JP7085888B2

JP7085888B2 - 測量システム

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Publication number: JP7085888B2
Application number: JP2018091066A
Authority: JP
Inventors: 文夫大友; 薫熊谷
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2018-05-10
Publication date: 2022-06-17
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Description

本発明は、追尾機能、サーチ機能を有する測量システムに関するものである。

追尾機能を有する測量システムとしてトータルステーションがある。トータルステーションでは、測距光学系を兼ねる高倍率の望遠鏡で測定対象を視準し、測定を実行し、更に望遠鏡を水平回転／鉛直回転させ、異なる測定対象を視準して、異なる測定対象毎に順次視準して測定を実行し、或は測定対象の移動に追従して望遠鏡を水平回転／鉛直回転させ、測定対象を追尾しつつ、測定対象を視準して測定を実行している。

ところが、望遠鏡の倍率が高く、画角は２゜前後と非常に狭く、更に望遠鏡自体イナーシャが大きい。この為、測定対象の変更に際し、望遠鏡を高速で回転させ、迅速に測定対象を捉え、視準することが難しい。更に、測定対象が移動し、測定対象を追尾する場合に、測定対象の動きが早い場合は、動きに追従できず望遠鏡の視野から外れてしまうことがある。一旦、測定対象が視野から外れると、イナーシャが大きい望遠鏡を回転させ、測定対象をサーチするが、望遠鏡の画角が狭い為、測定対象を捉える迄に時間が掛り、測定の作業性低下の要因となっていた。

特開２０１６－１５１４２２号公報特開２０１６－１５１４２３号公報特開２０１７－１０６８１３号公報特開２０１６－１６１４１１号公報

本発明は、広範囲で而も高速で測定対象のサーチ、追尾を行える測量システムを提供するものである。

本発明は、再帰反射体を有する測定対象と、測距光を発し、前記再帰反射体からの反射測距光に基づき測定対象の測定を行う測定装置本体を具備する測量システムであり、前記測定装置本体は、測距光を発する発光素子を有し、前記測距光を測距光軸上に射出する測距光射出部と、前記反射測距光を受光し、受光信号を発生する受光素子を有する受光部と、前記受光素子からの前記受光信号に基づき測定対象の測距を行う測距部と、基準光軸を有し、前記測距光軸を前記基準光軸に対して偏向する光軸偏向部と、前記測距光軸の前記基準光軸に対する偏角、偏角の方向を検出する射出方向検出部と、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、前記光軸偏向部は、前記基準光軸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、前記演算制御部は、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、前記測距光を前記測距光軸を略中心として２次元スキャンし、該２次元スキャン中に前記受光信号を検出した時点の前記測距光の前記偏角方向を前記射出方向検出部により検出し、検出した前記偏角方向に前記２次元スキャンの略中心を移動させる様、前記光軸偏向部を制御する測量システムに係るものである。

又本発明は、前記演算制御部は、２次元スキャン中に前記受光信号を複数検出した場合、各受光信号に基づき前記射出方向検出部により検出した前記偏角方向を平均化し、平均化した前記偏角方向に前記２次元スキャンの略中心が移動する様、前記光軸偏向部を制御する測量システムに係るものである。

又本発明は、前記演算制御部は、所定の２次元スキャンパターンでスキャンを実行しつつ、該スキャンパターンを水平、鉛直の少なくとも一方に移動させ、前記測定対象のサーチを行う測量システムに係るものである。

又本発明は、前記演算制御部は、前記測定対象のサーチ開始時には水平方向に扁平な初期サーチパターンとし鉛直方向に移動させ、前記測定対象を検出後は鉛直方向に扁平なサーチパターンとする様、前記光軸偏向部を制御する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２次元スキャンの往路復路が交差する交点を有するスキャンパターンで前記２次元スキャンを制御する測量システムに係るものである。

又本発明は、前記演算制御部は、２次元スキャンを実行しつつ、前記受光信号を検出し、検出結果に基づき前記測定対象を追尾する測量システムに係るものである。

更に又本発明は、前記演算制御部は、前記測定対象の追尾状態では水平方向に扁平なスキャンパターンとし、追尾終了後は鉛直方向に扁平なスキャンパターンとする様、前記光軸偏向部を制御する測量システムに係るものである。

本発明によれば、再帰反射体を有する測定対象と、測距光を発し、前記再帰反射体からの反射測距光に基づき測定対象の測定を行う測定装置本体を具備する測量システムであり、前記測定装置本体は、測距光を発する発光素子を有し、前記測距光を測距光軸上に射出する測距光射出部と、前記反射測距光を受光し、受光信号を発生する受光素子を有する受光部と、前記受光素子からの前記受光信号に基づき測定対象の測距を行う測距部と、基準光軸を有し、前記測距光軸を前記基準光軸に対して偏向する光軸偏向部と、前記測距光軸の前記基準光軸に対する偏角、偏角の方向を検出する射出方向検出部と、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、前記光軸偏向部は、前記基準光軸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、前記演算制御部は、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、前記測距光を前記測距光軸を略中心として２次元スキャンし、該２次元スキャン中に前記受光信号を検出した時点の前記測距光の前記偏角方向を前記射出方向検出部により検出し、検出した前記偏角方向に前記２次元スキャンの略中心を移動させる様、前記光軸偏向部を制御するので、測定対象を広範囲でサーチすることができ、更に高速でのサーチが可能とな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斜視図である。該測量システムに於ける測量装置本体の正面図である。該測量装置本体の概略構成図である。（Ａ）（Ｂ）は、光軸偏向部の作用説明図である。スキャンパターンの一例を示す図である。スキャンパターンの一例を示す図である。本発明の第２の実施例に於ける、スキャンパターンとターゲット装置との関係を示す説明図である。同前、スキャンパターンとターゲット装置との関係を示す説明図である。本発明の第３の実施例に於ける、測量システムの概略斜視図である。

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を説明する。

図１中、１は測量システムであり、Ｏは光軸が偏向されていない状態での測距光軸を示し、この時の測距光軸を基準光軸とする。

前記測量システム１は、主に支持装置としての三脚２、光波距離計としての測量装置本体３、該測量装置本体３が取付けられる設置台４、測定点Ｐに設置されるターゲット装置５、前記測量装置本体３を遠隔操作可能な端末機６を有している。

該端末機６として、携帯可能であり、表示機能、通信機能、演算処理機能を有する装置、例えば、スマートホン、タブレット、ノートパソコン等が用いられ、前記測量装置本体３に測定に関する指示を送信し、該測量装置本体３が取得した測定データ、画像データ等を受信し、データの保存、データの表示、データ処理等を実行する。

前記設置台４は前記三脚２の上端に取付けられ、前記測量装置本体３は前記設置台４に設けられる。該設置台４は前記測量装置本体３を回転可能に支持する。

前記ターゲット装置５は、下端が尖端となっており、下端で測定点を指示するポール７と、該ポール７の所定位置に設けられた測定対象８とを有している。該測定対象８は、前記測量装置本体３から発せられる測距光を再帰反射する光学特性を有し、コーナキューブ、全周プリズム、或は反射シートが貼付けられたターゲット板等が用いられる。尚、図１では、測定対象としてコーナキューブが示されている。又、測定対象の中心（測定基準位置）とポール７の下端との距離、位置関係は既知となっている。

前記設置台４に水平方向に回転可能に托架部１１が設けられている。前記托架部１１の下面からは、水平回転軸１２が突設され、該水平回転軸１２は軸受（図示せず）を介して前記設置台４に回転自在に嵌合している。前記托架部１１は、前記水平回転軸１２を中心に水平方向に回転自在となっている。

又、該水平回転軸１２と前記設置台４との間には、水平角（前記水平回転軸１２を中心とした回転方向の角度）を検出する水平角検出器１３（例えばエンコーダ）が設けられ、該水平角検出器１３によって前記托架部１１の前記設置台４に対する水平方向の相対回転角が検出される様になっている。

前記設置台４には水平回転ギア１４が前記水平回転軸１２と同心に固定され、該水平回転ギア１４には水平ピニオンギア１５が噛合している。前記托架部１１には、水平モータ１６が設けられ、前記水平モータ１６の出力軸は下方に突出し、該出力軸に前記水平ピニオンギア１５が固着されている。

該水平モータ１６の駆動により、前記水平ピニオンギア１５が回転し、該水平ピニオンギア１５が前記水平回転ギア１４の回りを公転する。更に、前記托架部１１と前記測量装置本体３とは一体であるので、前記水平モータ１６によって、前記測量装置本体３が前記水平回転軸１２を中心に水平方向に回転される。

前記托架部１１は凹部を有する凹形状であり、凹部に前記測量装置本体３が収納されている。該測量装置本体３は、水平方向に延びる水平な軸心を有する鉛直回転軸１７を介して前記托架部１１に支持され、前記測量装置本体３は前記鉛直回転軸１７を中心に鉛直方向に回転自在となっている。

前記鉛直回転軸１７の一端には、鉛直回転ギア１８が固着され、該鉛直回転ギア１８にはピニオンギア１９が噛合している。前記托架部１１に鉛直モータ２１が設けられ、該鉛直モータ２１の出力軸に前記ピニオンギア１９が固着されている。前記鉛直モータ２１が駆動されることで、前記ピニオンギア１９、前記鉛直回転ギア１８、前記鉛直回転軸１７を介して前記測量装置本体３が鉛直方向に回転される。

又、前記鉛直回転軸１７と前記托架部１１との間には、鉛直角（前記鉛直回転軸１７を中心とした回転方向の角度）を検出する鉛直角検出器２２（例えばエンコーダ）が設けられている。該鉛直角検出器２２により、前記測量装置本体３の前記托架部１１に対する鉛直方向の相対回転角が検出される。

前記水平モータ１６、前記鉛直モータ２１、前記水平角検出器１３、前記鉛直角検出器２２は、演算制御部２８（後述）に電気的に接続され、前記水平モータ１６、前記鉛直モータ２１は前記演算制御部２８によって所要のタイミングで所要の回転量となる様にそれぞれ個別に駆動制御される。

前記水平モータ１６の回転量（即ち、前記托架部１１の水平角）は、前記水平角検出器１３によって検出される。前記鉛直モータ２１の回転量（即ち、前記測量装置本体３の鉛直角）は、前記鉛直角検出器２２によって検出される。

前記水平角検出器１３、前記鉛直角検出器２２の検出結果は、それぞれ前記演算制御部２８に入力される。尚、前記水平モータ１６と前記鉛直モータ２１とによって回転駆動部が構成される。又、前記水平角検出器１３と前記鉛直角検出器２２とにより、前記測量装置本体３の鉛直回転角及び水平回転角を検出する角度検出器、即ち方向角検出器が構成される。

図３を参照して、前記測量装置本体３の概略構成を説明する。

該測量装置本体３は、測距光射出部２５、受光部２６、測距演算部２７、前記演算制御部２８、記憶部２９、撮像制御部３１、画像処理部３２、通信部３３、光軸偏向部３５、姿勢検出器３６、測定方向撮像部３７、射出方向検出部３８、モータドライバ３９を具備し、これらは筐体４１に収納され、一体化されている。尚、前記測距光射出部２５、前記受光部２６、前記測距演算部２７、前記光軸偏向部３５等は、光波距離計として機能する測距部４２を構成する。

前記測距光射出部２５は、射出光軸４４を有し、該射出光軸４４上に発光素子４５、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４４上に投光レンズ４６が設けられている。更に、前記射出光軸４４上に偏向光学部材としての第１反射鏡４７が設けられている。該第１反射鏡４７で偏向された前記射出光軸４４と、受光光軸５１（後述）とが交差する位置に偏向光学部材としての第２反射鏡４８が配設される。前記射出光軸４４は、前記第２反射鏡４８によって前記受光光軸５１と合致する様に偏向される。前記第１反射鏡４７と前記第２反射鏡４８とで射出光軸偏向部が構成される。

前記測距演算部２７としては、本装置に特化したＣＰＵ、或は汎用ＣＰＵ等が用いられる。前記測距演算部２７は前記発光素子４５を駆動し、前記発光素子４５はレーザ光線を発する。前記測距光射出部２５は、前記発光素子４５から発せられたレーザ光線を測距光４９として射出する。尚、レーザ光線としては、連続光或はパルス光、或は特許文献４に示される断続変調光（即ち、バースト光）のいずれが用いられてもよい。

前記受光部２６について説明する。該受光部２６は、測定対象８から反射測距光５２を受光する為の光学系と受光素子を有する。前記受光部２６は、前記受光光軸５１を有し、該受光光軸５１には、前記第１反射鏡４７、前記第２反射鏡４８によって偏向された前記射出光軸４４が合致する。尚、該射出光軸４４と前記受光光軸５１とが合致した状態を測距光軸５３とする。

前記基準光軸Ｏ上に前記光軸偏向部３５が配設される。該光軸偏向部３５は、該光軸偏向部３５を透過するレーザ光線をプリズムの光学作用で偏向する（後述）。該光軸偏向部３５の中心を透過する真直な光軸は、前記基準光軸Ｏとなっている。該基準光軸Ｏは、前記光軸偏向部３５によって偏向されなかった時の前記射出光軸４４又は前記受光光軸５１又は前記測距光軸５３と合致する。

前記反射測距光５２が前記光軸偏向部３５を透過し、前記受光部２６入射する。前記受光光軸５１上に結像レンズ５４が配設され、前記受光光軸５１上に受光素子５５、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）、或はアバランシフォトダイオード（ＡＰＤ）が設けられている。

前記結像レンズ５４は、前記反射測距光５２を前記受光素子５５に結像する。該受光素子５５は、前記反射測距光５２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２７に入力され、該測距演算部２７は受光信号に基づき測距光の往復時間を演算し、往復時間と光速に基づき測定対象８迄の測距を行う。

前記通信部３３は、前記測定方向撮像部３７で取得した画像データ、前記画像処理部３２で処理された画像データ、前記測距部４２が取得した測距データ等のデータを前記端末機６に送信し、又該端末機６からは操作コマンド等のデータを受信する。

前記記憶部２９としては、ＨＤＤ、半導体メモリ、メモリカード等の記憶媒体が用いられる。前記記憶部２９には、撮像の制御プログラム、画像処理プログラム、測距プログラム、表示プログラム、通信プログラム、操作コマンド作成プログラム、前記姿勢検出器３６からの姿勢検出結果に基づき前記測量装置本体３の傾斜角、傾斜方向を演算する傾斜角演算プログラム、測距を実行する為の測定プログラム、前記光軸偏向部３５の偏向作動を制御する為の偏向制御プログラム、各種演算を実行する演算プログラム、測定対象をサーチする為のサーチングプログラム、測定対象を追尾する為の追尾プログラム等の各種プログラムが格納される。

又、前記記憶部２９には測距データ、測角データ、画像データ等の各種データが格納される。

前記演算制御部２８としては、本装置に特化したＣＰＵ、或は汎用ＣＰＵ等が用いられる。前記演算制御部２８は、前記測量装置本体３の作動状態に応じて、前記各種プログラムを展開、実行して前記測量装置本体３による前記測距光射出部２５の制御、前記受光部２６の制御、前記測距演算部２７の制御、前記光軸偏向部３５の制御、前記測定方向撮像部３７の制御等を行い、測定対象のサーチ、追尾、測距を実行する。

図３を参照して、前記光軸偏向部３５について説明する。

該光軸偏向部３５は、一対の光学プリズム５７，５８から構成される。該光学プリズム５７，５８は、それぞれ同径の円板形であり、前記第２反射鏡４８によって偏向された測距光軸５３（即ち、基準光軸Ｏ）上に該測距光軸５３と直交して同心に配置され、所定間隔で平行に配置されている。

前記光学プリズム５７，５８はそれぞれ、平行に配置された３つの三角プリズムから構成されている。各三角プリズムは、光学ガラスにて成形され、更に、全て同一偏角の光学特性を有している。

前記三角プリズムの幅、形状は全て同じでもよく、或は異なっていてもよい。中心に位置する前記三角プリズムの幅は、前記測距光４９のビーム径よりも大きくなっており、該測距光４９は中央の前記三角プリズムのみを透過する様になっている。尚、周辺の前記三角プリズムについては、多数の小さい三角プリズムで構成してもよい。

更に、中心の三角プリズムについては、光学ガラス製とし、周辺の三角プリズムについては、光学プラスチック製としてもよい。これは、前記光軸偏向部３５から測定対象迄の距離は大きく、中央の前記三角プリズムの光学特性については精度が要求され、一方周辺の三角プリズムから前記受光素子５５迄の距離は小さく、高精度の光学特性は必要ないという理由による。

前記光軸偏向部３５の中央部は、前記測距光４９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となっている。前記光軸偏向部３５の中央部を除く部分（周辺の前記三角プリズム）は、前記反射測距光５２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となっている。

前記光学プリズム５７，５８は、それぞれ前記基準光軸Ｏ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５７，５８は、回転方向、回転量、回転速度が独立して制御されることで、射出される前記測距光４９の前記射出光軸４４を任意の方向に偏向し、又受光される前記反射測距光５２の前記受光光軸５１を前記射出光軸４４と平行に偏向する。

又、前記測距光４９を連続して照射しつつ、前記光学プリズム５７，５８の回転を連続的に制御し、透過する前記測距光４９を連続的に偏向することで、前記測距光４９を所定のパターンでスキャンさせることができる。又、スキャン経路（スキャン軌跡）に沿って測距データが取得される。

前記光学プリズム５７，５８の外形形状は、それぞれ前記測距光軸５３（基準光軸Ｏ）を中心とする円形であり、前記反射測距光５２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５７，５８の直径が設定されている。

前記光学プリズム５７の外周にはリングギア５９が嵌設され、前記光学プリズム５８の外周にはリングギア６０が嵌設されている。

前記リングギア５９には駆動ギア６１が噛合し、前記光学プリズム５７はモータ６３により前記駆動ギア６１、前記リングギア５９を介して回転される。同様に、前記リングギア６０には駆動ギア６２が噛合し、前記光学プリズム５８はモータ６４により、前記駆動ギア６２、前記リングギア６０を介して回転される。前記モータ６３，６４は、前記モータドライバ３９に電気的に接続されている。

前記モータ６３，６４は、回転角を検出できるもの、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前記モータ６３，６４の回転量を検出してもよい。該モータ６３，６４の回転量がそれぞれ検出され、前記モータドライバ３９により前記モータ６３，６４が個別に制御される。

又、前記モータ６３，６４の回転量、即ち前記駆動ギア６１，６２の回転量を介して前記光学プリズム５７，５８の回転角が検出される。尚、エンコーダを直接リングギア５９，６０にそれぞれ取付け、エンコーダにより前記リングギア５９，６０の回転角を直接検出する様にしてもよい。

前記駆動ギア６１，６２、前記モータ６３，６４は、前記測距光射出部２５と干渉しない位置、例えば前記リングギア５９，６０の下側に設けられている。

前記投光レンズ４６、前記第１反射鏡４７、前記第２反射鏡４８、前記測距光偏向部等は、投光光学系を構成する。又、前記反射測距光偏向部、前記結像レンズ５４等は、受光光学系を構成する。

前記測距演算部２７は、前記発光素子４５を制御し、前記測距光４９としてレーザ光線をパルス発光又はバースト発光（断続発光）させる。該測距光４９が中央の前記三角プリズム（測距光偏向部）により、測定対象８に向う様前記射出光軸４４（即ち、前記測距光軸５３）が偏向される。前記測距光軸５３が、測定対象８を視準した状態で測距が行われる。

前記測定対象８から反射された前記反射測距光５２は、周辺の前記三角プリズム（即ち、反射測距光偏向部）を通って前記受光部２６に入射し、更に前記反射測距光５２は前記結像レンズ５４により前記受光素子５５に結像される。

該受光素子５５は、受光信号を前記測距演算部２７に送出し、該測距演算部２７は前記受光素子５５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２９に格納される。

前記射出方向検出部３８は、前記モータ６３，６４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６３，６４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６３，６４の回転角を検出する。又、前記射出方向検出部３８は、前記モータ６３，６４の回転角に基づき、前記光学プリズム５７，５８の回転位置を演算する。

更に、前記射出方向検出部３８は、前記光学プリズム５７，５８の屈折率と、該光学プリズム５７，５８を一体とした時の回転位置、両光学プリズム５７，５８間の相対回転角とに基づき、各パルス光毎の前記測距光４９の前記基準光軸Ｏに対する偏角、射出方向をリアルタイムで演算する。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２８に入力される。尚、前記測距光４９がバースト発光される場合は、断続測距光毎に測距が実行される。

前記演算制御部２８は、前記モータ６３，６４の回転方向、回転速度、前記モータ６３，６４間の回転比を制御することで、前記光学プリズム５７，５８の相対回転、全体回転を制御し、前記光軸偏向部３５による偏向作用を制御する。又、前記演算制御部２８は、前記測距光４９の偏角、射出方向から、前記基準光軸Ｏに対する測定点の水平角、鉛直角を演算する。更に、前記演算制御部２８は、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、前記測定点の３次元データを求めることができる。而して、前記測量装置本体３は、トータルステーションとして機能する。

次に、前記姿勢検出器３６について説明する。該姿勢検出器３６は、前記測量装置本体３の水平、又は鉛直に対する傾斜角を検出し、検出結果は前記演算制御部２８に入力される。尚、該姿勢検出器３６としては、特許文献２に開示された姿勢検出器を使用することができる。

該姿勢検出器３６について簡単に説明する。該姿勢検出器３６は、フレーム６６を有している。該フレーム６６は、前記筐体４１に固定され、或は構造部材に固定され、前記測量装置本体３と一体となっている。

前記フレーム６６にはジンバルを介してセンサブロック６７が取付けられている。該センサブロック６７は、直交する２軸を中心に２方向にそれぞれ３６０°又は３６０゜以上回転自在となっている。

該センサブロック６７には、第１傾斜センサ６８、第２傾斜センサ６９が取付けられている。前記第１傾斜センサ６８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６９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６７の、前記フレーム６６に対する２軸についての各相対回転角は、エンコーダ７０，７１によってそれぞれ検出される様になっている。

又、前記センサブロック６７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いる。該モータは、前記第１傾斜センサ６８、前記第２傾斜センサ６９からの検出結果に基づき、前記センサブロック６７を水平に維持する様に前記演算制御部２８によって制御される。

前記センサブロック６７が傾斜していた場合（前記測量装置本体３が傾斜していた場合）、前記センサブロック６７（水平）に対する前記フレーム６６の各軸方向の相対回転角が前記エンコーダ７０，７１によってそれぞれ検出される。該エンコーダ７０，７１の検出結果に基づき、前記測量装置本体３の２軸についての傾斜角、２軸の傾斜の合成によって傾斜方向が検出される。

前記センサブロック６７は、２軸について３６０°又は３６０゜以上回転自在であるので、前記姿勢検出器３６がどの様な姿勢となろうとも、例えば該姿勢検出器３６の天地が逆になった場合でも、全方向での姿勢検出（水平に対する傾斜角、傾斜方向）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６９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６９は前記第１傾斜センサ６８に比べ検出精度が悪いのが一般的である。

前記姿勢検出器３６では、高精度の前記第１傾斜センサ６８と高応答性の前記第２傾斜センサ６９を具備することで、該第２傾斜センサ６９の検出結果に基づき姿勢制御を行い、更に前記第１傾斜センサ６８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６８の検出結果で、前記第２傾斜センサ６９の検出結果を較正することができる。即ち、予め、該第２傾斜センサ６９の検出傾斜角と、前記第１傾斜センサ６８による水平検出と前記エンコーダ７０，７１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６９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６９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。環境変化（温度等）の少ない状態では、傾斜検出は前記第２傾斜センサ６９の検出結果と補正値で求めてもよい。

前記演算制御部２８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６９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２８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６８が追従可能な状態では、該第１傾斜センサ６８からの信号に基づき、前記モータを制御する。尚、常時、前記第２傾斜センサ６９に検出された傾斜角を較正することで、該第２傾斜センサ６９からの検出結果に基づき前記姿勢検出器３６による姿勢検出を行ってもよい。

前記記憶部２９には、前記第１傾斜センサ６８の検出結果と前記第２傾斜センサ６９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１傾斜センサ６８からの信号に基づき、前記第２傾斜センサ６９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６９による検出結果を前記第１傾斜センサ６８の検出精度迄高めることができる。よって、前記姿勢検出器３６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。

前記姿勢検出器３６は、リアルタイムで前記測量装置本体３の姿勢を検出する。更に、該測量装置本体３の姿勢がリアルタイムで検出できることから、前記姿勢検出器３６が検出した結果に基づき測定値を補正することができる。従って、前記測量装置本体３を設置する際の整準は必要なくなる。

前記測定方向撮像部３７は、前記測量装置本体３の前記基準光軸Ｏと所定の関係の第１撮像光軸７３と、該第１撮像光軸７３上に配置された撮像レンズ７４及び撮像素子７５とを有している。前記測定方向撮像部３７は、前記光学プリズム５７，５８による最大偏角θ／２（例えば±３０°）と略等しい、例えば５０°～６０°の画角を有するカメラである。前記測定方向撮像部３７は、静止画像、連続画像、動画像を取得可能である。

前記第１撮像光軸７３と前記射出光軸４４及び前記基準光軸Ｏとの関係は既知であり、前記第１撮像光軸７３と前記射出光軸４４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。

前記撮像制御部３１は、前記測定方向撮像部３７の撮像を制御する。前記撮像制御部３１は、前記測定方向撮像部３７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測量装置本体３でスキャンし測距するタイミングとの同期を取っている。前記演算制御部２８は画像と測定データ（測距データ、測角データ）との関連付けも実行する。

前記測定方向撮像部３７の撮像素子７５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、前記第１撮像光軸７３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。又、前記第１撮像光軸７３と前記基準光軸Ｏとの関係が既知であるので、前記測距部４２による測定位置と前記撮像素子７５上での位置との相互関連付けが可能である。前記撮像素子７５から出力される画像信号は画素座標の情報を含んでいる。画像信号は、前記撮像制御部３１を介して前記画像処理部３２に入力される。

前記光軸偏向部３５の偏向作用、スキャン作用について、図３、図４（Ａ）、図４（Ｂ）を参照して説明する。

図３に示される、前記光学プリズム５７，５８の状態（前記光学プリズム５７，５８の方向が１８０゜異なる状態（相対回転角１８０゜の時））では、該光学プリズム５７，５８の相互の光学作用が相殺され、偏角は０°となる。従って、前記光学プリズム５７，５８を経て射出され、受光されるレーザ光線の光軸（前記測距光軸５３）は、前記基準光軸Ｏと合致する。

又、図３の状態から前記光学プリズム５７，５８のいずれか一方が他方に対して１８０゜回転した状態（プリズムの向きが同方向）では、最大の偏角（例えば、３０°）が得られる。

従って、前記光学プリズム５７，５８間の相対回転で、前記測距光軸５３は、０゜～３０゜の間で偏向され、前記光学プリズム５７，５８の一体回転で、偏向方向が偏向される。

従って、前記光学プリズム５７，５８間の相対回転角、前記光学プリズム５７，５８の一体回転角を制御することで前記測距光軸５３を任意の方向に偏向させることができる。即ち、前記測距光軸５３を任意の方向の測定対象８に視準させることができる。

更に、前記測距光４９を照射しつつ、前記光学プリズム５７，５８の相対回転、一体回転を実行することで任意の方向、パターンで前記測距光４９を走査させることができる。

例えば、図４（Ａ）に示される様に、前記光学プリズム５７，５８間の相対回転角をθとし、前記測距光軸５３は個々の前記光学プリズム５７，５８による偏向Ａ、偏向Ｂとすると、実際の偏向７６は合成偏向Ｃとなり、更に偏向角の大きさは前記相対回転角θに依って決定される。従って、前記光学プリズム５７，５８を等速で正逆同期回転させると、前記測距光軸５３（前記測距光４９）は前記合成偏向Ｃの方向で直線的に往復走査される。

又、前記光学プリズム５７と前記光学プリズム５８との位置関係を固定した状態で（前記光学プリズム５７と前記光学プリズム５８とで得られる偏角を固定した状態で）、前記モータ６３，６４により、前記光学プリズム５７と前記光学プリズム５８とを一体に回転すると、前記測距光軸５３（前記測距光４９）は前記基準光軸Ｏ（図１参照）を中心とした円で走査される。

更に、図４（Ｂ）に示される様に、前記光学プリズム５７の回転速度に対して遅い回転速度で前記光学プリズム５８を回転させれば、角度差θは漸次増大しつつ前記測距光４９が回転される。従って、該測距光４９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５７、前記光学プリズム５８の回転方向、回転速度、回転速度比を個々に制御することで、前記測距光４９のスキャン軌跡を前記基準光軸Ｏを中心とした種々の２次元のスキャンパターンが得られる。

例えば、前記光学プリズム５７と前記光学プリズム５８の回転比率を１：２とすることで、図５に示される様な８の字状の２次元の閉ループスキャンパターン７７が得られる。又、該スキャンパターン７７は往路７９ａと復路７９ｂが交差する交点７８を有し、該交点７８が前記スキャンパターン７７の中心であり、前記基準光軸Ｏに合致する様になっている。

更に、前記光学プリズム５７と前記光学プリズム５８の、一方の光学プリズム５７を２５回転、他方の光学プリズム５８を逆方向に５回転することで、図６に示される様な、花びら状の２次元の閉ループスキャンパターン８１（花びらパターン８１（内トロコイド曲線））が得られる。該花びらパターン８１も中心に交点８２を有する。

更に、前記測量装置本体３が固定された状態での、２次元のスキャンが可能な最大範囲は、前記光軸偏向部３５の最大偏角範囲となる。

次に、本実施例に係る測量システム１の測定作用を説明する。

測定開始の準備として、前記測定方向撮像部３７で前記ターゲット装置５を捉える。前記測定方向撮像部３７の画角は、５０゜～６０゜と広画角であるので、前記測量装置本体３の方向が概略、前記ターゲット装置５に向いていればよい。又、前記光軸偏向部３５の最大偏角は、前記測定方向撮像部３７の画角と同じ、或は略同じであるので、前記測定方向撮像部３７が前記ターゲット装置５を捉えることで、測量装置本体３によるサーチ可能な範囲に前記ターゲット装置５を捉えたことになる。

前記測定方向撮像部３７が前記ターゲット装置５を捉えた状態で、前記測量装置本体３による前記測定対象８のサーチ、視準が実行される。この時、前記測量装置本体３は、固定状態である。

前記測定対象８をサーチする為のスキャンパターンが選択される。該スキャンパターンは、予め設定しておいてもよいし、或は測定対象８の形状、性状に合わせて、更に測定状況等に合わせて選択してもよい。

例えば、前記光軸偏向部３５の最大偏角範囲の全域をサーチスキャンするパターンとして、図４（Ｂ）で示したスパイラルパターンが選択される。この時の、前記光学プリズム５７、前記光学プリズム５８の動きは、一方向の回転のみであり、前記光学プリズム５７，５８は軽量であるので高速回転が可能である。従って、高速スキャン（高速サーチ）が可能である。

サーチスキャンの過程で、スキャンラインが前記測定対象８を通過すると、該測定対象８により測距光４９が反射され、反射測距光５２が前記受光部２６で受光される。

前記演算制御部２８は、前記受光部２６が前記反射測距光５２を受光した時の、基準光軸Ｏに対する偏角、偏向方向を前記射出方向検出部３８から取得する。

前記演算制御部２８は、前記測距光軸５３の偏角、偏向方向が前記射出方向検出部３８から取得した偏角、偏向方向に合致する様に、即ち、前記測距光軸５３が前記測定対象８を視準する様に、前記光軸偏向部３５を制御する。

前記測距光軸５３が前記測定対象８を視準した状態で、測距を開始し、前記測定対象８の位置、更に該測定対象８と前記ポール７の下端の既知の関係から、前記測定点Ｐの３次元座標を測定する。

前記ターゲット装置５を次の測定点に移動させる場合は、前記測量装置本体３による前記ターゲット装置５（即ち、前記測定対象８）の追尾が行われる。

追尾を実行する追尾パターンとしては、最大偏角範囲の全域をサーチスキャンするスキャンパターンでもよいが、反射測距光５２を受光した偏向方向を中心とし所定範囲をスキャンする局所パターンとしてもよい。

局所パターンとしては、スパイラルパターン、多重円パターン、単円パターン、楕円パターン、往復スキャン（図４（Ａ）参照）させつつ、前記光学プリズム５７，５８を一体に往復回転させるパターン等種々のパターンが考えられる。

局所パターンによりサーチスキャン（以下、局所サーチスキャン）を実行中に、前記反射測距光５２を検出すると、該反射測距光５２が検出された偏向方向（偏角、偏角の方向を含む）を、前記局所パターンの略中心（即ち、局所サーチスキャン）（ここで、略中心とは中心又は略中心を含む）となる様に、前記演算制御部２８により前記光軸偏向部３５を制御する。

局所パターンで、前記反射測距光５２が検出されない場合は、最大偏角範囲の全域のサーチスキャンに移行する。上記した様に、前記光軸偏向部３５の最大偏角は、５０゜～６０゜と広範囲であるので、通常の測定作業では、前記ターゲット装置５が最大偏角から外れることはない。従って、最大偏角範囲の全域のサーチスキャンを実行すれば確実に前記測定対象８を捉えることができる。又、上記した様に、最大偏角範囲の全域のサーチスキャンは高速で実行できるので、追尾が一時的に途絶えたとしても、復帰は迅速に行える。

次に、測定範囲が広範囲で、前記ターゲット装置５の移動が、前記測定方向撮像部３７の画角（前記光軸偏向部３５の最大偏角）を超える様な場合は、前記光軸偏向部３５による追尾と前記設置台４による前記測量装置本体３の回転の協働により、前記ターゲット装置５の追尾を行う。

例えば、全域のサーチスキャン、或は局所サーチスキャンで反射測距光５２を検出すると、その時の前記測距光軸５３の前記基準光軸Ｏに対する偏向方向を前記射出方向検出部３８により求め、前記演算制御部２８は前記偏向方向に基づきサーチスキャンの中心が基準光軸Ｏに合致する方向に前記水平モータ１６、前記鉛直モータ２１を駆動する。

この場合、先ず前記光軸偏向部３５により追尾が行われるので、迅速な追尾が実行されることに変りはない。従って、前記設置台４による追尾は低速でもよく、前記設置台４による追尾が合わせて実行されることで、前記測定方向撮像部３７の画角を超える広範囲の追尾が可能となる。

尚、追尾状態ではサーチスキャンのスキャンパターンを水平方向に扁平とし、追尾終了では縦長のスキャンパターンとして、追尾の効率を高めてもよい。

而して、前記測量システム１は、追尾機能を有するトータルステーションと同等の機能を有する。

次に、第２の実施例を説明する。図７、図８は第２の実施例に使用されるターゲット装置５を示している。

前記ターゲット装置５は、断面が円の棒状の支持部材であるポール８３と、ターゲットとして該ポール８３の途中に設けられた基準反射部８４を有する。該基準反射部８４は、前記ポール８３と同心の円形であり、前記基準反射部８４の全周に再帰反射部材である反射シートが巻設されている。

前記ポール８３にも上下それぞれ部分的に該ポール８３が露出する様、該ポール８３に再帰反射部材である反射シートが全周を覆う様に、巻設されている。該反射シート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８５を構成する。前記基準反射部８４、前記線状反射部８５は、それぞれ測距光を反射し、前記測量システム１の測定対象となっている。基準点（後述）を示すターゲットとしての前記基準反射部８４に対して、前記線状反射部８５は、前記測定対象の検出、更に前記基準反射部８４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８３の下端は、測定点Ｐを指示できる様に尖端となっている。

前記ターゲット装置５は、前記ポール８３の下端から所定の位置に基準点を有する。前記ポール８３には、前記基準反射部８４が設けられ、該基準反射部８４の中心が前記基準点となっている。該基準点は前記ポール８３の下端からの距離が既知となっている。

前記基準反射部８４は、前記線状反射部８５と同様、全周に反射シートが巻設されている。前記基準反射部８４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８５の直径に対して太くなっている。

ここで、前記基準反射部８４と前記線状反射部８５間の直径差は、測量装置本体３の測定精度に対応して決定される。この直径差は、前記測量装置本体３の測定精度（測定誤差）以上となっていればよい。即ち、前記基準反射部８４と前記線状反射部８５の測距結果に基づき前記基準反射部８４と前記線状反射部８５の判別ができればよい。又、前記線状反射部８５の直径、測定状況、前記測量装置本体３の測定能力等に応じて、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８５の直径は３５ｍｍ、前記基準反射部８４の直径は１００ｍｍ、又前記基準反射部８４の厚みは３０ｍｍに設定される。

本実施例に於いても、光軸偏向部３５の制御により、２次元のサーチスキャンが実行され、又、２次元のサーチスキャンは、サーチ範囲が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５を検出する為の初期サーチスキャンが実行される。

以下の説明では、サーチスキャンのパターンとして、８の字形状のスキャンパターン７７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７７の形状は、図７に見られる様に、水平方向に扁平な８の字状となっている。

前記線状反射部８５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７７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。又、初期サーチスキャンの前記スキャンパターン７７の経路が、前記線状反射部８５と交差すれば、該線状反射部８５からの反射測距光５２が得られるので、スキャンはサーチ範囲全域を隙間なく行う必要はなく、図７に示される様に、同一スキャンパターンを連続的に行うだけでよい。

又、本実施例では、初期サーチスキャンを行うスキャンパターンとして８の字形状のスキャンパターン７７を採用しているが、スキャンパターンの経路が、前記線状反射部８５と交差すればよいので、スキャンパターンを円パターン、水平方向に扁平な楕円パターン、或は水平方向に直線的に往復する直線パターンであってもよい。

演算制御部２８は、前記光軸偏向部３５を制御して初期サーチスキャンを実行するが、前記スキャンパターン７７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８５からの前記反射測距光５２に基づき、スキャンパターンが前記線状反射部８５を横切った時の偏向方向が検出され、更に前記線状反射部８５迄の測距が実行される。従って、スキャンパターンが前記線状反射部８５を横切った点の３次元座標が求められる。

更に、前記演算制御部２８は、スキャンパターンが前記線状反射部８５を横切った点（以下、クロス点）の、前記基準光軸Ｏに対する水平偏角、偏向方向を演算する。クロス点とスキャンパターンの中心間の水平角が求められ、前記演算制御部２８は、該水平角が減少する方向に前記スキャンパターン７７が移動する様に、前記光軸偏向部３５を制御する。

又、前記ターゲット装置５から複数の反射測距光５２が得られる場合は、複数の反射測距光５２で得られる受光信号に基づきそれぞれ測定し、得られる測距結果を平均し、平均値に基づき前記光軸偏向部３５を制御する。

前記スキャンパターン７７の水平方向の移動と並行して、前記スキャンパターン７７が前記基準反射部８４を検出する様、前記スキャンパターン７７の上下方向の移動も実行する。尚、前記スキャンパターン７７を下方に移動するか、上方に移動するかの判断は、前記スキャンパターン７７のどの位置が前記線状反射部８５を横切ったかを検出することで行うことができる。図示では、前記スキャンパターン７７を下方に移動させている。

前記演算制御部２８は、前記スキャンパターン７７により前記基準反射部８４を検出する迄、前記交点７８を前記線状反射部８５に沿って移動させる（図７では、前記交点７８を下方に移動させている）。ここで、前記基準反射部８４は、前記線状反射部８５よりも径方向に出っ張っているので、測距結果の変化で前記基準反射部８４を検出することができる。

前記スキャンパターン７７により、前記基準反射部８４を検出すると、前記スキャンパターン７７を前記基準反射部８４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７７′に変更する（図８参照）。該局所スキャンパターン７７′は、サーチ範囲が狭く、而も縦長の形状となっている。

前記局所スキャンパターン７７′の交点７８が、前記基準反射部８４の中心近傍となると、前記局所スキャンパターン７７′が、前記基準反射部８４のエッジを通過する。このエッジの通過点の測定結果によって、前記基準反射部８４に対する前記交点７８の位置が測定でき、該交点７８を前記基準反射部８４の中心に合致させることができる。

該基準反射部８４の中心に、前記交点７８が合致すると、前記測距光軸５３が前記基準反射部８４の中心に視準され、該基準反射部８４の測定が実行される。更に、該基準反射部８４と前記ポール８３の下端との関係から、測定点Ｐの３次元座標が演算される。

更に、前記局所スキャンパターン７７′の実行で、該局所スキャンパターン７７′が前記線状反射部８５を横切った際の上下の測定点の３次元座標が測定される。上下の測定点の３次元座標によって、前記ポール８３の前後方向、左右方向の倒れ方向、及び倒れ角が測定できる。又、前記ポール８３の倒れ方向、倒れ角、前記基準反射部８４と前記ポール８３の下端との関係に基づき、前記測定点Ｐの測定結果を補正することができる。

更に、ここで得られる前記ポール８３の倒れは、前記測距光軸５３に対する倒れであり、該測距光軸５３自体は水平であるとは限らない。該測距光軸５３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３８によって測定できる。更に、前記基準光軸Ｏの水平に対する傾斜角、傾斜方向は、前記姿勢検出器３６によって測定することができる。

従って、前記ポール８３の水平、又は鉛直に対する傾斜角、傾斜方向も測定できる。前記ポール８３の水平、鉛直に対する傾斜角、傾斜方向に基づき測定結果を補正することで、前記ポール８３の傾きに拘わらず、正確な測定点（該ポール８３の下端が指示する点）Ｐ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。

従って、前記ターゲット装置５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８３の下端（天井を測定する場合は上端）で測定点を指示できれば、正確な測定が実行できる。

測定点Ｐの測定が終了すると、次に測定すべき測定点へ前記ターゲット装置５を移動する。

前記ターゲット装置５を次の測定点に移動させる場合、移動中も前記局所スキャンパターン７７′による局所スキャンを継続して実行する。局所スキャンを継続し、前記基準反射部８４を検出し続け、検出時の偏角方向を求め、この偏角方向に前記局所スキャンパターン７７′を移動することで、前記基準反射部８４の追尾が行われる。

更に、前記基準反射部８４が前記局所スキャンパターン７７′から外れ、該基準反射部８４からの反射測距光５２を検出できない状態となった場合は、局所サーチスキャンから初期サーチスキャンへ移行する。初期サーチスキャンでは広範囲で前記線状反射部８５からの反射測距光５２を検出することができ、容易に前記基準反射部８４の追尾状態に復帰させることができる。

本実施例によれば、前記ターゲット装置５の移動中、前記スキャンパターン７７が前記線状反射部８５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、障害物が前記測量装置本体３と前記ターゲット装置５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。

上述の実施例では、前記測量装置本体３をトータルステーションとして使用したが、レーザスキャナとしても使用することができる。

上記した様に、前記光軸偏向部３５により測距光をスキャンしている状態で連続的に測定すれば、スキャン軌跡に沿って点群データを取得することができる。例えば、図６に示す花びらパターン８１でスキャンしつつ、データを取得すれば点群データを取得できる。又、前記花びらパターン８１で、点群密度を上げたい場合は、前記花びらパターン８１を前記交点８２を中心に回転させる様に、前記光軸偏向部３５を制御すればよい。尚、点群データを取得する場合のパターンは前記花びらパターン８１に限られるものではなく、任意のパターンでスキャンさせればよい。

図９は、第３の実施例を示している。

第３の実施例では測量装置本体３がポール８７の上端に設けられた場合を示している。

前記測量装置本体３が前記ポール８７を介して支持されることで、前記測量装置本体３は比較的安定した状態で保持される。更に、前記測量装置本体３は姿勢検出器３６を具備しているので、前記測量装置本体３が傾斜した場合も前記姿勢検出器３６の検出結果に基づき測定結果を補正でき高精度の測定が可能である。

第３の実施例に於いても、測量システムをトータルステーション、或はレーザスキャナとして使用できることは言う迄もない。

１測量システム
２三脚
３測量装置本体
４設置台
５ターゲット装置
６端末機
８測定対象
１３水平角検出器
１６水平モータ
２１鉛直モータ
２２鉛直角検出器
２５測距光射出部
２６受光部
２７測距演算部
２８演算制御部
３１撮像制御部
３５光軸偏向部
３６姿勢検出器
３７測定方向撮像部
３８射出方向検出部
４２測距部
４５発光素子
５３測距光軸
５５受光素子
５７，５８光学プリズム
６３，６４モータ
８４基準反射部
８５線状反射部

Claims

再帰反射体を有する測定対象と、測距光を発し、前記再帰反射体からの反射測距光に基づき測定対象の測定を行う測定装置本体を具備する測量システムであり、前記測定装置本体は、測距光を発する発光素子を有し、前記測距光を測距光軸上に射出する測距光射出部と、前記反射測距光を受光し、受光信号を発生する受光素子を有する受光部と、前記受光素子からの前記受光信号に基づき測定対象の測距を行う測距部と、基準光軸を有し、前記測距光軸を前記基準光軸に対して偏向する光軸偏向部と、前記測距光軸の前記基準光軸に対する偏角、偏角の方向を検出する射出方向検出部と、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、前記光軸偏向部は、前記基準光軸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、
前記演算制御部は、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、前記測距光を前記測距光軸を略中心として２次元スキャンし、該２次元スキャン中に前記受光信号を検出した時点の前記測距光の前記偏角方向を前記射出方向検出部により検出し、検出した前記偏角方向に前記２次元スキャンの略中心を移動させる様、前記光軸偏向部を制御し、
前記演算制御部は、２次元スキャン中に前記受光信号を複数検出した場合、各受光信号に基づき前記射出方向検出部により検出した前記偏角方向を平均化し、平均化した前記偏角方向に前記２次元スキャンの略中心が移動する様、前記光軸偏向部を制御する様構成した測量システム。
前記演算制御部は、所定の２次元スキャンパターンでスキャンを実行しつつ、該スキャンパターンを水平、鉛直の少なくとも一方に移動させ、前記測定対象のサーチを行う請求項１に記載の測量システム。
再帰反射体を有する測定対象と、測距光を発し、前記再帰反射体からの反射測距光に基づき測定対象の測定を行う測定装置本体を具備する測量システムであり、前記測定装置本体は、測距光を発する発光素子を有し、前記測距光を測距光軸上に射出する測距光射出部と、前記反射測距光を受光し、受光信号を発生する受光素子を有する受光部と、前記受光素子からの前記受光信号に基づき測定対象の測距を行う測距部と、基準光軸を有し、前記測距光軸を前記基準光軸に対して偏向する光軸偏向部と、前記測距光軸の前記基準光軸に対する偏角、偏角の方向を検出する射出方向検出部と、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、前記光軸偏向部は、前記基準光軸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、
前記演算制御部は、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、前記測距光を前記測距光軸を略中心として２次元スキャンし、該２次元スキャン中に前記受光信号を検出した時点の前記測距光の前記偏角方向を前記射出方向検出部により検出し、検出した前記偏角方向に前記２次元スキャンの略中心を移動させる様、前記光軸偏向部を制御し、
前記演算制御部は、前記測定対象のサーチ開始時には水平方向に扁平な初期サーチパターンとし鉛直方向に移動させ、前記測定対象を検出後は鉛直方向に扁平なサーチパターンとする様、前記光軸偏向部を制御する様構成した測量システム。
再帰反射体を有する測定対象と、測距光を発し、前記再帰反射体からの反射測距光に基づき測定対象の測定を行う測定装置本体を具備する測量システムであり、前記測定装置本体は、測距光を発する発光素子を有し、前記測距光を測距光軸上に射出する測距光射出部と、前記反射測距光を受光し、受光信号を発生する受光素子を有する受光部と、前記受光素子からの前記受光信号に基づき測定対象の測距を行う測距部と、基準光軸を有し、前記測距光軸を前記基準光軸に対して偏向する光軸偏向部と、前記測距光軸の前記基準光軸に対する偏角、偏角の方向を検出する射出方向検出部と、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、前記光軸偏向部は、前記基準光軸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、
前記演算制御部は、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、前記測距光を前記測距光軸を略中心として２次元スキャンし、該２次元スキャン中に前記受光信号を検出した時点の前記測距光の前記偏角方向を前記射出方向検出部により検出し、検出した前記偏角方向に前記２次元スキャンの略中心を移動させる様、前記光軸偏向部を制御し、
前記光軸偏向部は、前記２次元スキャンの往路復路が交差する交点を有するスキャンパターンで前記２次元スキャンを制御する様構成した測量システム。
前記演算制御部は、２次元スキャンを実行しつつ、前記受光信号を検出し、検出結果に基づき前記測定対象を追尾する請求項１に記載の測量システム。
前記演算制御部は、前記測定対象の追尾状態では水平方向に扁平なスキャンパターンとし、追尾終了後は鉛直方向に扁平なスキャンパターンとする様、前記光軸偏向部を制御する請求項５に記載の測量システム。