(57)【要約】【課題】端部から十分な光量の反射光を得ることが可能なターゲット装置を提供する。【解決手段】測定部２１０を備え、測定部２１０の外周面の少なくとも一部には、軸線Ｚ回りの周方向の全周に複数の再帰反射素子が配列された再帰反射層２１１が形成されており、再帰反射層２１１は、周方向の全周に沿って軸線Ｚからの距離が変化する凹凸形状に形成されているターゲット装置２００を提供する。【選択図】図５
2020076624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定装置が照射する測定光により測定されるターゲット装置であって、
軸線を中心とした略回転体形状を有する測定部を備え、
前記測定部の外周面の少なくとも一部には、前記軸線回りの周方向の全周に複数の再帰反射素子が配列された再帰反射層が形成されており、
前記再帰反射層は、前記周方向の全周に沿って前記軸線からの距離が変化する凹凸形状に形成されていることを特徴とするターゲット装置。
【請求項２】
前記測定部は、
前記軸線回りに第１外径を有する第１補助測定部と、
前記軸線回りに第２外径を有する第２補助測定部と、
前記第１補助測定部および前記第２補助測定部の間に配置され、前記軸線回りに前記第１外径および前記第２外径よりも大きい所定外径を有する基準測定部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のターゲット装置。
【請求項３】
前記再帰反射層は、前記周方向に沿って前記軸線からの距離が漸次大きくなるとともに前記周方向となす角が所定角度以上となる複数の第１領域と、前記周方向に沿って前記軸線からの距離が漸次小さくなるとともに前記周方向となす角が前記所定角度以上となる複数の第２領域と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のターゲット装置。
【請求項４】
前記第１領域と前記第２領域のそれぞれは、前記軸線と平行に延びるように形成される面であるとともに前記周方向に沿って一定の間隔で形成されていることを特徴とする請求項３に記載のターゲット装置。
【請求項５】
前記第１領域と前記第２領域は、前記軸線と平行に延びるように形成される平面であるとともに互いに隣接して配置されていることを特徴とする請求項４に記載のターゲット装置。
【請求項６】
前記再帰反射層は、前記軸線からの距離が同一であり前記軸線と平行に延びるように形成される曲面である第３領域を有し、
前記第１領域と前記第２領域は、前記第３領域を介して接続されていることを特徴とする請求項５に記載のターゲット装置。
【請求項７】
前記再帰反射層は、前記第１外径および前記第２外径よりも小さい第３外径を有するとともに表面に前記複数の再帰反射素子が配列された筒体を、前記周方向の全周に隣接して配置することにより形成されることを特徴とする請求項２に記載のターゲット装置。
【請求項８】
前記測定部は、
略球形に形成される本体部と、
前記本体部の外周面に取り付けられるとともに互いに直交する３面と該３面と交差する底面を有する三角錐形状の複数の突起部と、を備え、
前記突起部の前記３面には、前記複数の再帰反射素子が配列された前記再帰反射層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のターゲット装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のターゲット装置と、
前記ターゲット装置へ測定光を照射するとともに前記ターゲット装置からの反射光を受光して前記ターゲット装置の測定点を検出する測定装置と、を備えることを特徴とする測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲット装置及び測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に測量を行うには測定点に測定対象、例えば測定対象として、再帰反射のプリズム（コーナキューブ）を設置し、既知点に設置された測定装置（トータルステーション）からコーナキューブを視準する。測定装置は、コーナキューブ迄の距離と視準方向の既知の方向に対する水平角度と鉛直角度を測定し、コーナキューブ迄の水平距離と水平角度と、コーナキューブの鉛直高さを求めている（例えば、特許文献１参照）。この際、測量を行う作業者は、コーナキューブを測定点数に応じて頻繁に移動させて測定点に設置しなければならない。そのため、設置を簡単にする目的でコーナキューブをポールに取付け、ポールの下端で測定点を指示する様にポールを鉛直に設置する方法が採られる。
【０００３】
コーナキューブをポールに取付けた場合、コーナキューブとポール下端とは距離がある。ポールを設置する場合、測定点に対してポールを鉛直に立てなければ水平距離の誤差を生じてしまう。そのため、鉛直検出用の気泡管をポールに取付け、気泡管を用いて鉛直に立てていた。しかし、物や建物の隅等ポールを鉛直に立てられない場合、測定点からずらした位置にポールを設置し、測定点からずらした位置を測定し、ずらした距離を別手段で測定し、測定点を間接的に測定していた。又、建物の壁面内の位置等、ポールを鉛直に設置できない場所では、直接測定できなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−０４４５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、形状に特徴を持たせたターゲットを測定対象とし、ターゲットの形状から測定点の位置を測定する方法が考えられる。この方法を用いることにより、ターゲットを鉛直に立てなくても、測定点の位置を直接的に測定することができる。しかしながら、測定装置が照射する測定光に対してターゲットが反射する反射光の光量が十分に得られない場合、測定装置がターゲットから反射される反射光と他の構造物から反射される反射光とを区別することが困難となる。そこで、ターゲットの表面に複数の再帰反射素子を配列したシート材を貼り付け、ターゲットから十分な光量の反射光を得る方法が考えられる。
【０００６】
しかしながら、再帰反射素子は、測定光の入射角（測定光が入射点で入射面の法線となす角）が所定角度（例えば、４５度）より大きくとなると、反射光が得られなくなる。そのため、円筒形や球形のターゲットにシート材を貼り付けた場合、ターゲットの端部において反射光が得られず、ターゲットの形状および測定点の位置を正確に測定することができない可能性がある。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、端部から十分な光量の反射光を得ることが可能なターゲット装置およびそれを備えた測定システム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】
前記課題は、本発明によれば、測定装置が照射する測定光により測定されるターゲット装置であって、軸線を中心とした略回転体形状を有する測定部を備え、前記測定部の外周面の少なくとも一部には、前記軸線回りの周方向の全周に複数の再帰反射素子が配列された再帰反射層が形成されており、前記再帰反射層は、前記周方向の全周に沿って前記軸線からの距離が変化する凹凸形状に形成されていることを特徴とするターゲット装置により解決される。
【０００９】
本発明のターゲット装置によれば、再帰反射層が、周方向の全周に沿って軸線からの距離が変化する凹凸形状に形成されている。そのため、ターゲット装置の端部に配置される再帰反射層の一部において、測定光が再帰反射素子の入射面の法線となす入射角が所定角度（例えば、４５度以上かつ６０度以下の範囲の角度）以下となる。これにより、ターゲット装置の端部から十分な光量の反射光を得ることが可能となる。
【００１０】
本発明のターゲット装置において、好ましくは、前記測定部は、前記軸線回りに第１外径を有する第１補助測定部と、前記軸線回りに第２外径を有する第２補助測定部と、前記第１補助測定部および前記第２補助測定部の間に配置され、前記軸線回りに前記第１外径および前記第２外径よりも大きい所定外径を有する基準測定部と、を備えることを特徴とする。
本構成のターゲット装置によれば、基準測定部の所定外径が第１補助測定部および第２補助測定部の外径よりも大きい。そのため、測定装置は、ターゲット装置へ測定光を照射して反射光を受光することにより、第１補助測定部および第２補助測定部よりも外径が大きい基準測定部の位置を検出し、基準測定部から既知の距離に配置される測定点（ターゲット装置の先端）を測定することができる。また、測定装置は、第１補助測定部と第２補助測定部の位置を検出することにより、測距光の測距光軸に対するターゲット装置の軸線の傾きを測定し、測定点の測定結果を補正することができる。よって、ターゲット装置を鉛直に立てなくても測定点の位置を測定装置により直接的に測定することができる。
【００１１】
本発明のターゲット装置において、好ましくは、前記再帰反射層は、前記周方向に沿って前記軸線からの距離が漸次大きくなるとともに前記周方向となす角が所定角度以上となる複数の第１領域と、前記周方向に沿って前記軸線からの距離が漸次小さくなるとともに前記周方向となす角が前記所定角度以上となる複数の第２領域と、を有することを特徴とする。
本構成のターゲット装置によれば、再帰反射層が複数の第１領域と複数の第２領域とを有する。測定装置からみてターゲット装置の幅方向の両端部に配置される第１領域および第２領域に入射する測定光は、再帰反射素子の入射面となす角が所定角度以上（例えば、４５度以上）となるため、測定光が入射面の法線となす入射角が十分に小さくなり、ターゲット装置の端部から十分な光量の反射光を確実に得ることができる。
【００１２】
前記構成のターゲット装置において、好ましくは、前記第１領域と前記第２領域のそれぞれは、前記軸線と平行に延びるように形成される面であるとともに前記周方向に沿って一定の間隔で形成されていることを特徴とする。
本構成のターゲット装置によれば、第１領域と第２領域のそれぞれが軸線と平行に延びるように形成される面であるため、軸線に沿ったいずれの位置の再帰反射層に測定光が入射した場合でもターゲット装置から同様の反射光が反射される。また、第１領域と第２領域のそれぞれが周方向に沿って一定の間隔で形成されているため、ターゲット装置を軸線回りのどのような向きに配置しても、ターゲット装置から同様の反射光を測定装置へ向けて反射させることができる。
【００１３】
前記構成のターゲット装置において、好ましくは、前記第１領域と前記第２領域は、前記軸線と平行に延びるように形成される平面であるとともに互いに隣接して配置されていることを特徴とする。
本構成のターゲット装置によれば、第１領域と第２領域のそれぞれが平面であるため、各平面において測定光が入射した領域の全てから反射光が反射される。また、第１領域と第２領域のそれぞれの平面が隣接して配置されているため、反射光が反射される領域を近接させることができる。
【００１４】
前記構成のターゲット装置において、好ましくは、前記軸線からの距離が同一であり前記軸線と平行に延びるように形成される曲面である第３領域を有し、前記第１領域と前記第２領域は、前記第３領域を介して接続されていることを特徴とする。
本構成のターゲット装置によれば、測定装置からみてターゲット装置の幅方向の中央部に配置される第３領域は、測定光と再帰反射素子の入射面とがなす角が９０°近傍となる。そのため、本構成のターゲット装置は、測定光に対して十分な光量の反射光を測定装置へ向けて反射させることができる。
【００１５】
前記構成のターゲット装置において、好ましくは、前記再帰反射層は、前記第１外径および前記第２外径よりも小さい第３外径を有するとともに表面に前記複数の再帰反射素子が配列された筒体を、前記周方向の全周に隣接して配置することにより形成されることを特徴とする。
本構成のターゲット装置によれば、再帰反射素子が配列された筒体を部品として予め作成しておき、筒体を周方向の全周に隣接して配置することにより、凹凸形状の再帰反射層を容易に形成することができる。
【００１６】
前記構成のターゲット装置において、好ましくは、前記基準測定部は、略球形に形成される本体部と、前記本体部の外周面に取り付けられるとともに互いに直交する３面と該３面と交差する底面を有する三角錐形状の複数の突起部と、を備え、前記突起部の前記３面には、前記複数の再帰反射素子が配列された前記再帰反射層が形成されていることを特徴とする。
本構成のターゲット装置によれば、立方体の一隅を切断した三角錐形状の突起部が略球形に形成される基準測定部の本体部の外周面に形成される。そして、互いに直交する突起部の３面に再帰反射層が形成されるため、端部から十分な光量の反射光を得ることが可能なターゲット装置を提供することができる。
【００１７】
前記課題は、本発明によれば、上記のいずれかに記載のターゲット装置と、前記ターゲット装置へ測定光を照射するとともに前記ターゲット装置からの反射光を受光して前記ターゲット装置の測定点を検出する測定装置と、を備えることを特徴とする測定システムにより解決される。
本発明の測定システムによれば、ターゲット装置の端部から十分な光量の反射光を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、端部から十分な光量の反射光を得ることが可能なターゲット装置およびそれを備えた測定システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザスキャナを具備する測定装置の外観図である。
【図２】図１に示すレーザスキャナの概略構成図である。
【図３】図１に示すレーザスキャナに於ける光軸偏向部の概略図である。
【図４】図３に示す光軸偏向部の作用説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るターゲット装置の外観図である。
【図６】図５に示すターゲット装置のI-I矢視断面図である。
【図７】図５に示すターゲット装置のII-II矢視断面図である。
【図８】図５に示すターゲット装置のIII-III矢視断面図である。
【図９】図６に示す第１補助測定部のIV部分の部分拡大図である。
【図１０】再帰反射層を示す断面図である。
【図１１】再帰反射層を再帰反射素子の入射面側からみた平面図である。
【図１２】第１実施形態の再帰反射層から反射される反射光が通過する領域を示す図である。
【図１３】比較例の再帰反射層から反射される反射光が通過する領域を示す図である。
【図１４】測定装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【図１５】スキャンパターンと測定対象との関係を示す説明図である。
【図１６】スキャンパターン、局所スキャンパターンと測定対象との関係を示す説明図である。
【図１７】局所スキャンパターンによる基準測定部の検出、ターゲット装置の傾きの検出を示す説明図である。
【図１８】第２実施形態の第１補助測定部を示す部分拡大図である。
【図１９】第３実施形態の第１補助測定部を示す部分拡大図である。
【図２０】第４実施形態の第１補助測定部を示す部分拡大図である。
【図２１】第５実施形態の第１補助測定部を示す部分拡大図である。
【図２２】第６実施形態の第１補助測定部を示す部分拡大図である。
【図２３】第７実施形態に係るターゲット装置の外観図である。
【図２４】三角錐形状の突起部を示す斜視図である。
【図２５】正四角錘形状の突起部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ本発明の第１実施形態に係る測量システム（測定システム）について説明する。本実施形態の測量システムは、測定光を照射する測定装置１００と、測定装置１００が照射する測定光により測定されるターゲット装置２００と、を備える。
【００２１】
本実施形態に係る測定装置１００について概略を説明する。図１において、Ｏは後述する偏向部３５により偏向されていない状態での光軸を示し、この時の光軸を基準光軸とする。測定装置１００は、主に支持装置としての三脚２、レーザスキャナ３、操作装置４、回転台５から構成される。回転台５は三脚２の上端に取付けられ、回転台５にレーザスキャナ３が横回転可能及び縦回転可能に取付けられる。又、回転台５は、レーザスキャナ３の横方向の回転角（水平方向の回転角）を検出する機能を具備している。
【００２２】
回転台５には横方向に延びるレバー７が設けられる。レバー７の操作により、レーザスキャナ３を上下方向（鉛直方向）、又は横方向（水平方向）に回転させることができ、また所要の姿勢で固定することも可能となっている。
【００２３】
レーザスキャナ３は、測距部３Ａ、姿勢検出部１７を内蔵し、測距部３Ａは測定光２３を測定対象物、或は測定範囲に射出し、反射測定光２４を受光して測定を行う。又、姿勢検出部１７は、レーザスキャナ３の鉛直（又は水平）に対する姿勢を高精度に検出可能である。
【００２４】
操作装置４は、レーザスキャナ３との間で有線、無線等所要の手段を介して通信を行う通信機能を有する。又、操作装置４は、アタッチメント８を介してレーザスキャナ３に着脱可能となっており、取外した操作装置４は片手で保持し、操作可能であり、操作装置４によりレーザスキャナ３を遠隔操作可能となっている。
【００２５】
更に、レーザスキャナ３からは、画像、測定状態、測定結果等が操作装置４に送信され、画像、測定状態、測定結果等が、操作装置４に記憶され操作装置４の表示部（図示せず）に表示される様になっている。操作装置４は、例えばスマートフォンであってもよい。
【００２６】
図２を参照して、レーザスキャナ３について説明する。
レーザスキャナ３は、測定光射出部１１、受光部１２、測距演算部１３、撮像部１４、射出方向検出部１５、モータドライバ１６、姿勢検出部１７、第１通信部１８、演算制御部１９、第１記憶部２０、撮像制御部２１、画像処理部２２を具備し、これらは筐体９に収納され、一体化されている。尚、測定光射出部１１、受光部１２、測距演算部１３等は測距部３Ａを構成する。
【００２７】
測定光射出部１１は射出光軸２６を有し、射出光軸２６上に発光素子２７、例えばレーザダイオード（ＬＤ）が設けられている。又、射出光軸２６上に投光レンズ２８が設けられている。更に、射出光軸２６上に設けられた偏向光学部材としての第１反射鏡２９と、受光光軸３１（後述）上に設けられた偏向光学部材としての第２反射鏡３２とによって、射出光軸２６は、受光光軸３１と合致する様に偏向される。第１反射鏡２９と第２反射鏡３２とで射出光軸偏向部が構成される。発光素子２７はパルスレーザ光線を発し、測定光射出部１１は、発光素子２７から発せられたパルスレーザ光線を測定光２３として射出する。
【００２８】
受光部１２について説明する。受光部１２には、測定対象物（即ち測定点）からの反射測定光２４が入射する。受光部１２は、受光光軸３１を有し、受光光軸３１には、上記した様に、第１反射鏡２９、第２反射鏡３２によって偏向された射出光軸２６が合致する。
【００２９】
偏向された射出光軸２６上に、即ち受光光軸３１上に偏向部３５（後述）が配設される。偏向部３５の中心を透過する真直な光軸は、基準光軸Ｏとなっている。基準光軸Ｏは、偏向部３５によって偏向されなかった時の射出光軸２６又は受光光軸３１と合致する。
【００３０】
偏向部３５を透過し、入射した受光光軸３１上に結像レンズ３４が配設され、また受光素子３３、例えばフォトダイオード（ＰＤ）が設けられている。結像レンズ３４は、反射測定光２４を受光素子３３に結像する。受光素子３３は反射測定光２４を受光し、受光信号を発生する。受光信号は、測距演算部１３に入力される。測距演算部１３は、受光信号に基づき測定点迄の測距を行う。
【００３１】
図３を参照して、偏向部３５について説明する。偏向部３５は、一対の光学プリズム３６ａ，３６ｂから構成される。光学プリズム３６ａ，３６ｂは、それぞれ円板状であり、受光光軸３１上に直交して配置され、重なり合い、平行に配置されている。光学プリズム３６ａ，３６ｂとして、それぞれリズレープリズムが用いられることが、装置を小型化するために好ましい。偏向部３５の中央部は、測定光２３が透過し、射出される第１偏向部である測定光偏向部３５ａとなっており、中央部を除く部分は反射測定光２４が透過し、入射する第２偏向部である反射測定光偏向部３５ｂとなっている。
【００３２】
光学プリズム３６ａ，３６ｂとして用いられるリズレープリズムは、それぞれ平行に形成されたプリズム要素３７ａ，３７ｂと多数のプリズム要素３８ａ，３８ｂによって構成され、円板形状を有する。光学プリズム３６ａ，３６ｂ及び各プリズム要素３７ａ，３７ｂ及びプリズム要素３８ａ，３８ｂは同一の光学特性を有する。
【００３３】
プリズム要素３７ａ，３７ｂは、測定光偏向部３５ａを構成し、プリズム要素３８ａ，３８ｂは反射測定光偏向部３５ｂを構成する。リズレープリズムは光学ガラスから製作してもよいが、光学プラスチック材料でモールド成形したものでもよい。光学プラスチック材料でモールド成形することで、安価なリズレープリズムを製作できる。
【００３４】
光学プリズム３６ａ，３６ｂはそれぞれ受光光軸３１を中心に独立して個別に回転可能に配設されている。光学プリズム３６ａ，３６ｂは、回転方向、回転量、回転速度を独立して制御されることで、射出光軸２６を通過する測定光２３を任意の方向に偏向し、受光される反射測定光２４を受光光軸３１と平行に偏向する。光学プリズム３６ａ，３６ｂの外形形状は、それぞれ受光光軸３１を中心とする円形であり、反射測定光２４の広がりを考慮し、充分な光量を取得できる様、光学プリズム３６ａ，３６ｂの直径が設定されている。
【００３５】
光学プリズム３６ａの外周にはリングギア３９ａが嵌設され、光学プリズム３６ｂの外周にはリングギア３９ｂが嵌設されている。リングギア３９ａには駆動ギア４１ａが噛合し、駆動ギア４１ａはモータ４２ａの出力軸に固着されている。同様に、リングギア３９ｂには駆動ギア４１ｂが噛合し、駆動ギア４１ｂはモータ４２ｂの出力軸に固着されている。モータ４２ａ，４２ｂは、モータドライバ１６に電気的に接続されている。
【００３６】
モータ４２ａ，４２ｂは、回転角を検出することができるもの、或は駆動入力値に対応した回転をするもの、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モータの回転量を検出してもよい。モータ４２ａ，４２ｂの回転量がそれぞれ検出され、モータドライバ１６によりモータ４２ａ，４２ｂが個別に制御される。尚、エンコーダを直接リングギア３９ａ，３９ｂにそれぞれ取付け、エンコーダによりリングギア３９ａ，３９ｂの回転角を直接検出する様にしてもよい。
【００３７】
駆動ギア４１ａ，４１ｂ、モータ４２ａ，４２ｂは、測定光射出部１１と干渉しない位置、例えばリングギア３９ａ，３９ｂの下側に設けられている。
投光レンズ２８、第１反射鏡２９、第２反射鏡３２、測定光偏向部３５ａ等は、投光光学系を構成し、反射測定光偏向部３５ｂ、結像レンズ３４等は受光光学系を構成する。
【００３８】
測距演算部１３は、発光素子２７を制御し、測定光２３としてパルスレーザ光線を発光させる。測定光２３が、プリズム要素３７ａ，３７ｂ（測定光偏向部３５ａ）により、測定点に向うよう偏向される。
【００３９】
測定対象物から反射された反射測定光２４は、プリズム要素３８ａ，３８ｂ（反射測定光偏向部３５ｂ）、結像レンズ３４を介して入射し、受光素子３３に受光される。受光素子３３は、受光信号を測距演算部１３に送出し、測距演算部１３は受光素子３３からの受光信号に基づき、パルス光毎に測定点（測定光２３が照射された点）の測距を行い、測距データは第１記憶部２０に格納される。而して、測定光２３をスキャンしつつ、パルス光毎に測距を行うことで各測定点の測距データが取得できる。
【００４０】
射出方向検出部１５は、モータ４２ａ，４２ｂに入力する駆動パルスをカウントすることで、モータ４２ａ，４２ｂ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、モータ４２ａ，４２ｂの回転角を検出する。又、射出方向検出部１５は、モータ４２ａ，４２ｂの回転角に基づき、光学プリズム３６ａ，３６ｂの回転位置を演算する。
【００４１】
更に、射出方向検出部１５は、光学プリズム３６ａ，３６ｂの屈折率と回転位置に基づき、測定光２３の射出方向を演算し、演算結果は演算制御部１９に入力される。演算制御部１９は、測定光２３の射出方向から基準光軸Ｏに対する測定点の水平角、鉛直角を演算し、各測定点について、水平角、鉛直角を測距データに関連付けることで、測定点の３次元データを求めることができる。
【００４２】
姿勢検出部１７について説明する。姿勢検出部１７は、フレーム４５を有し、フレーム４５は筐体９に固定され、或は構造部材に固定され、レーザスキャナ３と一体となっている。フレーム４５にジンバルを介してセンサブロック４６が取付けられている。センサブロック４６は、直交する２軸を中心に３６０度回転自在となっている。センサブロック４６には、第１傾斜センサ４７、第２傾斜センサ４８が取付けられている。
【００４３】
第１傾斜センサ４７は水平を高精度に検出するものであり、例えば水平液面に検出光を入射させ反射光の反射角度の変化で水平を検出する傾斜検出器、或は封入した気泡の位置変化で傾斜を検出する気泡管である。又、第２傾斜センサ４８は傾斜変化を高応答性で検出するものであり、例えば加速度センサである。
【００４４】
センサブロック４６のフレーム４５に対する２軸についての相対回転角は、エンコーダ４９，５０によって検出される様になっている。又、センサブロック４６を回転させ、水平に維持するモータ（図示せず）が２軸に関して設けられており、モータは、第１傾斜センサ４７、第２傾斜センサ４８からの検出結果に基づきセンサブロック４６を水平に維持する様に、演算制御部１９によって制御される。
【００４５】
センサブロック４６が傾斜していた場合（レーザスキャナ３が傾斜していた場合）、センサブロック４６に対する相対回転角がエンコーダ４９，５０によって検出され、エンコーダ４９，５０の検出結果に基づき、レーザスキャナ３の傾斜角、傾斜方向が検出される。センサブロック４６は、２軸について３６０度回転自在であるので、姿勢検出部１７がどの様な姿勢となろうとも（例えば、姿勢検出部１７の天地が逆になった場合でも）、全方向での姿勢検出が可能である。
【００４６】
姿勢検出に於いて、高応答性を要求する場合は、第２傾斜センサ４８の検出結果に基づき姿勢検出と姿勢制御が行われるが、第２傾斜センサ４８は第１傾斜センサ４７に比べ検出精度が悪いのが一般的である。姿勢検出部１７では、高精度の第１傾斜センサ４７と高応答性の第２傾斜センサ４８を具備することで、第２傾斜センサ４８の検出結果に基づき姿勢制御を行い、第１傾斜センサ４７により高精度の姿勢検出を可能とする。
【００４７】
第１傾斜センサ４７の検出結果で、第２傾斜センサ４８の検出結果を較正することができる。即ち、第１傾斜センサ４７が水平を検出した時のエンコーダ４９，５０の値、即ち実際の傾斜角と第２傾斜センサ４８が検出した傾斜角との間で偏差を生じれば、偏差に基づき第２傾斜センサ４８の傾斜角を較正することができる。
【００４８】
従って、予め、第２傾斜センサ４８の検出傾斜角と、第１傾斜センサ４７による水平検出とエンコーダ４９，５０の検出結果に基づき求めた傾斜角との関係を取得しておけば、第２傾斜センサ４８に検出された傾斜角の較正（キャリブレーション）をすることができ、第２傾斜センサ４８による高応答性での姿勢検出の精度を向上させることができる。
【００４９】
演算制御部１９は、傾斜の変動が大きい時、傾斜の変化が速い時は、第２傾斜センサ４８からの信号に基づき、モータを制御する。又、演算制御部１９は、傾斜の変動が小さい時、傾斜の変化が緩やかな時、即ち第１傾斜センサ４７が追従可能な状態では、第１傾斜センサ４７からの信号に基づき、モータを制御する。
【００５０】
尚、第１記憶部２０には、第１傾斜センサ４７の検出結果と第２傾斜センサ４８の検出結果との比較結果を示す対比データが格納されている。第２傾斜センサ４８からの信号に基づき、第２傾斜センサ４８による検出結果を較正する。この較正により、第２傾斜センサ４８による検出結果を第１傾斜センサ４７の検出精度迄高めることができる。よって、姿勢検出部１７による姿勢検出に於いて、高精度を維持しつつ高応答性を実現することができる。
【００５１】
撮像部１４は、レーザスキャナ３の基準光軸Ｏと平行な撮像光軸４３を有し、例えば５０°の画角を有するカメラであり、レーザスキャナ３のスキャン範囲を含む画像データを取得する。撮像光軸４３と射出光軸２６及び基準光軸Ｏとの関係は既知となっている。又、撮像部１４は、動画像、又は連続画像が取得可能である。
【００５２】
撮像制御部２１は、撮像部１４の撮像を制御する。撮像制御部２１は、撮像部１４が動画像、又は連続画像を撮像する場合に、動画像、又は連続画像を構成するフレーム画像を取得するタイミングとレーザスキャナ３でスキャンするタイミングとの同期を取っている。演算制御部１９は画像と点群データとの関連付けも実行する。
【００５３】
撮像部１４の撮像素子４４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、撮像光軸４３を原点とした座標系での画素座標を有し、画素座標によって画像素子上での位置が特定される。画像処理部２２は、撮像部１４で取得した画像データに操作装置４で表示させる情報を重ね合わせる画像処理等を行う。画像処理部２２が生成した画像は、演算制御部１９により操作装置４の操作画面４Ａに表示される。
【００５４】
レーザスキャナ３の測定作動について説明する。三脚２を既知点、又は所定点に設置し、基準光軸Ｏを測定対象物に向ける。この時の基準光軸Ｏの水平角は、回転台５の水平角検出機能によって検出され、基準光軸Ｏの水平に対する傾斜角は姿勢検出部１７によって検出される。
【００５５】
偏向部３５の偏向作用、スキャン作用について、図４を参照して説明する。尚、図４では説明を簡略化するため、光学プリズム３６ａ，３６ｂについて、プリズム要素３７ａ，３７ｂとプリズム要素３８ａ，３８ｂとを分離して示している。又、図４は、プリズム要素３７ａ，３７ｂ、プリズム要素３８ａ，３８ｂ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向角が得られる。又、最小の偏向角は、光学プリズム３６ａ，３６ｂのいずれか一方が１８０゜回転した位置であり、光学プリズム３６ａ，３６ｂの相互の光学作用が相殺され、偏向角は０゜となる。従って、光学プリズム３６ａ，３６ｂを経て射出される測定光２３と、光学プリズム３６ａ，３６ｂを経て受光される反射測定光２４は、基準光軸Ｏと合致する。
【００５６】
発光素子２７から測定光２３が発せられ、測定光２３は投光レンズ２８で平行光束とされ、測定光偏向部３５ａ（プリズム要素３７ａ，３７ｂ）を透過して測定対象物或は測定範囲に向けて射出される。ここで、測定光偏向部３５ａを透過することで、測定光２３はプリズム要素３７ａ，３７ｂによって所要の方向に偏向されて射出される。測定対象物或は測定範囲で反射された反射測定光２４は、反射測定光偏向部３５ｂを透過して入射され、結像レンズ３４により受光素子３３に集光される。
【００５７】
反射測定光２４が反射測定光偏向部３５ｂを透過することで、反射測定光２４は、受光光軸３１と合致する様にプリズム要素３８ａ，３８ｂによって偏向される（図４）。光学プリズム３６ａと光学プリズム３６ｂとの回転位置の組み合わせにより、射出する測定光２３の偏向方向、偏向角を任意に変更することができる。
【００５８】
従って、演算制御部１９は、発光素子２７よりレーザ光線を発光させつつ、偏向部３５を制御することにより、測定光２３を円の軌跡でスキャンさせることができる。尚、反射測定光偏向部３５ｂは、測定光偏向部３５ａと一体に回転していることは言う迄もない。
【００５９】
更に、偏向部３５の偏向角を連続的に変更して測定光２３をスキャンしつつ測距を実行することでスキャン軌跡に沿って測距データ（スキャンデータ）を取得することができる。又、スキャン速度、スキャン密度等で定まるスキャン条件について、スキャン速度は、モータ４２ａ，４２ｂ間の関係を維持して、回転速度を増減することで、増減し、スキャン密度は、スキャン速度と測定光２３のパルス発光周期との関係を制御することで所望の値に設定できる。
【００６０】
又、測定時の測定光２３の射出方向角は、モータ４２ａ，４２ｂの回転角により検出でき、測定時の射出方向角と測距データとを関連付けることで、３次元の測距データを取得することができる。従って、レーザスキャナ３を、３次元位置データを有する点群データを取得するレーザスキャナとして機能させることができる。
【００６１】
次に、本実施形態のターゲット装置２００について、図面を参照して説明する。
図５は、本実施形態のターゲット装置２００の外観図である。図６は、図５に示すターゲット装置２００のI-I矢視断面図である。図７は、図５に示すターゲット装置２００のII-II矢視断面図である。図８は、図５に示すターゲット装置２００のIII-III矢視断面図である。
【００６２】
ターゲット装置２００は、測定点Ｐに設置されるとともに軸線Ｚを中心とした略回転体形状を有し、測定装置１００が照射する測定光２３により測定される測定対象物である。ターゲット装置２００は、第１補助測定部２１０と、第２補助測定部２２０と、基準測定部２３０と、照明灯２４０と、ポール２５０と、を備える。第１補助測定部２１０と第２補助測定部と基準測定部２３０は、測定装置１００により測定される測定対象となる測定部として機能する。
【００６３】
第１補助測定部２１０は、軸線Ｚを中心とした略円筒形状を有し、軸線Ｚに沿って延びる長尺状の測定対象物である。図６に示すように、第１補助測定部２１０は、軸線Ｚ回りに外径Ｄ１（第１外径）を有する。第１補助測定部２１０は、略円筒形状ではなく、軸線Ｚを中心とした略回転体形状（例えば、円錐形状）を有するものとしてもよい。
【００６４】
第１補助測定部２１０の外周面の一部には、再帰反射層２１１が形成されている。再帰反射層２１１は、軸線Ｚ回りの周方向の全周に複数の再帰反射素子を配列した層である。図６に示すように、再帰反射層２１１は、軸線Ｚ回りの周方向の全周に沿って軸線Ｚからの距離が周期的に変化する凹凸形状に形成されている。図６に示すように、再帰反射層２１１の凹凸形状は、軸線Ｚからの距離がＲ１１となる頂部と、軸線Ｚからの距離がＲ１１よりも短いＲ１２となる谷部とを周期的に形成した形状である。
【００６５】
第１補助測定部２１０には、外周面の軸線Ｚ方向の一部に再帰反射層２１１を形成するものとしたが、外周面の全領域に再帰反射層２１１を形成してもよい。すなわち、第１補助測定部２１０には、外周面の軸線Ｚ方向の少なくとも一部に再帰反射層２１１を形成するのが好ましい。
【００６６】
第２補助測定部２２０は、軸線Ｚを中心とした略円筒形状を有し、軸線Ｚに沿って延びる長尺状の測定対象物である。図７に示すように、第２補助測定部２２０は、軸線Ｚ回りに外径Ｄ２（第２外径）を有する。第２補助測定部２２０は、略円筒形状ではなく、軸線Ｚを中心とした略回転体形状（例えば、円錐形状）を有するものとしてもよい。
【００６７】
第２補助測定部２２０の外周面の一部には、再帰反射層２２１が形成されている。再帰反射層２２１は、軸線Ｚ回りの周方向の全周に複数の再帰反射素子を配列した層である。図７に示すように、再帰反射層２２１は、軸線Ｚ回りの周方向の全周に沿って軸線Ｚからの距離が周期的に変化する凹凸形状に形成されている。図７に示すように、再帰反射層２２１の凹凸形状は、軸線Ｚからの距離がＲ２１となる頂部と、軸線Ｚからの距離がＲ２１よりも短いＲ２２となる谷部とを周期的に形成した形状である。
【００６８】
第２補助測定部２２０には、外周面の軸線Ｚ方向の一部に再帰反射層２２１を形成するものとしたが、外周面の全領域に再帰反射層２２１を形成してもよい。すなわち、第２補助測定部２２０には、外周面の軸線Ｚ方向の少なくとも一部に再帰反射層２２１を形成するのが好ましい。
【００６９】
基準測定部２３０は、軸線Ｚに沿った軸線方向において、第１補助測定部２１０および第２補助測定部２２０の間に配置される略円筒形状を有する測定対象物である。図８に示すように、基準測定部２３０は、軸線Ｚ回りに外径Ｄ０（所定外径）を有する。図５に示すように、外径Ｄ０は、外径Ｄ１および外径Ｄ２よりも大きい。外径Ｄ１と外径Ｄ２は、同一の外径であってもよい。
【００７０】
基準測定部２３０は、略円筒形状ではなく、軸線Ｚを中心とした略回転体形状を有するものとしてもよい。例えば、基準測定部２３０は、軸線Ｚに沿った方向の下端から上端へ向けて漸次外径が拡大する略円錐形状であってよい。また、基準測定部２３０は、軸線Ｚに沿った方向の下端から漸次外径が拡大し、その後に上端へ向けて漸次外径が縮小する形状（略円錐形状の２つの構造体を合わせた形状）としてもよい。
【００７１】
基準測定部２３０の外周面には、再帰反射層２３１が形成されている。再帰反射層２３１は、軸線Ｚ回りの周方向の全周に複数の再帰反射素子を配列した層である。図８に示すように、再帰反射層２３１は、軸線Ｚ回りの周方向の全周に沿って軸線Ｚからの距離が周期的に変化する凹凸形状に形成されている。図８に示すように、再帰反射層２３１の凹凸形状は、軸線Ｚからの距離がＲ３１となる頂部と、軸線Ｚからの距離がＲ３１よりも短いＲ３２となる谷部とを周期的に形成した形状である。
【００７２】
基準測定部２３０には、外周面の軸線Ｚ方向の全領域に再帰反射層２３１を形成するものとしたが、外周面の一部に再帰反射層２３１を形成してもよい。すなわち、基準測定部２３０には、外周面の軸線Ｚ方向の少なくとも一部に再帰反射層２３１を形成するのが好ましい。
【００７３】
ここで、第１補助測定部２１０が有する再帰反射層２１１と、第２補助測定部２２０が有する再帰反射層２２１と、基準測定部２３０が有する再帰反射層２３１について、さらに説明する。図９は、図６に示す第１補助測定部２１０のIV部分の部分拡大図である。図１０は、再帰反射層２１１を示す断面図である。
【００７４】
以下、第１補助測定部２１０と第１補助測定部２１０が有する再帰反射層２１１について説明する。なお、第２補助測定部２２０が有する再帰反射層２２１および基準測定部２３０が有する再帰反射層２３１は、再帰反射層２１１と同様であるため、以下での説明を省略する。
【００７５】
図９において、周方向Ｃｄは、軸線Ｚを中心とした外径Ｄ１を直径とする円の接線方向であり軸線Ｚ回りに時計回りの方向である。再帰反射層２１１は、周方向Ｃｄに沿って軸線Ｚからの距離がＲ１２からＲ１１まで漸次大きくなる複数の第１領域２１１ａと、周方向Ｃｄに沿って軸線Ｚからの距離がＲ１１からＲ１２まで漸次小さくなる複数の第２領域２１１ｂと、を有する。
【００７６】
第１領域２１１ａと第２領域２１１ｂのそれぞれは、軸線Ｚと平行に延びるように形成される平面である。第１領域２１１ａと第２領域２１１ｂは、それぞれ周方向Ｃｄに沿って再帰反射層２１１の全周に渡って一定の間隔で形成されている。第１領域２１１ａと第２領域２１１ｂは、周方向Ｃｄに沿って互いに隣接して配置されており、再帰反射層２１１の全周に渡って交互に形成されている。第１領域２１１ａと第２領域２１１ｂの長さはＬ１であり、例えば、０．５ｍｍ以上かつ２．０ｍｍ以下に設定されている。
【００７７】
第１領域２１１ａと第２領域２１１ｂは、軸線Ｚからの距離がＲ１１となる頂部において、内側（軸線Ｚ側）になす角がθ１となっている。θ１は、約９０度（例えば、８５度以上かつ９５度以下の範囲）に設定されている。第１領域２１１ａは周方向Ｃｄとなす角がθ２であり、第２領域２１１ｂは周方向Ｃｄとなす角がθ３である。θ２とθ３は、同じ角度であり、１８０度からθ１を減算した値の１／２となる。例えば、θ１が９０度以下である場合には、θ２およびθ３はそれぞれ４５度以上となる。
【００７８】
図１０に示すように、再帰反射層２１１は、測定光２３が入射する外周面と平行に入射面が配置された複数の再帰反射素子２１１ｃと、再帰反射素子２１１ｃの入射面を保護する保護層２１１ｄと、再帰反射素子２１１ｃの背面側を充填する充填層２１１ｅと、再帰反射層２１１を第１補助測定部２１０の本体部２１２に接着するための接着層２１１ｆとを備える。再帰反射素子２１１ｃが配列された１枚のシート材を折り曲げることにより、複数の第１領域２１１ａと複数の第２領域２１１ｂとを交互に配置した再帰反射層２１１を形成している。
【００７９】
再帰反射層２１１には、周方向Ｃｄの全周かつ軸線Ｚに平行な方向の全領域に複数の再帰反射素子２１１ｃが隙間なく連続的に配列されている。再帰反射素子２１１ｃは、立方体の一隅に対応する形状を持ち、互いに直交する３面と３面と交差する入射面を有する素子である。再帰反射素子２１１ｃは、例えば、正三角形をなす入射面の一辺の長さが１００μｍに設定される。
図１０に示すように、再帰反射素子２１１ｃの入射面に測定光２３が入射する入射点Ｐ１において、測定光２３が入射面の法線ＮＬとなす角が入射角αである。以降の説明においても、測定光２３が再帰反射素子の入射面の法線となす角を入射角という。
【００８０】
図１１に示すように、再帰反射層２１１は、正三角形をなす入射面を有する複数の再帰反射素子２１１ｃを入射面が外周面側に配置されるように隙間なく配列した層である。複数の再帰反射素子２１１ｃのそれぞれは、測定光２３を反射させる。
【００８１】
ここで、本実施形態の第１補助測定部２１０の再帰反射層２１１に測定光２３を照射した場合に再帰反射層２１１から反射される反射光が通過する領域について説明する。図１２は、第１実施形態の再帰反射層２１１から反射される反射光が通過する領域を示す図である。図１２は、図５に示すターゲット装置２００のI-I矢視断面図に対応している。図１３は、比較例の再帰反射層２１１´から反射される反射光が通過する領域を示す図である。
【００８２】
図１２に示すように、本実施形態の再帰反射層２１１は、周方向Ｃｄに沿った凹凸形状を形成する。そのため、再帰反射層２１１は、測定光２３の入射角が所定角度以下となる入射面から反射光を出射し、測定光２３の入射角が所定角度より大きくなる入射面から反射光を出射しない。ここで、所定角度とは、例えば、４５度以上かつ６０度以下の範囲の角度であり、再帰反射層２１１の特性により設定される角度をいう。例示した４５度以上かつ６０度以下の範囲のように、入射面から反射光を出射するか出射しないかが切り替わる所定角度が一定でないのは、入射面の法線回りのいずれの方向から測定光が入射するかに応じて、前述した所定角度が変化するからである。
【００８３】
再帰反射層２１１により測定光２３が反射された結果、軸線Ｚと平行に延びる平面ＰＬ１を通過する反射光の領域は、図１２に示すＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６，Ａ７となる。反射光が通過する領域の両端（Ａ１の左端とＡ７の右端）から軸線Ｚまで線を引いた場合、これらの線のなす角はθ４となる。θ４は、１８０度以下でありかつ１８０度に近接した角度である。
【００８４】
一方、比較例の再帰反射層２１１´は、周方向Ｃｄに沿って軸線Ｚから同一距離に配置されており、断面の外周面が全周に渡って円形に形成されている。ここで、比較例の再帰反射層２１１´は、外周面が円形である点を除き、本実施形態の再帰反射層２１１と同様の特性を有する。そのため、再帰反射層２１１´は、測定光２３に対してなす角が所定角度以下となる入射面から反射光を出射し、測定光２３に対してなす角が所定角度より大きくなる入射面から反射光を出射しない。
【００８５】
その結果、軸線Ｚと平行に延びる平面ＰＬ１を通過する反射光の領域は、図１３に示すＡ８となる。反射光が通過する領域の両端（Ａ８の左端とＡ８の右端）から軸線Ｚまで線を引いた場合、これらの線のなす角はθ５となる。θ５は、入射面から反射光を出射するかしないかの境界となる前述の所定角度の２倍の角度である。
【００８６】
このように、本実施形態の再帰反射層２１１は、第１補助測定部２１０の端部を含む測定光２３が照射される略全領域（θ４の領域）から反射光を出射する。一方、比較例の再帰反射層２１１´は、第１補助測定部２１０の端部を含まない測定光２３が照射される領域の一部（θ５の領域）から反射光を出射する。よって、本実施形態の再帰反射層２１１は、凹凸形状が形成されない比較例の再帰反射層２１１´に比べ、ターゲット装置２００の端部を含む広範な領域から反射光を出射させることができる。
【００８７】
照明灯２４０は、第１補助測定部２１０の上端に自在連結具（図示略）を介して接続されている。照明灯２４０は照明光を照射して測定装置１００にターゲット装置２００の位置を認識させる。測定装置１００は、基準測定部２３０から照明灯２４０までの軸線Ｚに沿った距離を既知の距離として認識している。自在連結具は、照明灯２４０が照明光を照射する方向を第１補助測定部２１０に対して任意の方向に設定することができる。照明灯２４０の照明光の放射角は、例えば略３０度であり、ズーム機構により放射角を１０度程度まで縮小できるようにするのが好ましい
【００８８】
ポール２５０は、第２補助測定部２２０の下端に連結されるとともに軸線Ｚに沿って延びるように形成される棒状の部材である。ポール２５０の外径は、第２補助測定部２２０の外径Ｄ２よりも小さい。ポール２５０の下端は、測定装置１００により測定されるターゲット装置２００の測定点Ｐとなる。測定装置１００は、基準測定部２３０からポール２５０の下端までの軸線Ｚに沿った距離を既知の距離として認識している。
【００８９】
次に、図１４および図１５を参照して、本実施形態の測定装置１００が実行する測定処理について説明する。図１４は、本実施形態の測定装置１００が実行する処理を示すフローチャートである。図１５は、スキャンパターンと測定対象との関係を示す説明図である。図１６は、スキャンパターン、局所スキャンパターンと測定対象との関係を示す説明図である。図１７は、局所スキャンパターンによる基準測定部の検出、ターゲット装置の傾きの検出を示す説明図である。
【００９０】
本実施形態での測定作業は、１人の作業者により実行可能である。作業者は、ターゲット装置２００を測定点Ｐに設置する。測定装置１００は、ターゲット装置２００を測定する際に、姿勢検出部１７により自身の姿勢を検出する。そのため、作業者は、測定装置１００の整準作業を行う必要がない。作業者は、ターゲット装置２００が視野に入るように、測定装置１００が視準する方向を設定する。
【００９１】
作業者は、照明灯２４０を測定装置１００の方向に向け、照明灯２４０を点灯させる。照明灯２４０の照明光の放射角は略３０゜と広いので、照明灯２４０の概略の方向を合わせることで、測定装置１００を照明光で捉えることができる。（ＳＴＥＰ：０１）
【００９２】
測定装置１００の撮像制御部２１は、測定開始の指令により、撮像部１４により照明灯２４０の画像を取得する。撮像部１４の画角は、５０゜と広いので、測定装置１００を測定点Ｐの方向に概略向けているだけで、照明灯２４０の照明光を確実に捉えることができる。
【００９３】
測定装置１００の演算制御部１９は、撮像部１４が撮像した画像中から照明灯２４０（照明光の中心）の位置を演算する。演算制御部１９は、更に、照明灯２４０と基準測定部２３０の既知の位置関係より、基準測定部２３０の方向（水平角、鉛直角）を演算する。演算制御部１９は、この演算結果に基づき、水平回転部（図示略）、鉛直回転部（図示略）を制御して測定装置１００の基準光軸Ｏを基準測定部２３０に向ける。基準光軸Ｏを基準測定部２３０に向けた状態で、ターゲット装置２００の基準測定部２３０は、撮像部１４で撮像する画像の略中心に存在する。（ＳＴＥＰ：０２）
【００９４】
測定装置１００は、測定光射出部１１から測定光２３射出し、光学プリズム３６ａ，３６ｂの回転を制御し、得られた基準測定部２３０の方向（水平角、鉛直角）に基づき基準測定部２３０の近傍を２次元でサーチスキャンする。２次元のサーチスキャンは、サーチ範囲の広い初期サーチスキャンと、測定対象である基準測定部２３０を含む狭い範囲に限定された局所サーチスキャンとを含む。
【００９５】
測定装置１００は、先ず、ターゲット装置２００を検出する為の初期サーチスキャンを実行する。測定装置１００は、ターゲット装置２００が検出された後に、局所サーチスキャンを実行する。ここで、行われるサーチスキャンは、質量の小さい光学プリズム３６ａ，３６ｂを回転させるだけであるので、極めて高速に行うことができる。（ＳＴＥＰ：０３〜０５）
【００９６】
以下の説明では、サーチスキャンのパターンとして８の字形状のスキャンパターン８５が採用されている。サーチ開始時の初期サーチスキャンに於けるスキャンパターン８５の形状は、図１５に示すように、水平方向に扁平な８の字形状となっている。第１補助測定部２１０は鉛直方向に長くなっているので、スキャンパターン８５を扁平にすることで、広範囲で高速なサーチが可能となる。
【００９７】
測定装置１００は、スキャンパターン８５の実行と共に、測距、測角も実行しているので、第１補助測定部２１０からの反射測定光２４に基づき、第１補助測定部２１０の水平方向の位置が直ちに測定できる。従って、初期サーチスキャンのスキャンパターン８５の経路と第１補助測定部２１０とが交差する状態が、スキャンパターン８５の実行で得られ、ターゲット装置２００の水平方向の位置が検出される。（ＳＴＥＰ：０３）
【００９８】
演算制御部１９は、測定結果に基づき、射出光軸偏向部を制御し、その後、スキャンパターン８５により基準測定部２３０を検出する迄、交点８６を第１補助測定部２１０に沿って移動させる（図１５では、交点８６を下方に移動させている）。（ＳＴＥＰ：０４）
【００９９】
測定装置１００は、スキャンパターン８５により、基準測定部２３０を検出した場合、スキャンパターン８５を、基準測定部２３０の中心位置を検出するのに適した局所スキャンパターン８５′に変更する（図１６参照）。局所スキャンパターン８５′は、サーチ範囲が狭く、縦長の形状となっている。ここで、基準測定部２３０は、第１補助測定部２１０より出っ張っているので、測距結果の変化で、基準測定部２３０の検出を確認できる。
【０１００】
図１７は、局所スキャンパターン８５′により局所サーチスキャンを実行している状態を示している。（ＳＴＥＰ：０５）局所スキャンパターン８５′の交点８６′が、基準測定部２３０の中心近傍となると、局所スキャンパターン８５′のスキャン往路８７ａ、スキャン復路８７ｂが、基準測定部２３０のエッジを通過する。このエッジの測定点Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６の測定結果によって基準測定部２３０に対する交点８６′の位置が測定でき、交点８６′を基準測定部２３０の中心に合致させることができる。（ＳＴＥＰ：０６）
【０１０１】
基準測定部２３０の中心に、交点８６′が合致すると、基準測定部２３０の測定が実行される。（ＳＴＥＰ：０７）更に、局所スキャンパターン８５′の実行で、第１補助測定部２１０および第２補助測定部２２０の測定点Ｑ１，Ｑ２の位置（３次元座標）が測定される。測定点Ｑ１，Ｑ２の３次元座標によって、ターゲット装置２００の前後、左右の倒れが測定できる。
【０１０２】
これにより、測定点Ｑ１，Ｑ２の３次元座標に基づき、基準測定部２３０の測定結果を補正することができる。測定装置１００は、基準測定部２３０の測定結果を補正することにより、ターゲット装置２００の測定点Ｐの位置（３次元座標）を検出する。（ＳＴＥＰ：０８，０９）従って、ターゲット装置２００を直立して支持できない場所での測定、例えば、壁の隅、天井の角等であっても、ポール２５０の下端で測定点Ｐを指示できれば、正確な測定が可能である。
【０１０３】
次に、測定すべき測定点の有無が確認される。（ＳＴＥＰ：１０）ターゲット装置２００を次の測定点Ｐに移動させる場合に、移動中もスキャンパターン８５を継続して実行すれば、ターゲット装置２００の追尾を行うことができる。本実施形態によれば、ターゲット装置２００の移動中にスキャンパターン８５が第１補助測定部２１０を横切りさえすればよいので、容易に又確実に追尾が実行される。更に、障害物が測定装置１００とターゲット装置２００の間を通過する等して、追尾が途切れた場合でも、簡単に復帰することができる。（ＳＴＥＰ：１１）
【０１０４】
以上説明した本実施形態のターゲット装置２００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態のターゲット装置２００によれば、基準測定部２３０の外径Ｄ０が第１補助測定部２１０および第２補助測定部２２０の外径Ｄ１，Ｄ２よりも大きい。そのため、測定装置１００は、ターゲット装置２００へ測定光２３を照射して反射測定光２４を受光することにより、第１補助測定部２１０および第２補助測定部２２０よりも外径が大きい基準測定部２３０の位置を検出し、基準測定部２３０から既知の距離に配置される測定点Ｐ（ターゲット装置の先端）を測定することができる。
【０１０５】
また、測定装置１００は、第１補助測定部２１０と第２補助測定部２２０の位置を検出することにより、測定光２３の測距光軸に対するターゲット装置２００の軸線Ｚの傾きを測定し、測定点Ｐの測定結果を補正することができる。よって、ターゲット装置２００を鉛直に立てなくても測定点Ｐの位置を測定装置１００により直接的に測定することができる。
【０１０６】
また、本実施形態のターゲット装置２００によれば、再帰反射層２１１，２２１，２３１が、周方向Ｃｄの全周に沿って軸線Ｚからの距離が変化する凹凸形状に形成されている。そのため、ターゲット装置２００の幅方向の端部に配置される再帰反射層２１１，２２１，２３１の一部において、測定光が再帰反射素子の入射面の法線となす入射角が所定角度（例えば、４５度以上かつ６０度以下の範囲の角度）以下となる。これにより、ターゲット装置２００の端部から十分な光量の反射光を得ることが可能となる。
【０１０７】
また、本実施形態のターゲット装置２００によれば、再帰反射層２１１が複数の第１領域２１１ａと複数の第２領域２１１ｂとを有する。測定装置１００からみてターゲット装置２００の幅方向の両端部に配置される第１領域２１１ａおよび第２領域２１１ｂに入射する測定光２３は、再帰反射素子２１１ｃの入射面となす角が所定角度以上（例えば、４５度以上）となるため、測定光２３が入射面の法線となす入射角が十分に小さくなり、ターゲット装置２００の端部から十分な光量の反射測定光２４を確実に得ることができる。
【０１０８】
また、本実施形態のターゲット装置２００によれば、第１領域２１１ａと第２領域２１１ｂのそれぞれが軸線Ｚと平行に延びるように形成される面であるため、軸線Ｚに沿ったいずれの位置の再帰反射層２１１，２２１，２３１に測定光２３が入射した場合でもターゲット装置２００から同様の反射測定光２４が反射される。また、第１領域２１１ａと第２領域２１ｂのそれぞれが周方向Ｃｄに沿って一定の間隔で形成されているため、ターゲット装置２００を軸線Ｚ回りのどのような向きに配置しても、ターゲット装置２００から同様の反射測定光２４を測定装置１００へ向けて反射させることができる。
【０１０９】
また、本実施形態のターゲット装置２００によれば、第１領域２１１ａと第２領域２１１ｂのそれぞれが平面であるため、各平面において測定光２３が入射した領域の全てから反射測定光２４が反射される。また、第１領域２１１ａと第２領域２１１ｂのそれぞれの平面が隣接して配置されているため、反射測定光２４が反射される領域を近接させることができる。
【０１１０】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る測量システムについて説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。第１実施形態の測量システムは、ターゲット装置２００の再帰反射層２１１，２２１，２３１が有する凹凸形状が、周方向Ｃｄとなす角θ２，θ３が所定角度（例えば、４５度）以上となる平面（第１領域２１１ａ，第２領域２１１ｂ）により形成されるものであった。それに対して、本実施形態の測量システムは、ターゲット装置２００の再帰反射層２１１Ａ，２２１Ａ，２３１Ａが有する凹凸形状が、周方向Ｃｄとなす角が所定角度（例えば、４５度）以上となる領域を含む曲面により形成されるものである。
【０１１１】
以下、本実施形態の第１補助測定部２１０Ａと第１補助測定部２１０Ａが有する再帰反射層２１１Ａについて説明する。なお、第２補助測定部２２０Ａが有する再帰反射層２２１Ａおよび基準測定部２３０Ａが有する再帰反射層２３１Ａは、再帰反射層２１１Ａと同様であるため、以下での説明を省略する。
【０１１２】
図１８は、本実施形態の第１補助測定部２１０Ａの部分拡大図である。図１８に示すように、本実施形態の第１補助測定部２１０Ａが有する再帰反射層２１１Ａは、周方向Ｃｄに沿って軸線Ｚからの距離が変化する波型の凹凸形状に形成されている。再帰反射層２１１Ａが有する波型は、例えば、約１／４周分の円弧を組み合わせた形状となっている。
【０１１３】
図１８に示す再帰反射層２１１Ａは、円弧を組み合わせた波型に形成されているため、頂部と谷部においては外周面の接戦方向と周方向Ｃｄとが一致する。一方、頂部と谷部とを連結する面の一部は、周方向Ｃｄとなす角が所定角度（例えば、４５度）以上となる。再帰反射層２１１Ａは、周方向Ｃｄに沿って軸線Ｚからの距離が漸次大きくなるとともに周方向Ｃｄとなす角が所定角度（例えば、４５度）以上となる複数の第１領域２１１Ａａを有する。再帰反射層２１１Ａは、周方向Ｃｄに沿って軸線Ｚからの距離が漸次小さくなるとともに周方向Ｃｄとなす角が所定角度（例えば、４５度）以上となる複数の第２領域２１１Ａｂを有する。
【０１１４】
本実施形態のターゲット装置によれば、再帰反射層２１１Ａが複数の第１領域２１１Ａａと複数の第２領域２１１Ａｂとを有する。測定装置１００からみてターゲット装置の幅方向の両端部に配置される第１領域２１１Ａａおよび第２領域２１１Ａｂに入射する測定光２３は、再帰反射素子の入射面となす角が所定角度（例えば、４５度）以上となるため、測定光が入射面の法線となす入射角が十分に小さくなり、ターゲット装置の端部から十分な光量の反射測定光２４を確実に得ることができる。
【０１１５】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係る測量システムについて説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
【０１１６】
第１実施形態の測量システムは、ターゲット装置２００の再帰反射層２１１，２２１，２３１が有する凹凸形状が、複数の第１領域２１１ａと複数の第２領域２１１ｂを周方向Ｃｄに沿って交互に配置したものであった。それに対して、本実施形態の再帰反射層２１１Ｂ，２２１Ｂ，２３１Ｂは、第１領域２１１Ｂａと第２領域２１１Ｂｂとを、第３領域２１１Ｂｃを介して接続したものである。
【０１１７】
以下、本実施形態の第１補助測定部２１０Ｂと第１補助測定部２１０Ｂが有する再帰反射層２１１Ｂについて説明する。なお、第２補助測定部２２０Ｂが有する再帰反射層２２１Ｂおよび基準測定部２３０Ｂが有する再帰反射層２３１Ｂは、再帰反射層２１１Ｂと同様であるため、以下での説明を省略する。
【０１１８】
図１９は、本実施形態の第１補助測定部２１０Ｂの部分拡大図である。図１９に示すように、本実施形態の第１補助測定部２１０Ｂの再帰反射層２１１Ｂは、軸線Ｚと平行に延びるように形成される平面である複数の第１領域２１１Ｂａと、軸線Ｚと平行に延びるように形成される平面である複数の第２領域２１１Ｂｂとを備える。また、再帰反射層２１１Ｂは、第１領域２１１Ｂａと第２領域２１１Ｂｂを接続する第３領域２１１Ｂｃを備える。図１９に示す再帰反射層２１１Ｂの第３領域２１１Ｂｃは、軸線Ｚからの距離がＲ１１で同一であり軸線Ｚと平行に延びるように形成される曲面である。
【０１１９】
本実施形態のターゲット装置によれば、測定装置１００からみてターゲット装置の幅方向の中央部に配置される第３領域２１１Ｂｃは、測定光２３と再帰反射素子の入射面とがなす角が９０°近傍となる。そのため、本実施形態のターゲット装置は、測定光２３に対して十分な光量の反射光を測定装置１００へ向けて反射させることができる。
【０１２０】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態に係る測量システムについて説明する。本実施形態は、第３実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第３実施形態と同様であるものとする。
【０１２１】
第３実施形態の再帰反射層２１１Ｂ，２２１Ｂ，２３１Ｂは、第１領域２１１Ｂａと第２領域２１１Ｂｂとを、第３領域２１１Ｂｃを介して接続したものであった。本実施形態は、第３領域２１１Ｂｃに加え、更に第４領域２１１Ｃｄを備えるものである。
【０１２２】
以下、本実施形態の第１補助測定部２１０Ｃと第１補助測定部２１０Ｃが有する再帰反射層２１１Ｃについて説明する。なお、第２補助測定部２２０Ｃが有する再帰反射層２２１Ｃおよび基準測定部２３０Ｃが有する再帰反射層２３１Ｃは、再帰反射層２１１Ｃと同様であるため、以下での説明を省略する。
【０１２３】
図２０は、本実施形態の第１補助測定部２１０Ｃの部分拡大図である。図２０に示すように、本実施形態の第１補助測定部２１０Ｃの再帰反射層２１１Ｃは、軸線Ｚと平行に延びるように形成される平面である複数の第１領域２１１Ｃａと、軸線Ｚと平行に延びるように形成される平面である複数の第２領域２１１Ｃｂとを備える。
【０１２４】
また、再帰反射層２１１Ｃは、第１領域２１１Ｃａと第２領域２１１Ｃｂを接続する第３領域２１１Ｃｃと第４領域２１１Ｃｄとを備える。図２０に示す再帰反射層２１１Ｃの第３領域２１１Ｃｃは、軸線Ｚからの距離がＲ１１で同一であり軸線Ｚと平行に延びるように形成される曲面である。図２０に示す再帰反射層２１１Ｃの第４領域２１１Ｃｄは、軸線Ｚからの距離がＲ１２で同一であり軸線Ｚと平行に延びるように形成される曲面である。
【０１２５】
本実施形態のターゲット装置によれば、測定装置１００からみてターゲット装置の幅方向の中央部に配置される第３領域２１１Ｃｃおよび第４領域２１１Ｃｄは、測定光２３と再帰反射素子の入射面の法線とがなす入射角が０度近傍となる。そのため、本実施形態のターゲット装置は、測定光２３に対して十分な光量の反射光を測定装置１００へ向けて反射させることができる。
【０１２６】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態に係る測量システムについて説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
【０１２７】
第１実施形態は、再帰反射素子２１１ｃが配列された１枚のシート材を折り曲げることにより、複数の第１領域２１１ａと複数の第２領域２１１ｂとを交互に配置した再帰反射層２１１を形成したものであった。それに対して、本実施形態は、図２１に示すように、第１領域２１１Ｄａを形成する帯状のシート材と、第２領域２１１Ｄｂを形成する帯状のシート材をそれぞれ作成し、これらのシート材を第１補助測定部２１０Ｄの本体に貼り付けることで再帰反射層２１１Ｄを形成するものである。図２１に破線で示す部分は、第１領域２１１Ｄａを形成する帯状のシート材と、第２領域２１１Ｄｂを形成する帯状のシート材が貼り付けられる領域を示す。
【０１２８】
なお、第２補助測定部２２０Ｄが有する再帰反射層および基準測定部２３０Ｄが有する再帰反射層は、再帰反射層２１１Ｄと同様であるものとする。本実施形態によれば、第１領域２１１Ｄａと第２領域２１１Ｄｂの幅が狭い場合など、１枚のシート材を正確に折り曲げることが困難である場合に、帯状のシート材を第１補助測定部２１０Ｄの本体に貼り付けることで、再帰反射層２１１Ｄを形成することができる。
【０１２９】
〔第６実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態に係る測量システムについて説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
【０１３０】
第１実施形態は、再帰反射素子２１１ｃが配列された１枚のシート材を折り曲げることにより、複数の第１領域２１１ａと複数の第２領域２１１ｂとを交互に配置した再帰反射層２１１を形成したものであった。それに対して、本実施形態は、円筒状の複数の筒体を第１補助測定部２１０Ｅの本体の外周面に配置することにより、再帰反射層２１１Ｅを形成するものである。なお、第２補助測定部２２０Ｅが有する再帰反射層および基準測定部２３０Ｅが有する再帰反射層は、再帰反射層２１１Ｅと同様であるものとする。
【０１３１】
図２２に示すように、本実施形態の第１補助測定部２１０Ｅは、複数の再帰反射素子が配列された再帰反射層２１１Ｅａにより形成される筒体を、第１補助測定部２１０Ｅの周方向Ｃｄの全周に隣接して配置したものである。筒体は、再帰反射素子が配列された１枚のシート材を筒状に丸めることにより形成された部材である。図２２に示すように、筒体の外径Ｄ３（第３外径）は、第１補助測定部２１０Ｅの外径Ｄ１および第２補助測定部２２０Ｅの外径Ｄ２に比べて十分に小さい。
【０１３２】
本実施形態のターゲット装置によれば、再帰反射素子が配列された筒体を部品として予め作成しておき、筒体を周方向の全周に隣接して配置することにより、凹凸形状の再帰反射層２１１Ｅを容易に形成することができる。
【０１３３】
〔第７実施形態〕
次に、本発明の第７実施形態に係る測量システムについて説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
【０１３４】
第１実施形態のターゲット装置２００は、再帰反射素子２１１ｃが配列された１枚のシート材を折り曲げることにより、複数の第１領域２１１ａと複数の第２領域２１１ｂとを交互に配置した再帰反射層２１１を形成したものであった。それに対して、本実施形態のターゲット装置２００Ｆは、略球形に形成される基準測定部２３０Ｆの本体部２３０Ｆａの外周面に再帰反射層が形成された突起部を敷き詰めたものである。
【０１３５】
図２３は、本実施形態に係るターゲット装置２００Ｆの外観図である。図２３に示すように、ターゲット装置２００Ｆは、基準測定部２３０Ｆを備える。基準測定部２３０Ｆは、略球形に形成される本体部２３０Ｆａと、本体部２３０Ｆａの外周面に取り付けられる複数の突起部２３０Ｆｂと、を備える。図２４に示すように、突起部２３０Ｆｂは、互いに直交する３面であるＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３とＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３と交差する底面であるＳＦ４とを有する三角錐形状の構造体である。正三角形の底面ＳＦ４の一辺の長さは、例えば、０．５ｍｍ以上かつ２．０ｍｍ以下に設定される。
【０１３６】
図２４に示す複数の突起部２３０Ｆｂは、底面ＳＦ４の中心が本体部２３０Ｆａの外周面に接触するように取り付けられている。複数の突起部２３０Ｆｂの３面ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３の表面には、第１実施形態で説明した複数の再帰反射素子が配列された再帰反射層が形成されている。そのため、基準測定部２３０Ｆの端部に取り付けられた突起部２３０Ｆｂに測定光２３が照射された場合、３面ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３のいずれかの面の法線と測定光２３とがなす入射角が所定角度（例えば、４５度）以下となり、測定光２３を反射測定光２４として反射させる。
【０１３７】
図２４に示す複数の突起部２３０Ｆｂは、三角錐形状の構造体であったが、他の形状の構造体であってもよい。例えば、突起部２３０Ｆｂは、図２５に示すように、底面ＳＦ５が正方形であり、底面ＳＦ５の各辺を一辺とする三角形状の４面ＳＦ１，ＳＦ２，ＳＦ３，ＳＦ４を有する正四角錘形状の構造体としてもよい。正四角錘形状の突起部２３０Ｆｂは、底面ＳＦ５の中心が本体部２３０Ｆａの外周面に接触するように取り付けられる。
【０１３８】
本実施形態のターゲット装置２００Ｆによれば、立方体の一隅を切断した三角錐形状の突起部２３０Ｆｂが略球形に形成される基準測定部２３０Ｆの本体部２３０Ｆａの外周面に形成される。そして、互いに直交する突起部２３０Ｆｂの３面に再帰反射層が形成されるため、端部から十分な光量の反射光を得ることが可能なターゲット装置２００Ｆを提供することができる。
【０１３９】
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。上記実施形態の構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１４０】
３・・・レーザスキャナ、  １９・・・演算制御部、  ２０・・・第１記憶部、  ２１・・・撮像制御部、  ２３・・・測定光、  ２４・・・反射測定光、  ３５・・・偏向部、  ３６ａ，３６ｂ・・・光学プリズム、  ８５・・・スキャンパターン、  ８５′・・・局所スキャンパターン、  ８６，８６′・・・交点、  ８７ａ・・・スキャン往路、  ８７ｂ・・・スキャン復路、  １００・・・測定装置、  ２００，２００Ｆ・・・ターゲット装置、  ２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ，２１０Ｃ，２１０Ｄ，２１０Ｅ・・・第１補助測定部、  ２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ・・・再帰反射層、  ２１１ａ，２１１ｂ，２１１Ａａ，２１１Ｂａ，２１１Ｃａ，２１１Ｄａ・・・第１領域、  ２１１Ａｂ，２１１Ｂｂ，２１１Ｃｂ，２１１Ｄｂ・・・第２領域、  ２１１Ｂｃ，２１１Ｃｃ・・・第３領域、  ２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ，２１１Ｃ，２１１Ｃ，２１１Ｄ，２１１Ｅ，２１１Ｅａ，２３１，２３１Ａ，２３１Ｂ，２３１Ｃ・・・再帰反射層、  ２１１Ｃｄ・・・第４領域、  ２１１ｃ・・・再帰反射素子、  ２１２・・・本体部、  ２２０，２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ，２２０Ｄ，２２０Ｅ・・・第２補助測定部、  ２３０，２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃ，２３０Ｄ，２３０Ｅ，２３０Ｆ・・・基準測定部、  ２４０・・・照明灯、  ２５０・・・ポール、  Ｃｄ・・・周方向、  Ｄ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３・・・外径、  Ｐ，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６・・・測定点
【図１】
2020076624.tif 000003
【図２】
2020076624.tif 000004
【図３】
2020076624.tif 000005
【図４】
2020076624.tif 000006
【図５】
2020076624.tif 000007
【図６】
2020076624.tif 000008
【図７】
2020076624.tif 000009
【図８】
2020076624.tif 000010
【図９】
2020076624.tif 000011
【図１０】
2020076624.tif 000012
【図１１】
2020076624.tif 000013
【図１２】
2020076624.tif 000014
【図１３】
2020076624.tif 000015
【図１４】
2020076624.tif 000016
【図１５】
2020076624.tif 000017
【図１６】
2020076624.tif 000018
【図１７】
2020076624.tif 000019
【図１８】
2020076624.tif 000020
【図１９】
2020076624.tif 000021
【図２０】
2020076624.tif 000022
【図２１】
2020076624.tif 000023
【図２２】
2020076624.tif 000024
【図２３】
2020076624.tif 000025
【図２４】
2020076624.tif 000026
【図２５】
2020076624.tif 000027