JP7421438B2 - 測量装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定対象物の３次元座標を取得可能な測量装置に関するものである。

レーザスキャナやトータルステーション等の測量装置は、測定対象物として反射プリズムを用いたプリズム測距、反射プリズムを用いないノンプリズム測距により測定対象物迄の距離を検出する光波距離測定装置を有している。

従来の測量装置は、測定対象物迄の距離を測定する為の測距部と、測定対象物を追尾する為の追尾部と、測定対象物を撮像する為の撮像部を有するものがある。然し乍ら、従来の測量装置では、光学系の小型化を維持する為に、測距部と追尾部、撮像部が別軸で設けられていることが殆どである。

更に、追尾部と撮像部とが同軸であった場合でも、光学系の小型化を維持する為には、追尾部と撮像部の受光部が共用されていた。従って、追尾及び撮像に使用可能な受光量が制限され、遠距離に於ける追尾や撮像を高精度で行うことが困難であった。

特開２０１８－１７９５８８号公報

本発明は、遠距離でも高精度に追尾及び撮像が可能な測量装置を提供するものである。

本発明は、測定対象物に測距光を射出する測距光射出部と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する受光素子を有する測距光受光部と、前記測定対象物に追尾光を射出する追尾光射出部と、前記測定対象物からの反射追尾光を受光する追尾受光素子を有する追尾光受光部と、背景光を受光する撮像部とを具備し、前記測距光射出部と前記追尾光射出部は、前記測距光と前記追尾光とが同軸となる様に前記測距光と前記追尾光のいずれかを偏向する第１の偏向光学部材を有し、前記測距光射出部と前記追尾光射出部と前記撮像部は、前記測距光と前記追尾光と前記背景光とをそれぞれ同軸となる様に反射し、前記反射測距光と前記反射追尾光を透過する第２の偏向光学部材とを有する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記第２の偏向光学部材は所定の板厚を有する多層膜光学素子であり、該多層膜光学素子は前記測距光射出部から近接した位置にある第１の入射面と、前記測距光射出部から離れた位置にある第２の入射面を有し、前記第１の入射面は前記測距光と前記追尾光を透過し、背景光を反射する様構成され、前記第２の入射面は前記測距光と前記追尾光の入射部分に所定の反射率を有するビームスプリッタ膜が形成され、該ビームスプリッタ膜を除く部分に反射防止膜が形成され、前記測距光と前記追尾光は前記背景光と同軸となる様前記ビームスプリッタ膜で反射され、前記反射測距光と前記反射追尾光は前記ビームスプリッタ膜と前記反射防止膜とを通過する様構成された測量装置に係るものである。

又本発明は、前記測定対象物にレーザポインタ光を照射するレーザポインタ光射出部を更に具備し、前記撮像部は前記背景光と共に前記測定対象物で反射された反射レーザポインタ光を受光する様構成され、前記レーザポインタ光射出部と前記撮像部は前記レーザポインタ光と前記背景光とが同軸となる様に前記レーザポインタ光と前記背景光のいずれかを偏向する第３の偏向光学部材を有し、前記レーザポインタ光、前記反射レーザポインタ光を前記第１の入射面で反射させる様構成された測量装置に係るものである。

又本発明は、前記測距光及び前記追尾光は不可視光であり、前記レーザポインタ光は可視光であり、前記第１の入射面には可視光を反射し、不可視光を透過するロングパスフィルタが設けられた測量装置に係るものである。

又本発明は、前記多層膜光学素子は、前記測距光と前記追尾光の光軸と前記背景光の光軸との間に所定の光軸間距離が確保可能な板厚及び傾斜角を有する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記測距光受光部及び前記追尾光受光部は、前記第２の偏向光学部材を透過した前記反射測距光と前記反射追尾光の共通光路上に設けられた受光プリズムを有し、該受光プリズムは前記反射測距光と前記反射追尾光とを複数回内部反射させた後、前記反射測距光と前記反射追尾光とを分離し、前記反射測距光を前記受光素子に受光させると共に前記反射追尾光を前記追尾受光素子に受光させる様構成された測量装置に係るものである。

又本発明は、前記受光プリズムは、前記反射測距光と前記反射追尾光を内部反射させる第１プリズムと、前記反射追尾光を内部反射させる第２プリズムとを有し、前記第１プリズムと前記第２プリズムとの境界面は前記第１プリズムの前記反射測距光が射出する面と対向する面であり、前記境界面を前記反射測距光と前記反射追尾光の分離面とする様構成された測量装置に係るものである。

又本発明は、前記分離面は、前記反射測距光を反射し、前記反射追尾光を透過するダイクロイックフィルタ膜が設けられた測量装置に係るものである。

又本発明は、前記測距光射出部は、前記測距光の発光繰返し周波数及びパルスのピークパワーを少なくとも２つの発光繰返し周波数及びパルスのピークパワーに切替え可能な発光素子を有し、前記測距光受光部は、前記反射測距光の光軸に対して挿脱可能な光量調整部材を有し、該光量調整部材は前記発光繰返し周波数及びパルスのピークパワーに対応して前記反射測距光の受光量を調整する様構成された測量装置に係るものである。

又本発明は、前記光量調整部材は、中心部に所定の透過率を有する膜が形成された光量調整面が形成され、該光量調整面以外の部分に反射防止膜が形成された全透過面が形成される様構成された測量装置に係るものである。

更に又本発明は、水平回転モータにより水平回転軸を中心に水平回転する托架部と、該托架部に設けられ鉛直回転モータにより鉛直回転軸を中心に鉛直回転し、前記測距光と前記追尾光を前記測定対象物に照射すると共に、該測定対象物からの前記反射測距光と前記反射追尾光を受光する走査鏡と、前記水平回転モータと前記鉛直回転モータと前記測距光射出部と前記追尾光射出部の駆動を制御する演算制御部とを更に具備し、該演算制御部は、前記追尾受光素子に対する前記反射追尾光の受光位置に基づき、前記測定対象物が追尾する様前記水平回転モータと前記鉛直回転モータを制御する様構成された測量装置に係るものである。

本発明によれば、測定対象物に測距光を射出する測距光射出部と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する受光素子を有する測距光受光部と、前記測定対象物に追尾光を射出する追尾光射出部と、前記測定対象物からの反射追尾光を受光する追尾受光素子を有する追尾光受光部と、背景光を受光する撮像部とを具備し、前記測距光射出部と前記追尾光射出部は、前記測距光と前記追尾光とが同軸となる様に前記測距光と前記追尾光のいずれかを偏向する第１の偏向光学部材を有し、前記測距光射出部と前記追尾光射出部と前記撮像部は、前記測距光と前記追尾光と前記背景光とをそれぞれ同軸となる様に反射し、前記反射測距光と前記反射追尾光を透過する第２の偏向光学部材とを有するので、追尾及び撮像が可能な到達距離を増大させることができ、遠距離であっても高精度に追尾及び撮像を行う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装置を示す正断面図である。 本発明の実施例に係る距離測定部を示す構成図である。 多層膜光学素子のビームスプリッタ面を示す側面図である。 光量調整部材を示す平面図である。 測距光受光部及び追尾光受光部を示す構成図である。 （Ａ）は受光プリズムの第１の変形例を示す構成図であり、（Ｂ）は受光プリズムの第２の変形例を示す構成図であり、（Ｃ）は受光プリズムの第３の変形例を示す構成図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

測量装置１は、例えばレーザスキャナであり、三脚（図示せず）に取付けられる整準部２と、該整準部２に取付けられた測量装置本体３とから構成される。尚、前記測量装置１は、プリズム測定とノンプリズム測定の両方が実行可能である。

前記整準部２は整準ネジ１０を有し、該整準ネジ１０により前記測量装置本体３の整準を行う。

該測量装置本体３は、固定部４と、托架部５と、水平回転軸６と、水平回転軸受７と、水平回転駆動部としての水平回転モータ８と、水平角検出部としての水平角エンコーダ９と、鉛直回転軸１１と、鉛直回転軸受１２と、鉛直回転駆動部としての鉛直回転モータ１３と、鉛直角検出部としての鉛直角エンコーダ１４と、鉛直回転部である走査鏡１５と、操作部と表示部とを兼用する操作パネル１６と、演算制御部１７と、記憶部１８と、距離測定部１９等を具備している。尚、前記演算制御部１７としては、本装置に特化したＣＰＵ、或は汎用ＣＰＵが用いられる。

前記水平回転軸受７は前記固定部４に固定される。前記水平回転軸６は鉛直な軸心６ａを有し、前記水平回転軸６は前記水平回転軸受７に回転自在に支持される。又、前記托架部５は前記水平回転軸６に支持され、前記托架部５は水平方向に前記水平回転軸６と一体に回転する様になっている。

前記水平回転軸受７と前記托架部５との間には前記水平回転モータ８が設けられ、該水平回転モータ８は前記演算制御部１７により制御される。該演算制御部１７は、前記水平回転モータ８により、前記托架部５を前記軸心６ａを中心に回転させる。

前記托架部５の前記固定部４に対する相対回転角は、前記水平角エンコーダ９によって検出される。該水平角エンコーダ９からの検出信号は前記演算制御部１７に入力され、該演算制御部１７により水平角データが演算される。該演算制御部１７は、前記水平角データに基づき、前記水平回転モータ８に対するフィードバック制御を行う。

又、前記托架部５には、水平な軸心１１ａを有する前記鉛直回転軸１１が設けられている。該鉛直回転軸１１は、前記鉛直回転軸受１２を介して回転自在となっている。尚、前記軸心６ａと前記軸心１１ａの交点が、測距光の射出位置であり、前記測量装置本体３の座標系の原点となっている。

前記托架部５には、凹部２１が形成されている。前記鉛直回転軸１１は、一端部が前記凹部２１内に延出し、前記一端部に前記走査鏡１５が固着され、該走査鏡１５は前記凹部２１に収納されている。

又、前記鉛直回転軸１１の他端部には、前記鉛直角エンコーダ１４が設けられている。前記鉛直回転軸１１に前記鉛直回転モータ１３が設けられ、該鉛直回転モータ１３は前記演算制御部１７に制御される。該演算制御部１７は、前記鉛直回転モータ１３により前記鉛直回転軸１１を回転させ、前記走査鏡１５は前記軸心１１ａを中心に回転される。

前記走査鏡１５の回転角は、前記鉛直角エンコーダ１４によって検出され、検出信号は前記演算制御部１７に入力される。該演算制御部１７は、検出信号に基づき前記走査鏡１５の鉛直角データを演算し、該鉛直角データに基づき前記鉛直回転モータ１３に対するフィードバック制御を行う。

又、前記演算制御部１７で演算された水平角データ、鉛直角データや測定結果、測定点間隔（後述）、測定角度間隔（後述）は、前記記憶部１８に保存される。該記憶部１８としては、磁気記憶装置としてのＨＤＤ、光記憶装置としてのＣＤ、ＤＶＤ、半導体記憶装置としてのＲＡＭ、ＲＯＭ、ＤＲＡＭ、メモリカード、ＵＳＢメモリ等種々の記憶手段が用いられる。該記憶部１８は、前記托架部５に対して着脱可能であってもよく、或は図示しない通信手段を介して外部記憶装置や外部データ処理装置にデータを送出可能としてもよい。

前記記憶部１８には、測距作動を制御するシーケンスプログラム、測距作動により距離を演算する演算プログラム、水平角データ及び鉛直角データに基づき角度を演算する演算プログラム、距離と角度に基づき所望の測定点の３次元座標を演算する演算プログラム、測定対象物を追尾する為の追尾プログラム、測定点の間隔や測定角度の間隔を設定する為の設定プログラム、光量調整部材（後述）の駆動を制御する為の制御プログラム等の各種プログラムが格納される。又、前記演算制御部１７により各種プログラムが実行されることで、各種処理が実行される。

前記操作パネル１６は、例えばタッチパネルであり、測距の指示や測定条件、例えば測定点間隔や測定角度間隔の変更等を行う操作部と、測距結果等を表示する表示部とを兼用している。

次に、図２を参照して前記距離測定部１９について説明する。

該距離測定部１９は、主に測距光射出部２２、測距光受光部２３、追尾光射出部２４、追尾光受光部２５、レーザポインタ光射出部２６、撮像部２７とを有している。尚、前記測距光射出部２２と前記測距光受光部２３により測距部が構成される。又、前記追尾光射出部２４と前記追尾光受光部２５により追尾部が構成される。

前記測距光射出部２２は、射出光軸２９を有している。又、前記測距光射出部２２は、前記射出光軸２９上に設けられた発光素子３１、例えばレーザダイオード（ＬＤ）と、投光レンズ３２と、第１の偏向光学部材であるビームコンバイナ３３を有すると共に、該ビームコンバイナ３３で反射された前記射出光軸２９の反射光軸上に設けられた第２の偏向光学部材としての多層膜光学素子３４を有している。更に、該多層膜光学素子３４で反射された前記射出光軸の反射光軸上に前記走査鏡１５が設けられている。

尚、前記投光レンズ３２、前記ビームコンバイナ３３、前記多層膜光学素子３４は、測距投光光学系を構成する。又、本実施例では、前記射出光軸２９、前記ビームコンバイナ３３で反射される前記射出光軸２９の反射光軸、前記多層膜光学素子３４で反射される前記射出光軸２９の反射光軸を総称して前記射出光軸２９としている。

前記発光素子３１は、赤外又は近赤外波長のレーザ光線（不可視光）を測距光としてパルス発光し、或はレーザ光線を測距光としてバースト発光する。

前記ビームコンバイナ３３は、特定の波長の光を透過し、別の特定波長の光を透過光と同軸に反射する光学特性を有している。前記ビームコンバイナ３３は、追尾光（後述）を透過するとともに、前記発光素子３１より発せられた測距光を追尾光と同軸となる様反射する。即ち、前記ビームコンバイナ３３は、測距光と追尾光の共通光路上に位置している。尚、前記ビームコンバイナ３３は、追尾光を反射し、測距光を透過する構成としてもよい。

前記多層膜光学素子３４は、例えば所定の板厚を有する板状のガラスであり、前記射出光軸２９に対して例えば６０°～１２０°の範囲で傾斜している。前記多層膜光学素子３４の厚みは、例えば４０φの時１５ｍｍ程度となる。又、前記多層膜光学素子３４の前記発光素子３１に近接した位置にある一方の面（第１の入射面）は、赤外光又は近赤外光を透過し、可視光を反射するロングパスフィルタ膜が蒸着されたロングパスフィルタ面３５となっている。

前記多層膜光学素子３４の前記発光素子３１から離れた位置にある他方の面（第２の入射面）は、ビームスプリッタ膜３６が蒸着されたビームスプリッタ面３７となっている。図３に示される様に、前記ビームスプリッタ膜３６は、前記ビームスプリッタ面３７のうち、測距光及び追尾光が入射する部分にのみ形成されている。即ち、前記ビームスプリッタ面３７に、測距光及び追尾光の光束径と略同等な楕円状の前記ビームスプリッタ膜３６が形成され、該ビームスプリッタ膜３６を除く部分には反射防止膜３８が蒸着されている。前記ビームスプリッタ膜３６は、測距光及び反射測距光（後述）を８０％程度反射し、２０％程度透過すると共に、追尾光及び反射追尾光（後述）を５０％～８０％程度反射し、５０％～２０％程度透過する光学特性を有している。更に、前記多層膜光学素子３４は、角部が面取りされた面取り部３９が形成されている。

尚、前記多層膜光学素子３４の板厚及び傾斜角は、前記測距光射出部２２（前記追尾光射出部２４）と前記レーザポインタ光射出部２６（前記撮像部２７）が分離される様な、又前記射出光軸２９（追尾光軸４９（後述））とレーザポインタ光軸５５（後述）（撮像光軸５９（後述））との間で所定の光軸間距離が確保可能な板厚及び傾斜角となっている。前記多層膜光学素子３４は又、前記射出光軸２９（前記追尾光軸４９）と前記レーザポインタ光軸５５（前記撮像光軸５９）とを分離させるための光軸分離光学部材としても機能する。

前記測距光受光部２３は、受光光軸４１を有している。又、前記測距光受光部２３は、前記受光光軸４１上に設けられた受光部４２、例えば光ファイバと、光量調整部材４３と、受光プリズム４４を有すると共に、該受光プリズム４４で反射された前記受光光軸４１の反射光軸上に設けられた結像レンズ４５と、前記多層膜光学素子３４とを有している。尚、前記光量調整部材４３、前記受光プリズム４４、前記結像レンズ４５前記多層膜光学素子３４は測距受光光学系を構成する。又、本実施例では、前記受光光軸４１と前記受光プリズム４４で反射された前記受光光軸４１の反射光軸とを総称して該受光光軸４１としている。

前記受光部４２は、例えば光ファイバの受光端面であり、測定対象物で反射された測距光を反射測距光として受光する。又光ファイバは、所定の位置に設けられた受光素子迄反射測距光を導き、反射測距光を受光素子に受光させる。尚、前記受光部４２の受光位置に受光素子を設けてもよい。以下、前記受光部４２を受光素子４２と称す。

前記光量調整部材４３は、例えば既知の板厚を有するガラス製の平行平面板であり、前記受光光軸４１と直交する様に配置される。又、前記光量調整部材４３は、ソレノイド等の駆動機構４６により前記受光光軸４１に対して挿脱可能となっている。更に、前記光量調整部材４３の直径は、例えば６ｍｍ程度であり、該光量調整部材４３を挿入した位置での反射測距光（後述）の光束径よりも大きくなっている。

図４に示される様に、前記光量調整部材４３の前記反射測距光の入射面のうち、中心部には例えば反射膜が蒸着された光量調整面４７が形成され、該光量調整面４７以外の部分には反射防止膜が蒸着された全透過面４８が形成されている。前記光量調整面４７は、例えば前記受光光軸４１を中心とした直径１ｍｍ程度の円形状となっている。即ち、前記光量調整部材４３の前記反射測距光の入射面の内、５～１０％程度が前記光量調整面４７となっている。

尚、前記走査鏡１５に反射された測距光の光軸上には、前記走査鏡１５と一体に回転する窓部４０が設けられている。該窓部４０は、測距光の光軸（前記射出光軸２９）に対して所定角度傾斜しており、前記窓部４０で反射した測距光（迷光）が前記受光素子４２へと入射するのを防止している。

前記追尾光射出部２４は前記追尾光軸４９を有している。又、前記追尾光射出部２４は、前記追尾光軸４９上に設けられた追尾発光素子５１と、投光レンズ５２と、前記ビームコンバイナ３３と、前記多層膜光学素子３４とを有している。尚、前記投光レンズ５２、前記ビームコンバイナ３３、前記多層膜光学素子３４は追尾投光光学系を構成する。又、本実施例では、前記追尾光軸４９と、前記多層膜光学素子３４で反射される前記追尾光軸４９の反射光軸とを総称して該追尾光軸４９としている。

前記追尾発光素子５１は、例えばレーザダイオード（ＬＤ）であり、測距光とは異なる波長の赤外又は近赤外波長のレーザ光線（不可視光）を追尾光として発光する様構成される。

追尾光受光部２５は、追尾受光光軸５３を有している。又、前記追尾光受光部２５は、前記追尾受光光軸５３上に設けられた追尾受光素子５４と、前記受光プリズム４４を有すると共に、該受光プリズム４４で反射される前記追尾受光光軸５３の反射光軸上に設けられた前記結像レンズ４５と、前記多層膜光学素子３４とを有している。尚、前記受光プリズム４４、前記結像レンズ４５、前記多層膜光学素子３４は追尾受光光学系を構成する。又、本実施例では、前記追尾受光光軸５３と、前記受光プリズム４４で反射される前記追尾受光光軸５３の反射光軸とを総称して該追尾受光光軸５３としている。

前記追尾受光素子５４は、測定対象物で反射された追尾光を反射追尾光として受光する受光素子として構成されている。前記追尾受光素子５４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、前記追尾受光素子５４の中心を原点とした画素座標を有し、該画素座標によって画像素子上での位置が特定される。各画素は、受光信号と共に画素座標を前記演算制御部１７に出力する。

前記レーザポインタ光射出部２６は、レーザポインタ光軸５５を有している。又、前記レーザポインタ光射出部２６は、レーザポインタ光軸５５上に設けられた発光素子５６と、投光レンズ５７と、第３の偏向光学部材であるビームスプリッタ５８とを有すると共に、該ビームスプリッタ５８で反射された前記レーザポインタ光軸５５の反射光軸上に設けられた前記多層膜光学素子３４とを有している。この時、前記ビームスプリッタ５８の反射光軸と前記ロングパスフィルタ面３５とのなす角度は、例えば６０°～１２０°となっている。又、該ロングパスフィルタ面３５により、レーザポインタ光が測距光及び追尾光と同軸に偏向される。即ち、前記多層膜光学素子３４は、測距光と追尾光とレーザポインタ光と可視光との共通光路上に位置している。

尚、前記投光レンズ５７、前記ビームスプリッタ５８、前記多層膜光学素子３４はレーザポインタ投光光学系を構成する。又、本実施例では、前記レーザポインタ光軸５５と、前記ビームスプリッタ５８で反射される前記レーザポインタ光軸５５の反射光軸と、前記多層膜光学素子３４で反射される前記レーザポインタ光軸５５の反射光軸とを総称して該レーザポインタ光軸５５としている。前記ビームスプリッタ５８で反射された前記レーザポインタ光軸５５は、例えば前記追尾光軸４９と平行である。

前記発光素子５６は、例えばレーザダイオード（ＬＤ）であり、レーザポインタ光として例えば赤色等の可視光を発光する様構成されている。又、前記ビームスプリッタ５８は、例えば５０％の光を透過し、５０％の光を反射する光学特性を有し、レーザポインタ光を可視光（後述）と同軸に偏向する。即ち、前記ビームスプリッタ５８は、前記レーザポインタ光と可視光との共通光路上に位置している。尚、前記ビームスプリッタ５８の透過と反射の割合は、各５０％に限定されるものではなく、レーザポインタ光の光量等に応じて適宜設定される。

前記撮像部２７は、撮像光軸５９を有している。又、前記撮像部２７は、前記撮像光軸５９上に設けられた撮像素子６１と、複数のレンズからなるカメラレンズ群６２と、前記ビームスプリッタ５８と、前記多層膜光学素子３４とを有している。尚、前記カメラレンズ群６２、前記ビームスプリッタ５８、前記多層膜光学素子３４は撮像光学系を構成する。又、本実施例では、前記撮像光軸５９と前記多層膜光学素子３４で反射される前記撮像光軸５９の反射光軸とを総称して該撮像光軸５９としている。

前記撮像素子６１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、前記撮像素子６１の中心を原点とした画素座標を有し、該画素座標によって画像素子上での位置が特定される。各画素は、受光信号と共に画素座標を前記演算制御部１７に出力する。

尚、前記ロングパスフィルタ面３５からの前記射出光軸２９或は前記追尾光軸４９の透過位置と、前記ロングパスフィルタ面３５に対する前記レーザポインタ光軸５５と前記撮像光軸５９の反射位置が合致する様に、前記レーザポインタ光射出部２６及び前記撮像部２７の位置が設定される。

次に、図５を参照して、前記受光プリズム４４の詳細について説明する。

前記受光プリズム４４は、所定の屈折率を有する五角形のダイクロイックプリズムである第１プリズム６３と、所定の屈折率を有する矩形のダイクロイックプリズムである第２プリズム６４とが一体化されて構成される。

前記第１プリズム６３は、前記結像レンズ４５と対抗する第１面６５と、該第１面６５に対向する第２面６６と、図５中紙面に対して下側に位置する第３面６７と、図５中紙面に対して上側に位置する第４面６８とを有している。

又、前記第２プリズム６４は、前記第３面６７と接触する第５面６９と、該第５面６９と対向する第６面７１と、図５中紙面に対して右側に位置する第７面７２と、図５中紙面に対して左側に位置する第８面７３とを有している。

前記第１プリズム６３と前記第２プリズム６４は、前記第３面６７と前記第５面６９を介して一体化されている。又、前記第１プリズム６３の前記第２面６６と前記第３面６７とで形成される角部に対して面取り加工が施され、面取り部７４が形成されている。該面取り部７４により、前記第１プリズム６３が五角形のプリズムとなる。又、前記面取り部７４より、前記第３面６７と前記第５面６９の面積が合致し、前記第１プリズム６３と前記第２プリズム６４とで面一の前記受光プリズム４４が形成される。

前記第１面６５の表面（入射面）は、反射防止膜が設けられた全透過面である。又、前記第１面６５は、前記受光光軸４１、前記追尾受光光軸５３と直行しており、各光軸の前記第１面６５に対する入射角は０°となる。

前記第２面６６には反射膜が設けられている。又、該第２面６６は、前記受光光軸４１及び前記追尾受光光軸５３に対して所定角度（例えば１６°～２８°）傾斜し、前記第１面６５を透過した反射測距光と反射追尾光が臨界角以上で前記第１面６５入射するよう、該第１面６５に向って反射する様に構成されている。ここで、面に対する光軸の角度とは、面の法線と光軸のなす角度を意味する。

又、前記第３面６７は、前記第１面６５で反射された前記受光光軸４１及び前記追尾受光光軸５３に対して所定角度（例えば１３°～２４°）傾斜している。又、前記第３面６７或は第３面６７と第５面６９との境界面には、ダイクロイックフィルタ膜が設けられている。該ダイクロイックフィルタ膜は、反射測距光を反射し、反射追尾光を透過する様に構成されている。即ち、前記第３面６７或は第３面６７と第５面６９との境界面は、反射測距光と反射追尾光を分離する為の分離面となっている。尚、前記ダイクロイックフィルタ膜は、反射測距光を透過し、反射追尾光を反射する様構成してもよい。

前記第４面６８は反射防止膜が設けられた全透過面であり、前記第３面６７で反射された反射測距光を全透過する様構成されている。又、前記第４面６８は、前記受光光軸４１と直交しており、該受光光軸４１の前記第４面６８に対する入射角は０°となる。

前記第７面７２には反射面が設けられている。又、該第７面７２は、前記追尾受光光軸５３に対して所定角度（例えば１６°～５６°）傾斜している。例えば、前記第３面６７或は第３面６７と第５面６９との境界面を透過した反射追尾光が臨界角以上で前記第７面７２に入射し、前記第８面７３に向って反射する様に構成されている。

前記第８面７３は反射防止膜が設けられた全透過面であり、前記第７面７２で反射された反射追尾光を全透過する様に構成されている。更に、前記第８面７３は、前記追尾受光光軸５３と直交しており、該追尾受光光軸５３の前記第８面７３に対する入射角は０°となる。尚、前記第６面７１については、反射追尾光が入射しない為、反射膜等は設けられていない。

次に、前記距離測定部１９を有する前記測量装置１により測定及び追尾を行う場合について説明する。尚、以下の説明では、プリズム等の移動可能な測定対象物を測定している。又、前記距離測定部１９の各種動作は、前記演算制御部１７が各種プログラムを実行することでなされる。

前記距離測定部１９は、前記演算制御部１７により制御される。前記発光素子３１は、赤色の一部又は近赤外波長のレーザ光線を測距光として射出し、射出された測距光は前記投光レンズ３２を介して前記ビームコンバイナ３３に入射する。該ビームコンバイナ３３で反射された測距光は、前記多層膜光学素子３４のロングパスフィルタ面３５を透過し、前記ビームスプリッタ面３７のビームスプリッタ膜３６で反射された後、前記ロングパスフィルタ面３５を再度透過する。尚、前記測距光は、前記ロングパスフィルタ面３５を透過する過程で偏向される。該ロングパスフィルタ面３５を透過した測距光は、前記走査鏡１５で直角に偏向され、前記窓部４０を介して所定の測定対象物に対して照射される。

尚、前記走査鏡１５から射出される測距光の光軸（前記射出光軸２９）は、前記軸心１１ａと合致している。前記走査鏡１５が前記軸心１１ａを中心に回転することで、前記測距光は前記軸心１１ａと直交し、且つ前記軸心６ａを含む平面内で回転（走査）される。

測定対象物で反射された測距光（反射測距光）は、前記窓部４０を介して前記走査鏡１５に入射し、該走査鏡１５により直角に反射される。反射測距光は、前記多層膜光学素子３４を透過した後、前記結像レンズ４５で集光されつつ前記受光プリズム４４に入射する。

前記第１面６５を透過した反射測距光は、前記第２面６６、前記第１面６５、前記第３面６７（或は該第３面６７と前記第５面６９の境界面）で順次（３回）内部反射された後、入射角０°で前記第４面６８に入射する。又、該第４面６８に入射した反射測距光は、該第４面６８を透過し、前記光量調整部材４３を介して前記受光素子４２に受光される。

尚、前記第２面６６で反射された反射測距光は、臨界角以上で前記第１面６５に入射するので、反射測距光は前記第１面６５で全反射される。又、前記受光プリズム４４内で内部反射する反射測距光は、前記面取り部７４には干渉しない様に構成されている。即ち、該面取り部７４は、反射測距光の光路外に形成される。

又、前記光量調整部材４３の板厚は既知である。従って、該光量調整部材４３の挿入により生じる反射測距光の光路長の延長は、測定結果から板厚に基づくオフセット値を引くことで容易に補正することができる。

前記演算制御部１７は、前記発光素子３１の発光タイミングと、前記受光素子４２の受光タイミングの時間差（即ち、パルス光の往復時間）と光速に基づき、測距光の１パルス毎の測距を実行する（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）。前記発光素子３１は、発光のタイミング、即ちパルス間隔が変更可能であると共に、発光繰返し周波数及びパルスのピークパワーを変更可能となっている。

前記托架部５と前記走査鏡１５とがそれぞれ定速で回転し、該走査鏡１５の鉛直方向の回転と、前記托架部５の水平方向の回転との協動により、測距光が２次元に走査される。又、パルス光毎の測距により測距データ（斜距離）が得られ、各パルス光毎に前記鉛直角エンコーダ１４、前記水平角エンコーダ９により鉛直角、水平角を検出することで、鉛直角データ、水平角データが取得できる。鉛直角データ、水平角データ、測距データとにより、測定対象物に対応する３次元座標が演算できる。更に、前記走査鏡１５を回転させ、測距光を回転照射させることで、３次元の点群データが取得できる。

ここで、測定対象物で反射された反射測距光は、近距離を測定した場合には中心部の光量が多く、遠距離を測定した場合には周辺部の光量が多くなる様になっている。従って、前記光量調整面４７による減光作用は、主に近距離を測定した場合の反射測距光に対して作用する。

尚、上記では、前記光量調整面４７を反射面としているが、該光量調整面４７は、１０％～５０％の光を透過可能な光学特性を有していればよい。例えば、該光量調整面４７は、反射率が８０％、透過率が２０％の反射膜であってもよいし、吸収率が８０％、透過率が２０％の吸収膜であってもよい。或は、電圧により任意の透過率に変更可能なエレクトロクロミック素子であってもよい。前記光量調整面４７の面積や透過率は、測距光の発光繰返し周波数（出力）や前記結像レンズ４５、前記受光プリズム４４の仕様に応じて適宜設定される。

本実施例では、測定対象物の色や測定対象物迄の距離等、測定対象物の性質に応じて、前記発光素子３１が測距光の発光繰返し周波数及びパルスのピークパワーを変更可能となっている。尚、前記発光素子３１の種類によっては、測距光の発光繰返し周波数は、発光繰返し周波数が大きくなる程パルスのピークパワーが小さくなり、発光繰返し周波数が小さくなる程パルスのピークパワーが大きくなる性質を有している。例えば、本実施例では、測距光の発光繰返し周波数が１ＭＨｚであればピークパワーは２００Ｗであり、発光繰返し周波数が５００ｋＨｚであればピークパワーは３５０Ｗであり、発光繰返し周波数が１００ｋＨｚであればピークパワーは１０００Ｗとなる。

本実施例では、例えば測距光の発光繰返し周波数を１００ｋＨｚと１ＭＨｚとに切替え可能に設定されている。又、前記受光素子４２の許容受光光量は、測距光の発光繰返し周波数が最も大きい時（１ＭＨｚ）、即ちピークパワーが最も小さい時（２００Ｗ）の近距離での受光光量で電気系が飽和しない値となる様設定されている。

例えば、測距光の発光繰返し周波数を１００ｋＨｚとし、且つ近距離を測定する場合、反射測距光の受光光量が前記受光素子４２の許容受光光量を上回るため、電気系が飽和する。従って、この場合は前記駆動機構４６駆動させ、前記光量調整部材４３を前記受光光軸４１上に挿入することで、電気系の飽和を防止できる。

又、測距光の繰返し周波数を１ＭＨｚとし、且つ遠距離を測定する場合、反射測距光の受光光量は小さくなる。従って、この場合は前記駆動機構４６を駆動させ、前記光量調整部材４３を前記受光光軸４１上から抜脱することで、十分な受光量を得ることができる。

又、上記した測距作動と並行して、前記追尾発光素子５１は、測距光とは異なる波長の不可視光である赤外光又は近赤外波長のレーザ光線を追尾光として射出する。射出された追尾光は前記投光レンズ５２を介して前記ビームコンバイナ３３に入射する。該ビームコンバイナ３３を透過した追尾光は、測距光と同軸で前記ロングパスフィルタ面３５を透過し、前記ビームスプリッタ面３７の前記ビームスプリッタ膜３６で反射された後、前記ロングパスフィルタ面３５を再度透過する。尚、追尾光は、前記ロングパスフィルタ面３５を透過する過程で、測距光と同様に偏向される。該ロングパスフィルタ面３５を透過した追尾光は、前記走査鏡１５で直角に偏向され、前記窓部４０を介して所定の測定対象物に照射される。

測定対象物で反射された反射追尾光は、前記走査鏡１５で反射され、前記多層膜光学素子３４を偏向されつつ透過した後、前記結像レンズ４５で集光されつつ前記受光プリズム４４に入射する。

前記第１面６５を透過した反射追尾光は、前記第２面６６、前記第１面６５で順次（２回）内部反射された後、前記第３面６７（或は該第３面６７と前記第５面６９の境界面）を透過する。該第３面６７を透過した反射追尾光は、前記第７面７２で内部反射された後、入射角０°で前記第８面７３を透過し、前記追尾受光素子５４で受光される。

尚、前記第２面６６で反射された反射追尾光は、臨界角以上で前記第１面６５に入射し、前記第３面６７（或は該第３面６７と前記第５面６９の境界面）を透過した反射追尾光は、臨界角以上で前記第７面７２で反射され、前記第８面７３に入射する。従って、反射追尾光は前記第１面６５及び前記第７面７２で全反射される。

前記演算制御部１７は、前記追尾受光素子５４の中心と反射追尾光の入射位置との偏差を演算し、該偏差に基づき、反射追尾光の入射位置が前記追尾受光素子５４の中心となる様に前記水平回転モータ８と前記鉛直回転モータ１３を制御する。これにより、前記測量装置本体３が測定対象物を追尾する。

更に、上記した測距作動と追尾作動と並行して、前記発光素子５６は、例えば赤色の可視光領域の波長のレーザ光線をレーザポインタ光として射出する。射出されたレーザポインタ光は、前記投光レンズ５７を介して前記ビームスプリッタ５８に入射する。該ビームスプリッタ５８で反射されたレーザポインタ光は、前記多層膜光学素子３４の前記ロングパスフィルタ面３５で測距光及び追尾光と同軸となる様反射される。前記ロングパスフィルタ面３５で反射されたレーザポインタ光は、前記走査鏡で直角に偏向され、前記窓部４０を介して測定対象物に照射される。ここで、レーザポインタ光は測距光と同軸であるので、測距光の照射位置はレーザポインタ光の照射位置と合致する。

測定対象物で反射されたレーザポインタ光（反射レーザポインタ光）は、反射測距光、反射追尾光及び可視光（背景光）と同軸で前記距離測定部１９に入射する。反射レーザポインタ光及び可視光は、前記ロングパスフィルタ面３５で反射され、前記ビームスプリッタ５８及び前記カメラレンズ群６２を介して前記撮像素子６１に入射する。

反射レーザポインタ光と可視光が前記撮像素子６１に入射することで、前記演算制御部１７は、反射レーザポインタ光を中心とした画像、即ち測距光を中心とした画像を取得できる。尚、ここで取得される画像は、測定対象物の指定や視準の為にも用いることができる。又、前記発光素子５６を作動させず、背景光のみの画像を取得してもよい。

上述の様に、本実施例では、前記追尾受光素子５４と前記撮像素子６１が、同軸且つ別部材となっている。従って、前記追尾受光素子５４と前記撮像素子６１はそれぞれ充分な受光量を得ることができるので、追尾及び撮像が可能な距離（到達距離）を増大させることができ、遠距離であっても高精度に追尾及び撮像を行うことができる。

又、前記ビームコンバイナ３３により、測距光と追尾光が異なる波長の不可視光で、且つ同軸で射出される様構成されているので、測距光及び追尾光の到達距離を増大させることができ、遠距離であっても高精度に測距及び追尾を行うことができる。

又、本実施例では、内部に反射面を有する前記受光プリズム４４を用い、反射測距光と反射追尾光とを前記受光プリズム４４内で複数回内部反射させている。これにより、反射測距光と反射追尾光の光路を屈曲させ、前記結像レンズ４５の焦点距離分の光路長を確保している。

従って、前記測距光受光部２３、前記追尾光受光部２５の光軸方向の長さを短くすることができるので、前記距離測定部１９の光学系の小型化が図れると共に、測量装置全体の小型化を図ることができる。

又、前記第３面６７或は第３面６７と第５面６９との境界面にダイクロイックフィルタ膜を設けている。従って、該ダイクロイックフィルタ膜により反射測距光と反射追尾光とを分離することができるので、反射測距光と反射追尾光の光路を短くする為の受光プリズムを共用とすることができ、部品点数の低減及び光学系の小型化を図ることができる。

又、反射測距光と反射追尾光を分離するダイクロイックフィルタ膜が、前記受光素子４２が設けられた前記第４面６８側と対向する前記第３面６７或は第３面６７と第５面６９との境界面に設けられている。従って、前記受光素子４２と前記追尾受光素子５４とを離れた位置に設けることができるので、前記駆動機構４６が前記追尾受光素子５４と干渉することがなく、前記駆動機構４６を設けるためのスペースを充分に確保することができる。

又、前記ダイクロイックフィルタ膜で分離された反射追尾光は、前記第２プリズム６４内を内部反射して前記結像レンズ４５側に透過し、集光される構成となっている。従って、前記距離測定部１９内のデッドスペースに前記追尾光受光部２５を設けることができるので、前記距離測定部１９の光学系を更に小型化することができる。

又、前記反射測距光の光路を屈曲させる為の偏向光学部材として、平面板のミラーではなくプリズムを使用している。従って、前記測量装置本体３に対する温度変化に基づく光軸のズレ（偏角誤差）が抑制され、測定精度の向上を図ることができる。

又、前記受光光軸４１に対して挿脱可能な前記光量調整部材４３を設けているので、該光量調整部材４３を挿脱するだけで、前記受光素子４２に対する反射測距光の受光量を調整することができる。

従って、近距離を測定する場合であっても、測定対象物の色等、測定対象物の性質や測定する点群密度に対応して測距光の発光繰返し周波数及びパルスのピークパワーを変更することができ、作業性を向上させることができる。

又、前記光量調整部材４３は、中心部のみが前記光量調整面４７となっているので、近距離測定の際に増大する中心部の反射測距光のみを減光することができる。従って、遠距離を測定する際の受光量の低下を最小限に抑えることができるので、測定距離が短くなるのを抑制することができる。

又、前記撮像素子６１で受光される可視光は、前記走査鏡１５を介して前記距離測定部１９に入射する。従って、前記走査鏡１５の回転と前記托架部５の回転との協動により、該托架部５で遮られる下方を除いた略３６０°全周の画像を取得することができる。

更に、前記走査鏡１５と一体に回転する前記窓部４０は、前記射出光軸２９に対して僅かに傾斜しているので、前記窓部４０で反射された測距光が前記受光素子４２に入射するのを防止することができ、測定精度の向上を図ることができる。

尚、前記測距光受光部２３と前記追尾光受光部２５の光軸方向の長さを短くする為の受光プリズムの形状は、前記受光プリズム４４に限られるものではない。例えば、図６（Ａ）に示される第１の変形例の様に、前記第１プリズム６３と五角形の第２プリズム７５を組合わせた受光プリズム７６であってもよい。

前記第２プリズム７５は、前記第３面６７と接触する第５面７７と、該第５面７７と対向する第６面７８と、図６（Ａ）中紙面に対して右側に位置し、前記追尾受光光軸５３に対して所定角度（例えば１６°～２８°）傾斜した第７面７９と、図６（Ａ）中紙面に対して左側に位置し、前記第１面６５と面一である第８面８１とを有している。

前記第１プリズム６３と前記第２プリズム７５は、前記第３面６７と前記第５面７７を介して一体化されている。又、前記第３面６７或は該第３面６７と前記第５面７７の境界面には、反射測距光を反射し反射追尾光を透過するダイクロイックフィルタ膜が設けられている。更に、前記第２プリズム７５の前記第５面７７と第７面７９とで形成される角部に対して面取り加工が施され、面取り部８２が形成されている。該面取り部８２により、前記第２プリズム７５が五角形のプリズムとなると共に、前記第３面６７と前記第５面７７の面積が合致する様構成される。

前記受光プリズム７６では、分離面であるダイクロイックフィルタを透過した反射追尾光は、前記第７面７９で反射され、入射角が０°となる様前記第８面８１に入射する。更に、該第８面８１を透過した反射追尾光が前記追尾受光素子５４に受光される。

図６（Ｂ）は、受光プリズムの第２の変形例を示している。第２の変形例では、前記第１プリズム６３と三角形の第２プリズム８３との組合わせにより受光プリズム８４が構成される。

前記第２プリズム８３は、前記第３面６７と接触する第５面８５と、該第５面８５を透過した反射追尾光が入射し、前記追尾受光光軸５３に対して所定角度（例えば１６°～５６°）傾斜した第６面８６と、該第６面８６で反射された反射追尾光が入射し、前記追尾受光光軸５３に対して所定角度（例えば４０°～７５°）傾斜した第７面８７とを有している。又、前記受光プリズム８４は、前記第５面８５の一部と前記第３面６７とが一体化され、前記第３面６７或は該第３面６７と前記第５面８５の境界面には、反射測距光を反射し反射追尾光を透過するダイクロイックフィルタ膜が設けられている。更に、前記受光プリズム８４は、前記第７面８７で反射された反射追尾光が、前記第５面８５の前記第３面６７と接触していない位置に入射する様構成されている。

前記受光プリズム８４では、分離面であるダイクロイックフィルタ膜を透過した反射追尾光は、前記第６面８６、前記第７面８７で順次反射され、入射角が０°となる様前記第５面８５に入射する。更に、該第５面８５を透過した反射追尾光が前記追尾受光素子５４に受光される。

図６（Ｃ）は、受光プリズムの第３の変形例を示している。第３の変形例では、前記第１プリズム６３と五角形の第２プリズム８８との組合わせにより受光プリズム８９が構成される。

前記第２プリズム８８は、前記第３面６７と接触する第５面９１と、該第５面９１を透過した反射追尾光が入射し、前記追尾受光光軸５３に対して所定角度（例えば２０°～５０°）傾斜した第６面９２と、該第６面９２で反射された反射追尾光が入射し、前記追尾受光光軸５３に対して所定角度（例えば１６°～４６°）傾斜した第７面９３と、該第７面９３で反射された反射追尾光が入射する第８面９４とを有している。又、前記第３面６７或は該第３面６７と前記第５面９１の境界面には、反射測距光を反射し反射追尾光を透過するダイクロイックフィルタ膜が設けられている。

尚、前記第７面９３は前記第１面６５と面一であり、前記第８面９４は前記追尾受光光軸５３と直交する。即ち、前記第８面９４に対する反射追尾光の入射角が０°となる。

前記受光プリズム８９では、分離面であるダイクロイックフィルタ膜を透過した反射追尾光は、前記第６面９２、前記第７面９３で順次反射され、入射角が０°となる様前記第８面９４に入射する。更に、該第８面９４を透過した反射追尾光が前記追尾受光素子５４に受光される。

図６（Ａ）～図６（Ｂ）のいずれの場合も、前記第４面６８と対向する第３面６７にダイクロイックフィルタ膜を設け、分離面としている。従って、前記受光素子４２と前記追尾受光素子５４とを離れた位置に設けることができるので、前記駆動機構４６を設ける為のスペースを充分に確保することができる。

尚、本実施例及び第１～第３の変形例では、前記駆動機構４６はソレノイドであり、該駆動機構４６により前記光量調整部材４３を前記受光光軸４１に対して挿脱している。一方で、例えば円板に所定角度間隔で複数の光量調整面を設け、モータ等により円板を回転させ、前記受光光軸４１上に位置する光量調整面を切替える様に構成してもよい。

又、本実施例及び第１～第３の変形例では、受光プリズム内に入射する前記受光光軸４１及び前記追尾受光光軸５３と、受光プリズム内で反射され受光プリズムから射出される前記受光光軸４１及び前記追尾受光光軸５３が全て同一平面内に位置している。一方で、前記受光光軸４１及び前記追尾受光光軸５３を３次元で内部反射させる様受光プリズムを構成し、例えば紙面に対して手前側や奥側に前記受光素子４２や前記追尾受光素子５４を設けてもよい。

又、本実施例及び第１～第３の変形例に於いて、前記ビームコンバイナ３３の透過側に前記発光素子３１と前記投光レンズ３２を設け、前記ビームコンバイナ３３の反射側に前記追尾発光素子５１及び前記投光レンズ５２を設けてもよい。又、前記ビームスプリッタの透過側に前記発光素子５６及び前記投光レンズ５７を設け、前記ビームスプリッタ５８の反射側に前記撮像素子６１及び前記カメラレンズ群６２を設けてもよい。

更に、本実施例及び第１～第３の実施例に於いて、前記第３面６７或は該第３面６７と第５面６９，７７，８５，９１との境界にダイクロイックフィルタ膜を設け、該ダイクロイックフィルタ膜により反射測距光を反射させ、反射追尾光を透過させている。一方で、反射測距光を透過させ、反射追尾光を反射する様ダイクロイックフィルタ膜を構成してもよい。この場合、前記第１プリズム６３側に前記追尾受光素子５４が設けられ、第２プリズム６４，７５，８３，８８側に前記受光素子４２と前記光量調整部材４３が設けられる。

１ 測量装置
３ 測量装置本体
５ 托架部
８ 水平回転モータ
９ 水平角エンコーダ
１３ 鉛直回転モータ
１４ 鉛直角エンコーダ
１５ 走査鏡
１７ 演算制御部
１９ 距離測定部
２２ 測距光射出部
２３ 測距光受光部
２４ 追尾光射出部
２５ 追尾光受光部
２６ レーザポインタ光射出部
２７ 撮像部
３３ ビームコンバイナ
３４ 多層膜光学素子
４３ 光量調整部材
４４ 受光プリズム
６３ 第１プリズム
６４ 第２プリズム
７６ 受光プリズム
８４ 受光プリズム
８９ 受光プリズム

Claims (11)

1. 測定対象物に測距光を射出する測距光射出部と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する受光素子を有する測距光受光部と、前記測定対象物に追尾光を射出する追尾光射出部と、前記測定対象物からの反射追尾光を受光する追尾受光素子を有する追尾光受光部と、背景光を受光する撮像部とを具備し、前記測距光射出部と前記追尾光射出部は、前記測距光と前記追尾光とが同軸となる様に前記測距光と前記追尾光のいずれかを偏向する第１の偏向光学部材を有し、前記測距光射出部と前記追尾光射出部と前記撮像部は、前記測距光と前記追尾光と前記背景光とをそれぞれ同軸となる様に反射し、前記反射測距光と前記反射追尾光を透過する第２の偏向光学部材とを有する測量装置。
2. 前記第２の偏向光学部材は所定の板厚を有する多層膜光学素子であり、該多層膜光学素子は前記測距光射出部から近接した位置にある第１の入射面と、前記測距光射出部から離れた位置にある第２の入射面を有し、前記第１の入射面は前記測距光と前記追尾光を透過し、背景光を反射する様構成され、前記第２の入射面は前記測距光と前記追尾光の入射部分に所定の反射率を有するビームスプリッタ膜が形成され、該ビームスプリッタ膜を除く部分に反射防止膜が形成され、前記測距光と前記追尾光は前記背景光と同軸となる様前記ビームスプリッタ膜で反射され、前記反射測距光と前記反射追尾光は前記ビームスプリッタ膜と前記反射防止膜とを通過する様構成された請求項１に記載の測量装置。
3. 前記測定対象物にレーザポインタ光を照射するレーザポインタ光射出部を更に具備し、前記撮像部は前記背景光と共に前記測定対象物で反射された反射レーザポインタ光を受光する様構成され、前記レーザポインタ光射出部と前記撮像部は前記レーザポインタ光と前記背景光とが同軸となる様に前記レーザポインタ光と前記背景光のいずれかを偏向する第３の偏向光学部材を有し、前記レーザポインタ光、前記反射レーザポインタ光を前記第１の入射面で反射させる様構成された請求項２に記載の測量装置。
4. 前記測距光及び前記追尾光は不可視光であり、前記レーザポインタ光は可視光であり、前記第１の入射面には可視光を反射し、不可視光を透過するロングパスフィルタが設けられた請求項３に記載の測量装置。
5. 前記多層膜光学素子は、前記測距光と前記追尾光の光軸と前記背景光の光軸との間に所定の光軸間距離が確保可能な板厚及び傾斜角を有する請求項２～請求項４のうちのいずれか１項に記載の測量装置。
6. 前記測距光受光部及び前記追尾光受光部は、前記第２の偏向光学部材を透過した前記反射測距光と前記反射追尾光の共通光路上に設けられた受光プリズムを有し、該受光プリズムは前記反射測距光と前記反射追尾光とを複数回内部反射させた後、前記反射測距光と前記反射追尾光とを分離し、前記反射測距光を前記受光素子に受光させると共に前記反射追尾光を前記追尾受光素子に受光させる様構成された請求項１～請求項５のうちのいずれか１項に記載の測量装置。
7. 前記受光プリズムは、前記反射測距光と前記反射追尾光を内部反射させる第１プリズムと、前記反射追尾光を内部反射させる第２プリズムとを有し、前記第１プリズムと前記第２プリズムとの境界面は前記第１プリズムの前記反射測距光が射出する面と対向する面であり、前記境界面を前記反射測距光と前記反射追尾光の分離面とする様構成された請求項６に記載の測量装置。
8. 前記分離面は、前記反射測距光を反射し、前記反射追尾光を透過するダイクロイックフィルタ膜が設けられた請求項７に記載の測量装置。
9. 前記測距光射出部は、前記測距光の発光繰返し周波数及びパルスのピークパワーを少なくとも２つの発光繰返し周波数及びパルスのピークパワーに切替え可能な発光素子を有し、前記測距光受光部は、前記反射測距光の光軸に対して挿脱可能な光量調整部材を有し、該光量調整部材は前記発光繰返し周波数及びパルスのピークパワーに対応して前記反射測距光の受光量を調整する様構成された請求項１～請求項８のうちのいずれか１項に記載の測量装置。
10. 前記光量調整部材は、中心部に所定の透過率を有する膜が形成された光量調整面が形成され、該光量調整面以外の部分に反射防止膜が形成された全透過面が形成される様構成された請求項９に記載の測量装置。
11. 水平回転モータにより水平回転軸を中心に水平回転する托架部と、該托架部に設けられ鉛直回転モータにより鉛直回転軸を中心に鉛直回転し、前記測距光と前記追尾光を前記測定対象物に照射すると共に、該測定対象物からの前記反射測距光と前記反射追尾光を受光する走査鏡と、前記水平回転モータと前記鉛直回転モータと前記測距光射出部と前記追尾光射出部の駆動を制御する演算制御部とを更に具備し、該演算制御部は、前記追尾受光素子に対する前記反射追尾光の受光位置に基づき、前記測定対象物が追尾する様前記水平回転モータと前記鉛直回転モータを制御する様構成された請求項１～請求項１０のうちのいずれか１項に記載の測量装置。

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