(57)【要約】      （修正有）【課題】高速度で測定対象を視準可能であり、視準位置の画像を取得可能な測量装置及び測量装置システムを提供する。【解決手段】測距光４７を射出する測距光射出部２１と、反射測距光４８を受光する受光部２２と、測距光軸４９と受光光軸４５の共通部分に設けられ、測距光軸と受光光軸とを一体に偏向させる光軸偏向部３７と、光軸偏向部の最大偏向範囲と略同じ画角を有する広角撮像部２４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２９と、測距光軸と一部を共用する光軸を有し、広角撮像部より狭画角の狭角撮像部８８と、測距演算部２５と、演算制御部２６とを有し、演算制御部は、光軸偏向部の光軸偏向、測距演算部の測距作動を制御し、測距演算部は測距光の発光タイミングと反射測距光の受光タイミングに基づき測定点の測距を行い、狭角撮像部は測距光軸を画像中心とする狭角画像を取得する様構成された。【選択図】図３
2020051818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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とを一体に偏向させる光軸偏向部と、該光軸偏向部の最大偏向範囲と略同じ画角を有する広角撮像部と、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光軸を有し、前記広角撮像部より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発光タイミングと反射測距光の受光タイミング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画像中心とする狭角画像を取得する様構成された測量装置。
【請求項２】
前記狭角撮像部は、前記測距光射出部の射出光軸から分岐された追尾受光光軸と、該追尾受光光軸上に設けられた追尾撮像素子を有し、前記射出光軸を介して前記追尾撮像素子により前記狭角画像を取得する様構成された請求項１に記載の測量装置。
【請求項３】
追尾部を更に具備し、該追尾部は前記受光光軸と一部を供用する追尾光軸と、前記測距光射出部の射出光軸から分岐された追尾受光光軸と、前記追尾光軸に設けられた追尾光源と、前記追尾受光光軸に設けられた追尾撮像素子とを有し、前記追尾光源から発せられた追尾光は前記受光光軸を経て射出され、測定対象で反射された追尾光が前記射出光軸、前記追尾受光光軸を経て前記追尾撮像素子に受光される様構成され、前記演算制御部は、前記追尾撮像素子の追尾光の受光位置と前記追尾受光光軸との偏差に基づき前記光軸偏向部の偏向を制御する様構成された請求項１に記載の測量装置。
【請求項４】
前記追尾受光光軸は偏光ビームスプリッタにより分岐され、前記測距光と前記追尾光は異なる偏光を有し、前記測距光と前記追尾光とは前記ビームスプリッタにより分離される請求項３に記載の測量装置。
【請求項５】
前記光軸偏向部は同心に設けられた２枚のディスクプリズムを有し、該ディスクプリズムは、同一の光学特性を有する複数の三角プリズムで構成され、前記測距光軸と前記受光光軸を中心に独立して回転可能であり、前記演算制御部は、前記２枚のディスクプリズムの回転を制御し、前記測距光を２次元閉ループスキャンさせ、点群データを取得する様構成した請求項１に記載の測量装置。
【請求項６】
前記演算制御部は、測距タイミングと前記狭角撮像部による画像取得を同期させ、スキャン途中の任意の位置で静止画像を取得する様構成した請求項５に記載の測量装置。
【請求項７】
前記演算制御部は、前記狭角撮像部による画像取得時の、前記射出方向検出部により検出される偏向角、偏向方向と、該偏向角、偏向方向に対応する広角画像の画素の位置に基づき狭角画像と広角画像とを関連付ける様構成した請求項１に記載の測量装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかの測量装置と、該測量装置を設置する為の支持装置と、前記測量装置の支持部である設置台ユニットとを具備し、該設置台ユニットは、前記測量装置を水平方向、鉛直方向に回転駆動する回転駆動部と、水平回転角、鉛直回転角を検出する角度検出器とを有し、前記演算制御部は前記光軸偏向部の回転駆動部を制御して測定対象の追尾を実行すると共に、前記射出方向検出部が検出する測距光軸の偏向角が０となる様、前記設置台ユニットの前記回転駆動部及び前記光軸偏向部の前記回転駆動部を制御する様構成された測量装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広角画像、狭角画像を取得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。
【背景技術】
【０００２】
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視準して測定を実行し、或は測定対象の移動に追従して望遠鏡を水平回転／鉛直回転させ、測定対象を追尾しつつ、測定対象を視準して測定を実行している。
【０００３】
ところが、望遠鏡の倍率が高く、画角は２°前後と非常に狭く、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もっている。
【０００４】
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することが難しく、更に追尾する場合に、測定対象の動きが早い場合は、動きに追従できず望遠鏡の視野から外れてしまうことがある。一旦、測定対象が視野から外れると、望遠鏡の画角が狭い為、再び測定対象を捉える迄に時間が掛り、測定の作業性低下の要因となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００６−５０３２７５号公報
【特許文献２】特許第４３５６０５０号公報
【特許文献３】特開２０１６−１５１４２３号公報
【特許文献４】特開２０１７−１０６８１３号公報
【特許文献５】特開２０１６−１６１４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、高速度で測定対象を視準可能であり、視準位置の画像を取得可能な測量装置及び測量装置システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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とを一体に偏向させる光軸偏向部と、該光軸偏向部の最大偏向範囲と略同じ画角を有する広角撮像部と、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光軸を有し、前記広角撮像部より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発光タイミングと反射測距光の受光タイミング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画像中心とする狭角画像を取得する様構成された測量装置に係るものである。
【０００８】
又本発明は、前記狭角撮像部が、前記測距光射出部の射出光軸から分岐された追尾受光光軸と、該追尾受光光軸上に設けられた追尾撮像素子を有し、前記射出光軸を介して前記追尾撮像素子により前記狭角画像を取得する様構成された測量装置に係るものである。
【０００９】
又本発明は、追尾部を更に具備し、該追尾部は前記受光光軸と一部を供用する追尾光軸と、前記測距光射出部の射出光軸から分岐された追尾受光光軸と、前記追尾光軸に設けられた追尾光源と、前記追尾受光光軸に設けられた追尾撮像素子とを有し、前記追尾光源から発せられた追尾光は前記受光光軸を経て射出され、測定対象で反射された追尾光が前記射出光軸、前記追尾受光光軸を経て前記追尾撮像素子に受光される様構成され、前記演算制御部は、前記追尾撮像素子の追尾光の受光位置と前記追尾受光光軸との偏差に基づき前記光軸偏向部の偏向を制御する様構成された測量装置に係るものである。
【００１０】
又本発明は、前記追尾受光光軸は偏光ビームスプリッタにより分岐され、前記測距光と前記追尾光は異なる偏光を有し、前記測距光と前記追尾光とは前記ビームスプリッタにより分離される測量装置に係るものである。
【００１１】
又本発明は、前記光軸偏向部は同心に設けられた２枚のディスクプリズムを有し、該ディスクプリズムは、同一の光学特性を有する複数の三角プリズムで構成され、前記測距光軸と前記受光光軸を中心に独立して回転可能であり、前記演算制御部は、前記２枚のディスクプリズムの回転を制御し、前記測距光を２次元閉ループスキャンさせ、点群データを取得する様構成した測量装置に係るものである。
【００１２】
又本発明は、前記演算制御部は、測距タイミングと前記狭角撮像部による画像取得を同期させ、スキャン途中の任意の位置で静止画像を取得する様構成した測量装置に係るものである。
【００１３】
又本発明は、前記演算制御部が、前記狭角撮像部による画像取得時の、前記射出方向検出部により検出される偏向角、偏向方向と、該偏向角、偏向方向に対応する広角画像の画素の位置に基づき狭角画像と広角画像とを関連付ける様構成した測量装置に係るものである。
【００１４】
更に又本発明は、上記測量装置と、該測量装置を設置する為の支持装置と、前記測量装置の支持部である設置台ユニットとを具備し、該設置台ユニットは、前記測量装置を水平方向、鉛直方向に回転駆動する回転駆動部と、水平回転角、鉛直回転角を検出する角度検出器とを有し、前記演算制御部は前記光軸偏向部の回転駆動部を制御して測定対象の追尾を実行すると共に、前記射出方向検出部が検出する測距光軸の偏向角が０となる様、前記設置台ユニットの前記回転駆動部及び前記光軸偏向部の前記回転駆動部を制御する様構成された測量装置システムに係るものである。
【発明の効果】
【００１５】
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とを一体に偏向させる光軸偏向部と、該光軸偏向部の最大偏向範囲と略同じ画角を有する広角撮像部と、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光軸を有し、前記広角撮像部より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発光タイミングと反射測距光の受光タイミング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画像中心とする狭角画像を取得する様構成されたので、常に測定点の画像が取得でき測定点の位置の確認が容易になり、更に光軸近傍の画像となり、焦点深度が深く焦点調整を簡略できる。
【００１６】
又本発明によれば、上記測量装置と、該測量装置を設置する為の支持装置と、前記測量装置の支持部である設置台ユニットとを具備し、該設置台ユニットは、前記測量装置を水平方向、鉛直方向に回転駆動する回転駆動部と、水平回転角、鉛直回転角を検出する角度検出器とを有し、前記演算制御部は前記光軸偏向部の回転駆動部を制御して測定対象の追尾を実行すると共に、前記射出方向検出部が検出する測距光軸の偏向角が０となる様、前記設置台ユニットの前記回転駆動部及び前記光軸偏向部の前記回転駆動部を制御する様構成されたので、常に測定点の画像が取得でき測定点の位置の確認が容易になり、更に光軸近傍の画像となり、焦点深度が深く焦点調整を簡略でき、高速且つ高応答で、広範囲での追尾が可能であるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例に係る測量装置システムの外観図である。
【図２】該測量装置システムに於ける測量装置の正面図である。
【図３】該測量装置の概略構成図である。
【図４】該測量装置に於ける光軸偏向部の要部拡大図である。
【図５】広角画像と狭角画像との関係を示す説明図である。
【図６】スキャンパターンの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１９】
図１〜図３により、本発明の実施例に係る測量装置システムを説明する。
【００２０】
図１中、１は測量装置システムであり、Ｏは光軸が偏向されていない状態での測距光軸を示し、この時の測距光軸を基準光軸とする。
【００２１】
前記測量装置システム１は、主に支持装置としての三脚２、測量装置３、該測量装置３の支持部である設置台ユニット４を有している。
【００２２】
該設置台ユニット４は前記三脚２の上端に取付けられ、前記測量装置３は前記設置台ユニット４によって上下方向、左右方向にそれぞれ回転可能に支持される。
【００２３】
図２に示される様に、前記設置台ユニット４は、前記三脚２の上端に固定される台座５、該台座５に固定して取付けられる水平基盤６、該水平基盤６に水平方向に回転可能に設けられる托架部７を有している。該托架部７に前記測量装置３が鉛直方向に回転可能に取付けられる。
【００２４】
前記托架部７の下面からは、水平回転軸８が突設され、該水平回転軸８は軸受（図示せず）を介して前記水平基盤６に回転自在に嵌合している。前記托架部７は、前記水平回転軸８を中心に水平方向に回転自在となっている。
【００２５】
又、該水平回転軸８と前記水平基盤６との間には、水平角（前記水平回転軸８を中心とした回転方向の角度）を検出する水平角検出器９（例えばエンコーダ）が設けられ、該水平角検出器９によって前記托架部７の前記水平基盤６に対する水平方向の相対回転角が検出される様になっている。
【００２６】
前記水平基盤６には水平回転ギア１１が前記水平回転軸８と同心に固定され、該水平回転ギア１１には水平ピニオンギア１２が噛合している。前記托架部７には、水平モータ１３が設けられ、前記水平ピニオンギア１２は前記水平モータ１３の出力軸に固着されている。
【００２７】
該水平モータ１３の駆動により、前記水平ピニオンギア１２が回転し、該水平ピニオンギア１２が前記水平回転ギア１１の回りを公転する。前記水平ピニオンギア１２の公転により、前記托架部７と前記測量装置３とが前記水平回転軸８を中心に一体に回転する。而して、前記水平モータ１３によって、前記測量装置３が水平方向に回転される。
【００２８】
前記托架部７は凹部を有する凹形状であり、凹部に前記測量装置３が収納されている。該測量装置３は、鉛直回転軸１４を介して前記托架部７に支持され、前記測量装置３は前記鉛直回転軸１４を中心に鉛直方向に回転自在となっている。
【００２９】
前記鉛直回転軸１４の一端には、鉛直回転ギア１５が嵌合、固着され、該鉛直回転ギア１５にはピニオンギア１６が噛合している。該ピニオンギア１６は前記托架部７に設けられた鉛直モータ１７の出力軸に固着されている。該鉛直モータ１７が駆動されることで、前記ピニオンギア１６が回転され、更に前記鉛直回転ギア１５、前記鉛直回転軸１４を介して前記測量装置３が鉛直方向に回転される。
【００３０】
又、前記鉛直回転軸１４と前記托架部７との間には、鉛直角（前記鉛直回転軸１４を中心とした回転方向の角度）を検出する鉛直角検出器１８（例えばエンコーダ）が設けられている。該鉛直角検出器１８により、前記測量装置３の前記托架部７に対する鉛直方向の相対回転角が検出される。
【００３１】
前記水平モータ１３、前記鉛直モータ１７は、第２モータドライバ３２（後述）によって駆動され、該第２モータドライバ３２を介し、制御部としての演算制御部２６（後述）によって所要のタイミングで所要の回転量となる様に駆動制御される。
【００３２】
前記水平モータ１３の回転量（即ち、前記托架部７の水平角）は、前記水平角検出器９によって検出される。前記鉛直モータ１７の回転量（即ち、前記測量装置３の鉛直角）は、前記鉛直角検出器１８によって検出される。
【００３３】
而して、前記測量装置３の水平角、鉛直角はそれぞれ、前記水平角検出器９、前記鉛直角検出器１８によって検出され、検出結果はそれぞれ前記演算制御部２６に入力される。尚、前記水平モータ１３と前記鉛直モータ１７とによって回転駆動部が構成される。
【００３４】
前記水平角検出器９と前記鉛直角検出器１８とにより、前記測量装置３の鉛直回転角及び水平回転角を検出する角度検出部、即ち方向角検出部が構成される。
【００３５】
図３、図４により前記測量装置３について更に説明する。
【００３６】
該測量装置３は、主に、測距光射出部２１、受光部２２、追尾部２３、広角撮像部２４、測距演算部２５、前記演算制御部２６、記憶部２７、姿勢検出部２８、射出方向検出部２９、第１モータドライバ３１、前記第２モータドライバ３２、撮像制御部３４、画像処理部３５、表示部３６、光軸偏向部３７、追尾演算部６１を具備し、これらは筐体４０に収納され、一体化されている。尚、前記測距光射出部２１、前記受光部２２、前記測距演算部２５、前記光軸偏向部３７等は、光波距離計としての機能を有する測距部３８を構成する。
【００３７】
前記測距演算部２５、前記演算制御部２６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２７としてはＲＡＭ、ＲＯＭ、ＦｌａｓｈＲＯＭ、ＤＲＡＭ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。
【００３８】
前記記憶部２７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２５、前記演算制御部２６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２７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。
【００３９】
前記演算制御部２６は、前記第１モータドライバ３１を介して前記光軸偏向部３７を制御する。更に前記光軸偏向部３７を介して測距光軸の偏向を制御し、前記測距演算部２５、前記撮像制御部３４、前記追尾演算部６１の統合制御、測距、撮像、追尾の同期制御等を行う。
【００４０】
前記姿勢検出部２８は、前記測量装置３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２６に入力される。又前記姿勢検出部２８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４に開示された姿勢検出装置を使用することができる。特許文献３の姿勢検出装置は、全方向３６０°以上の傾斜をリアルタイムで検出することができる。
【００４１】
前記測距光射出部２１は、射出光軸４１を有し、該射出光軸４１上に発光素子４２、例えばレーザダイオード（ＬＤ）が設けられている。又、前記射出光軸４１上に投光レンズ４３が設けられている。更に、前記射出光軸４１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４４と、受光光軸４５（後述）上に設けられた偏向光学部材としての反射鏡４６とによって、前記射出光軸４１は、前記受光光軸４５と合致する様に偏向される。前記反射鏡４６は測距光４７の光束径と同等若しくは、若干大きい程度の形状であり、前記受光光軸４５を中心とする限定された部分を占有する。
【００４２】
前記ビームスプリッタ４４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好ましい。例えば、偏光ビームスプリッタ４４は、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する光学特性を有する。
【００４３】
前記ビームスプリッタ４４と前記反射鏡４６とで射出光軸偏向部が構成される。
【００４４】
前記発光素子４２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２１は、前記発光素子４２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４７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。
【００４５】
前記受光部２２について説明する。該受光部２２には、測定対象からの反射測距光４８が入射する。前記受光部２２は、前記受光光軸４５を有し、該受光光軸４５には、前記ビームスプリッタ４４、前記反射鏡４６によって偏向された前記射出光軸４１が合致する。
【００４６】
尚、該射出光軸４１と前記受光光軸４５とが合致した状態を測距光軸４９とする（図１参照）。
【００４７】
該測距光軸４９上に前記光軸偏向部３７が配設される。該光軸偏向部３７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。該基準光軸Ｏは、前記光軸偏向部３７によって偏向されなかった時の前記射出光軸４１及び前記受光光軸４５及び追尾光軸５４（後述）及び前記測距光軸４９と合致する。
【００４８】
前記光軸偏向部３７を透過した前記受光光軸４５上に結像レンズ５１が配設される。又、前記受光光軸４５上に受光素子５２が設けられている。該受光素子５２は、例えばアバランシフォトダイオード（ＡＰＤ）、或は同等の光電変換素子である。
【００４９】
前記結像レンズ５１は、前記反射測距光４８を前記受光素子５２に結像する。該受光素子５２は、前記反射測距光４８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２５に入力される。該測距演算部２５は、測距光の発光タイミングと反射測距光の受光タイミングに基づき測定対象迄の測距（光波距離測定）を行う。
【００５０】
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。
【００５１】
前記光軸偏向部３７、前記結像レンズ５１、前記受光素子５２等によって前記受光部２２が構成される。
【００５２】
前記追尾部２３について説明する。該追尾部２３は前記追尾光軸５４を有し、該追尾光軸５４上には、追尾光源５５、反射鏡５９、スプリットミラー５８、前記結像レンズ５１、前記反射鏡４６、前記光軸偏向部３７が配設される。前記追尾光軸５４は前記反射鏡５９、前記スプリットミラー５８によって偏向され、前記受光光軸４５、前記測距光軸４９と合致する。ここで、前記結像レンズ５１は、前記追尾部２３に於いては、投光レンズとして作用する。
【００５３】
尚、追尾光５７を発する前記追尾光源５５としては、レーザダイオード（ＬＤ）等の発光源が用いられ、追尾光５７と測距光４７は同じ波長であることが好ましい。更に、前記追尾光源５５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追尾光源としてもよい。又、前記追尾光５７の光学特性としては、無偏光光線（偏光特性を有さない光線）とする。
【００５４】
前記スプリットミラー５８は、ハーフミラーであってもよいが、透過光量と反射光量とが異なる無偏光スプリットミラーであってもよい。透過光量と反射光量との光量比は、測量装置が要求される性能に応じて適宜設定することができるが、例えば、透過光量：反射光量＝７：３とする。尚、測距光量の減少を防止する為に、前記ビームスプリッタ４４については、Ｓ偏光を反射する偏光ビームスプリッタとすることが好ましい。
【００５５】
更に、前記ビームスプリッタ４４を偏光ビームスプリッタとした場合、前記測距光４７と前記追尾光５７の偏光特性を異ならせる。例えば、前記発光素子４２から発せられる前記測距光４７をＳ偏光とし、前記追尾光源５５から発せられる前記追尾光５７を無偏光とする。
【００５６】
この場合、前記追尾光源５５から発せられた追尾光５７は、前記スプリットミラー５８で部分（３／１０）反射される。又、反射追尾光は無偏光であり、前記ビームスプリッタ４４は偏光ビームスプリッタであるので、反射追尾光は前記ビームスプリッタ４４を５０％透過する。前記発光素子４２から発せられたＳ偏光の測距光は前記ビームスプリッタ４４で全反射され、測定対象で反射された反射測距光は前記スプリットミラー５８を部分（７／１０）透過する。
【００５７】
前記追尾光５７は、前記結像レンズ５１で平行光束とされ、前記光軸偏向部３７を透過し、前記測距光４７上に照射される。測定対象で反射された反射追尾光は前記反射測距光４８と同光軸（即ち、測距光軸４９）で前記光軸偏向部３７に入射し、該光軸偏向部３７を透過後、前記反射鏡４６で反射される。
【００５８】
該反射鏡４６は、前記測距光軸４９から追尾受光光軸５４′を分離する。該追尾受光光軸５４′上に前記ビームスプリッタ４４が配設され、更に前記追尾受光光軸５４′上に結像レンズ５６、追尾撮像素子６０が配設される。
【００５９】
該追尾撮像素子６０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、前記追尾受光光軸５４′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。
【００６０】
該追尾撮像素子６０は、測定対象によって反射された反射追尾光を受光し、受光信号を発し、該受光信号は前記追尾演算部６１に入力される。該受光信号は各画素毎に発せられ、各画素から発せられる受光信号はそれぞれ位置情報を有している。該追尾演算部６１は、前記追尾撮像素子６０上での反射追尾光の受光位置から、追尾に必要な追尾制御情報を演算する。例えば、狭角画像の画像中心と受光位置との偏差を演算する。
【００６１】
前記追尾演算部６１には、前記演算制御部２６の機能の一部を割当ててもよいし、或は追尾演算部６１として、ＣＰＵ、埋込みＣＰＵ、マイクロプロセッサ等が用いられてもよい。
【００６２】
尚、追尾制御情報としては、例えば、前記追尾撮像素子６０上での追尾受光光軸５４′と受光位置の位置の偏差、偏差の方向を演算し、受光位置の位置を追尾受光光軸５４′に合致させる為の情報であり、追尾制御情報には受光位置の位置の偏差、偏差の方向の演算結果に基づき、ディスクプリズム６３，６４（後述）それぞれの回転量、回転方向を制御する前記光軸偏向部３７の制御情報が含まれる。
【００６３】
前記追尾演算部６１は、追尾制御情報を前記演算制御部２６に入力する。該演算制御部２６は追尾制御情報に基づき前記ディスクプリズム６３，６４の回転を制御して追尾を実行する。尚、前記追尾演算部６１が、追尾制御信号に基づき追尾を実行してもよい。
【００６４】
前記追尾光源５５、前記反射鏡５９、前記スプリットミラー５８、前記結像レンズ５１、前記光軸偏向部３７、前記ビームスプリッタ４４、前記結像レンズ５６、前記追尾撮像素子６０、前記追尾演算部６１等は、前記追尾部２３を構成する。
【００６５】
又、前記追尾部２３には、追尾光５７と共に測定対象を含む背景光が入射する。前記追尾撮像素子６０は追尾光５７と共に該背景光を受光し、測定対象を含む背景画像が取得される。従って、前記追尾部２３、前記追尾撮像素子６０等は、測定点部分の背景画像を取得する狭角撮像部８８としても機能する。
【００６６】
而して、前記追尾部２３を狭角撮像部８８として兼用し、前記追尾撮像素子６０から得られる画像を狭角画像として取得し、該狭角画像を前記測距光軸４９の視準位置（測定点）の背景画像として取得してもよい。尚、前記狭角画像の中心（画像中心）は、前記測距光軸４９、即ち測定点となる。
【００６７】
更に、前記追尾部２３を狭角撮像部８８として兼用する場合、追尾を実行している状態では、前記追尾光源５５を点灯し、追尾光５７を照射する。前記追尾撮像素子６０は、反射追尾光と共に背景光を受光する。従って、前記追尾部２３は追尾状態の追尾用画像を取得することができる。又、追尾していない状態では前記追尾光源５５を消灯し、視準位置の背景光を受光する様にしてもよい。この場合、前記追尾部２３は、狭角撮像部８８としてのみ作用し、視準方向（測距光軸の方向）の狭角背景画像を取得する。
【００６８】
前記狭角撮像部８８は、前記光軸偏向部３７の中心部を透過し、前記反射鏡４６で反射させれる追尾受光光軸５４′の近傍の限定された光束を受光する。前記狭角撮像部８８の画角は、例えば、３°前後と狭く、狭角画像は深い焦点深度を有している。従って、前記狭角撮像部８８については焦点合せ機構が省略又は簡略化でき、単焦点で測距範囲の画像を取得することができる。
【００６９】
図４を参照して、前記光軸偏向部３７について説明する。
【００７０】
該光軸偏向部３７は、一対の前記ディスクプリズム６３，６４から構成される。該ディスクプリズム６３，６４は、それぞれ同径の円板形であり、前記受光光軸４５上に該受光光軸４５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６３は、光学ガラスにて成形され、平行に配置された複数のプリズム柱を有する。尚、図示では前記ディスクプリズム６３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）６５ａ，６５ｂ，６５ｃを有している。同様に、前記ディスクプリズム６４は、光学ガラスにて成形され、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）６６ａ，６６ｂ，６６ｃを有している。尚、前記三角プリズム６５ａ，６５ｂ，６５ｃと前記三角プリズム６６ａ，６６ｂ，６６ｃは、全て同一偏角の光学特性を有している。
【００７１】
尚、中心に位置する前記三角プリズム６５ａ，６６ａの幅は、前記測距光４７のビーム径よりも大きくなっており、該測距光４７は前記三角プリズム６５ａ，６６ａのみを透過する様になっている。
【００７２】
前記光軸偏向部３７の中央部（前記三角プリズム６５ａ，６６ａ）は、前記測距光４７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。前記光軸偏向部３７の中央部を除く部分（前記三角プリズム６５ａ，６６ａの両端部及び前記三角プリズム６５ｂ，６５ｃ、前記三角プリズム６６ｂ，６６ｃ）は、前記反射測距光４８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。
【００７３】
前記ディスクプリズム６３，６４は、それぞれ前記受光光軸４５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６３，６４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４７の前記射出光軸４１を任意の方向に偏向し、又受光される前記反射測距光４８の前記受光光軸４５を前記射出光軸４１と平行に偏向する。
【００７４】
前記ディスクプリズム６３，６４の外形形状は、それぞれ前記受光光軸４５（基準光軸Ｏ）を中心とする円形であり、前記反射測距光４８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６３，６４の直径が設定されている。
【００７５】
前記ディスクプリズム６３の外周にはリングギア６７が嵌設され、前記ディスクプリズム６４の外周にはリングギア６８が嵌設されている。
【００７６】
前記リングギア６７には駆動ギア６９が噛合し、該駆動ギア６９はモータ７１の出力軸に固着されている。同様に、前記リングギア６８には駆動ギア７２が噛合し、該駆動ギア７２はモータ７３の出力軸に固着されている。前記モータ７１，７３は、前記第１モータドライバ３１に電気的に接続されている。
【００７７】
前記モータ７１，７３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７１，７３の回転量を検出してもよい。該モータ７１，７３の回転量がそれぞれ検出され、前記演算制御部２６は、前記第１モータドライバ３１を介して前記モータ７１，７３を個別に制御する。尚、エンコーダを直接リングギア６７，６８にそれぞれ取付け、エンコーダにより前記リングギア６７，６８の回転角を直接検出する様にしてもよい。
【００７８】
前記駆動ギア６９，７２、前記モータ７１，７３は、前記測距光射出部２１等、他の構成部と干渉しない位置、例えば前記リングギア６７，６８の下側に設けられている。
【００７９】
前記投光レンズ４３、前記ビームスプリッタ４４、前記反射鏡４６、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５８、前記結像レンズ５１、前記反射測距光偏向部（第２光軸偏向部）等は、追尾投光光学系を構成する。又、前記測距光偏向部（第１光軸偏向部）、前記結像レンズ５６等は、追尾受光光学系を構成する。
【００８０】
前記測距演算部２５は、前記発光素子４２を制御し、前記測距光４７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４７が前記三角プリズム６５ａ，６６ａ（測距光偏向部）により、測定対象に向う様前記射出光軸４１が偏向される。前記測距光軸４９が、測定対象を視準した状態で測距が行われる。
【００８１】
前記測定対象から反射された前記反射測距光４８は、前記三角プリズム６５ｂ，６５ｃ及び前記三角プリズム６６ｂ，６６ｃ（反射測距光偏向部）、前記結像レンズ５１を介して入射し、前記受光素子５２に受光される。該受光素子５２は、受光信号を前記測距演算部２５に送出し、該測距演算部２５は前記受光素子５２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２７に格納される。
【００８２】
前記射出方向検出部２９は、前記モータ７１，７３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７１，７３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７１，７３の回転角を検出する。又、前記射出方向検出部２９は、前記モータ７１，７３の回転角に基づき、前記ディスクプリズム６３，６４の回転位置を演算する。更に、前記射出方向検出部２９は、前記ディスクプリズム６３，６４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４７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２６に入力される。尚、前記測距光４７がバースト発光される場合は、断続測距光毎に測距が実行される。
【００８３】
前記演算制御部２６は、前記モータ７１，７３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３７による前記測距光軸４９の偏向量、偏向方向を制御でき、又、前記演算制御部２６は、前記モータ７１，７３それぞれの回転方向、回転速度、前記モータ７１，７３間の回転比を制御することで、前記光軸偏向部３７による偏向作用を動的に制御し、前記測距光軸４９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。
【００８４】
図４は、前記三角プリズム６５ａ，６６ａ、前記三角プリズム６５ｂ，６５ｃ，６６ｂ，６６ｃ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、±２０°）が得られる。又、最少の偏角は、前記ディスクプリズム６３，６４のいずれか一方が１８０°回転した位置であり、該ディスクプリズム６３，６４の相互の光学作用が相殺され、偏角は０°となる。従って、前記ディスクプリズム６３，６４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４９）は、前記基準光軸Ｏと合致する。
【００８５】
前記発光素子４２から前記測距光４７が発せられ、該測距光４７は前記投光レンズ４３で平行光束とされ、前記測距光偏向部（前記三角プリズム６５ａ，６６ａ）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４７は前記三角プリズム６５ａ，６６ａによって所要の方向に偏向されて射出される。
【００８６】
前記測定対象で反射された前記反射測距光４８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５１により前記受光素子５２に集光される。
【００８７】
前記反射測距光４８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４８の光軸は、前記受光光軸４５と合致する様に前記三角プリズム６５ｂ，６５ｃ及び前記三角プリズム６６ｂ，６６ｃによって偏向される。
【００８８】
前記ディスクプリズム６３と前記ディスクプリズム６４との回転位置の組合わせにより、射出する前記測距光４７の偏向方向、偏角を任意に変更することができる。
【００８９】
又、前記ディスクプリズム６３と前記ディスクプリズム６４との位置関係を固定した状態で（前記ディスクプリズム６３と前記ディスクプリズム６４とで得られる偏角を固定した状態で）、前記モータ７１，７３により、前記ディスクプリズム６３と前記ディスクプリズム６４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４７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６３の回転と前記ディスクプリズム６４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。
【００９０】
前記演算制御部２６は、前記測距光４７の偏角、射出方向から、即ち前記射出方向検出部２９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。
【００９１】
更に又、前記光軸偏向部３７による最大偏角を超える方向角が必要な場合は、前記測距演算部２５は、第２モータドライバ３２を介して前記水平モータ１３、前記鉛直モータ１７を制御して、前記測距光４７を測定点に照射する。
【００９２】
この場合、前記測定点の前記基準光軸Ｏに対する水平角、鉛直角と前記水平角検出器９、前記鉛直角検出器１８が検出した前記基準光軸Ｏの水平（又は鉛直）に対する水平角、鉛直角に基づき測定点の実際の水平角、鉛直角（水平（又は鉛直）に対する水平角、鉛直角）が求められ、更に実際の水平角、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。
【００９３】
而して、前記測量装置３は、トータルステーションとして機能する。
【００９４】
前記広角撮像部２４は、前記測量装置３の前記基準光軸Ｏと平行な撮像光軸７５と、該撮像光軸７５に配置された撮像レンズ７６とを有している。前記広角撮像部２４は、前記ディスクプリズム６３，６４による最大偏角（例えば±２０°）と略等しい４０°の画角、或は最大偏角よりも大きい画角、例えば５０°〜６０°の画角を有するカメラであり、前記光軸偏向部３７による最大偏向範囲を含む画像データを取得する。
【００９５】
前記撮像光軸７５と前記射出光軸４１及び前記基準光軸Ｏとの関係は既知であり、前記撮像光軸７５と前記射出光軸４１及び前記基準光軸Ｏとは平行であり、又各光軸間の距離は既知の値となっている。又、前記広角撮像部２４は、動画像、又は連続画像が取得可能である。
【００９６】
前記撮像制御部３４は、前記広角撮像部２４の撮像を制御する。前記撮像制御部３４は、前記広角撮像部２４が前記動画像、又は連続画像を撮像する場合に、該動画像、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前記測量装置３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８８（図３参照）により画像を取得する場合は、該狭角撮像部８８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。
【００９７】
前記狭角撮像部８８は、前記測距光４７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４９近傍の狭画角（例えば、３°）の画像であるので、歪みが小さい。
【００９８】
前記演算制御部２６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。
【００９９】
前記広角撮像部２４の撮像素子７７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、前記撮像光軸７５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。更に、前記広角撮像部２４の前記撮像光軸７５と、前記追尾光軸５４とは既知の関係となっているので、前記広角撮像部２４で取得した画像（広角画像）と狭角画像との関連付けも容易である。
【０１００】
前記画像処理部３５は、前記広角撮像部２４で取得した画像データについて、エッジ抽出処理、特徴点の抽出、測定対象の検出、画像トラッキング処理、画像マッチング等の画像処理を行い、又画像データから濃淡画像を作成する。
【０１０１】
前記表示部３６は、前記広角撮像部２４により取得した画像を表示し、又、前記狭角撮像部８８で取得した狭角画像を表示する。又、前記表示部３６は、表示画面を分割し、一部に前記広角撮像部２４で取得した広角画像を表示し、他の一部に前記狭角撮像部８８で取得した狭角画像を拡大表示する。
【０１０２】
或は、図５に示される様に、広角画像９１に狭角画像９２を重ね合せて表示する。上記した様に、前記基準光軸Ｏと前記撮像光軸７５とは既知の関係であり、又前記広角画像９１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９２の中心の基準光軸Ｏに対する方向角（前記測距光４７の方向角）は、前記射出方向検出部２９から検出される。従って、前記広角画像９１中の画角と前記狭角画像９２の方向角により、前記広角画像９１に前記狭角画像９２を容易に重合させることができる。前記広角画像９１に前記狭角画像９２を重ね合せることで、測定対象のどの位置を測定しているかが、容易に認識できる。
【０１０３】
尚、重ね合せて表示する方法としては、前記広角画像９１と前記狭角画像９２とを同倍率で表示するか、或は前記狭角画像９２が表示される位置を点で示すか、或は矢印等の記号で示す等、種々の方法が採用される。
【０１０４】
又、前記広角画像９１と前記狭角画像９２とを同倍率として重ね合せることで、前記狭角画像９２の持つ方向角データにより前記広角画像９１の歪みを補正することができ、歪みの修正された広角画像９１を取得することができる。
【０１０５】
又、前記表示部３６は、測定状況、測定データ等を表示する。尚、前記表示部３６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３６を前記測量装置３に対して着脱可能とし、前記表示部３６による遠隔操作を可能としてもよい。
【０１０６】
以下、本実施例に係る測量装置システム１の作用について説明する。
【０１０７】
前記測量装置３を前記三脚２を介して既知点（３次元座標が既知の点）に設置する。
【０１０８】
前記測量装置３は前記姿勢検出部２８を有し、該姿勢検出部２８により、前記測量装置３の水平に対する設置姿勢（傾き）を検出できる。この為、前記測量装置３の整準作動は必要ない。測定結果を、検出された傾きで補正することで、正確な測定結果が得られる。
【０１０９】
前記基準光軸Ｏを測定対象（測定点）に向ける。
【０１１０】
前記基準光軸Ｏを測定対象（測定点）に向ける方法としては、前記測距光軸４９を前記基準光軸Ｏに合致させ、即ち、前記光軸偏向部３７で前記測距光軸４９を偏向させない状態で、前記基準光軸Ｏを測定対象に視準させる。視準した状態は、前記狭角撮像部８８で撮像した画像を前記表示部３６に表示させて、作業者が確認する。（以下の説明では、前記追尾部２３を前記狭角撮像部８８と兼用した場合を説明する。）
【０１１１】
或は、前記広角撮像部２４を、測定対象に向け、測定対象を含む広角画像を取得し、該広角画像を前記表示部３６に表示させる。更に、前記狭角撮像部８８で取得した狭角画像を、前記広角画像に重合させて表示し、前記光軸偏向部３７による偏向を調整して、狭角画像の中心（前記測距光４７の視準位置）を広角画像中の測定対象と一致させる。この場合、前記測距光４７が視準した時の、前記測距光４７の偏角（即ち、前記ディスクプリズム６３，６４のそれぞの回転角）も取得される。
【０１１２】
尚、前記光軸偏向部３７を作動させ、前記測距光軸４９を最終的に測定点に視準させる方法としては、作業者が前記表示部３６の表示を確認しつつ手動により行ってもよいし、或は前記画像処理部３５により測定対象を検出し、検出結果に基づき前記演算制御部２６が自動で行ってもよい。
【０１１３】
前記測距光軸４９が測定点に視準された時点で測距が行われ、測距時の前記測距光軸４９の方向角が、前記水平角検出器９、前記鉛直角検出器１８、前記ディスクプリズム６３，６４の回転角に基づき演算され、測距値と方向角とで測定点の３次元座標が測定される。
【０１１４】
尚、前記測量装置３が水平に対して傾斜している場合は、傾斜角が前記姿勢検出部２８によって検出され、前記測定された３次元座標が前記傾斜角に基づき補正される。
【０１１５】
測定点が複数ある場合は、順次前記測距光軸４９が測定点に視準され、測定が実行される。
【０１１６】
測定点の測定結果は、測定点と関連付けられて前記記憶部２７に格納される。
【０１１７】
次に、図３〜図４を参照し、測設等、測定対象を追尾しつつ測定を実行する場合について説明する。ここで、測定対象はプリズム等、再帰反射性の光学部材であり、測定対象により測定点が示される。
【０１１８】
前記広角撮像部２４で測定対象を捕捉した状態で、前記測距光軸４９を前記測定対象に視準させる。尚、この時、前記基準光軸Ｏと前記測距光軸４９とが合致していても、合致していなくともよい。
【０１１９】
前記追尾光源５５を点灯し、追尾光を発光させる。追尾光５７は無偏光光線となっている。又、前記追尾光５７は所定の広がりを有する。尚、測距光４７はＳ偏光のレーザ光線とする。
【０１２０】
前記追尾光５７は、前記反射鏡５９で偏向され、透過７０％、反射３０％の無偏光のスプリットミラーである前記スプリットミラー５８で３０％反射される。該スプリットミラー５８で反射された前記追尾光５７は、前記結像レンズ５１により前記ディスクプリズム６３，６４と略同径の平行光束とされ、前記光軸偏向部３７を透過して測定対象に照射され、追尾を開始する。
【０１２１】
測定対象からの反射追尾光は、前記光軸偏向部３７を透過し、更に反射追尾光の中心部の光束が前記反射鏡４６によって反射される。
【０１２２】
前記反射鏡４６で反射された反射追尾光は、前記ビームスプリッタ４４を５０％透過し、前記結像レンズ５６により前記追尾撮像素子６０に結像される。
【０１２３】
該追尾撮像素子６０からの受光信号は、前記追尾演算部６１に入力される。該追尾演算部６１は受光信号から、前記追尾撮像素子６０上での受光位置を演算し、追尾状態を判断する。
【０１２４】
前記追尾演算部６１は、前記追尾撮像素子６０上での反射追尾光の位置が、基準位置、例えば追尾受光光軸５４′の位置と合致していれば、前記測距光軸４９が測定対象を正確に追尾していると判断する。更に、前記追尾演算部６１は、反射追尾光の受光位置が基準位置となる様に、前記光軸偏向部３７を制御する。即ち、前記追尾演算部６１は、前記光軸偏向部３７のディスクプリズム６３，６４の回転方向、回転量を制御し、前記測距光軸４９の偏向角、偏向方向を制御し、測定対象の追尾を実行する。
【０１２５】
尚、前記追尾演算部６１は、反射追尾光の受光位置を演算して、演算結果を前記演算制御部２６に出力し、該演算制御部２６が前記光軸偏向部３７を制御し、追尾を制御してもよい。
【０１２６】
追尾動作に於ける、前記測距光軸４９の偏向は、前記ディスクプリズム６３、前記ディスクプリズム６４それぞれの回転によって生ぜられ、前記ディスクプリズム６３，６４は小型、軽量であり、前記モータ７１，７３によって高速に、又、高応答性で回転されることが可能である。
【０１２７】
従って、追尾動作の応答性の向上、追尾速度の高速化が可能であり、高速で移動する測定対象に対して追従性が向上する。
【０１２８】
前記射出方向検出部２９は、前記ディスクプリズム６３，６４の回転量、回転方向の検出結果に基づき、前記測距光軸４９の前記基準光軸Ｏに対する偏角を演算し、演算結果を前記演算制御部２６に出力する。
【０１２９】
該演算制御部２６は、前記射出方向検出部２９の演算結果に基づき前記基準光軸Ｏに対する偏角が０になる様に、前記水平モータ１３、前記鉛直モータ１７を駆動し、前記測量装置３を水平方向、鉛直方向に回転する。
【０１３０】
従って、前記光軸偏向部３７の最大偏角を超えて測定対象が移動する場合も、即ち３６０°の全周の範囲で、更に最大偏角を超える上下範囲での追尾が可能である。尚、前記測量装置３の回転応答性、水平回転速度、鉛直回転速度は、早いとは言えないが、前記光軸偏向部３７により、高速で追従するので、前記光軸偏向部３７の最大偏角を超える範囲に及ぶ追従でも追従性に問題はない。
【０１３１】
尚、測定対象の移動が遅い場合は、即ち、前記測量装置３が前記測定対象の移動に追従可能な場合は、前記基準光軸Ｏと前記測距光軸４９とが合致した状態で追尾が行われる。
【０１３２】
又、前記基準光軸Ｏと前記測距光軸４９とがずれた状態で、測距が行われた場合は、前記ディスクプリズム６３，６４間の相対角度、相対回転方向で求められる前記測距光軸４９の偏角と方向、及び前記水平角検出器９、前記鉛直角検出器１８が検出する水平角、鉛直角に基づき前記測量装置３の設置位置に対する測定対象の方向角が演算される。
【０１３３】
設置位置に対する測定対象の方向角、及び測距結果に基づき、前記測量装置３の設置点を基準とした測定点の３次元座標が測定される。
【０１３４】
測定点が複数ある場合は、各測定点の３次元座標が前記記憶部２７に格納される。更に、前記演算制御部２６は、各測定点の３次元座標に基づき各測定点を前記広角撮像部２４が取得した広角画像上に重合して表示させることができる。各測定点を広角画像上に表示することで、測定の進行状態、測定位置、測定済の測定点、未測定の測定点が明確になり、重複測定、未測定が防止できる。
【０１３５】
上記した様に、狭角画像、測定点を広角画像に重合させる場合、前記受光部２２、前記追尾部２３、前記広角撮像部２４の光軸は、既知であり、更に関係は固定であるので、前記ディスクプリズム６３，６４のそれぞれの角度情報（前記測距光軸４９の偏角情報）のみで、狭角画像、測定点を広角画像に重合させることができることは言う迄もない。
【０１３６】
追尾動作に於いて、測定対象の急激な移動で前記追尾部２３による追尾が途切れた場合、前記広角撮像部２４が取得した広角画像に基づき、追尾状態に復帰させることができる。
【０１３７】
前記画像処理部３５は、画像処理により広角画像中から測定対象を検出し、広角画像中の前記測定対象の位置を演算する。演算結果は、前記演算制御部２６に入力される。
【０１３８】
前記撮像光軸７５と前記測距光軸４９との関係は既知であるので、前記演算制御部２６は広角画像中の前記測定対象の位置に基づき、前記基準光軸Ｏに対する測定対象の位置（前記基準光軸Ｏに対する測距光軸４９の偏角）を演算する。前記演算制御部２６は前記測距光軸４９が該偏角となる様に前記光軸偏向部３７を制御する。而して、追尾が途切れた場合でも直ちに追尾状態に復帰させることができる。
【０１３９】
尚、前記画像処理部３５による測定対象の検出は、追尾が途切れた場合に実行してもよく、或は常時連続的に実行してもよい。
【０１４０】
上記実施例では、測距光４７と追尾光５７とが同じ波長の場合について説明したが、測距光の波長と追尾光の波長を変えてもよい。この場合、前記スプリットミラー５８、前記ビームスプリッタ４４は波長選択機能を有するダイクロイックミラーを使用する。又、少なくとも該ビームスプリッタ４４はダイクロイックミラーを使用することが好ましい。
【０１４１】
波長が異なると、前記ディスクプリズム６３，６４を通過する時の屈折状態に違いが生じるので、方向角に偏差が生じるが、波長と前記ディスクプリズム６３，６４の屈折率とにより方向角の偏差は演算可能であるので、演算結果に基づき前記方向角に偏差を補正してもよい。
【０１４２】
上記実施例では、前記測量装置３を前記三脚２に固定した場合を説明したが、前記測量装置３単体を作業者が保持、携帯し、測定点の測定を行うことができる。
【０１４３】
作業者が携帯した状態では、前記測量装置３の姿勢は不安定であり、測定点に向けられた前記測距光軸４９もブレるが、前記光軸偏向部３７によって高速で前記測距光軸４９を偏向させ、測定点の追尾が可能であるので、手ブレがあった状態でも前記測距光軸４９を正確に測定点に向けることができ、精度の高い測定の実行が可能である。尚、前記測量装置３の姿勢（傾斜）は前記姿勢検出部２８によってリアルタイムで検出され、該姿勢検出部２８の検出結果に基づき前記光軸偏向部３７が前記演算制御部２６によって制御されることは言う迄もない。
【０１４４】
更に、作業者が前記測量装置３を携帯した状態でも測定対象の追尾が可能である。
【０１４５】
又、上記説明では、測量装置３をトータルステーションとして説明したが、前記光軸偏向部３７のディスクプリズム６３，６４をそれぞれ連続的に回転し、更に回転速度、回転方向をそれぞれ個別に制御することで任意のパターンで前記測距光軸４９を走査することができ、更に、走査中パルス光毎に測距を行えば、走査線に沿って点群データを取得でき、前記測量装置３をレーザスキャナとしても使用することができる。
【０１４６】
上記した様に、前記ディスクプリズム６３と前記ディスクプリズム６４の回転を個別に制御することで種々の２次元のスキャンパターンを形成することができる。
【０１４７】
例えば、図６に示すスキャンパターンは、前記ディスクプリズム６３と前記ディスクプリズム６４の、一方のディスクプリズム６３を２５回転、他方のディスクプリズム６４を逆方向に５回転することで、図６に示される様な、花びら状の２次元の閉ループスキャンパターン（花びらスキャンパターン９３（内トロコイド曲線））が得られる。尚、図６中、パターン上の点は測定点９４を示している。又、図６中、９５は前記花びらスキャンパターン９３の中心であり、前記基準光軸Ｏと一致している。又、スキャン軌跡が交差する交点である。
【０１４８】
前記花びらスキャンパターン９３の走査線に沿って点群データを取得することで本実施例に係る測量装置３をレーザスキャナとして使用することができる。又、前記花びらスキャンパターン９３を実行する場合に於いて、点群密度を高めたいときは、前記花びらスキャンパターン９３を１パターン実行する度に、前記花びらスキャンパターン９３全体を順次所定角度回転させることで、点群密度を高められる。
【０１４９】
又、前記狭角撮像部８８の撮像位置（画像中心）は、前記測定点９４と同一であるので、前記狭角撮像部８８の撮像と測定とを同期させることで、スキャン中の任意の箇所の静止画像を取得できる。更に、測定点毎に画像を取得すれば、測定点に関連付けられた画像が取得でき、画像付き点群データを直ちに取得することができる。
【符号の説明】
【０１５０】
１              測量装置システム
２              三脚
３              測量装置
４              設置台ユニット
９              水平角検出器
１３            水平モータ
１７            鉛直モータ
１８            鉛直角検出器
２１            測距光射出部
２２            受光部
２３            追尾部
２４            広角撮像部
２５            測距演算部
２６            演算制御部
２７            記憶部
２９            射出方向検出部
３７            光軸偏向部
３８            測距部
４１            射出光軸
４４            ビームスプリッタ
４５            受光光軸
４７            測距光
４８            反射測距光
４９            測距光軸
５２            受光素子
５４            追尾光軸
５８            スプリットミラー
６０            追尾撮像素子
６１            追尾演算部
６３，６４      ディスクプリズム
７１，７３      モータ
８８            狭角撮像部
【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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