JPH07190772A

JPH07190772A - 測量装置

Info

Publication number: JPH07190772A
Application number: JP34737993A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sakurai; 浩桜井; Tomonori Takada; 知典高田; Tatsunori Sada; 達典佐田
Original assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】ターゲット５が指示する測位点ＰＸｎの３次元
座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）を手間なく簡単に検出す
る。【構成】ターゲット５にリトロレフレクター９を設けて
反射部７にする。上下方向に拡散したレーザ光３９を水
平方向に走査する２ヶの水平走査ユニット３Ａ、３Ａ
と、水平方向に拡散したレーザ光３９を上下に走査する
上下走査ユニット３Ａを、基準点Ｐ１、Ｐ２に設置し
て、ターゲット５にレーザ光３９をそれぞれ照射する。
演算プロセッサ１３によって、反射部７からの反射光３
９’の水平方向の入射角度θ１、θ１に基づいて測位点
ＰＸｎの平面座標位置を演算し、仰角θ２に基づいて測
位点ＰＸｎの高さ座標位置を演算算出し、出力部１６か
ら位置データＤＡＴ２として、測位点ＰＸｎの３次元座
標位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）を出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光等の測量光を
用いてターゲット指標地点の位置を測位検出するため
の、測量装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、新規な測量技術によって測量作業
の省力化を図ろうとする試みがいろいろとなされてい
る。例えば、レーザ光等の直進性を有する測量光を用い
て、少なくとも２台の測量光射出ユニットから、その外
側表面に反射部材を被着したポール状のターゲットに向
けて該測量光をそれぞれ照射して、該ターゲットに反射
した反射測量光を各々のユニット位置で捉えることによ
って、ターゲットが位置する地点を特定する形で、該タ
ーゲットが指示する地点の座標位置を検出せんとする測
量方法が試案されている。こうした測量方法が確立され
れば、現地にポール状のターゲットを置くだけで、該タ
ーゲットが位置する地点の位置座標を手間なく精密に検
出することが出来るので、その需要は非常に高くなると
予想されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、こうした方
法では、光路上を直進する性質を保有する測量光を射出
ユニット内部から回転走査することによって、該測量光
を所定平面上に照射し、当該測量光照射平面内における
反射光の入射角度に基づいてターゲットの位置を特定す
る形になっているので、ターゲットが指示する地点の平
面座標位置のみしか検出出来ない、という不都合があ
る。従って、測位地点の３次元座標位置を検出しようと
する場合には、その他の測量方法によって、改めて、該
測位された地点のレベル測量を行わなければならず、手
間がかかる。また、測量光の照射平面内に、ターゲット
が配置していないと反射光が得られないが、測量現場に
測位すべき地点が複数あって各地点間に凹凸がある場合
には、当該凹凸によってターゲットの高さ位置が変化し
て、測量光照射平面から外れてしまう危険性がある。従
って、ターゲットは極力長くしておくことが望ましい
が、長いターゲットは邪魔であり、また、反射部材も大
量に必要になる。そこで、本発明は、上記事情に鑑み、
ターゲットを設置するだけで、該ターゲットが指示する
地点の３次元座標位置を検出することが出来、この際に
長いターゲットを用いる必要がない、測量装置を提供す
るものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、測位すべ
き測位点（ＰＸｎ）を指示し得るターゲット（５）を有
し、前記ターゲット（５）の所定位置に測量光反射部
（７）を設け、各々が直進性を有する測量光（３９）を
前記ターゲット（５）に向けて射出し、該ターゲット
（５）の測量光反射部（７）からの反射光（３９’）を
検知し得る、上下光射出ユニット（３Ｂ）と２ヶの水平
光射出ユニット（３Ａ、３Ａ）を設け、前記水平光射出
ユニット（３Ａ）に光上下拡散手段（３４）を、該水平
光射出ユニット（３Ａ）による前記測量光（３９）の光
路中において該測量光（３９）を上下方向に拡散し得る
形で設け、前記水平光射出ユニット（３Ａ）に、前記上
下方向に拡散された測量光（３９）を水平方向に走査し
得る水平走査手段（３６）を設け、また、前記上下光射
出ユニット（３Ｂ）に光水平拡散手段（３４）を、該上
下光射出ユニット（３Ｂ）による前記測量光（３９）の
光路中において該測量光（３９）を水平方向に拡散し得
る形で設け、前記上下光射出ユニット（３Ｂ）に、前記
水平方向に拡散された測量光（３９）を上下方向に走査
し得る上下走査手段（３６）を設け、前記２ヶの水平光
射出ユニット（３Ａ、３Ａ）がそれぞれ検知する各反射
光（３９’）の水平方向の入射角度（θ１、θ１）に基
づいて前記測位点（ＰＸｎ）の平面座標位置（Ｘｎ、Ｙ
ｎ）を演算し、前記上下光射出ユニット（３Ｂ）が検知
する反射光（３９’）の上下方向の入射角度（θ２）に
基づいて前記測位点（３９）の高さ座標位置（Ｚｎ）を
演算する位置演算手段（１３）を設けて、構成される。
また、本発明において、前記測量光反射部（７）は前記
ターゲット（５）の所定高さ（Ｈ３）位置に設けられた
リトロレフレクター（９）であることを特徴として、構
成される。なお、（）内の番号等は、図面における対
応する要素を示す、便宜的なものであり、従って、本記
述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。以下
の作用の欄についても同様である。

【０００５】

【作用】上記した構成により、本発明は、２ヶの水平光
射出ユニット（３Ａ、３Ａ）が測量光（３９）を、光上
下拡散手段に（３４）よって上下方向に拡散した状態で
水平走査手段（３６）によって水平方向に走査する形
で、それぞれターゲット（５）に照射し、また、上下光
射出ユニット（３Ｂ）が測量光（３９）を、光水平拡散
手段（３４）によって水平方向に拡散した状態で上下走
査手段（３６）によって上下方向に走査する形で、ター
ゲット（５）に照射する。そして、該測量光（３９）の
それぞれを測量光反射部（７）に反射させて、各反射光
（３９’）を該２ヶの水平光射出ユニット（３Ａ、３
Ａ）と上下光射出ユニット（３Ｂ）にそれぞれ検知させ
ることによって、２ヶの水平方向の入射角度（θ１）、
（θ１）と上下方向の入射角度（θ２）を求め、該入射
角度（θ１）、（θ１）、（θ２）に基づいて測量光反
射部（７）の位置を特定する形で、位置演算手段（１
３）に、測位点（ＰＸｎ）の平面座標位置（Ｘｎ、Ｙ
ｎ）と高さ座標位置（Ｚｎ）を演算させ、これによっ
て、該測位点（ＰＸｎ）の３次元座標位置（Ｘｎ、Ｙ
ｎ、Ｚｎ）を検出するように作用する。また、本発明に
おいて、測量光反射部（７）に測量光（３９）が照射さ
れると、リトロレフレクター（９）の高い反射効率をも
って、反射光（３９’）が反射されるように作用する。

【０００６】

【実施例】図１は本発明による測量装置の１実施例を示
す全体斜視図、図２は図１に示す測量装置の側面図、図
３は図１に示す測量装置に用いる水平光射出ユニットの
１例を示す平面図、図４は図３に示す水平光射出ユニッ
トの側面図、図５は図１に示す測量装置に用いる上下光
射出ユニットの１例を示す側面図、図６は図１に示す測
量装置に用いられるターゲットの一例を示す側面図、図
７は図６に示すターゲットの平面図、図８は図１に示す
測量装置により測位点の平面座標位置を検出する方法を
示す平面図、図９は図１に示す測量装置により測位点の
高さ座標位置を検出する方法を示す斜視図、図１０は本
発明による測量装置の別の実施例を示す図である。

【０００７】測量作業が行われている現場１は、図１に
示すように、測量上設定された所定のＸ、Ｙ、Ｚ座標系
を有する地面上に造成された形で、該座標系と現場１の
地形が対応する形になっており、現場１には、測位すべ
き測位点ＰＸｎの３次元座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）
を測位検出するための、測量装置２が設けられている。
測量装置２は、測位点ＰＸｎを指示するためのターゲッ
ト５とレーザ射出装置４によって構成されており、レー
ザ射出装置４は、位置既知点である基準点Ｐ１、Ｐ２上
にそれぞれ設置された２ヶの水平光射出ユニットである
水平走査ユニット３Ａ、３Ａと、１ヶの上下光射出ユニ
ットである上下走査ユニット３Ｂ及び、これ等ユニット
３Ａ、３Ａ、３Ｂによって得られるデータを処理し、測
位点ＰＸｎの座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）の各値を算
出するためのデータ処理装置１０によって構成されてい
る。

【０００８】即ち、現場１の作業範囲外には、図１に示
すように、その各々の座標位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の値が既
知なる基準点Ｐ１、Ｐ２が、既知位置地点としてそれぞ
れ設けられており、座標位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）の基
準点Ｐ１と座標位置（Ｘ２、Ｙ１、Ｚ２）の基準点Ｐ２
は、現場１に設定された座標系上においてＸ軸方向に図
８に示す距離Ｌ１分の間隔をもって並ぶ形で、一致した
Ｙ軸上の座標値（Ｙ１）を保有する形になっている。図
１上部に示す一方の基準点Ｐ１には、１ヶの水平走査ユ
ニット３Ａが、三脚３２によって、該基準点Ｐ１上の所
定高さ位置において水準状態に保持された形で、ここに
設置されており、また、他方の基準点Ｐ２には、１ヶの
水平走査ユニット３Ａと１ヶの上下走査ユニット３Ｂ
が、それぞれが三脚３２によって該基準点Ｐ２上の所定
高さ位置において水準状態に保持された形で、上下に並
んで設けられている。

【０００９】各水平走査ユニット３Ａは、図２に示すよ
うに、それぞれの水平走査ユニット３Ａ毎に固有な基準
軸心ＣＴ０を有しており、各水平走査ユニット３Ａは、
その基準軸心ＣＴ０をＸ軸方向と一致させた形で、基準
点Ｐ１、Ｐ２にそれぞれ設置されている。同様に、上下
走査ユニット３Ｂは、該上下走査ユニット３Ｂ自体に固
有な基準光軸ＣＴ５を有しており、上下走査ユニット３
Ｂは、基準光軸ＣＴ５を基準点Ｐ２から所定高さＨ２を
なす位置においてＸＹ平面と平行な面に一致させた形
で、該基準点ＰＴ２に設置されている。

【００１０】各水平走査ユニット３Ａは、図３又は図４
に示すように、ケーシング３１を有しており、ケーシン
グ３１内には、直進性を保有している測量光であるレー
ザ光３９を射出し得る光源３３が、前記基準軸心ＣＴ０
と直角な（９０度をなす）光軸ＣＴ１に沿って該レーザ
光３９を直進させるように発振自在な形で設けられてい
る。光源３３の図右方に示す前方の光軸ＣＴ１上には、
シリンドリカルレンズ３４が、光軸ＣＴ１と直角な方向
に伸延する形で、光上下拡散手段としてレーザ光３９の
光路中に設けられており、シリンドリカルレンズ３４
は、光源３３が発振したレーザ光３９を、光軸ＣＴ１を
中心にして上下方向に所定の角度αだけ拡散させる形
で、該レーザ光３９を、該光軸ＣＴ１を含む光拡散平面
として鉛直方向に形成された照射面３９ａ上に拡散し得
るようになっている。

【００１１】また、ケーシング３１内には、図３又は図
４に示すように、シリンドリカルレンズ３４の図右方に
示す前方にハーフミラー３５が、照射面３９ａ上のレー
ザ光３９を、前記基準軸心ＣＴ０に沿うように反射し得
る形で設けられており、ハーフミラー３５の図３上方に
示す側方には、板状に形成された反射鏡である回転ミラ
ー３６が、照射面３９ａと平行な回転軸ＣＴ２を中心に
して、レーザ走査方向である矢印Ａ、Ｂ方向に示す水平
方向に回転駆動自在な形で設けられている。回転ミラー
３６には反射面３６ａが、ハーフミラー３５が反射した
レーザ光３９を反射し得る形で、鉛直方向に形成されて
おり、従って、回転ミラー３６は、照射面３９ａ上に拡
散されたレーザ光３９を、該回転ミラー３６の回転動作
を介して、該照射面３９ａと平行な回転軸ＣＴ２を中心
にして回転させることによって、矢印Ａ、Ｂ方向に示す
水平方向に走査し得る形で、水平光走査手段を構成する
形になっている。

【００１２】また、ケーシング３１内には、図４に示す
ように、回転ミラー３６の下側に位置する形で、反射光
検知部３７が設けられており、反射光検知部３７は、ケ
ーシング３１から射出されたレーザ光３９の反射光３
９’を光センサ３７ａにキャッチさせて、そのときの前
記回転ミラー３６の回転軸ＣＴ２の回転角度を検出する
ことによって、該回転ミラー３６の姿勢角度、即ち図３
に示すように反射面３６ａの基準軸心ＣＴ０に対する角
度βを求め、これによって、図８に示すように、該反射
光３９’の基準軸心ＣＴ０（即ちＸ軸方向）に対する水
平方向の入射角度θ１を検出し、これを水平角データＤ
ＡＴ１として出力し得るように構成されている。

【００１３】ところで、前記上下走査ユニット３Ｂは、
その側面図を図５に示すように、図３又は図４に示す水
平走査ユニット３Ａを、図３又は図４紙面と交差方向に
９０度回転させた形で用いたものによって構成されてお
り（従って、図３は上下走査ユニット３Ｂの側面図と略
一致し、図４は上下走査ユニット３Ｂの平面図と略一致
した形になるように、該上下走査ユニット３Ｂの光源３
３、シリンドリカルレンズ３４、ハーフミラー３５、回
転ミラー３６、反射光検知部３７等が配置されてい
る。）、そして、上下走査ユニット３Ｂには先に述べた
基準光軸ＣＴ５が、光源３３の光軸ＣＴ１と一致した平
行な向きで設定されている。従って、上下走査ユニット
３Ｂのシリンドリカルレンズ３４は、該上下走査ユニッ
ト３Ｂの光源３３が射出したレーザ光３９を、図５紙面
と交差方向に示す水平方向に角度γ（図９に図示）だけ
拡散し得る形で、水平光拡散手段を構成しており、ま
た、回転ミラー３６は、該拡散された水平な照射面３９
ａ上のレーザ光３９を、該回転ミラー３６の回転動作に
よって、矢印Ｃ、Ｄ方向に示す上下方向に回転走査し得
る形で、上下走査手段を構成している。そして、上下走
査ユニット３Ｂの反射光検知部３７は、図５に示すよう
に、光センサ３９ａが反射光３９’を検知したときの回
転ミラー３６の姿勢角度δに基づいて、該反射光３９’
の上下方向の入射角度である基準光軸ＣＴ５に対する仰
角θ２を検出し、これを仰角データＤＡＴ３として出力
し得るようになっている。

【００１４】一方、現場１内の測位すべき測位点ＰＸｎ
には、図６に示すように、ターゲット５が設置されてお
り、ターゲット５は、中空ポール状に形成された本体６
を有している。ターゲット５は、本体６の先端６ｂが当
接する地点を測位点ＰＸｎとして指示する形で、地面上
に鉛直に立設されており、また、本体６の先端６ｂから
所定高さＨ３をなす位置には反射部７が、レーザ光３９
を反射光３９’として反射させ得る測量光反射部として
設けられている。反射部７は、図６又は図７に示すよう
に、レーザ光３９を照射方向と一致した反射方向に反射
し得る光線再帰形の反射部材であるリトロレフレクター
９が、該反射部７の外周面に沿って装着されたことによ
って形成されており、反射部７は図７に示すように、本
体６の外周面に沿って複数並べられている。

【００１５】さらに、先に述べた各ユニット３Ａ、３Ｂ
の反射光検知部３７には、図１に示すように、ケーブル
（図示せず）等を介してデータ処理装置１０が接続して
おり、データ処理装置１０は、入力ポート１１、主制御
部１２や、水平走査ユニット３Ａ、３Ａと上下走査ユニ
ット３Ｂの各反射光検知部３７が出力する反射光３９’
の水平角データＤＡＴ１、ＤＡＴ１及び仰角データＤＡ
Ｔ３を演算処理することによって、ターゲット５が指示
する測位点ＰＸｎの３次元座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚ
ｎ）の各値を算出するための演算プロセッサ１３や、該
演算プロセッサ１３によって演算される座標位置（Ｘ
ｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）の各値を、位置データＤＡＴ２として
出力するための出力部１６等によって構成されている。
従って、演算プロセッサ１３は、先に述べた２ヶの水平
走査ユニット３Ａ、３Ａと上下走査ユニット３Ｂの各反
射光検知部３７が検出した反射光３９’の、水平方向の
入射角度θ１、θ１に基づいてターゲット５の位置を求
める形で、測位点ＰＸｎの平面座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ）
を演算し、該反射光３９’の矢印Ｃ、Ｄ方向に示す上下
方向の入射角度である仰角θ２に基づいて測位点ＰＸｎ
の高さ座標位置（Ｚｎ）を演算し得る形で、測量装置２
における位置演算手段を構成する形になっている。

【００１６】測量作業中の現場１及び測量装置２は、以
上のような構成を有しているので、該現場１において、
測位点ＰＸｎの測位を行うには、まず、現場１に設定さ
れた座標平面上のＸ軸上に基準点Ｐ１、Ｐ２を設定し
て、各基準点Ｐ１、Ｐ２の座標位置を正確に求め、ここ
にレーザ射出装置４の各水平走査ユニット３Ａ及び上下
走査ユニット３Ｂを、それぞれの三脚３２によって水準
状態をなすように設置する。（或いは、各ユニット３
Ａ、３Ｂを設置してから、該設置地点を基準点Ｐ１、Ｐ
２として、該基準点Ｐ１、Ｐ２の位置座標が（Ｘ１、Ｙ
１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ１、Ｚ２）になるように現場座
標系を設定する。）またこの際、レーザ射出装置４は、
図２又は図８に示すように、２ヶの水平走査ユニット３
Ａ、３Ａの各基準軸心Ｃ０が、現場１の座標平面上にお
いてＸ軸方向に向くように設置し、また、上下走査ユニ
ット３Ｂの基準光軸ＣＴ５が、基準点Ｐ２から所定高さ
Ｈ２をなし、ＸＹ平面と平行な水平面上に位置するよう
に、セットする。こうしてレーザ射出装置４の各ユニッ
ト３Ａ、３Ｂをセットする一方で、測位したい測位点Ｐ
Ｘｎにはターゲット５を、その本体６の先端６ｂによっ
て、該測位点ＰＸｎ地点を指示させる形で、鉛直に設置
する。

【００１７】こうしておいて、レーザ射出装置４の各水
平走査ユニット３Ａ及び上下走査ユニット３Ｂに、図１
に示すようにレーザ走査指令Ｓ１を発信し、ケーシング
３１からレーザ光３９を射出させる。即ち、レーザ走査
指令Ｓ１を受けたユニット３Ａ、３Ｂは、図３乃至図５
に示すように、光源３３にレーザ光３９を、光軸ＣＴ１
に沿って発振させる。これによって、レーザ光３９は光
軸ＣＴ１上を直進し、光源３３の図右方に示す前方の該
光軸ＣＴ１上に設けられたシリンドリカルレンズ３４に
入射する。すると、シリンドリカルレンズ３４は、その
伸延方向を光軸ＣＴ１と直角な方向に向けた形で屈折面
が円柱状になっていることによって、該レーザ光３９
を、光軸ＣＴ１を中心にして所定の角度α又はγだけ拡
散させた形で、透過させる。該透過したレーザ光３９に
よって、シリンドリカルレンズ３４の前方側には、光軸
ＣＴ１を含む照射面３９ａが光拡散平面として形成され
る。これによって、レーザ光３９は、水平走査ユニット
３Ａにおいては上下方向に拡散された形で上下に展開す
る照射面３９ａに、上下走査ユニット３Ｂにおいては水
平方向に拡散された形で水平方向に展開する照射面３９
ａに、それぞれ拡散される。

【００１８】このようにして照射面３９ａ上を直進する
レーザ光３９は、図３及び図５に示すように、ハーフミ
ラー３５によって反射する形で、光路を９０度方位変え
し、光軸ＣＴ１と直角な方向（即ち水平走査ユニット３
Ａにおいては基準軸心ＣＴ０に沿って）直進する。する
と、ハーフミラー３５の光路上前方側には回転ミラー３
６が、照射面３９ａと平行な回転軸ＣＴ２を中心にし
て、水平走査ユニット３Ａにおいては矢印Ａ、Ｂ方向
（水平方向）に、上下走査ユニット３Ｂにおいては矢印
Ｃ、Ｄ方向に回転駆動自在な形で設けられている。そこ
で、該回転ミラー３６を、所定の角速度で回転させる
と、反射面３６ａに反射した、照射面３９ａ上のレーザ
光３９が、該回転ミラー３６の回転動作によって、矢印
Ａ、Ｂ方向（水平方向）又は矢印Ｃ、Ｄ方向（上下方
向）に走査された形になる。即ち、水平走査ユニット３
Ａの回転ミラー３６はレーザ光３９を矢印Ａ、Ｂ方向に
示す水平方向に走査し、上下走査ユニット３Ｂの回転ミ
ラー３６はレーザ光３９を矢印Ｃ、Ｄ方向に示す上下方
向に走査させる。

【００１９】このようにして、光軸ＣＴ１を中心にして
上下方向又は水平方向に角度α、γ分だけ拡散させて帯
状にしたレーザ光３９を、２ヶの水平走査ユニット３
Ａ、３Ａ及び上下走査ユニット３Ｂからそれぞれ射出さ
せ、該帯状のレーザ光３９を矢印Ａ、Ｂ方向（水平方
向）又は矢印Ｃ、Ｄ方向（上下方向）にそれぞれ走査す
る。すると、まず、水平走査ユニット３Ａ、３Ａが射出
したレーザ光３９は、図１に示すように、基準点Ｐ１、
Ｐ２を中心にして放射状に広がる形の所定の照射領域３
９ｂ中に照射される。この際に、照射領域３９ｂは、上
下方向に角度α分拡散されたレーザ光３９を水平方向に
回転走査して形成されるものであるため、広範な３次元
空間になる。そして、該照射領域３９ｂ中のレーザ光３
９が、先に測位点ＰＸｎに設置したターゲット５の反射
部７に照射されたときに、ここに装着されたリトロレフ
レクター９によって、反射光３９’として反射する。こ
の際、ターゲット５には反射部７が、本体６の所定の高
さＨ３に位置する形で、その一部にしか設けられていな
いが、各水平走査ユニット３Ａが走査するレーザ光３９
は、広範な３次元空間である照射領域３９ｂに照射され
た形になることによって、反射部７が小さくても、該レ
ーザ光３９は必ず反射部７に照射される。また、反射部
７には、リトロレフレクター９が装着されていることに
よって、レーザ光３９を、高い反射光率で反射させるこ
とが出来る。従って、シリンドリカルレンズ３４によっ
て角度α分だけ拡散されたレーザ光３９は、当該拡散分
だけ照射レベルが減衰してしまうが、該リトロレフレク
ター９によって、入射方向と一致した反射方向をなす光
路で、該レーザ光３９が射出された水平走査ユニット３
Ａ側に向けて反射光３９’が的確に反射する。

【００２０】こうして、水平走査ユニット３Ａによって
水平方向に走査されたレーザ光３９がターゲット５の反
射部７によって、該レーザ光３９の入射光路と一致した
反射光路に反射すると、このとき、各水平走査ユニット
３Ａの反射光検知部３７において、図３に示すように、
反射光３９’を光センサ３７ａが検知する。そこで、反
射光検知部３７は、反射光３９’をキャッチしたときの
回転ミラー３６の姿勢角度に基づいて、反射面３６ａの
法線ＣＬ１の基準軸心ＣＴ０に対する角度βを検出する
ことによって、該角度βを２倍する形で、該反射光３
９’の、基準軸心ＣＴ０に対する入射角度θ１を検出
し、これを水平角データＤＡＴ１として、それぞれ出力
する。このようにして２ヶの水平走査ユニット３Ａ、３
Ａにそれぞれ入射角度θ１を検出させると、基準点Ｐ
１、Ｐ２の各平面座標位置（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ
１）は既知であり、また、各水平走査ユニット３Ａの基
準軸心ＣＴ０は現場１のＸ軸と一致した向きになってい
るところから、図８に示すように、該基準点Ｐ１、Ｐ２
における反射光３９’の各入射角度θ１と、基準点Ｐ
１、Ｐ２間の距離Ｌ１に基づいて、ターゲット５の位置
（測位点ＰＸｎの平面座標位置）が特定される。

【００２１】そこで、各水平走査ユニット３Ａが出力し
た水平角データＤＡＴを用いて、データ処理装置１０に
測位点ＰＸｎの平面座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ）を検出する
ための演算処理を行わせる。即ち、各水平走査ユニット
３Ａの反射光検知部３７に出力させた各水平角データＤ
ＡＴ１を、入力ポート１１から演算プロセッサ１３に入
力させる。なお、データ処理装置１０のメモリ１５に
は、演算プロセッサ１３が行う演算に必要な、基準点Ｐ
１、Ｐ２の位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ１、
Ｚ２）を、基準点位置データとして所定領域中に格納し
ておく。そして主制御部１２によって、該メモリ１５内
の基準点位置データを読み出し、該基準点位置データ
（即ち、これによって特定される距離Ｌ１）と、各水平
走査ユニット３Ａによる水平角データＤＡＴ１（即ち、
反射光３９’の水平方向の入射角度θ１、θ１）に基づ
いて、演算プロセッサ１３に、ターゲット５の位置を演
算させる。即ち、演算プロセッサ１３は、距離Ｌ１と２
ヶの角度データＤＡＴ１、ＤＡＴ１に基づく当該演算に
よってターゲット５の基準点Ｐ１、Ｐ２に対する相対位
置を検出し、該相対位置に基づいて、ターゲット５の座
標位置を算出する形で、該ターゲット５が指示する測位
点ＰＸｎの平面座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ）を演算算出す
る。そこで、該演算によって算出された平面座標位置
（Ｘｎ、Ｙｎ）の各値を、メモリ１５の所定領域中に格
納しておく。

【００２２】一方、先に述べたように上下走査ユニット
３Ｂが射出したレーザ光３９は、図１に示すように、シ
リンドリカルレンズ３４によって水平方向に角度γ分拡
散されてから、基準点Ｐ２を中心にして矢印Ｃ、Ｄ方向
に示す上下方向に走査される形で、照射領域３９ｂ中に
照射される。この際に、レーザ光３９は、光軸ＣＴ１を
中心にして水平方向に角度γ分拡散された照射領域３９
ｂ中に照射されるので、該照射領域３９ｂは左右方向に
幅をもった領域になる。従って、上下走査ユニット３Ｂ
のレーザ射出方向を該ターゲット５に向けて完全に一致
させておかなくても、該上下走査ユニット３Ｂによるレ
ーザ光３９の照射領域３９ｂ中にターゲット５が位置す
ることが簡単に出来る。これによって、上下走査ユニッ
ト３Ｂが射出したレーザ光３９は、その照射領域３ｂ中
にターゲット５を配置させた形で、該ターゲット５を上
下方向にスキャニングする形になる。

【００２３】このようにして上下方向に走査されている
レーザ光３９が、ターゲット５の反射部７に照射される
と、該レーザ光３９は、リトロレフレクター９によって
入射方向と一致した反射方向に再帰される形で、上下走
査ユニット３Ｂに向けて反射光３９’が反射する。する
と、該反射光３９’を上下走査ユニット３Ｂの光センサ
３７ａが検知出来、レーザ光３９と反射光３９’の光路
は一致しているので、該上下走査ユニット３Ｂの反射光
検知部３７は、このときの回転ミラー３６の姿勢角度δ
に基づいて、反射光３９’の仰角θ２を検出する。即
ち、図５に示すように、ハーフミラー３５の入射光路と
反射光路がなす角度は９０度である故、光軸ＣＴ１と平
行な基準光軸ＣＴ５に対して回転ミラー３６の法線ＣＬ
１がなす角度δを求めると、反射面３６ａに対する入射
角度δ’を検出することが出来る。すると、入射角度
δ’と反射角度δ’は等しいので、求める仰角θ２は、
角度δと角度δ’の和から１８０度を差し引いた値に一
致する。

【００２４】このようにして基準光軸ＣＴ５に対する反
射光３９’の仰角θ２を検出すると、ターゲット５が指
示している測位点ＰＸｎの平面座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ）
は既に求められているので、図８に示すように基準点Ｐ
２と測位点ＰＸｎ間の平面距離Ｌ２（即ち回転ミラー３
６の反射面３６ａとターゲット５の反射部７間の平面距
離）及び仰角θ２に基づいて、図９に示すように、反射
部７の基準光軸ＣＴ５に対する高さＨ１を検出すること
が出来る。すると、基準点Ｐ２の高さ座標値（Ｚ２）
と、基準光軸ＣＴ５の高さＨ２と、ターゲット５におけ
る反射部７の先端６ｂ（即ち基準点Ｐ２）からの高さＨ
３は既知値であるため、仰角θ２によって特定される高
さＨ１と、（Ｚ２）、Ｈ２、Ｈ３の各値を用いて、測位
点ＰＸｎの高さ座標位置を演算算出することが可能とな
る。

【００２５】そこで、該仰角θ２を仰角データＤＡＴ３
として、入力ポート１１からデータ処理装置１０に入力
させる。すると、主制御部１２は、既に先に述べたよう
にメモリ１５に格納されている基準点Ｐ２の３次元座標
位置データと測位点ＰＸｎの平面座標位置データを読み
出し、演算プロセッサ１３に、これ等の座標位置データ
と仰角データＤＡＴ３を用いて、求める測位点ＰＸｎの
高さ座標位置（Ｚｎ）の値を、（Ｚ２＋Ｈ２＋Ｈ１−Ｈ
３）として、演算させる。そして、該測位点ＰＸｎの高
さ座標位置（Ｚｎ）の値をメモリ１５に格納する。この
ようにして、演算プロセッサ１３が演算した測位点ＰＸ
ｎの平面座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ）と高さ座標位置（Ｚ
ｎ）の各値がメモリ１５に格納されたなら、主制御部１
２が、これ等測位点ＰＸｎの座標位置データを該メモリ
１５中の値を呼び出す形で、出力部１６から測位点ＰＸ
ｎの３次元座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）を位置データ
ＤＡＴ２として出力させることが出来る。

【００２６】このようにして、測量装置２によれば、２
ヶの水平走査ユニット３Ａ、３Ａと上下走査ユニット３
Ｂを用いてレーザ光３９を、水平方向と上下方向にそれ
ぞれ走査する形でターゲット５に照射し、その反射光３
９’の水平方向の入射角度θ１、θ１と上下方向の入射
角度θ２をそれぞれ検出することによって、該ターゲッ
ト５に指示させた測位点ＰＸｎの３次元座標位置（Ｘ
ｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）を、一度に手間なく測位検出すること
が出来る。そして、これに用いられるレーザ光３９は、
各シリンドリカルレンズ３４によって上下方向と水平方
向にそれぞれ拡散されて所定の幅をなす形で走査される
ので、照射領域３９ｂが広い。よって、各ユニット３
Ａ、３Ｂとターゲット５の位置の取り合いが簡単であ
り、現場１に凹凸があってターゲット５が測位点ＰＸｎ
毎に上下する場合にも長いターゲット５は不要である。

【００２７】なお、上述した実施例においては、現場１
付近に設定した２ヶの基準点Ｐ１、Ｐ２を用いて、２ヶ
の水平走査ユニット３Ａ、３Ａと上下走査ユニット３Ｂ
を、一方の基準点Ｐ２の水平走査ユニット３Ａの上に上
下走査ユニット３Ｂを重ねる形で設置した例を述べた
が、これ等ユニット３Ａ、３Ａ、３Ｂは、図９に示すよ
うに、３点の位置既知点に並べる形で設置しても構わな
い。また、実施例においては、測位点ＰＸｎを指示する
ターゲット５は、本体６の先端６ｂから所定高さＨ３を
なす位置に、リトロレフレクター９による反射部７が設
けられている例を述べた。しかし、ターゲット５に設け
られる測量光反射部７は、図９に示すように、ポール状
の本体６の全長に亙って設けられていても良い。

【００２８】即ち、図９に示す例においては、上下走査
ユニット３Ｂが、水平走査ユニット３Ａ、３Ａがそれぞ
れ設置された基準点Ｐ１、Ｐ２とは異なる基準点Ｐ３
（Ｘ３、Ｙ３、Ｚ３）に設置されている。そして、該上
下走査ユニット３Ｂが、シリンドリカルレンズ３４を介
して左右方向に拡散されたレーザ光３９を、回転ミラー
３６を介して上下方向に走査することによって、本体６
の全長Ｌ４に亙って反射部７が設けられたターゲット５
を上下方向にスキャニングする場合には、該上下走査ユ
ニット３Ｂの反射光検知部３７が、反射光３９’を検知
出来ない上限位置Ｐ４を求めることが出来る。すると、
先に述べたように、上下走査ユニット３Ｂに仰角θ２を
検出させることによって、基準光軸ＣＴ５に対する上限
位置Ｐ４の高さＨ１を求めることが出来る。また、基準
光軸ＣＴ５の高さＨ２、及びターゲット５の本体６の全
長Ｌ４は既知値であるところから、基準点Ｐ３のＺ軸座
標位置（Ｚ３）の値に基づいて、測位点ＰＸｎのＺ軸座
標位置（Ｚｎ）の値を、Ｚ３＋Ｈ２＋Ｈ１＋Ｌ４の値を
演算する形で、簡単に検出することが出来る。なお、測
位点ＰＸｎの平面座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ）各値の検出方
法は、先に述べた例と同様である。

【００２９】このように、２ヶの水平光射出ユニット３
Ａ、３Ａと上下光射出ユニット３Ｂは、いずれかの位置
既知点に設置されれば、何等問題なく測位点ＰＸｎの３
次元座標位置を検出することが出来、その設置様態は任
意である。なお、水平光射出ユニット３Ａ及び上下光射
出ユニット３Ｂによるレーザ光３９等の測量光の射出方
法、即ち拡散、及び走査方法、並びに反射光３９’の入
射角度θ１、θ２の検出方法は、実施例で述べたものに
限定されるものではない。例えば、レーザ光３９を走査
するための上下走査手段及び水平走査手段は、回転ミラ
ー３６等の反射鏡に限定されるものでなく、ケーシング
３１全体が回転駆動することによって、レーザ光３９が
走査されても差し支えない。また、本発明に用いられる
測量光は、レーザ光３９に限定されるものではなく、直
進性を有するその他の光線であっても良い。また、該直
線性を有する測量光を、照射面３９ａ等の光拡散平面上
に拡散するための光上下拡散手段及び光水平拡散手段
は、シリンドリカルレンズ３４に限定されるものではな
い。さらに、反射光検知部３７は、必ずしも回転ミラー
３６の姿勢角度を基準にして、入射角度θ１や仰角θ２
を検出しなくても構わない。

【００３０】また、測量装置２の使用用途は実施例で述
べたものに限定されない。即ち、実施例においては、現
場１の地面上において移動し得ない複数の測位点ＰＸｎ
に順次ターゲット５を設置して、該測位点ＰＸｎの測位
作業を行うが、測量装置２は、移動物体上に固定されて
逐次移動中のターゲット５が指示する地点を測位点ＰＸ
ｎとして、該測位点ＰＸｎの位置（即ちターゲット５の
現位置）をリアルタイムで求めていくような測位方法に
用いられても差し支えない。なお、測位点ＰＸｎの平面
座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ）と高さ座標位置（Ｚｎ）を演算
するための位置演算手段は、データ処理装置１０に設け
られた演算プロセッサ１３に限定されるものではない。
さらに、ターゲット５の本体６は、必ずしもポール状に
形成されている必要はなく、また、その反射部７はリト
ロレフレクター９以外の測量光反射部であっても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、測
位すべき測位点ＰＸｎを指示し得るターゲット５を有
し、前記ターゲット５の所定位置に反射部７等の測量光
反射部を設け、各々が直進性を有するレーザ光３９等の
測量光を前記ターゲット５に向けて射出し、該ターゲッ
ト５の測量光反射部からの反射光３９’を検知し得る、
上下走査ユニット３Ｂ等の上下光射出ユニットと２ヶの
水平走査ユニット３Ａ、３Ａ等の水平光射出ユニットを
設け、前記水平光射出ユニットにシリンドリカルレンズ
３４等の光上下拡散手段を、該水平光射出ユニットによ
る前記測量光３９の光路中において該測量光３９を上下
方向に拡散し得る形で設け、前記水平光射出ユニット
に、前記上下方向に拡散された測量光３９を水平方向に
走査し得る回転ミラー３６等の水平走査手段を設け、ま
た、前記上下光射出ユニットにシリンドリカルレンズ３
４等の光水平拡散手段を、該上下光射出ユニットによる
前記測量光３９の光路中において該測量光３９を水平方
向に拡散し得る形で設け、前記上下光射出ユニットに、
前記水平方向に拡散された測量光３９を上下方向に走査
し得る回転ミラー３６等の上下走査手段を設け、前記２
ヶの水平光射出ユニットがそれぞれ検知する各反射光３
９’の水平方向の入射角度θ１に基づいて前記測位点Ｐ
Ｘｎの平面座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ）を演算し、前記上下
光射出ユニットが検知する反射光３９’の上下方向の入
射角度θ２に基づいて前記測位点３９の高さ座標位置
（Ｚｎ）を演算する演算プロセッサ１３等の位置演算手
段を設けて、測量装置２を構成したので、２ヶの水平光
射出ユニットが測量光を、光上下拡散手段によって上下
方向に拡散した状態で水平走査手段によって水平方向に
走査する形で、それぞれターゲット５に照射し、また、
上下光射出ユニットが測量光を、光水平拡散手段によっ
て水平方向に拡散した状態で上下走査手段によって上下
方向に走査する形で、ターゲット５に照射する。そし
て、該測量光のそれぞれを測量光反射部に反射させて、
各反射光３９’を該２ヶの水平光射出ユニットと上下光
射出ユニットにそれぞれ検知させることによって、２ヶ
の水平方向の入射角度θ１、θ１と上下方向の入射角度
θ２を求め、該入射角度θ１、θ１、θ２に基づいて測
量光反射部の位置を特定する形で、位置演算手段に、測
位点ＰＸｎの平面座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ）と高さ座標位
置（Ｚｎ）を演算させ、これによって、該測位点ＰＸｎ
の３次元座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）を検出すること
が出来る。従って、測位すべき測位点ＰＸｎにターゲッ
ト５を設置し、また位置既知点に上下光射出ユニットと
２ヶの水平光射出ユニットをそれぞれ設置し、該上下光
射出ユニットと２ヶの水平光射出ユニットからターゲッ
ト５に向けて測量光を射出し、反射光３９’の水平方向
の入射角度θ１と上下方向の入射角度θ２を求める、と
いう一度の動作を行うだけで、該ターゲット５が指示す
る地点の３次元座標位置を手間なく簡単に検出すること
が出来る。即ち、測位点ＰＸｎの平面座標位置（Ｘｎ、
Ｙｎ）と高さ座標位置（Ｚｎ）を、それぞれ別個の測量
手法及び作業工程によって検出する必要がない。また、
このように測位点ＰＸｎの位置を測位検出する際に、各
水平光射出ユニットと上下光射出ユニットは、測量光
を、光上下拡散手段と光水平拡散手段によって上下方向
と水平方向にそれぞれ拡散することによって上下方向と
水平方向にそれぞれ幅をなすようにした状態で、水平走
査手段と上下走査手段によって、水平方向と上下方向に
それぞれ走査する形で、射出出来るので、該測量光の照
射領域は広範囲な３次元空間状になる。よって、該測量
光はターゲット５の測量光反射部に確実に照射される。
即ち、各反射光３９’が確実に得られる。この結果、測
量光反射部が水平光射出ユニットと上下光射出ユニット
の射出口と対向した位置になくても、該測量光反射部に
測量光を照射して、反射光３９’を捉えることが出来
る。従って、各測位作業毎に２ヶの水平光射出ユニット
と上下光射出ユニットからターゲット５の測量光反射部
を正確に視準する手間が必要なく、省力的な測位作業が
可能となる。従って、測量作業を行うべき現場１の地面
に凹凸があって、該凹凸によってターゲットの測量光反
射部が測位点ＰＸｎ毎で異なる高さに位置する場合にお
いても、様々な高さをなす複数の測位点ＰＸｎの測位が
可能である。即ち、本発明によれば、短いターゲット５
の僅かの領域に形成した測量光反射部によって、測位点
ＰＸｎの３次元座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）を的確に
求めることが出来る。よって、極力長いターゲットを用
いる必要はないので、作業手間が簡略である。一方で、
ターゲット５の測量光反射部の高さ位置に合わせて、水
平光射出ユニットや上下光射出ユニットの高さ、延いて
は設置位置を変更調整する必要がないので、該水平光射
出ユニットや上下光射出ユニットの設置状態の自由度が
高い。この結果、該水平光射出ユニットや上下光射出ユ
ニットを、それぞれが設置された位置既知点に設置し
て、所定の方向を向けたままの状態で、複数の測位点Ｐ
Ｘｎの測位が可能である。従って、水平光射出ユニット
や上下光射出ユニットの設置変えに要する手間も少な
い。

【００３２】また、本発明において、前記反射部７等の
測量光反射部は前記ターゲット５の所定高さＨ３位置に
設けられたリトロレフレクター９であるようにして、測
量装置２を構成すると、測量光反射部に測量光３９が照
射されると、リトロレフレクター９の高い反射効率をも
って、反射光３９’が反射されることが出来る。する
と、測量装置２においては、先に述べたように、光上下
拡散手段と光水平拡散手段によって、測量光の照射領域
を３次元空間状に広げたために、該光上下拡散手段と光
水平拡散手段によって拡散した分だけ、測量光の照射レ
ベルが減衰することを余儀なくされる。しかし、ターゲ
ット５の測量光反射部に装着されたリトロレフレクター
９は、測量光の照射レベルが減衰した場合においても、
入射方向と一致した反射方向をなす光路に向けて、高い
反射光率で測量光を反射させることが出来る。従って、
測量装置２のように直進性を有する測量光を拡散させて
用いる場合で、上下光射出ユニット及び水平光射出ユニ
ットとターゲット５の距離が遠く離れている場合におい
ても、測量光をリトロレフレクター９によって確実に上
下光射出ユニット又は水平光射出ユニット側にそれぞれ
再帰させることが出来る。よって、ターゲット５の測量
光反射部にリトロレフレクター９を用いた測量装置２に
よれば、先に述べたように、長いターゲットを用いる必
要なく、手間なく簡単に測位点ＰＸｎの３次元座標位置
を検出するという効果が得られることに加えて、広範囲
な現場１での測位作業が可能になり、さらなる測位作業
の省力化が出来る。また、測量光の再帰性が高いことに
よって、測位精度が向上する。そして、リトロレフレク
ター９自体が小さなものですむので、ターゲット５が軽
量化出来、持ち運びが楽である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による測量装置の１実施例を示す全体斜
視図である。

【図２】図１に示す測量装置の側面図である。

【図３】図１に示す測量装置に用いる水平光射出ユニッ
トの１例を示す平面図である。

【図４】図３に示す水平光射出ユニットの側面図であ
る。

【図５】図１に示す測量装置に用いる上下光射出ユニッ
トの１例を示す側面図である。

【図６】図１に示す測量装置に用いられるターゲットの
一例を示す側面図である。

【図７】図６に示すターゲットの平面図である。

【図８】図１に示す測量装置により測位点の平面座標位
置を検出する方法を示す平面図である。

【図９】図１に示す測量装置により測位点の高さ座標位
置を検出する方法を示す斜視図である。

【図１０】本発明による測量装置の別の実施例を示す図
である。

【符号の説明】２……測量装置３Ａ……水平光射出ユニット（水平走査ユニット）３Ｂ……上下光射出ユニット（上下走査ユニット）３４……光上下拡散手段、光水平拡散手段（シリンドリ
カルレンズ）３６……水平走査手段、上下走査手段（回転ミラー）３７……反射光検知手段（反射光検知部）３９……測量光（レーザ光）３９’……反射光５……ターゲット７……測量光反射部（反射部）１３……位置演算手段（演算プロセッサ）９……リトロレフレクターＰＸｎ……測位点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３……位置既知点（基準点） θ１……水平方向の入射角度 θ２……上下方向の入射角度（仰角）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測位すべき測位点を指示し得るターゲット
を有し、前記ターゲットの所定位置に測量光反射部を設け、各々が直進性を有する測量光を前記ターゲットに向けて
射出し、該ターゲットの測量光反射部からの反射光を検
知し得る、上下光射出ユニットと２ヶの水平光射出ユニ
ットを設け、前記水平光射出ユニットに光上下拡散手段を、該水平光
射出ユニットによる前記測量光の光路中において該測量
光を上下方向に拡散し得る形で設け、前記水平光射出ユニットに、前記上下方向に拡散された
測量光を水平方向に走査し得る水平走査手段を設け、また、前記上下光射出ユニットに光水平拡散手段を、該
上下光射出ユニットによる前記測量光の光路中において
該測量光を水平方向に拡散し得る形で設け、前記上下光射出ユニットに、前記水平方向に拡散された
測量光を上下方向に走査し得る上下走査手段を設け、前記２ヶの水平光射出ユニットがそれぞれ検知する各反
射光の水平方向の入射角度に基づいて前記測位点の平面
座標位置を演算し、前記上下光射出ユニットが検知する
反射光の上下方向の入射角度に基づいて前記測位点の高
さ座標位置を演算する位置演算手段を設けて構成した、
測量装置。
【請求項２】前記測量光反射部は前記ターゲットの所定
高さ位置に設けられたリトロレフレクターである、請求
項１記載の測量装置。