(57)【要約】      （修正有）【課題】コストを抑えた簡便な方法で、ミスポインティングエラーを低減しつつ、近距離誤差を低減することができる測量装置を提供する。【解決手段】測量装置１は、測距光を発光する発光部と、測定対象物からの反射測距光を受光する受光部と、測距光の光量を調節する開口絞り２２を備え、測距光を測定対象物に経由させて前記受光部に導くための測距光学系と、受光部の受光感度をバイアス電圧の調整により電気的に調整する受光感度調整部４６と、反射測距光の受光信号に基いて距離を演算する演算制御部６０とを備えプリズムモード測定およびノンプリズムモード測定を選択して測距可能な測量装置１であって、プリズムモード測定を選択した場合に、前記開口絞り２２は、測距光路内に配置され、受光感度調整部４６は、測定誤差が所定値以下となるように、バイアス電圧を減ずることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距光を発光する発光部と、
測定対象物からの反射測距光を受光する受光部と、
前記測距光のビーム強度がビーム内で一様になるようにビームの形状を制限する開口絞りを備え、前記測距光を前記測定対象物に経由させて前記受光部に導くための測距光学系と、
前記受光部の受光感度をバイアス電圧（Ｖ）の調整により電気的に調整する受光感度調整部と、
前記反射測距光の受光信号に基いて距離を演算する演算制御部とを備え
プリズムモード測定およびノンプリズムモード測定を選択して測距可能な測量装置であって、
プリズムモード測定を選択した場合に、
前記開口絞りは、測距光路内に配置され、
前記受光感度調整部は、測定誤差が所定値以下となるように、前記バイアス電圧（Ｖ）を減ずることを特徴とする測量装置。
【請求項２】
測距光を発光する発光部と、
測定対象物からの反射測距光を受光する受光部と、
前記測距光のビーム強度がビーム内で一様になるようにビームの形状を制限する開口絞りを備え、前記測距光を前記測定対象物に経由させて前記受光部に導くための測距光学系と
前記発光部の発光出力を調整する発光調整部と、
前記反射測距光の受光信号に基いて距離を演算する演算制御部とを備え
プリズムモード測定およびノンプリズムモード測定を選択して測距可能な測量装置であって、
プリズムモード測定を選択した場合に、
前記開口絞りは、測距光路内に配置され、
前記発光調整部は、測定誤差が所定値以下となるように前記発光部の発光出力（ＬＤ）を減ずることを特徴とする測量装置。
【請求項３】
測距光を発光する発光部と、
測定対象物からの反射測距光を受光する受光部と、
前記測距光のビーム強度がビーム内で一様になるようにビームの形状を制限する開口絞りを備え、前記測距光を前記測定対象物に経由させて前記受光部に導くための測距光学系と
前記受光部の受光感度をバイアス電圧（Ｖ）の調整により電気的に調整する受光感度調整部と、
前記発光部の発光出力を調整する発光調整部と、
前記反射測距光の受光信号に基いて距離を演算する演算制御部とを備え
プリズムモード測定およびノンプリズムモード測定を選択して測距可能な測量装置であって、
プリズムモード測定を選択した場合に、
前記開口絞りは、測距光路内に配置され、
前記受光感度調整部は、測定誤差が所定値以下となるように、前記バイアス電圧（Ｖ）を減じ、
前記発光調整部は、測定誤差が所定値以下となるように前記発光部の発光出力（ＬＤ）を減ずることを特徴とする測量装置。
【請求項４】
前記受光感度調整部が、前記バイアス電力（Ｖ）をブレイクダウン電圧（ＲＶ）に対して、９１％ＲＶ＞Ｖ≧８５％ＲＶの範囲に減ずることを特徴とする請求項１または３に記載の測量装置。
【請求項５】
前記発光調整部が、前記発光出力（ＬＤ）を、４．５ｍＷ＞ＬＤ≧１．５ｍＷの範囲に減ずることを特徴とする請求項２または３に記載の測量装置。
【請求項６】
前記開口絞りの開口部の水平幅および垂直幅が、０よりも大きく、ノンプリズムモード用ビームの水平方向および垂直方向それぞれの断面における前記強度分布の半値全幅の０．５倍以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の測量装置。
【請求項７】
前記開口絞りが、プリズムモード用ビームを、ノンプリズムモード用ビームの中心強度の８４％以上の範囲に制限すること特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の測量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距光を測定対象物に照射し、該測定対象物からの反射光を受光して、測定対象物までの距離を測定する、測量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一台の装置で、測距光をプリズムに反射させて測定対象物を測距するプリズムモードでの測定機能と、測距光を測定対象物に直接照射して測定対象物を測距するノンプリズムモードでの測定機能とを併せ持ち、測定の目的に応じて測距方式を選択できるようにした測量装置が知られている（特許文献１）。
【０００３】
このような装置において、ノンプリズムモードの測定では、高出力な測距光を必要とするため、光源から出射する光束をなるべく多く取り込み、光利用効率を高めた光学系を用いている。一方、プリズムモードの測定では、ノンプリズムモードほどの出力の測距光は必要とされないため、減衰フィルタなどにより出射出力が下げられている。
【０００４】
ところが、ノンプリズムモードにあわせて光の利用効率を高めた光学系を用いて、プリズムモードの測定を行うと、照射する測距光の強度中心から僅かにプリズムが外れることに起因する測距値のずれ（以下、「ミスポインティングエラー」という。）が大きくなるという問題があった。
【０００５】
ミスポインティングエラーの原因を、図８を参照して説明する。まず、ノンプリズムモード用ビームＢｎは、高出力が求められるので、高ＮＡ（開口数）のコリメートレンズ１３を用いて発光素子１２からの周辺光をも高効率で取り込み、ノンプリズム測距用開口絞り１４により回折限界光となる大きなビーム径Ｄに制限されて出射される。このノンプリズムモード用ビームＢｎの強度は、図中央のグラフに示すような、ビームの中心が高く周辺になるほど低くなる、所謂ガウス分布を示す。
【０００６】
このノンプリズムモード用ビームＢｎを用いてプリズムを測距すると、図左のグラフに示すように、ビーム強度と距離値との間には、ビーム強度中心に対して強度が低下するほど距離値の誤差が大きくなるというという相関関係がある。また、プリズムを測定するような遠距離では、プリズムの大きさは、測距光のビームの大きさに対して相対的に小さくなるので、強度中心から反射プリズムがずれると、強度の低い周辺領域で測定することになる。
【０００７】
この結果、ビーム内で、参照光に基づく内部基準信号に対する光源の発光タイミングのずれが起こり、ビーム内のどの部分の光が測定対象物に照射され反射してくるかによって内部基準信号との時間差が変化することで、測定される距離値がビーム内で変化し、ミスポインティングエラーが起こる。
【０００８】
これに対し出願人は、プリズムモード測定の際、送光部の測距光路中に開口絞りを挿入し、ビームを部分的に遮蔽してビームの強度中心付近の光のみを使用して、利用されるビーム内の強度を一様とすれば、プリズムモード測定時のミスポインティングエラーを低減できることを見出し、係る発明について特許出願を行った（特願２０１７−０３５９２２参照）。
【０００９】
具体的には、開口絞りの水平幅及び垂直幅が、０よりも大きく、ノンプリズムモード用ビームの水平方向及び垂直方向それぞれの断面における強度分布の半値全幅の０．５倍以下、または、開口絞りが反射プリズムモード用ビームをノンプリズムモード用ビームの中心強度の８４％以上の範囲に制限することでミスポインティングエラーが低減した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２１２０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、発明者のさらなる検討により、ミスポインティングエラーの低減を目的として送光部の測距光路中に開口絞りを挿入した場合、プリズムモードでの測定において、近距離での誤差が大きくなることがわかった。
【００１２】
近距離での誤差が大きくなる原因を、図９，図１０を参照して説明する。図９は、プリズム１０２からの反射光を受光する受光素子１０４を、図１０は、測距光を発光する発光素子１０７を模式的に図示したものである。発光素子１０７から出射された測距光はコリメートレンズ（図示せず）によりコリメートされて平行光になるように制御され、プリズム１０２に照射される。受光素子１０４は、通常、図９（ａ）に示すように、プリズム１０２からの反射光の光軸（反射光軸）１０１が、受光素子１０４の受光面１０４ａの中心になるように設計されている。
【００１３】
しかし、実際には、プリズム１０２が遠距離にある場合には、図９（ａ）に示すように、反射光は反射光軸１０１が受光面１０４ａの中心になるように照射されるが、プリズム１０２が近距離にある場合には、図９（ｂ）に示すように、反射光は反射光軸１０１および軸１０５，１０６上を通るように広がり、受光素子１０４の受光面１０４ａの中心から離れた位置に照射される。
【００１４】
受光素子１０４は、製造上、受光面１０４ａの全面に亘って均一な感度や応答性を有しているわけではなく、受光面１０４ａ上の部位によって感度や応答性が異なる。このため、反射光軸１０１がずれていた場合、受光面１０４ａの受光位置によって前記受光素子１０４からの受光信号の応答性が異なる場合がある。受光信号の応答性が異なると、距離を測定する際にその測距誤差として現れる。
【００１５】
開口絞りを配置せず反射光が、中心が高く周辺が低くなる強度分布をもつ面状のビームとして受光面１０４ａに照射されるようにした場合、反射光軸１０１のずれによってビームが広がっても、強度の高い中心の光が周辺に広がり、全体としては反射光のビーム強度のムラが均一化される。この結果、受光面１０４ａの受光位置による応答性のばらつきは比較的小さくなる。
【００１６】
一方、開口絞りを配置した場合、比較的狭い領域に一定以上の強度を持った状態で照射されるため、反射光軸１０１のずれによる広がりの影響が大きく、受光面１０４ａの受光位置による応答性のばらつきの影響が顕著に現れる。従って、開口絞りを配置した装置では、近距離で測定した場合の測距誤差が大きくなる。
【００１７】
また、発光素子１０７においても、図１０に示す発光面１０７ａの中心位置からの位相１０９と、中心から離れた位置からの位相１０８，１１０とは、均一な発光を有しているわけではない。発光面１０７ａ上の位置によって、発光パワーや特性のばらつきがある。
【００１８】
このため、図９（ｂ）のように、近距離のプリズムを測定し、反射光軸１０１がずれた場合には、発光信号の位相１０９が無くなり、受光面１０４ａの受光位置によって前記発光素子１０７からの発光信号の位相１０８，１１０のみとなり距離を測定する際の測距誤差として現れる。
【００１９】
このように、近距離のプリズムを測定する場合、開口絞りを配置した装置においては、反射光軸のずれに起因する誤差（以下、プリズムモード測定する場合の近距離において現れる反射光軸のずれに起因する誤差を「近距離誤差」と言う。）が大きくなる。
【００２０】
近距離誤差は、受光素子及び発光素子に高品質の部品、すなわち、応答感度の均一な素子を用いることにより低減できるが、高品質の部品はコストが高い。
【００２１】
そこで、発明者は、受光素子のバイアス電圧（感度）および発光素子の発光出力を調整することにより、近距離誤差を低減できることを見出して本発明を提案するものである。
【００２２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コストを抑えた簡便な方法で、ミスポインティングエラーを低減しつつ、近距離誤差を低減することができる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】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明の一つの態様に係る測量装置は、測距光を発光する発光部と、測定対象物からの反射測距光を受光する受光部と、前記測距光のビーム強度がビーム内で一様になるようにビームの形状を制限する開口絞りを備え、前記測距光を前記測定対象物に経由させて前記受光部に導くための測距光学系と、前記受光部の受光感度をバイアス電圧（Ｖ）の調整により電気的に調整する受光感度調整部と、前記反射測距光の受光信号に基いて距離を演算する演算制御部とを備え、プリズムモード測定およびノンプリズムモード測定を選択して測距可能な測量装置であって、プリズムモード測定を選択した場合に、前記開口絞りは、測距光路内に配置され、前記受光感度調整部は、測定誤差が所定値以下となるように、前記バイアス電圧（Ｖ）を減ずることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の別の態様に係る測量装置は、測距光を発光する発光部と、測定対象物からの反射測距光を受光する受光部と、前記測距光のビーム強度がビーム内で一様になるようにビームの形状を制限する開口絞りを備え、前記測距光を前記測定対象物に経由させて前記受光部に導くための測距光学系と前記発光部の発光出力を調整する発光調整部と、前記反射測距光の受光信号に基いて距離を演算する演算制御部とを備え、プリズムモード測定およびノンプリズムモード測定を選択して測距可能な測量装置であって、プリズムモード測定を選択した場合に、前記開口絞りは、測距光路内に配置され、前記発光調整部は、測定誤差が所定値以下となるように前記発光部の発光出力を減ずることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明のさらに別の態様に測距光を発光する発光部と、測定対象物からの反射測距光を受光する受光部と、前記測距光のビーム強度がビーム内で一様になるようにビームの形状を制限する開口絞りを備え、前記測距光を前記測定対象物に経由させて前記受光部に導くための測距光学系と、前記受光部の受光感度をバイアス電圧（Ｖ）の調整により電気的に調整する受光感度調整部と、前記発光部の発光出力を調整する発光調整部と、前記反射測距光の受光信号に基いて距離を演算する演算制御部とを備え、プリズムモード測定およびノンプリズムモード測定を選択して測距可能な測量装置であって、プリズムモード測定を選択した場合に、前記開口絞りは、測距光路内に配置され、前記受光感度調整部は、測定誤差が所定値以下となるように、前記バイアス電圧（Ｖ）を減じ、前記発光調整部は、測定誤差が所定値以下となるように前記発光部の発光出力を減ずることを特徴とする。
【００２６】
上記態様において、前記受光感度調整部が、前記バイアス電力（Ｖ）をブレイクダウン電圧（ＲＶ）に対して、９１％ＲＶ＞Ｖ≧８５％ＲＶの範囲に減ずることも好ましい。
【００２７】
また、上記態様において、前記発光調整部が、前記発光出力（ＬＤ）を、４．５ｍＷ＞ＬＤ≧１．５ｍＷの範囲に減ずることも好ましい。
【００２８】
また、前記開口絞りの開口部の水平幅および垂直幅が、０よりも大きく、ノンプリズムモード用ビームの水平方向および垂直方向それぞれの断面における前記強度分布の半値全幅の０．５倍以下であることも好ましい。
【００２９】
また、前記開口絞りが、プリズムモード用ビームを、ノンプリズムモード用ビームの中心強度の８４％以上の範囲に制限することも好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
上記態様によれば、高コストの部品を用いずに、ミスポインティングエラーを低減しつつ、近距離誤差を低減することができる測量装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る測量装置の光学系の構成を示す図である。
【図２】同形態に係る測量装置の動作を説明するブロック図である。
【図３】同形態に係るプリズムモード測定用開口絞りの一例を示す図である。
【図４】同形態に係る測量装置の発光部及び開口絞り周辺の光束を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図５】同形態に係る測量装置の測距光のビーム幅とビーム強度の関係を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は同形態に係る測量装置を用いてプリズムモード測定を行った場合の測距誤差を示すグラフである。
【図７】（ａ）（ｂ）は、図６とは別の条件で、同形態に係る測量装置を用いてプリズムモード測定を行った場合の測距誤差を示すグラフである。
【図８】従来のノンプリズムモード測定用のビームでプリズムを測定した場合の光強度と距離値の分布の相関関係を説明する図である。
【図９】（ａ）は、従来のプリズムモード測定における、遠距離のプリズムを測定した場合の受光素子付近の光軸を示す図であり、（ｂ）は、従来のプリズムモード測定における、近距離のプリズムを測定した場合の受光素子付近の光軸を示す図である。
【図１０】従来のプリズムモード測定における、発光素子付近の光の位相を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３３】
（実施形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る測量装置１の光学系を示す図であり、図２は、同実施の形態の動作を説明するブロック図である。測量装置１は、トータルステーションであり、発光部１０、測距光学系２０、参照光学系３０、受光部４０、接眼光学系（望遠鏡）５０および図２に示す演算制御部６０を備える。
【００３４】
発光部１０は、発光光軸１１を有し、発光光軸１１上に、光軸が合致するように、発光素子１２、コリメートレンズ１３、ノンプリズムモード用開口絞り１４およびシャッタ部１５が配置されている。発光素子１２は、例えば、６９０ｎｍの可視光を測距光として射出する、レーザ発光素子である。コリメートレンズ１３は、発光素子１２からの光をコリメートし、平行光にしてシャッタ部１５へと導くレンズである。
【００３５】
ノンプリズムモード用開口絞り１４は、黒色板に矩形や円形の開口を有する絞りであり、測距光のビーム径を、ノンプリズム測距に適応するように制限している。シャッタ部１５は、固定されたビームスプリッタ１６と、アクチュエータ２８（図２）により矢印Ｘで示すように可動する遮蔽板１７とを備え、遮蔽板１７により、測距光学系２０を通過する測距光路ＯＰ２０および参照光学系３０を通過する参照光路ＯＰ３０のいずれか一方を遮蔽することで光路を切り替える。
【００３６】
発光素子１２には、図２に示すように、発光調整部としての発光調整部１８が接続されている。発光調整部１８は、例えばデジタルポテンショメータである。発光調整部１８は発光素子１２の発光、すなわち発光部１０の発光を制御している。
【００３７】
測距光学系２０は、発光光軸１１の延長と合致する測距光軸２１を有し、測距光軸２１上にプリズムモード用開口絞り（以下、単に「開口絞り」という。）２２、減光部材２３、第１の偏向ミラー２４が配置され、第１の偏向ミラー２４の反射光軸２５上に第２の偏向ミラー２６が合致するように配置されている。
【００３８】
開口絞り２２は、例えば、長方形の開口を有する黒色の板である。図３は、長方形の開口絞り２２の正面図である。図４（ａ），（ｂ）は、発光部１０および開口絞り２２周辺の光束を示す図であり、図４（ａ）は平面図であり、図４（ｂ）は側面図である。開口絞り２２の開口部２２Ａは、水平幅Ａｈおよび垂直幅Ａｖを有する長方形である。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、ノンプリズムモード用ビームＢｎは、その水平断面において、中心が高く周辺が低くなる強度分布を示すが、開口部２２Ａの水平幅Ａｈは、０よりも大きく、ノンプリズムモード用ビームＢｎの水平断面における強度分布の半値全幅ＦＷＨＭｈの０．５倍以下となるように設定されている。
【００４０】
また、図４（ｂ）に示すように、ノンプリズムモード用ビームＢｎは、その垂直断面において、中心が高く周辺が低くなる強度分布を示すが、開口部２２Ａの垂直幅Ａｖは、０よりも大きく、ノンプリズムモード用ビームＢｎの垂直断面における強度分布の半値全幅ＦＷＨＭｖの０．５倍以下となるように設定されている。
【００４１】
この開口部２２Ａによって、プリズムモード用ビームＢｐは、図４（ａ），図４（ｂ）に示す通り、開口部２２Ａの大きさ（水平幅Ａｈ，垂直幅Ａｖ）に制限されることになる。このように構成することにより、コリメートレンズ１３の開口数（ＮＡ）が制限され、測距光の強度分布をほぼ一様にする作用をもたらす。この結果、光源の測距光ビーム内の光線の発光タイミングのずれが小さくなり、ミスポインティングエラーを低減することができる。
【００４２】
また、図５に示すように、開口部２２Ａの水平幅Ａｈを、ノンプリズムモード用ビームＢｎの水平断面における強度分布の半値全幅ＦＷＨＭｈの０．５倍に設定すると、プリズムモード用ビームＢｐの水平幅Ｗｈはノンプリズムモード用ビームＢｎの水平断面における強度分布の半値全幅ＦＷＨＭｈの０．５倍となるが、この時、ピーク強度Ｂｎｍａｘの８４％以上の強度の光のみがプリズムモード用ビームＢｐとして出射されることになる。このことは、ビームの垂直方向についても同様である。
【００４３】
したがって、開口部２２Ａの水平幅Ａｈおよび垂直幅Ａｖを、水平方向および垂直方向それぞれのノンプリズム測距ビームＢｎｍａｘのピーク強度の８４％以上になるように設定すれば、コリメートレンズ１３の開口数を制限することになり、測距光の強度分布をほぼ一様にする作用をもたらす。したがって、測距ビーム内光線の発光タイミングのズレが小さくなり、ミスポインティングエラーが低減される。
【００４４】
なお、開口絞り２２は、上記のような、板に開口を設けた構成に限られず、測距光のビーム径を開口部２２Ａの大きさに制限して、ビーム強度の分布をビーム内で一様にして、プリズムモード測定に適合したものとする、任意の形式の絞りを用いることができる。例えば、素子により、光の透過性を変化させることにより、光を部分的に遮蔽してビームの形状を制限するようなものでもよい。また、開口部の形状は、上記の例に限らず、楕円形、円形、正方形、多角形等任意の形状に設計することができる。
【００４５】
図１に戻って、減光部材２３は、所謂ＮＤ（中性濃度）フィルタであり、測距光の光量を、プリズムモード測定に適した光量に減衰する。開口絞り２２および減光部材２３は、共に、図２に示すアクチュエータ２８に接続され、ノンプリズム測距を行う場合には測距光路ＯＰ２０から待避し、反射プリズム測距を行う場合には測距光路ＯＰ２０に挿入されるようになっている。第１の偏向ミラー２４および第２の偏向ミラー２６は、光を反射するものであればよく、光を全反射するミラーやダイクロイックミラーを用いることができる。
【００４６】
参照光学系３０は、発光部１０と後述する受光部４０との間に設けられ、ビームスプリッタ１６の分岐光の光軸と合致する参照光軸３１を有し、参照光軸３１上に集光レンズ３２および光ファイバ３３の一端３３ａが設けられている。光ファイバ３３の他端３３ｂは、受光部４０の近傍に配置され、出射光の光軸上に受光素子４５が配置されるようになっており、伝達された参照光を、集光レンズ３４を介して受光素子４５に照射する。
【００４７】
受光部４０は、測距光が、測定対象物により反射された反射光の光軸と合致する受光光軸４１を有する。受光光軸４１上には、対物レンズ４２及びダイクロイックプリズム４３が配置され、ダイクロイックプリズム４３の反射光軸４４上に、受光素子４５が配置されている。
【００４８】
受光素子４５としては、例えばアバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）などが用いられるが、これに限定されない。
【００４９】
受光素子４５には、受光感度調整部としてのバイアス設定部４６が電気的に接続されている。バイアス設定部４６は、例えば受光素子がＡＰＤの場合には逆電圧回路であり、受光素子４５が所要の受光感度となるように、バイアス電圧を印加する。
【００５０】
受光素子４５は、印加されるバイアス電圧に対応して、出力する受光信号が変化し、バイアス電圧が増大することで受光信号の強度が増大する。すなわち、バイアス電圧の増大に伴い、受光部４０の感度が高くなるようになっている。一方、前記受光部４０から出力される受光信号に含まれるノイズは、受光素子４５に印加するバイアス電圧が、ブレイクダウン電圧（ＲＶ）に近づくにつれて急激に増大する性質を持っている。なお、本明細書において、ブレイクダウン電圧（ＲＶ）とは、受光素子４５が飽和状態になる電圧を言う。
【００５１】
前述の通り、受光素子４５はバイアス電圧によって感度や応答性が変化する。受光素子の受光面４５ａは、所定の面積、すなわち有限の面積を有し、受光面の微小部分について考慮すると、受光面の全域に亘って同一の受光感度や応答性を有していない。
【００５２】
接眼光学系５０は、受光光軸４１の延長と合致する接眼光軸５１を有し、接眼光軸５１上に、合焦レンズ５２、正立プリズム５３、視準板５４、接眼レンズ５５が配置されている、所謂望遠鏡である。合焦レンズ５２は、接眼光軸５１上を前後に移動可能に取り付けられて焦点を調整する。正立プリズム５３は、例えばポロプリズム等の、正立像に変換するプリズムである。視準板５４は、十字等の視準線（レチクル）を設けた透明な板である。ユーザは、接眼レンズ５５により、目視により視準することができる。
【００５３】
演算制御部６０は、ＣＰＵ６１および記憶部６２を備える。演算制御部６０は、発光調整部１８を制御し、発光調整部１８を介して発光素子１２の発光出力を制御する。演算制御部６０は、信号処理部７１を介して受け取った受光部４０が受光した反射測距光と内部参照光との受光信号に基いて測定対象物までの距離を測定する。
【００５４】
また、演算制御部６０は、バイアス設定部４６に制御信号を発し、バイアス設定部４６から受光素子４５に印加するバイアス電圧を制御し、受光素子４５の感度を設定あるいは調整する。また、演算制御部６０は、操作部７３から入力されて操作にもとづいて、測量装置の測定モードを設定する。また、演算制御部６０は、測定結果を出力し、表示部７２に表示する。
【００５５】
以下、図２を参照して、測量装置１の動作について説明する。測量装置１は、ノンプリズムモード測定とプリズムモード測定との２種類の測定が可能である。ノンプリズムモード測定では、測定対象物８０は、任意の測定点であるが、プリズムモード測定では、測定対象物８０はプリズムである。
【００５６】
ノンプリズムモード測定
ノンプリズムモード測定について説明する。まず、操作部７３より、測定モードをノンプリズムモード測定と設定する。
【００５７】
ノンプリズムモード測定が選択されると、演算制御部６０は、バイアス設定部４６に対して、受光素子４５に測定最大バイアス電圧を印加するよう指令する。ここで、測定最大バイアス電圧とは、測定に使用されるバイアス電圧の最大値を意味する。測定最大バイアス電圧は、例えば、ブレイクダウン電圧（ＲＶ）の９１％の電圧である。
【００５８】
また、演算制御部６０は、開口絞り２２が、測距光路ＯＰ２０に配置されている場合には、アクチュエータ２８を駆動して、開口絞り２２を測距光路ＯＰ２０から退避させる。
【００５９】
次に、演算制御部６０からの指令により発光調整部１８が駆動され、発光調整部１８の駆動により、発光素子１２から光が出射され、コリメートレンズ１３でコリメートされ、シャッタ部１５へと導かれる。この時、発光調整部の出力（発光出力（ＬＤ））は、例えば、４．５ｍＷである。
【００６０】
演算制御部６０は、シャッタ部１５を制御して、測距光路ＯＰ２０と内部測距光路ＯＰ３０を択一的に切替える。測距光路ＯＰ２０が選択されている場合、シャッタ部１５を通過した光は、測距光として、測距光路ＯＰ２０に導かれ、破線で示す測定対象物８０に照射され、測定対象物８０で反射された後、受光素子４５へと導かれる。
【００６１】
一方、参照光路ＯＰ30が選択されている場合は、シャッタ部１５で分岐された光が、参照光として集光レンズ３２により集光され、光ファイバ３３の一端３３ａに入射して、光ファイバ３３の他端３３ｂから出射されて、集光レンズ３４で集光され、受光素子４５へと導かれる。
【００６２】
受光素子４５は測距光と参照光を択一的に入射する。参照光は、図示しない光量調整手段により、光量調整される。
【００６３】
受光部４０は、演算制御部６０に接続されており、測距光および参照光の受光信号に基づいて測定対象物８０までの距離が演算される。演算によって得られた結果は、表示部７２に表示される。参照光は、発光素子１２の温度変化等による測距値の変動を補正するために利用される。
【００６４】
プリズムモード測定
次に、プリズムモード測定について説明する。操作部７３よりプリズムモード測定が選択されると、演算制御部６０は、バイアス設定部４６に対して、受光素子４５にバイアス電圧を印加するよう指令する。ここで、バイアス電圧（Ｖ）は、測距距離に関わらず一定であるが、測定最大バイアス電圧よりも減じられており、かつブレイクダウン電圧（ＲＶ）に対して９１％ＲＶ＞Ｖ≧８５％ＲＶの関係を満たすことが好ましい。バイアス電圧の値は、求められる感度に応じてこの範囲で適宜設定することができる。
【００６５】
また、演算制御部６０は、アクチュエータ２８を駆動して、開口絞り２２を測距光路ＯＰ２０に挿入する。
【００６６】
次に、演算制御部６０からの指令により発光調整部１８が駆動され、発光調整部１８の駆動により、発光素子１２から光が出射され、コリメートレンズ１３でコリメートされ、シャッタ部１５へと導かれる。この時、発光調整部の出力（発光出力（ＬＤ））は、ノンプリズムモード測定での発光出力よりも減じられており、４．５mＷ＞ＬＤ≧１．５ｍＷであると好ましい。
【００６７】
発光素子１２から出射された光は、ノンプリズムモード測定と同様の経路を経て測定対象物８０であるプリズムに反射され、同様に受光素子４５へと導かれる。
【実施例】
【００６８】
（実施例１〜３，比較例１）
図６は、実施の形態に係る測量装置１を用いて、プリズムモード測定を行った場合の測距誤差を示すグラフである。測量装置１は、発光素子に、レーザダイオードを用い、受光素子４５にＡＰＤを用いたものを用い、開口絞り２２として水平幅２．０ｍｍ，垂直幅０．３ｍｍのものを用いた。これは、ノンプリズムモード測定用ビームの強度分布の水平方向、垂直方向それぞれの半値全幅の０．５倍以下に対応する値である。
【００６９】
図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）は、それぞれ比較例１，実施例１，実施例２，実施例３の結果を示す。各例の測定条件は、表１に示す通りである。図６の各図において、横軸は、プリズムまでの距離（ｍ）を示し、縦軸は、基線との誤差（ｍｍ）を示す。また、横軸と平行な、縦軸中央の破線が、基線からの誤差が０ｍｍであることを示し、その上下に引かれた、横軸と平行な２本の破線は、測量装置１の当該装置において所定の測定精度（規格値）に対して許容される誤差（以下、「要求誤差」という。）（ｍｍ）を示す。なお、この装置では、ミスポインティングエラーが低減されていることは既に確認されている。
【００７０】
【表１】
2019066228.tif 000003
【００７１】
図６（ａ）を参照すると、ノンプリズムモード測定時と同じ発光出力（ＬＤ）および同じバイアス電圧（Ｖ）の条件で測定した比較例では、全体として値がばらついており、０ｍ〜２０ｍでは誤差が大きくなり、特に、１ｍ〜４ｍの近距離では、誤差が要求誤差を逸脱する大きさとなっていることがわかる。これは、前述した通り、プリズムが近距離にあることによる光軸のずれおよび開口絞りを挿入したことにより、近距離誤差が顕著に現れることを示している。
【００７２】
図６（ｂ）を参照すると、バイアス電圧（Ｖ）をブレイクダウン電圧（ＲＶ）の８７％に下げることにより、比較例１と比較して、全体的に、特に２ｍ〜２０ｍの距離で、誤差が減少していることがわかる。実施例１の条件では、測距誤差は、測量装置１の要求誤差の範囲に収まるようになっている。
【００７３】
このように、プリズムモード測定時に、バイアス設定部４６がバイアス電圧（Ｖ）を減ずることで近距離誤差を低減することができる。
【００７４】
図６（ｃ）を参照すると、発光素子１２の発光出力（ＬＤ）を、４．５ｍＷから２．６ｍＷに下げることにより、比較例１と比較して、全体的に、特に１．３ｍ〜１４ｍの距離で、誤差が低減し、発光出力（ＬＤ）を下げることが、近距離の誤差の低減に効果があることがわかる。実施例２の条件では、測量装置１の要求誤差の範囲に収まるようになっている。
【００７５】
このように、プリズムモード測定時に、発光調整部が発光出力（ＬＤ）を減ずることで、近距離誤差を低減することができる。
【００７６】
図６（ｄ）を参照すると、バイアス電圧（Ｖ）をブレイクダウン電圧（ＲＶ）の８７％に下げ、発光出力（ＬＤ）を２．６ｍＷに下げることにより、比較例１と比較して、全体的に、特に１．３ｍ〜２０ｍの距離で、誤差が大幅に低減し、距離による誤差のばらつきが低減したことがわかる。
【００７７】
このように、プリズムモード測定時に、バイアス設定部がバイアス電圧（Ｖ）を減ずるとともに発光調整部が発光出力（ＬＤ）を減ずると、それぞれの効果が相乗的に作用して、近距離誤差を劇的に低減することができる。
【００７８】
発明者は、バイアス電圧（Ｖ）および発光出力（ＬＤ）を種々変更して測定を行ったところ、バイアス電圧（Ｖ）が、ブレイクダウン電圧（ＲＶ）に対して９１％ＲＶ＞Ｖ≧８５％ＲＶの関係を満たし、発光出力（ＬＤ）が４．５mＷ＞ＬＤ≧１．５ｍＷとなる範囲で、近距離誤差が有意に低減し、測距誤差が測量装置１の要求誤差の範囲に抑えられることがわかった。
【００７９】
バイアス電圧（Ｖ）をブレイクダウン電圧（ＲＶ）の８５％未満に下げた場合にも、この傾向は変わらず、測距誤差を要求誤差の範囲に抑えることができる。しかし、バイアス電圧（Ｖ）を下げると、受光素子４５の感度が低下し、測定できる距離が短くなるおそれがある。
【００８０】
一方、発光出力（ＬＤ）を１．５ｍＷ未満に下げた場合にも、この傾向は変わらず、測距誤差を要求誤差の範囲に抑えることができる。しかし、発光出力（ＬＤ）を下げると光量が低下し、測定できる距離が短くなるおそれがある。
【００８１】
（実施例４）
また、別の実施例として、実施例１〜３の実施の形態に係る測量装置１と同じ構成の別の機械を用い、開口絞り２２として水平幅５．４ｍｍ，垂直幅０．３ｍｍのものを用いてプリズムモード測定を行った。これは、ノンプリズムモード測定用ビームの強度分布の水平方向、垂直方向それぞれの半値全幅の０．５倍以下に対応する値である。結果を図７に示す。
【００８２】
各例の測定条件は、表２に示す通りである。
【００８３】
【表２】
2019066228.tif 000004
【００８４】
図７からわかる通り、開口絞り２２の幅が異なる場合にも、実施例１と同様に、バイアス電圧を減じることで近距離誤差が低減した。また、図示しないが、発光出力（ＬＤ）を減じた場合にも、実施例２、実施例３と同様の結果を得た。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、上記の実施の形態および実施例は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８６】
１  測量装置
１０  発光部
１８  発光調整部
２２  開口絞り
３０  測距光学系
４０  受光部
４５  受光素子
４６  バイアス設定部（受光感度調整部）
Ａｈ  開口絞りの水平幅
Ａｖ  開口絞りの垂直幅
【図１】
2019066228.tif 000005
【図２】
2019066228.tif 000006
【図３】
2019066228.tif 000007
【図４】
2019066228.tif 000008
【図５】
2019066228.tif 000009
【図６】
2019066228.tif 000010
【図７】
2019066228.tif 000011
【図８】
2019066228.tif 000012
【図９】
2019066228.tif 000013
【図１０】
2019066228.tif 000014