(57)【要約】【課題】シャッタの切替動作を不要とすることができるとともに比較的広い測定範囲を確保することができる３次元測量装置を提供すること。【解決手段】３次元測量装置１は、測距光３５を射出する光源部３１と、測距光３５を測距光軸３２上に照射する投光光学部３３と、回転軸６の軸心に対して傾いた状態で回転軸６を中心として回転可能に設けられ、測距光３５を回転軸６に交差する面内で回転照射させる走査ミラー７と、反射測距光３７を受光する受光光学部４１と、照射範囲のうちで測定範囲以外の範囲に設けられ、走査ミラー７で反射した測距光３５を内部参照光３６として受光するとともに反射し、反射する内部参照光３６の光量を変更可能な参照光光学部２４と、反射測距光３７と参照光光学部２４から導かれた内部参照光３６とを受光する受光素子４２と、を備える。【選択図】図１
2019039770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に測距光を照射し、前記測距光が前記測定対象物で反射した反射測距光と内部参照光とに基づいて前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記測距光の照射方向を検出することにより前記測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置であって、
前記測距光を射出する光源部と、
前記光源部から射出された前記測距光を測距光軸上に照射する投光光学部と、
回転軸の軸心に対して傾いた状態で前記回転軸を中心として回転可能に設けられ、前記投光光学部から導かれた前記測距光を前記回転軸に交差する面内で回転照射させる走査ミラーと、
前記測定対象物で反射し前記走査ミラーを介して導かれた前記反射測距光を受光する受光光学部と、
前記測距光が前記走査ミラーにより回転照射される照射範囲のうちで前記測距光が前記測定対象物に照射される測定範囲以外の範囲に設けられ、前記走査ミラーで反射した前記測距光を前記内部参照光として受光するとともに反射し、反射する前記内部参照光の光量を変更可能な参照光光学部と、
前記反射測距光と前記参照光光学部から導かれた前記内部参照光とを受光する受光素子と、
を備えたことを特徴とする３次元測量装置。
【請求項２】
前記参照光光学部は、
前記内部参照光が透過する領域の光学濃度を変更可能とされた濃度可変フィルタと、
前記濃度可変フィルタを透過した前記内部参照光を反射する再帰反射の反射シートと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の３次元測量装置。
【請求項３】
前記参照光光学部は、回転力を発生するモータをさらに有し、
前記濃度可変フィルタは、前記モータから伝達された回転力により回転可能に設けられ、前記光学濃度が円周方向において変化した濃度勾配付フィルタであることを特徴とする請求項２に記載の３次元測量装置。
【請求項４】
前記参照光光学部は、
前記内部参照光の透過率を変更可能な透過率可変フィルタと、
前記透過率可変フィルタを透過した前記内部参照光を反射する再帰反射の反射シートと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の３次元測量装置。
【請求項５】
前記参照光光学部は、
回転力を発生するモータと、
前記モータから伝達された回転力により回転可能に設けられ、前記内部参照光の反射率が円周方向において変化した反射率勾配付シートと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の３次元測量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物に測距光を照射し測定対象物までの距離を測定するとともに測距光の照射方向を検出することにより、測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、測定対象物の多数点の３次元データ（３次元点群データ）を取得する３次元測量装置が知られている。３次元測量装置は、測距光としてパルスレーザ光線を測定対象物に照射し、測定対象物で反射したパルスレーザ毎の反射光を受光する。そして、３次元測量装置は、受光した反射光と、内部参照光と、に基づいて測定対象物までの距離を測定するとともに、測距光の照射方向（水平角および鉛直角）を検出することにより、測定対象物の３次元データを取得する。
【０００３】
例えば、内部参照光は、発光素子から射出された測距光の一部を例えばビームスプリッタなどで分割することにより取得される。この場合には、測距光を測定対象物に照射し測定対象物で反射した反射光を受光素子で受光するための光路と、例えばビームスプリッタなどで分割された測距光の一部を内部参照光として受光素子で受光するための光路と、を切り替えるシャッタの切替動作が必要である。しかし、既存の電子機構（アクチュエータやＤＣブラシモータなど）を有するシャッタ部の切替動作では、電気特性上、高速切替を行うことが困難であるという問題や、光軸調整に手間がかかるという問題がある。
【０００４】
これに対して、特許文献１には、モニタ角度スキャニング範囲の外側（測定領域の外側）に配置された基準物体を備えるレーザ距離測定装置が開示されている。特許文献１に開示されたレーザ距離測定装置では、基準物体は、送信パルス光ビームによって掃引される。そして、送信パルス光ビームは、基準物体によって反射される。このとき、送信パルス光ビームのエネルギーが、基準物体に設けられた減衰フィルタにより減衰される。特許文献１に開示されたレーザ距離測定装置では、送信パルス光ビームによって掃引され送信パルス光ビームを反射する基準物体がモニタ角度スキャニング範囲の外側に配置されているため、シャッタの切替動作が不要である。
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されたレーザ距離測定装置において、送信パルス光ビームのエネルギーの減衰程度は、スキャニング方向において連続して変化する。そのため、送信パルス光ビームのエネルギーの減衰程度を連続して変化させるためには、比較的広いスキャニング範囲を確保する必要がある。しかし、そうすると、モニタ角度スキャニング範囲（測定領域）が狭くなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４０２４９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【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、シャッタの切替動作を不要とすることができるとともに比較的広い測定範囲を確保することができる３次元測量装置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、測定対象物に測距光を照射し、前記測距光が前記測定対象物で反射した反射測距光と内部参照光とに基づいて前記測定対象物までの距離を測定するとともに前記測距光の照射方向を検出することにより前記測定対象物の３次元データを取得する３次元測量装置であって、前記測距光を射出する光源部と、前記光源部から射出された前記測距光を測距光軸上に照射する投光光学部と、回転軸の軸心に対して傾いた状態で前記回転軸を中心として回転可能に設けられ、前記投光光学部から導かれた前記測距光を前記回転軸に交差する面内で回転照射させる走査ミラーと、前記測定対象物で反射し前記走査ミラーを介して導かれた前記反射測距光を受光する受光光学部と、前記測距光が前記走査ミラーにより回転照射される照射範囲のうちで前記測距光が前記測定対象物に照射される測定範囲以外の範囲に設けられ、前記走査ミラーで反射した前記測距光を前記内部参照光として受光するとともに反射し、反射する前記内部参照光の光量を変更可能な参照光光学部と、前記反射測距光と前記参照光光学部から導かれた前記内部参照光とを受光する受光素子と、を備えたことを特徴とする３次元測量装置により解決される。
【０００９】
前記構成によれば、走査ミラーで反射した測距光を内部参照光として受光するとともに反射する参照光光学部が、測距光の照射範囲のうちで測定範囲以外の範囲に設けられている。照射範囲は、測距光が前記走査ミラーにより回転照射される範囲である。測定範囲は、測距光が測定対象物に照射される範囲である。このように、参照光光学部が照射範囲のうちで測定範囲以外の範囲に設けられているため、測距光を測定対象物に照射し測定対象物で反射した反射光を受光素子で受光するための光路と、光学部材で分割された測距光の一部を内部参照光として受光素子で受光するための光路と、を切り替えるシャッタが不要である。これにより、シャッタの切替動作を不要とすることができる。
【００１０】
また、参照光光学部は、反射する内部参照光の光量を変更可能である。つまり、内部参照光の光量は、測距光の照射方向（スキャニング方向）に応じて変化するわけではなく、参照光光学部により変更可能とされている。そのため、内部参照光を取得するための測距光の照射範囲（スキャニング範囲）を抑えつつ、光量が互いに異なる内部参照光を参照光光学部により取得することができる。これにより、測定範囲が狭くなることを抑え、比較的広い測定範囲を確保することができる。
【００１１】
好ましくは、前記参照光光学部は、前記内部参照光が透過する領域の光学濃度を変更可能とされた濃度可変フィルタと、前記濃度可変フィルタを透過した前記内部参照光を反射する再帰反射の反射シートと、を有することを特徴とする。
【００１２】
前記構成によれば、参照光光学部は、濃度可変フィルタを有する。濃度可変フィルタは、内部参照光が透過する領域の光学濃度を変更可能とされている。そのため、濃度可変フィルタに対する内部参照光の透過率は、可変である。そのため、内部参照光を取得するための測距光の照射範囲（スキャニング範囲）を抑えつつ、光量が互いに異なる内部参照光を参照光光学部により取得することができる。これにより、測定範囲が狭くなることを抑え、比較的広い測定範囲を確保することができる。また、参照光光学部は、反射シートを有する。反射シートは、濃度可変フィルタを透過した内部参照光の再帰反射を行う。これにより、プリズムやミラーが内部参照光を反射する場合とは異なり、光軸調整が不要になる。そのため、光軸調整にかかる手間を省くことができる。
【００１３】
好ましくは、前記参照光光学部は、回転力を発生するモータをさらに有し、前記濃度可変フィルタは、前記モータから伝達された回転力により回転可能に設けられ、前記光学濃度が円周方向において変化した濃度勾配付フィルタであることを特徴とする。
【００１４】
前記構成によれば、濃度可変フィルタは、光学濃度が円周方向において変化した濃度勾配付フィルタである。そして、濃度可変フィルタは、モータから伝達された回転力により回転可能に設けられている。そのため、濃度可変フィルタが回転すると、内部参照光が透過する領域の光学濃度が変化する。光学濃度の勾配が設けられた濃度可変フィルタが回転することにより、内部参照光を取得するための測距光の照射範囲（スキャニング範囲）を抑えつつ、光量が互いに異なる内部参照光を取得することができる。これにより、測定範囲が狭くなることを抑え、比較的広い測定範囲を確保することができる。
【００１５】
好ましくは、前記参照光光学部は、前記内部参照光の透過率を変更可能な透過率可変フィルタと、前記透過率可変フィルタを透過した前記内部参照光を反射する再帰反射の反射シートと、を有することを特徴とする。
【００１６】
前記構成によれば、参照光光学部は、透過率可変フィルタを有する。透過率可変フィルタは、内部参照光の透過率を変更可能とされている。つまり、透過率可変フィルタに対する内部参照光の透過率は、可変である。そのため、内部参照光を取得するための測距光の照射範囲（スキャニング範囲）を抑えつつ、光量が互いに異なる内部参照光を参照光光学部により取得することができる。これにより、測定範囲が狭くなることを抑え、比較的広い測定範囲を確保することができる。また、参照光光学部は、反射シートを有する。反射シートは、濃度可変フィルタを透過した内部参照光の再帰反射を行う。これにより、プリズムやミラーが内部参照光を反射する場合とは異なり、光軸調整が不要になる。そのため、光軸調整にかかる手間を省くことができる。
【００１７】
好ましくは、前記参照光光学部は、回転力を発生するモータと、前記モータから伝達された回転力により回転可能に設けられ、前記内部参照光の反射率が円周方向において変化した反射率勾配付シートと、を有することを特徴とする。
【００１８】
前記構成によれば、参照光光学部は、内部参照光の反射率が円周方向において変化した反射率勾配付シートを有する。反射率勾配付シートは、モータから伝達された回転力により回転可能に設けられている。そのため、反射率勾配付シートが回転すると、反射率勾配付シートで反射する内部参照光の反射率が変化する。これにより、内部参照光を取得するための測距光の照射範囲（スキャニング範囲）を抑えつつ、光量が互いに異なる内部参照光を取得することができる。これにより、測定範囲が狭くなることを抑え、比較的広い測定範囲を確保することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、シャッタの切替動作を不要とすることができるとともに比較的広い測定範囲を確保することができる３次元測量装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る３次元測量装置を表すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る３次元測量装置の制御系を説明するブロック図である。
【図３】本実施形態の参照光光学部を説明する図である。
【図４】本実施形態の比較例に係る３次元測量装置を説明する図である。
【図５】本実施形態に係る３次元測量装置の距離計算処理を例示するフローチャートである。
【図６】本比較例に係る３次元測量装置の距離計算処理を例示するフローチャートである。
【図７】本実施形態の参照光光学部の第１変形例を説明する図である。
【図８】本実施形態の参照光光学部の第２変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る３次元測量装置を表すブロック図である。
本実施形態の説明では、３次元測量装置が３次元レーザスキャナである場合を例に挙げる。
【００２３】
図１に表したように、３次元測量装置１は、三脚（図示せず）に取付けられる整準部２と、整準部２に設けられた基盤部３と、基盤部３に水平回転部４を介して水平方向に回転可能に設けられた托架部５と、托架部５に鉛直回転軸６を中心に鉛直方向（高低方向）に回転可能に設けられた走査ミラー７と、を備える。
【００２４】
整準部２は、例えば３つの調整螺子８を有する。整準部２の整準は、托架部５に設けられた傾斜センサ（図示せず）が水平を検出するように調整螺子８が調整されることにより行われる。
【００２５】
水平回転部４は、基盤部３に軸受９を介して回転自在に設けられ、鉛直に支持された水平回転軸１１を有している。托架部５は、水平回転軸１１に支持され、水平回転軸１１と一体的に回転する。
【００２６】
水平回転部４には、水平駆動モータ１２を含む水平駆動部１３と、水平回転軸１１の回転角を検出する水平角検出器（例えばエンコーダ）１４と、が収納されている。托架部５は、水平駆動モータ１２から伝達された駆動力により水平回転軸１１を中心に回転する。水平回転軸１１の基盤部３に対する回転角（すなわち托架部５の回転角）は、水平角検出器１４によって検出される。
【００２７】
水平角検出器１４の検出結果（水平角）は、制御演算部１５に入力される。水平駆動モータ１２の駆動は、水平角検出器１４の検出結果に基づいて制御演算部１５により制御される。
【００２８】
托架部５の中央部には、凹部１６が形成されている。凹部１６の両側には、第１室５ａおよび第２室５ｂが形成されている。第１室５ａ（図１では左側の室）には、鉛直駆動部１７と、鉛直角検出器１８と、が収納されている。第２室５ｂ（図１では右側の室）には、測距発光部１９と、共通光路部２１と、測距部２２と、撮像部２３と、参照光光学部２４と、が収納されている。托架部５の内部の所要位置には、制御演算部１５が収納されている。また、托架部５の所要部分には、表示部２５と、操作部２６と、が設けられている。
【００２９】
鉛直回転軸６は、水平に延びた軸心を有し、托架部５に軸受２７を介して回転自在に支持されている。鉛直回転軸６の一端部は、凹部１６に突出している。走査ミラー７は、凹部１６に突出した鉛直回転軸６の一端部に設けられ、鉛直回転軸６の軸心に対して４５°傾いている。走査ミラー７は、鉛直回転軸６によって凹部１６内において支持され、鉛直回転軸６を中心に鉛直方向に回転することができる。
【００３０】
鉛直駆動部１７は、鉛直回転軸６を回転させる鉛直駆動モータ２８を有する。走査ミラー７は、鉛直回転軸６を介して鉛直駆動モータ２８から伝達された駆動力により回転する。本実施形態の走査部２９は、鉛直回転軸６と、走査ミラー７と、鉛直駆動モータ２８と、を有する。
【００３１】
鉛直回転軸６の他方の一端部には、鉛直角検出器１８（例えばインクリメンタルエンコーダ）が設けられている。托架部５に対する鉛直回転軸６の回転角は、鉛直角検出器１８により検出される。鉛直角検出器１８の検出結果（鉛直角）は、制御演算部１５に入力される。鉛直駆動モータ２８の駆動は、鉛直角検出器１８の検出結果に基づいて制御演算部１５により制御される。
【００３２】
測距発光部１９は、測距光源部３１と、対物レンズ等を含む投光光学部３３と、を有している。測距光源部３１は、例えば半導体レーザ等であり、測距光３５を測距光軸３２上に射出する。本実施形態の測距光３５は、不可視光としての赤外光のパルスレーザ光線である。測距光源部３１は、制御演算部１５に制御され、所要の光強度や所要のパルス間隔などを含む所要の状態でパルス光を発光する。
【００３３】
共通光路部２１は、第１ビームスプリッタ３８と、第２ビームスプリッタ３９と、を有している。測距部２２は、集光レンズなどを含む受光光学部４１と、受光素子４２と、を有している。受光素子４２は、測距光３５が測定対象物（図示せず）で反射した反射測距光３７であって受光光学部４１を透過した反射測距光３７を受光し電気信号に変換する。また、受光素子４２は、参照光光学部２４から導かれた内部参照光３６を受光し電気信号に変換する。
【００３４】
すなわち、測距光源部３１より出力された測距光３５は、投光光学部３３を介して共通光路部２１へ導かれる。共通光路部２１に導かれた測距光３５は、第１ビームスプリッタ３８と、第２ビームスプリッタ３９と、で順次反射し走査ミラー７へ導かれる。なお、第１ビームスプリッタ３８と、第２ビームスプリッタ３９と、を透過した測距光３５は、図示しない反射防止部材により吸収される。
【００３５】
走査ミラー７は、偏向光学部材であり、水平方向から入射した測距光３５を直角に反射する。また、走査ミラー７は、走査ミラー７に入射した反射測距光３７および内部参照光３６を第２ビームスプリッタ３９に向って水平方向に反射する。
【００３６】
共通光路部２１から走査ミラー７に導かれた測距光３５は、走査ミラー７で反射し、測定対象物に照射される。また、共通光路部２１から走査ミラー７に導かれた測距光３５は、走査ミラー７で反射し、内部参照光３６として参照光光学部２４に照射される。すなわち、測距光３５の照射範囲のうちで測定範囲では、測距光３５は、走査ミラー７で反射し、測定対象物に照射される。一方で、測距光３５の照射範囲のうちで測定範囲以外の範囲では、測距光３５は、走査ミラー７で反射し、内部参照光３６として参照光光学部２４により受光され反射される。つまり、参照光光学部２４は、測距光３５の照射範囲のうちで測定範囲以外の範囲に設けられている。内部参照光３６は、測距光３５の一部の光であって参照光光学部２４により受光され反射される光である。本願明細書において「照射範囲」とは、測距光３５が走査ミラー７により回転照射される範囲をいう。また、「測定範囲」とは、測距光３５が測定対象物に照射される範囲をいう。
【００３７】
走査ミラー７が鉛直回転軸６を中心に回転すると、測距光３５は、鉛直回転軸６に交差する面内（本実施形態では鉛直面内）で回転照射される。また、托架部５が水平回転部４により水平方向に回転すると、測距光３５は、水平回転軸１１を中心に水平方向に回転照射される。従って、走査ミラー７の鉛直方向の回転と、托架部５の水平方向の回転と、の協働により、３次元測量装置１は、測定範囲全域を測距光３５により走査することができる。
【００３８】
測定範囲内に存在する測定対象物で反射した反射測距光３７は、走査ミラー７に入射する。走査ミラー７に入射した反射測距光３７は、走査ミラー７で反射し、共通光路部２１に入射する。反射測距光３７は、第２ビームスプリッタ３９を透過し、測距部２２へ導かれる。また、測定範囲以外の範囲に設けられた参照光光学部２４で反射した内部参照光３６は、走査ミラー７に入射する。走査ミラー７に入射した内部参照光３６は、走査ミラー７で反射し、共通光路部２１に入射する。内部参照光３６は、第２ビームスプリッタ３９を透過し、測距部２２へ導かれる。
【００３９】
測距部２２の受光素子４２は、測定対象物で反射した反射測距光３７と、参照光光学部２４で反射した内部参照光３６と、を受光光学部４１を介して受光する。受光素子４２において、反射測距光３７および内部参照光３６は、反射測距光電気信号および内部参照光電気信号のそれぞれに変換され、制御演算部１５へ送られる。測定対象物までの距離は、反射測距光電気信号と内部参照光電気信号との間の時間的間隔の差に基づいて測定される。
【００４０】
制御演算部１５は、測定した測定対象物までの距離と、鉛直角検出器１８により検出された鉛直角と、水平角検出器１４により検出された水平角と、に基づいて、測定対象物の座標値を算出する。また、制御演算部１５は、パルス光毎の測定対象物の座標値を記録することで、測定範囲全域に関する点群データ、あるいは測定対象物に関する点群データを得ることができる。測距光軸３２の方向を検出する角度検出部は、水平角検出器１４と、鉛直角検出器１８と、を有する。すなわち、測距光３５の照射方向は、水平角検出器１４と、鉛直角検出器１８と、を有する角度検出部により検出される。
【００４１】
撮像部２３の撮像光軸上には、撮像素子４５が設けられている。撮像素子４５は、画素（ピクセル）の集合体を有し、デジタル画像信号を出力する。撮像素子４５としては、例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどが挙げられる。撮像素子４５の各画素の撮像素子４５内における位置は、特定可能とされている。
【００４２】
図２は、本実施形態に係る３次元測量装置の制御系を説明するブロック図である。
制御演算部１５には、操作部２６と、鉛直角検出器１８と、水平角検出器１４と、が電気的に接続されている。制御演算部１５には、鉛直角検出器１８および水平角検出器１４のそれぞれから出力された角度検出信号が入力されるとともに、作業者の操作に基づいて操作部２６から出力された操作信号が入力される。
【００４３】
作業者は、３次元測量装置１の測定を開始するために必要な条件の設定を操作部２６により行う。必要な条件の設定としては、例えば測定範囲の設定、点群データ密度（ピッチ）の設定、あるいは撮像時の撮像条件の設定などが挙げられる。操作部２６により入力された設定条件等は、表示部２５に表示される。これにより、作業者は、操作部２６により入力した設定条件等を表示部２５において確認することができる。なお、操作部２６や表示部２５は、托架部５に設けられてもよく、あるいは托架部５とは独立して設けられ、無線や赤外線等の信号伝達媒体により遠隔操作可能とされていてもよい。
【００４４】
制御演算部１５は、測距光源部３１と、水平駆動モータ１２と、鉛直駆動モータ２８と、を駆動するとともに、作業状況や測定結果などを表示する表示部２５を制御する。また、制御演算部１５には、メモリーカードやＨＤＤなどの外部記憶装置４６が設けられる。外部記憶装置４６は、制御演算部１５に固定的に設けられてもよく、あるいは着脱可能に設けられてもよい。
【００４５】
制御演算部１５は、ＣＰＵに代表される演算部４７と、記憶部４８と、測距光源部３１の発光を制御する測距発光駆動部４９と、水平駆動モータ１２を駆動制御する水平駆動部１３と、鉛直駆動モータ２８を駆動制御する鉛直駆動部１７と、を有している。また、制御演算部１５は、測距部２２により得られた距離データを処理する距離データ処理部５１と、撮像部２３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５２と、を有している。
【００４６】
記憶部４８は、測距、鉛直角の測定、および水平角の測定を実行させるシーケンスプログラム、測距の演算等を行う演算プログラム、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、撮像部２３の撮像状態を制御する撮像プログラム、画像処理を実行する画像処理プログラム、データを表示部２５に表示させる画像表示プログラム等のプログラム、あるいはこれらのプログラムを統合管理するプログラム等を格納する。また、記憶部４８は、測定データや画像データなどのデータを格納する。
【００４７】
なお、演算部４７は、距離データ処理部５１の機能および画像データ処理部５２の機能を有していてもよい。この場合には、距離データ処理部５１および画像データ処理部５２は、必ずしも設けられていなくともよい。
【００４８】
また、距離データ処理部５１および画像データ処理部５２は、制御演算部１５とは別に設けられていてもよい。例えば、制御演算部１５とは別のパソコンが、距離データ処理部５１と画像データ処理部５２との機能を実行してもよい。この場合には、例えば、距離データおよび画像データは、３次元測量装置１とパソコンとに設けられた通信手段を介して３次元測量装置１からパソコンへ送信される。そして、パソコンが、距離データ処理および画像データ処理を実行する。通信手段としては、例えば、光通信、無線通信、ＬＡＮなどの通信手段が挙げられる。
【００４９】
図３は、本実施形態の参照光光学部を説明する図である。
図４は、本実施形態の比較例に係る３次元測量装置を説明する図である。
なお、図３では、説明の便宜上、撮像部２３を省略している。これは、図７および図８においても同様である。
【００５０】
まず、図４を参照して、本実施形態の比較例に係る３次元測量装置１Ａを説明する。図４に表した本比較例に係る３次元測量装置１Ａでは、第３ビームスプリッタ５５および第１シャッタ５３が、投光光学部３３と、第１ビームスプリッタ３８と、の間に設けられている。第３ビームスプリッタ５５と第１シャッタ５３とは、投光光学部３３から第１ビームスプリッタ３８に向かってこの順に並んで配置されている。
【００５１】
また、第４ビームスプリッタ５６が、受光光学部４１と、受光素子４２と、の間に設けられている。さらに、第２シャッタ５４、濃度勾配付フィルタ２４３およびレンズ５７が、第３ビームスプリッタ５５と、第４ビームスプリッタ５６と、の間に設けられている。第２シャッタ５４と濃度勾配付フィルタ２４３とレンズ５７とは、第３ビームスプリッタ５５から第４ビームスプリッタ５６に向かってこの順に並んで配置されている。
【００５２】
第１シャッタ５３および第２シャッタ５４のそれぞれは、光の透過率を調整することができる。すなわち、第１シャッタ５３および第２シャッタ５４のそれぞれは、シャッタを開くことにより光を透過させたり、シャッタを閉じることにより光を遮断したりすることができる。第１シャッタ５３が開いている場合には、測距光源部３１より出力された測距光３５は、第３ビームスプリッタ５５および第１シャッタ５３を透過し、第１ビームスプリッタ３８と、第２ビームスプリッタ３９と、で順次反射し走査ミラー７へ導かれる。
【００５３】
一方で、第２シャッタ５４が開いている場合には、測距光源部３１より出力された測距光３５の一部は、第３ビームスプリッタ５５で反射し、内部参照光３６として第２シャッタ５４を透過する。第３ビームスプリッタ５５で反射し第２シャッタ５４を透過した内部参照光３６は、濃度勾配付フィルタ２４３およびレンズ５７を透過し、第４ビームスプリッタ５６に導かれる。第４ビームスプリッタ５６に導かれた内部参照光３６は、第４ビームスプリッタ５６で反射し、受光素子４２により受光される。
【００５４】
濃度勾配付フィルタ２４３は、モータ２４１の軸２４２に支持され、モータ２４１から伝達された回転力によりモータ２４１の軸２４２を中心として回転可能に設けられている。濃度勾配付フィルタ２４３の光学濃度は、円周方向において変化している。そのため、濃度勾配付フィルタ２４３が回転すると、内部参照光３６が濃度勾配付フィルタ２４３を透過する領域の光学濃度が変化する。これにより、光量が互いに異なる内部参照光３６が第４ビームスプリッタ５６に導かれる。その他の構成要素は、図１に関して前述した３次元測量装置１の構成要素と同様である。
【００５５】
このように、本比較例に係る３次元測量装置１Ａは、測距光源部３１から射出された測距光３５の一部を第３ビームスプリッタ５５で分割するとともに、第１シャッタ５３および第２シャッタ５４の開閉制御を行う。これにより、内部参照光３６が取得される。第１シャッタ５３および第２シャッタ５４の開閉制御の詳細については、後述する。本比較例に係る３次元測量装置１Ａでは、測距光３５と内部参照光３６とを同時に処理することができないため、第１シャッタ５３および第２シャッタ５４の切替動作が必要である。また、３次元測量装置１Ａと測定対象物との間の距離が短い場合には、第１シャッタ５３および第２シャッタ５４の切替動作を行わないと、測距光３５と内部参照光３６とを分離することができない。しかし、本比較例に係る３次元測量装置１Ａでは、シャッタの切替動作を高速に行うことが困難であるという問題や、光軸調整に手間がかかるという問題がある。
【００５６】
これに対して、本実施形態に係る３次元測量装置１では、図１および図３に表したように、参照光光学部２４は、測距光３５の照射範囲のうちで測定範囲以外の範囲に設けられ、走査ミラー７で反射した測距光３５を内部参照光３６として受光するとともに反射する。また、参照光光学部２４は、反射する内部参照光３６の光量を変更可能である。
【００５７】
具体的に説明すると、参照光光学部２４は、モータ２４１と、濃度勾配付フィルタ２４３と、反射シート２４４と、フィルタ２４５と、を有する。モータ２４１は、軸２４２を有し、回転力を発生する。濃度勾配付フィルタ２４３は、モータ２４１の軸２４２に支持され、モータ２４１から伝達された回転力によりモータ２４１の軸２４２を中心として回転可能に設けられている。濃度勾配付フィルタ２４３の光学濃度は、円周方向において変化している。言い換えれば、濃度勾配付フィルタ２４３には、光学濃度が円周方向において変化した濃度勾配が設けられている。濃度勾配付フィルタ２４３の光学濃度は、必ずしも円周方向に沿って順に高くなったり低くなったりしなくともよく、円周方向において変化していればよい。濃度勾配付フィルタ２４３がモータ２４１から伝達された回転力により回転すると、内部参照光３６が濃度勾配付フィルタ２４３を透過する領域の光学濃度が変化する。そのため、濃度勾配付フィルタ２４３に対する内部参照光３６の透過率は、可変である。本実施形態の濃度勾配付フィルタ２４３は、内部参照光３６が透過する領域の光学濃度を変更可能とされた濃度可変フィルタ２４６（図７参照）のうちの１つである。
【００５８】
反射シート２４４は、濃度勾配付フィルタ２４３からみて走査ミラー７とは反対側に設けられ、濃度勾配付フィルタ２４３を透過した測距光３５を反射する。このとき、反射シート２４４は、内部参照光３６の再帰反射を行う。これにより、プリズムやミラーが内部参照光３６を反射する場合とは異なり、光軸調整が不要になる。そのため、光軸調整にかかる手間を省くことができる。
【００５９】
フィルタ２４５は、走査ミラー７と濃度勾配付フィルタ２４３との間に設けられ、例えばガラス等により形成されている。フィルタ２４５は、３次元測量装置１のばらつきに起因した内部参照光３６の光量のばらつきを調整することができる。また、フィルタ２４５は、濃度勾配付フィルタ２４３の表面において内部参照光３６が反射することを抑えることができる。なお、フィルタ２４５は、必ずしも設けられていなくともよい。
【００６０】
走査ミラー７で反射し、フィルタ２４５および濃度勾配付フィルタ２４３を透過した測距光３５は、反射シート２４４で反射する。反射シート２４４で反射した内部参照光３６は、濃度勾配付フィルタ２４３およびフィルタ２４５を透過し、走査ミラー７で反射する。内部参照光３６が濃度勾配付フィルタ２４３を透過する際には、内部参照光３６が濃度勾配付フィルタ２４３を透過する領域の光学濃度が変化する。すなわち、内部参照光３６が濃度勾配付フィルタ２４３を透過する際には、濃度勾配付フィルタ２４３に対する内部参照光３６の透過率が変化する。これにより、光量が互いに異なる内部参照光３６が走査ミラー７に導かれ取得される。走査ミラー７で反射した内部参照光３６は、第２ビームスプリッタ３９を透過して受光素子４２に導かれる。
【００６１】
本実施形態に係る３次元測量装置１によれば、参照光光学部２４が照射範囲のうちで測定範囲以外の範囲に設けられているため、測距光３５を測定対象物に照射し測定対象物で反射した反射測距光３７を受光素子４２で受光するための光路と、光学部材（例えば第３ビームスプリッタ５５）で分割された測距光３５の一部を内部参照光３６として受光素子４２で受光するための光路と、を切り替えるシャッタ（例えば第１シャッタ５３および第２シャッタ５４）が不要である。これにより、シャッタの切替動作を不要とすることができる。
【００６２】
また、参照光光学部２４は、反射する内部参照光３６の光量を変更可能である。つまり、内部参照光３６の光量は、測距光３５の照射方向（スキャニング方向）に応じて変化するわけではなく、参照光光学部２４により変更可能とされている。そのため、内部参照光３６を取得するための測距光３５の照射範囲（スキャニング範囲）を抑えつつ、光量が互いに異なる内部参照光３６を参照光光学部２４により取得することができる。これにより、測定範囲が狭くなることを抑え、比較的広い測定範囲を確保することができる。
【００６３】
具体的には、前述したように、濃度勾配付フィルタ２４３の光学濃度は、円周方向において変化している。濃度勾配付フィルタ２４３がモータ２４１から伝達された回転力により回転すると、内部参照光３６が濃度勾配付フィルタ２４３を透過する領域の光学濃度が変化する。そのため、濃度勾配付フィルタ２４３に対する内部参照光３６の透過率は、可変である。光学濃度の勾配が設けられた濃度勾配付フィルタ２４３が回転することにより、内部参照光３６を取得するための測距光３５の照射範囲（スキャニング範囲）を抑えつつ、光量が互いに異なる内部参照光３６を取得することができる。これにより、測定範囲が狭くなることを抑え、比較的広い測定範囲を確保することができる。
【００６４】
次に、測定対象物までの距離の計算処理（測定処理）を、図面を参照して説明する。
図５は、本実施形態に係る３次元測量装置の距離計算処理を例示するフローチャートである。
図６は、本比較例に係る３次元測量装置の距離計算処理を例示するフローチャートである。
【００６５】
まず、図６を参照して、本比較例に係る３次元測量装置１Ａの距離計算処理を説明する。なお、本比較例に係る３次元測量装置１Ａの要部構成は、図４に関して前述した通りである。
【００６６】
まず、ステップＳ２１において、制御演算部１５は、第１シャッタ５３を閉じ、第２シャッタ５４を開く制御を実行する。これにより、第３ビームスプリッタ５５を透過した測距光３５は、第１シャッタ５３により遮断される。一方で、第３ビームスプリッタ５５で反射した測距光３５は、内部参照光３６として第２シャッタ５４、濃度勾配付フィルタ２４３およびレンズ５７を透過し、第４ビームスプリッタ５６で反射して受光素子４２に導かれる。
【００６７】
続いて、ステップＳ２２において、距離データ処理部５１は、受光素子４２が受光した内部参照光（内光）３６に基づいて内光距離を計算する。すなわち、距離データ処理部５１は、受光素子４２により受光された内部参照光３６であって内部参照光電気信号に変換された内部参照光３６に基づいて内光距離データを処理する。続いて、ステップＳ２３において、記憶部４８は、内光距離データを格納する。
【００６８】
続いて、ステップＳ２４において、制御演算部１５は、第１シャッタ５３を開き、第２シャッタ５４を閉じる制御を実行する。これにより、第３ビームスプリッタ５５を透過した測距光３５は、第１シャッタ５３を透過し、第１ビームスプリッタ３８と、第２ビームスプリッタ３９と、で順次反射して走査ミラー７へ導かれる。そして、測距光３５は、走査ミラー７で反射し、測定対象物に照射される。一方で、第３ビームスプリッタ５５で反射した測距光３５は、内部参照光３６として第２シャッタ５４で遮断される。
【００６９】
なお、ステップＳ２４の処理順序は、必ずしもステップＳ２３の処理の後でなくともよい。例えば、ステップＳ２４の処理は、ステップＳ２１とステップＳ２２との間、あるいはステップＳ２２とステップＳ２３との間に実行されてもよい。第１シャッタ５３および第２シャッタ５４のそれぞれのシャッタ応答時間（安定時間を含む）は、例えば約１００ｍｓ（ミリ秒）以上、２００ｍｓ以下程度である。そのため、ステップＳ２１の処理時間とステップＳ２４の処理時間との合計は、例えば約２００ｍｓ以上、４００ｍｓ以下程度である。
【００７０】
ステップＳ２４に続くステップＳ２５において、距離データ処理部５１は、受光素子４２が受光した反射測距光（外光）３７に基づいて外光距離を計算する。すなわち、距離データ処理部５１は、受光素子４２により受光された反射測距光３７であって反射測距光電気信号に変換された反射測距光３７に基づいて外光距離データを処理する。続いて、ステップＳ２６において、距離データ処理部５１は、記憶部４８に格納された内光距離データと、外光距離データと、に基づいて測定対象物までの距離を計算する。
【００７１】
続いて、ステップＳ２７において、制御演算部１５は、１スキャンが終了したか否かを判断する。１スキャンが終了していない場合には（ステップＳ２７：ＮＯ）、制御演算部１５は、ステップＳ２５に関して前述した処理を実行する。つまり、制御演算部１５は、１スキャンの測定において、測定範囲全域に関する点群データ、あるいは測定対象物に関する点群データを取得する。例えば、制御演算部１５は、測定開始から所定時間が経過すると、１スキャンが終了したと判断する。あるいは、例えば、制御演算部１５は、温度の変化量が所定値以上になると、１スキャンが終了したと判断する。すなわち、内部参照光３６が変化する要素が存在すると、制御演算部１５は、１スキャンが終了したと判断する。このように、１スキャンの終了は、走査ミラー７が鉛直回転軸６を中心に１周回転することには限定されない。なお、走査ミラー７が鉛直回転軸６を中心に１周回転する時間は、約３０ｍｓ程度である。
【００７２】
一方で、１スキャンが終了した場合には（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、制御演算部１５は、ステップＳ２８において測定が終了したか否かを判断する。測定が終了していない場合には（ステップＳ２８：ＮＯ）、制御演算部１５は、ステップＳ２１に関して前述した処理を実行する。つまり、内部参照光３６が変化する要素が存在すると、制御演算部１５は、第１シャッタ５３を閉じ、第２シャッタ５４を開く制御を実行する（ステップＳ２１）。そして、距離データ処理部５１は、受光素子４２が受光した内部参照光（内光）３６に基づいて内光距離を計算する（ステップＳ２２）。すなわち、１スキャンが終了する毎に、距離データ処理部５１は、内光距離データを処理（取得）する。
【００７３】
一方で、測定が終了した場合には（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、制御演算部１５は、距離計算処理を終了する。
【００７４】
このように、本比較例に係る３次元測量装置１Ａは、第１シャッタ５３および第２シャッタ５４の開閉制御を行う。しかし、本比較例に係る３次元測量装置１Ａでは、第１シャッタ５３および第２シャッタ５４の切替動作を高速に行うことが困難であるという問題や、光軸調整に手間がかかるという問題がある。
【００７５】
これに対して、本実施形態に係る３次元測量装置１では、図３に関して前述したように、参照光光学部２４は、測距光３５の照射範囲のうちで測定範囲以外の範囲に設けられ、走査ミラー７で反射した測距光３５を内部参照光３６として受光するとともに反射する。そこで、本実施形態に係る３次元測量装置１では、まず、ステップＳ１１において、制御演算部１５は、走査ミラー７を制御し、照射範囲のうちで測定範囲以外の範囲に測距光３５を照射する。すなわち、制御演算部１５は、走査ミラー７を制御し、測距光３５を内部参照光３６として参照光光学部２４に照射する。
【００７６】
参照光光学部２４で受光され反射した内部参照光３６は、走査ミラー７で反射し、第２ビームスプリッタ３９を透過して受光素子４２に導かれる。そして、距離データ処理部５１は、受光素子４２が受光した内部参照光（内光）３６に基づいて内光距離を計算する。すなわち、距離データ処理部５１は、受光素子４２により受光された内部参照光３６であって内部参照光電気信号に変換された内部参照光３６に基づいて内光距離データを処理する。続いて、ステップＳ１２において、記憶部４８は、内光距離データを格納する。
【００７７】
続いて、ステップＳ１３において、制御演算部１５は、走査ミラー７を制御し、照射範囲のうちで測定範囲に測距光３５を照射する。すなわち、制御演算部１５は、走査ミラー７を制御し、測距光３５を測定対象物に照射する。測定範囲内に存在する測定対象物で反射した反射測距光３７は、走査ミラー７で反射し、第２ビームスプリッタ３９を透過して測距部２２に導かれる。そして、距離データ処理部５１は、受光素子４２が受光した反射測距光（外光）３７に基づいて外光距離を計算する。すなわち、距離データ処理部５１は、受光素子４２により受光された反射測距光３７であって反射測距光電気信号に変換された反射測距光３７に基づいて外光距離データを処理する。
【００７８】
続いて、ステップＳ１４において、距離データ処理部５１は、記憶部４８に格納された内光距離データと、外光距離データと、に基づいて測定対象物までの距離を計算する。続いて、制御演算部１５は、ステップＳ１５において測定が終了したか否かを判断する。測定が終了していない場合には（ステップＳ１５：ＮＯ）、制御演算部１５は、ステップＳ１１に関して前述した処理を実行する。つまり、測定が終了していない場合には（ステップＳ１５：ＮＯ）、制御演算部１５は、１スキャンが終了したか否か（内部参照光３６が変化する要素が存在するか否か）にかかわらず、走査ミラー７を制御し、測距光３５を内部参照光３６として参照光光学部２４に照射する。つまり、距離データ処理部５１が測定対象物までの距離を計算し（ステップＳ１４）、測定が終了していない場合には（ステップＳ１５：ＮＯ）、距離計算が終了する毎に、距離データ処理部５１は、内光距離データを処理（取得）する。
【００７９】
ステップＳ１４に続くステップＳ１５において、測定が終了した場合には（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、制御演算部１５は、距離計算処理を終了する。
【００８０】
このように、本実施形態に係る３次元測量装置１では、１スキャンが終了する毎に、制御演算部１５が第１シャッタ５３および第２シャッタ５４の開閉制御するわけではない。本実施形態に係る３次元測量装置１では、距離計算が終了する毎に、距離データ処理部５１は、内光距離データを処理（取得）する。これにより、シャッタの切替動作を不要とすることができる。また、内部参照光３６の光量は、測距光３５の照射方向（スキャニング方向）に応じて変化するわけではなく、参照光光学部２４により変更可能とされている。これは、図３に関して前述した通りである。そのため、内部参照光３６を取得するための測距光３５の照射範囲（スキャニング範囲）を抑えつつ、光量が互いに異なる内部参照光３６を参照光光学部２４により取得することができる。これにより、測定範囲が狭くなることを抑え、比較的広い測定範囲を確保することができる。
【００８１】
次に、本実施形態の参照光光学部の変形例を、図面を参照して説明する。
なお、変形例に係る３次元測量装置の構成要素が、図１〜図３に関して前述した本実施形態に係る３次元測量装置の構成要素と同様である場合には、重複する説明は適宜省略し、以下、相違点を中心に説明する。
【００８２】
図７は、本実施形態の参照光光学部の第１変形例を説明する図である。
本変形例の参照光光学部２４Ａは、濃度可変フィルタ２４６と、反射シート２４４と、フィルタ２４５と、を有する。反射シート２４４およびフィルタ２４５は、図３に関して前述した通りである。濃度可変フィルタ２４６は、フィルタ２４５と、反射シート２４４と、の間に設けられている。モータ２４１および濃度勾配付フィルタ２４３ではなく濃度可変フィルタ２４６が設けられている点において、本変形例の参照光光学部２４Ａは、図１および図３に関して前述した参照光光学部２４とは異なる。
【００８３】
濃度可変フィルタ２４６は、内部参照光３６が透過する領域の光学濃度を変更可能とされている。そのため、濃度可変フィルタ２４６に対する内部参照光３６の透過率は、可変である。つまり、図３に関して前述した濃度勾配付フィルタ２４３は、本変形例の濃度可変フィルタ２４６のうちの１つである。その他の要部構成は、図１および図３に関して前述した参照光光学部２４と同様である。
【００８４】
走査ミラー７で反射し、フィルタ２４５および濃度可変フィルタ２４６を透過した内部参照光３６は、反射シート２４４で反射する。反射シート２４４で反射した内部参照光３６は、濃度可変フィルタ２４６およびフィルタ２４５を透過し、走査ミラー７で反射する。内部参照光３６が濃度可変フィルタ２４６を透過する際には、内部参照光３６が濃度可変フィルタ２４６を透過する領域の光学濃度が変化する。すなわち、内部参照光３６が濃度可変フィルタ２４６を透過する際には、濃度可変フィルタ２４６に対する内部参照光３６の透過率が変化する。これにより、光量が互いに異なる内部参照光３６が走査ミラー７に導かれ取得される。走査ミラー７で反射した内部参照光３６は、第２ビームスプリッタ３９を透過して受光素子４２に導かれる。
【００８５】
これによれば、濃度可変フィルタ２４６に対する内部参照光３６の透過率が可変であるため、内部参照光３６を取得するための測距光３５の照射範囲（スキャニング範囲）を抑えつつ、光量が互いに異なる内部参照光３６を参照光光学部２４Ａにより取得することができる。これにより、測定範囲が狭くなることを抑え、比較的広い測定範囲を確保することができる。
【００８６】
また、本変形例の参照光光学部２４Ａは、濃度可変フィルタ２４６の代わりに透過率可変フィルタ２４７を有していてもよい。透過率可変フィルタ２４７は、フィルタ２４５と、反射シート２４４と、の間に設けられ、内部参照光３６の透過率を変更可能とされている。つまり、透過率可変フィルタ２４７に対する内部参照光３６の透過率は、可変である。透過率可変フィルタ２４７としては、例えば受信した電気信号に応じて透過率を変更可能な液晶パネルなどが挙げられる。
【００８７】
走査ミラー７で反射し、フィルタ２４５および透過率可変フィルタ２４７を透過した内部参照光３６は、反射シート２４４で反射する。反射シート２４４で反射した内部参照光３６は、透過率可変フィルタ２４７およびフィルタ２４５を透過し、走査ミラー７で反射する。内部参照光３６が透過率可変フィルタ２４７を透過する際には、透過率可変フィルタ２４７に対する内部参照光３６の透過率が変化する。これにより、光量が互いに異なる内部参照光３６が走査ミラー７に導かれ取得される。走査ミラー７で反射した内部参照光３６は、第２ビームスプリッタ３９を透過して受光素子４２に導かれる。
【００８８】
これによれば、透過率可変フィルタ２４７に対する内部参照光３６の透過率が可変であるため、内部参照光３６を取得するための測距光３５の照射範囲（スキャニング範囲）を抑えつつ、光量が互いに異なる内部参照光３６を参照光光学部２４Ａにより取得することができる。これにより、測定範囲が狭くなることを抑え、比較的広い測定範囲を確保することができる。
【００８９】
図８は、本実施形態の参照光光学部の第２変形例を説明する図である。
本変形例の参照光光学部２４Ｂは、モータ２４１と、反射率勾配付シート２４８と、フィルタ２４５と、を有する。モータ２４１およびフィルタ２４５は、図３に関して前述した通りである。濃度勾配付フィルタ２４３および反射シート２４４ではなく反射率勾配付シート２４８が設けられている点において、本変形例の参照光光学部２４Ｂは、図１および図３に関して前述した参照光光学部２４とは異なる。
【００９０】
反射率勾配付シート２４８は、モータ２４１の軸２４２に支持され、モータ２４１から伝達された回転力によりモータ２４１の軸２４２を中心として回転可能に設けられている。反射率勾配付シート２４８における内部参照光３６の反射率は、円周方向において変化している。言い換えれば、反射率勾配付シート２４８には、内部参照光３６の反射率が円周方向において変化した反射率勾配が設けられている。反射率勾配付シート２４８における内部参照光３６の反射率は、必ずしも円周方向に沿って順に高くなったり低くなったりしなくともよく、円周方向において変化していればよい。
【００９１】
反射率勾配付シート２４８がモータ２４１から伝達された回転力により回転すると、反射率勾配付シート２４８で反射する内部参照光３６の反射率が変化する。すなわち、走査ミラー７で反射し、フィルタ２４５を透過した内部参照光３６は、反射率勾配付シート２４８で反射する。このとき、反射率勾配付シート２４８が回転しているため、反射率勾配付シート２４８で反射する内部参照光３６の反射率が変化する。これにより、光量が互いに異なる内部参照光３６が走査ミラー７に導かれ取得される。走査ミラー７で反射した内部参照光３６は、第２ビームスプリッタ３９を透過して受光素子４２に導かれる。
【００９２】
本変形例によれば、反射率勾配付シート２４８が回転することにより、反射率勾配付シート２４８で反射する内部参照光３６の反射率が変化する。これにより、内部参照光３６を取得するための測距光３５の照射範囲（スキャニング範囲）を抑えつつ、光量が互いに異なる内部参照光３６を取得することができる。これにより、測定範囲が狭くなることを抑え、比較的広い測定範囲を確保することができる。
【００９３】
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たりすることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１、１Ａ・・・３次元測量装置、  ２・・・整準部、  ３・・・基盤部、  ４・・・水平回転部、  ５・・・托架部、  ５ａ・・・第１室、  ５ｂ・・・第２室、  ６・・・鉛直回転軸、  ７・・・走査ミラー、  ８・・・調整螺子、  ９・・・軸受、  １１・・・水平回転軸、  １２・・・水平駆動モータ、  １３・・・水平駆動部、  １４・・・水平角検出器、  １５・・・制御演算部、  １６・・・凹部、  １７・・・鉛直駆動部、  １８・・・鉛直角検出器、  １９・・・測距発光部、  ２１・・・共通光路部、  ２２・・・測距部、  ２３・・・撮像部、  ２４、２４Ａ、２４Ｂ・・・参照光光学部、  ２５・・・表示部、  ２６・・・操作部、  ２７・・・軸受、  ２８・・・鉛直駆動モータ、  ２９・・・走査部、  ３１・・・測距光源部、  ３２・・・測距光軸、  ３３・・・投光光学部、  ３５・・・測距光、  ３６・・・内部参照光、  ３７・・・反射測距光、  ３８・・・第１ビームスプリッタ、  ３９・・・第２ビームスプリッタ、  ４１・・・受光光学部、  ４２・・・受光素子、  ４５・・・撮像素子、  ４６・・・外部記憶装置、  ４７・・・演算部、  ４８・・・記憶部、  ４９・・・測距発光駆動部、  ５１・・・距離データ処理部、  ５２・・・画像データ処理部、  ５３・・・第１シャッタ、  ５４・・・第２シャッタ、  ５５・・・第３ビームスプリッタ、  ５６・・・第４ビームスプリッタ、  ５７・・・レンズ、  ２４１・・・モータ、  ２４２・・・軸、  ２４３・・・濃度勾配付フィルタ、  ２４４・・・反射シート、  ２４５・・・フィルタ、  ２４６・・・濃度可変フィルタ、  ２４７・・・透過率可変フィルタ、  ２４８・・・反射率勾配付シート
【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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