(57)【要約】    【課題】  測距距離に対応してビーム径を変更可能とし、測距距離の大小に拘らず、測定精度を向上し得るレーザ測量装置を提供する。    【解決手段】  レーザ光線を射出する光源３６と、該光源からのレーザ光線を平行光束とする射出光学系７と、射出されるレーザ光線の光束を走査させる走査部５と、走査方向を検出する走査方向検出部と、照射したレーザ光線の測定対象物からの反射光を受光する受光光学系８と、該受光光学系を介して受光した反射光を光電変換する受光素子３５と、該受光素子からの信号に基づき距離を測定する距離測定部６とを具備し、前記射出光学系は光束径可変手段３７を有し、射出されるレーザ光線の光束径を変更可能とした。    【選択図】          図１
2010091445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光線を射出する光源と、該光源からのレーザ光線を平行光束とする射出光学系と、射出されるレーザ光線の光束を走査させる走査部と、走査方向を検出する走査方向検出部と、照射したレーザ光線の測定対象物からの反射光を受光する受光光学系と、該受光光学系を介して受光した反射光を光電変換する受光素子と、該受光素子からの信号に基づき距離を測定する距離測定部とを具備し、前記射出光学系は光束径可変手段を有し、射出されるレーザ光線の光束径を変更可能としたことを特徴とするレーザ測量装置。
【請求項２】
前記光束径可変手段は、前記射出光学系の開口径を変更する請求項１のレーザ測量装置。
【請求項３】
前記光束径可変手段は、前記射出光学系の焦点距離を変更する請求項１のレーザ測量装置。
【請求項４】
前記光束径可変手段を駆動制御する制御部を有し、該制御部は測定対象物迄の距離に適する光束径となる様に前記光束径可変手段を制御する請求項１のレーザ測量装置。
【請求項５】
前記光束径可変手段を駆動制御する制御部を有し、任意の光束径で測定対象物迄の予備測距を行って得られた概略距離に応じて前記光束径可変手段を制御する請求項１のレーザ測量装置。
【請求項６】
測定対象物迄の概略距離に合せて射出するレーザ光線のビーム径を設定するステップと、レーザ光線を測定対処物に向け射出するステップと、照射したレーザ光線の測定対象物からの反射光を受光するステップと、受光した反射光に基づき測定対象物迄の距離を測定するステップとを有することを特徴とする距離測定方法。
【請求項７】
レーザ光線を走査して測定対象物迄の概略距離を予備測定するステップを有し、得られた概略距離に合せてビーム径を設定する請求項６の距離測定方法。
【請求項８】
測定対象物を視準して合焦機構により合焦するステップと、合焦機構の合焦位置に基づき測定対象物迄の概略距離を予備測定するステップとを有し、得られた概略距離に合せてビーム径を設定する請求項６の距離測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光線を測定対象物に照射し、測定対象物からの反射光を受光して距離測定を行うレーザ測量装置及び距離測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光波距離測定装置として、測距光としてレーザ光線を測定対象物に照射し、測定対象物からの反射光を用いて測定対象物迄の距離を測定するレーザ測量装置がある。
【０００３】
レーザ光線を測定対象物に照射して光波距離測定を行う場合、測定対象物のレーザ光線が照射される点は、必ずしも平面であるとは限らず、又平面が交差するエッジであったりする。又、レーザ光線は所要の広がりを持っていることから、ビーム光束は面積を有しており、測定結果には測定対象物の被照射面の状態が影響を及す。
【０００４】
この為、光波距離測定で測距精度を向上させるには、レーザ光線のビーム径（スポットサイズ）ができるだけ小さいことが望まれる。
【０００５】
測距光としてのレーザ光線は、１．４μｍ〜２．６μｍの波長を有する近赤外光が用いられることが好ましく、近赤外光は、不可視光でありレーザ光線が人の目に入射した場合でも、不快感を与えることなく、又近赤外光は目に損傷を与え難い。一方で、近赤外光は波長が長い為、干渉の影響を受易く、広がり角が大きくなり、測定対象物に照射されたレーザ光線のスポットサイズが大きくなり、測定精度は低下するという問題があった。
【０００６】
従来、ビーム径は、レーザ測量装置の測距能力に対応し、標準の測距距離、例えば平均的な測距距離に合せて適正となる様に設定され、測定精度が平均的に向上する様になっている。
【０００７】
この為、従来のレーザ測量装置では、実際の測距距離が標準の測距距離から離れると、誤差が大きくなる傾向を有し、特に測距光として近赤外光を使用した場合、広がり角が大きいので、測距距離が標準の測距距離から離れると誤差が更に大きくなる傾向を有していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は斯かる実情に鑑み、測距距離に対応してビーム径を変更可能とし、測距距離の大小に拘らず、測定精度を向上し得るレーザ測量装置及び距離測定方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、レーザ光線を射出する光源と、該光源からのレーザ光線を平行光束とする射出光学系と、射出されるレーザ光線の光束を走査させる走査部と、走査方向を検出する走査方向検出部と、照射したレーザ光線の測定対象物からの反射光を受光する受光光学系と、該受光光学系を介して受光した反射光を光電変換する受光素子と、該受光素子からの信号に基づき距離を測定する距離測定部とを具備し、前記射出光学系は光束径可変手段を有し、射出されるレーザ光線の光束径を変更可能としたレーザ測量装置に係り、又前記光束径可変手段は、前記射出光学系の開口径を変更するレーザ測量装置に係り、又前記光束径可変手段は、前記射出光学系の焦点距離を変更するレーザ測量装置に係り、又前記光束径可変手段を駆動制御する制御部を有し、該制御部は測定対象物迄の距離に適する光束径となる様に前記光束径可変手段を制御するレーザ測量装置に係り、更に又前記光束径可変手段を駆動制御する制御部を有し、任意の光束径で測定対象物迄の予備測距を行って得られた概略距離に応じて前記光束径可変手段を制御するレーザ測量装置に係るものである。
【００１０】
又本発明は、測定対象物迄の概略距離に合せて射出するレーザ光線のビーム径を設定するステップと、レーザ光線を測定対処物に向け射出するステップと、照射したレーザ光線の測定対象物からの反射光を受光するステップと、受光した反射光に基づき測定対象物迄の距離を測定するステップとを有する距離測定方法に係り、又レーザ光線を走査して測定対象物迄の概略距離を予備測定するステップを有し、得られた概略距離に合せてビーム径を設定する距離測定方法に係り、更に又測定対象物を視準して合焦機構により合焦するステップと、合焦機構の合焦位置に基づき測定対象物迄の概略距離を予備測定するステップとを有し、得られた概略距離に合せてビーム径を設定する距離測定方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レーザ光線を射出する光源と、該光源からのレーザ光線を平行光束とする射出光学系と、射出されるレーザ光線の光束を走査させる走査部と、走査方向を検出する走査方向検出部と、照射したレーザ光線の測定対象物からの反射光を受光する受光光学系と、該受光光学系を介して受光した反射光を光電変換する受光素子と、該受光素子からの信号に基づき距離を測定する距離測定部を具備し、前記射出光学系は光束径可変手段を有し、射出されるレーザ光線の光束径を変更可能としたので、又本発明によれば、測定対象物迄の概略距離に合せて射出するレーザ光線のビーム径を設定するステップと、レーザ光線を測定対処物に向け射出するステップと、照射したレーザ光線の測定対象物からの反射光を受光するステップと、受光した反射光に基づき測定対象物迄の距離を測定するステップとを有するので、測距距離に対応したビーム径とすることができ、測定精度の向上が図れるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１３】
レーザ測量装置の１つとして測定対象物に向けて測定パルスビームを照射・走査し、測定対象物からの反射光に基づき測距を行い、その測距値と照射角度値から測定対象物の３次元測定を行い、点群データを得る、所謂レーザスキャナと言われる３次元測定装置が知られている。
【００１４】
図１〜図２は、本発明がレーザスキャナ１に実施された場合を示している。
【００１５】
レーザスキャナ１は主に、整準部２、該整準部２に設置された回転機構部３、該回転機構部３に回転可能に支持された測定装置本体部４、該測定装置本体部４の上部に設けられた走査部５から構成されている。又、前記測定装置本体部４は、測距部６、射出光学系７、受光光学系８、制御部９等を収納している。尚、図２は便宜上、図１に対して前記走査部５のみ側方から見た状態を示している。
【００１６】
前記整準部２について説明する。
【００１７】
台盤１１にピン１２が立設され、該ピン１２の上端は曲面に形成され、下部ケーシング１３の底面に形成された凹部に傾動自在に嵌合している。又、前記底面の他の２カ所には、調整螺子１４が螺合貫通しており、該調整螺子１４の下端部には脚部材１５が固着されており、該脚部材１５の下端は、尖端又は曲面に形成され、前記台盤１１に当接している。前記調整螺子１４の上端には整準従動ギア１６が嵌着されている。前記下部ケーシング１３は前記ピン１２と２つの前記調整螺子１４により３点で前記台盤１１に支持され、前記ピン１２の先端を中心に傾動可能となっている。尚、前記台盤１１と前記下部ケーシング１３とは離反しない様に、前記台盤１１と前記下部ケーシング１３との間にはスプリング１９が設けられている。
【００１８】
前記下部ケーシング１３の内部には、２個の整準モータ１７が設けられ、該整準モータ１７の出力軸に整準駆動ギア１８が嵌着され、該整準駆動ギア１８は前記整準従動ギア１６に噛合している。前記整準モータ１７は前記制御部９によって独立して駆動され、前記整準モータ１７の駆動により前記整準駆動ギア１８、前記整準従動ギア１６を介して前記調整螺子１４が回転され、該調整螺子１４の下方への突出量が調整される様になっている。又、前記下部ケーシング１３の内部には傾斜センサ５６（図３参照）が設けられており、該傾斜センサ５６の検出信号に基づき２個の前記整準モータ１７が駆動されることで、前記整準部２の整準がなされる。
【００１９】
前記回転機構部３について説明する。
【００２０】
前記下部ケーシング１３は、前記回転機構部３のケーシングを兼ねており、内部には水平回動モータ２０が設けられ、該水平回動モータ２０の出力軸には水平回動駆動ギア２１が嵌着されている。
【００２１】
前記下部ケーシング１３の上端には、軸受２２を介して回転基盤２３が設けられ、該回転基盤２３の中心には、下方に突出する回転軸２４が設けられ、該回転軸２４には水平回動ギア２５が設けられ、該水平回動ギア２５に前記水平回動駆動ギア２１が噛合されている。
【００２２】
又、前記回転軸２４には水平角検出器２６、例えばエンコーダが設けられ、該水平角検出器２６により、前記下部ケーシング１３に対する前記回転軸２４の相対回転角が検出され、検出結果（水平角）は前記制御部９に入力され、該検出結果に基づき前記制御部９により前記水平回動モータ２０の駆動が制御される様になっている。
【００２３】
前記測定装置本体部４について説明する。
【００２４】
前記回転基盤２３に本体部ケーシング２７が固着され、該本体部ケーシング２７の内部に鏡筒２８が設けられる。該鏡筒２８は、前記本体部ケーシング２７の回転中心と同心の中心線を有し、該本体部ケーシング２７に所要の手段で取付けられる。例えば、前記鏡筒２８の上端にフランジ２９が形成され、該フランジ２９が前記本体部ケーシング２７の天井部に固着される。
【００２５】
前記鏡筒２８は軸心と合致する光軸３０を有し、該光軸３０上に光学的分離手段である孔明きミラー３１が設けられる。該孔明きミラー３１により、前記光軸３０から反射光軸３２が分離されている。
【００２６】
該反射光軸３２上に反射ミラー３３、集光レンズ３４、フォトダイオード等の受光素子３５が設けられる。又、前記光軸３０上に発光源である発光素子３６、及び光束径可変手段３７、及び対物レンズ３８、高低回動ミラー３９が設けられている。
【００２７】
該対物レンズ３８、前記光束径可変手段３７等は前記射出光学系７を構成し、前記対物レンズ３８、前記孔明きミラー３１、前記反射ミラー３３、前記集光レンズ３４等は前記受光光学系８を構成する。
【００２８】
前記発光素子３６からはパルスビームが発せられる。該発光素子３６は、例えば半導体レーザ等であり、測距光４０としての近赤外光のパルスレーザ光線を発し、前記制御部９によって所要の光強度、所要のパルス間隔等、所要の状態でパルスレーザ光線が発光される様に制御される。該パルスレーザ光線は前記孔明きミラー３１を通過し前記高低回動ミラー３９によって反射され、測定対象物に照射される様になっている。
【００２９】
前記高低回動ミラー３９は偏向光学部材であり、該高低回動ミラー３９は鉛直方向の前記光軸３０を水平方向の投光光軸４１に偏向する。
【００３０】
前記受光素子３５には測定対象物からの反射測距光が前記高低回動ミラー３９、前記受光光学系８を経て入射され、反射光は前記受光素子３５によって検出される。該受光素子３５には、前記測距光４０から分割された一部の光束が内部参照光（図示せず）として入射する様になっており、反射測距光と内部参照光とに基づき測定対象物迄の距離を測定する様になっている。
【００３１】
前記反射光軸３２、前記反射ミラー３３、前記集光レンズ３４、前記受光素子３５等は前記測距部６を構成する。
【００３２】
尚、前記反射ミラー３３を可視光を透過、赤外光を反射のダイクロイックミラーとし、透過した可視光を画像受光部（図示せず）で受光し、画像を取得する様にしてもよい。画像受光部は、多数の画素（ピクセル）の集合体であり、例えばＣＣＤとし、前記画像受光部に入射する光線の角度は前記画像受光部中の画素の位置によって特定され、画素の位置は画角として表される。
【００３３】
前記高低回動ミラー３９、前記集光レンズ３４、前記画像受光部等は、撮像部１０を構成する。測定対象物からの撮像光は、前記投光光軸４１と一致する撮像光軸４２に沿って前記高低回動ミラー３９に入射され、前記高低回動ミラー３９により反射された後、前記対物レンズ３８、前記孔明きミラー３１を透過し前記画像受光部（図示せず）に受光され、画像が取得される。従って、距離測定を行う為の、測距光軸と測定対象物方向の画像を取得する撮像光軸が同軸となっている。
【００３４】
前記走査部５について説明する。
【００３５】
前記本体部ケーシング２７の上側に上部ケーシング４３が設けられ、該上部ケーシング４３の側壁、好ましくは側壁の全周及び天井は、投光窓４４となっている。前記走査部５は前記上部ケーシング４３の内部に収納される。以下、前記走査部５について説明する。
【００３６】
前記フランジ２９の上端にミラーホルダ４５が設けられ、該ミラーホルダ４５に回動軸４６を介して前記高低回動ミラー３９が回転自在に設けられ、該高低回動ミラー３９の一方の軸端に高低回動ギア５１が嵌着され、前記高低回動ミラー３９の他方の軸端には高低角検出器５２が設けられている。該高低角検出器５２は前記高低回動ミラー３９の回動角（回動位置）を検出し、前記制御部９に検出結果を送出する様になっている。
【００３７】
前記ミラーホルダ４５には高低回動モータ５３が取付けられ、該高低回動モータ５３の出力軸に高低回動駆動ギア５４が嵌着され、該高低回動駆動ギア５４は前記高低回動ギア５１に噛合している。前記高低回動モータ５３は、前記高低角検出器５２の検出結果に基づき前記制御部９により駆動が制御される様になっている。又、該制御部９は、前記水平回動モータ２０及び前記高低回動モータ５３を独立して駆動、或は同期して駆動制御可能となっている。
【００３８】
尚、前記上部ケーシング４３の上面には照星照門４７が設けられ、該照星照門４７の視準方向は前記光軸３０と直交すると共に前記回動軸４６に対しても直交している。
【００３９】
前記射出光学系７は、前記発光素子３６から発せられた測距光４０を所要のビーム径にして射出するものであり、前記光束径可変手段３７を具備している。
【００４０】
図４は、前記光束径可変手段３７を具備した前記射出光学系７を示している。
【００４１】
該光束径可変手段３７は、例えば前記射出光学系７の焦点距離を変更するズーム機能を有する。前記光軸３０上を移動可能なレンズ４８，４９を具備し、該レンズ４８，４９はズーム機構５０によって近接離反され、前記レンズ４８，４９の近接離反によって前記射出光学系７の焦点距離が変更される様になっている。
【００４２】
前記走査部５から照射された測距光４０は、ビーム径が最小となる部分（ビームウェスト）を有しており、該ビームウェストは前記射出光学系７の焦点距離によって位置が変動する。
【００４３】
図６は、前記射出光学系７の焦点距離とビームウェストが形成される位置（ビーム径が極小となる位置）との関係を示すものであり、焦点距離ｆ＝２００ｍｍ、ｆ＝１５０ｍｍ、ｆ＝１１０ｍｍの場合を示しており、又この時の射出ビーム径φは、焦点距離ｆ＝２００ｍｍでφ＝３．０ｍｍ、ｆ＝１５０ｍｍでφ＝２．５ｍｍ、ｆ＝１１０ｍｍでφ＝２．０ｍｍであった。
【００４４】
焦点距離を大きくすると、ビームウェストの位置と前記レーザスキャナ１との間の距離は大きくなり、又、焦点距離を小さくすると、ビームウェストの位置と前記レーザスキャナ１との間の距離は小さくなる。又、ビーム径はビームウェストの位置から離れるに従って大きくなり、その変化の様子は、略放物線に近似され、変化率は焦点距離が大きい程小さく、又焦点距離が小さい程変化率は大きくなる。
【００４５】
前記光束径可変手段３７は、前記走査部５から照射された測距光４０のビームウェストの位置が、測定対象物と合致、或は略合致するか、或は測定対象物の近傍の距離となる様に前記射出光学系７の焦点距離を調整するものである。
【００４６】
尚、前記射出光学系７の複数の代表的な焦点距離と、ビームウェストの位置、前記代表的な焦点距離でのビーム径の変化曲線を予め取得し、後述する外部記憶装置５９或は記憶部６２に格納しておく。
【００４７】
図３に於いて、前記レーザスキャナ１の制御系の構成について説明する。
【００４８】
前記制御部９には前記水平角検出器２６、前記高低角検出器５２、前記傾斜センサ５６からの検出信号が入力されると共に操作部５７から作業者が前記レーザスキャナ１の測定を開始するのに必要な条件、測定開始の指令等を入力できる様になっている。尚、前記操作部５７は前記本体部ケーシング２７等の筐体に設けられてもよく、或は別途独立して設けられ、無線、赤外線等の信号伝達媒体により遠隔操作可能としてもよい。
【００４９】
前記制御部９は前記水平回動モータ２０、前記高低回動モータ５３、前記整準モータ１７、及び前記ズーム機構５０を駆動すると共に作業状況、測定結果等を表示する表示部５８を駆動する。又、前記制御部９には、メモリカード、ＨＤＤ等の前記外部記憶装置５９が設けられ、或は着脱可能に設けられている。
【００５０】
前記制御部９の概略を説明する。
【００５１】
該制御部９は、ＣＰＵで代表される演算部６１と、測距、高低角の検出、水平角の検出をする為に必要な、シーケンスプログラム、演算プログラム、測定データの処理を実行する測定データ処理プログラム、画像処理をする画像処理プログラム、データを前記表示部５８に表示させる為の画像表示プログラム等のプログラム、或はこれらプログラムを統合管理するプログラム等を格納し、測定データ、画像データ等のデータを格納する前記記憶部６２と、前記ズーム機構５０を駆動制御する為のズーム駆動部６０と、前記水平回動モータ２０を駆動制御する為の水平駆動部６３と、前記高低回動モータ５３を駆動制御する為の高低駆動部６４と、前記整準モータ１７を駆動制御する為の整準駆動部６５、及び前記測距部６により得られた距離データを処理する為の距離データ処理部６６と、前記撮像部１０により得られた画像データを処理する画像データ処理部６７等を具備している。
【００５２】
尚、前記距離データ処理部６６、前記画像データ処理部６７の機能を前記演算部６１に実行させてもよく、この場合前記距離データ処理部６６と前記画像データ処理部６７は省略できる。又、前記距離データ処理部６６、前記画像データ処理部６７を個別に具備することで、距離データ処理と、画像データ処理とを並行して実行でき、高速処理が可能となる。
【００５３】
又、前記距離データ処理部６６と前記画像データ処理部６７とを別途設けてもよい。例えば、別途ＰＣを装備し、該ＰＣに前記距離データ処理部６６と前記画像データ処理部６７の機能を実行させる様にしてもよい。この場合、距離データ、画像データを前記外部記憶装置５９に格納し、格納後、該外部記憶装置５９を前記制御部９から取外してＰＣに接続し、ＰＣで距離データ処理、画像データ処理を実行する様にしてもよい。尚、無線ＬＡＮ等所要の通信手段で、前記レーザスキャナ１で取得したデータをＰＣに送信することもできる。この場合、前記外部記憶装置５９を着脱可能とする必要はなくなり、或は省略することもできる。
【００５４】
次に、前記レーザスキャナ１による測定作動、測距データの取得について説明する。
【００５５】
前記レーザスキャナ１を既知点に設置し、前記操作部５７より整準を指定し、整準を実行させる。
【００５６】
前記整準駆動部６５を介して前記整準モータ１７が駆動され、前記レーザスキャナ１の傾斜は前記傾斜センサ５６によって検出され、該傾斜センサ５６の検出結果が前記制御部９にフィードバックされる。前記傾斜センサ５６が水平を検出する様に、前記整準モータ１７により前記調整螺子１４が回転される。
【００５７】
整準が完了すると、前記表示部５８に整準完了の表示がなされ、或は警告音等によって整準完了が告知される。
【００５８】
整準が終了すると、前記レーザスキャナ１を測定方向に向け、前記照星照門４７により測定方向を視準し、更に測定エリアの設定を行う。
【００５９】
測定エリアの設定が完了すると、該測定エリア内について、先ず、予備測定が行われる。
【００６０】
前記光束径可変手段３７が駆動され、前記射出光学系７の焦点距離が初期値、例えば焦点距離ｆ＝２００ｍｍとなる様に設定される。更に、前記高低回動ミラー３９の反射面が前記発光素子３６に対峙する様に前記高低回動ミラー３９の姿勢が設定される。
【００６１】
前記発光素子３６から測距光がパルス発光され、前記光束径可変手段３７、前記孔明きミラー３１の孔を通過し、前記対物レンズ３８で平行光束とされ、更に前記高低回動ミラー３９で偏向され、前記投光光軸４１上に投射される。測距光がパルス発光された状態で、前記水平回動モータ２０と前記高低回動モータ５３が同期駆動され、前記測定装置本体部４が水平方向に回転され、前記高低回動ミラー３９が高低方向に回転される。例えば、前記測距光４０が水平方向に１走査する度に、前記高低回動ミラー３９が所要角度ピッチで回転され、前記測距光４０の高低方向に送りが掛けられることで、前記パルス発光された測距光４０（以下パルス測距光４０）により前記測定エリアの全域が走査（レーザスキャン）される。又、各パルス毎に測距された距離データが取得され、予備測定データは前記外部記憶装置５９又は前記記憶部６２に記憶される。
【００６２】
尚、予備測定を実施する場合は、パルス測距光４０の発光間隔を長く、又高低方向の送り量を大きくしてもよい。
【００６３】
又、測定対象物で反射された反射測距光は前記高低回動ミラー３９に入射し、該高低回動ミラー３９により前記光軸３０上に偏向され、前記孔明きミラー３１、前記反射ミラー３３により反射され、前記集光レンズ３４によって集光され、前記受光素子３５に受光される。前記測距部６に於いて反射測距光に基づき各パルス毎に距離測定がなされる。
【００６４】
予備測定により、前記測定エリア内の測定対象物迄の距離が測定される。予備測定に於ける焦点距離は、初期設定の値、ｆ＝２００ｍｍであり、この時射出されるパルス測距光４０のビーム径は３．０ｍｍであり、ビームウェストのビーム径は１０ｍｍである。ところが、測定対象物迄の距離が例えば２０ｍであった場合は、照射点でのビーム径は１８ｍｍと拡大してしまう。
【００６５】
次に、予備測定の結果を基に測定精度を向上させる為に、本測定を実施する。
【００６６】
本測定の準備として、前記予備測定の測距結果を基にビーム径の変更、即ち前記光束径可変手段３７によって前記射出光学系７の焦点距離を変更する。
【００６７】
前記演算部６１は、予備測定の測距結果に基づき、前記外部記憶装置５９、或は前記記憶部６２に記憶された、焦点距離とビームウェストの関係から、測距結果に最も近いビームウェストを有する焦点距離を選択する。例えば、図６より焦点距離ｆ＝１１０ｍｍが選択され、焦点距離が１１０ｍｍとなる様に前記光束径可変手段３７が駆動される。
【００６８】
焦点距離が１１０ｍｍに変更されると、測定対象物迄の距離が２０ｍでのビーム径は、３ｍｍ程度となり、大幅に小さくなる。従って、測定対象物の被照射面の状態に影響されることが少なくなり、測定精度、信頼性が向上する。
【００６９】
焦点距離の変更、即ちパルス測距光４０の射出ビーム径の変更が完了すると、予備測定と同様にして本測定が実施される。但し、本測定の場合は、パルス測距光４０の発光間隔を短く、又高低方向の送り量を小さくし、多点で測定を行う。多点で測定することで、測定の信頼性、精度も向上する。
【００７０】
各パルス毎に測距された距離データが取得される。又、パルス発光された時の前記水平角検出器２６の検出水平角、前記高低角検出器５２の検出高低角も同時に取得され、各距離データは高低角データ、水平角データと対応付けられて前記記憶部６２に格納される。
【００７１】
ここで、前記測定エリアの広さにもよるが、取得する距離データの数は、数百万〜数千万に及ぶ。取得された距離データと高低角データ、水平角データとを対応付けることで、各測定点についての３次元点データが得られ、前記測定エリア全域の３次元点群データが得られる。
【００７２】
尚、前記画像受光部（図示せず）により、測定エリアの画像を取得し、画像データと点群データとがマッチングされることで、３次元データ付きの画像データとすることもできる。
【００７３】
尚、上記実施の形態では、予備測定の測距結果を基に自動的に、焦点距離の選択を行ったが、作業者が手動で、或は操作部５７の操作で前記焦点距離の調整を行ってもよい。又、事前に測定対象物迄の距離が概略分っていれば、予備測定を省略し、焦点距離の設定を行い直ちに本測定を実施してもよい。
【００７４】
更に、レーザ測量装置が、視準の為の望遠鏡等を有し、視準時に望遠鏡により合焦を行う場合は、望遠鏡の合焦時の合焦位置から測定対象物迄の距離を求めることができ、この距離を基に焦点距離の設定を行ってもよい。
【００７５】
図５は前記光束径可変手段３７の他の例を示しており、該光束径可変手段３７として開口径を変更する可変絞り機構７１を設けたものである。該可変絞り機構７１で、射出ビーム径を変更して、距離に応じたビーム径を選択することができる。更に、前記光束径可変手段３７として、厚みの異なる透明ガラス７２を前記光軸３０に出入れすることで、光学的な光路長を変更する事ができ、実質的に焦点距離の変更を行うことができる。尚、光束径可変手段３７としては、前記ズーム機構５０、前記可変絞り機構７１、出入れ可能な前記透明ガラス７２の少なくとも１つを設ければよい。尚、図中７３はリレーレンズを示す。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態に係るレーザ測量装置の断面図である。
【図２】該レーザ測量装置の一部を回転した断面図である。
【図３】該レーザ測量装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に於ける光束径可変手段の一例を示す概略図である。
【図５】本発明に於ける光束径可変手段の他の例を示す概略図である。
【図６】焦点距離、ビーム径とビームウェストとの関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００７７】
１              レーザスキャナ
２              整準部
３              回転機構部
４              測定装置本体部
５              走査部
６              測距部
７              射出光学系
８              受光光学系
９              制御部
２６            水平角検出器
３０            光軸
３５            受光素子
３６            発光素子
３７            光束径可変手段
４０            測距光
４１            投光光軸
５０            ズーム機構
５２            高低角検出器
６０            ズーム駆動部
６２            記憶部
７１            可変絞り機構
【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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