JP7461185B2 - 測量装置及び測量装置システム - Google Patents

Description

本発明は、簡単な設置で対象物の測定が可能な測量装置及び測量装置システムに関するものである。

測量装置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する等して、異なる測定対象毎に順次測定を実行している。

ところが、視準用の望遠鏡の倍率が高く画角は狭く（狭角）、更に望遠鏡自体イナーシャが大きい。更に、望遠鏡の支持機構は高い剛性が要求される為、支持機構部も大きなイナーシャを持っている。

この為、測定対象の変更に際し、望遠鏡を高速で水平回転／鉛直回転させ、迅速に測定対象を視準し、視準画像を取得することが難しく、作業効率が問題となっていた。

特表２００６－５０３２７５号公報 特許第４３５６０５０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、高速度で測定対象を視準可能であり、視準位置の狭角画像を迅速に取得可能とした測量装置及び測量装置システムを提供するものである。

本発明は、測距光を射出する測距光射出部と、反射測距光を受光する受光部と、測距光軸と受光光軸の共通部分に設けられ、前記測距光軸と前記受光光軸を一体に偏向させる光軸偏向部と、光軸偏向部による光軸偏向角、偏向方向を検出する射出方向検出部と、前記測距光軸と一部を共用する狭角撮像光軸を有する狭画角の狭角撮像部と、測距演算部と、演算制御部とを有し、該演算制御部は、前記光軸偏向部の光軸偏向、前記測距演算部の測距作動を制御し、前記測距演算部は測距光の送信信号と反射測距光の受信信号に基づき測定点の測距を行い、前記狭角撮像部は前記測距光軸を基準とする狭角画像を取得する様構成され、異なる測定対象毎に順次視準して狭角画像の取得と三次元測定を行う様構成した測量装置に係るものである。

又本発明は、前記光軸偏向部の前記測距光軸と前記狭角撮像光軸の共用部分には波長特性の異なる複数の光学部材からなる波長分散補償プリズムが設けられた測量装置に係るものである。

又本発明は、前記光軸偏向部は、狭角画像の画角範囲内で測距光軸を偏向或は連続的に偏向する局部スキャンを行い、前記演算制御部は視準位置を変えた測距或は局部スキャンを用いた測距と、視準位置を変えた狭角画像取得を複数回行う様構成した測量装置に係るものである。

又本発明は、前記光軸偏向部の最大偏向範囲と同等の画角を有する広角撮像部を有し、該広角撮像部で取得した広角撮像と前記狭角画像とは前記射出方向検出部によって検出された測距光の射出方向の検出結果に基づき関連づけられる測量装置に係るものである。

又本発明は、既知の関係にある少なくとも２箇所の設置点に上記いずれか１つの測量装置を設置し、それぞれの設置点から測定対象を視準し、それぞれの視準方向の狭角画像を取得し、それぞれの設置点からの測距結果と前記既知の関係に基づき前記狭角画像の三次元測定を行う様構成した測量装置システムに係るものである。

又本発明は、前記測量装置は更に前記光軸偏向部の最大偏向範囲と同等の画角を有する広角撮像部を有し、前記演算制御部は前記広角撮像部により前記少なくとも２箇所の設置点から取得した広角画像から共通する粗対応点を抽出すると共に、それぞれの設置点で前記粗対応点を視準して狭角画像での精密対応点を抽出し、それぞれの狭角画像と精密対応点の測距結果を取得し、前記狭角画像間のマッチングと前記精密対応点の測距結果に基づき狭角画像内の三次元測定を行う様構成した測量装置システムに係るものである。

更に又本発明は、測量装置にＧＰＳを設け、対象物を少なくとも２箇所から視準して狭角画像の三次元測定を行い、測定結果をＧＰＳ座標系に算出する測量装置システムに係るものである。

本発明によれば、測距光を射出する測距光射出部と、反射測距光を受光する受光部と、測距光軸と受光光軸の共通部分に設けられ、前記測距光軸と前記受光光軸を一体に偏向させる光軸偏向部と、光軸偏向部による光軸偏向角、偏向方向を検出する射出方向検出部と、前記測距光軸と一部を共用する狭角撮像光軸を有する狭画角の狭角撮像部と、測距演算部と、演算制御部とを有し、該演算制御部は、前記光軸偏向部の光軸偏向、前記測距演算部の測距作動を制御し、前記測距演算部は測距光の送信信号と反射測距光の受信信号に基づき測定点の測距を行い、前記狭角撮像部は前記測距光軸を基準とする狭角画像を取得する様構成され、異なる測定対象毎に順次視準して狭角画像の取得と三次元測定を行う様構成したので、瞬時に狭角画像と視準位置の三次元関係が得られるという優れた効果を発揮する。

測量装置の概略構成図である。 該測量装置に於ける光軸偏向部の正面図である。 （Ａ）は前記光軸偏向部の斜視図であり、（Ｂ）は波長分散補償プリズムの要部拡大図である。 本実施例の波長分散補償プリズムと通常の光学プリズムの波長と誤差との関係を示すグラフである。 各ディスクプリズムの偏向方向と合成偏向方向との関係を説明する説明図である。 （Ａ）はＹ軸方向の倍率が変化していない状態の狭角画像を示し、（Ｂ）はＹ軸方向の倍率が変化した状態の狭角画像を示している。 各ディスクプリズムの角度差とＹ軸方向の倍率の変化を示すグラフである。 広角画像と狭角画像との関係を示す説明図である。 第１の実施例に係る測定作用の一例を示す説明図である。 第２の実施例に係る測量装置を示す側面図である。 第２の実施例に係る測量装置を示す背面図である。 本実施例に係る測量装置システムの測定作用の一例を示す説明図である。 該測量装置システムの測定作用を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

図１により第１の実施例に係る測量装置を説明する。

測量装置１は、主に、測距光射出部１１、受光部１２、検出光射出部１３、広角撮像部１４、狭角撮像部７１（後述）、測距演算部１５、演算制御部１６、記憶部１７、姿勢検出部１８、射出方向検出部１９、モータドライバ２１、広角撮像制御部２３、画像処理部２４、表示部２５、光軸偏向部２６、狭角撮像制御部２７を具備し、これらは筐体２９に収納され、一体化されている。尚、前記測距光射出部１１、前記受光部１２、前記測距演算部１５、前記光軸偏向部２６等は、光波距離計としての機能を有する測距部２８を構成する。

前記測距演算部１５、前記演算制御部１６としては本実施例に特化されたＣＰＵ、或は汎用性ＣＰＵ、埋込みＣＰＵ、マイクロプロセッサ等が用いられる。又、前記記憶部１７としてはＲＡＭ、ＲＯＭ、ＦｌａｓｈＲＯＭ等の半導体メモリ、ＨＤＤ等の磁気記録メモリ、ＣＤＲＯＭ等の光学記録メモリが用いられる。

前記記憶部１７には、本実施例を実行する為の種々のプログラムが格納されており、前記測距演算部１５、前記演算制御部１６は、それぞれ格納された前記プログラムを展開、実行する。又、前記記憶部１７には、測定データ、画像データ等の種々のデータが格納される。

前記演算制御部１６は、前記モータドライバ２１を介して前記光軸偏向部２６を制御する。更に前記光軸偏向部２６を介して測距光軸の偏向を制御し、前記測距演算部１５、前記広角撮像制御部２３、前記狭角撮像制御部２７の統合制御、測距、撮像、再帰反射検出光の検出の同期制御等を行う。

前記姿勢検出部１８は、前記測量装置１の水平又は鉛直に対する傾斜を検出し、検出結果は前記演算制御部１６に入力される。又、前記姿勢検出部１８として、チルトセンサ等の傾斜検出器が用いられ、更に特許文献３に開示された姿勢検出装置を使用することができる。

前記測距光射出部１１は、射出光軸３１を有し、該射出光軸３１上に測距光３７を発する発光素子３２、例えば赤色光又は近赤外光を発するレーザダイオード（ＬＤ）が設けられている。又、前記射出光軸３１上に投光レンズ３３が設けられている。更に、前記射出光軸３１上に設けられた偏向光学部材としてのビームスプリッタ３４と、受光光軸３５（後述）上に設けられた偏向光学部材としての反射鏡３６とによって、前記射出光軸３１は、前記受光光軸３５と合致する様に偏向される。前記反射鏡３６は前記測距光３７の光束径と同等若しくは、若干大きい程度の形状であり、更に波長分散補償プリズム５５，５８（後述）と同等程度の大きさである。前記反射鏡３６及び前記波長分散補償プリズム５５，５８は前記受光光軸３５を中心とする限定された部分を占有する。

前記ビームスプリッタ３４は、ハーフミラーであってもよいが、偏光光学特性を有する偏光ビームスプリッタであることが望ましい。例えば、ビームスプリッタ３４は、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する光学特性を有する。

前記ビームスプリッタ３４と前記反射鏡３６とで射出光軸部が構成される。

前記発光素子３２はレーザ光線をパルス発光し、或はレーザ光線をバースト発光する。前記測距光射出部１１は、前記発光素子３２から発せられたパルスレーザ光線（又はバースト発光されたレーザ光線）を前記測距光３７として射出する。尚、バースト発光については、特許文献５に開示されている。又、前記測距光射出部１１はパルス発光させる、或はバースト発光させるタイミング信号を測距光の送信信号として前記測距演算部１５に入力する。

前記受光部１２について説明する。該受光部１２には、測定対象からの反射測距光３８が入射する。前記受光部１２は、前記受光光軸３５を有し、該受光光軸３５には、前記ビームスプリッタ３４、前記反射鏡３６によって偏向された前記射出光軸３１が合致する。

尚、該射出光軸３１と前記受光光軸３５とが合致した状態を測距光軸３９とする。

前記基準光軸Ｏ上に前記光軸偏向部２６が配設される。前記基準光軸Ｏは、前記光軸偏向部２６の中心を透過する真直な光軸となっている。該基準光軸Ｏは、前記光軸偏向部２６によって偏向されなかった時の前記射出光軸３１及び前記受光光軸３５及び検出光光軸４４（後述）及び前記測距光軸３９と合致する。

前記光軸偏向部２６を透過した前記受光光軸３５上に結像レンズ４１が配設される。又、前記受光光軸３５上に受光素子４２が設けられている。該受光素子４２は、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、或は同等の光電変換素子である。

前記結像レンズ４１は、前記反射測距光３８を前記受光素子４２に結像する。該受光素子４２は、前記反射測距光３８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１５に入力される。該測距演算部１５は、前記測距光３７の送信信号と前記反射測距光３８の受信信号に基づき、測定対象迄の測距（光波距離測定）を行う。前記測距光３７の信号、前記反射測距光３８の信号としては、前記測距光３７の発光タイミング信号と前記反射測距光３８の受光タイミング信号、或は前記測距光３７の位相信号と前記反射測距光３８の位相信号（位相差信号）等種々の信号が使用できる。

尚、測定としては、測定対象が再帰反射性を有するプリズム測定、或は測定対象が再帰反射性を有さないノンプリズム測定が行われる。

前記光軸偏向部２６、前記結像レンズ４１、前記受光素子４２等によって前記受光部１２が構成される。

前記検出光射出部１３について説明する。該検出光射出部１３は前記検出光光軸４４を有し、該検出光光軸４４上には、検出光光源４５、反射鏡４８、スプリットミラー４９、前記結像レンズ４１、前記反射鏡３６、前記光軸偏向部２６が配設される。前記検出光光軸４４は前記反射鏡４８、前記スプリットミラー４９によって偏向され、前記受光光軸３５、前記測距光軸３９と合致する。ここで、前記結像レンズ４１は、前記検出光射出部１３に於いては投光レンズとして作用する。

尚、検出光４７を発する前記検出光光源４５としては、レーザダイオード（ＬＤ）等の発光源が用いられ、前記検出光４７と前記測距光３７は同じか或は近い波長であることが望ましい。前記検出光４７としては、赤色～近赤外の光、例えば６５０ｎｍ～８５０ｎｍの範囲の波長帯域の光が用いられる。更に、前記検出光光源４５としては、レーザダイオードから発せられた光線を光ファイバで導き、光ファイバの射出端面を検出光光源としてもよい。

前記検出光４７は、前記結像レンズ４１で平行光束とされ、前記光軸偏向部２６を透過し、前記測距光３７と同軸で照射される。測定対象の再帰反射性を有するプリズムで反射された再帰反射検出光は前記反射測距光３８と同光軸で前記光軸偏向部２６に入射し、該光軸偏向部２６を透過後、前記反射鏡３６で反射される。

該反射鏡３６は、前記測距光軸３９から狭角撮像光軸４４′を分離し、前記狭角撮像光軸４４′に乗せる。該狭角撮像光軸４４′上に前記ビームスプリッタ３４が配設され、更に前記狭角撮像光軸４４′上に結像レンズ４６、狭角撮像素子５１が配設される。

前記測距光軸３９と前記狭角撮像光軸４４′とは一部が共通となっており、前記検出光射出部１３、前記ビームスプリッタ３４、前記結像レンズ４６、前記狭角撮像素子５１等は、測定点部分の画像を取得する狭角撮像部７１として機能し、前記測距光軸３９を基準として所定の画像位置関係で（例えば画像中心）狭角画像を取得する。又、前記測距光軸３９と前記狭角撮像光軸４４′とは、前記光軸偏向部２６から測定対象に光軸として一致しているので、狭角画像は視準画像と同一となる。

又、前記狭角撮像素子５１は、測定対象の再帰反射性によって反射された再帰反射検出光を狭角画像の一部として対象物及び背景光と共に撮像し、取得された画像データは狭角撮像制御部２７に入力される。再帰反射検出光は、特徴画像（又は特徴点）として画像マッチングの際に利用できる。

該狭角撮像素子５１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、前記狭角撮像光軸４４′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。

前記狭角撮像制御部２７には、検出光光源４５を点灯及び消灯のタイミング制御を行い、狭角画像内の再帰反射検出光を明確にすることができる。又、前記狭角撮像制御部２７には前記演算制御部１６の機能の一部を割当ててもよい。

前記狭角撮像素子５１には、後述する波長分散補償プリズム５５，５８を透過した光のみが入射する様になっている。

上記した様に、前記検出光射出部１３、前記結像レンズ４６、前記狭角撮像素子５１等は、測定点部分の画像を取得する狭角撮像部７１としても機能し、この場合、前記検出光光軸４４，前記狭角撮像光軸４４′は、前記狭角撮像部７１の狭角撮像光軸と等しくなる。

図２、図３（Ａ）、図３（Ｂ）を参照して、前記光軸偏向部２６について説明する。

該光軸偏向部２６は、一対の前記ディスクプリズム５３，５４から構成される。該ディスクプリズム５３，５４は、それぞれ同径の円板形であり、前記受光光軸３５上に該受光光軸３５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。前記ディスクプリズム５３は、光学ガラスにて成形され、基本構成として平行に配置された複数のプリズム柱と、中心部に配設された波長分散補償プリズム５５とを有する。該波長分散補償プリズム５５は、光学プリズム５５ａと光学プリズム５５ｂを貼合せた複合プリズムとなっている。尚、図示では前記ディスクプリズム５３は、３つのプリズム柱（例えば、棒状の三角プリズム、以下三角プリズム）５６ａ，５６ｂ，５６ｃを有している。

同様に、前記ディスクプリズム５４は、光学ガラスにて成形され、基本構成として平行に配置された３つのプリズム柱（例えば、棒状の三角プリズム、以下三角プリズム）５７ａ，５７ｂ，５７ｃを有し、更に中心部に配置された波長分散補償プリズム５８を有している。該波長分散補償プリズム５８は、光学プリズム５８ａと光学プリズム５８ｂを貼合せた複合プリズムとなっている。尚、前記三角プリズム５６ａ，５６ｂ，５６ｃと前記三角プリズム５７ａ，５７ｂ，５７ｃは、全て同一偏角の光学偏向特性を有している。又、前記波長分散補償プリズム５５，５８の光学偏向特性も、前記三角プリズム５６ａ，５６ｂ，５６ｃと前記三角プリズム５７ａ，５７ｂ，５７ｃの光学偏向特性と同一となるように製作されている。

前記波長分散補償プリズム５５と前記波長分散補償プリズム５８は、同一の構成で点対称の配置となっている。又、前記波長分散補償プリズム５５，５８の大きさ（前記三角プリズム５６ａ，５７ａの長手方向及び幅方向の長さ）は、前記測距光３７のビーム径よりも大きくなっている。

前記波長分散補償プリズム５５，５８は、前記測距光３７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。又、前記波長分散補償プリズム５５，５８を除く部分（前記三角プリズム５６ａ，５７ａの両端部及び前記三角プリズム５６ｂ，５６ｃ、前記三角プリズム５７ｂ，５７ｃ）は、前記反射測距光３８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。

前記ディスクプリズム５３，５４は、それぞれ前記受光光軸３５を中心に独立して個別に回転可能に配設されている。前記ディスクプリズム５３，５４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３７の前記射出光軸３１を任意の方向に偏向する。又、前記ディスクプリズム５３，５４は、受光される前記反射測距光３８の前記受光光軸３５を前記射出光軸３１と平行に偏向する。

前記ディスクプリズム５３，５４の外形形状は、それぞれ前記受光光軸３５（基準光軸Ｏ）を中心とする円形であり、前記反射測距光３８の広がりを考慮し、充分な光量を取得できる様、前記ディスクプリズム５３，５４の直径が設定されている。

前記ディスクプリズム５３の外周にはリングギア５９が嵌設され、前記ディスクプリズム５４の外周にはリングギア６１が嵌設されている。

前記リングギア５９には駆動ギア６２が噛合し、該駆動ギア６２はモータ６３の出力軸に固着されている。同様に、前記リングギア６１には駆動ギア６４が噛合し、該駆動ギア６４はモータ６５の出力軸に固着されている。前記モータ６３，６５は、前記モータドライバ２１に電気的に接続されている。

前記モータ６３，６５は、回転角を検出できるモータが用いられ、或は駆動入力値に対応した回転をするモータ、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６３，６５の回転量を検出してもよい。該モータ６３，６５の回転量がそれぞれ検出され、前記演算制御部１６は、前記モータドライバ２１を介して前記モータ６３，６５を個別に制御する。尚、エンコーダを直接リングギア５９，６１にそれぞれ取付け、エンコーダにより前記リングギア５９，６１の回転角を直接検出する様にしてもよい。

前記駆動ギア６２，６４、前記モータ６３，６５は、前記測距光射出部１１等、他の構成部と干渉しない位置、例えば前記リングギア５９，６１の下側に設けられている。

前記波長分散補償プリズム５５は、図３（Ｂ）に示される様に、波長特性（分散量、屈折率）の異なる２つの前記光学プリズム５５ａ，５５ｂが貼合されて構成される。

図４は、前記測距光軸３９、前記検出光光軸４４の偏角を３０°とした場合の、反射追尾光等の光の波長に対する誤差例を示したグラフである。図４中、７８は通常のプリズム（三角プリズム）を用いた場合の誤差を示し、７９は前記波長分散補償プリズム５５，５８を用いた場合の誤差を示している。

図４に示される様に、通常のプリズムの場合、約８００ｎｍの波長の光を用いると、単一波長であるので殆ど誤差を生じない（分散を生じない）。然し乍ら、通常のプリズムの場合、使用する光の波長帯域を拡大すると、飛躍的に誤差が大きくなる（分散を生じる）。例えば、６５０ｎｍ～８５０ｎｍの波長帯域の光を用いて画像を取得する場合、約－４００．０～１４００．０秒の範囲で大きな分散が生じ、取得される画像は大きくボケた画像となる。通常のプリズムでボケを低減する為には、波長帯域を狭めて分散を小さくする必要がある。この場合、充分な光量が得られず、暗い画像となるので、充分な光量を得て明るい画像を取得する為には露光時間を長くする必要がある。

一方、前記波長分散補償プリズム５５，５８を用いた場合には、６５０ｎｍ～８５０ｎｍの波長帯域に於いても、－１００．０～０．０秒の範囲迄分散を低減できる。従って、露光時間が短くても充分な光量を有するボケの少ない精細な画像を取得することができ、正確な視準や画像追尾が可能となる。

前記投光レンズ３３、前記ビームスプリッタ３４、前記反射鏡３６、前記測距光偏向部（第１光軸偏向部）等は、測距投光光学系を構成する。又、前記スプリットミラー４９、前記結像レンズ４１、前記反射測距光偏向部（第２光軸偏向部）等は、検出光射出光学系を構成する。又、前記測距光偏向部（第１光軸偏向部）、前記結像レンズ４６等は、狭角撮像光学系を構成する。

前記広角撮像部１４は、前記測量装置１の前記基準光軸Ｏと平行な広角撮像光軸６６と、該広角撮像光軸６６に配置された撮像レンズ６７と広角撮像素子６８とを有している。前記広角撮像部１４は、前記光軸偏向部２６による最大偏向範囲（例えば偏向角±３５゜）と同等の画角を有し、最大偏向範囲を含む画像データを取得する。

前記測距演算部１５は、前記発光素子３２を制御し、前記測距光３７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３７が前記波長分散補償プリズム５５，５８（測距光偏向部）により、測定対象に向う様前記射出光軸３１が偏向される。前記測距光軸３９が測定対象を視準した状態で、測定対象の視準位置（測定点）の測距が行われる。

前記測定対象から反射された前記反射測距光３８は、前記三角プリズム５６ｂ，５６ｃ及び前記三角プリズム５７ｂ，５７ｃ（反射測距光偏向部）、前記結像レンズ４１を介して入射し、前記受光素子４２に受光される。該受光素子４２は、受光信号を前記測距演算部１５に送出し、該測距演算部１５は前記受光素子４２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１７に格納される。

前記射出方向検出部１９は、前記モータ６３，６５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６３，６５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６３，６５の回転角を検出する。又、前記射出方向検出部１９は、前記モータ６３，６５の回転角に基づき、前記ディスクプリズム５３，５４の回転位置を演算する。更に、前記射出方向検出部１９は、前記ディスクプリズム５３，５４の屈折率と回転位置とに基づき、各パルス光毎の前記測距光３７の偏角、射出方向を演算する。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１６に入力される。尚、前記測距光３７がバースト発光される場合は、断続測距光毎に測距、測角が実行される。

前記演算制御部１６は、前記モータ６３，６５それぞれの回転量、回転方向を制御することで、前記光軸偏向部２６による前記測距光軸３９の偏向量、偏向方向を制御できる。又、前記演算制御部１６は、前記モータ６３，６５それぞれの回転方向、回転速度、前記モータ６３，６５間の回転比を制御することで、前記光軸偏向部２６による偏向作用を動的に制御し、前記測距光軸３９を任意の方向に、任意のパターンで走査させることができる。

前記光軸偏向部２６の偏向作用、スキャン作用について、図２、図３、図５を参照して説明する。

図２は、前記三角プリズム５６ａ，５６ｂ，５６ｃと前記三角プリズム５７ａ，５７ｂ，５７ｃ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、±３０°）が得られる。又、図３は、前記ディスクプリズム５３，５４のいずれか一方が１８０°回転した位置であり、この状態では前記ディスクプリズム５３，５４の相互の光学作用が相殺され、最小の偏角（０°）が得られる。従って、前記ディスクプリズム５３，５４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３９）は、前記基準光軸Ｏと合致する。

前記発光素子３２から前記測距光３７が発せられ、該測距光３７は前記投光レンズ３３で平行光束とされ、前記測距光偏向部（前記波長分散補償プリズム５５，５８）を透過して測定対象に向けて射出される。ここで、前記測距光偏向部を透過することで、前記測距光３７は前記波長分散補償プリズム５５，５８によって所要の方向に偏向されて射出される。尚、前記測距光３７は単一波長又は略単一波長のレーザ光線であるので、前記光軸偏向部２６を透過する際の分散は僅かである。

前記測定対象で反射された前記反射測距光３８は、前記反射測距光偏向部を透過して入射され、前記結像レンズ４１により前記受光素子４２に集光される。

前記反射測距光３８が前記反射測距光偏向部を透過することで、前記反射測距光３８の光軸は、前記受光光軸３５と合致する様に前記三角プリズム５６ｂ，５６ｃ及び前記三角プリズム５７ｂ，５７ｃによって偏向される。

図５は、前記ディスクプリズム５３と前記ディスクプリズム５４とを相対回転させた場合を示している。前記ディスクプリズム５３により偏向された光軸の偏向方向を偏向Ａとし、前記ディスクプリズム５４により偏向された偏向方向を偏向Ｂとすると、前記ディスクプリズム５３，５４による光軸の偏向は、該ディスクプリズム５３，５４間の角度差θとして、合成偏向Ｃとなる。

前記ディスクプリズム５３と前記ディスクプリズム５４との回転位置の組合わせにより、射出する前記測距光３７の偏向方向、偏角を任意に変更することができる。

又、前記ディスクプリズム５３と前記ディスクプリズム５４との位置関係を固定した状態で（前記ディスクプリズム５３と前記ディスクプリズム５４とで得られる偏角を固定した状態で）、前記モータ６３，６５により、前記ディスクプリズム５３と前記ディスクプリズム５４とを一体に回転すると、前記測距光偏向部を透過した前記測距光３７が描く軌跡（スキャンパターン）は前記基準光軸Ｏを中心とした円となる。更に、前記ディスクプリズム５３の回転と前記ディスクプリズム５４の回転との組合わせで、所要の２次元の閉ループスキャンパターンを形成することができる。

前記演算制御部１６は、前記測距光３７の偏角、射出方向から、即ち前記射出方向検出部１９の検出結果から、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、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。

前記広角撮像制御部２３は、前記広角撮像部１４の撮像を制御する。前記広角撮像制御部２３は、前記広角撮像部１４が前記動画像、又は連続画像を撮像する場合に、前記動画像、又は連続する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１で測距するタイミングとの同期を取っている。更に、前記狭角撮像部７１（図１参照）により画像を取得する場合は、該狭角撮像部７１で画像を取得するタイミングと、測距のタイミングとの同期を取っている。

前記狭角撮像部７１は、前記測距光３７の照射点の画像を取得するので、測距部分のファインダとして機能する。又、取得される画像は、前記測距光軸３９の近傍の狭画角（例えば、５°）の画像であるので、歪みが小さい。更に、前記狭角撮像部７１で取得される画像は、前記波長分散補償プリズム５５，５８を透過した背景光のみにより取得されるので、波長の分散が補償され、歪みやボケの小さい精細な画像が取得される。

ここで、前記狭角撮像部７１で得られる画像は、合成偏向Ｃ方向をＹ軸方向とした場合（図５参照）、前記ディスクプリズム５３と前記ディスクプリズム５４間の角度差θの大きさに応じて、Ｙ軸方向の倍率が変化する。

図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、前記狭角撮像部７１により取得される狭角画像７５を示している。尚、図６（Ａ）は、該狭角画像７５のＹ軸方向の倍率が変化していない場合を示している。又、図６（Ｂ）は、該狭角画像７５のＹ軸方向の倍率が変化し、該狭角画像７５がＹ軸方向に縮んだ場合を示している。

又、図７は、前記ディスクプリズム５３と前記ディスクプリズム５４間の角度差θとＹ軸方向の倍率の変化との関係を示すグラフである。図７に示される様に、前記狭角画像７５は、角度差θが大きくなる程Ｙ軸方向の倍率が変化し、最大で約２０％程度Ｙ軸方向の倍率が変化する。又、角度差θとＹ軸方向の倍率との関係は、実測する等で予め既知とすることができる。従って、前記射出方向検出部１９の検出結果から角度差θ（図５参照）を求め、倍率の補正ができ、本来の画像に復元できる。

前記演算制御部１６は、狭画角の画像（狭角画像）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。

前記広角撮像素子６８は、画素の集合体であるＣＣＤ、或はＣＭＯＳセンサであり、各画素は前記広角撮像素子６８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、前記広角撮像光軸６６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前記広角撮像素子６８上での位置が特定される。

従って、広角画像内に含まれる複数の測定対象（測定点）の視準方向は、広角画像の画素座標によって、即ち広角画像上で直ちに認識することができる。

更に、前記広角撮像部１４の前記広角撮像光軸６６と、前記狭角撮像光軸４４′とは既知の関係となっているので、前記広角撮像部１４で取得した広角画像と、前記狭角撮像部７１で取得した狭角画像との関連付けも容易である。

前記画像処理部２４は、前記広角撮像部１４と前記狭角撮像部７１で取得した画像データについて、エッジ抽出処理、画像としての特徴点や再帰反射検出光の抽出、画像マッチング等の画像処理を行う。画像マッチングにより三次元測定ができ、三次元モデル化が可能になる。

ところで、前記広角撮像部１４と前記狭角撮像部７１の光学特性（倍率、歪み）の違い、更に波長分散補償プリズム５５，５８の光学特性（波長、倍率変化）があり、前記射出方向検出部１９により検出される偏向角、偏向方向に基づいた狭角画像と対応する広角画像の粗対応点は、概略合致しているが、詳細には一致していない。従って狭角画像による三次元測定にあたっては、狭角画像で的確に精密対応点を抽出することが重要である。

又、広角画像にカラー、狭角画像に測定光源ＬＤ（発光素子３２）の波長に近い赤、又は近赤外光の波長を用いると、広角画像と狭角画像とでは抽出される特徴点が異なる場合もあり、狭角画像での特徴点や再帰反射検出光を的確に抽出することが重要である。

又、前記画像処理部２４は、前記狭角画像を取得した際に、角度差θ、Ｙ軸方向の倍率との関係に基づきＹ軸方向の倍率が１となる様に前記狭角画像を補正する。

更に、前記光軸偏向部２６は前記測距光３７、即ち狭角撮像光軸４４′の偏向方向を高分解能で変更することができ、前記狭角撮像光軸４４′の前記演算制御部１６に於ける所定の設定に基づき偏向角を微小に偏向しつつ、前記狭角撮像部７１により微小にずらした複数枚の狭角画像を取得する。前記射出方向検出部１９は各狭角画像の射出方向を検出し、前記画像処理部２４は狭角画像に関して微小にずらした複数枚の狭角画像とそれぞれの射出方向の検出結果に基づいて画素以下の細かさで重ね、高細密画像を作製する。

更に、狭画角より若干小さい角度ステップで偏向角を変えて狭角画像を複数取得し、前記射出方向検出部１９が検出する射出方向の検出結果に基づいて狭角画像を合成することで、広範囲の詳細な画像を取得することができる。

又、前記画像処理部２４に於いて、前記広角画像と前記狭角画像とを同倍率として重ね合せることで、前記射出方向検出部１９による検出結果により、前記広角画像の歪みを補正することができる。

前記表示部２５は、前記広角撮像部１４により取得した広角画像７４を表示し、又、前記狭角撮像部７１で取得した狭角画像７５を表示する。又、前記表示部２５は、表示画面を分割し、一部に前記広角撮像部１４で取得した広角画像７４を表示し、他の一部に前記狭角撮像部７１で取得した前記狭角画像７５と、狭角範囲内を局部スキャンした場合の局部スキャン部分７６を拡大表示を可能とする（図８参照）。

或は、図８に示される様に、広角画像７４に狭角画像７５の位置を表示する。上記した様に、前記基準光軸Ｏと前記広角撮像光軸６６とは既知の関係である。又、前記広角画像７４中の測定点の位置（画素の位置）は基準光軸Ｏに対する画角として得られ、前記狭角画像の所定の位置（例えば画像中心）の前記基準光軸Ｏに対する方向角（前記測距光３７の方向角）は、前記射出方向検出部１９から検出される。従って、前記広角画像７４中の画角と前記狭角画像７５の方向角により、前記広角画像７４と前記狭角画像７５の位置は関係付けられる。

上記した様に、前記狭角画像７５は視準画像と同一であり、瞬時に視準の変更ができる。従って測定対象の平面を３点以上測定することで面の傾斜を瞬時に求めることができる。又、局部スキャンしている状態では局部スキャンでの測定結果から面の傾斜を求めることができることは言う迄もない。

前記表示部２５は、測定状況、測定データ等を表示する。尚、前記表示部２５はタッチパネルとされ、操作部としても機能する。又、タッチパネル機能を備えた前記表示部２５を前記測量装置１に対して着脱可能とし、前記表示部２５による遠隔操作を可能としてもよい。

次に、図９を参照して第１の実施例に係る測定作用の一例を説明する。

図中、Ａ、Ｂはそれぞれ測定対象を示し、θｗは前記広角撮像部１４の広角画角、θｎは前記狭角撮像部７１の狭角画角を示す。

測量装置１は測定対象Ａ，Ｂが前記広角撮像部１４の広角画角θｗ内に収る様に、即ち該広角撮像部１４が撮像する広角画像中に測定対象Ａ，Ｂの像が含まれる様に、前記測量装置１の向きを設定する。

尚、前記測量装置１の水平に対する傾斜は、前記姿勢検出部１８によって検出され、測定結果は前記姿勢検出部１８の検出結果に基づき補正することができる。

先ず、広角撮像部１４により広角画像を取得し、広角画像の広角画像データは前記画像処理部２４に入力され、該画像処理部２４は広角画像データ中から測定対象Ａの特徴点Ａ、例えば角、エッジを抽出し、広角画像中で、特徴点Ａを示す画素の座標を演算し、更に演算された座標から特徴点Ａの粗視準方向を演算する。尚、粗視準方向は前記演算制御部１６によって演算されてもよい。

粗視準方向は前記演算制御部１６に入力され、該演算制御部１６は前記モータドライバ２１を介して前記光軸偏向部２６を制御し、測距光軸３９が粗視準方向に合致する様偏向される。

前記測距光軸３９が粗視準方向に合致した状態で、前記狭角撮像制御部２７は前記狭角撮像部７１により狭角画像を取得する。狭角画像中で前記測距光軸３９が正確に特徴点を視準しているとは限らない。狭角画像データは前記画像処理部２４に入力され、該画像処理部２４は狭角画像データ中から測定対象Ａの的確な特徴点Ａを抽出し、狭角画像中で的確な特徴点Ａを示す画素の座標を演算し、更に演算された座標と前記測距光軸３９の視準方向との偏差を演算し、偏差が０になる様に前記光軸偏向部２６を制御して前記測距光軸３９の方向角を調整する。偏差が０になった時の、前記測距光軸３９の精密視準方向Ａは前記射出方向検出部１９により正確に検出される。

尚、的確な特徴点Ａを抽出する場合、測定対象点にが再帰反射特性を有する反射部材を用いると、測定対象点からの再帰反射光を検出光として特徴点を抽出することで、抽出作業が容易になり、且つ高精度で実行できる。

精密視準方向Ａと前記測距光軸３９が合致した状態で測定対象Ａの的確な特徴点Ａの測距が行われる。

次に、測定対象Ｂについても同様に、広角画像データ中から測定対象Ｂの特徴点Ｂを抽出し、特徴点Ｂの粗視準方向を演算する。

前記測距光軸３９が特徴点Ｂの粗視準方向に合致する様に前記光軸偏向部２６により偏向される。更に、前記狭角撮像部７１により狭角画像が取得され、狭角画像から測定対象Ｂの的確な特徴点Ｂが抽出され、更に的確な特徴点Ｂの精密視準方向Ｂが演算される。前記測距光軸３９が精密視準方向Ｂと合致する様、射出方向検出部１９により偏向される。

前記測距光軸３９が精密視準方向と合致した状態で、測定対象Ｂの的確な特徴点Ｂの測距が行われる。精密視準方向Ｂが前記射出方向検出部１９により正確に検出され、精密視準方向Ａと精密視準方向Ｂとに基づき精密視準方向Ａと精密視準方向Ｂ間の角度θが演算される。

前記的確な特徴点Ａ、前記的確な特徴点Ｂが測距され、精密視準方向Ａと精密視準方向Ｂ間の角度θが得られることで、前記的確な特徴点Ａ、前記的確な特徴点Ｂ間の距離が測定される。

而して、前記測量装置１を一度設置した状態で、該測量装置１の方向を変えることなく、前記的確な特徴点Ａ、前記的確な特徴点Ｂ間の距離を測定することができる。

尚、上記説明では的確な特徴点Ａ、的確な特徴点Ｂについて説明したが、前記広角画像に含まれる任意の測定対象、或は測定点について、或は前記広角画像に含まれる任意の２点間の距離について、前記測量装置１の向きを変更することなく、迅速かつ的確に測定することができる。

次に、図９～図１１に於いて第２の実施例を説明する。

第２の実施例では、測量装置本体８１と支持装置８２を具備し、第１の実施例で説明した測量装置１が測量装置本体８１として前記支持装置８２に設けられる。

尚、測量装置本体８１は第１の実施例で説明した測量装置１と同等の構成であるので以下は説明を省略する。

又、図１０中、８０は処理制御器を示し、９０は操作パネルを示している。前記処理制御器８０には、例えば高性能な演算処理部や、大容量な電池等が収納されている。前記操作パネル９０と前記測量装置本体８１と前記処理制御器８０とは、有線、無線等各種通信手段を介してデータ通信が可能となっている。尚、高性能な演算処理部、大容量な電池等が不要である場合には、前記処理制御器８０を省略してもよい。

操作パネル９０は前記一脚８４に対して固定的に設けられてもよく、或は着脱可能であってもよい。又、着脱可能な場合は、前記操作パネル９０を前記一脚８４から取外し、前記操作パネル９０単体の状態で、作業者が保持し、操作可能としてもよい。

前記支持装置８２は、一脚８４及び２本の補助脚８５を具備する。

前記一脚８４は、上下方向に延出する垂直部８４ａと、該垂直部８４ａの軸心延長上に前記測量装置本体８１の機械中心が位置する様、該測量装置本体８１を水平方向にオフセットする屈曲部８４ｂと、該屈曲部８４ｂの上端から上方に向って延出する支持部８４ｃと、前記垂直部８４ａの下端に設けられた脚を連結する脚連結部８６と、該脚連結部８６の下端から下方に向って視準方向に向って傾斜しつつ延出する脚部８４ｄとから構成されている。ここで、該脚連結部には水平方向の横回転を停止或は抑制する機構と、横回転角を検出する横回転角エンコーダが必要に応じて取付けられている（図示なし）。

該脚部８４ｄの下端には基準板８７が設けられ、該基準板８７の下面には石突き８８が設けられている。該石突き８８はテーパ形状であり、下端が尖端となっている。該下端と前記測量装置本体８１の機械中心との距離、基準光軸Ｏとの位置関係も既知となっている。

又、前記基準板８７の上面には基準視標８９が設けられ（刻印）され、前記石突き８８の頂点の位置を示すと共に、前記基準視標８９の十字のうちの１本（基準線８９ａ）は、前記測量装置本体８１の基準光軸Ｏと平行であり、前記基準線８９ａの先端側が前記測量装置本体８１の視準方向（基準光軸Ｏの方向）となっている。

尚、前記垂直部８４ａは、前記脚部８４ｄ及び補助脚８５に対して前記垂直部８４ａの軸心を中心に回転可能となっており、前記脚部８４ｄ及び前記補助脚８５に対する相対回転角は前記脚連結部８６に取付けられた横回転角エンコーダにより検出可能となっている。

２本の前記補助脚８５は、それぞれ上端を中心に前記一脚８４に対して近接離反方向に所定の角度回転可能となっており、又回転した位置で固定可能となっている。前記補助脚８５の下端には、それぞれ車輪９１が回転自在に設けられている。前記測量装置１は、前記一脚８４と２本の前記補助脚８５とにより自立可能となっている。

尚、前記測量装置本体８１は、前記一脚８４の軸心と基準光軸Ｏとが直交する様、前記一脚８４に取付けられてもよいし、前記測量装置１を自立させた際に前記基準光軸Ｏが概略水平となる様に前記一脚８４に取付けられてもよい。

測量装置本体８１の側面には軸部９３と、該軸部９３から延出するレバー９４が設けられている。又、前記軸部９３には鉛直方向の回転角を検出する縦回転検出手段としての縦回転角エンコーダ９５が設けられている。前記軸部９３は前記支持部８４ｃの上端に回転可能に連結されており、前記レバー９４を上下に動かすことで、前記測量装置本体８１が縦方向に回転する様になっている。又、前記レバー９４を左右方向に動かすことで、前記測量装置本体８１が前記支持部８４ｃ、前記屈曲部８４ｂ、前記垂直部８４ａと一体に横方向に回転する様になっている。又、前記レバー９４を捩ることで、横回転、縦回転がロックされる様になっている。

この時の前記測量装置本体８１の縦方向の回転角、例えば水平に対する垂直方向の回転角（高低角）は、前記縦回転角エンコーダ９５により検出される。又、前記測量装置本体８１の水平方向の回転、例えば前記基準視標８９の基準線８９ａと前記基準光軸Ｏとが平行となる方向を基準方向とした場合の、前記基準光軸Ｏに対する水平方向の回転角（水平角）は、前記脚連結部８６に取付けられた横回転角エンコーダにより検出される。該横回転角エンコーダ及び前記縦回転角エンコーダ９５で検出された回転角は、それぞれ測量装置本体８１の演算制御部１６に入力される。

尚、該測量装置本体８１の機械中心は、前記垂直部８４ａの軸心上に位置し、基準光軸Ｏは、前記垂直部８４ａの軸心と交差する。

又、車輪９１には、それぞれ固定手段としての突出し９２が突出及び格納可能に設けられ、前記測量装置１の移動状態では前記突出し９２を格納し、前記測量装置１の設置状態では前記突出し９２を突出させる。該突出し９２は、前記車輪９１を設置面から若干浮かせた状態で、突出状態を固定される。この時、前記測量装置本体８１は、前記石突き８８と２つの前記突出し９２とを設置面と接触させた状態で３点支持される。

第２の実施例に於いて、第１の実施例と同様、測量装置１を所定位置に設置し測量装置本体８１の方向を固定し、広角画角θｗ範囲内の測定対象について測定を行ってもよい。更に、第２の実施例では、横回転角エンコーダを具備した場合、前記測量装置本体８１の向きを変更したとき、変更した向きの角度を前記横回転角エンコーダにより検出できるので、更に広範囲の測定が可能である。

第２の実施例では前記測量装置本体８１が前記支持装置８２に支持され、測量装置１が容易に移動可能であることから、複数地点からの測定が容易に可能である。

以下、図１２、図１３を参照して本実施例に係る測量装置を具備する測量装置システムについて説明する。

図１２に於いて、Ｃは測定対象を示し、Ｐ１は測量装置１の第１設置点、Ｐ２は測量装置１の第２設置点を示している。又、第１設置点Ｐ１、第２設置点Ｐ２は既知となっている。尚、第１設置点Ｐ１、第２設置点Ｐ２のいずれか一方を既知点に設置し、他方を測量装置１により測定してもよい。又、設置点を既知点化する方法として、ＧＮＳＳ装置を測量装置本体８１に設け、ＧＮＳＳ装置により設置点の座標を取得してもよい。

又、図１２に於いて、θｗは広角撮像部１４の広角画角、θｎは狭角撮像部７１の狭角画角を示している（図１参照）。

ＳＴＥＰ：０１ 測量装置１を第１設置点Ｐ１に設置し、測量装置本体８１を測定対象Ｃの方に向け、測定対象Ｃが前記広角撮像部１４の画角（広画角）内に入る様、前記測量装置本体８１の向きを設定する。設置状態での前記測量装置本体８１の姿勢を姿勢検出部１８によって取得する。

ＳＴＥＰ：０２ 広角撮像部１４により第１設置点Ｐ１での測定対象の第１の広角画像を取得し、第１の広角画像から前記測定対象Ｃの第１の広角特徴点を抽出する。光軸偏向部２６を制御して、第１の広角画像中の広角特徴点を視準する。

ＳＴＥＰ：０３ 視準方向を変えることなく、前記狭角撮像部７１により第１の狭角画像を取得する。更に、第１の狭角画像中の第１の狭角特徴点を抽出する。尚、第１の狭角画像の特徴点と第１の広角画像の特徴点とは一致してもよく或は異なってもよい。

ＳＴＥＰ：０４ 該第１の狭角特徴点を視準し、第１の狭角画像を再取得すると共に第１の狭角特徴点の測距を実行する。測距結果を取得すると共に測距時の射出方向（視準方向）を前記姿勢検出部１８により取得する。

ＳＴＥＰ：０５ 前記第１設置点Ｐ１を基準とし、前記第１設置点Ｐ１と前記第１の狭角特徴点との関係を、姿勢検出の結果と測距結果と射出方向検出結果及び一脚の既知の形状（脚の屈曲、長さ）に基づき求める。

ＳＴＥＰ：０６ 前記測量装置１を移動し、第２設置点Ｐ２に設置する。測定対象Ｃが広角画像の画角内に入る方向に前記測量装置本体８１を向け第２の広角画像を取得する。前記姿勢検出部１８の姿勢検出結果を取得する。

ＳＴＥＰ：０７ 第１の広角画像と第２の広角画像から第１の広角画像と第２の広角画像に共通する粗対応点を抽出する（特徴点の対応点探索）。

ＳＴＥＰ：０８ 第２の広角画像での粗対応点を視準し、第２の狭角画像を取得する。

ＳＴＥＰ：０９ ＳＴＥＰ：０７で視準した第１の狭角画像中の特徴点に対応する第２の狭角画像中の精密対応点を抽出する（特徴点の対応点探索）。

ＳＴＥＰ：１０ 第２の狭角画像の精密対応点を視準し、第２狭角画像を再取得すると共に対応点の測距を実行し、測距結果を取得すると共に測距時の射出方向（視準方向）を前記姿勢検出部１８により取得する。

ＳＴＥＰ：１１ 前記第２設置点Ｐ２を基準とし、前記第２設置点Ｐ２と前記第２の狭角画像の対応点の関係を、姿勢検出の結果と測距結果と射出方向検出結果及び一脚の既知の形状（脚の屈曲、長さ）に基づき求める。

ＳＴＥＰ：１２ ＳＴＥＰ：０４で得られた第１の狭角画像とＳＴＥＰ：１０で得られた第２狭角画像との画像マッチングを行う。

ＳＴＥＰ：１３ 第１設置点Ｐ１に対する第１の狭角画像の特徴点の関係と、第２の設置点Ｐに対する第２の狭角画像の精密対応点の関係、及び第１設置点Ｐ１と第２設置点Ｐ２の関係に基づき、ＳＴＥＰ：１２の画像マッチングされた狭角画像に３次元座標を付与する（狭角画像による局部３Ｄモデル化）。即ち、狭角画像内の細密三次元測定が行われる。

上記他の測定方法では、細密画像による細密な局部的３Ｄモデルが得られ、又必要な箇所の、必要な数だけの細密な局部的３Ｄモデルが得られる。

又、複数の局部的３Ｄモデルを合成することで広範囲の細密３Ｄモデルを作製することができる。この場合、各局部的３Ｄモデルの第１設置点Ｐ１、第２設置点Ｐ２を基準とした特徴点、対応点の３次元座標は、前記測量装置本体８１による測定で既知となっているので、合成作業は容易に行える。

更に、前記測量装置本体８１にＧＮＳＳ装置を設けることで、測量装置本体８１による３次元側測定結果をＧＮＳＳ座標系に変換することができる。

更に、複数箇所、任意の箇所で取得した細密３ＤモデルをＧＮＳＳ座標系に統合することができる。又、ＧＮＳＳ座標系に統合する場合は、測定の順序、測定の時期に拘らず統合でき、作業時間の制約、作業手順の制約等を受けることがなくなる。

又本実施例では、２箇所から得られた広角画像で、大まかな視準方向の対応付けが可能になり、２箇所から得られた複数の狭角画像の画像マッチングと測距結果を自動的に行い、複数の狭角画像内の詳細三次元測定が可能になる。

ところで、一般に色々な対象物の測定には方向を知るため基準となる点（バック点）に対する対象物の測定が行われるが、前記詳細三次元測定は参照基準となる対象物（参照基準物）の詳細三次元として扱うことができ、バック点として参照基準物を視準する場合、詳細三次元の任意位置を視準することで済むという従来とは違う簡便な視準となる（参照基準物の狭角画像との画像マッチングも使用可能）。

１ 測量装置
１１ 測距光射出部
１２ 受光部
１３ 検出光射出部
１４ 広角撮像部
１５ 測距演算部
１６ 演算制御部
１８ 姿勢検出部
１９ 射出方向検出部
２１ モータドライバ
２３ 広角撮像制御部
２４ 画像処理部
２６ 光軸偏向部
２７ 狭角撮像制御部
２８ 測距部
３１ 射出光軸
３２ 発光素子
３３ 投光レンズ
３５ 受光光軸
３７ 測距光
３８ 反射測距光
３９ 測距光軸
４４ 検出光光軸
４４′ 狭角撮像光軸
４５ 検出光光源
４７ 検出光
５３，５４ ディスクプリズム
５５，５８ 波長分散補償プリズム
５９，６１ リングギア
６３，６５ モータ
６６ 広角撮像光軸
６７ 撮像レンズ
６８ 広角撮像素子
７１ 狭角撮像部
８１ 測量装置本体
８４ 一脚
８６ 脚連結部
８７ 基準板
９１ 車輪
９２ 突出し
９５ 縦回転角エンコーダ

Claims (6)

1. 測距光を射出する測距光射出部と、反射測距光を受光する受光部と、測距光軸と受光光軸の共通部分に設けられ、前記測距光軸と前記受光光軸を一体に偏向させる光軸偏向部と、光軸偏向部による光軸偏向角、偏向方向を検出する射出方向検出部と、前記測距光軸と一部を共用する狭角撮像光軸を有する狭画角の狭角撮像部と、測距演算部と、演算制御部とを有し、該演算制御部は、前記光軸偏向部の光軸偏向、前記測距演算部の測距作動を制御し、前記測距演算部は測距光の送信信号と反射測距光の受信信号に基づき測定点の測距を行い、前記狭角撮像部は前記測距光軸を基準とする狭角画像を取得する様構成され、異なる測定対象毎に順次視準して狭角画像の取得と三次元測定を行う様構成し、
   前記光軸偏向部は、狭角画像の画角範囲内で測距光軸を偏向或は連続的に偏向する局部スキャンを行い、前記演算制御部は視準位置を変えた測距或は局部スキャンを用いた測距と、視準位置を変えた狭角画像取得を複数回行う様構成した測量装置。
2. 前記光軸偏向部の前記測距光軸と前記狭角撮像光軸の共用部分には波長特性の異なる複数の光学部材からなる波長分散補償プリズムが設けられた請求項１に記載の測量装置。
3. 前記光軸偏向部の最大偏向範囲と同等の画角を有する広角撮像部を有し、該広角撮像部で取得した広角撮像と前記狭角画像とは前記射出方向検出部によって検出された測距光の射出方向の検出結果に基づき関連づけられる請求項１及び請求項２に記載の測量装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１つの測量装置を具備し、
   該測量装置を既知の関係にある少なくとも２箇所の設置点に設置し、それぞれの設置点から測定対象を視準し、それぞれの視準方向の狭角画像を取得し、それぞれの設置点からの測距結果と前記既知の関係に基づき前記狭角画像の三次元測定を行う様構成した測量装置システム。
5. 前記測量装置は更に前記光軸偏向部の最大偏向範囲と同等の画角を有する広角撮像部を有し、前記演算制御部は前記広角撮像部により前記少なくとも２箇所の設置点から取得した広角画像から共通する粗対応点を抽出すると共に、それぞれの設置点で前記粗対応点を視準して狭角画像での精密対応点を抽出し、それぞれの狭角画像と精密対応点の測距結果を取得し、前記狭角画像間のマッチングと前記精密対応点の測距結果に基づき狭角画像内の三次元測定を行う様構成した請求項４に記載の測量装置システム。
6. 測量装置にＧＰＳを設け、対象物を少なくとも２箇所から視準して狭角画像の三次元測定を行い、測定結果をＧＰＳ座標系に算出する請求項４に記載の測量装置システム。

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