(57)【要約】      （修正有）【課題】反射ターゲットが直接視準できない測定点についても、その座標を測量現場でリアルタイムに確認できる技術を提供する。【解決手段】反射ターゲット１１は鉛直に配置され、鉛直状態における反射ターゲット１１と測定点との間の水平角、鉛直角および距離の関係についての計測データを取得可能な計測モジュール１０と、反射ターゲット１１の三次元位置座標を測量可能な測量装置５０とを備える測量システム１００であって、計測モジュール１０は、計測モジュール１０の中心軸まわりの角度を示すエンコーダパターン、および計測データを測量装置５０に送信するためのモジュール通信部を備え、測量装置５０は、エンコーダパターンの画像を取得するカメラ５５、計測モジュール１０と通信可能な通信部、および画像に基いてエンコーダパターンの読取り角を演算し、計測データおよび読取り角に基いて、測定点の三次元位置座標を演算する演算制御部を備える。【選択図】図１
2020020672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射ターゲットを備え、使用時において鉛直に配置され、鉛直状態における該反射ターゲットと測定点との間の水平角、鉛直角および距離の関係についての計測データを取得可能な計測モジュールと、
前記反射ターゲットの三次元位置座標を測量可能な測量装置とを備える測量システムであって、
前記計測モジュールは、
前記計測モジュールの中心軸まわりの角度を示すエンコーダパターン、および
前記計測データを前記測量装置に送信するためのモジュール通信部を備え、
前記測量装置は、
前記エンコーダパターンの画像を取得するカメラ、
前記計測モジュールと通信可能な通信部、および
前記画像に基いてエンコーダパターンの読取り角を演算し、前記計測データおよび前記読取り角に基いて、前記測定点の三次元位置座標を演算する演算制御部を備えることを特徴とする測量システム。
【請求項２】
反射ターゲットを備え、使用時において鉛直に配置され、鉛直状態における該反射ターゲットと測定点との間の水平角、鉛直角および距離の関係についての計測データを取得可能な計測モジュールと、
前記反射ターゲットの三次元位置座標を測量可能な測量装置とを備える測量システムであって、
前記計測モジュールは、
前記計測モジュールの中心軸まわりの角度を示すエンコーダパターン、および
前記計測データを前記測量装置に送信するためのモジュール通信部を備え、
前記測量装置は、
スキャン光を送光し、前記エンコーダパターンに反射した光を受光して、その受光光量分布を取得するスキャナ、
前記計測モジュールと通信可能な通信部、および
前記受光光量分布に基いてエンコーダパターンの読取り角を演算し、前記計測データおよび前記読取り角に基いて、前記測定点の三次元位置座標を演算する演算制御部を備えることを特徴とする測量システム。
【請求項３】
前記計測モジュールが、前記計測モジュールの鉛直状態を検出するための水準器を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の測量システム。
【請求項４】
前記計測モジュールが、前記反射ターゲットと前記測定点との間の水平角を取得可能に構成された角度検出器、前記反射ターゲットと前記測定点との間の鉛直角を取得可能に構成された角度検出器、および、前記反射ターゲットと前記測定点との間の距離を取得可能に構成された距離測定器を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の測量システム。
【請求項５】
反射ターゲットと、
中心軸回りの角度を示すエンコーダパターンと、
外部機器と通信可能に構成されたモジュール通信部とを備え、
使用時において鉛直に配置され、鉛直状態における該反射ターゲットと測定点との間の水平角、鉛直角および距離の関係についての計測データを取得可能であり、前記計測データを外部機器に送信可能に構成されたことを特徴とする計測モジュール。
【請求項６】
反射ターゲットを備える計測モジュールと前記反射ターゲットの測距および測角を行う測量装置とを用いる測量方法であって
（ａ）前記計測モジュールに角度を示すエンコーダパターンを設け、
（ｂ）測定点とは異なる点に前記計測モジュールを鉛直に配置して、前記エンコーダパターンを読み取り、
（ｃ）前記反射ターゲットと測定点との間の水平角、鉛直角および距離の関係についての計測データを取得し、
（ｄ）測量装置により前記反射ターゲットの測距および測角を行い、
（ｅ）前記エンコーダパターンの読取り結果から、前記エンコーダパターンの基準方向に対する測量装置の方向角を演算し、
（ｆ）前記反射ターゲットの測距、測角データ、前記計測データ、および前記測量装置の方向角の演算結果に基づいて、前記測定点の三次元位置座標を演算することを特徴とする測量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測量システムに関し、より詳細には、測量ポールを用いた測量システム、計測モジュールおよび測量方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トータルステーション等の測量装置により測定点の座標を計測する場合、一般には、反射ターゲット（例えばプリズム）を支持部材（例えばポール）に固定して用いる方法が採用されている。具体的には、プリズムを固定した支持部材の先端を測定点に当接し、気泡管などを用いて支持部材の鉛直状態を確保して、測量装置により反射ターゲットの三次元位置座標を測定し、反射ターゲットについての測定結果を用いて測定点の座標を演算する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような測定方法は、反射ターゲットが測量装置から視通がある、すなわち視準可能であることが前提である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１３８８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、実際には、測定点が障害物の後方にあったり、直立した壁面にあったりして反射ターゲットが測量装置から視通のない場合がある。このような場合、測定点の近傍で、鉛直に保持した反射ターゲットが視準可能となる位置に仮の測定点を設け、仮の測定点を測量装置で測定し、さらに仮の測定点に対する本来の測定点の水平角、鉛直角および距離等のパラメータを別途測定し、後で偏心補正計算を行うのが一般的である。
【０００６】
このため、偏心補正用にパラメータ計測を行う必要があり測定に手間がかかるという問題があった。また、測定点の座標を測量現場でリアルタイムに確認しながら測量作業を行うことができなかった。
【０００７】
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、反射ターゲットが直接視準できない測定点についても、手間をかけずに、その座標を測量現場でリアルタイムに確認することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一つの態様に係る測量システムは、反射ターゲットを備え、使用時において鉛直に配置され、鉛直状態における該反射ターゲットと測定点との間の水平角、鉛直角および距離の関係についての計測データを取得可能な計測モジュールと、前記反射ターゲットの三次元位置座標を測量可能な測量装置とを備える測量システムであって、前記計測モジュールは、前記計測モジュールの中心軸まわりの角度を示すエンコーダパターン、および前記計測データを前記測量装置に送信するためのモジュール通信部を備え、前記測量装置は、前記エンコーダパターンの画像を取得するカメラ、前記計測モジュールと通信可能な通信部、および前記画像に基いてエンコーダパターンの読取り角を演算し、前記計測データおよび前記読取り角に基いて、前記測定点の三次元位置座標を演算する演算制御部を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の別の態様に係る測量システムは、反射ターゲットを備え、使用時において鉛直に配置され、鉛直状態における該反射ターゲットと測定点との間の水平角、鉛直角および距離の関係についての計測データを取得可能な計測モジュールと、前記反射ターゲットの三次元位置座標を測量可能な測量装置とを備える測量システムであって、前記計測モジュールは、前記計測モジュールの中心軸まわりの角度を示すエンコーダパターン、および前記計測データを前記測量装置に送信するためのモジュール通信部を備え、前記測量装置は、スキャン光を送光し、前記エンコーダパターンに反射した光を受光して、その受光光量分布を取得するスキャナ、前記計測モジュールと通信可能な通信部、および前記受光光量分布に基いてエンコーダパターンの読取り角を演算し、前記計測データおよび前記読取り角に基いて、前記測定点の三次元位置座標を演算する演算制御部を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記態様において、前記計測モジュールが、前記計測モジュールの鉛直状態を検出するための水準器を備えることも好ましい。
【００１１】
また、上記態様において前記計測モジュールが、前記反射ターゲットと前記測定点との間の水平角を取得可能に構成された角度検出器、前記反射ターゲットと前記測定点との間の鉛直角を取得可能に構成された角度検出器、および、前記反射ターゲットと前記測定点との間の距離を取得可能に構成された距離測定器を備えることも好ましい。
【００１２】
また、本発明の別の態様にかかる計測モジュールは、反射ターゲットと、中心軸回りの角度を示すエンコーダパターンと、外部機器と通信可能に構成されたモジュール通信部とを備え、使用時において鉛直に配置され、鉛直状態における該反射ターゲットと測定点との間の水平角、鉛直角および距離の関係についての計測データを取得可能であり、前記計測データを外部機器に送信可能に構成されたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のさらに別の態様に係る測量方法は、反射ターゲットを備える計測モジュールと前記反射ターゲットの測距および測角を行う測量装置とを用いる測量方法であって（ａ）前記計測モジュールに角度を示すエンコーダパターンを設け、（ｂ）測定点とは異なる点に前記計測モジュールを鉛直に配置して、前記エンコーダパターンを読み取り、（ｃ）前記反射ターゲットと測定点との間の水平角、鉛直角および距離の関係についての計測データを取得し、（ｄ）測量装置により前記反射ターゲットの測距および測角を行い、（ｅ）前記エンコーダパターンの読取り結果から、前記エンコーダパターンの基準方向に対する測量装置の方向角を演算し、（ｆ）前記反射ターゲットの測距、測角データ、前記計測データ、および前記測量装置の方向角の演算結果に基づいて、前記測定点の三次元位置座標を演算することを特徴とする。
【００１４】
なお、本明細書において、「エンコーダパターン」は、基準点を０°とする角度情報を有する模様であって、自然光により検出可能な模様だけでなく、偏光により検出可能な模様を含む。
【００１５】
また、本明細書において、用語「エンコーダパターンの基準方向」は、エンコーダパターンの０°の方向を意味する。
【００１６】
また、本明細書において、用語「エンコーダパターンの基準方向に対する測量装置の方向角」は、「エンコーダパターンの０°の方向に対する、エンコーダパターン部の中心と測量装置を結ぶ直線の間の角」を意味し、この角度が、エンコーダパターンを読取ることにより得られる値である。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成によれば、反射ターゲットが直接視準できない測定点についても、手間をかけ
ずにその座標を測量現場でリアルタイムに確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る測量システムの外観概略図である。
【図２】同測量システムの構成ブロック図である。
【図３】同測量システムに係る計測モジュールの斜視図である。
【図４】（ａ）は、同計測モジュールに係るエンコーダパターン部の拡大斜視図であり、（ｂ）は、該エンコーダパターン部のエンコーダパターンを切り開いて平面に展開した図（一部を省略している）である。
【図５】同計測モジュールの平面図である。
【図６】同測量システムによる測定点の測定動作のフローチャートである。
【図７】同測量システムによるエンコーダパターンの読取り動作のフローチャートである。
【図８】（ａ）は、同測量システムのカメラにより取得したエンコーダパターン部周辺の風景画像であり、（ｂ）は、（ａ）より切り出されたエンコーダパターン部の拡大画像であり、（ｃ）は、（ｂ）を水平方向に線状に読み込んで、画素値に変換した結果を示すグラフである。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は同測量システムのカメラによる読込み方向を説明する図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、同測量システムを用いて視通のない測定点を測定する場合の、反射ターゲットと測定点との位置関係を説明する図である。
【図１１】同実施の形態の１つの変形例に係る測量システムの構成ブロック図である。
【図１２】同実施の形態の別の変形例に係るエンコーダパターン部の斜視図である。
【図１３】同実施の形態のさらに別の変形例に係る測量システムの構成ブロック図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る測量システムの構成ブロック図である。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は、同測量システムのスキャナの方向を説明する図である。
【図１６】同測量システムに係るエンコーダパターンの読取り動作のフローチャートである。
【図１７】本発明の第３の実施の形態に係る測量システムの構成ブロック図である。
【図１８】同測量システムのエンコーダパターン部の製造方法を示す図である。
【図１９】同測量システムによるエンコーダパターンの読取り動作のフローチャートである。
【図２０】本発明の第４の実施の形態に係る測量システムのエンコーダパターン部の斜視図である。
【図２１】本発明の第５の実施の形態に係る測量システムの構成ブロック図である。
【図２２】同測量システムに係る計測モジュールの斜視図である。
【図２３】同測量システムによる測定点の測定動作のフローチャートである。
【図２４】本発明の第６の実施の形態に係る測量システムの計測モジュールの斜視図である。
【図２５】本発明の第７の実施の形態に係る測量システムの計測モジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態の説明において、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、各図において、説明の便宜上構成部品は適宜拡大して模式的に示しており、実際の比率を反映したものではない。
【００２０】
１．  第１の実施の形態
１−１．  測量システムの構成
第１の実施の形態に係る測量システム１００の構成を、図１〜４を参照しながら説明する。図１，２に示すように、測量システム１００は計測モジュール１０と測量装置５０とを備える。
【００２１】
本実施の形態に係る測量システム１００を用いて、測量装置５０から視通のある点を測量する場合には、支持部材１２の先端１２Ａをその点に当接させ、支持部材１２の鉛直状態を確保して、反射ターゲット１１の測定を行う。
【００２２】
一方、測量装置５０から視通のない測定点Ｐを測量する場合には、図１に示すように、仮の測定点として、測量装置５０から視通のある点Ｑを設定し、点Ｑに支持部材１２の先端１２Ａを当接させつつ支持部材１２の鉛直状態を確保し、距離測定器１４を両矢印Ｂの方向に伸縮させて先端１４Ａを測定点Ｐに当接させ、反射ターゲット１１の測定を行う。したがって、以下の説明においては、測量装置５０から視通のない測定点Ｐを測量する場合についての説明を行うものとする。
【００２３】
図２，３に示すように、計測モジュール１０は、反射ターゲット１１としてのプリズムを支持する支持部材１２としてのポールを備え、該支持部材１２にエンコーダパターン部１３、距離測定器１４、傾斜角測定器１５、水準器１６、制御部１７、入力部１８、およびモジュール通信部１９が取り付けられている。
【００２４】
反射ターゲット１１は、例えば、複数の三角錐状のプリズムを放射状に組み合わせて構成された、いわゆる全方位プリズムであり、その全周（３６０°）から入射する光を、その入射方向と反対の方向に反射する。すなわち、反射ターゲット１１は、測量装置５０からの測距光を、測量装置５０に向けて反射する。しかし、反射ターゲット１１は、全方位プリズムに限定されず、測量用に用いられる通常のプリズムを使用してもよい。
【００２５】
支持部材１２は、一定の長さをもって延びており、その中心軸Ａが、反射ターゲット１１の中心Ｏを通るように、反射ターゲット１１を固定支持している。
【００２６】
エンコーダパターン部１３は、図４（ａ）に拡大して示すように、短尺円筒形状のベース１３Ａの側周面に、エンコーダパターン１３Ｂを設けることにより構成されている。
【００２７】
ベース１３Ａは、金属または樹脂製の成形体であり、支持部材１２の中心軸Ａと同軸になるように支持部材１２の外周に固定されている。
【００２８】
エンコーダパターン１３Ｂは、角度情報部１３１と、角度情報部１３１の上方に隣接する幅情報部１３２とを備える。
【００２９】
図４（ａ），（ｂ）に示すように、角度情報部１３１は、例えば、白地に、幅ｗ１を有する狭幅の黒の縦線１３１ａと、幅ｗ２を有する広幅の黒の縦線１３１ｂとを、縦線１３１ａを「０」、縦線１３１ｂを「１」として、Ｍ系列の循環乱数コードを生成するように、等ピッチｐで配置したバーコード状のパターンである。エンコーダパターン１３Ｂは、エンコーダパターン部１３の中心から基準点ＲＰへの方向（以下、「エンコーダパターンの基準方向」という。）ＲＤを０°として、読み取ったパターンから算出する角度（以下、「エンコーダパターンの読取り角」という。）が、エンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤと、測量装置５０とエンコーダパターン部の中心軸に合致する支持部材１２の中心軸Ａとを結ぶ直線との間の絶対角度θＴと対応するように構成されている。
【００３０】
角度情報部１３１は、ビット数を変更することにより、所望の分解能を実現可能に構成されている。
【００３１】
なお、ビットパターンは、Ｍ系列コードに限らず、グレイコード、純２進バイナリコードなどのビットパターンを用いることができ、これらは、公知手法により生成することができる。しかし、Ｍ系列コードを用いると、トラック数を増やさずにビット数を増大することができ、簡単な構成で、高い分解能を実現することができるため有利である。
【００３２】
幅情報部１３２は、所定の高さｈ１を有する黒色帯１３２ａと、同高の白色帯１３２ｂとを備える。黒色帯１３２ａと白色帯１３２ｂとはそれぞれ、エンコーダパターン部１３の周方向の全周に亘り延びている。
【００３３】
エンコーダパターン１３Ｂは、模様を形成するために用いられる種々の公知の手法によりエンコーダパターン部１３に設けることができる。例えば、エンコーダパターン１３Ｂを、インクジェット印刷などの一般的な印刷等の手法により白い紙に印刷し、これをベース１３Ａの側周面に貼付することにより設けてもよい。このような手法によれば、極めて安価かつ簡便な方法でエンコーダパターン部１３を形成することができる。また、エンコーダパターン１３Ｂを、樹脂製のベース１３Ａに直接印刷することにより設けてもよい。また、エンコーダパターン１３Ｂを、金属製のベース１３Ａに、塗装または蒸着等の手法により設けてもよい。
【００３４】
なお、図示の例では、幅情報部１３２は角度情報部１３１の上方に隣接して配置されている。しかし、角度情報部１３１と幅情報部１３２の位置関係は、これに限定されず、幅情報部１３２が角度情報部１３１の下方に配置されていてもよい。
【００３５】
また、エンコーダパターン部１３は、反射ターゲット１１の下方に隣接して配置されている。しかし、エンコーダパターン部１３と反射ターゲット１１との位置関係は、これに限定されず、エンコーダパターン部１３が反射ターゲット１１の中心Ｏを通る支持部材１２の中心軸Ａと同軸となるように配置されていれば、他の配置であってもよい。
【００３６】
すなわち、エンコーダパターン部１３が反射ターゲット１１の上方に配置されていてもよい。また、エンコーダパターン部１３と反射ターゲット１１とが離間して配置されていてもよい。
【００３７】
距離測定器１４は、デジタル式の測定棒である。距離測定器１４は、図３の両矢印Ｂの方向に伸縮自在に構成されている。また、距離測定器１４は、支持部材１２の中心軸Ａ上の点Ｒを基点として、点Ｒを通る水平なＨ１軸周りに図２の両矢印Ｃの方向に回動可能に支持部材１２に取り付けられている。距離測定器１４は、その基点Ｒと先端１４Ａとの間の距離、すなわち基点Ｒと測定点Ｐとの間の距離ｌを測定可能であり、測定結果をモジュール通信部１９へ出力する。
【００３８】
また、距離測定器１４の基点Ｒと反射ターゲット１１の中心Ｏとの間の距離ｄは予め既知とされている。さらに、距離測定器１４の、エンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤに対する、支持部材１２の中心軸Ａ周りの水平角θＢ（図５参照）は、距離測定器１４を支持部材１２に組み付けた時点で測定され、予め既知とされている。
【００３９】
距離測定器１４は、距離ｌの測定結果をモジュール通信部１９へ出力する際、併せて反射ターゲット１１の中心Ｏと距離測定器１４の基点Ｒとの間の距離ｄ、および距離測定器１４の支持部材１２の中心軸周りの水平角θＢのデータをモジュール通信部１９へ出力する。
【００４０】
傾斜角測定器１５は、傾斜センサであり、たとえば、水平液面に検出光を入射させてその反射光の反射角度の変化で水平を検出する傾斜センサ、あるいは封入した気泡の位置変化で傾斜を検出する電子気泡管を用いることができる。
【００４１】
傾斜角測定器１５は、距離測定器１４と平行に距離測定器１４に取り付けられている。傾斜角測定器１５は、距離測定器１４の水平面（図３のＨ１−Ｈ２平面）に対する距離測定器１４の傾斜角（すなわち鉛直方向の角度）φを測定し、測定結果をモジュール通信部１９に出力する。
【００４２】
水準器１６は、例えば、円柱状の容器に気泡と液体とを封入した気泡管である。水準器１６は、気泡が中央の標線内に位置することで、支持部材１２の中心軸Ａの鉛直状態を確認し得るように、支持部材１２に取り付けられている。
【００４３】
制御部１７は、例えばＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）である。制御部１７は、距離測定器１４、傾斜角測定器１５、入力部１８、およびモジュール通信部１９と接続されている。接続は無線通信の手段によりなされていてもよい。制御部１７は、入力部１８から入力された測定実行等の指示に従って、距離測定器１４および傾斜角測定器１５の測定を実行する。また、計測データを、モジュール通信部１９を介して測量装置５０に送信する。
【００４４】
入力部１８は、例えば、ボタンスイッチであり、作業者Ｕが押圧等することにより、電源ＯＮ／ＯＦＦや、測定開始等の指示を入力する。
【００４５】
モジュール通信部１９は、計測モジュール１０と測量装置５０との間での無線通信を可能とする。モジュール通信部１９は、計測モジュール１０で取得される計測データを測量装置５０の通信部５７に送信する。
【００４６】
なお本明細書において、計測データは、距離測定器１４で取得される距離測定器１４の基点Ｒと測定点Ｐとの間の距離ｌ、傾斜角検出器１５で取得される水平面に対する距離測定器１４の傾斜角φ、ならびに予め既知とされている反射ターゲット１１の中心Ｏと距離測定器１４の基点Ｒとの距離ｄ、および距離測定器１４のエンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤに対する支持部材１２の中心軸Ａ周りの角度θＢを含む。
【００４７】
なお、制御部１７、入力部１８、モジュール通信部１９は、図示の例のように計測モジュール１０の支持部材に適宜の形態で取り付けられていてもよく、また、リモートコントローラのように別体として構成されていてもよい。
【００４８】
次に測量装置５０について説明する。
図１に示すとおり、測量装置５０は、三脚を用いて既知の点に据え付けられており、下方から、整準部、該整準部の上に設けられた基盤部、該基盤部の上を水平回転する托架部２ａと、托架部２ａの中央で鉛直回転する望遠鏡２ｂとを有する。
【００４９】
測量装置５０は、トータルステーションである。図２に示す通り、測量装置５０は、ＥＤＭ５１、水平角検出器５２、鉛直角検出器５３、カメラ５５，追尾部５６、通信部５７、水平回転駆動部５８、鉛直回転駆動部５９、記憶部６１、入力部６２、表示部６３、および演算制御部６４を備える。ＥＤＭ５１、水平角検出器５２、鉛直角検出器５３、カメラ５５，追尾部５６、通信部５７、水平回転駆動部５８、鉛直回転駆動部５９、記憶部６１、入力部６２、および表示部６３は、演算制御部６４に接続されている。
【００５０】
水平角検出器５２、鉛直角検出器５３、通信部５７、水平回転駆動部５８、鉛直回転駆動部５９、記憶部６１、および演算制御部６４は托架部２ａに収容されている。入力部６２および表示部６３は托架部２ａの外部に設けられている。ＥＤＭ５１、および追尾部５６は、望遠鏡２ｂに収容されており、カメラ５５は、望遠鏡２ｂの上部に取り付けられている。
【００５１】
ＥＤＭ５１は、発光素子、測距光学系および受光素子を備える。ＥＤＭ５１は、発光素子から測距光を出射し、反射ターゲット１１からの反射光を受光素子で受光して、反射ターゲット１１を測距する。
【００５２】
水平角検出器５２および鉛直角検出器５３は、ロータリーエンコーダであり、後述する水平回転駆動部５８および鉛直回転駆動部５９でそれぞれ駆動される托架部２ａおよび望遠鏡２ｂの回転軸周りの回転角度を検出し、視準光軸Ａの水平角および鉛直角を求める。
【００５３】
ＥＤＭ５１、水平角検出器５２、および鉛直角検出器５３は、測量装置５０の要部である測量部５４を形成している。
【００５４】
カメラ５５は、カメラとして公知の光学系と、受光素子とを備える。カメラ５５は、望遠鏡２ｂの上部に、望遠鏡２ｂと平行に取り付けられている。また、カメラ５５は、望遠鏡２ｂで反射ターゲット１１を視準している状態で、反射ターゲット１１との位置関係が固定されているエンコーダパターン部１３を視準するように構成されている。
【００５５】
このために、カメラ５５が、撮影をおこなう際に上下左右に回動可能に構成されていてもよい。受光素子としては、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等のイメージセンサが用いられる。カメラ５５は、その光学系を通して、受光素子を用いて光を受光し、その光の像を撮像する。
【００５６】
追尾部５６は、追尾光を出射する発光素子、および例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等のイメージセンサである受光素子を備え、測距光学系と光学要素を共有する追尾光学系を備える。追尾部５６は、測距光とは異なる波長の赤外レーザ光を追尾対象物（ターゲット）に投射し、該追尾対象物からの反射光を受光し、受光結果に基づいて追尾対象物の追尾を行う様に構成されている。
【００５７】
追尾部５６は、追尾機能を必要としない場合には必須ではなく省略することができる。また、追尾部５６を備える場合には、追尾部５６にカメラ５５の機能を組み込み、独立したカメラ５５を省略することもできる。
【００５８】
通信部５７は、計測モジュール１０のモジュール通信部１９と間で無線通信を可能とする。通信部５７は、モジュール通信部１９から、計測データを受信する。
【００５９】
水平回転駆動部５８および鉛直回転駆動部５９はモータであり、演算制御部６４に制御されて、それぞれ托架部２ａを水平回転させ、望遠鏡２ｂを鉛直回転させる。
【００６０】
記憶部６１は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｍｄａｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）を備える。
【００６１】
ＲＯＭには、測量装置５０全体の動作に必要なプログラムおよびデータを格納する。これらプログラムは、ＲＡＭに読み出されて演算制御部６４による実行が開始され、測量装置５０の各種処理を行う。
【００６２】
ＲＡＭは、反射ターゲット中心点Ｏの三次元位置座標、測定点Ｐの三次元位置座標、および測量装置の方向角θＴを演算するためのデータを一時的に保持する。
【００６３】
入力部６２は、例えば、操作ボタンである。作業者は、入力部６２に、測量装置５０に実行させるための指令を入力したり、設定の選択を行ったりすることができる。
【００６４】
表示部６３は、例えば、液晶ディスプレイであり、演算制御部６４の指令に応じて測定結果、演算結果等種々の情報を表示する。また、入力部６２より、作業者が入力を行うための設定情報や作業者により入力された指令を表示する。
【００６５】
なお、入力部６２と表示部６３とを一体的に構成して、タッチパネル式ディスプレイとしてもよい。
【００６６】
演算制御部６４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）を備える。演算制御部６４は、測量装置５０の機能を発揮するための種々の処理を行う。具体的には、回転駆動部５８,５９を制御し、追尾部５６による自動追尾を行う。また、ＥＤＭ５１を制御し、反射ターゲットの測距データを取得する。また、水平角検出器５２，鉛直角検出器５３の値から、反射ターゲット１１の測角データを取得する。また、測距データおよび測角データから、反射ターゲット１１の中心Ｏの三次元位置座標を演算する。また、カメラ５５を制御して、画像の取得を行う。
【００６７】
また、演算制御部６４は、機能部として、エンコーダパターン読取り部６５、方向角演算部６６、および測定点座標演算部６７を備えている。
【００６８】
エンコーダパターン読取り部６５は、カメラ５５で取得した画像から、エンコーダパターンを読み取る。
【００６９】
方向角演算部６６は、エンコーダパターン読取り部６５の読取り結果に基づいて、エンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤに対する測量装置５０の方向角θＴを演算する。
【００７０】
測定点座標演算部６７は、計測モジュール１０の計測データ、エンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤに対する測量装置５０の方向角θＴおよび測距データと測角データから演算される反射ターゲット１１の中心Ｏの三次元位置座標Ｏ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）から測定点Ｐの三次元位置座標Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を演算する。
【００７１】
各機能部は、ソフトウェアとして構成されていてもよいし、専用の演算回路によって構成されていてもよい。また、ソフトウェア的に構成された機能部と、専用の演算回路によって構成された機能部が混在していてもよい。
【００７２】
１−２．  測定点の測量
図６は、本実施の形態にかかる測量システム１００を用いて、測量装置５０から視通のない測定点Ｐについて測量を実施する場合の、測量装置５０および計測モジュール１０の動作のフローチャートである。
【００７３】
まず、測定開始ボタンを押す等することにより、視通のない測定点を測定するモードでの測定が開始すると、ステップＳ１０１では、測量部５４が、反射ターゲット１１の中心Ｏを測定する。
【００７４】
具体的には、ＥＤＭ５１が反射ターゲット１１に向けて測距光を送出し、反射ターゲット１１から反射された反射測距光を受光して、測量装置５０から反射ターゲット１１までの距離を測定する。また、水平角検出器５２および鉛直角検出器５３が、反射ターゲット１１の角度を測定する。
【００７５】
次に、ステップＳ１０２では、演算制御部６４が、ステップＳ１０１で取得した、距離データおよび角度データに基いて、公知の手法により、反射ターゲット１１の中心Ｏの座標Ｏ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）を演算する。演算結果は、記憶部６１に記憶される。
【００７６】
次に、ステップＳ１０３では、カメラ５５が、望遠鏡２ｂの視準方向の画像を撮像して、計測モジュール１０のエンコーダパターン１３Ｂを読み取る。エンコーダパターン１３Ｂの読取りについては後述する。
【００７７】
次に、ステップＳ１０４では、演算制御部６４が、ステップＳ１０３での、エンコーダパターン１３Ｂの読み取り結果に基いてエンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤに対する測量装置５０の方向角θＴを演算する。演算結果は、記憶部６１に記憶される。
【００７８】
次に、ステップＳ１０５で、演算制御部５４は計測モジュール１０からの計測データの受信を待機する。
【００７９】
一方、計測モジュール１０では、計測モジュール側作業者Ｕが、測量装置側作業者からの合図などに応じて、計測モジュールの測定開始ボタンを押す等することにより測定が開始する。次に、ステップＳ２０１では、距離測定器１４が、距離測定器１４の基点Ｒから測定点Ｐまでの距離ｌを測定し、測定結果データを、反射ターゲット１１の中心Ｏと距離測定器１４の基点Ｒとの距離ｄ、および支持部材１２の中心軸周りの角度θＢのデータと共に、モジュール通信部１９に出力する。
【００８０】
次に、ステップＳ２０２では、傾斜角測定器１５が、距離測定器１４の基点Ｒを通る水平面に対する距離測定器１４の傾斜角φを測定し、測定結果データをモジュール通信部１９に出力する。
【００８１】
なお、ステップＳ２０１，Ｓ２０２の処理は必ずしもこの順で行う必要はなく、同時に行ってもよく、逆の順序で行ってもよい。
【００８２】
次に、ステップＳ２０３では、モジュール通信部１９が、計測モジュール１０の計測データとして、距離測定器１４の基点Ｒと測定点Ｐとの間の距離ｌ、水平面に対する距離測定器１４の傾斜角φ、反射ターゲット１１の中心Ｏと距離測定器１４の基点Ｒとの間の距離ｄ、および距離測定器１４のエンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤに対する支持部材１２の中心軸Ａ周りの角度θＢを測量装置５０に送信する。
【００８３】
なお、ステップＳ２０３におけるデータの送信は、必ずしもステップＳ２０１，Ｓ２０２の両方の処理の後に全ての計測データを送信する必要はなく、ステップＳ２０１，Ｓ２０２のそれぞれが終了した後に、各ステップで取得されるデータを測量装置５０に送信することとしてもよい。
【００８４】
そして、計測モジュール１０から送信された計測データが、測量装置５０に受信されると、ステップＳ１０６では、演算制御部６４が、計測データおよび測定点方向角θＴに基いて、測定点座標Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を演算する。測定点座標の演算については後で詳述する。
【００８５】
次に、ステップＳ１０７において、測量装置５０では、演算により求められた測定点座標Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を表示部６３に表示して測定を終了する。
【００８６】
１−３．  エンコーダパターンの読取り
エンコーダパターンの読取り動作の一例を説明する。測量装置５０では、ステップＳ１０３においてエンコーダパターンの読取りが開始すると、図７に示す、以下の動作を実行する。
【００８７】
測量装置５０が、エンコーダパターン１３Ｂの読取りを開始すると、ステップＳ３０１では、カメラ５５が、エンコーダパターン部１３を含むエンコーダパターン部１３周辺の風景画像８０を取得する（図８（ａ））。
【００８８】
次に、ステップＳ３０２では、エンコーダパターン読取り部６５が、ステップＳ１０１で取得した反射ターゲット１１の測距データ、および記憶部６１に記憶された、既知であるエンコーダパターン部１３の寸法に基づいて、画像におけるエンコーダパターン１３Ｂの範囲８１を特定し、矩形に切り出す（図８（ａ），（ｂ））。
【００８９】
次に、ステップＳ３０３において、エンコーダパターン読取り部６５は、ステップＳ３０２において切り出したエンコーダパターン１３Ｂの範囲８１の画像を、幅情報部１３２の黒色帯１３２ａおよび白色帯１３２ｂの高さｈ１（図４（ｂ））よりも短くかつ、縦線１３１ａ，１３１ｂの高さｈ２（図４（ｂ））の半分ｈ２/２よりも短い間隔ｈ３ごとに、水平方向に線状に読込み、画素値に変換する。例えば、図８（ｂ）に示すように、Ｉ〜Ｖの位置で線状の読込みを行う。画素値は、暗い（黒い）と値が小さくなり、明るい（白い）と値が大きくなるため、Ｉ〜Ｖの各位置における読込みの結果（以下、「画素列Ｉ〜Ｖ」という。）は、例えば、図８（ｃ）のように表すことができる。
【００９０】
次に、ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３の読込み結果から、幅情報部１３２の読取り結果を抽出する。具体的には、所定のしきい値よりも小さな画素値となる黒色部分および所定のしきい値よりも大きな画素値となる白色部分の少なくとも一方が、ステップＳ１０１で取得した反射ターゲット１１の測距データ、および既知のエンコーダパターン部の寸法から算出される、エンコーダパターン部の直径Ｌに相当する長さ連続している場合に、当該画素列が、幅情報部１３２に相当すると判断する。
【００９１】
従って、図８（ｃ）においては、画素列ＩおよびＩＩが幅情報部１３２に相当することがわかる。そして、検出されたエンコーダパターン１３Ｂの幅（エンコーダパターン部１３の直径）Ｌから、支持部材１２の中心軸Ａと合致するエンコーダパターン１３Ｂの中心位置を特定する。このように、幅情報部１３２を、黒色帯１３２ａと白色帯１３２ｂの２色の帯で構成すると、背景が黒色または白色であっても、いずれか一方の帯が検出可能であるので有利である。
【００９２】
次に、ステップＳ３０５では、ステップＳ３０３直線状の読み込み結果から、画素列間の相関を算出し、相関性が所定の値よりも高いものを、角度情報部１３１の読取り結果として抽出する。
【００９３】
図８（ｃ）の例では、画素列ＩＩＩ〜Ｖは、画素値のパターンが高い相関性を有しており、したがって、画素列ＩＩＩ〜Ｖが角度情報部１３１の読込み結果であることがわかる。
【００９４】
そして、抽出した画素列ＩＩＩ〜Ｖの画素値を垂直方向に加算して平均値を算出する。その結果が所定のしきい値よりも小さな場合を黒色の領域と判断し、黒色の領域の幅を求める。次に、求めた幅の値が、狭幅、広幅のいずれに該当するかを判断し、狭幅のものをビット「０」すなわち縦線１３１ａ、広幅のものをビット「１」すなわち縦線１３１ｂとして読み取る。このように、複数の画素列から、平均値として画素値を算出すると、例えば、画素列ＩＶのように位置のずれた画素列が生じたとしても、位置のずれの影響を低減し、読取り精度を向上することができる。
【００９５】
なお、エンコーダパターン部１３は、円柱状であるため、縦線幅ｗ１，ｗ２およびピッチｐが、中心から遠ざかるにつれて、実際の幅よりも狭く観察される。例えば、図４（ａ）において、中央付近の広幅の縦線１３１ｂ１は、その幅ｗ２ａが、図４（ｂ）に示す展開図における広幅の縦線１３１ｂの幅（実際の幅）ｗ２と同様の幅で観察される。一方、中央部から最も遠い広幅の縦線１３１ｂ２は、その幅ｗ２ｂが、実際の幅ｗ２よりも狭く観察される。幅ｗ１およびピッチｐについても同様である。従って、幅ｗ１およびｗ２は、配置によって観察される幅が変化するという影響を考慮して幅ｗ１と幅ｗ２の変化の範囲が重複しないように設定されていることが好ましい。
【００９６】
その後、ステップＳ１０４に移行して、方向角演算部６６が、ステップＳ３０４において求めたエンコーダパターン１３Ｂの中心位置Ａを中央として左右に伸びる所定幅Ｒの領域のコードパターン、すなわち所定幅Ｒの領域に含まれる所定のビット数（例えば、１０本）の縦線のコードパターンと、記憶部６１に記憶された角度のコードパターンとを比較することにより、エンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤに対する測量装置５０の方向角θＴを求める。
【００９７】
なお、エンコーダパターンの読取り動作の一例として、ステップＳ３０５における角度情報部１３１の抽出を、ステップＳ３０３の水平方向の線状の画像の読み込んだ結果から各画素列の周波数スペクトルを算出し、空間上の周波数におけるピークの場所が、バーコードパターンの黒い線のピッチに相当する場合に、当該画素列を、角度情報部１３１のデータとして抽出することにより行ってもよい。
【００９８】
また、カメラ５５を、ズーム機能を備えるように構成し、ステップＳ１０１で取得した反射ターゲット１１の測距データより求められた距離が近い場合には広角側へ、距離が遠い場合には、狭角側へ焦点距離を切り替え、エンコーダパターン１３Ｂの画像の大きさが距離に関わらず一定になるように構成してもよい。
【００９９】
あるいは、特開２０１６−１３８８０２号公報に開示されているように、測量部の光学系と光学系を共有した狭角カメラをさらに備え、測量部により取得した測距データに基づいて算出される反射ターゲット１１の距離に応じて、カメラ５５と、狭角カメラとを切り替え可能に構成してもよい。
【０１００】
このように構成すると、測量装置５０から計測モジュール１０までの距離に関わらず、ステップＳ３０２におけるエンコーダパターン１３Ｂの読取りに適した大きさの画像を切り出すことが可能となり、距離に伴う誤差の発生を防止することができる。
【０１０１】
また、ステップＳ３０３における、水平方向の線状の読取りは、図８の例では、直線状に行っている。この場合、カメラ５５がエンコーダパターン部１３よりも高い位置にある場合には、図９（ａ）に示すように、カメラ５５がエンコーダパターン部１３よりも低い位置にある場合には、図９（ｂ）により、読込みが不完全となる場合がある。また、読み取ったパターンの幅にも誤差が生じる虞がある。
【０１０２】
そこで、ステップＳ１０１で取得した、測角データを用いて、取得される画像におけるエンコーダパターン部１３の側面形状を求めて、図９（ｃ）のＩａ〜Ｖａに示すように、底面または上面の外周縁と平行になるように、曲線状に読み込むように構成してもよい。
【０１０３】
１−４.  測定点座標の演算
次に、測定点座標Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の演算方法について説明する。図１０（ａ）は、反射ターゲットの中心Ｏおよび測量装置５０を通る鉛直平面における、反射ターゲット１１の中心Ｏ、距離測定器１４の基点Ｒ、および測定点Ｐの関係を示す図である。
【０１０４】
また、図１０（ｂ）は、水平面における反射ターゲット１１の中心Ｏ、距離測定器１４の基点Ｒ、および測定点Ｐの関係を示す図である。
【０１０５】
ここで、ｘ軸は、距離測定器１４の基点Ｒから測量装置５０の方向へ伸びる水平方向を示し、ｙ軸はｘ軸に直交する水平方向を示し、ｚ軸は、支持部材１２の中心軸Ａ方向、すなわち鉛直方向を示す。
【０１０６】
まず、図１０（ａ）より、反射ターゲットの中心Ｏと測定点Ｐと間のｘ軸方向の距離ｌ’が、x軸に対する、測定点の角度φ，および距離測定器１４の基点Ｒと測定点Ｐとの間の距離ｌを用いて、式１で求められる。
ｌ’＝ｌ・ｃｏｓφ            ・・・式１
【０１０７】
また、反射ターゲットの中心Ｏと測定点Ｐとの間のｚ軸方向の距離は、ｄ+ｌ・ｓｉｎφで求められる。
【０１０８】
次に図１０（ｂ）より、x軸に対する測定点Ｐの方向角θが、エンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤに対する測量装置の方向角θＴおよびエンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤに対する距離測定器１４の方向角θＢを用いて式２により求められる。
θ＝θＴ＋θＢ                ・・・式２
【０１０９】
したがって、反射ターゲットの中心Ｏに対する、測定点Ｐのオフセット値を（ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ）とすると、（ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ）の値は、それぞれ、式３，４，５より求められる。
ｘｏ＝ｌ’＝ｌ・ｃｏｓφ      ・・・式３
ｙｏ＝ｌ’・ｓｉｎθ          ・・・式４
ｚｏ＝ｄ+ｌ・ｓｉｎφ          ・・・式５
【０１１０】
このように求められた測定点Ｐのオフセット値（ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ）と、点Ｏの座標Ｏ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）とから、点Ｐの座標Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）が、式６のように求められる。
Ｐ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝（ｘｐ＋ｘｏ，ｙｐ＋ｙｏ，ｚｐ＋ｚｏ）    ・・・式６
【０１１１】
このように、本実施の形態に係る測量システム１００によれば、反射ターゲットの測定と同時に、反射ターゲットと測定点との水平角、鉛直角および距離の関係についての測定を行い、その結果に基づいて自動的に補正演算を行うので、測定点が測量装置から直接視準できない場合でも、その座標を測量現場でリアルタイムに確認することができる。
【０１１２】
１−５．  変形例１
図１１は、上記実施の形態に係る測量システム１００の１つの変形例にかかる測量システム１００ａの構成ブロック図である。
【０１１３】
測量システム１００ａは、測量システム１００と同様の、計測モジュール１０ａおよび測量装置５０を備える。しかし、計測モジュール１０ａの距離測定器１４が、デジタル式の測定棒であるのに対し、計測モジュール１０ａの距離測定器１４ａは伸縮自在に構成され、長さ目盛が表示された直読み式の測定棒である点で異なる。
【０１１４】
また、計測モジュール１０ａの入力部１８ａは、開始ボタン等の他に、数値を入力するためのキーを備え、計測モジュール１０ａは、入力を確認するための液晶ディスプレイ等の表示部２１を備える。
【０１１５】
測量システム１００ａを用いた場合には、ステップＳ２０１で距離測定器１４が測定値ｌをモジュール通信部１９に出力する代わりに、計測モジュール側作業者Ｕが、距離測定器１４ａの目盛を目視により読取り、測定値を入力部１８ａより、入力して、モジュール通信部１９に出力する。
【０１１６】
１−６．  変形例２
図１２は、上記実施の形態の別の変形例に係る、エンコーダパターン部１３ｂの斜視図である。図１２に示すように、エンコーダパターン部１３ｂは、幅情報部１３２を備えていない。このように幅情報部１３２は必須ではなく、幅情報部１３２を備えなくてもよい。この場合、ステップＳ３０３において、角度情報部１３１の縦線１３１ａ，１３１ｂの高さｈ２の半分よりも短い間隔で、水平方向の直線状の読込みを行い、その結果結果から、エンコーダパターン１３Ｂの左右の境界を検出し、エンコーダパターン１３Ｂの中心を求めるとよい。
【０１１７】
しかし、幅情報部１３２を備えると、例えば、バーコードパターン部１３の背景が、黒色または白色で、バーコードパターン１３Ｂと、背景との境界が不明瞭な場合であっても、バーコードパターン１３Ｂの中心位置を正確に求めることができるので有利である。
【０１１８】
１−７．  変形例３
図１３は、上記実施の形態の別の変形例に係る、測量システム１００ｃの構成ブロック図である。測量システム１００ｃの測量装置５０ｃは、演算制御部６４ｃに読取補正部６８を備える。
【０１１９】
上述の通り、エンコーダパターン部１３は、円柱状であるため、縦線幅ｗ１，ｗ２およびピッチｐは、中心から外方に向かうに従って、実際の幅よりも狭く観察される。
【０１２０】
読取補正部６８は、このような、エンコーダパターン部１３の形状に基づいて起こる、縦線１３１ａ、１３１ｂの幅の読取り値を補正する。具体的には、予め、記憶部６１に、エンコーダパターン部１３の直線Ｌ方向における、中心位置Ａからの距離に対する幅ｗ１、ｗ２の縮小率を係数として記憶させ、測定により得られる幅の値を、対応する縮小率で除算することにより、エンコーダパターン１３Ｂを平面上に展開する補正を行う。
【０１２１】
このような構成によれば、、図４（ｂ）に示す展開図における実際の幅ｗ１，ｗ２の比率で、画素列を得ることができるので、コードパターンへの変換における演算精度が向上する。
【０１２２】
２．  第２の実施の形態
図１４は、本発明の第２の実施の形態に係る測量システム２００の構成ブロック図である。
【０１２３】
測量システム２００は、測量システム２００と同様に、計測モジュール１０および測量装置２５０を備える。しかし、測量装置２５０はカメラを備えず、それに代えて、スキャナ７０を備える点で異なる。
【０１２４】
スキャナ７０は、回動ミラー、ミラー回転駆動部、ミラー回転角検出器、送光部、受光部、および制御部を備え、例えば、望遠鏡２ｂの上部に、少なくとも鉛直軸周りにスキャン可能に設けられている。
【０１２５】
スキャナ７０は、エンコーダパターン部１３に向けて、スキャン光として例えば赤外レーザ光を送光し、ミラー回転駆動部により回動ミラーを回転駆動することで、少なくとも水平方向にスキャン光を複数回スキャンし、エンコーダパターン１３Ｂからの反射光をフォトダイオード等での受光部で受光し、スキャンデータとして、受光光量分布を取得する。
【０１２６】
また、スキャナ７０の制御部は、測量装置２５０の演算制御部２６４と電気的に接続されており、スキャナ７０は演算制御部２６４の制御に従って、スキャンを実行する。
【０１２７】
スキャンの鉛直方向のピッチは、少なくとも幅情報部１３２の黒色帯１３２ａおよび白色帯１３２ｂの高さｈ１（図４（ｂ））よりも短くかつ、縦線１３１ａ，１３１ｂの高さｈ２（図４（ｂ））の半分ｈ２/２よりも短い。このようにすると、角度情報部１３１および幅情報部１３２を確実にスキャンできる。
【０１２８】
また、スキャナ７０は、水平方向に沿ってスキャン光を走査する。しかしながら、水平方向の走査では、図９に示すカメラでの読込み例と同様に、エンコーダパターン部１３がスキャナ７０よりも低い位置にある場合には、図１５（ａ）に矢印Ｅで示すように、スキャンが不完全となる場合がある。また、読み取ったパターンの幅にも誤差が生じる虞がある。エンコーダパターン部１３がスキャナ７０より高い位置にある場合でも同様である。そこで、図１５（ｂ）に矢印Ｆで示すように、エンコーダパターン部１３がスキャナ７０と異なる高さにある場合でも、同じ高さで円柱表面に沿うように、曲線状にスキャンを行うように構成してもよい。すなわち、反射ターゲット１１の鉛直角の測定値に応じて、スキャン光の軌道を変更するように構成してもよい。このような構成にすると、角度情報部１３１および幅情報部１３２を確実にスキャンでき、また、読取りの精度も向上する。
【０１２９】
測量システム２００を用いて、測量装置２５０から視通のない測定点Ｐについて測量を実施する場合の動作において、エンコーダパターン読み取り部２６５は第１の実施の形態のステップＳ３０１〜Ｓ３０５に代えて、図１６の動作を行う。
【０１３０】
測量装置５０が、エンコーダパターン１３Ｂの読取りを開始すると、ステップＳ４０１では、エンコーダパターン読取り部２６５の制御により、スキャナ７０がエンコーダパターン部１３にスキャン光を走査する。
【０１３１】
次に、ステップＳ４０２では、スキャナ７０の受光部が、スキャンデータとして受光光量分布を取得し、エンコーダパターン読み取り部６５に出力する。
【０１３２】
次に、ステップＳ４０３では、エンコーダパターン読取り部２６５が、受光光量分布において、受光光量が所定の第１のしきい値よりも大きくなる部分を白色部分と判断しエンコーダパターンを検出し、ステップＳ３０４、Ｓ３０５と同様にして、幅情報の読取りおよび角度情報のコードパターンの読取りを行う。
【０１３３】
その後、ステップＳ１０４に移行して、方向角演算部６６が、ステップＳ３０４において求めたエンコーダパターンの中心線Ａを中央として左右に伸びる所定幅の領域のコードバターン、すなわち所定幅の領域に含まれる所定のビット数（例えば、１０本）の偏光フィルタのコードパターンと、記憶部６１に記憶された角度のコードパターンとを比較することにより、エンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤに対する測量装置５０の方向角θＴを求める。
【０１３４】
このように、カメラ５５に代えて、スキャナ７０を用いても、実施の形態１の測量システム１００と同様の効果を奏することができる。また、スキャナ７０を用いると、レーザ光の反射光を用いて、エンコーダパターン１３Ｂを読み取るので、受光光量が大きくなり、遠距離や、光量の少ない状況の測定においても十分なコントラストを得ることができる。
【０１３５】
また、スキャナ７０を用いると、複数回のスキャンにより読み取りを行うので、目的により、スキャン回数を増やす等して、読み取り精度を向上する。
【０１３６】
３．  第３の実施の形態
図１７は、第３の実施の形態に係る、測量システム３００の構成ブロック図であり、図１８は、計測モジュール３１０のエンコーダパターン部３１３の製造工程を説明する図である。測量システム３００は、測量システム１００と同様の、計測モジュール３１０と測量装置３５０とを備える。
【０１３７】
しかし、計測モジュール３１０のエンコーダパターン部３１３および測量装置３５０が以下のように異なる。
【０１３８】
エンコーダパターン部３１３は、図１８（ａ）〜（ｃ）に示すように製造される。
【０１３９】
（ａ）まず、短尺の円筒形状のベース３１３Ａを用意する。
【０１４０】
（ｂ）次に、ベース３１３Ａの外周面に、入射した光を、入射方向と反対の方向に向けて反射する反射シート３１３Ｃを貼付する。ここで、反射シート３１３Ｃとしては、プリズムレンズ型、封入レンズ型等の公知の反射シートを用いることができる。一方、第１の方向の偏光成分を透過し、第１の方向と直交する方向第２の方向の偏光成分を減衰する第１の偏光フィルタおよび第２の方向の偏光成分を透過し、第１の方向の偏光成分を減衰する第２の偏光フィルタを組み合わせてエンコーダパターン３１３Ｂを準備する。
【０１４１】
具体的には、例えば、実施の形態１に係るエンコーダパターン１３Ｂの黒い縦線１３１ａ，１３１ｂ，および黒色帯１３２ａに相当する箇所には、縦方向の光を透過する第１の偏光フィルタ３３１ａ，３３１ｂ，および３３２ａを、角度情報部１３１の白地部分および白色帯１３１ｂに相当する箇所には横方向の光を透過する第２の偏光フィルタ３３１ｃおよび３３２ｂを配置するようにエンコーダパターン３１３Ｂを形成する。
【０１４２】
（ｃ）最後に、このエンコーダパターン３１３Ｂを、反射シート３１３ｃの外側に貼付して、エンコーダパターン部３１３を形成する。
【０１４３】
なお、偏光フィルタの材料としては、例えば、ポリビニールアルコール(PVA)フィルムに、ヨウ素をコーティングして調製した偏光フィルムを用いることができる。
【０１４４】
また、測量装置３５０は、カメラ５５に代えてカメラ３５５を備え、読取送光部６９を備える。
【０１４５】
カメラ３５５は、イメージセンサの前面に、偏光フィルタ３５５ａを備える。偏光フィルタ３５５ａは、第１の偏光フィルタ３３１ａ，３３１ｂ，３３２ａおよび第２の偏光フィルタ３３１ｃ，３３２ｂのうちいずれか一方と同じ偏光特性を有する偏光フィルタである。
【０１４６】
例えば、偏光フィルタ３５５Ａが、エンコーダパターン１３の白色に相当する箇所に配置された横方向の偏光フィルタ、すなわち、第２の偏光フィルタ３３１ｃ,３３２ｂとすると、横方向の偏光成分のみが、偏光フィルタ３５５Ａを透過する。
【０１４７】
読取光送光部６９は、発光素子を備え、ＥＤＭ５１と光学系を共有し、エンコーダパターン部３１３に向けて光を出射する。
【０１４８】
本実施の形態において、ステップＳ１０３でエンコーダパターン３１３の読取りが実行されると、エンコーダパターン読取り部６５は、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５に代えて、図１９のフローチャートを実行する。すなわち、まず、ステップＳ５０１において読取光が送光される。次に、ステップＳ５０２において、エンコーダパターンに反射した光がカメラに３５５により受光される。
【０１４９】
この結果、イメージセンサでは、反射光の弱い第１の偏光フィルタに対応する部分は暗く、反射光の強い第２の偏光フィルタに対応する部分は明るい、エンコーダパターン３１３Ｂの画像が取得される。このエンコーダパターン３１３Ｂの画像について、その後ステップＳ５０３〜Ｓ５０６では、ステップＳ３０２〜ステップＳ３０５と同様の処理を行い、その結果に基づいて、エンコーダパターン３１３Ｂの基準方向ＲＤに対する測量装置３５０の方向角θＴを演算する。
【０１５０】
このように、エンコーダパターン３１３Ｂを、偏光フィルタにより構成した場合にも、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、第２の実施の形態と組み合わせて、カメラ３５５の代わりに第２の実施の形態のスキャナと実質的に同じ構成を有するスキャナを用いてもよい。
【０１５１】
スキャナ７０を用いる場合も、スキャナ受光部の光路前方に偏光フィルタを備えることが好ましい。
【０１５２】
４．  第４の実施の形態
第４の実施の形態に係る測量システム４００（図示せず）は、測量システム１００と同様の、計測モジュールと測量装置とを備える。
【０１５３】
しかし、計測モジュールのエンコーダパターン部４１３が以下のように異なる。
【０１５４】
すなわち、図２０に示すように、、本実施の形態に係る、エンコーダパターン部４１３は、第１の実施の形態にかるエンコーダパターン部１３と、第３の実施の形態に係るエンコーダパターン部３１３とを上下に一体としたものである。
【０１５５】
このような構成によれば、測量システム４００に用いる測量装置として、測量システム１００に係る測量装置５０、測量システム２００に係る測量装置２５０、測量システム３００に係る測量装置３５０のいずれを用いても、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。すなわち、計測モジュールの汎用性が向上する。
【０１５６】
なお、エンコーダパターン部４１３における、エンコーダパターン部１３とエンコーダパターン部３１３との配置は、これに限らず、上下が逆転していてもよく、それぞれの基準点ＲＰが一致しているかぎり、離間して配置されていてもよい。
【０１５７】
５．  第５の実施の形態
図２１は、第５の実施の形態に係る、測量システム５００のブロック図である。測量システム５００は、測量システム１００と同様の、計測モジュール５１０と測量装置５０とを備える。
【０１５８】
しかし、図２２に示すように、計測モジュール５１０の距離測定器５１４が、支持部材１２の中心軸Ａ上の点Ｒを基点として、点Ｒを通る水平軸周りに回動可能に支持部材１２に取り付けられているのに加えて、計測モジュール５１０の距離測定器５１４では、点Ｒを通る鉛直軸、すなわち支持部材１２の中心軸Ａ周りにも回動可能となっている点で異なる。
【０１５９】
また、計測モジュール５１０は、回転角測定器２２を備える。回転角測定器２２は、ロータリーエンコーダである。
【０１６０】
回転角測定器２２の０°に対応する方向と、距離測定器５１４を支持部材１２に組み付けた際のエンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤとの、支持部材１２の中心軸回りの角度は、距離測定器５１４を組み付けた時点で、求められ、補正値として、回転角測定器２２に設定されている。この結果、回転角測定器２２は、距離測定器５１４の、エンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤに対する支持部材１２の中心軸Ａ周りの回転角θＢを測定可能となっている。
【０１６１】
このように、計測モジュール５１０では、距離測定器５１４のエンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤに対する支持部材１２の中心軸Ａ周りの角度θＢは固定の値であるのに対し、計測モジュール５１０では、可変の値であるが、回転角測定器２２を備えることにより、測定可能となっている。
【０１６２】
そして、図２３に示すように、測定点Ｐについての測量動作において、計測モジュール５１０は、計測モジュール１０と同様に、距離測定器５１４の基点Ｒから測定点Ｐまでの距離ｌを測定し（ステップＳ６０１）、距離測定器５１４の基点Ｒを通る水平面に対する距離測定器５１４の傾斜角φを測定する（ステップＳ６０２）のに加えて、ステップＳ６０３において、回転角測定器２２が距離測定器５１４のエンコーダパターン１３Ｂの基準方向ＲＤに対する支持部材１２の中心軸Ａ周りの角度θＢを測定し、モジュール通信部１９に出力する。
【０１６３】
このような構成によれば、距離測定器５１４が、支持部材１２に、支持部材１２の中心軸Ａ周りに回動可能に取り付けられているので、支持部材１２の鉛直状態を確保した状態で、距離測定器５１４の先端を測定点Ｐに当接させる際の作業性が向上する。また、測定点Ｐに対して任意の角度の点を借りの測定点Ｑとして設定できるので、仮の測定点Ｑの設定の自由度が増す。
【０１６４】
６．  第６の実施の形態
第６の実施の形態に係る測量システム６００（図示せず）は、測量システム４００と同様の、計測モジュール６１０と測量装置４５０（図示せず）とを備える。
【０１６５】
しかし、図２４に示すように、計測モジュール１０の傾斜角測定器１５が、距離測定器１４と平行に、距離測定器１４に取り付けられた傾斜センサであるのに対し、計測モジュール６１０の傾斜角測定器６１５は、ロータリーエンコーダである点で異なる。傾斜角測定器６１５は、距離測定器６１４の基点Ｒを通る水平軸周りの回転角を計測することにより、距離測定器６１４の傾斜角（図３における角φに相当する角度）を測定する。
【０１６６】
上記構成によれば、距離測定器６１４の傾斜角φが計測可能となり、第１〜第５の実施の形態と同様の効果が得られる。
【０１６７】
７．  第７の実施の形態
第７の実施の形態に係る測量システム７００（図示せず）は、測量システム１００と同様の、計測モジュール７１０と測量装置５０（図示せず）とを備える。
【０１６８】
しかし、図２５に示すように、計測モジュール１０の距離測定器１４が、デジタル式の測定棒であるのに対して、計測モジュール７１０の距離測定器７１４は、小型の光波測距儀である点で異なる。距離測定器７１４は、計測モジュール７１０の制御部１７およびモジュール通信部１９と接続されている。
【０１６９】
距離測定器７１４は、測距部と、レーザポインタとを備える。測距部は、レーザ光をパルス発振する送光部と、測定対象物からの反射光を受光する受光部とを備え、レーザ光を受光するまでの時間と光速に基づいて測定点までの距離を測定するノンプリズム測距が可能なものとする。レーザポインタは、例えば可視色のレーザ光を直線的に発するものとする。測距部の光軸は、距離測定器７１４の中心軸Ｌと一致しており、またレーザポインタの光軸とも一致している。
【０１７０】
距離測定器７１４の基点Ｒと測定点Ｐとの間の距離ｌの測定にあたっては、計測モジュール７１０の支持部材１２の先端１２ａを仮の測定点Ｑに当接し、支持部材１２の鉛直状態を確保し、距離測定器７１４を測定点Ｐに向け、レーザポインタで測定点Ｐを指し示し、その状態で、基点Ｒから測定点Ｐまでの距離ｌの測定を実行する。
【０１７１】
上記構成によれば、距離測定器７１４の基点Ｒと測定点Ｐとの間の距離ｌが計測可能となり、第１〜第６の実施の形態と同様の効果が得られる。また、レーザ距離計を用いると、物理的な長さの制約を受けることなく仮の測定点Ｑの設定を行うことができるので、測定点Ｑの設定の自由度が向上する。
【０１７２】
以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、上記の実施の形態および実施例は本発明の一例であり、それぞれの構成を当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１７３】
１０，１０ａ，３１０，５１０，６１０，７１０  計測モジュール
１１  反射ターゲット
１３Ｂ，３１３Ｂ  エンコーダパターン
１９  モジュール通信部
５０，５０ｃ, ２５０，３５０，４５０  測量装置
５５，３５５  カメラ
５７  通信部
６４  演算制御部
７０  スキャナ
１００,１００ａ，１００ｃ，２００，３００，４００,５００，６００，７００  測量システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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