(57)【要約】      （修正有）【課題】取得された点群データから対応する物体を抽出する迄の時間短縮を可能とする測量装置を提供する。【解決手段】直線偏光の測距光を測定対象物に照射する投光光学系と、測定対象物からの反射測距光を受光する受光光学系と、受光光学系で受光した反射測距光の偏光を選択する偏光選択部と、水平回転モータ９により水平回転する托架部６と、托架部に設けられ鉛直回転モータ１４により鉛直回転し、投光光学系からの測距光を測定対象物に照射すると共に、測定対象物からの反射測距光を受光光学系へと入射させる走査鏡１６と、托架部の水平角を検出する水平角検出部１１と、走査鏡の鉛直角を検出する鉛直角検出部１５と、反射測距光の受光結果に基づき距離測定と托架部の回転と走査鏡の回転とを制御する演算制御部１８とを具備し、演算制御部は、偏光選択部による偏光の選択によって生じる受光量の変化に基づき、測定対象物の測距結果に材質情報を付与する。【選択図】図１
2020020748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線偏光の測距光を測定対象物に照射する投光光学系と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する受光光学系と、該受光光学系で受光した前記反射測距光の偏光を選択する偏光選択部と、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、前記投光光学系からの前記測距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を前記受光光学系へと入射させる走査鏡と、前記托架部の水平角を検出する水平角検出部と、前記走査鏡の鉛直角を検出する鉛直角検出部と、前記反射測距光の受光結果に基づき距離測定と前記托架部の回転と前記走査鏡の回転とを制御する演算制御部とを具備し、該演算制御部は、前記偏光選択部による偏光の選択によって生じる受光量の変化に基づき、前記測定対象物の測距結果に材質情報を付与する測量装置。
【請求項２】
前記偏光選択部は、前記反射測距光をＰ偏光とＳ偏光に分離させる偏光ビームスプリッタであり、前記受光光学系は前記偏光ビームスプリッタの透過光軸上に設けられた第１受光部と、前記偏光ビームスプリッタの反射光軸上に設けられた第２受光部とを有し、前記演算制御部は、前記第１受光部で検出された受光量と、前記第２受光部で検出された受光量とを比較する請求項１に記載の測量装置。
【請求項３】
前記測距光と前記反射測距光の共通光路上に設けられた１／４波長板を更に具備する請求項２に記載の測量装置。
【請求項４】
前記測距光の光軸上と、前記反射測距光の光軸上にそれぞれ設けられた１／４波長板を更に具備する請求項２に記載の測量装置。
【請求項５】
前記偏光選択部は、前記反射測距光の光軸上に挿脱可能に設けられた偏光板と、該偏光板を挿脱させる偏光板駆動部とから構成され、前記演算制御部は、前記偏光板を透過して前記受光光学系に受光された前記反射測距光の受光量と、前記偏光板を透過せずに前記受光光学系に受光された前記反射測距光の受光量とを比較する請求項１に記載の測量装置。
【請求項６】
前記偏光選択部は、前記測距光をＰ偏光とＳ偏光に分離させる偏光ビームスプリッタであり、前記投光光学系は前記偏光ビームスプリッタの透過光軸上に設けられ、直線偏光の測距光を射出する第１光源部と、前記偏光ビームスプリッタの反射光軸上に設けられ、前記直線偏光と直交する直線偏光の測距光を射出する第２光源部と、前記反射測距光の光軸上に設けられた偏光板とから構成され、前記演算制御部は、前記第１光源部と前記第２光源部から測距光を射出させ、前記受光光学系で検出された各測距光の受光量を比較する請求項１に記載の測量装置。
【請求項７】
前記偏光選択部は、前記測距光の光軸上に挿脱可能に設けられた１／２波長板と、該１／２波長板を挿脱させる波長板駆動部と、前記反射測距光の光軸上に設けられた偏光板とから構成され、前記演算制御部は、前記１／２波長板を透過して前記受光光学系に受光された前記反射測距光の受光量と、前記１／２波長板を透過せずに前記受光光学系に受光された前記反射測距光の受光量とを比較する請求項１に記載の測量装置。
【請求項８】
前記偏光板は、前記測距光と同一の直線偏光の光のみを透過させる光学特性を有する請求項５又は請求項７に記載の測量装置。
【請求項９】
前記偏光板は、前記測距光と直交する直線偏光の光のみを透過させる光学特性を有する請求項５又は請求項７に記載の測量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の点群データを取得可能な測量装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測量装置として、トータルステーションや３次元レーザスキャナがある。トータルステーションは、測定対象点の測定を行う場合に用いられる。３次元レーザスキャナは、測定対象物の形状を３次元座標を有する無数の点の集まり、即ち３次元点群データとして取得する。
【０００３】
近年、３次元レーザスキャナで取得した点群データに基づき、点群データに含まれる配管や構造用鋼のデータを、形状から自動検出するソフトウェアが用いられる様になっている。該ソフトウェアにより、主に工業規格で設定されているサイズの部品のＣＡＤデータを点群データに置換し、データ量を低減すると共に、設計ＣＡＤデータとの比較を容易として作業の効率化を図っている。
【０００４】
例えば、取得された点群データの形状から配管を抽出し、該配管のサイズに適合する配管を点群に合致させる為には、全ての点群データに対して、点群形状が円筒形であるかを判断する必要があった。従って、処理に時間が掛り、作業効率が悪化するという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、取得された点群データから対応する物体を抽出する迄の時間短縮を可能とする測量装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、直線偏光の測距光を測定対象物に照射する投光光学系と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する受光光学系と、該受光光学系で受光した前記反射測距光の偏光を選択する偏光選択部と、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、前記投光光学系からの前記測距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を前記受光光学系へと入射させる走査鏡と、前記托架部の水平角を検出する水平角検出部と、前記走査鏡の鉛直角を検出する鉛直角検出部と、前記反射測距光の受光結果に基づき距離測定と前記托架部の回転と前記走査鏡の回転とを制御する演算制御部とを具備し、該演算制御部は、前記偏光選択部による偏光の選択によって生じる受光量の変化に基づき、前記測定対象物の測距結果に材質情報を付与する測量装置に係るものである。
【０００７】
又本発明は、前記偏光選択部は、前記反射測距光をＰ偏光とＳ偏光に分離させる偏光ビームスプリッタであり、前記受光光学系は前記偏光ビームスプリッタの透過光軸上に設けられた第１受光部と、前記偏光ビームスプリッタの反射光軸上に設けられた第２受光部とを有し、前記演算制御部は、前記第１受光部で検出された受光量と、前記第２受光部で検出された受光量とを比較する測量装置に係るものである。
【０００８】
又本発明は、前記測距光と前記反射測距光の共通光路上に設けられた１／４波長板を更に具備する測量装置に係るものである。
【０００９】
又本発明は、前記測距光の光軸上と、前記反射測距光の光軸上にそれぞれ設けられた１／４波長板を更に具備する測量装置に係るものである。
【００１０】
又本発明は、前記偏光選択部は、前記反射測距光の光軸上に挿脱可能に設けられた偏光板と、該偏光板を挿脱させる偏光板駆動部とから構成され、前記演算制御部は、前記偏光板を透過して前記受光光学系に受光された前記反射測距光の受光量と、前記偏光板を透過せずに前記受光光学系に受光された前記反射測距光の受光量とを比較する測量装置に係るものである。
【００１１】
又本発明は、前記偏光選択部は、前記測距光をＰ偏光とＳ偏光に分離させる偏光ビームスプリッタであり、前記投光光学系は前記偏光ビームスプリッタの透過光軸上に設けられ、直線偏光の測距光を射出する第１光源部と、前記偏光ビームスプリッタの反射光軸上に設けられ、前記直線偏光と直交する直線偏光の測距光を射出する第２光源部と、前記反射測距光の光軸上に設けられた偏光板とから構成され、前記演算制御部は、前記第１光源部と前記第２光源部から測距光を射出させ、前記受光光学系で検出された各測距光の受光量を比較する測量装置に係るものである。
【００１２】
又本発明は、前記偏光選択部は、前記測距光の光軸上に挿脱可能に設けられた１／２波長板と、該１／２波長板を挿脱させる波長板駆動部と、前記反射測距光の光軸上に設けられた偏光板とから構成され、前記演算制御部は、前記１／２波長板を透過して前記受光光学系に受光された前記反射測距光の受光量と、前記１／２波長板を透過せずに前記受光光学系に受光された前記反射測距光の受光量とを比較する測量装置に係るものである。
【００１３】
又本発明は、前記偏光板は、前記測距光と同一の直線偏光の光のみを透過させる光学特性を有する測量装置に係るものである。
【００１４】
更に又本発明は、前記偏光板は、前記測距光と直交する直線偏光の光のみを透過させる光学特性を有する測量装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、直線偏光の測距光を測定対象物に照射する投光光学系と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する受光光学系と、該受光光学系で受光した前記反射測距光の偏光を選択する偏光選択部と、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、前記投光光学系からの前記測距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を前記受光光学系へと入射させる走査鏡と、前記托架部の水平角を検出する水平角検出部と、前記走査鏡の鉛直角を検出する鉛直角検出部と、前記反射測距光の受光結果に基づき距離測定と前記托架部の回転と前記走査鏡の回転とを制御する演算制御部とを具備し、該演算制御部は、前記偏光選択部による偏光の選択によって生じる受光量の変化に基づき、前記測定対象物の測距結果に材質情報を付与するので、点群データから配管等の金属製部品を抽出する際には、金属製と判断された点群のみについて、点群形状が円筒形であるかを判断すればよいので、処理時間を短縮でき、作業効率の向上を図ることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施例に係る測量装置を示す正断面図である。
【図２】（Ａ）は第１の実施例に係る距離測定部の光学系を示す概略構成図であり、（Ｂ）は光源部と受光部の光量の関係を説明する説明図である。
【図３】（Ａ）は第２の実施例に係る距離測定部の光学系を示す概略構成図であり、（Ｂ）は光源部と受光部の光量の関係を説明する説明図である。
【図４】（Ａ）は第３の実施例に係る距離測定部の光学系を示す概略構成図であり、（Ｂ）は光源部と受光部の光量の関係を説明する説明図である。
【図５】（Ａ）は第４の実施例に係る距離測定部の光学系を示す概略構成図であり、（Ｂ）は光源部と受光部の光量の関係を説明する説明図である。
【図６】（Ａ）は第５の実施例に係る距離測定部の光学系を示す概略構成図であり、（Ｂ）は光源部と受光部の光量の関係を説明する説明図である。
【図７】（Ａ）は第６の実施例に係る距離測定部の光学系を示す概略構成図であり、（Ｂ）は光源部と受光部の光量の関係を説明する説明図である。
【図８】（Ａ）は第７の実施例に係る距離測定部の光学系を示す概略構成図であり、（Ｂ）は光源部と受光部の光量の関係を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１８】
先ず、図１に於いて、本発明の第１の実施例に係る測量装置について説明する。
【００１９】
測量装置１は、図示しない三脚に取付けられた整準部２と、該整準部２に設けられた測量装置本体３とを有している。
【００２０】
前記整準部２は整準ネジ４を有し、該整準ネジ４により前記測量装置本体３の整準を行う。
【００２１】
前記測量装置本体３は、固定部５と、托架部６と、水平回転軸７と、水平回転軸受８と、水平回転駆動部としての水平回転モータ９と、水平角検出部としての水平角エンコーダ１１と、鉛直回転軸１２と、鉛直回転軸受１３と、鉛直回転駆動部としての鉛直回転モータ１４と、鉛直角検出部としての鉛直角エンコーダ１５と、鉛直回転部である走査鏡１６と、操作部と表示部とを兼用する操作パネル１７と、演算制御部１８と、記憶部１９と、光波距離計として構成される距離測定部２１等を具備している。
【００２２】
前記水平回転軸受８は前記固定部５に固定される。前記水平回転軸７は鉛直な軸心７ａを有し、前記水平回転軸７は前記水平回転軸受８に回転自在に支持される。又、前記托架部６は前記水平回転軸７に支持され、前記托架部６は水平方向に前記水平回転軸７と一体に回転する様になっている。
【００２３】
前記水平回転軸受８と前記托架部６との間には前記水平回転モータ９が設けられ、該水平回転モータ９は前記演算制御部１８により制御される。該演算制御部１８は、前記水平回転モータ９により、前記軸心７ａを中心に前記托架部６を回転させる。
【００２４】
前記托架部６の前記固定部５に対する相対回転角は、前記水平角エンコーダ１１によって検出される。該水平角エンコーダ１１からの検出信号は、前記演算制御部１８に入力され、該演算制御部１８により水平角データが演算される。前記演算制御部１８は、前記水平角データに基づき、前記水平回転モータ９に対するフィードバック制御を行う。
【００２５】
又、前記托架部６には、水平な軸心１２ａを有する鉛直回転軸１２が設けられている。該鉛直回転軸１２は、前記鉛直回転軸受１３を介して回転自在となっている。尚、前記軸心７ａと前記軸心１２ａ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。
【００２６】
前記托架部６には、凹部２２が形成されている。前記鉛直回転軸１２は、一端部が前記凹部２２内に延出している。前記一端部に前記走査鏡１６が固着され、該走査鏡１６は前記凹部２２に収納されている。又、前記鉛直回転軸１２の他端部には、前記鉛直角エンコーダ１５が設けられている。
【００２７】
前記鉛直回転軸１２に前記鉛直回転モータ１４が設けられ、該鉛直回転モータ１４は前記演算制御部１８に制御される。該演算制御部１８は、前記鉛直回転モータ１４により前記鉛直回転軸１２を回転させ、前記走査鏡１６は前記軸心１２ａを中心に回転される。
【００２８】
前記走査鏡１６の回転角は、前記鉛直角エンコーダ１５によって検出され、検出信号は前記演算制御部１８に入力される。該演算制御部１８は、検出信号に基づき前記走査鏡１６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１４に対するフィードバック制御を行う。
【００２９】
又、前記演算制御部１８としては、汎用ＣＰＵ、或は本装置に特化したＣＰＵが用いられる。前記演算制御部１８で演算された水平角データ、鉛直角データや測距結果、受光量情報（後述）、材質情報（後述）は、前記記憶部１９に保存される。水平角データ、鉛直角データや測距結果、受光量情報、材質情報が保存された前記記憶部１９の一部は、前記托架部６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。
【００３０】
又、前記記憶部１９としては、ＨＤＤ、メモリカード、半導体メモリ等が用いられる。前記記憶部１９には、測定点の測距、測角を行う為のプログラム、前記水平回転モータ９、前記鉛直回転モータ１４を駆動させる為のプログラム、後述するＰ偏光とＳ偏光の受光量をそれぞれ検出する為のプログラム、後述する各受光量に基づき測定対象物が金属製であるか非金属製であるかを判断する為のプログラム等のプログラムが保存されている。前記演算制御部１８は、前記記憶部１９に保存された各プログラムに基づき、本発明の実施例に係る各種処理を実行する。
【００３１】
前記操作パネル１７は、例えばタッチパネルであり、測距の指示や測定条件、例えば測定点間隔の変更等を行う操作部と、測距結果、材質情報等を表示する表示部とを兼用している。
【００３２】
次に、図２（Ａ）に於いて、前記距離測定部２１について説明する。
【００３３】
該距離測定部２１は、投光光学系２５と受光光学系２９とを有している。前記投光光学系２５は、投光光軸２３上に設けられた光源部２４、投光レンズ３２、ミラー３３、該ミラー３３の反射光軸上に設けられたビームスプリッタ３４とを有している。又、前記受光光学系２９は、受光光軸２６上に設けられた第１受光部２７、偏光選択部としての受光偏光ビームスプリッタ２８、受光レンズ３５と、前記受光偏光ビームスプリッタ２８の反射光軸上に設けられた第２受光部３１とを有している。
【００３４】
尚、前記ビームスプリッタ３４は、前記投光光軸２３と前記受光光軸２６の交差位置に設けられている。又、前記受光光軸２６は、前記受光偏光ビームスプリッタ２８の透過光軸と合致している。
【００３５】
前記光源部２４は、レーザダイオード（ＬＤ）等の発光素子であり、所定の直線偏光、例えばＰ偏光のレーザ光線を測距光として前記投光光軸２３上にパルス発光又はバースト発光（断続発光）する。
【００３６】
前記ミラー３３は、前記測距光を直角に偏向する。又、前記ビームスプリッタ３４は、前記測距光の一部を反射し、測定対象物で反射された反射測距光の一部を透過する光学特性を有している。更に、前記ビームスプリッタ３４は、前記測距光を前記受光光軸２６上に偏向する。
【００３７】
前記受光偏光ビームスプリッタ２８は、反射測距光のうち、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する光学特性を有している。
【００３８】
前記第１受光部２７は、例えばアバランシフォトダイオード（ＡＰＤ）等の受光素子であり、前記受光偏光ビームスプリッタ２８で透過されたＰ偏光の反射測距光の光量を検出する。又、前記第２受光部３１は、例えばＡＰＤ等の受光素子であり、前記受光偏光ビームスプリッタ２８で反射されたＳ偏光の反射測距光の光量を検出する。前記第１受光部２７及び前記第２受光部３１で検出された光量は、それぞれ前記記憶部１９に格納される。尚、前記第１受光部２７と前記受光偏光ビームスプリッタ２８との間の光路長と、前記第２受光部３１と前記受光偏光ビームスプリッタ２８との間の光路長とは一致している。
【００３９】
前記測量装置１により測距を行う場合について説明する。
【００４０】
前記光源部２４よりＰ偏光のパルス光又はバースト光の測距光が射出される。該測距光は、前記投光レンズ３２を透過した後、前記ミラー３３、前記ビームスプリッタ３４に順次反射される。該ビームスプリッタ３４で反射された測距光は、前記走査鏡１６に入射する。
【００４１】
該走査鏡１６に入射した測距光の光軸は、前記軸心１２ａと合致しており、測距光は前記走査鏡１６によって直角に偏向される。該走査鏡１６が前記軸心１２ａを中心に回転することで、前記測距光は前記軸心１２ａと直交し、且つ前記軸心７ａを含む平面内で回転（走査）される。前記走査鏡１６で反射された測距光は、測定対象物の所定の測定点（照射点）に照射され、測定対象物が走査される。
【００４２】
測定点で反射された反射測距光は、前記走査鏡１６に入射し、該走査鏡１６で直角に反射される。該走査鏡１６で反射された反射測距光は、前記ビームスプリッタ３４、前記受光レンズ３５を透過し、前記受光偏光ビームスプリッタ２８に入射する。該受光偏光ビームスプリッタ２８に入射した反射測距光のうち、Ｐ偏光の光は前記受光偏光ビームスプリッタ２８を透過して前記第１受光部２７に受光される。前記受光偏光ビームスプリッタ２８に入射した反射測距光のうち、Ｓ偏光の光は前記受光偏光ビームスプリッタ２８に反射され前記第２受光部３１に受光される。
【００４３】
図２（Ｂ）は、前記光源部２４より射出される測距光の射出光量３６、前記第１受光部２７で受光されるＰ偏光の反射測距光の受光量３７ａ，３８ａ、前記第２受光部３１で受光されるＳ偏光の受光量３７ｂ，３８ｂとの関係を示したグラフとなっている。
【００４４】
尚、図２（Ｂ）中、横軸は時間を示し、波形の大きさは光量の大きさを示している。又、図２（Ｂ）中、３７ａ，３７ｂは測定対象物が金属製である場合の前記第１受光部２７と前記第２受光部３１の受光量を示している。又、図２（Ｂ）中、３８ａ，３８ｂは測定対象物が非金属製である場合の前記第１受光部２７と前記第２受光部３１の受光量を示している。更に、図２（Ｂ）中では、便宜上金属製と非金属製とで前記第１受光部２７と前記第２受光部３１の受光量の総和を同等としている。
【００４５】
ここで、金属製の測定対象物の場合、即ち導通のある測定対象物の場合、測距光は偏光特性を保存した状態で反射されることが分っている。この為、金属製の測定対象物に対してＰ偏光の測距光を射出した場合、図２（Ｂ）に示される様に、前記第２受光部３１の前記受光量３７ｂに比べて、前記第１受光部２７の前記受光量３７ａが大きく検出される。
【００４６】
一方で、非金属製の測定対象物の場合、即ち導通のない測定対象物の場合、反射測距光は偏光特性が保存されることなく反射されることが分っている。この為、非金属製の測定対象物に対してＰ偏光の測距光を射出した場合、測定対象物からの反射測距光には、Ｐ偏光の光とＳ偏光の光とが混在する。従って、図２（Ｂ）に示される様に、前記第１受光部２７の前記受光量３８ａと前記第２受光部３１の前記受光量３８ｂとが、略同じ大きさとして検出される。
【００４７】
従って、測距光のＰ偏光とＳ偏光の光量と、反射測距光のＰ偏光とＳ偏光の光量とを比較することで、測定対象物が金属製か非金属製かを判断することができる。或は、前記第１受光部２７の受光結果と、前記第２受光部３１の受光結果とを比較することで、測定対象物が金属製か非金属製かを判断することができる。
【００４８】
前記演算制御部１８は、前記光源部２４の発光のタイミングと、前記第１受光部２７と前記第２受光部３１の反射測距光の受光タイミングの時間差（即ち、パルス光の往復時間）と光速とに基づき、測距光の１パルス毎に測距を実行する（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）。又、前記演算制御部１８は、前記光源部２４の発光タイミング、即ちパルス間隔を変更可能となっている。
【００４９】
又、前記演算制御部１８は、前記第１受光部２７と前記第２受光部３１の検出結果に基づき、測定点が存在する測定対象物が金属製であるか非金属製であるかを判断する。尚、測距を行う場合の受光信号としては、前記第１受光部２７からの受光信号と、前記第２受光部３１からの受光信号の和を使用する。前記第１受光部２７と前記第２受光部３１の受光信号の和を用いることで、Ｐ偏光とＳ偏光を分割した場合の受光光量の低下が防止される。測距で得られた測距データと金属製或は非金属製の判断データ（材質情報）とは、各測定点毎に関連付けられて前記記憶部１９に保存される。
【００５０】
更に、前記托架部６と前記走査鏡１６とがそれぞれ定速で回転し、該走査鏡１６の鉛直方向の回転と、前記托架部６の水平方向の回転との共同により、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１５、前記水平角エンコーダ１１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、距離データ、判断データとにより、各点毎に材質情報が付与された測定対象物の３次元の点群データ（位置情報）が取得できる。
【００５１】
上述の様に、第１の実施例では、前記受光光軸２６上に前記受光偏光ビームスプリッタ２８を設け、反射測距光のＰ偏光の光量とＳ偏光の光量とをそれぞれ検出可能としているので、測距光のＰ偏光とＳ偏光の比率と、反射測距光のＰ偏光とＳ偏光の比率とに基づき、測定対象物が金属製か非金属製かを判断することができる。
【００５２】
従って、例えば点群データから配管を抽出する際には、金属製と判断された点群のみについて、点群形状が円筒形であるかを判断すればよいので、処理時間を短縮でき、作業効率の向上を図ることができる。
【００５３】
又、従来の前記距離測定部２１に前記受光偏光ビームスプリッタ２８と前記第２受光部３１とを設けるだけでよいので、大掛かりな装置の追加が不要である。従って、前記測量装置１を大型化することなく測定対象物の材質判断機能を追加することができる。
【００５４】
次に、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図３（Ａ）、図３（Ｂ）中、図２（Ａ）、図２（Ｂ）中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
第２の実施例では、受光光軸２６のビームスプリッタ３４よりも測定対象物側に、即ち測距光と反射測距光の共通光路上に、λ／４の位相差を与える１／４波長板３９を設けている。尚、該１／４波長板３９は、偏光面に対してλ／４の位相差を与える光学特性を有している。その他の構成は第１の実施例と同様である。
【００５６】
光源部２４より射出されたＰ偏光のパルス光又はバースト光の測距光は、投光レンズ３２を透過した後、ミラー３３、前記ビームスプリッタ３４により順次反射される。該ビームスプリッタ３４で反射された測距光は、前記１／４波長板３９を透過する。測距光は、前記１／４波長板３９を透過する過程で、偏光面にλ／４の位相差が与えられ、円偏光の測距光となる。
【００５７】
測距光は、走査鏡１６（図１参照）を介して測定対象物に照射される。測定対象物で反射された反射測距光は、前記走査鏡１６を介して再度前記１／４波長板３９に入射する。測定対象物が金属製である場合には、偏光が保存される。従って、前記１／４波長板３９を透過する過程で、円偏光の反射測距光はＳ偏光の反射測距光となり、前記ビームスプリッタ３４、前記受光レンズ３５を順次透過し、受光偏光ビームスプリッタ２８に入射する。
【００５８】
該受光偏光ビームスプリッタ２８に入射した反射測距光のうち、Ｐ偏光の光は前記受光偏光ビームスプリッタ２８を透過して第１受光部２７に受光される。前記受光偏光ビームスプリッタ２８に入射した反射測距光のうち、Ｓ偏光の光は前記受光偏光ビームスプリッタ２８で反射され第２受光部３１に受光される。
【００５９】
第２の実施例では、測距光と反射測距光の偏光が前記１／４波長板３９により変化している。従って、図３（Ｂ）に示される様に、金属製の測定対象物の場合には、前記第１受光部の受光量３７ａに比べて、前記第２受光部３１の受光量３７ｂが大きく検出される。一方で、非金属製の測定対象物の場合には、前記第１受光部２７の受光量３８ａと前記第２受光部３１の受光量３８ｂとが、略同じ大きさとして検出される。
【００６０】
従って、演算制御部１８は、測距光のＰ偏光とＳ偏光の光量、光量の比率と、反射測距光のＰ偏光とＳ偏光の光量、光量の比率との比較に基づき、測定対象物の材質、即ち金属製か非金属製かを判断することができる。
【００６１】
更に、前記演算制御部１８は、測距結果、測角結果に基づき、各点毎に材質情報が付与された測定対象物の３次元の点群データ（位置情報）を取得することができる。
【００６２】
次に、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に於いて、本発明の第３の実施例について説明する。尚、図４（Ａ）、図４（Ｂ）中、図２（Ａ）、図２（Ｂ）中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００６３】
第３の実施例では、投光光軸２３上の、投光レンズ３２とミラー３３との間に投光１／４波長板４１を設け、受光光軸２６上の、受光レンズ３５とビームスプリッタ３４との間に受光１／４波長板４２を設けている。前記投光１／４波長板４１と前記受光１／４波長板４２は、それぞれ偏光面に対してλ／４の位相差を与える光学特性を有している。その他の構成は第１の実施例と同様である。
【００６４】
光源部２４より射出されたＰ偏光のパルス光又はバースト光の測距光は、前記投光レンズ３２を透過した後、前記投光１／４波長板４１に入射する。測距光は、前記投光１／４波長板４１を透過する過程で、偏光面にλ／４の位相差が与えられ、円偏光の測距光となる。
【００６５】
その後、測距光は前記ミラー３３、前記ビームスプリッタ３４により順次反射され、走査鏡１６（図１参照）を介して測定対象物に照射される。測定対象物で反射された円偏光の反射測距光は、前記走査鏡１６を介して前記ビームスプリッタ３４を透過し、前記受光１／４波長板４２に入射する。測定対象物が金属製である場合には、偏光が保存される。従って、前記受光１／４波長板４２を透過する過程で、円偏光の反射測距光はＳ偏光の反射測距光となり、前記受光レンズ３５を介して受光偏光ビームスプリッタ２８に入射する。
【００６６】
該受光偏光ビームスプリッタ２８に入射した反射測距光のうち、Ｐ偏光の光は前記受光偏光ビームスプリッタ２８を透過して第１受光部２７に受光される。前記受光偏光ビームスプリッタ２８に入射した反射測距光のうち、Ｓ偏光の光は前記受光偏光ビームスプリッタ２８で反射され第２受光部３１に受光される。
【００６７】
第３の実施例でも、図４（Ｂ）に示される様に、金属製の測定対象物の場合には、前記第１受光部の受光量３７ａに比べて、前記第２受光部３１の受光量３７ｂが大きく検出される。一方で、非金属製の測定対象物の場合には、前記第１受光部２７の受光量３８ａと前記第２受光部３１の受光量３８ｂとが、略同じ大きさとして検出される。
【００６８】
従って、演算制御部１８は、測距光のＰ偏光とＳ偏光の光量、光量の比率と、反射測距光のＰ偏光とＳ偏光の光量、光量の比率との比較に基づき、測定対象物の材質、即ち金属製か非金属製かを判断することができる。又、前記演算制御部１８は、測距結果、測角結果に基づき、各点毎に材質情報が付与された測定対象物の３次元の点群データ（位置情報）を取得することができる。
【００６９】
次に、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に於いて、本発明の第４の実施例について説明する。尚、図５（Ａ）、図５（Ｂ）中、図２（Ａ）、図２（Ｂ）中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００７０】
第４の実施例では、第１の実施例に於ける受光偏光ビームスプリッタ２８、第１受光部２７、第２受光部３１が省略されている。一方で、第４の実施例は、受光光軸２６に設けられた受光部４３と、前記受光光軸２６に対して挿脱可能であり、Ｐ偏光の光のみを透過させる光学特性を有する偏光板４４と、該偏光板４４を挿脱する偏光板駆動部４５とを有している。前記偏光板４４と前記偏光板駆動部４５とにより偏光選択部が構成される。その他の構成については、第１の実施例と同様である。
【００７１】
図５（Ｂ）中、４６ａは測定対象物が金属製であり、且つ前記偏光板４４が前記受光光軸２６上に存在しない場合の、前記受光部４３で受光される受光量を示している。又、４６ｂは測定対象物が非金属製であり、且つ前記偏光板４４が前記受光光軸２６上に存在しない場合の、前記受光部４３で受光される受光量を示している。又、４６ｃは測定対象物が金属製であり、且つ前記偏光板４４が前記受光光軸２６上に配置された場合の、前記受光部４３で受光される受光量を示している。更に、４６ｄは測定対象物が非金属製であり、且つ前記偏光板４４が前記受光光軸２６上に配置された場合の、前記受光部４３で受光される受光量を示している。
【００７２】
前記偏光板４４が前記受光光軸２６上に存在しない場合には、測定対象物が金属製であっても非金属製であっても、射出光量３６が測定対象物迄の距離と測定対象物の反射率で減衰した時の光量と略同じ光量の受光量４６ａ，４６ｂが検出される。従って、この場合には、測定対象物が金属製であるか非金属製であるかは判断できない。
【００７３】
然し乍ら、上記の場合、反射測距光の総光量が前記偏光板４４により減じられることがない。従って、測定対象物の測定を行うのに充分な光量を確保でき、測定対象物の点群データを高精度に取得することができる。
【００７４】
又、前記偏光板４４が前記受光光軸２６上に配置された場合、反射測距光が前記偏光板４４を通過する過程で、反射測距光からＳ偏光の光が除去される。この為、測定対象物が金属製であった場合には、反射測距光もＳ偏光の光を略含まないＰ偏光の光となり、前記射出光量３６が測定対象物迄の距離と測定対象物の反射率で減衰した時の光量と略同じ光量の受光量４６ｃが検出される。一方で、測定対象物が非金属製であった場合には、反射測距光はＰ偏光とＳ偏光とを略同量含む光となるので、前記射出光量３６が測定対象物迄の距離と測定対象物の反射率で減衰した時の光量の略半分の光量の受光量４６ｄが検出される。
【００７５】
第４の実施例では、前記受光光軸２６上に前記偏光板４４を配置していない状態で測定対象物の点群データを取得し、前記受光光軸２６上に前記偏光板４４を配置した状態で測定対象物の点群データを再度取得する。その後、前記演算制御部１８に各点毎の２つの受光量を比較させ、金属製であるか非金属製であるかを判断させる。判断結果（材質情報）は各点毎に付与される。
【００７６】
次に、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に於いて、本発明の第５の実施例について説明する。尚、図６（Ａ）、図６（Ｂ）中、図５（Ａ）、図５（Ｂ）中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００７７】
第５の実施例では、第４の実施例に於ける偏光板４４を、Ｓ偏光の光のみを透過させる偏光板４７としている。従って、該偏光板４７と偏光板駆動部４５とにより偏光選択部が構成される。その他の構成については、第４の実施例と同様である。
【００７８】
測定対象物が金属製であった場合、図６（Ｂ）に示される様に、受光光軸２６上に前記偏光板４７を配置すると、反射測距光からＰ偏光の光が除去され、受光部４３で検出される受光量４６ｃは略０となる。
【００７９】
一方で、測定対象物が非金属製であった場合には、前記受光光軸２６上に前記偏光板４７を配置すると、反射測距光からＰ偏光の光が除去され、前記受光部４３で検出される受光量４６ｄは射出光量３６が測定対象物迄の距離と測定対象物の反射率で減衰した時の光量の略半分となる。
【００８０】
第５の実施例では、前記受光光軸２６上に前記偏光板４７を配置していない状態で測定対象物の点群データを取得し、前記受光光軸２６上に前記偏光板４７を配置した状態で測定対象物の点群データを再度取得する。その後、演算制御部１８に各点毎の２つの受光量を比較させ、金属製であるか非金属製であるかを判断させる。判断結果（材質情報）は各点毎に付与される。
【００８１】
尚、第４の実施例と第５の実施例とを組合わせ、前記偏光板４４、前記偏光板４７を択一的に前記受光光軸２６上に挿脱できる様にしてもよい。
【００８２】
次に、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に於いて、本発明の第６の実施例について説明する。尚、図７（Ａ）、図７（Ｂ）中、図５（Ａ）、図５（Ｂ）中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００８３】
第６の実施例では、投光光学系２５の光源部が第１光源部４８と第２光源部４９とから構成される。前記第１光源部４８は投光光軸２３上に設けられている。該投光光軸２３上には投光偏光ビームスプリッタ５１が設けられ、該投光偏光ビームスプリッタ５１の反射光軸上に前記第２光源部４９が設けられている。尚、前記投光光軸２３は、前記投光偏光ビームスプリッタ５１の透過光軸と合致している。
【００８４】
前記第１光源部４８は、Ｐ偏光の測距光を射出する様になっている。又、前記第２光源部４９は、Ｓ偏光の測距光を射出する様になっている。更に、前記投光偏光ビームスプリッタ５１は、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射する光学特性を有している。
【００８５】
又、受光光軸２６上には偏光板５２が設けられている。該偏光板５２は、Ｐ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を遮断する光学特性を有している。前記投光偏光ビームスプリッタ５１と前記偏光板５２とにより偏光選択部が構成される。
【００８６】
第６の実施例では、前記第１光源部４８と前記第２光源部４９とから、交互に測距光がパルス発光又はバースト発光される。前記投光偏光ビームスプリッタ５１を透過又は反射した測距光は、測定対象物で反射され、前記偏光板５２を介して受光部４３に受光される。
【００８７】
ここで、測定対象物が金属製であった場合、反射測距光に於いても測距光の偏光特性が保存される。この為、前記第１光源部４８から射出されたＰ偏光の測距光は、Ｐ偏光の反射測距光として前記偏光板５２を光量が減じられることなく透過し、前記受光部４３に受光される。従って、該受光部４３では、前記第１光源部４８の射出光量５３が測定対象物迄の距離と測定対象物の反射率で減衰した時の光量と略同等の受光量５４ａが検出される。
【００８８】
又、前記第２光源部４９から射出されたＳ偏光の測距光は、Ｓ偏光の反射測距光として略全ての光が前記偏光板５２で遮断される。従って、前記受光部４３で検出される受光量５４ｂは略０となる。
【００８９】
一方で、測定対象物が非金属製であった場合、測距光の偏光特性が保存されず、Ｐ偏光とＳ偏光の割合が略同等の反射測距光となる。この為、前記第１光源部４８から射出されたＰ偏光の測距光は、前記射出光量５３が測定対象物迄の距離と測定対象物の反射率で減衰した時の光量の略半分の受光量５４ｃとなって前記受光部４３に受光される。
【００９０】
又、前記第２光源部４９から射出されたＳ偏光の測距光は、射出光量５５が測定対象物迄の距離と測定対象物の反射率で減衰した時の光量の略半分の受光量５４ｄとなって前記受光部４３に受光される。即ち、前記第１光源部４８から測距光を射出した場合でも、前記第２光源部４９から測距光を射出した場合でも、前記受光部４３で検出される前記受光量５４ｃ，５４ｄは略同等となる。
【００９１】
第６の実施例では、前記射出光量５３に対する受光量、前記射出光量５５に対する受光量を比較することで、演算制御部１８は、測定対象物が金属製であるか非金属製であるかを判断することができる。判断結果（材質情報）は、点群データの各点毎に付与される。
【００９２】
次に、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に於いて、本発明の第７の実施例について説明する。尚、図８（Ａ）、図８（Ｂ）中、図７（Ａ）、図７（Ｂ）中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００９３】
第７の実施例では、第６の実施例に於ける投光偏光ビームスプリッタ５１が省略され、光源部が１つの光源部２４により構成される。又、第７の実施例は、投光光軸２３上に挿脱可能に設けられた１／２波長板５６と、該１／２波長板５６を前記投光光軸２３に対して挿脱する波長板駆動部５７とを有している。前記１／２波長板５６は、前記光源部２４からの測距光の偏光面にλ／２の位相差を与え、測距光と直交する偏光方向の光とする光学特性を有している。前記１／２波長板５６と、前記波長板駆動部５７と、偏光板５２とにより偏光選択部が構成される。その他の構成については、第６の実施例と同様である。
【００９４】
前記光源部２４からＰ偏光の測距光が発せられた際に、前記１／２波長板５６が前記投光光軸２３上に存在しない場合にはＰ偏光の測距光が射出され、前記１／２波長板５６が前記投光光軸２３上に挿入されている場合にはＳ偏光の測距光が射出される。
【００９５】
図８（Ｂ）中、４６ａは測定対象物が金属製であり、且つ前記１／２波長板５６が前記投光光軸２３上に存在しない場合（測距光がＰ偏光の場合）の受光量を示している。又、４６ｂは測定対象物が非金属製であり、且つ前記１／２波長板５６が前記投光光軸２３上に存在しない場合（測距光がＰ偏光の場合）の受光量を示している。又、４６ｃは測定対象物が金属製であり、且つ前記１／２波長板５６が前記投光光軸２３上に配置された場合（測距光がＳ偏光の場合）の受光量を示している。更に、４６ｄは測定対象物が非金属製であり、且つ前記１／２波長板５６が前記投光光軸２３上に配置された場合（測距光がＳ偏光の場合）の受光量を示している。
【００９６】
測定対象物が金属製であり、且つ前記１／２波長板５６が前記投光光軸２３上に存在しない場合には、反射測距光はＰ偏光が保存され、前記偏光板５２により光量が減じられることがなく、射出光量３６が測定対象物迄の距離と測定対象物の反射率で減衰した時の光量と略同等の前記受光量４６ａが検出される。又、測定対象物が非金属製であり、且つ前記１／２波長板５６が前記投光光軸２３上に存在しない場合には、Ｓ偏光とＰ偏光が混在する反射測距光のうちＳ偏光の光が前記偏光板５２により遮断される。従って、前記射出光量３６の略半分の前記受光量４６ｂが検出される。
【００９７】
又、測定対象物が金属製であり、且つ前記１／２波長板５６が前記投光光軸２３上に配置された場合には、前記１／２波長板５６によりＳ偏光とされた測距光が射出され、Ｓ偏光が保存された反射測距光が前記偏光板５２により略全て遮断される。従って、受光部４３で検出される前記受光量４６ｃは略０となる。又、測定対象物が非金属製であり、且つ前記１／２波長板５６が前記投光光軸２３上に配置された場合には、Ｓ偏光の測距光が射出される。Ｓ偏光とＰ偏光が混在する反射測距光のうちＳ偏光の光が前記偏光板５２により遮断され、前記射出光量３６が測定対象物迄の距離と測定対象物の反射率で減衰した時の光量の略半分の前記受光量４６ｄが検出される。
【００９８】
第７の実施例に於いて、測定対象物の測定を行なう際には、先ず前記１／２波長板５６を前記投光光軸２３上に存在しない状態で測定対象物の点群データを取得する。次に、前記１／２波長板５６を前記投光光軸２３上に配置した状態で、測定対象物の点群データを取得する。
【００９９】
取得された２つの点群データの各測定点は略同一座標となっている。同一座標に位置する測定点同士を比較した場合、測定対象物が金属製であれば、異なった受光量が検出されている。一方で、測定対象物が非金属製であれば、略同一の受光量が検出される。
【０１００】
従って、第７の実施例では、得られた２つの点群データの各点の受光量を比較することで、測定対象物が金属製であるか非金属製であるかを判断することができる。
【０１０１】
尚、本発明では、第２の実施例と第３の実施例で１／４波長板３９、或は投光１／４波長板４１と受光１／４波長板４２を設けているが、第４の実施例〜第７の実施例に対しても、前記１／４波長板３９、或は投光１／４波長板４１と受光１／４波長板４２を適用してもよいのは言う迄もない。
【符号の説明】
【０１０２】
１              測量装置
３              測量装置本体
１８            演算制御部
２１            距離測定部
２３            投光光軸
２４            光源部
２６            受光光軸
２７            第１受光部
２８            受光偏光ビームスプリッタ
３１            第２受光部
３９            １／４波長板
４１            投光１／４波長板
４２            受光１／４波長板
４３            受光部
４４            偏光板
４５            偏光板駆動部
４７            偏光板
４８            第１光源部
４９            第２光源部
５１            投光偏光ビームスプリッタ
５２            偏光板
５６            １／２波長板
５７            波長板駆動部
【図１】
2020020748.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020020748.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020020748.tif 000009
【図８】
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