(57)【要約】【課題】簡単な構成にて光軸調整を容易とし、外乱の影響を受けない。【解決手段】測量装置１は、測量部１０と測量対象部２０を備え、測量部１０は、第１の波長帯の光を出射し、外部からの戻り光によりレーザ発振するＳＬＤ１１と、ＳＬＤ１１から出射された光を平行光にするコリメータレンズ１３と、光の波長に応じて回折角が異なり、コリメータレンズ１３からの平行光を第１の平面内において第１の波長帯に相当する所定の角度の範囲内に分散させる回折格子１４と、を備え、測量対象部２０は、第１の平面内の所定の角度の範囲内に配置され、到達した光を元の方向に反射させてＳＬＤ１１に戻すＣＣＰ２１を備え、測量部１０は、レーザ発振した光の一部を取り入れ、スペクトルを測定するスペクトル測定部１５と、スペクトル測定部１５で測定された光のスペクトルに基づいて、測量対象部２０の位置を算出する位置検出部１８と、をさらに備える。【選択図】図１
2011232127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測量部と測量対象部を備えた測量装置であって、
前記測量部は、
第１の波長帯の光を出射するとともに、外部からの戻り光によりレーザ発振する光源と、
前記光源から出射された光を平行光にするコリメート素子と、
光の波長に応じて回折角が異なり、前記コリメート素子からの平行光を、第１の平面内において前記第１の波長帯に相当する所定の角度の範囲内に分散させる分散光学素子と、
を備え、
前記測量対象部は、
前記第１の平面内の前記所定の角度の範囲内に配置され、前記分散光学素子を介して到達した光を元の方向に反射させ、前記光源に戻す再帰性反射材を備え、
前記測量部は、
前記光源がレーザ発振した光の一部を取り出す光学素子と、
前記光学素子が取りだした光のスペクトルを測定するスペクトル測定部と、
前記スペクトル測定部で測定された光のスペクトルに基づいて、前記測量対象部の位置を算出する位置検出部と、
をさらに備えることを特徴とする測量装置。
【請求項２】
前記再帰性反射材は、前記第１の平面と垂直な方向にアレイ化されて配置されており、
アレイ化された前記再帰性反射材のそれぞれの大きさは、前記分散光学素子の前記第１の平面に垂直な方向の大きさに対して十分に小さいことを特徴とする請求項１記載の測量装置。
【請求項３】
前記再帰性反射材は、前記分散光学素子を介して到達した光の一部を元の方向に反射させて、前記光源に戻し、
前記測量対象部は、
前記分散光学素子を介して到達した光の残部を電気信号に変換する受光素子をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２記載の測量装置。
【請求項４】
前記測量部は、
前記光源から出射された光を、前記第１の平面と垂直な方向に走査する一次元走査部と、
前記一次元走査部の走査角度を制御する走査制御部と、
をさらに備え、
前記スペクトル測定部の測定により、前記光源のレーザ発振が確認された場合には、  前記走査制御部は、前記一次元走査部の走査を停止するとともに、レーザ発振が確認されたときの角度を前記位置検出部に出力し、
前記位置検出部は、レーザ発振が確認されたときの走査角度を加味して、前記測量対象部の位置を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の測量装置。
【請求項５】
前記位置検出部は、
前記スペクトル測定部が測定した光のスペクトルのピーク位置に基づいて、前記測量対象部の前記測量部に対する方向を検出し、前記スペクトル測定部が測定した光のスペクトルのスペクトル幅に基づいて、前記測量部と前記測量対象部の距離を算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の測量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて測量を行う測量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、土木及び建築などの分野では、レーザ光を用いて距離及び方向を測定する測量装置が使用されている。この測量装置は、測定点から測定対象物に対してレーザ光を出射し、測定対象物からの戻り光を受光検出することにより、測量を行うものである。したがって、測量装置においては、測定対象物からの反射光が測定点に戻ってくるように光軸を調整する必要が生じる。
【０００３】
この点、特許文献１には、測量目標点に配置された測量目標手段から測定点に配置された測量手段にレーザ光を出射する測量装置において、測量目標手段に二次元走査装置を設けることにより、測量手段を測量目標手段に自動照準する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２８１０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の測量装置においては、機械的及び電気的な駆動機構である二次元走査装置を測量目標手段に組み込む必要があるため、測量装置のコストアップとなるとともに装置が大型化するという問題がある。そのため、機械的及び電気的な探索機構を必要としない構成、つまり、より簡単な構成で光軸合わせを容易とする測量装置が求められていた。
【０００６】
また、上記特許文献１では、測量手段から測量目標手段に向けて出射された光の戻り光を検出して位置を測定するようになっているが、この戻り光には外乱によるノイズ成分も含まれてしまうという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その課題の一例としては、簡単な構成にて光軸調整を容易とするとともに、外乱の影響を受けない測量装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を達成するため、本発明の一態様は、測量部と測量対象部を備えた測量装置であって、前記測量部は、第１の波長帯の光を出射するとともに、外部からの戻り光によりレーザ発振する光源と、前記光源から出射された光を平行光にするコリメート素子と、光の波長に応じて回折角が異なり、前記コリメート素子からの平行光を、第１の平面内において前記第１の波長帯に相当する所定の角度の範囲内に分散させる分散光学素子と、を備え、前記測量対象部は、前記第１の平面内の前記所定の角度の範囲内に配置され、前記分散光学素子を介して到達した光を元の方向に反射させ、前記光源に戻す再帰性反射材を備え、前記測量部は、前記光源がレーザ発振した光の一部を取り出す光学素子と、前記光学素子が取りだした光のスペクトルを測定するスペクトル測定部と、前記スペクトル測定部で測定された光のスペクトルに基づいて、前記測量対象部の位置を算出する位置検出部と、をさらに備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る測量装置の概略構成図である。
【図２】回折格子に入射する光の回折方向を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る測量装置において、光源から出射された光の拡散方向を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る測量装置において、拡散領域上に配置される測量対象部の位置を示す図である。
【図５】図４に示す各位置に測量対象部を配置した場合のラインセンサ上の光スポット及び光のスペクトルを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る測量装置において、スペクトル測定部に光を取り出す割合と、スペクトル測定部の光出力の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る測量装置の再帰性反射材の外観を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る測量装置において、測量対象部が光分散しない方向に位置ずれした場合の光の進み方を、第１の実施の形態に係る測量装置と対比させて説明する図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る測量装置の概略構成図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る測量装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１１】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る測量装置１の概略構成図である。図１に示す測量装置１は、測量部１０と測量対象部２０を備えており、測量部１０から出射されたレーザ光を測量対象部２０が反射し、反射した光を測量部１０が受光することにより測量対象部２０の位置を検出するようになっている。
【００１２】
測量部１０の光源１１としては、例えば、通常の半導体レーザ（以下、ＬＤと表記する）よりスペクトル線幅が広いスーパールミネッセントダイオード（super-luminescent diode；以下、ＳＬＤと表記する）が好適である。ＳＬＤ１１は、光源駆動部１２の制御に基づいて、幅広いスペクトル（レーザ媒質により決定される。例えば、中心波長が９５０ｎｍで線幅が６０ｎｍなど）を有する光を発する。ＳＬＤ１１は、ＬＤのレーザ媒質の片側端面に、反射率を限りなくゼロに近づける反射防止コーティングを施すことによって作製される。つまり、ＳＬＤ１１のレーザ光の出射側の一方の端面には反射防止コーティングが施されており、他方の端面には反射防止コーティングが施されていない。そのため、ＳＬＤ１１は単独ではレーザ発振しない。本実施の形態では、後述するように、ＳＬＤ１１を外部共振器型レーザとして使用している。
【００１３】
ＳＬＤ１１から出射された光は、コリメート素子であるコリメータレンズ１３により平行光に変換され、平行光は、分散光学素子である回折格子１４により回折される。
【００１４】
ここで、図２を用いて、回折格子１４を通過する光の回折方向（強め合う方向）について説明する。図２は、格子ピッチがＮ（単位長さあたりの格子数。格子間隔は１／Ｎ）の回折格子１４に入射する光の回折方向を示す図である。入射光の波長をλ、入射角をα、回折角をβ、回折次数をｍとすると、
ｓｉｎα  ＋  ｓｉｎβ  ＝  Ｎｍλ        （１）
の関係が成り立つので、回折角βは波長ごとに異なることになる。
【００１５】
つまり、幅広いスペクトルを有する光が回折格子１４に入射すると、回折光は、図３に示すように、拡散して伝搬する。なお、図３は、ＳＬＤ１１から出射された光の拡散方向を示す図である。より詳しくは、上記（１）式より、波長が長いほど回折角βは大きくなるので、入射光の波長λをλ１≦λ≦λ２とすると、波長λ１の光はＡ方向、波長λ２の光はＢ方向に進行し、Ａ方向とＢ方向に囲まれるＳ領域が回折光の進行方向となる。なお、本実施の形態では、図１及び図３に示すように、ＳＬＤ１１から出射された光は、ＸＹ平面と平行な方向（紙面方向）に分散するものとして説明する。
【００１６】
一般に、ＳＬＤ１１から出射された光を、ＳＬＤ１１の外部に配置された反射部材（リフレクタ）に反射させて、ＳＬＤ１１に戻すと、外部共振器型のＬＤ光源となり、ＳＬＤ１１がレーザ発振することが知られている。そして、この特性と回折格子を用いた応用例としては、波長可変の外部共振器型レーザがある。波長可変の外部共振器型レーザでは、波長を選択するために回折格子で光を分散させ、特定波長の光だけをＬＤ光源に戻すことにより、選択的に狭帯域なスペクトルのレーザ発振を実現している。この波長可変の外部共振器型レーザの原理に基づくと、回折格子１４で光分散された拡散光の進行領域（以下、拡散領域という。具体的には、図３のＳ領域）の中に、ミラーなどの反射部材２１を配置し、反射部材２１に反射された光をＳＬＤ１１に帰還させることにより、レーザ発振を起こさせることができる。すなわち、反射部材２１を備えた測量対象部２０を、拡散領域（図３のＳ領域）のいずれかに配置すれば、測量部１０と測量対象部２０とで自動的にレーザ共振器が構築され、測量部１０からは、測量対象部２０の位置に応じた特定の波長のレーザ光が出射されることとなる。なお、レーザ発振が起こると、ＳＬＤ１１から出射される光のスペクトルは狭帯域になるため、回折格子１４で光分散した光の拡散角は狭くなる。
【００１７】
測量対象部２０の反射部材２１としては、再帰性反射材、例えば、コーナーキューブプリズム（以下、ＣＣＰと表記する）が好適である。ＣＣＰ２１は、入射した光を元の方向（入射した光と同一方向）に反射させる再帰性を有している。本実施の形態では、このＣＣＰ２１の特性を利用することにより、回折格子１４から入射した光を同一方向に反射し、反射した光を、回折格子１４を介してＳＬＤ１１に戻すようになっている。
【００１８】
ここで、図４及び図５を用いて、レーザ発振したＳＬＤ１１の光のスペクトルについて説明する。図４は、拡散領域上に配置された測量対象部２０の位置を示す図であり、図５は、図４に示す各位置に測量対象部２０を配置した場合のラインセンサ１５３上の光スポット及び光のスペクトルを示す図である。ラインセンサ１５３は、後述するスペクトル測定部１５の構成要素の一つであり、本実施の形態のスペクトル測定部１５は、ラインセンサ１５３上の光スポットの位置及び大きさから、光のスペクトルを測定するようになっている。
【００１９】
レーザ発振したＳＬＤ１１の光のスペクトルは、図４及び図５に示すように、測量対象部２０の位置に応じて異なってくる。これは、回折格子１４で光分散した光のうち、ある特定の波長の光だけが測量対象部２０（ＣＣＰ２１）によってＳＬＤ１１に戻されるからである。図５（ａ）は、測量部１０からの距離が同一で、方向が異なる地点Ｃ、Ｄ、及びＥに測量対象部２０を配置した場合のラインセンサ１５３上の光スポット及び光のスペクトルを示している。測量対象部２０を地点Ｃ、Ｄ及びＥに配置したときのＳＬＤ１１の中心波長をそれぞれλＣ、λＤ、λＥとすると、上述したようにＡ方向からＢ方向に進むに従って、レーザ発振するＳＬＤ１１の光の波長は長くなるから、地点Ｃ、Ｄ、及びＥで測定される光のスペクトルの中心波長は、図５（ａ）に示すように、λＤ＜λＣ＜λＥとなる。つまり、光のスペクトルのピーク位置（ラインセンサ１５３上の光スポットの位置）に基づいて、測量部１０から測量対象部２０の方向を特定することができる。また、測量対象部２０が移動する場合、例えば、地点Ｃから地点Ｄに移動した場合には、スペクトルの中心波長がλＣからλＤに変化するので、この中心波長の移動量から測量対象部２０の光分散方向（ＸＹ平面と平行な方向）に対する移動角度を求めることができる。
【００２０】
図５（ｂ）は、測量部１０からの方向が同一で、距離が異なる地点Ｆ、Ｃ、及びＧに測量対象部２０を配置した場合のラインセンサ上の光スポット及び光のスペクトルを示している。測量対象部２０を地点Ｆ、Ｃ、及びＧに配置したときのＳＬＤ１１のスペクトル幅をそれぞれΔλＦ、ΔλＣ、ΔλＧとすると、測量部１０から遠くになるに従って、ＳＬＤ１１に戻る波長幅が狭くなるので、図５（ｂ）に示すように、ΔλＦ＞ΔλＣ＞ΔλＧとなる。つまり、光のスペクトルのピーク幅（ラインセンサ上の光スポットの大きさ）に基づいて、測量部１０から測量対象部２０までの距離を特定することができる。また、測量対象部２０が移動する場合、例えば、地点Ｃから地点Ｇに移動した場合には、スペクトル幅がΔλＣからΔλＧに変化するので、このスペクトル幅の変化量から測量対象部２０の移動距離を求めることができる。
【００２１】
以上から本実施の形態では、レーザ発振するＳＬＤ１１の光のスペクトルを測定し、スペクトルの中心波長及びスペクトル幅を求めることにより、測量対象部２０の位置を算出することができる。
【００２２】
詳しくは、本実施の形態では、スペクトル測定部１５がレーザ発振するＳＬＤ１１の光のスペクトルを測定する機能を有し、また、位置検出部１８がスペクトル測定部１５の測定結果から測量対象部２０の位置を算出する機能を有している。
【００２３】
スペクトル測定部１５は、具体的には、回折格子１５１、集光レンズ１５２、及びラインセンサ１５３で構成されるが、光のスペクトルを測定可能な装置であればこれ以外の構成でもよく、例えば、分光器や光スペクトルアナライザを用いてもよい。本実施の形態では、回折格子１５１、集光レンズ１５２、及びラインセンサ１５３の構成を採用することにより、スペクトル測定部１５に入射される光は、光の波長帯に応じてラインセンサ１５３上の異なる位置に集光される。すなわち、図５に示すように、測量対象部２０の位置に応じてラインセンサ１５３上の光強度分布は異なってくる。
【００２４】
位置検出部１８は、スペクトル測定部１５で測定されたスペクトル情報を、測量対象部２０の位置座標に変換する演算を行う。具体的には、光のスペクトルの中心波長から、測量対象部２０の方向、光のスペクトルのピーク幅から、測量部１０と測量対象部２０の距離を算出し、光分散面（ＸＹ平面に平行な面）における測量対象部２０の位置座標（２次元位置座標）を算出する。
【００２５】
従来においては、測量部から測量対象部に対してレーザ光を送信し、測量対象部からの戻り光を検出するためには、測量部側に二次元走査装置などの探索機構を組み込んで、精密な光軸合わせをする必要があった。しかしながら、本実施の形態においては、所定角度の広がりある拡散領域（図３のＳ領域）のどこかに測量対象部２０（ＣＣＰ２１）を配置すれば、測量部１０と測量対象部２０とで自動的にレーザ共振器が構築され、戻り光のスペクトルをスペクトル測定部１５で測定することができるので、精密な光軸合わせをする必要はない。すなわち、測量装置１は、測量部１０側に分散光学素子、測量対象部２０側に再帰性反射材を備えるという簡単な構成にて光軸調整を容易とすることができ、測量対象部２０の光分散方向（ＸＹ平面に平行な方向）に対する位置ずれの許容度を拡大することができる。
【００２６】
測量部１０のコリメータレンズ１３と回折格子１４の間には、レーザ発振したＳＬＤ１１の光の一部をスペクトル測定部１５に取り込むための光学素子である１／２波長板１６及びＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１７が配置されている。詳しくは、ＳＬＤ１１から出射された光は、コリメータレンズ１３により平行光に変換され、平行光の一部は、１／２波長板１６及びＰＢＳ１７を介して、スペクトル測定部１５に取り込まれ、残りは、１／２波長板１６及びＰＢＳ１７を介して、回折格子１４に入射するようになっている。なお、スペクトル測定部１５に取り込む光量は、１／２波長板１６の回転を制御することにより、調整可能となっている。
【００２７】
ここで、スペクトル測定部１５が高いＳＮ比で測定を行うためには、少しでも多くの光をスペクトル測定部１５に取り込む必要がある。スペクトル測定部１５が取り出す光出力の大きさは、測量部１０と測量対象部２０で構築されたレーザ共振器が出射する光の中から、光を取り出す割合η（＝スペクトル測定部１５に取り出す光量／レーザ共振器内部の全光量。以下、光取り出し効率ともいう）により、異なってくる。図６は、実験により得られた、光取り出し効率ηとスペクトル測定部１５に取り込まれた光出力の関係を示すグラフである。なお、スペクトル測定部１５に取り込まれた光出力は規格化されており、光取り出し効率η＝０．８のときの光出力を１としている。
【００２８】
図６に示すように、光取り出し効率ηが小さすぎると、取り出す光量自体が少ないので、スペクトル測定部１５に取り込まれる光出力の大きさも小さくなる。一方、光取り出し効率ηが大きすぎると、ＳＬＤ１１に戻る光量が減るので、レーザ発振が弱くなり、ペクトル測定部１５に取り込まれる光出力の大きさも小さくなる。よって、適切な光取り出し効率ηを選択することにより、スペクトル測定部１５は最大の光出力を得ることができる（図６においてはη＝０．８）。本実施の形態においては、スペクトル測定部１５が最大の光出力を得ることができるように光取り出し効率ηが予め設定されている。具体的には、１／２波長板１６が制御されて、スペクトル測定部１５が最大の光出力を得ることができるようになっている。
【００２９】
また、本実施の形態では、ＳＬＤ１１から出射されている光をスペクトル測定部１５に取り込んでいるため、測量対象部２０からの戻り光に外乱（ノイズ成分）が含まれていても、スペクトル測定部１５において外乱の光のスペクトルが測定されることはない。外乱の光は、レーザ発振に寄与しないため、ＳＬＤ１１から出射される光には含まれないからである。この意味においても、スペクトル測定部１５は、高いＳＮ比で測定を行うことができる。
【００３０】
以上から、本実施の形態の測量装置１によれば、測量部１０は、第１の波長帯の光を出射するとともに、外部からの戻り光によりレーザ発振するＳＬＤ１１と、ＳＬＤ１１から出射された光を平行光にするコリメータレンズ１３と、光の波長に応じて回折角が異なり、コリメータレンズ１３からの平行光を、第１の平面内において第１の波長帯に相当する所定の角度の範囲内に分散させる回折格子１４と、を備え、測量対象部２０は、第１の平面内の所定の角度の範囲内に配置され、回折格子１４を介して到達した光を元の方向に反射させ、ＳＬＤ１１に戻すＣＣＰ２１を備え、測量部１０は、ＳＬＤ１１のレーザ発振した光の一部を取り出す１／２波長板１６及びＰＢＳ１７と、１／２波長板１６及びＰＢＳ１７により取り出された光のスペクトルを測定するスペクトル測定部１５と、スペクトル測定部１５で測定された光のスペクトルに基づいて、測量対象部２０の位置を算出する位置検出部１８と、をさらに備えているので、簡単な構成にて光軸調整を容易とし、測量対象部２０の光分散する方向に対する位置ずれの許容度を拡大することができるとともに、外乱の影響を受けることもない。
【００３１】
また、位置検出部１８は、スペクトル測定部１５が測定した光のスペクトルのピーク位置に基づいて、測量対象部２０の測量部１０に対する方向を検出し、スペクトル測定部１５が測定した光のスペクトルのスペクトル幅に基づいて、測量部１０と測量対象部２０の距離を算出するので、測量対象部２０の二次元位置座標を求めることができる。
【００３２】
なお、拡散領域の大きさは、上記（１）式より、ＣＣＰ２１に入射する光の入射角α及び波長λ、並びに格子ピッチＮの値をパラメータとして決定されるが、本実施の形態においては、測量装置１の用途に応じてこのパラメータの値を決め、好適な拡散領域の大きさが設定されている。
【００３３】
なお、分散光学素子を回折格子１４ではなくレンズとし、レンズを用いて拡散光を生成することも可能であるが、レンズを用いた場合には、全波長分の光の一部がＳＬＤ１１に戻ることとなるので、エネルギー損失が大きくなってしまう。一方、本実施の形態のように、分散光学素子を回折格子１４とした場合には、特定の波長の光はすべてＳＬＤ１１に戻るようになっているので、エネルギー損失は少ないという効果がある。その結果、測量対象部２０を拡散領域内に配置するのであれば、測量部１０と測量対象部２０の間隔が長距離であっても、測量は可能である。
【００３４】
＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態においては、測量対象部２０の光分散方向（ＸＹ平面に平行な方向）に対する位置ずれの許容度は大きかったが、光分散しない方向（ＸＹ平面に垂直な方向であるＺ方向）に対しては、測量対象部２０の位置ずれの許容度は小さかった。そのため、第２の実施の形態においては、再帰性反射材として、光分散しない方向（Ｚ方向）にアレイ化されたＣＣＰアレイ２１Ａを用いて、光分散しない方向（Ｚ方向）にも受信部２０の位置ずれの許容度を大きくしている。
【００３５】
図７（ａ）は、ＣＣＰアレイ２１Ａの外観図である。ＣＣＰアレイ２１Ａは、図７（ａ）に示すように、回折格子１４のＺ方向の大きさに対して十分に小さな複数のＣＣＰ２４を、Ｚ方向にアレイ化することにより構成されている。
【００３６】
図８（ａ）は、第１の実施の形態において、ＣＣＰ２１が光分散しない方向（Ｚ方向）に位置ずれを起こしている場合の光の進み方を示す図であり、図８（ｂ）は、第２の実施の形態において、ＣＣＰアレイ２１Ａが光分散しない方向（Ｚ方向）に位置ずれを起こしている場合の光の進み方を示す図である。図８（ａ）に示すように、再帰性反射材にＣＣＰ２１を用いた場合には、光分散しない方向（Ｚ方向）に光軸ずれを起こしているので、ＣＣＰ２１で反射された光は、復路において回折格子１４を通過することができない。これに対して、ＣＣＰアレイ２１Ａを用いた場合には、光分散しない方向（Ｚ方向）に光軸ずれを起こしていても、ＣＣＰ２４の大きさを小さくすることで復路の光軸ずれ量を小さくすることができるので、戻り光量の損失を減少させることができる。
【００３７】
したがって、第２の実施の測量装置２によれば、再帰性反射材は、第１の平面（光分散する方向）と垂直な方向（光分散しない方向）にアレイ化されて配置されたＣＣＰアレイ２１Ａであり、ＣＣＰアレイ２１Ａを構成するそれぞれのＣＣＰ２４の大きさは、回折格子１４の第１の平面に垂直な方向（光分散しない方向）の大きさに対して十分に小さいので、第１の実施の形態の効果に加えて、受信部２０の光分散しない方向（Ｚ方向）に対する位置ずれの許容度を拡大することができる。
【００３８】
＜第３の実施の形態＞
図９は、第３の実施の形態に係る測量装置３の概略構成図である。第３の実施の形態においては、測量対象部３０が、ＣＣＰ２１に加えて、受光素子２２及び動作部２３を備えている。
【００３９】
受光素子２２は、ＣＣＰ２１の反射面に配置されている。受光素子２２は、光を電気信号に変換する光電変換素子であり、ＣＣＰ２１の反射面に入射した光の一部を取り出し、光電変換を行う。光電変換素子としては、例えば、フォトダイオードや太陽電池が想定され、フォトダイオードの場合には、光変調信号を電気変調信号に変換し、また、太陽電池の場合には、光エネルギーを電気エネルギーに変換する。なお、変換された電気変調信号または電気エネルギーは動作部２３に送られる。
【００４０】
したがって、第３の実施の測量装置３によれば、ＣＣＰ２１は、回折格子１４を介して到達した光の一部を元の方向に反射させて、ＳＬＤ１１に戻し、測量対象部３０は、回折格子１４を介して到達した光の残部を電気信号に変換する受光素子２２をさらに備えているので、第１の実施の形態の効果に加えて、測量部１０から測量対象部３０に対して情報を送信することができる。また、この光通信を用いることで、測量対象部３０に電力の供給を行うこともできる。
【００４１】
なお、第３の実施の形態においては、ＣＣＰ２１の反射面に受光素子２２を配設したが、これとは異なる構成、例えば、図７（ｂ）に示すように、ＣＣＰ２４と受光素子（光電変換素子）２５をＺ方向に混在させてアレイ化させてもよい。この場合には、ＣＣＰ２４と受光素子２５の面積の割合により、光取り出し効率ηの値を制御することができる。なお、ＣＣＰ２４及び受光素子２５の大きさは、ＣＣＰアレイ２１Ｂに反射するレーザ光のビーム径に対して、十分に小さいものである。
【００４２】
＜第４の実施の形態＞
図１０は、第４の実施の形態に係る測量装置４の概略構成図である。第４の実施の形態においては、測量部４０に、光分散しない方向（Ｚ方向）に光を走査する１次元スキャナ１０１、及び１次元スキャナ１０１の角度を制御するスキャナ制御部１９が追加されている。
【００４３】
１次元スキャナ１０１としては、例えば、ガルバノスキャナが想定される。スキャナ制御部１９は、１次元スキャナ１０１の光分散しない方向（Ｚ方向）の角度を制御可能なので、ＳＬＤ１１から出射された光は光分散しない方向（Ｚ方向）に走査される。そして、スペクトル測定部１５においてＳＬＤ１１のレーザ発振が確認されたときには、スキャナ制御部１９は、１次元スキャナ１０１の走査を停止し、レーザ発振が確認されたときの角度（光分散しない方向の角度）を位置検出部１８に出力する。この結果、位置検出部１８は、スペクトル測定部１５で測定されたスペクトル情報から、光分散する方向（ＸＹ平面に平行な面）における測量対象部２０の位置を算出することができるとともに、スキャナ制御部１９から出力された角度情報から、光分散しない方向（Ｚ方向）における測量対象部２０の位置を算出することができるので、測量対象部２０の３次元位置座標を求めることができる。
【００４４】
したがって、第４の実施の光無線伝送装置４によれば、測量部４０は、ＳＬＤ１１から出射された光を、第１の平面と垂直な方向（光分散しない方向）に走査する一次元スキャナ１０１と、一次元スキャナ１０１の走査角度を制御するスキャナ制御部１９と、をさらに備え、スペクトル測定部１５の測定により、ＳＬＤ１１のレーザ発振が確認された場合には、スキャナ制御部１９は、一次元スキャナ１０１の走査を停止するとともに、レーザ発振が確認されたときの角度を位置検出部１８に出力し、位置検出部１８は、レーザ発振が確認されたときの走査角度を加味して、測量対象部２０の位置を算出するので、測量対象部２０の三次元位置、つまり、測量部４０から測量対象部２０までの距離、水平角度及び垂直角度を測定することができる。
【００４５】
なお、光を光分散しない方向（Ｚ方向）に走査する機構は、上記１次元スキャナ１０１に限定されるものではなく、他の機構でもよい。例えば、測量部１０全体を光分散しない方向（Ｚ方向）に傾ける機構であってもよい。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、本発明の実施の形態に対して種々の変形や変更を施すことができ、そのような変形や変更を伴うものもまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１，２，３，４  測量装置
１０，４０  測量部
１１  ＳＬＤ（光源）
１２  光源駆動部
１３  コリメータレンズ（コリメート素子）
１４  回折格子（分散光学素子）
１５  スペクトル測定部
１６  １／２波長板
１７  ＰＢＳ
１８  位置検出部
１９  スキャナ制御部
２０，３０  測量対象部
２１，２４  ＣＣＰ（反射部材）
２１Ａ，２１Ｂ  ＣＣＰアレイ（反射部材）
２２，２５  光電変換素子（受光素子）
２３  動作部
１０１  １次元スキャナ
１５１  回折格子
１５２  集光レンズ
１５３  ラインセンサ
【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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