JP6963909B2 - 測量システム - Google Patents

Description

本発明は測定対象を視準し、測定対象の測定を行う測量システムに関するものである。

一般に測量を行うには測定点に測定対象、例えば測定対象として、再帰反射のプリズム（コーナキューブ）を設置し、既知点に設置されたトータルステーションからコーナキューブを視準し、コーナキューブ迄の距離と視準方向の既知の方向に対する水平角度と鉛直角度を測定し、コーナキューブ迄の水平距離と水平角度と、コーナキューブの鉛直高さを求めている。

この際、コーナキューブの設置は測定点数に応じて頻繁に移動させなければならない。この為、設置を簡単にする目的でコーナキューブをポールに取付け、ポール下端で測定点を指示する様にポールを鉛直に設置する方法が採られている。

コーナキューブをポールに取付けた場合、コーナキューブとポール下端とは距離がある為、ポールを設置する場合、ポールは測定点に対して鉛直に立てなければ水平距離の誤差を生じる。この為、通常は鉛直検出用の気泡管をポールに取付け、気泡管を用いて鉛直に立てていた。

然し乍ら、測定点の位置がポールを鉛直に立てられる場所である場合はよいが、例えば、物や建物の際、隅等の場合は測定点からずらした位置にポールを設置し、測定点からずらした位置を測定し、ずらした距離を別手段で測定し、測定点を間接的に測定していた。又、建物の壁面内の位置等、ポールを鉛直に設置できない場所では、直接測定できなかった。

特開２０１６−１５１４２２号公報 特開２０１６−１５１４２３号公報

本発明は、測定対象を支持する部材の姿勢に拘らず、測定点を直接測定可能とした測量システムを提供するものである。

本発明は、トータルステーションと、ターゲット装置とを有する測量システムであって、前記ターゲット装置は、再帰反射体として反射シートが設けられた測定対象部を有し、前記トータルステーションは、測距光を射出する測距光射出部と、反射測距光を受光し、受光信号を発生する受光部と、前記受光信号に基づき前記測定対象部の測距を行う測距部と、測距光軸上に設けられ、該測距光軸を２次元に偏向可能な光軸偏向部と、前記測距光軸の偏角を検出し、測角を行う射出方向検出部と、前記光軸偏向部の偏向作用及び前記測距部の測距作用を制御する演算制御部とを具備し、該演算制御部は、前記光軸偏向部により、前記測定対象部を前記測距光により２次元スキャンし、前記測定対象部の測距、測角を行い、又、測距、測角の結果に基づき前記ターゲット装置の傾きと、傾き方向を検出する様構成した測量システムに係るものである。

又本発明は、前記光軸偏向部は、前記測距光軸上を中心として回転可能な一対の光学プリズムと、該光学プリズムを個々に独立して回転するモータとを具備し、前記一対の光学プリズムの回転方向、回転速度、回転比の制御により前記光軸偏向部による偏向を制御し、前記測距光を２次元スキャンし、該２次元スキャン中の測距、測角の結果に基づき前記測定対象部を検出し、前記光軸偏向部により前記測距光軸を前記測定対象部に向け、該測定対象部の測距を行い、測距結果、前記射出方向検出部による測角結果に基づき前記測定対象部の３次元座標を求める様構成した測量システムに係るものである。

又本発明は、前記トータルステーションの水平に対する傾斜を検出する姿勢検出部を更に具備し、前記演算制御部は、前記姿勢検出部の検出結果に基づき前記測定対象部の測距結果、測角結果を補正する測量システムに係るものである。

又本発明は、前記測定対象部は、基準点を有する基準反射部と、該基準反射部に隣接して設けられる補助反射部とを有し、前記２次元スキャンは、前記測距光軸に合致する中心位置を有する閉ループスキャンパターンであり、該閉ループスキャンパターンを移動させ、該閉ループスキャンパターンで得られる測定結果に基づき前記基準反射部を検出する測量システムに係るものである。

又本発明は、前記閉ループスキャンパターンは変形が可能であり、前記測定対象部を検出する初期サーチスキャンでは大きい閉ループスキャンパターンでスキャンが実行され、前記基準反射部の基準点を検出する場合は、より小さい局所スキャンパターンでスキャンが実行される測量システムに係るものである。

又本発明は、前記ターゲット装置が、ポールを有し、該ポールの所定位置に該ポールより大径の基準反射部を有し、該基準反射部の全周を覆う様に反射シートが巻設され、前記ポールの全周を覆う様に反射シートが巻設され、補助反射部が形成される測量システムに係るものである。

又本発明は、前記基準反射部と前記補助反射部との境界に、非反射部が形成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記ターゲット装置が、帯状の平板を有し、該平板の所定位置に基準反射部が設けられ、該基準反射部は基準点を中心とする円形の反射シートと、該反射シートの周囲に形成された非反射部とで形成され、前記基準反射部に隣接して補助反射部が設けられた測量システムに係るものである。

又本発明は、前記ターゲット装置が、前記局所スキャンパターンが含まれる大きさを有する反射板を具備し、該反射板の全面に反射シートが設けられ、更に前記反射板に基準点で交差する少なくとも２以上の非反射の直線が形成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記２次元スキャンにより、前記補助反射部で得られる測定結果に基づき前記ターゲット装置の傾斜角、傾斜方向を検出する測量システムに係るものである。

更に又本発明は、前記２次元スキャンは円スキャンパターンであり、該円スキャンパターンの測距結果で得られるｓｉｎ曲線の振幅で前記ターゲット装置の傾斜を測定し、該ｓｉｎ曲線の位相のズレで前記ターゲット装置の回転を測定する測量システムに係るものである。

本発明によれば、トータルステーションと、ターゲット装置とを有する測量システムであって、前記ターゲット装置は、再帰反射体として反射シートが設けられた測定対象部を有し、前記トータルステーションは、測距光を射出する測距光射出部と、反射測距光を受光し、受光信号を発生する受光部と、前記受光信号に基づき前記測定対象部の測距を行う測距部と、測距光軸上に設けられ、該測距光軸を２次元に偏向可能な光軸偏向部と、前記測距光軸の偏角を検出し、測角を行う射出方向検出部と、前記光軸偏向部の偏向作用及び前記測距部の測距作用を制御する演算制御部とを具備し、該演算制御部は、前記光軸偏向部により、前記測定対象部を前記測距光により２次元スキャンし、前記測定対象部の測距、測角を行い、又、測距、測角の結果に基づき前記ターゲット装置の傾きと、傾き方向を検出する様構成したので、測定対象を支持する部材の姿勢に拘らず、測定点を直接測定することができるという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例に係る測量システムの概略図である。 該測量システムに於けるトータルステーションの概略構成図である。 前記測量システムに於けるデータコレクタの概略構成図である。 前記測量システムに於けるトータルステーション本体の概略構成図である。 該トータルステーション本体に於ける光軸偏向部の概略図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、該光軸偏向部の作用説明図である。 該光軸偏向部で得られるスキャンパターンの一例を示す図である。 本実施例の作用を示すフローチャートである。 スキャンパターンと測定対象との関係を示す説明図である。 スキャンパターン、局所スキャンパターンと測定対象との関係を示す説明図である。 （Ａ）は局所スキャンパターンによる基準反射部の検出、ターゲット装置の傾きの検出を示す説明図であり、（Ｂ）は該ターゲット装置の上面図である。 画像中に該ターゲット装置が複数含まれる場合を示す説明図である。 ターゲット装置の第２の実施例を示す説明図である。 ターゲット装置の第３の実施例を示す説明図である。 ターゲット装置の第４の実施例を示す説明図である。 第４の実施例のターゲット装置に於けるスキャン時に得られる信号の説明図であり、（Ａ）は受光光量の変化を示す図であり、（Ｂ）は測距結果を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

図１〜図３により、本発明の実施例に係る測量システムの概略を説明する。

図１中、１は本実施例に於けるトータルステーション、２はターゲット装置、３はデータコレクタを示している。

前記トータルステーション１は、既知点に設置され、前記ターゲット装置２は測定点に設置される。

前記トータルステーション１は、主に、三脚５、該三脚５の上端に設けられた設置台６、該設置台６を介して前記三脚５に設けられたトータルステーション本体７を有している。

更に、前記設置台６は、水平回転可能な水平回転部８、該水平回転部８に立設された鉛直回転部９を有する。前記水平回転部８は、固定台座１１、該固定台座１１に対して水平回転座１２が回転可能に設けられている。該水平回転座１２は水平モータ１３により回転駆動され、前記水平回転座１２の水平方向の回転角は、回転角検出器としての水平エンコーダ１４により検出される様になっている。

前記鉛直回転部９に前記トータルステーション本体７が水平軸心を中心に回転可能に設けられている。該トータルステーション本体７は、鉛直モータ１５により回転駆動され、前記トータルステーション本体７の鉛直方向の回転角は、回転角検出器としての鉛直エンコーダ１６により検出される様になっている。

前記水平モータ１３、前記鉛直モータ１５は前記トータルステーション本体７の演算制御部４３によって駆動が制御され、前記水平エンコーダ１４、前記鉛直エンコーダ１６によって検出された水平角、鉛直角は前記演算制御部４３に入力される様になっている。又、前記トータルステーション本体７は後述する様に、記憶部４４、通信部４２を有し、前記トータルステーション本体７が取得したデータは、前記記憶部４４に保存され、前記通信部４２を介して前記データコレクタ３に送信される様になっている。

尚、前記トータルステーション１による測定範囲が、光軸偏向部６２（後述）による偏角の範囲内の場合、或は該光軸偏向部６２の基準光軸Ｏ（後述）の方向の初期設定を手動で行う場合は、前記水平回転部８の前記水平モータ１３、前記水平エンコーダ１４、前記鉛直回転部９の前記鉛直モータ１５、前記鉛直エンコーダ１６等については、省略することができる。

前記ターゲット装置２は、断面が円の棒状の支持部材であるポール１８と、該ポール１８の途中に設けられた基準反射部２５を有する。該基準反射部２５の全周に反射シートが巻設され、前記ポール１８にも上下にそれぞれ部分的に該ポール１８が露出する様、該ポール１８に反射シート１９が全周を覆う様に、巻設されている。該反射シート１９が巻設された部分は、上下に所定長さを有する線状反射部２０を構成する。前記基準反射部２５、前記線状反射部２０は、測距光を反射し、前記トータルステーション１の測定対象部となっている。基準点（後述）を示す前記基準反射部２５に対して、前記線状反射部２０は、前記測定対象部の検出、更に前記基準反射部２５の検出を容易にする補助反射部となっている。

前記ポール１８の下端は、測定点Ｐを指示できる様に尖端となっている。又、前記ポール１８の上端には、自在連結具（図示せず）を介して照明灯２３が設けられている。該照明灯２３の位置、例えば、前記ポール１８の下端と前記自在連結具との距離は、既知となっている。

該自在連結具は、前記照明灯２３を前記ポール１８に対して、上下方向、左右方向、少なくとも上下方向に、傾動可能に支持し、更に、該自在連結具の回転部には摩擦力が作用し、前記ポール１８に対する前記照明灯２３の姿勢が維持される様になっている。

該照明灯２３の照明光の放射角は略３０゜であり、更に、前記照明灯２３がズーム機能を有し、放射角が１０゜前後に縮小できれば好ましい。

前記基準反射部２５は、前記ポール１８の下端から所定の位置に設けられる。前記基準反射部２５の中心は基準点となっており、該基準点は前記ポール１８の下端からの距離が既知となっている。又、前記基準点は、前記照明灯２３に対しても位置関係が既知となっている。

前記基準反射部２５は測距光のビーム径よりも大きい所定の厚み（軸心方向の長さ）で、且つ前記線状反射部２０の直径に対して太くなっている。

ここで、前記基準反射部２５と前記線状反射部２０間の直径差は、前記トータルステーション本体７の測定精度に対応して決定され、この直径差は、前記トータルステーション本体７の測定精度（測定誤差）以上となっていればよい。又、前記基準反射部２５の厚みは、測距光のビーム径よりも大きく設定される。更に、前記線状反射部２０の直径、測定状況、前記トータルステーション本体７の測定能力等に対応して、前記直径差が決定されることは言う迄もない。

本実施例の場合、測定距離が最大２００ｍとして、前記線状反射部２０の直径は３５ｍｍ、前記基準反射部２５の直径は１００ｍｍ、又前記基準反射部２５の厚みは３０ｍｍに設定される。

図３に示される様に、前記データコレクタ３は、演算処理部２８、記憶部２９、通信部３０、表示部３１、操作部３２を具備している。尚、前記表示部３１をタッチパネルとし、該表示部３１に操作部の機能を兼用させて、前記操作部３２を省略してもよい。尚、前記データコレクタ３として、スマートフォン等の端末を利用してもよい。

該データコレクタ３と前記トータルステーション本体７とは、前記通信部３０、前記通信部４２を介して通信可能であり、前記データコレクタ３を介して前記トータルステーション本体７を遠隔操作可能であり、又、該トータルステーション本体７で取得した測距結果、画像等のデータは、前記データコレクタ３に送信され、前記記憶部２９に保存される様になっている。尚、前記トータルステーション本体７は、前記設置台６に対して着脱可能としてもよい。

次に、前記トータルステーション本体７について、図４を参照して具体的に説明する。

前記トータルステーション本体７は、測距光射出部３５、受光部３６、測距演算部３７、撮像部３８、射出方向検出部３９、モータドライバ４０、姿勢検出部４１、前記通信部４２、前記演算制御部４３、前記記憶部４４、撮像制御部４５、画像処理部４６、表示部４７を具備し、これらは筐体４８に収納され、一体化されている。尚、前記測距光射出部３５、前記受光部３６、前記測距演算部３７等は測距部を構成する。

前記測距光射出部３５は射出光軸５１を有し、該射出光軸５１上に発光素子５２、例えばレーザダイオード（ＬＤ）が設けられている。又、前記射出光軸５１上に投光レンズ５３が設けられている。更に、前記射出光軸５１上に設けられた偏向光学部材としての第１反射鏡５４と、受光光軸５５（後述）上に設けられた偏向光学部材としての第２反射鏡５６とによって、前記射出光軸５１は、前記受光光軸５５と合致する様に偏向される。前記第１反射鏡５４と前記第２反射鏡５６とで射出光軸偏向部が構成される。

前記発光素子５２はパルスレーザ光線を発し、前記測距光射出部３５は、前記発光素子５２から発せられたパルスレーザ光線を測距光５７として射出する。

前記受光部３６について説明する。該受光部３６には、測定対象からの反射測距光５８が入射する。前記受光部３６は、前記受光光軸５５を有し、該受光光軸５５には、上記した様に、前記第１反射鏡５４、前記第２反射鏡５６によって偏向された前記射出光軸５１が合致する。尚、該射出光軸５１と前記受光光軸５５とが合致した状態を測距光軸６１とする（図１参照）。

偏向された前記射出光軸５１上に、即ち前記受光光軸５５上に前記光軸偏向部６２（後述）が配設される。該光軸偏向部６２の中心を透過する真直な光軸は、基準光軸Ｏとなっている。該基準光軸Ｏは、前記光軸偏向部６２によって偏向されなかった時の前記射出光軸５１又は前記受光光軸５５又は前記測距光軸６１と合致する。

前記反射測距光５８が前記光軸偏向部６２を透過し、入射した前記受光光軸５５上に結像レンズ６３が配設され、又受光素子６４、例えばフォトダイオード（ＰＤ）が設けられている。前記結像レンズ６３は、前記反射測距光５８を前記受光素子６４に結像する。該受光素子６４は前記反射測距光５８を受光し、受光信号を発生する。受光信号は、前記測距演算部３７に入力される。該測距演算部３７は、受光信号に基づき測定点迄の測距を行う。

図５を参照して、前記光軸偏向部６２について説明する。

該光軸偏向部６２は、一対の光学プリズム６５ａ，６５ｂから構成される。該光学プリズム６５ａ，６５ｂは、それぞれ円板状であり、前記受光光軸５５上に該受光光軸５５と直交して配置され、重なり合い、平行に配置されている。前記光学プリズム６５ａ，６５ｂは、棒状のガラス３角プリズムを平行に配列して構成してもよく、或はそれぞれフレネルプリズムを用いることもできる。フレネルプリズムを用いることで、プリズムの厚みを薄くでき、装置を小型化することができる。

前記光軸偏向部６２の中央部は、前記測距光５７が透過し、射出される第１光軸偏向部である測距光偏向部６２ａとなっており、中央部を除く部分は前記反射測距光５８が透過し、入射する第２光軸偏向部である反射測距光偏向部６２ｂとなっている。

前記光学プリズム６５ａ，６５ｂとして用いられるフレネルプリズムは、それぞれ平行に形成された各単一のプリズムから成るプリズム要素６６ａ，６６ｂと多数のプリズム要素６７ａ，６７ｂとによって構成され、円板形状を有する。前記光学プリズム６５ａ，６５ｂ及び各プリズム要素６６ａ，６６ｂ及びプリズム要素６７ａ，６７ｂは同一の光学特性を有する。

前記プリズム要素６６ａ，６６ｂは、前記測距光５７が透過するのに充分な大きさを有している。単一のプリズムから構成することで高精度の光学特性を得ることができる。前記プリズム要素６６ａ，６６ｂは、前記測距光偏向部６２ａを構成する。

多数の前記プリズム要素６７ａ，６７ｂによってフレネルプリズムが構成され、前記プリズム要素６７ａ，６７ｂは前記反射測距光偏向部６２ｂとして作用する。又、前記光軸偏向部６２から前記受光素子６４迄の距離は短いので、各プリズム要素６７ａ，６７ｂに高精度の光学特性は求められない。

前記フレネルプリズムは光学ガラスから製作してもよいが、光学プラスチック材料でモールド成形したものでもよい。光学プラスチック材料でモールド成形することで、より安価なフレネルプリズムを製作できる。尚、高精度が要求される前記プリズム要素６６ａ，６６ｂについてのみ光学ガラスから製作してもよい。

前記光学プリズム６５ａ，６５ｂはそれぞれ前記受光光軸５５を中心に独立して個別に回転可能に配設されている。前記光学プリズム６５ａ，６５ｂは、回転方向、回転量、回転速度を独立して制御されることで、射出される前記測距光５７の前記射出光軸５１を２次元に任意の方向に偏向し、受光される前記反射測距光５８の前記受光光軸５５を前記射出光軸５１と平行に偏向する。

前記光学プリズム６５ａ，６５ｂの外形形状は、それぞれ前記受光光軸５５を中心とする円形であり、前記反射測距光５８の広がりを考慮し、充分な光量を取得できる様、前記光学プリズム６５ａ，６５ｂの直径が設定されている。

前記光学プリズム６５ａの外周にはリングギア６９ａが嵌設され、前記光学プリズム６５ｂの外周にはリングギア６９ｂが嵌設されている。

前記リングギア６９ａには駆動ギア７１ａが噛合し、該駆動ギア７１ａはモータ７２ａの出力軸に固着されている。同様に、前記リングギア６９ｂには駆動ギア７１ｂが噛合し、該駆動ギア７１ｂはモータ７２ｂの出力軸に固着されている。前記モータ７２ａ，７２ｂは、前記モータドライバ４０に電気的に接続されている。

前記モータ７２ａ，７２ｂは、回転角を検出することができるもの、或は駆動入力値に対応した回転をするもの、例えばパルスモータが用いられる。或は、モータの回転量（回転角）を検出する回転角検出器、例えばエンコーダ等を用いてモータの回転量を検出してもよい。前記モータ７２ａ，７２ｂの回転量がそれぞれ検出され、前記モータドライバ４０により前記モータ７２ａ，７２ｂが個別に制御される。尚、エンコーダを直接前記リングギア６９ａ，６９ｂにそれぞれ取付け、エンコーダにより前記リングギア６９ａ，６９ｂの回転角を直接検出する様にしてもよい。

前記駆動ギア７１ａ，７１ｂ、前記モータ７２ａ，７２ｂは、前記測距光射出部３５と干渉しない位置、例えば前記リングギア６９ａ，６９ｂの下側に設けられている。

前記投光レンズ５３、前記第１反射鏡５４、前記第２反射鏡５６、前記測距光偏向部６２ａ等は、投光光学系を構成し、前記反射測距光偏向部６２ｂ、前記結像レンズ６３等は受光光学系を構成する。

前記測距演算部３７は、前記発光素子５２を制御し、前記測距光５７としてパルスレーザ光線を発光させる。該測距光５７が、前記プリズム要素６６ａ，６６ｂ（前記測距光偏向部６２ａ）により、測定点に向う様前記射出光軸５１が偏向される。前記測距光軸６１が測定対象（前記基準反射部２５）を視準した状態で測距が行われる。

該基準反射部２５から反射された前記反射測距光５８は、前記プリズム要素６７ａ，６７ｂ（前記反射測距光偏向部６２ｂ）、前記結像レンズ６３を介して入射し、前記受光素子６４に受光される。該受光素子６４は、受光信号を前記測距演算部３７に送出し、該測距演算部３７は前記受光素子６４からの受光信号に基づき、パルス光毎に測定点（測距光が照射された点）の測距を行い、測距データは前記記憶部４４に格納される。

前記射出方向検出部３９は、前記モータ７２ａ，７２ｂに入力する駆動パルスをカウントすることで、前記モータ７２ａ，７２ｂの回転角を検出する。或は、エンコーダからの信号に基づき、前記モータ７２ａ，７２ｂの回転角を検出する。又、前記射出方向検出部３９は、前記モータ７２ａ，７２ｂの回転角に基づき、前記光学プリズム６５ａ，６５ｂの回転位置を演算する。更に、前記射出方向検出部３９は、前記光学プリズム６５ａ，６５ｂの屈折率と回転位置とに基づき、各パルス光毎の測距光の偏角、射出方向を演算し、演算結果（測角結果）は測距結果に関連付けられて前記演算制御部４３に入力される。

該演算制御部４３は、前記モータ７２ａ，７２ｂの回転方向、回転速度、前記モータ７２ａ，７２ｂ間の回転比を制御することで、前記光軸偏向部６２による偏向作用を制御する。又、前記測距光５７の偏角、射出方向から前記測距光軸６１に対する測定点の水平角、鉛直角を演算し、測定点についての水平角、鉛直角を前記測距データに関連付けることで、測定対象の３次元データを求めることができる。

前記姿勢検出部４１について説明する。尚、該姿勢検出部４１としては、特許文献２に開示された姿勢検出部を使用することができる。

該姿勢検出部４１について、簡単に説明する。

該姿勢検出部４１は、フレーム７５を有し、該フレーム７５は前記筐体４８に固定され、或は構造部材に固定され、前記トータルステーション本体７と一体となっている。

前記フレーム７５にジンバルを介してセンサブロック７６が取付けられている。該センサブロック７６は、直交する２軸を中心に２方向にそれぞれ３６０゜回転自在となっている。

該センサブロック７６には、第１傾斜センサ７７、第２傾斜センサ７８が取付けられている。

前記第１傾斜センサ７７は水平を高精度に検出するものであり、例えば水平液面に検出光を入射させ反射光の反射角度の変化で水平を検出する傾斜検出器、或は封入した気泡の位置変化で傾斜を検出する気泡管である。又、前記第２傾斜センサ７８は傾斜変化を高応答性で検出するものであり、例えば加速度センサである。

前記センサブロック７６の前記フレーム７５に対する２軸についての相対回転角は、エンコーダ７９，８０によって検出される様になっている。

又、前記センサブロック７６を回転させ、水平に維持するモータ（図示せず）が前記２軸に関してそれぞれ設けられており、該モータは、前記第１傾斜センサ７７、前記第２傾斜センサ７８からの検出結果に基づき前記センサブロック７６を水平に維持する様に、前記演算制御部４３によって制御される。

前記センサブロック７６が傾斜していた場合（前記トータルステーション本体７が傾斜していた場合）、前記センサブロック７６（水平）に対する前記フレーム７５の相対回転角が前記エンコーダ７９，８０によって検出され、該エンコーダ７９，８０の検出結果に基づき、前記トータルステーション本体７の傾斜角、傾斜方向が検出される。

前記センサブロック７６は、２軸について３６０゜回転自在であるので、前記姿勢検出部４１がどの様な姿勢となろうとも（例えば、該姿勢検出部４１の天地が逆になった場合でも）、全方向での姿勢検出が可能である。

姿勢検出に於いて、高応答性を要求する場合は、前記第２傾斜センサ７８の検出結果に基づき姿勢検出と姿勢制御が行われるが、該第２傾斜センサ７８は前記第１傾斜センサ７７に比べ検出精度が悪いのが一般的である。

前記姿勢検出部４１では、高精度の前記第１傾斜センサ７７と高応答性の前記第２傾斜センサ７８を具備することで、該第２傾斜センサ７８の検出結果に基づき姿勢制御を行い、前記第１傾斜センサ７７により高精度の姿勢検出を可能とする。

該第１傾斜センサ７７の検出結果で、前記第２傾斜センサ７８の検出結果を較正することができる。即ち、前記第１傾斜センサ７７が水平を検出した時の前記エンコーダ７９，８０の値、即ち実際の傾斜角と前記第２傾斜センサ７８が検出した傾斜角との間で偏差を生じれば、該偏差に基づき前記第２傾斜センサ７８の傾斜角を較正することができる。

従って、予め、該第２傾斜センサ７８の検出傾斜角と、前記第１傾斜センサ７７による水平検出と前記エンコーダ７９，８０の検出結果に基づき求めた傾斜角との関係を取得しておけば、前記第２傾斜センサ７８に検出された傾斜角の較正（キャリブレーション）をすることができ、該第２傾斜センサ７８による高応答性での姿勢検出の精度を向上させることができる。

前記演算制御部４３は、傾斜の変動が大きい時、傾斜の変化が速い時は、前記第２傾斜センサ７８からの信号に基づき、前記モータを制御する。又、前記演算制御部４３は、傾斜の変動が小さい時、傾斜の変化が緩やかな時、即ち前記第１傾斜センサ７７が追従可能な状態では、該第１傾斜センサ７７からの信号に基づき、前記モータを制御する。

尚、前記記憶部４４には、前記第１傾斜センサ７７の検出結果と前記第２傾斜センサ７８の検出結果との比較結果を示す対比データが格納されている。前記第２傾斜センサ７８からの信号に基づき、該第２傾斜センサ７８による検出結果を較正する。この較正により、該第２傾斜センサ７８による検出結果を前記第１傾斜センサ７７の検出精度迄高めることができる。よって、前記姿勢検出部４１による姿勢検出に於いて、高精度を維持しつつ高応答性を実現することができる。

前記撮像部３８は、前記トータルステーション本体７の前記基準光軸Ｏと平行な撮像光軸８３を有し、前記光学プリズム６５ａ，６５ｂによる最大偏角（例えば±２０゜）と略等しい、或は最大偏角より大きい画角、例えば５０°〜６０゜の画角を有するカメラであり、前記トータルステーション本体７のスキャン範囲を含む画像データを取得する。前記撮像光軸８３と前記射出光軸５１及び前記基準光軸Ｏとの関係は既知であり、前記撮像光軸８３と前記射出光軸５１及び前記基準光軸Ｏとは平行であり、又各光軸間の距離は既知の値となっている。又、前記撮像部３８は、動画像、又は連続画像が取得可能である。

前記撮像制御部４５は、前記撮像部３８の撮像を制御する。前記撮像制御部４５は、前記撮像部３８が前記動画像、又は連続画像を撮像する場合に、該動画像、又は連続画像を構成するフレーム画像を取得するタイミングと前記トータルステーション本体７でスキャンするタイミングとの同期を取っている。前記演算制御部４３は画像と測定データとの関連付けも実行する。

前記撮像部３８の撮像素子８４は、画素の集合体であるＣＣＤ、或はＣＭＯＳセンサであり、各画素は画像素子上での位置が特定できる様になっている。例えば、各画素は、前記撮像光軸８３を原点とした座標系での画素座標を有し、該画素座標によって画像素子上での位置が特定される。

前記画像処理部４６は、前記撮像部３８で取得した画像データについて、エッジ抽出処理、特徴点の抽出、画像トラッキング処理、画像マッチング等の画像処理を行い、ターゲットの照明光の位置の検出を行う。

前記表示部４７は、前記撮像部３８により取得した画像を表示し、測定状況、測定データ等を表示する。尚、前記表示部４７はタッチパネルとされ、操作部としても機能する。又、前記データコレクタ３による遠隔操作を行う場合は、前記表示部４７は省略することができる。

前記光軸偏向部６２の偏向作用、スキャン作用について、図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）を参照して説明する。

尚、図６（Ａ）では説明を簡略化する為、前記光学プリズム６５ａ，６５ｂについて、前記プリズム要素６６ａ，６６ｂと前記プリズム要素６７ａ，６７ｂとを分離して示している。又、図６（Ａ）は、前記プリズム要素６６ａ，６６ｂ、前記プリズム要素６７ａ，６７ｂが同方向に位置した状態を示しており、この状態では最大の偏角（例えば、±２０゜）が得られる。又、最小の偏角は、前記光学プリズム６５ａ，６５ｂのいずれか一方が１８０゜回転した位置であり、該光学プリズム６５ａ，６５ｂの相互の光学作用が相殺され、偏角は０゜となる。従って、該光学プリズム６５ａ，６５ｂを経て射出、受光されるパルスレーザ光線の光軸（前記測距光軸６１）は前記基準光軸Ｏと合致する。

前記発光素子５２から前記測距光５７が発せられ、該測距光５７は前記投光レンズ５３で平行光束とされ、前記測距光偏向部６２ａ（前記プリズム要素６６ａ，６６ｂ）を透過して前記基準反射部２５に向けて射出される。ここで、前記測距光偏向部６２ａを透過することで、前記測距光５７は前記プリズム要素６６ａ，６６ｂによって所要の方向に偏向されて射出される（図６（Ａ））。

前記基準反射部２５で反射された前記反射測距光５８は、前記反射測距光偏向部６２ｂを透過して入射され、前記結像レンズ６３により前記受光素子６４に集光される。

前記反射測距光５８が前記反射測距光偏向部６２ｂを透過することで、前記反射測距光５８の光軸は、前記受光光軸５５と合致する様に前記プリズム要素６７ａ，６７ｂによって偏向される（図６（Ａ））。

前記光学プリズム６５ａと前記光学プリズム６５ｂとの回転位置の組合わせにより、射出する測距光の偏向方向、偏角を任意に変更することができる。

又、前記光学プリズム６５ａと前記光学プリズム６５ｂとの位置関係を固定した状態で（前記光学プリズム６５ａと前記光学プリズム６５ｂとで得られる偏角を固定した状態で）、前記モータ７２ａ，７２ｂにより、前記光学プリズム６５ａと前記光学プリズム６５ｂとを一体に回転すると、前記測距光偏向部６２ａを透過した測距光が描く軌跡は前記基準光軸Ｏ（図４参照）を中心とした円となる。

従って、前記発光素子５２よりレーザ光線を発光させつつ、前記光軸偏向部６２を回転させれば、前記測距光５７を円の軌跡でスキャンさせることができる。尚、前記反射測距光偏向部６２ｂは、前記測距光偏向部６２ａと一体に回転していることは言う迄もない。

次に、図６（Ｂ）は前記光学プリズム６５ａと前記光学プリズム６５ｂとを相対回転させた場合を示している。前記光学プリズム６５ａにより偏向された光軸の偏向方向を偏向Ａとし、前記光学プリズム６５ｂにより偏向された光軸の偏向方向を偏向Ｂとすると、前記光学プリズム６５ａ，６５ｂによる光軸の偏向は、該光学プリズム６５ａ，６５ｂ間の角度差θとして、合成偏向Ｃとなる。

従って、前記光学プリズム６５ａと前記光学プリズム６５ｂを逆向きに同期して等速度で往復回転させた場合、前記光学プリズム６５ａ，６５ｂを透過した前記測距光５７は、直線状にスキャンされる。従って、前記光学プリズム６５ａと前記光学プリズム６５ｂとを逆向きに等速度で往復回転させることで、図６（Ｂ）に示される様に、前記測距光５７を合成偏向Ｃ方向に直線の軌跡５９で往復スキャンさせることができる。

更に、図６（Ｃ）に示される様に、前記光学プリズム６５ａの回転速度に対して遅い回転速度で前記光学プリズム６５ｂを回転させれば、角度差θは漸次増大しつつ前記測距光５７が回転されるので、該測距光５７のスキャン軌跡は、スパイラル状となる。

又、前記光学プリズム６５ａ、前記光学プリズム６５ｂの回転方向、回転速度を個々に制御することで、前記測距光５７のスキャン軌跡を前記基準光軸Ｏを中心とした照射方向（半径方向のスキャン）とし、或は水平、垂直方向とする等、種々のスキャンパターンが得られる。

更に又、水平方向のスキャンと鉛直方向のスキャンとを合成し、２次元のスキャンを可能とする。更に、中心を有する２次元の閉ループのスキャンパターンとすることができ、この場合、スキャンパターンの中心を測定点と合致させる。又、スキャンパターンの中心は前記測距光軸６１と合致する。

図７は、測定対象部（前記ターゲット装置２の前記線状反射部２０、前記基準反射部２５）をサーチする場合の２次元の閉ループスキャンパターンであるスキャンパターン８５の一例を示している。

前記光学プリズム６５ａと前記光学プリズム６５ｂの回転方向、回転速度、回転比の組合わせで、スキャン往路８７ａとスキャン復路８７ｂがスキャンパターンの中心（交点８６）で交差する前記スキャンパターン８５を形成することができる。例えば、前記光学プリズム６５ａと前記光学プリズム６５ｂの回転比率を１：２として、８の字形状にスキャンさせることもできる。

図８〜図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）を参照して、本実施例の作用について説明する。

本実施例での測定作業は、一人作業で実行される。

前記トータルステーション１を既知点に設置する。設置状態での前記トータルステーション１の姿勢（傾き、傾き方向）は、前記姿勢検出部４１によって検出されるので、前記トータルステーション１の整準作業は省略できる。該トータルステーション１の方向を、測定点の方向に概略向ける。

該トータルステーション１の設置後、前記ターゲット装置２を測定点に移動させ、前記ポール１８の下端を測定点Ｐに設置する。

前記照明灯２３を前記トータルステーション１の方向に向け、前記照明灯２３を点灯する。前記照明灯２３の照明光の放射角は略３０゜と広いので、概略の方向を合わせることで、前記トータルステーション１を照明光で捉えることができる。（ＳＴＥＰ：０１）

前記データコレクタ３より、測定開始の指令を前記トータルステーション１に送信する。

該トータルステーション１は、測定開始の指令により、前記撮像部３８により前記照明灯２３の画像を取得する。上記した様に、前記撮像部３８の画角は、５０゜〜６０゜と広いので、前記トータルステーション１を測定点の方向に概略向けているだけで、前記照明灯２３の照明光、即ち前記照明灯２３を確実に捉えることができる。

前記演算制御部４３は、画像中から前記照明灯２３（照明光の中心）の位置を演算し、更に、該照明灯２３と前記基準反射部２５の既知の位置関係より、該基準反射部２５の方向（水平角、鉛直角）を演算する。

この演算結果に基づき、前記水平回転部８、前記鉛直回転部９を制御して前記トータルステーション１の前記測距光軸６１を前記基準反射部２５に向ける。前記測距光軸６１を前記基準反射部２５に向けた状態では、該基準反射部２５は、前記撮像部３８で撮像する画像の略中心に存在する。（ＳＴＥＰ：０２）

前記測距光射出部３５から前記測距光５７が射出され、前記光学プリズム６５ａ，６５ｂの回転が制御され、得られた前記基準反射部２５の方向（水平角、鉛直角）に基づき該基準反射部２５の近傍を２次元のサーチスキャンする。

２次元のサーチスキャンは、サーチ範囲の広い初期サーチスキャンと測定対象を含む狭い範囲に限定された局所サーチスキャンが実行される。先ず、前記ターゲット装置２を検出する為の初期サーチスキャンが開始される。該ターゲット装置２が検出された後は、局所サーチスキャンが実行される。ここで、行われるサーチ動作は、質量の小さい前記光学プリズム６５ａ，６５ｂを回転させるだけであるので、極めて高速に行える。（ＳＴＥＰ：０３〜０５）

以下の説明では、サーチスキャンのパターンとして８の字形状の前記スキャンパターン８５が採用されている。

サーチ開始時の初期サーチスキャンに於ける前記スキャンパターン８５の形状は、図９に見られる様に、水平方向に扁平な８の字形状となっている。

前記線状反射部２０は鉛直方向に長くなっているので、前記スキャンパターン８５を扁平にすることで、広範囲で高速なサーチが可能となる。

前記スキャンパターン８５の実行と共に、測距、測角も実行しているので、前記線状反射部２０からの前記反射測距光５８に基づき、前記線状反射部２０の水平方向の位置が直ちに測定できる。

従って、初期サーチスキャンの前記スキャンパターン８５の経路と前記線状反射部２０とが交差する状態が、前記スキャンパターン８５の実行で得られ、水平方向の位置が検出される。（ＳＴＥＰ：０３）

前記演算制御部４３は、測定結果に基づき、前記光軸偏向部６２を制御して、その後、前記スキャンパターン８５により前記基準反射部２５を検出する迄、前記交点８６を前記線状反射部２０に沿って移動させる（図９では、前記交点８６を下方に移動させている）。（ＳＴＥＰ：０４）

前記スキャンパターン８５により、前記基準反射部２５を検出したら、前記スキャンパターン８５を、前記基準反射部２５の中心位置を検出するのに適した局所スキャンパターン８５′に変更する（図１０参照）。該局所スキャンパターン８５′は、サーチ範囲が狭く、而も縦長の形状となっている。ここで、前記基準反射部２５は、前記線状反射部２０より出っ張っているので、測距結果の変化で、前記基準反射部２５の検出を確認できる。

図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は、前記局所スキャンパターン８５′により局所サーチスキャンを実行している状態を示している。（ＳＴＥＰ：０５）

前記局所スキャンパターン８５′の交点８６′が、前記基準反射部２５の中心近傍となると、前記局所スキャンパターン８５′のスキャン往路８７ａ、スキャン復路８７ｂが、前記基準反射部２５のエッジを通過する。このエッジの測定点Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６の測定結果によって前記基準反射部２５に対する前記交点８６′の位置が測定でき、該交点８６′を前記基準反射部２５の中心に合致させることができる。（ＳＴＥＰ：０６）

該基準反射部２５の中心に、前記交点８６′が合致すると、前記測距光軸６１が前記基準反射部２５の中心に視準され、該基準反射部２５の測定が実行される。（ＳＴＥＰ：０７）

更に、前記局所スキャンパターン８５′の実行で、前記線状反射部２０の上下の測定点Ｑ１，Ｑ２の位置（３次元座標）が測定される。測定点Ｑ１，Ｑ２の３次元座標によって、前記ターゲット装置２の前後、左右の倒れが測定でき、測定点Ｑ１，Ｑ２の３次元座標に基づき、前記基準反射部２５の測定結果を補正することができる。（ＳＴＥＰ：０８，０９）

更に、ここで得られる、前記ターゲット装置２の倒れは、前記測距光軸６１に対する倒れであり、該測距光軸６１自体は、水平であるとは限らない。該測距光軸６１の前記基準光軸Ｏに対する傾斜角、傾斜方向は、前記射出方向検出部３９によって測定でき、更に前記基準光軸Ｏの水平に対する傾斜角、傾斜方向は、前記姿勢検出部４１によって測定することができる。

従って、前記ターゲット装置２の水平、又は鉛直に対する傾斜角、傾斜方向も測定できる。従って、該ターゲット装置２の傾きに関わらず正確な測定点（前記ポール１８下端が指示する点）について、距離、高低角、水平角を正確に測定することができる。測定結果は、前記データコレクタ３に送信される。

従って、前記ターゲット装置２を直立して支持できない場所での測定、例えば、壁の隅、天井の角等であっても、前記ポール１８の下端で測定点を指示できれば、正確な測定が可能である。

次に、測定すべき測定点の有無が確認される。（ＳＴＥＰ：１０）

前記ターゲット装置２を次の測定点に、移動させる場合も、移動中も前記スキャンパターン８５を継続して実行すれば、前記ターゲット装置２の追尾を行うことができる。本実施例によれば、移動中、前記スキャンパターン８５が前記線状反射部２０を横切りさえすればよいので、容易に又確実に追尾が実行される。更に、障害物が、前記トータルステーション１と前記ターゲット装置２の間を通過する等して、追尾が途切れた場合でも、簡単に復帰することができる。（ＳＴＥＰ：１１）

尚、追尾は画像に基づき行ってもよい。画像で、前記ターゲット装置２を捉えられれば、前記トータルステーション１によるサーチスキャンが可能であるので、画像中に前記照明灯２３からの照明光を捉える様に、前記トータルステーション１を追尾させればよい。

上記した様に、前記撮像部３８によって前記ターゲット装置２を捉え、大まかな方向を検出し、画像から得られた方向に前記測距光軸６１を向ける様にしている。従って、前記撮像部３８は、測定対象検出センサとして機能する。

更に、図１２に示される様に、前記撮像部３８は、広い画角を有し、広範囲に存在する複数の前記ターゲット装置２を捉えることができる。

複数の該ターゲット装置２が前記撮像部３８の画角内に存在する場合、箇々の前記ターゲット装置２について識別機能を付加することで、識別した結果に基づき前記光軸偏向部６２により、箇々の前記ターゲット装置２に前記測距光軸６１を向ける（視準する）ことができる。

この場合、前記トータルステーション本体７は回転することなく、即ち、前記基準光軸Ｏは固定の状態で、前記測距光軸６１のみ偏向させる。而して、前記トータルステーション１により複数の前記ターゲット装置２について、連続して略同時に測定を実行することができる。

更に、前記撮像部３８の画角と前記光軸偏向部６２による偏角とを等しく、或は略等しくした場合、測定範囲に存在する（前記撮像部３８の画角内に存在する）前記ターゲット装置２、或は測定点については、一度、前記トータルステーション１を設置すれば、前記トータルステーション本体７の方向を変えることなく、全ての前記ターゲット装置２、全ての測定点について測定を実行することができる。

更に、前記トータルステーション１の各ターゲット装置２（前記基準反射部２５）への視準は、前記撮像部３８の画像の検出結果に基づくものであり、視準方向は特定されており、視準は瞬時に実行される。

次に、前記ターゲット装置２について、更に説明する。

図１３は、第２の実施例であるターゲット装置８８を示している。尚、図１３では前記照明灯２３については省略して示している。

第２の実施例では、図９で示したターゲット装置２と同様、ポール１８の全周に反射シートを巻設して線状反射部２０を形成している。該線状反射部２０の中間部に設けられる基準反射部２５が変更されている。

該基準反射部２５は前記ポール１８に対して太径となっており、更に軸心に沿って上下方向に５分割され、中央部分８９ａと上下部分８９ｂ，８９ｂには、それぞれ全周に反射シートが巻設されている。又、前記中央部分８９ａの上下に隣接する部分８９ｃ，８９ｃは、非反射部となっている。又、前記中央部分８９ａの軸心方向の長さは、測距光のビーム径より大きくなっている。

前記中央部分８９ａの中心位置が前記基準反射部２５の中心位置となっている。

前記中央部分８９ａの上下に前記非反射部８９ｃを形成することで、前記中央部分８９ａの境界を検出することができ、境界位置を測定することで前記中央部分８９ａの中心位置を測定でき、交点８６を前記中央部分８９ａの中心に合致させることができる。

又、前記基準反射部２５の直径を前記ポール１８と同じにし、前記中央部分８９ａの上下に非反射部８９ｃ，８９ｃを形成してもよい。

図１４は、第３の実施例であるターゲット装置９０を示している。該ターゲット装置９０は、断面が円形のポールに代え、帯状の平板の支持部材としたものである。図１４では、前記照明灯２３については省略して示している。

基準点を示す基準反射部２５を円形の反射シート９１ａと、該反射シート９１ａの周囲に形成された非反射部９１ｂによって構成している。前記基準反射部２５の中心が基準点を示し、前記基準反射部２５の中心から前記非反射部９１ｂの上下それぞれの境界線迄の距離は既知となっている。前記基準反射部２５の上下には、帯状の反射シート９２ａが貼設されており、該反射シート９２ａの周囲は、非反射部９２ｂで枠取りされている。

前記反射シート９１ａの直径は、測距光の直径より大きくなる様に設定されており、又前記反射シート９２ａの幅寸法は既知の値となっている。

前記反射シート９１ａの周囲が前記非反射部９１ｂで囲まれていることから、前記反射シート９１ａの境界位置の測定が容易となり、該反射シート９１ａの中心位置の検出が容易となる。又、前記反射シート９２ａの周囲が前記非反射部９２ｂで囲まれていることから、前記反射シート９２ａの境界位置の測定が容易となり、該反射シート９２ａの中心線の検出が容易となる。前記ターゲット装置９０の下端部は、測定点を指示できる様、尖端となっている。

図１５は、第４の実施例であるターゲット装置９５を示している。

該ターゲット装置９５では、ポール９６の上端に、局所スキャンパターンが含まれる大きさを有する反射板９７が設けられている。

該反射板９７の形状は、正方形、円形のいずれでもよく、既知の形状であればよい。図示では正方形であり、前記反射板９７の中心が基準点９８となっており、該基準点９８は前記ポール９６の軸心上にあり、該ポール９６の下端と前記基準点９８との距離は既知となっている。

前記反射板９７の全面は、反射シートとなっており、更に非反射パターン９９が形成されている。

該非反射パターン９９は基準点を示すものであり、図１５の前記非反射パターン９９はその一例を示している。

該非反射パターン９９は、前記基準点９８を通過する鉛直線９９ａ及び水平線９９ｂ、前記基準点９８を通過する対角線９９ｃ，９９ｄによって構成され、前記鉛直線９９ａ、前記水平線９９ｂ、前記対角線９９ｃ，９９ｄは、それぞれ非反射部となっている。前記鉛直線９９ａ、前記水平線９９ｂ、前記対角線９９ｃ，９９ｄはそれぞれ、既知の線幅で形成され、同一の線幅であっても、それぞれ異なる線幅であってもよい。

又、前記非反射パターン９９は、非反射の直線によって前記基準点９８が示されればよい。従って、既知の線幅、既知の傾斜で交差する２本以上の非反射の直線で構成されればよい。

第４の実施例に於ける、２次元スキャンパターンとしては、８の字パターン、円スキャンパターン等種々のパターンを用いることができるが、以下の説明では円スキャンパターン１０１が採用されている。又、前記反射板９７が鉛直であり、トータルステーション１に正対しているとする。

前記反射板９７の中心（前記基準点９８）に前記トータルステーション１の測距光軸６１を概略視準させる方法としては、上記したと同様、前記撮像部３８が取得した画像から前記反射板９７の中心を検出し、この検出結果に基づき前記測距光軸６１を前記反射板９７の略中心に向ける。

前記円スキャンパターン１０１によりサーチを実行すると、スキャンラインが前記各線、即ち前記鉛直線９９ａ、前記水平線９９ｂ、前記対角線９９ｃ，９９ｄを通過する度に、測距光が反射されない為、前記撮像部３８の前記撮像素子８４による反射測距光の検出がなく、前記各線のスキャンライン通過位置で受光光量が低下する。

図１６（Ａ）は、スキャンライン（円スキャンライン）上での受光光量の変化を示している。図１６（Ａ）に於いて、光量が低下した位置は、円スキャンラインが前記各線を通過した位置を示している。

図示では、光量が低下した位置が等間隔となっており、前記円スキャンパターン１０１の中心と前記非反射パターン９９の中心（前記基準点９８）とが合致していることを示している。

前記円スキャンパターン１０１の中心と前記基準点９８とを合致させる方法としては、前記鉛直線９９ａを前記円スキャンパターン１０１が通過する２点について３次元座標を求め、更に前記鉛直線９９ａの中点を求める。又、前記水平線９９ｂについても同様に中点を求め、両中点の座標が一致する様に、前記測距光軸６１の視準方向を調整すればよい。

更に、前記対角線９９ｃ，９９ｄについても同様に中点を求め、全ての中点が一致する様に前記測距光軸６１の視準方向を調整すれば、視準方向設定の精度が向上する。

尚、光量が低下する位置が等間隔となる様、視準方向の調整をしてもよい。

次に、前記反射板９７の傾斜（前後方向の傾き（以下傾き）及び前記ポール９６を中心とした回転（以下回転））の測定について説明する。

前記反射板９７を前記円スキャンパターン１０１で測距光をスキャンした場合、該円スキャンパターン１０１に沿って３次元測定される。前記反射板９７が傾斜、又は回転している状態では、前記トータルステーション１に接近している位置では測距結果は小さく、離れている位置では測距結果は大きくなるので、円スキャンの回転角を横軸とすると、図１６（Ｂ）に示される様に、ｓｉｎカーブ１０３が得られる。

前記傾き、回転の大きさは前記ｓｉｎカーブ１０３の振幅Ａとして現れ、前記回転の角度は、前記ｓｉｎカーブ１０３の位相のズレθとして現れる。従って、前記振幅Ａ、位相のズレθを測定することで、前記反射板９７の傾斜、回転を検出することができる。

更に、検出した傾斜、回転に基づき測定点Ｐの測距結果を補正することで高精度の測定ができる。

尚、前記トータルステーション本体７は前記姿勢検出部４１を備え、前記トータルステーション本体７の姿勢をリアルタイムで検出できるので、該トータルステーション本体７を前記設置台６から取外し、前記トータルステーション本体７を手で持った状態で該トータルステーション本体７により測定し、前記姿勢検出部４１の検出結果で測定結果を補正する様にしてもよい。

１ トータルステーション
２ ターゲット装置
３ データコレクタ
６ 設置台
７ トータルステーション本体
１８ ポール
１９ 反射シート
２０ 線状反射部
２３ 照明灯
２５ 基準反射部
２８ 演算処理部
３０ 通信部
３１ 表示部
３２ 操作部
３５ 測距光射出部
３６ 受光部
３７ 測距演算部
３９ 射出方向検出部
４１ 姿勢検出部
４２ 通信部
４３ 演算制御部
４４ 記憶部
５１ 射出光軸
５５ 受光光軸
５７ 測距光
５８ 反射測距光
６１ 測距光軸
６２ 光軸偏向部
６５ａ，６５ｂ 光学プリズム
８５ スキャンパターン
８６ 交点
８８ ターゲット装置
８９ａ 中央部分
８９ｃ 非反射部
９０ ターゲット装置
９１ａ 反射シート
９１ｂ 非反射部
９７ 反射板
９９ 非反射パターン
１０１ 円スキャンパターン

Claims (11)

1. トータルステーションと、測定点に設置されるターゲット装置とを有する測量システムであって、前記ターゲット装置は、再帰反射体として反射シートが設けられた測定対象部を有し、前記トータルステーションは、測距光としてパルスレーザ光線を射出する測距光射出部と、反射測距光を受光し、受光信号を発生する受光部と、前記受光信号に基づき前記測定対象部の測距を行う測距部と、測距光軸上に設けられ、該測距光軸を２次元に偏向可能な光軸偏向部と、前記測距光軸の偏角を検出し、測角を行う射出方向検出部と、前記光軸偏向部の偏向作用及び前記測距部の測距作用を制御する演算制御部とを具備し、該演算制御部は、前記光軸偏向部により、前記測定対象部を前記測距光により２次元スキャンし、
   前記測定対象部は２次元スキャンの経路の少なくとも２点で再帰反射可能に構成され、
   前記測距部は少なくとも２点の再帰反射光の受光信号に基づき前記測定対象部の測距、測角を行い、又、測距、測角の結果に基づき前記ターゲット装置の傾きと、傾き方向を検出する様構成した測量システム。
2. 前記光軸偏向部は、前記測距光軸上を中心として回転可能な一対の光学プリズムと、該光学プリズムを個々に独立して回転するモータとを具備し、前記一対の光学プリズムの回転方向、回転速度、回転比の制御により前記光軸偏向部による偏向を制御し、前記測距光を２次元スキャンし、該２次元スキャン中の測距、測角の結果に基づき前記測定対象部を検出し、前記光軸偏向部により前記測距光軸を前記測定対象部に向け、該測定対象部の測距を行い、測距結果、前記射出方向検出部による測角結果に基づき前記測定対象部の３次元座標を求める様構成した請求項１に記載の測量システム。
3. 前記トータルステーションの水平に対する傾斜を検出する姿勢検出部を更に具備し、前記演算制御部は、前記姿勢検出部の検出結果に基づき前記測定対象部の測距結果、測角結果を補正する請求項２に記載の測量システム。
4. 前記測定対象部は、基準点を有する基準反射部と、該基準反射部に隣接して設けられる補助反射部とを有し、前記２次元スキャンは、前記測距光軸に合致する中心位置を有する閉ループスキャンパターンであり、該閉ループスキャンパターンを移動させ、該閉ループスキャンパターンで得られる測定結果に基づき前記基準反射部を検出する請求項１又は請求項２に記載の測量システム。
5. 前記閉ループスキャンパターンは変形が可能であり、前記測定対象部を検出する初期サーチスキャンでは大きい閉ループスキャンパターンでスキャンが実行され、前記基準反射部の基準点を検出する場合は、より小さい局所スキャンパターンでスキャンが実行される請求項４に記載の測量システム。
6. 前記ターゲット装置が、ポールを有し、該ポールの所定位置に該ポールより大径の基準反射部を有し、該基準反射部の全周を覆う様に反射シートが巻設され、前記ポールの全周を覆う様に反射シートが巻設され、補助反射部が形成される請求項１に記載の測量システム。
7. 前記基準反射部と前記補助反射部との境界に、非反射部が形成された請求項６に記載の測量システム。
8. 前記ターゲット装置が、帯状の平板を有し、該平板の所定位置に基準反射部が設けられ、該基準反射部は基準点を中心とする円形の反射シートと、該反射シートの周囲に形成された非反射部とで形成され、前記基準反射部に隣接して補助反射部が設けられた請求項１に記載の測量システム。
9. 前記ターゲット装置が、前記局所スキャンパターンが含まれる大きさを有する反射板を具備し、該反射板の全面に反射シートが設けられ、更に前記反射板に基準点で交差する少なくとも２以上の非反射の直線が形成された請求項５に記載の測量システム。
10. 前記２次元スキャンにより、前記補助反射部で得られる測定結果に基づき前記ターゲット装置の傾斜角、傾斜方向を検出する請求項４に記載の測量システム。
11. 前記２次元スキャンは円スキャンパターンであり、該円スキャンパターンの測距結果で得られるｓｉｎ曲線の振幅で前記ターゲット装置の傾斜を測定し、該ｓｉｎ曲線の位相のズレで前記ターゲット装置の回転を測定する請求項９に記載の測量システム。

Images