JP6877845B2 - レーザスキャナの測定値補正方法およびそのための装置 - Google Patents

Description

本発明は、リズレープリズムを使用し測距光を偏向可能なレーザスキャナの測定値補正方法およびそのための装置に関する。

測量現場の三次元点群データを測定可能な装置として、レーザスキャナが知られている。そのうち、特許文献１に開示されたレーザスキャナは、測距光を任意の方向に偏向でき、多様なスキャンができることが特徴である。

具体的に、特許文献１のレーザスキャナは、測距光を発する発光部と、反射測距光を受光する受光部と、受光部の出力に基づき測距を行う測距部と、測距光を射出光軸から偏向する第一光軸偏向部と、第一光軸偏向部と同一の回転角（偏角および方向）で反射測距光を偏向し反射測距光を受光光軸上に偏向する第二光軸偏向部と、第一光軸偏向部および第二光軸偏向部の回転角を検出する射出方向検出部と、を備えている。上記第一光軸偏向部と第二光軸偏向部には、それぞれ、一対のリズレープリズム（Risley Prism）が使用されている。それぞれのリズレープリズムは、独立に回転可能である。発光部側のリズレープリズムを通過することで、測距光は任意の方向に偏向される。受光部側のリズレープリズムを通過することで、反射測距光の光軸が受光光軸上に戻され、受光される。この上で、上記レーザスキャナは、上記受光部の受光信号に基づき、測距光が往復する時間を計測することで、測定点までの距離を演算する。また、上記射出方向検出部が検出した各リズレープリズムの回転角と、各リズレープリズムの屈折率に基づき、測定点を測角する。

特開２０１６−１５１４２２号公報

しかし、特許文献１のレーザスキャナでは、次の点が考慮されていなかった。図１４は、発光部側の一対のリズレープリズムＲ１，Ｒ２の回転角による光路の違いを示すものである。図中の実線は光線追跡の軌跡を示している。図１４（Ａ）の状態をそれぞれ回転角０度（基本の位置）とすると、図１４（Ｂ）はリズレープリズムＲ１に対しリズレープリズムＲ２を１８０度回転させた状態を示している。発明者らは、発光時、リズレープリズムＲ１，Ｒ２の回転角に応じて、リズレープリズムＲ１の入射面（Ｓ２）からリズレープリズムＲ２の射出面（Ｓ５）までの間の光路長が異なるという問題に気付いた。

次に、図１５は、受光部側の一対のリズレープリズムＲ３，Ｒ４の回転角による光路の違いを示すものである。図中の実線は光線追跡の軌跡を示している。図１５（Ａ）の状態をそれぞれ回転角０度（基本の位置）とすると、図１５（Ｂ）はリズレープリズムＲ３に対しリズレープリズムＲ４を１８０度回転させた状態を示している。発明者らは、受光時は、リズレープリズムＲ４の射出面から主光線方向に等間隔Ｌとなる位置に仮想面（Ｓｄ）をおいた場合、リズレープリズムＲ３，Ｒ４の回転角に応じて、リズレープリズムＲ３の入射面（Ｓ１１）から仮想面（Ｓｄ）までの間の光路長が異なるという問題に気付いた。

レーザスキャナは、測距光が往復する時間に基づき測距値を演算しているため、リズレープリズムらの回転角に応じて光路長が異なるという問題は、測距値の誤差を生むおそれがある。

本発明は、上記課題を解決することを目的とするものであり、リズレープリズムを使用し測距光を偏向可能なレーザスキャナにおいて、光路長の違いによる誤差を補正する方法およびそのための装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のレーザスキャナの測定値補正方法は、測距光を発する発光部と、反射測距光を受光する受光部と、前記受光部の出力に基づき測距を行う測距部と、前記測距光を射出光軸から偏向させて射出させ、前記反射測距光を受光光軸上に偏向させる、少なくとも一対のプリズムを有する光軸偏向部と、前記光軸偏向部の回転角から前記測距光の偏角と射出方向を検出する射出方向検出部と、を備えたレーザスキャナで、（ａ）前記測距部で測定点を測距するステップと、（ｂ）前記射出方向検出部で前記プリズムの回転角を検出するステップと、（ｃ）前記プリズムの回転角を基に、前記プリズムの回転角に応じて生じる発光時および／または受光時の光路長差を、前記測距部の測距値から差し引き、前記光路長差の長さ分を補正した真の測距値を求めるステップと、を備える。

上記態様において、前記（ｃ）ステップにおいて、前記発光時の光路長差は、予め、前記プリズムのうち光線方向手前のプリズムの入射面から前記光線方向奥のプリズムの射出面までの光線を、前記プリズムの回転角を変えてトレースし、前記プリズムの基本の位置の光路長と任意の回転角での光路長との差を算出し、光路長差を補正テーブルまたは関数フィッティングによる補正パラメータとして求めておくことも好ましい。

上記態様において、前記（ｃ）ステップにおいて、前記受光時の光路長差は、予め、前記プリズムのうち光線方向手前のプリズムの入射面から仮想面までの複数の光線を、前記プリズムの回転角を変えてトレースし、前記プリズムの基本の位置での前記複数の光線の平均光路長と任意の回転角での前記複数の光線の平均光路長との差を算出し、平均光路長差を補正テーブルまたは関数フィッティングによる補正パラメータとして求めておくことも好ましい。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のレーザスキャナは、測距光を発する発光部と、反射測距光を受光する受光部と、前記受光部の出力に基づき測距を行う測距部と、前記測距光を射出光軸から偏向させて射出させ、前記反射測距光を受光光軸上に偏向させる、少なくとも一対のプリズムを有する光軸偏向部と、前記光軸偏向部の回転角から前記測距光の偏角と射出方向を検出する射出方向検出部と、前記測距部で得た測距値を、前記プリズムの回転角に応じて生じる発光時および／または受光時の光路長差で補正する測距値補正部と、前記光路長差に関する補正テーブルまたは補正パラメータが記憶された記憶部と、を備える。

上記態様において、前記補正テーブルまたは補正パラメータには、前記プリズム間の角度差の絶対値が０°から１８０°までのデータが記憶されているのも好ましい。

上記態様において、前記光軸偏向部は、前記プリズムがそれぞれ鉛直方向に複数形成されてなることも好ましい。

上記態様において、前記光軸偏向部は、前記プリズムのペアを前記射出光軸および／または前記受光光軸上に複数有することも好ましい。

本発明の測定値補正方法およびそのための装置によれば、リズレープリズムを使用し測距光を偏向可能なレーザスキャナにおいて、測距値をより高精度に得ることができる。

実施形態に係るレーザスキャナの構成ブロック図である。 実施形態に係るレーザスキャナのための発光時のレイトレースモデルである。 実施形態に係るレーザスキャナの発光部側での光路長差の算出結果の一例である。 図３の光路長差の算出結果の三次元表示である。 実施形態に係るレーザスキャナのための受光時のレイトレースモデルである。 実施形態に係るレーザスキャナのための受光時のレイトレースのイメージ図である。 実施形態に係るレーザスキャナの受光部側での光路長差の算出結果の一例である。 図７の光路長差の算出結果の三次元表示である。 実施形態に係るレーザスキャナの好適な測距値補正フローチャートである。 実施形態に係るレーザスキャナの光軸偏向部の変形例１である。 実施形態に係るレーザスキャナの光軸偏向部の変形例２である。 実施形態に係るレーザスキャナの光軸偏向部の変形例３である。 実施形態に係るレーザスキャナの光軸偏向部の変形例４である。 発光部側のリズレープリズムの回転角による光路の違いを示す図であり、（Ａ）は回転角０°，（Ｂ）は回転角１８０°の状態を示すものである。 受光部側のリズレープリズムの回転角による光路の違いを示す図であり、（Ａ）は回転角０°，（Ｂ）は回転角１８０°の状態を示すものである。

次に、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）

図１は、実施形態に係るレーザスキャナ（以下、スキャナ１とする）の構成ブロック図である。

スキャナ１は、発光部１１、受光部１２、測距部１３、光軸偏向部１４、射出方向検出部１５、モータドライバ１６、演算制御部１９、および記憶部２０を有する。これらは、スキャナ１の筐体に収納されている。

発光部１１は、発光素子２２と、投光レンズ２３を有する。発光素子２２は、パルスレーザ光（以下、測距光２５）を射出する。発光素子２２と投光レンズ２３は、射出光軸２４上に配置されている。射出光軸２４上には第一反射鏡２６が、後述する受光光軸２８上には第二反射鏡２７が配置されている。射出光軸２４は、第一反射鏡２６と第二反射鏡２７によって受光光軸２８と合致するように構成されており、測距光２５は、受光光軸２８と同一軸となる測距光軸２９に沿って射出される。

測距光軸２９には、光軸偏向部１４として機能する、一対のリズレープリズムＲＡ,ＲＢが配置されている。リズレープリズムＲＡ,ＲＢは、リズレープリズムＲＡ,ＲＢの中心を通過する光軸が測距光軸２９上（受光光軸２８上でもある）となるように配置され、それぞれの傾斜面を対向させて配置されている。本形態では、リズレープリズムＲＡが測距光２５の光線方向手前に配置され、リズレープリズムＲＢが測距光２５の光線方向奥に配置されている（反射測距光３１から見れば、リズレープリズムＲＢが反射測距光３１の光線方向手前に配置されている）。リズレープリズムＲＡ,ＲＢは、モータドライバ１６によりそれぞれ独立に回転可能である。リズレープリズムＲＡ,ＲＢを通過した測距光２５は、測距光軸２９から偏向され、射出される。リズレープリズムＲＡ,ＲＢを通過した反射測距光３１は、受光光軸２８と合致するように偏向され、受光される。

受光部１２は、結像レンズ３４と、受光素子３２とを有する。結像レンズ３４と受光素子３２は、受光光軸２８上に配置されている。受光素子３２は、フォトダイオード，またはアバランシェフォトダイオードであり、測定点からの反射測距光３１を受光し、受光信号を出力する。

測距部１３は、発光部１１から測距光２５を射出し、測定点からの反射測距光３１を受光部１２で受光して、受光素子３２からの受光信号に基づき、測距光２５が往復する時間を計測することで、測定点までの距離を取得する。

射出方向検出部１５は、モータドライバ１６に入力する駆動パルスをカウントすることで、または、エンコーダを使用して、リズレープリズムＲＡ,ＲＢの回転角（偏角および方向）をそれぞれ検出する。そして、リズレープリズムＲＡ,ＲＢの回転角と屈折率から、測距光２５の偏角および射出方向を演算する。演算結果は演算制御部１９に入力される。

演算制御部１９は、測距光２５の偏角および射出方向から、測定点の水平角と鉛直角を演算する。そして、各測定点について、水平角と鉛直角を測距部１３で得た測距値と関連付けて、測定点の三次元点群データを求める。演算制御部１９は、さらに、測距値補正部１８を有する。測距値補正部１８については後述する。記憶部２０には、上記演算制御のための各種プログラムが格納されている。記憶部２０は、補正テーブル２１または補正パラメータ２１’を記憶している。補正テーブル２１と補正パラメータ２１’については後述する。測距部１３，射出方向検出部１５，および演算制御部１９は、例えばＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積回路に実装したマイクロコントローラで体現される。記憶部２０は、例えばハードディスクドライブで体現される。

（発光部側について）
上記構成のスキャナ１において、発光時に、リズレープリズムＲＡ,ＲＢの回転角によって光路長が異なる問題（図１４参照）を解決するために、図２に示す光学系モデルでレイトレース（Ray trace）を行う。なお、当該モデルは発光時の光路長が異なる問題を解決するための一例であり、当業者の知識に基づく改変は行われてよい。

面Ｓ１は投光レンズ２３の射出面、面Ｓ２はリズレープリズムＲＡの入射面、面Ｓ３はリズレープリズムＲＡの射出面、面Ｓ４はリズレープリズムＲＢの入射面、面Ｓ５はリズレープリズムＲＢの射出面とする。モデルのｘ-ｙ軸の交点は面Ｓ５の中心におき、水平方向をｘ，鉛直方向をｙとする。モデルのｚ軸は測距光２５の光線方向にとる。このモデルにおいてレイトレースを行い、プリズム最終面（Ｓ５）の光線の座標値および射出方向余弦を計算し、これらと測距部１３で測定した斜距離とから三次元点群データを得れば、スキャナ１が求める三次元点群データが得られることになる。

面（Ｓ１）から面（Ｓ５）までレイトレースを行い、面（Ｓ５）での光線の座標値（ｘ5，ｙ5，ｚ5）と方向余弦（Ｘ5，Ｙ5，Ｚ5）を求める。すると、スキャナ１が求めたい測定点の三次元座標（ｘ6，ｙ6，ｚ6）は、式（１）で得られる
ｘ6＝ｘ5＋ｑ5 *Ｘ5
ｙ6＝ｙ5＋ｑ5 *Ｙ5
ｚ6＝ｚ5＋ｑ5 *Ｚ5 ・・・（１）
ここで、ｑ5は測距部１３で測定した測距値（斜距離）である。

上記モデルを用いて、以下の条件でレイトレースを行った。リズレープリズムＲＡの回転角をβ1，リズレープリズムＲＢの回転角をβ2とし、リズレープリズムＲＡ，ＲＢはＢＫ７ガラスを使用したとして、屈折率は１．５１３７４０とした。リズレープリズムＲＢの射出面（Ｓ５）通過後に屈折の無い状態を基本の位置（図１４（Ａ）参照）として、β1＝０°，β2＝０°とした。リズレープリズムＲＡを固定し、リズレープリズムＲＢを５°ずつ回転させ、発光部１１側でのリズレープリズムＲＡ，ＲＢの回転角に応じた、面（Ｓ２）から面（Ｓ５）までの間の光路長差ＯＰＤを算出した。

算出結果の一部が、図３に示す表である。図４は、算出結果に基づき、ｘ-ｙ平面に回転角β1，β2［°］を，ｚ軸に光路長差ＯＰＤ［ｍｍ］を取り、β1，β2，ＯＰＤを三次元表示したものである。図３および図４から、β1とβ2の角度差が大きくなるほど、光路長差ＯＰＤは増加することが分かった。また、β1とβ2の角度差が±１８０°の時、光路長差ＯＰＤが最も長くなることが分かった。

以上の結果から、発光部側での光路長差の補正方法を提案する。

リズレープリズムＲＡの回転角をβ1，リズレープリズムＲＢの回転角をβ2とし、リズレープリズムＲＡの入射面（Ｓ２）からリズレープリズムＲＢの射出面（Ｓ５）までの間の光路長差をｏｐｄ_Ｅｍｉｔ（β1，β2）とする。測距部１３が測定した斜距離をｑ5（β1，β2）とすると、任意のβ1，β2において、発光時の光路長差を補正した真の測距値（補正斜距離）ｑ5_{ｐｒｏｏｆ，Ｅｍｉｔ}（β1，β2）は、式（２）で得られる。
ｑ5_{ｐｒｏｏｆ，Ｅｍｉｔ}（β1，β2）＝ｑ5（β1，β2）−｛ｏｐｄ_Ｅｍｉｔ（β1，β2）｝ ・・・（２）
スキャナ１の測距値補正部１８は、式（４）の演算を行うとともに、得られた補正斜距離ｑ5_{ｐｒｏｏｆ，Ｅｍｉｔ}（β1，β2）の値を、式（１）のｑ5に代入して、測距部１３が測定した測距値を補正する。

ここで、光路長差の補正項，ｏｐｄ_Ｅｍｉｔ（β1，β2）は、例えば図３に示したように、予め、使用するプリズムの屈折率で光路長差ＯＰＤを求めておき、この結果を補正テーブル２１として、記憶部２０に記憶させるのが好ましい。測距値補正部１８は、射出方向検出部１５が検出した回転角β1，β2を基に、補正テーブル２１を参照し、ｏｐｄ_Ｅｍｉｔ（β1，β2）の値を読み出す。

または、光路長差の補正項，ｏｐｄ_Ｅｍｉｔ（β1，β2）は、例えば図３に示したように、予め、使用するプリズムの屈折率で光路長差ＯＰＤを求めておき、この結果を関数でフィッティングして、得られた補正パラメータ２１’を記憶部２０に記憶させるのも好ましい。測距値補正部１８は、射出方向検出部１５が検出した回転角β1，β2を基に、補正パラメータ２１’を参照し、ｏｐｄ_Ｅｍｉｔ（β1，β2）の値を算出する。関数のうち、べき級数を使用すると、補正項ｏｐｄ_Ｅｍｉｔ（β1，β2）の値が好適に体現されることを確認した。

（受光部側について）
次に、スキャナ１において、受光時に、リズレープリズムＲＡ，ＲＢの回転角によって光路長が異なる問題（図１５参照）を解決する。発光する方向で計算した光路長差は受光時にも同様に作用するので、発光側からレイトレースを行い、光路長差を確認する。受光時は、プリズム最終面から主光線方向に等間隔Ｌとなる位置に仮想面（Ｓｄ）をおいた場合、リズレープリズムＲＡ，ＲＢの回転角によって、リズレープリズムＲＡの入射面（Ｓ１１）から仮想面（Ｓｄ）までの光路長はさまざまとなり、そのつど異なる光路長で測距されることが分かる。

上記問題を解決するために、図５に示す光学系モデルでレイトレースを行う。なお、当該モデルは受光時の光路長が異なる問題を解決するための一例であり、当業者の知識に基づく改変は行われてよい。

面Ｓ１１はリズレープリズムＲＡの入射面、面Ｓ１２はリズレープリズムＲＡの射出面、面Ｓ１３はリズレープリズムＲＢの入射面、面Ｓ１４はリズレープリズムＲＢの射出面とする。モデルのｘ-ｙ軸の交点は面Ｓ１４の中心におき、水平方向をｘ，鉛直方向をｙとする。モデルのｚ軸は測距光２５の光線方向にとる。仮想面（Ｓｄ）は、主光線が仮想面（Ｓｄ）に垂直に入射するように設定する。

上記モデルを用いて、以下の条件でレイトレースを行った。リズレープリズムＲＡの回転角をβ1，リズレープリズムＲＢの回転角をβ2とし、リズレープリズムＲＡ，ＲＢはＢＫ７ガラスとした。リズレープリズムＲＢの射出面（Ｓ１４）通過後に屈折の無い状態を基本の位置（図１５（Ａ））として、β1＝０°，β2＝０°とした。この上で、リズレープリズムＲＡを固定し、リズレープリズムＲＢを５°ずつ回転させた。各回転角において、面Ｓ１１を入射瞳とし、それを通る単一の光線をｘ，ｙ方向に所定間隔（一例として、１ｍｍステップ）でずらしていき、複数の光線をレイトレースした（図６は、上記レイトレースのイメージ図である）。そして、各回転角において、リズレープリズムＲＡの入射面（Ｓ１１）から仮想面（Ｓｄ）までの各点のレイトレースの結果の平均値を算出した。そして、β1＝０°，β2＝０°の平均光路長ＯＰ_００を基準として、任意のβ1，β2の平均光路長ＯＰとの差（平均光路長差），ΔＯＰ＝ＯＰ−ＯＰ_００を算出した。

算出結果の一部が、図７に示す表である。図８は、算出結果に基づき、ｘ-ｙ平面に回転角β1，β2［°］を，ｚ軸に平均光路長差ΔＯＰ［ｍｍ］を取り、β1，β2，ΔＯＰを三次元表示したものである。図７および図８から、β1とβ2の角度差が大きくなるほど、平均光路長差ΔＯＰ（絶対値）は増加することが分かった。また、β1とβ2の角度差が±１８０°の時、平均光路長差ΔＯＰ（絶対値）が最も長くなることが分かった。

以上の結果から、受光部側での光路長差の補正方法を提案する。

リズレープリズムＲＡの回転角をβ1，リズレープリズムＲＢの回転角をβ2とし、リズレープリズムＲＡの入射面（Ｓ１１）から仮想面（Ｓｄ）間の平均光路長差をｏｐｄ_Ｒｅｃｖ（β1，β2）とする。測距部１３が測定した斜距離をｑ5（β1，β2）とすると、任意のβ1，β2において、受光時の光路長差を補正した真の測距値（補正斜距離）ｑ5_{ｐｒｏｏｆ，Ｒｅｃｖ}（β1，β2）は、式（３）で得られる。
ｑ5_{ｐｒｏｏｆ，Ｒｅｃｖ}（β1，β2）＝ｑ5（β1，β2）−｛ｏｐｄ_Ｒｅｃｖ（β1，β2）｝ ・・・（３）
スキャナ１の測距値補正部１８は、式（３）の演算を行うとともに、得られた補正斜距離ｑ5_{ｐｒｏｏｆ，Ｒｅｃｖ}（β1，β2）の値を、式（１）のｑ5に代入して、測距部１３が測定した測距値を補正する。

ここで、光路長差の補正項，ｏｐｄ_Ｒｅｃｖ（β1，β2）も、発光時と同様に、例えば図７に示したように、予め、使用するプリズムの屈折率で平均光路長差ΔＯＰを求めておき、この結果を補正テーブル２１として、記憶部２０に記憶させるのが好ましい。または、関数でフィッティングして、得られた補正パラメータ２１’を記憶部２０に記憶させるのも好ましい。測距値補正部１８は、射出方向検出部１５が検出した回転角β1，β2を基に、補正テーブル２１または補正パラメータ２１’を参照し、ｏｐｄ_Ｒｅｃｖ（β1，β2）の値を求める。なお、補正項ｏｐｄ_Ｒｅｃｖ（β1，β2）についても、べき級数を使用すると、値が好適に体現されることを確認した。

（測定値補正方法）
発光部１１側と受光部１２側での補正方法を踏まえて、レーザスキャナの測定値補正方法を提案する。

図９は、スキャナ１の測距値の補正フローチャートである。本フローチャートは、発光部１１側と受光部１２側の両方の誤差を補正するものである。上記のように、式（２）は発光部１１側で測距値を補正するものであり、式（３）は受光部１２側で測距値を補正するものである。これらを考慮すると、発光時の光路長差ＯＰＤと受光時の光路長差ΔＯＰの両方が補正された真の測距値（補正斜距離）ｑ5_{ｐｒｏｏｆ}（β1，β2）は、式（４）で得られる。
ｑ5_{ｐｒｏｏｆ}（β1，β2）＝ｑ5（β1，β2）−｛ｏｐｄ_Ｅｍｉｔ（β1，β2）＋ｏｐｄ_Ｒｅｃｖ（β1，β2）｝ ・・・（４）

従って、スキャナ１の測定値補正方法は、まず、ステップＳ１０１で、測距部１３が測定点をスキャンし、測距する。

次に、ステップＳ１０２で、射出方向検出部１５は、リズレープリズムＲＡ，ＲＢの回転角β1，β2を検出する。

次に、ステップＳ１０３で、測距値補正部１８は、回転角β1，β2を基に、記憶部２０を参照して、補正項ｏｐｄ_Ｅｍｉｔ（β1，β2）とｏｐｄ_Ｒｅｃｖ（β1，β2）の値を求める。

次に、ステップＳ１０４で、測距値補正部１８は、式（４）から補正斜距離ｑ5_{ｐｒｏｏｆ}（β1，β2）を求める。

最後に、ステップＳ１０５で、測距値補正部１８は、式（１）にステップＳ１０４の補正斜距離ｑ5_{ｐｒｏｏｆ}（β1，β2）の値を代入して、測定点の三次元座標（ｘ6，ｙ6，ｚ6）を補正する。

（効果）
以上のように、スキャナ１によれば、発光部１１側で生じる光路長差ＯＰＤと受光部１２側で生じる光路長差ΔＯＰを補正した測距値が得られるので、三次元点群データの測定精度が向上する。

なお、上記ステップＳ１０４で式（２）を用いれば発光部１１側での光路長差ＯＰＤによる誤差を解消する補正方法となり、上記ステップＳ１０４で式（３）を用いれば受光部１２側での光路長差ΔＯＰによる誤差を解消する補正方法となる。発光部１１側または受光部１２側のいずれか一方の光路長差の誤差を解消するだけでも、測定精度が向上する効果は得られる。

また、図４に示した検証結果および図８に示した検証結果から、発光部１１および受光部１２のための補正テーブル２１または補正パラメータ２１’は、少なくともβ1とβ2の角度差の絶対値が０°から１８０°までのデータを持っておくのが好ましい。これにより、データの記憶容量を削減することができる。

（変形例）
上記の実施形態の光軸偏向部１４の変形例について示す。

（変形例１）
上記の実施形態で、光軸偏向部１４は発光部１１と受光部１２で共有されているが、図１０に示すように、光軸偏向部１４は、発光部１１側と受光部１２側にそれぞれ配置してもよい。即ち、射出光軸２４上に少なくとも一対のプリズムＲＡ，ＲＢを有する第一の光軸偏向部１４１を配置し、受光光軸２８上に少なくとも一対のプリズムＲＡ，ＲＢを有する第二の光軸偏向部１４２を配置してもよい。

（変形例２）
上記の実施形態で、光軸偏向部１４は一つのプリズムＲＡと一つのプリズムＲＢで構成されているが、図１１に示すように、光軸偏向部１４は、リズレープリズムＲＡが鉛直方向に複数連続して形成された第一のプリズム体ＲＡ´と、リズレープリズムＲＢが鉛直方向に複数連続して形成された第二のプリズム体ＲＢ´と、で形成されていてもよい。

（変形例３）
上記の実施形態で、光軸偏向部１４は一組のプリズムＲＡ，ＲＢで構成されているが、図１２に示すように、光軸偏向部１４は、射出光軸２４（本形態では測距光軸２９）上に、プリズムＲＡ，ＲＢのペアを複数配置してもよい。図１２のように、光軸偏向部１４を発光部１１側と受光部１２側にそれぞれ配置する場合は、受光光軸２８についても、プリズムＲＡ，ＲＢのペアを複数配置してもよい。

(変形例４)
上記の実施形態で、光軸偏向部１４のリズレープリズムＲＡ,ＲＢは、それぞれの傾斜面を対向させて配置されているが、図１３に示すように、それぞれの垂直面を対向させて配置されていてもよい。

以上、本発明の好ましい測定値補正方法およびそのための装置について、実施の形態および変形例を述べたが、各形態および各変形を当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

１ レーザスキャナ
１１ 発光部
１２ 受光部
１３ 測距部
１４ 光軸偏向部
１５ 射出方向検出部
１６ モータドライバ
１８ 測距値補正部
１９ 演算制御部
２０ 記憶部
２１ 補正テーブル
２１´ 補正パラメータ
２４ 射出光軸
２５ 測距光
２８ 受光光軸
２９ 測距光軸
３１ 反射測距光
ＲＡ,ＲＢ リズレープリズム

Claims (7)

1. 測距光を発する発光部と、
   反射測距光を受光する受光部と、
   前記受光部の出力に基づき測距を行う測距部と、
   前記測距光を射出光軸から偏向させて射出させ、前記反射測距光を受光光軸上に偏向させる、少なくとも一対のプリズムを有する光軸偏向部と、
   前記光軸偏向部の回転角から前記測距光の偏角と射出方向を検出する射出方向検出部と、を備えたレーザスキャナで、
   （ａ）前記測距部で測定点を測距するステップと、
   （ｂ）前記射出方向検出部で前記プリズムの回転角を検出するステップと、
   （ｃ）前記プリズムの回転角を基に、前記プリズムの回転角に応じて生じる発光時および／または受光時の光路長差を、前記測距部の測距値から差し引き、前記光路長差の長さ分を補正した真の測距値を求めるステップと、
   を備えることを特徴とする、レーザスキャナの測定値補正方法。
   
2. 前記（ｃ）ステップにおいて、前記発光時の光路長差は、
   予め、前記プリズムのうち光線方向手前のプリズムの入射面から前記光線方向奥のプリズムの射出面までの光線を、前記プリズムの回転角を変えてトレースし、前記プリズムの基本の位置の光路長と任意の回転角での光路長との差を算出し、光路長差を補正テーブルまたは関数フィッティングによる補正パラメータとして求めておくことを特徴とする、請求項１に記載のレーザスキャナの測定値補正方法。
   
3. 前記（ｃ）ステップにおいて、前記受光時の光路長差は、
   予め、前記プリズムのうち光線方向手前のプリズムの入射面から仮想面までの複数の光線を、前記プリズムの回転角を変えてトレースし、前記プリズムの基本の位置での前記複数の光線の平均光路長と任意の回転角での前記複数の光線の平均光路長との差を算出し、平均光路長差を補正テーブルまたは関数フィッティングによる補正パラメータとして求めておくことを特徴とする請求項１に記載のレーザスキャナの測定値補正方法。
   
4. 測距光を発する発光部と、
   反射測距光を受光する受光部と、
   前記受光部の出力に基づき測距を行う測距部と、
   前記測距光を射出光軸から偏向させて射出させ、前記反射測距光を受光光軸上に偏向させる、少なくとも一対のプリズムを有する光軸偏向部と、
   前記光軸偏向部の回転角から前記測距光の偏角と射出方向を検出する射出方向検出部と、
   前記測距部で得た測距値を、前記プリズムの回転角に応じて生じる発光時および／または受光時の光路長差で補正する測距値補正部と、
   前記光路長差に関する補正テーブルまたは補正パラメータが記憶された記憶部と、を備えることを特徴とするレーザスキャナ。
   
5. 前記補正テーブルまたは補正パラメータには、前記プリズム間の角度差の絶対値が０°から１８０°までのデータが記憶されていることを特徴とする請求項４に記載のレーザスキャナ。
   
6. 前記光軸偏向部は、前記プリズムがそれぞれ鉛直方向に複数形成されてなることを特徴とする請求項４に記載のレーザスキャナ。
   
7. 前記光軸偏向部は、前記プリズムのペアを前記射出光軸および／または前記受光光軸上に複数有することを特徴とする請求項４に記載のレーザスキャナ。

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