(57)【要約】      （修正有）【課題】少ない作業工程で，測定対象物の３次元形状を忠実に把握でき，機器導入あたり，技術的・精神的障害及び導入コストを最小限とすることができる３次元レーザ測量装置，及びそれを用いた３次元レーザ測量方法を提供する。【解決手段】３次元測量装置１００は，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０を組み合せて構成されている。光波測距儀１０によって機械点の座標を取得し，機械点からレーザスキャナ２０によって測定対象物のスキャニングを行い，光波測距儀１０及びレーザスキャナ２０により取得したデータに基づいて，測定対象物に含まれる各測定点の座標を算出する。【選択図】図１
2013190272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を測定対象物に向けて照射して水平方向及び垂直方向にスキャニングを行い，測定対象物の座標データを取得可能な３次元レーザ測量装置であって，
２箇所の後視点（Ｂ１，Ｂ２）に設置された２つのターゲット（Ｔ１，Ｔ２）に対して，それぞれ照準光を照射し，各ターゲット（Ｔ１，Ｔ２）において反射した反射光を受光することにより，前記３次元レーザ測量装置が位置する機械点（Ｍ）から各後視点（Ｂ１，Ｂ２）までの距離を含む後視点データに基づいて，前記機械点（Ｍ）の座標データを取得する光波測距儀（１０）と，
前記機械点（Ｍ）から前記測定対象物（Ｏ）の複数の測定点（Ｐｎ）に対してラインレーザ光を照射し，水平方向及び垂直方向にスキャニングを行い，前記機械点（Ｍ）から各測定点（Ｐｎ）までの距離，水平角度，及び垂直角度を含む測定点データを取得するレーザスキャナ（２０）と，
前記光波測距儀（１０）により取得した前記機械点（Ｍ）の座標データ，及び前記レーザスキャナにより取得した前記測定点データ（２０）に基づいて，前記測定対象物（Ｏ）の各測定点（Ｐｎ）の座標を求める前記中央演算装置（３０）と，を備えた
３次元レーザ測量装置。
【請求項２】
可視のポイントレーザ光を照射可能なレーザポインタ（４０）を，さらに備え，
前記レーザポインタ（４０）は，前記ポイントレーザ光の照射方向が，前記レーザスキャナ（２０）のラインレーザ光の照射方向に一致するように設置されており，
前記光波測距儀（１０）の照準光の照射点を，前記ポイントレーザ（４０）のポイントレーザ光の照射点に一致させることにより，前記光波測距儀（１０）が照準光を照射する方向と，前記レーザスキャナ（２０）がラインレーザ光を照射する方向とを一致させることが可能な
請求項１に記載の３次元レーザ測量装置。
【請求項３】
さらに，光波測距儀（１０）及びレーザスキャナ（２０）を水平状態に維持するための自動整準器（５２）を備えた
請求項１又は請求項２に記載の３次元レーザ測量装置。
【請求項４】
３次元レーザ測量装置を用いて，レーザ光を測定対象物に照射して水平方向及び垂直方向にスキャニングを行い，測定対象物の座標データを取得する３次元レーザ測量方法であって，
光波測距儀（１０）によって，２箇所の後視点（Ｂ１，Ｂ２）に設置された２つのターゲット（Ｔ１，Ｔ２）に対して，それぞれ照準光を照射し，各ターゲット（Ｔ１，Ｔ２）において反射した反射光を受光することにより，前記３次元レーザ測量装置が位置する機械点（Ｍ）から各後視点（Ｂ１，Ｂ２）までの距離を含む後視点データに基づいて，前記機械点（Ｍ）の座標データを取得する機械点座標取得工程と，
レーザスキャナ（２０）によって，前記機械点（Ｍ）から前記測定対象物（Ｏ）の複数の測定点（Ｐｎ）に対してラインレーザ光を照射し，水平方向及び垂直方向にスキャニングを行い，前記機械点（Ｍ）から各測定点（Ｐｎ）までの距離，水平角度，及び垂直角度を含む測定点データを取得する測定点データ取得工程と，
中央演算装置（３０）によって，機械点座標取得工程において取得した前記機械点（Ｍ）の座標データ，及び測定点データ取得工程において取得した前記測定点データ（２０）に基づいて，前記測定対象物（Ｏ）の各測定点（Ｐｎ）の座標を求める測定点座標演算工程と，を含む
３次元レーザ測量方法。
【請求項５】
前記レーザスキャナ（２０）には，可視のポイントレーザ光を照射可能なレーザポインタ（４０）が取付けられ，
前記レーザポインタ（４０）は，前記ポイントレーザ光の照射方向が，前記レーザスキャナ（２０）のラインレーザ光の照射方向に一致するように設置されており，
前記機械点座標取得工程及び前記測定点データ取得工程の前に，
前記光波測距儀（１０）と前記レーザスキャナ（２０）を，前記３次元レーザ測量装置本体に取り付ける装置取付工程と，
前記装置取付工程の後，前記光波測距儀（１０）の照準光の照射点を，前記ポイントレーザ（４０）のポイントレーザ光の照射点を一致させることにより，前記光波測距儀（１０）が照準光を照射する方向と，前記レーザスキャナ（２０）がラインレーザ光を照射する方向を一致させて登録するキャリブレーション工程と，をさらに含む
請求項４に記載の３次元レーザ測量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，３次元レーザ測量装置，及びそれを用いた３次元レーザ測量方法に関するものである。具体的に説明すると，本発明は，レーザ光を測定対象物に向けて照射して水平方向及び垂直方向にスキャンニングを行い，測定対象物の座標データを取得するため装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から，光波測距儀を用いて，測定対象物の３次元形状を測量する技術が知られている（例えば特許文献１）。光波測距儀を用いた３次元形状の測量では，まず，測定対象物に複数のターゲットを取り付ける。そして，ターゲットを光波測距儀によって視準し，ターゲットに向けて光波を照射する。そして，光波測距儀により，ターゲットにおいて反射した光波を受光して，光波測距儀からターゲットまでの距離データと角度データを取得することで，ターゲットの３次元の座標データ（Ｘ座標，Ｙ座標，Ｚ座標）を求める。この工程を各ターゲットについて行い，各ターゲットの座標データを求めることにより，当該ターゲットが取り付けられた測定対象物の３次元形状を測量することとしている。
【０００３】
また，従来から，レーザスキャナを用いて，測定対象物の３次元形状を測量する技術が知られている（例えば特許文献１）。レーザスキャナを用いた３次元形状の測量では，まず，予め座標が特定された既知点に，レーザスキャナを設置する。そして，その既知点に設置されたレーザスキャナから，測定対象物に向けてラインレーザ光を照射し，水平方向及び垂直方向にスキャンニングを行う。そして，レーザスキャナは，測定対象物から反射されたレーザ光を受光し，レーザスキャナから測定対象物までの距離，水平角度，及び垂直角度のデータに基づいて，測定対象物の各測定点の３次元の座標データを求めることができる。レーザスキャナは，ラインレーザ光として，パルスレーザ光線を，例えば１分間に１６０００００点以上照射可能であるため，短時間で多くの測定点を測量することができるとされている。
【０００４】
また，遠方にある測定対象物を詳細に３次元計測する画像測定装置の専用機も公知である（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−３１１０２１号公報
【特許文献２】特開２００８−０８２７８２号公報
【特許文献２】特開２００９−０５３１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら，上記特許文献１の技術のように，光波測距儀を用いて測定対象物の３次元形状を測量する場合，測定対象物にターゲットを一つ一つ取り付け，そのターゲットの座標を一つ一つ測定することが必要であった。このため，測定対象物を多くの点で測定し，高解像度な測定結果を得るためには，測定点の数に応じて，多くの時間と手間が必要となっていた。また，光波測距儀を用いた測量は，測定対象物が，曲線形や不定形である場合や，人の手が届かないような場所にある場合，樹木や石のような自然物である場合などのように，ターゲットを取り付けることが困難な測定対象物の３次元形状を，忠実に把握することが困難であるという問題を有していた。
【０００７】
また，上記特許文献２の技術のように，レーザスキャナを用いて測定対象物の３次元形状を測量する場合，まず最初に，レーザスキャナ位置を，予め座標が特定された既知点に正確に配置する必要があった。すなわち，レーザスキャナは，自位置（機械点）の座標と比較した相対関係によって，測定対象物の座標を得るものであるため，レーザスキャナを用いた３次元測量では，まず，例えば光波測距儀を用いて，複数の地点の座標を測定し，複数の既知点を形成しなければならないという手間がある。また，レーザスキャナのラインレーザ光を対象物に照射する前に，予め特定した既知点に，レーザスキャナを正確に位置合わせしなければならないという手間がある。このように，レーザスキャナを用いた３次元測量は，機械点の測定と，測定対象物の測定を同時に行うことができないため，二度手間となり，測量作業に時間がかかるという問題を有していた。
【０００８】
また，多くの測定点を短時間で測量する装置として，例えば特許文献３に示されるような測量用３次元レーザスキャナ専用機も市販されている。しかし，専用機は，従来の光波測距儀やレーザスキャナとは操作が全く異なるため，専用機の操作に慣れない現場作業者にとって，導入のための技術的・精神的障害がある。また，専用機は，価格が高価であることから，特に中小事業者への導入が進んでいない。ただし，中小事業者の多くは，上記したような一般的な光波測距儀と，工業用の汎用レーザスキャナを有しており，それらの機器の扱いにも習熟している。そこで，これらの光波測距儀とレーザスキャナを用いて，上記問題を解決できれば，現場作業者にとって扱い易く，かつ導入コストを最小限に抑えることが可能な３次元レーザ測量装置及び測量方法を提供できると考えられる。
【０００９】
このように，現在では，少ない作業工程で，測定対象物の３次元形状を忠実に把握でき，しかも，機器導入あたり，技術的・精神的障害及び導入コストを最小限とすることができる３次元レーザ測量装置，及びそれを用いた３次元レーザ測量方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで，本発明の発明者は，上記の従来発明の問題点を解決する手段について鋭意検討した結果，光波測距儀とレーザスキャナを組み合せ，光波測距儀によって機械点の座標を取得し，当該機械点からレーザスキャナによって測定対象物のスキャニングを行い，光波測距儀及びレーザスキャナにより取得したデータに基づいて測定点の座標を算出することにより，上記従来の問題を解決できるという知見を得た。
すなわち，本発明は，レーザスキャナによって測定対象物をスキャニングするものであるため，測定対象物の３次元形状を，短時間で，忠実に把握することができる。
また，本発明は，装置本体をある位置に設置し，光波測距儀を利用して機械点の座標を得た後，装置本体を移動させずに，その機械点からレーザスキャナによってスキャニングを開始することが可能であるため，スキャニングの前に複数の既知点を特定したり，レーザスキャナを既知点に正確に位置合わせしたりするという手間を省くことができる。
さらに，本発明は，基本的に，現場作業者が使い慣れた光波測距儀とレーザスキャナの組合せにより構築可能であるため，機器導入あたっての技術的・精神的障害や導入コストが極めて低い。
そして，本発明者は，上記知見に基づけば，従来技術の課題を解決できることに想到し，本発明を完成させた。
具体的に本発明は，以下の構成を有する。
【００１１】
本発明の第１の側面は，３次元レーザ測量装置に関する。
本発明の３次元レーザ測量装置は，レーザ光を測定対象物に向けて照射して水平方向及び垂直方向にスキャニングを行い，測定対象物の座標データを取得する。
本発明の３次元レーザ測量装置は，光波測距儀１０と，レーザスキャナ２０と，中央演算装置３０を基本構成とする。
光波測距儀１０は，２箇所の後視点Ｂ１，Ｂ２に設置された２つのターゲットＴ１，Ｔ２に対して，それぞれ照準光を照射する。そして，各ターゲットＴ１，Ｔ２において反射した反射光を受光することにより，３次元レーザ測量装置が位置する機械点Ｍから各後視点Ｂ１，Ｂ２までの距離，水平角，及び垂直角を含む後視点データを求め，この後視点データに基づいて，機械点Ｍの座標データ（ＸＭ座標，ＹＭ座標，ＺＭ座標）を取得する。
また，レーザスキャナ２０は，機械点Ｍから測定対象物Ｏの複数の測定点Ｐｎに対してラインレーザ光を照射し，水平方向及び垂直方向にスキャニングを行い，機械点Ｍから各測定点Ｐｎまでの距離，水平角度，及び垂直角度を含む測定点データを取得する。
そして，中央演算装置３０は，光波測距儀１０により取得した機械点Ｍの座標データ，及びレーザスキャナ２０により取得した測定点データに基づいて，測定対象物Ｏの各測定点Ｐｎの座標（ＸＰｎ座標，ＹＰｎ座標，ＺＰｎ座標）を求めることができる。
【００１２】
上記構成のように，本発明は，レーザスキャナ２０を用いて，複数の測定点で短時間に測定対象物をスキャニングできるため，測定対象物の３次元形状を，迅速かつ忠実に把握できる。また，本発明は，光波測距儀を利用して機械点の座標を得た後，その機械点からレーザスキャナによってスキャニングを開始可能あり，スキャニングの前に複数の既知点を特定したり，レーザスキャナを既知点に正確に位置合わせたりする作業が不要であるため，３次元測量を効率的に行うことができる。さらに，本発明は，基本的に，現場作業者が使い慣れた光波測距儀１０とレーザスキャナ２０を組合せて構成可能であるため，機器導入あたっての技術的・精神的障害や導入コストが極めて低い。
【００１３】
本発明の三次元レーザ測量装置は，上記構成に加え，可視のポイントレーザ光を照射可能なレーザポインタ４０を備えることが好ましい。このレーザポインタ４０は，ポイントレーザ光の照射方向が，レーザスキャナ２０のラインレーザ光の照射方向に一致するように設置されており，光波測距儀１０の光軸とレーザスキャナ２０の光軸を一致させるキャリブレーション作業に用いられる。すなわち，光波測距儀１０の照準光の照射点を，ポイントレーザ４０のポイントレーザ光の照射点に一致させることにより，光波測距儀１０が照準光を照射する方向と，レーザスキャナ２０がラインレーザ光を照射する方向とを一致させることができる。
【００１４】
上記構成のように，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０のキャリブレーション手段としてレーザポインタ４０を用いることにより，３次元測量を行うにあたり，作業員が，作業現場で，それぞれ独立した光波測距儀１０とレーザスキャナ２０を組み合わせて，両機器のキャリブレーションを行うことができるようになる。このため，必要に応じて，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０を分離し，独立して使用することも可能になる。
すなわち，本発明の三次元レーザ測量装置により，各測定点の３次元位置を計算するためには，光波測距儀１０から得られた機械点Ｍの座標情報と，レーザスキャナ２０から得られた各測定点Ｐまでの距離と角度の情報を足し合わせる必要がある。しかし，本発明に用いられる光波測距儀１０とレーザスキャ２０は，基本的に，それぞれ独立して使用可能な機器であるため，必要に応じて分離できれば便利である。ただし，分離可能な両機器から得られた情報を正確に足し合わせるためには，両機器を取り付ける際，その取り付け角度を正確にキャリブレーション（位置合わせ）することが必要になる。そこで，このような事情に鑑み，可視光を照射可能なレーザポインタ４０を，そのポイントレーザ光の光軸が，レーザスキャナ２０のラインレーザ光の照射方向に一致するように予め取り付けておき，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０の組み立て時に，ポイントレーザ光を壁や測定対象物などに投光し，そのポイントレーザ光の照射点を，光波測距儀１０によって視準することで，光波測距儀１０の光軸と，レーザスキャナ２０の照射方向を一致させることができるようにした。つまり，通常，レーザスキャナ２０は，近赤外光のような不可視光を照射するものであるため，当該不可視光の代わりに，予め取り付けたレーザポインタの可視光を用いることで，測量現場において，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０の取り付け角度を正確に調整することができるようになる。このように，レーザポインタ４０を用いて，簡単に，光波測距儀１０とレーザスキャ２０をキャリブレーションすることができる。
【００１５】
本発明の３次元レーザ測量装置は，さらに，光波測距儀１０及びレーザスキャナ２０を水平状態に維持するための自動整準器５２を備えることが好ましい。
【００１６】
上記構成のように，自動整準器５２を設けることにより，光波測距儀１０の光軸とレーザスキャナ２０と照射方向の位置ずれを防止することができ，しかも，光波測距儀１０によっては各ターゲットまでの距離と角度を，レーザスキャナ２０によっては測定点までの距離と角度を，正確に測定することができるようになる。従って，３次元レーザ測量装置による測定結果の精度が飛躍的に向上する。
【００１７】
本発明の第２の側面は，３次元レーザ測量方法に関するものである。本発明の３次元レーザ測量方法には，基本的に，上記した３次元レーザ測量装置が用いられる。
具体的に説明すると，本発明の３次元レーザ測量方法は，機械点座標取得工程と，測定点データ取得工程とを行い，その後，測定点座標演算工程を行う。なお，機械点座標取得工程と測定点データ取得工程は，いずれの工程が先に行われるものであってもよいし，両工程を同時に行うこととしてもよい。
機械点座標取得工程は，光波測距儀１０によって，２箇所の後視点Ｂ１，Ｂ２に設置された２つのターゲットＴ１，Ｔ２に対して，それぞれ照準光を照射し，各ターゲットＴ１，Ｔ２において反射した反射光を受光することにより，３次元レーザ測量装置が位置する機械点Ｍから各後視点Ｂ１，Ｂ２までの距離，水平角度，及び垂直角度を含む後視点データを求め，この後視点データに基づいて，機械点Ｍの座標データを取得する工程である。
また，測定点データ取得工程は，レーザスキャナ２０によって，機械点Ｍから測定対象物Ｏの複数の測定点Ｐｎに対してラインレーザ光を照射し，水平方向及び垂直方向にスキャニングを行い，機械点Ｍから各測定点Ｐｎまでの距離，水平角度，及び垂直角度を含む測定点データを取得する工程である。
さらに，測定点座標演算工程は，中央演算装置３０によって，機械点座標取得工程において取得した機械点Ｍの座標データ，及び測定点データ取得工程において取得した測定点データ２０に基づいて，測定対象物Ｏの各測定点Ｐｎの座標を求める工程である。
【００１８】
また，本発明の３次元レーザ測量方法は，機械点座標取得工程及び測定点データ取得工程の前に，装置取付工程とキャリブレーション工程を行うことが好ましい。
装置取付工程は，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０を３次元レーザ測量装置本体に取り付ける工程である。このレーザスキャナ２０には，可視のポイントレーザ光を照射可能なレーザポインタ４０が取付けられている。レーザポインタ４０は，ポイントレーザ光の照射方向が，レーザスキャナ２０のラインレーザ光の照射方向に一致するように設置されている。
キャリブレーション工程は，装置取付工程の後，光波測距儀１０の照準光の照射点を，ポイントレーザ４０のポイントレーザ光の照射点を一致させることにより，光波測距儀１０が照準光を照射する方向と，レーザスキャナ２０がラインレーザ光を照射する方向とを一致させて登録する工程である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば，少ない作業工程で，測定対象物の３次元形状を忠実に把握でき，しかも，機器導入あたり，技術的・精神的障害及び導入コストを最小限とすることが可能な３次元レーザ測量装置，及びそれを用いた３次元レーザ測量方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は，本発明の３次元測量装置の例を示す斜視図である。
【図２】図２は，本発明の３次元測量装置の回路構成の例を示すブロック図である。
【図３】図３は，本発明の光波測距儀の使用方法を説明するための斜視図である。
【図４】図４は，本発明のレーザスキャナの使用方法を説明するための斜視図である。
【図５】図５は，本発明の３次元測量装置を用いた三次元測量方法を説明するための概略平面図である。
【図６】図６は，光波測距儀とレーザスキャナのキャリブレーション工程を説明するための斜視図である。
【図７】図７は，光波測距儀とレーザスキャナのキャリブレーション工程を説明するための概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下，図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は，以下に説明する形態に限定されるものではなく，以下に説明する形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものを含む。
【００２２】
（１．３次元レーザ測量装置）
まず，図１及び図２を参照して，本発明の全体構成について説明する。図１は，本発明の３次元レーザ測量装置１００の概要を示す斜視図であり，図２は，本発明の３次元測量装置の回路構成を示すブロック図である。
図１に示されるように，３次元レーザ測量装置１００は，基本的に，光波測距儀１０と，レーザスキャナ２０と，中央演算装置（ＰＣ）３０と，レーザポインタ４０と，装置支持部５０とを備えていることが好ましい。
【００２３】
光波測距儀１０は，ターゲット（反射プリズム）に向けて光波を照射し，ターゲットにおいて反射した光波を再び受光する。これにより，光波測距儀１０は，照射から受光までに光波が発振した回数に基づいて，そのターゲットまでの距離を得ることができる。このため，光波測距儀１０は，自己の位置（機械点）の座標に基づいて，ターゲットの座標を求めることができる。また，本発明では，機械点の座標が不明であっても，光波測距儀１０を利用して，２箇所の既知点（後視点）に設置された各ターゲットまでの距離と角度を測定することにより，機械点の座標を求めることが可能である。
【００２４】
レーザスキャナ２０は，測定対象物に対して，例えば垂直方向及び水平方向にラインレーザ光を照射し，測定対象物の測定点とセンサの間をレーザパルスが往復する時間を計測することで，測定点までの距離を求めることができる。また，レーザスキャナ２０は，ラインレーザ光を照射した方向を計測することで，レーザスキャナ２０に対する測定点の水平角と垂直角を求めることができる。なお，レーザスキャナ２０は，垂直方向にのみラインレーザ光を照射可能なものであってもよい。この場合，レーザスキャナ２０自体を，回転台５１上に載置すればよい。すなわち，レーザスキャナ２０が載置された回転台５１を水平方向に回転させることで，垂直方向に広がるラインレーザ光を水平方向にも照射することができる。そして，回転台５１を制御して，回転台５１の回転角（回転量）を計測することで，レーザスキャナ２０に対する各測定点の水平角を求めることができる。
【００２５】
中央演算装置３０は，光波測距儀１０及びレーザスキャナ２０と，データの授受を行うことができるように接続されている。中央演算装置３０は，光波測距儀１０により取得された機械点の座標データと，レーザスキャナ２０により取得された測定点までの距離及び角度（水平角度及び垂直角度）に基づいて，当該測定点の座標を算出する処理を行う。
【００２６】
上記構成を有する本発明では，３次元レーザ測量装置１００をある位置に設置し，光波測距儀１０を利用して，３次元レーザ測量装置１００が設置された位置（機械点）の座標を得る。そして，装置本体を移動させずに，機械点からレーザスキャナ２０を用いてスキャニングを開始することにより，測定対象物の各測定点の座標を求めることができる。このため，本発明の３次元レーザ測量装置１００では，機械点の座標取得と，測定点の座標取得を略同時に行うことも可能である。
【００２７】
本発明において，レーザポインタ４０は，任意の構成である。
レーザポインタ４０は，可視のポイントレーザ光を照射することができる。レーザスキャナ２０は，ポイントレーザ光の光軸が，レーザスキャナ２０によるラインレーザ光の照射方向と一致するように，例えばレーザスキャナ２０自体に予め取り付けられている。このため，利用者は，レーザポインタ４０の，可視ポイントレーザ光を視認することにより，レーザスキャナ２０によるラインレーザ光の照射方向を把握できる。レーザポインタ４０は，光波測距儀１０による照準光の照射方向と，レーザスキャナ２０によるラインレーザ光の照射方向の位置合わせ（キャリブレーション）を行う際に用いられる。すなわち，レーザポインタ４０により照射されたポイントレーザ光の照射点を，光波測距儀１０によって視準することで，結果として，光波測距儀１０による照準光の照射方向の０度を，レーザスキャナ２０によるラインレーザ光の照射方向に合わせることが可能になる。従って，普段は，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０を分離して使用している場合であっても，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０を組合せる際に，測量現場において，簡単にキャリブレーション作業を実行することができる。
【００２８】
また，本発明において，装置支持部５０は，任意の構成である。
装置支持部５０は，光波測距儀１０及びレーザスキャナ２０を，所定高さ（標高）で支持するものである。また，装置支持部５０は，光波測距儀１０及びレーザスキャナ２０を，水平方向に回転させる構成（回転台５１）を有していてもよい。さらに，装置支持部５０は，光波測距儀１０及びレーザスキャナ２０を水平に保つ構成（自動整準器５２）を有していてもよい。図１に示された例において，装置支持部５０は，三脚型ものが使用されているが，例えば，波測距儀１０及びレーザスキャナ２０を搬送するキャリーホイールを備える台車型のものであってもよい。
【００２９】
続いて，３次元レーザ測量装置１００の各部の構成について，詳しく説明する。
【００３０】
（１．光波測距儀）
図１に示されるように，光波測距儀１０は，本体部１１と，台座部１２とで構成されている。光波測距儀１０の本体部１１は，台座部１２に対して，垂線方向の回転軸を中心として，水平方向に回転可能に連結されている。光波測距儀１０は，基本的に，ターゲットに対し光波を照射し，その反射光を受光することにより，ターゲットまでの距離，水平角度，及び垂直角度を算出可能なものである。本発明は，このような構成を有する光波測距儀であれば，公知をもの採用することができる。
【００３１】
本体部１１は，取手部１１１と，望遠鏡部１１２と，望遠鏡部回転ジョグ１１３，本体部回転ジョグ１１４と，入出力部１１５と，制御処理回路（図示省略）と，その他一般的な光波測距儀で行う処理や操作に必要な装備を備えている。
取手部１１１は，光波測距儀１０の頂部に位置し，光波測距儀１０を人手で搬送する際に把持される。望遠鏡部１１２は，本体部１１の中央付近に位置し，利用者が覗き込むことにより，ターゲットを視準して，照準光を照射する方向を決定できるようになっている。望遠鏡部回転ジョグ１１３は，望遠鏡部１１２を垂直方向に回転させることができ，望遠鏡部１１２の垂直方向の向き（角度）を微調整するためのものである。本体部回転ジョグ１１４は，本体部１１を水平方向に回転可能させることができ，本体部１１１の水平方向の向き（角度）を微調整するためのものである。入出力部１１５は，光波測距儀１０に対する各種操作命令を入力することができ，また，光波測距儀１０による測定結果を表示画面上に表示することができるようになっている。制御処理回路は，光波測距儀１０で処理する各種処理を制御する。
【００３２】
ここで，望遠鏡部１１２は，図１に示されるように，背面側に，利用者がターゲットを視準するときに覗く望遠鏡接眼レンズ１１２ａと焦点調整部１１２ｂとを備えている。また，正面側（図示省略）に，望遠鏡接眼レンズ１１２ａの正面側に位置する対物レンズと，光波を発射する光波発射部と，ターゲットにおいて反射した反射波を感知する感知部とを備えている。望遠鏡部１１２は，望遠鏡部回転ジョグ１１３の回転に応じて，垂直方向の向き（角度）が微調整される。利用者は，望遠鏡部１１２の接眼レンズ１１２ａを覗き込み，焦点調節部１１２ｂによって，レンズの焦点をターゲットに合わせた後，光波発射部からターゲットに向けて光波（照準光）を照射する。望遠鏡部１１２の感知部は，ターゲットにおいて反射した光波を受光する。受光された光波は，制御処理回路によって，照射から受光までの発信回数が解析される。これにより，光波測距儀１０は，光波の発信回数に基づいて，ターゲットまでの距離を求めることができる。なお，望遠鏡部１１２の視準調整は，自動制御されるものであってもよい。
【００３３】
制御処理回路は，図２に示すように，制御装置（ＣＰＵ）１１６，メモリ１１７，測距部１１８，及び測角部３４を備える。ＣＰＵ１１６は，光波測距儀１０における処理を制御する。メモリ１１７は，光波測距儀１０による測定結果を記憶する。測距部１１８は，望遠鏡部１１２の光波発射部及び感知部を用いてターゲットまでの距離を測定する。測角部１１９は，望遠鏡部１１２の垂直方向の角度，及び本体部１１の水平方向の角度を測定する。すなわち，測角部１１９は，鉛直方向を記憶しているか若しくは自動検知可能であり，鉛直方向と望遠鏡部１１２の向きとの比較により，望遠鏡部１１２の垂直方向の角度を測定する。また，測角部１１９は，本体部１１の基準となる水平方向の向きを記憶しており，この基準となる向きと実際の本体部１１の向きとの比較により，実際の本体部１１の水平方向の角度を測定する。
【００３４】
台座部１２は，上記本体部１１の下方に位置し，本体部１１を装置支持部５０に固定する。台座部１２は，本体部１１の直下に位置する整準台１２１と，整準台１２１と底板１２３を接続する整準ネジ１２２と，上記装置支持部５０に固定される底板１２３によって構成されている。底板１２３と整準台１２１は，共に，略正三角形の板状であり，各頂点付近の３箇所に，整準ネジ１２２が設けられている。利用者は，各整準ネジ１２２を回転させて，整準台１２１と底板１２３の間の距離を調節することで，底板１２３の各頂点に対する整準台１２１の各頂点の高さを調整することができる。従って，装置支持部５０（例えば三脚）の設置角度によらず，整準台１２１を水平に保つことができ，これにより，整準台１２１上に載置した本体部１１の水平状態が維持される。このため，本体部１１は，水平方向に，正確に回転するようになる。
【００３５】
図３は，上記構成を有する光波測距儀１０の使用状態の概要を示したものである。光波測距儀１０を使用する際には，まず，光波測距儀１０の準備を行う。
準備作業においては，ある位置に，光波測距儀１０を有する３次元レーザ測量装置１００を設置する。そして，光波測距儀１０における台座部１２の整準ネジ１２２を調節して，水準器等を参照しながら，本体部１１を，可能な限り水平に保つようにする。次に，３次元レーザ測量装置１００が設置された地表面から望遠鏡部１１２のレンズ中心部までの高さ（器械高）を測定し，この器械高を記録しておく。続いて，本体部１１の水平方向の角度と垂直方向の角度をリセットして，両角度を共に，０度に調節する。この角度のリセットは，望遠鏡部回転ジョグ１１３と本体部回転ジョグ１１４を介して人手によって行うものであってもよいし，自動制御により行われるものであってもよい。その後，３次元レーザ測量装置１００を設置した位置を最初の機械点Ｍ１とするのであれば，当該最初の機械点Ｍ１のＸ座標，Ｙ座標，及びＺ座標をすべて０とする。これにより，最初の機械点Ｍ１の座標が，任意座標系の原点となる。例えば，最初の機械点Ｍ１の座標を原点とする際，Ｘ座標軸（照準光の光軸）が真北を向くようにし，Ｙ座標軸が真東を向くようにセットすることとしてもよい。また，Ｚ座標軸は，鉛直方向にセットされる。
【００３６】
光波測距儀１０の準備後，実際の測定作業が行われる。
測定作業においては，まず，図３に示されるように，ポール１０２にプリズム１０１が取り付けられたターゲットＴ１を，水準器等を用いて垂直に保つ。そして，光波測距儀１０の望遠鏡部１１２を覗き込みながら，望遠鏡部回転ジョグ１１３と本体部回転ジョグ１１４を調節して，視準をプリズム１０１の中央に合わせる。その後，望遠鏡部１１２の接眼レンズ１１２ａの焦点（ピント）を，プリズム１０１に適合させる。焦点が合ったら，光波測距儀１０の光波発射部から，ターゲットＴ１に向けて光波を照射し，ターゲットＴ１の座標（Ｘ座標，Ｙ座標，Ｚ座標）を測定する。すなわち，光波測距儀１０により照射した光波がターゲットＴ１のプリズムで反射し，光波測距儀１０により再度受光までの発信回数を解析することにより，光波測距儀１０からターゲットＴ１までの距離が求まる。この距離と，光波測距儀１０における本体部１１の水平方向の回転角から，ターゲットＴ１のＸ座標とＹ座標が求まる。同様に，距離と，光波測距儀１０における望遠鏡部１１２の垂直方向の回転角から，ターゲットＴ１（特にプリズム１０１）のＺ座標が求まる。さらに，同様の工程により，最初の機械点Ｍ１に設置された光波測距儀１０から，ターゲットＴ２についても，座標を求めることができる。このようにして求められたターゲットＴ１及びＴ２の座標は，メモリ１１７に記憶される。
【００３７】
次に，３次元レーザ測量装置１００を，最初の機械点Ｍ１（原点）から移動させた場合には，その移動後の機械点Ｍ２の座標を求める作業を行う。既にターゲットＴ１及びＴ２の座標は，上記作業工程により既知となっている。このため，このターゲットＴ１及びＴ２が設置されている座標が，後視点Ｂ１及び後視点Ｂ２の座標となる。そして，光波測距儀１０を利用して，移動後の機械点Ｍ２から，後視点Ｂ１に設置されたターゲットＴ１までの距離と，後視点Ｂ２に設置されたターゲットＴ２までの距離の測定を行う。そして，後視点Ｂ１と後視点Ｂ２の座標，移動後の機械点Ｍ２から後視点Ｂ１までの距離，及び移動後の機械点Ｍ２から後視点Ｂ１までの距離に基づいて，移動後の機械点Ｍ２の座標を求めることができる。移動後の機械点Ｍ２の座標を求める際には，例えば公知の三辺測量法を用いればよい。三辺測量法は，座標が既に求まっている２点を利用して，対象物と２つの既知点でできる三角形の辺の長さを測り，対象物の座標を求めるものである。このようにして求められた移動後の機械点Ｍ２は，メモリ１１７に記憶される。
【００３８】
（２．レーザスキャナ）
レーザスキャナ２０は，測定対象物に対して，例えば垂直方向及び水平方向に，複数のレーザパルスがライン状に広がるラインレーザ光を照射し，各レーザパルスが測定対象物の測定点とセンサの間を往復する時間を計測することで，測定点までの距離及び角度を求めることのできる装置である。レーザスキャナ２０は，このような構成を有するものであれば，基本的に，公知のものを採用することができる。図１に示されるように，レーザスキャナ２０は，上記光波測距儀１０と共に，装置支持部５０上に載置されている。また，レーザスキャナ２０は，レーザ光照射部２１と，反射光受光部２２と，本体部３３を備える。また，図４は，レーザスキャナ２０が，ラインレーザ光を照射する状態を模式的に示したものである。図４に示されるように，レーザスキャナ２０は，直交座標Ｐ，Ｑ，Ｒにおいて，Ｒ軸方向に向かって，Ｐ方向（垂直方向）に広がるラインレーザ光を照射可能である。
【００３９】
また，レーザ光照射部２１は，図４に示されるように，複数のレーザパルスを，短時間に垂直方向（Ｐ方向）に，ライン状に広がるように照射する。レーザ光照射部２１は，例えば，１分間のスキャン工程で，約１６２００００点のレーザパルスを約２７０度に照射可能である。すなわち，レーザスキャナ２０は，レーザ光照射部２１を，Ｑ方向を回転軸として，垂直方向に例えば２７０度回転させる。レーザ光照射部２１からは，各レーザパルスが，例えば０．２５度のピッチで，０．０４秒ごとに照射される。そして，レーザ光照射部２１から照射され，測定点で反射した各レーザパルスを，反射光受光部２２により検知することで，レーザパルスの往復時間から，各測定点までの距離を求めることができる。なお，図１及び図４に示された形態においては，レーザ光照射部２１自体は，水平方向にラインレーザ光を照射することはできない。そこで，本実施の形態においては，レーザスキャナ２０が取り付けられた回転台５１を，垂線方向の回転軸を中心として水平方向に回転させることで，ラインレーザ光を水平方向にも照射することができるようになっている。
【００４０】
図４に示されるように，レーザ光照射部２１から照射されたラインレーザ光は，測定対象物Ｏの測定点Ｐｎにおいて反射して，反射光受光部２２により検知される。反射光受光部２２が検知した反射光は，本体部２３の制御回路によって解析され，測定点Ｐｎまでの距離，水平角度，及び垂直角度が計測される。
【００４１】
レーザスキャナ２０の回路構成について，図２に示されたブロック図を参照して説明する。
レーザスキャナ２０は，基本的に，測定点の水平角を検出する水平角検出部２４と，測定点の垂直度を検出する垂直角検出部２５と，測定点までの距離を検出する測距部２６と，これらの制御を行う制御装置（ＣＰＵ）２７と，測定結果を記憶するためのメモリ２８を有している。
水平角検出部２４は，レーザ光照射部２１の基準となる水平方向の向きを記憶しており，この基準となる向きと実際のレーザ光照射部２１の向きとの比較により，実際のラインレーザ光の水平方向の照射角度を求め，測定点の水平角度をする。例えば，水平角検出部２４は，レーザスキャナ２０が載置される回転台５１の回転量（回転角）に基づいて，実際のラインレーザ光の水平方向の照射角度を検出するものであってもよい。
垂直角検出部２５は，鉛直方向を記憶しているか若しくは自動検知可能であり，鉛直方向とラインレーザ光の照射方向の向きとの比較により，ラインレーザ光の垂直方向の照射角度を求め，測定点の垂直角度をする。
測距部２６は，レーザ光照射部２１から照射されたラインレーザ光が，測定対象物の測定において反射して，反射光受光部２２により受光されるまでの時間を計測することで，測定点までの距離を検出する。
水平角検出部２４，垂直角検出部２５，及び測距部２６により測定された各種のデータは，制御装置（ＣＰＵ）２７によって処理され，メモリ２８に記憶される。
【００４２】
また，図４に示されるように，レーザスキャナ２０は，レーザ光照射部２１から鉛直方向下方にレーザパルスを照射し，レーザ光照射部２１の鉛直方向直下の測定点ＰＶまでの距離を求めるものであっても良い。これにより，３次元レーザ測量装置１００が設置された接地面上から，レーザ光照射部２１の照射口までの高さを求めることができる。このようにして求められたレーザ光照射部２１の照射口の高さについても，御装置（ＣＰＵ）２７によって処理し，メモリ２８に記憶することができる。
【００４３】
（３．装置支持部）
装置支持部５０は，上記した光波測距儀１０とレーザスキャナ２０を，所定高さに支持するための部材である。図１に示されるように，装置支持部５０は，回転台５１と，自動整準器５２と，三脚部５３を備えている。
【００４４】
回転台５１には，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０が載置される。そして，回転台５１は，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０を，鉛直方向を回転軸として水平方向に回転させることができる。回転台５１は，図１に示されるように，光波測距儀１０が載置される光波測距儀支持部５１１と，光波測距儀支持部５１１周縁の一部から延設しレーザスキャナ２０を支持するレーザスキャナ支持部５１２を有している。レーザスキャナ支持部５１２は，光波測距儀支持部５１１に固定されており，光波測距儀支持部５１１とともに，水平方向に回転するようになっている。また，レーザスキャナ支持部５１２は，レーザスキャナ２０のレーザ光照射部２１から垂直方向に広がって照射されるラインレーザ光を阻害しないよう，レーザスキャナ２０の本体部２３を支持する構成となっている。
【００４５】
図２のブロック図に示されるように，回転台５１は，中央演算装置３０に接続されている。このため，回転台５１の回転角度（回転量）は，中央演算装置３０を介して制御することができる。
【００４６】
自動整準器５２は，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０の水平状態を自動的に維持するための装置である。図１に示された例において，自動整準器５２は，三脚部５３の頂部に設置され，回転台５１を支持するようになっている。このため，自動整準器５２は，回転台５１を水平状態に保つことで，光波測距儀１０及びレーザスキャナ２０の水平状態をも維持することができる。ただし，自動整準器５２は，回転台５１上に設置されていてもよい。この場合，自動整準器５２は，少なくとも光波測距儀１０の水平状態を保つものであることが好ましい。特に，自動整準器５２は，光波測距儀１０及びレーザスキャナ２０の両方を整準するものであることが好ましい。
【００４７】
自動整準器５２は，公知のものを採用することができる。例えば，自動整準器５２は，測量機本体が装着される台座と，台座に対向する基盤と，台座を基盤に対し可変の傾斜角度を以て支持する支持手段と，測量機本体の鉛直方向に対する傾きを検出する傾きセンサと，傾斜角度を変更する傾斜角度変更手段と，傾斜角度変更手段を制御する制御手段とを具備する。そして，自動整準器５２は，傾きセンサが検出した傾きに基づいて，傾斜角度変更手段により支持手段を変更して，各測量機を整準することができるようになっている。
【００４８】
三脚部５３は，回転台５１及び自動整準器５２の下方に配置される。図１に示す例において，三脚部５３は，その頂部に自動整準器５２が固定されている。
なお，本発明においては，三脚部５３に代えて，キャリーホイールを有する台車を用いることもできる。この場合，台車上に土台を備え付け，その土台上に，上記した光波測距儀１０，レーザスキャナ２０，回転台５１，及び自動整準器を載置することが好ましい。
【００４９】
（４．中央演算装置）
中央演算装置３０は，主として，光波測距儀１０により得られた機械点の座標データと，レーザスキャナ２０により得られた測定点までの距離，水平角度，及び垂直角度のデータから，測定点の座標データを求める演算処理を行う。また，中央演算装置３０は，光波測距儀１０，レーザスキャナ２０，及び回転台５１のそれぞれに接続されており，これらの装置の制御を行うことができる。図１に示されるように，中央演算装置３０は，光波測距儀１０，レーザスキャナ２０，及び回転台５１のそれぞれと通信ケーブル３１により接続された独立型のＰＣであってもよい。また，中央演算装置３０は，これらの装置と一体的に形成された一体型のものであってもよい。
【００５０】
図２に示されるように，中央演算装置３０は，基本的に，中央制御部３２，演算部３３，及び記憶部３４を有している。また，中央演算装置３０の中央制御部３２は，光波測距儀１０のＣＰＵ１１６，及びレーザスキャナ２０のＣＰＵ２６と，通信ケーブルを介してそれぞれ接続されている。このため，光波測距儀１０及びレーザスキャナ２０は，演算処理したデータを，中央演算装置３０に送信し，中央演算装置３０の記憶部３４に格納することができる。中央演算装置３０では，中央制御部３２が，記憶部３４上にあるプログラムとデータを読み出し，命令の解釈とプログラムの制御の流れを制御する。そして，演算部３３は，中央制御部３２からの指令に従って，所定のデータに基づいて，所定の演算処理を実行する。
【００５１】
ここでは，中央演算装置３０における処理について，本発明の３次元レーザ測量装置１００を利用した３次元レーザ測量を例に説明する。なお，以下に説明するものは，中央演算装置３０における処理の一例であり，本発明はこれに限定されるものではない。
図５は，本発明を利用した３次元測量を説明するための概念図であり，測量の現場を平面視した状態の例を示している。図の中央には，測定対象物Ｏが位置している。測定対象物Ｏの例は，建造物，造園，又は道路であり，また，屋外環境だけでなく屋内環境を測定対象とすることも可能である。
【００５２】
まず，測定対象物Ｏの見渡せる位置に，３次元レーザ測量装置１００を設置する。そして，最初に３次元レーザ測量装置１００を設置した位置を第１の機械点Ｍ１とする。また，第１の機械点Ｍ１の後方に位置する後視点Ｂ１及び後視点Ｂ２に，ターゲットＴ１及びターゲットＴ２をそれぞれ設置する。ここで，第１の機械点Ｍ１，後視点Ｂ１及び後視点Ｂ２の座標は，既知であってもよいし，不明なものであってもよい。ここでは，各点を未測定であり，各点の座標が不明な場合を例に説明する。
【００５３】
まず，第１の機械点Ｍ１に３次元レーザ測量装置１００を設置した後，光波測距儀１０の調整作業を行い，機械点Ｍ１のＸ座標，Ｙ座標，及びＺ座標（ＸＭ１，ＹＭ１，ＺＭ１）を，（０，０，０）にリセットし，任意座標系の原点とする。そして，第１の機械点Ｍ１の座標データは，中央演算装置３０に送信され，記憶部３４に格納される。
【００５４】
次に，第１の機械点Ｍ１が決定したところで，第１の機械点Ｍ１に位置する３次元レーザ測量装置１００の光波測距儀１０を利用して，ターゲットＴ１及びターゲットＴ２を視準する。これにより，第１の機械点Ｍ１から後視点Ｂ１及び後視点Ｂ２までの距離，水平角，及び垂直角を測定し，後視点Ｂ１の座標（ＸＢ１，ＹＢ１，ＺＢ１）と，後視点Ｂ２の座標（ＸＢ２，ＹＢ２，ＺＢ２）を求める。後視点Ｂ１及び後視点Ｂ２の座標データは，中央演算装置３０の記憶部３４に記憶される。
【００５５】
また，第１の機械点Ｍ１が決定したところで，第１の機械点Ｍ１に位置する３次元レーザ測量装置１００のレーザスキャナ２０を利用して，測定対象物Ｏに対しラインレーザ光を照射し，水平方向及び垂直方向にスキャニングする。例えば，図４では，一点鎖線を用いて，レーザスキャナ２０による水平方向のレーザ照射範囲を示している。レーザ照射範囲には，例えば測定点Ｐ１から測定点Ｐ２までの間の領域に，複数の測定点が存在する。このため，レーザスキャナ２０は，第１の機械点Ｍ１から各測定点までの距離，水平角，及び垂直角が測定を求めることができる。また，このとき，第１の機械点Ｍ１に位置するレーザスキャナ２０のレーザ照射点から鉛直方向下方に向けて照射されたレーザパルスの往復時間を解析して，地表面からレーザスキャナ２０のレーザ照射口までの距離（高さ）を求めることとしてもよい。上記レーザスキャナ２０により取得された各測定点のデータは，中央演算装置３０に送信され，記憶部３４に格納される。
【００５６】
中央演算装置３０では，記憶部３４から，上記光波測距儀１０が取得した第１の機械点Ｍ１の座標データと，上記レーザスキャナ２０が取得した各測定点のデータを読み出す。そして，中央演算装置３０の演算部３３は，第１の機械点Ｍ１の座標値と，第１の機械点Ｍ１から各測定点までの距離，水平角，及び垂直角の値に基づいて，各測定点の座標（ＸPｎ，ＹPｎ，ＺPｎ）を算出する。なお，光波測距儀１０の視準高と，レーザスキャナ２０のレーザ照射点の高さが異なる場合，各測定点の座標を算出する際に，例えば，第１の機械点Ｍ１のＺ座標の値として，レーザスキャナ２０のレーザ照射口の高さの値を用いて計算することとしてもよい。このようにして算出された各測定点の座標データは，中央演算装置３０の記憶部３４に記憶される。
【００５７】
続いて，第１の機械点Ｍ１からの測量のみでは測定対象物Ｏ全体を測量できない場合に，３次元レーザ測量装置１００を移動させる。移動後に，３次元レーザ測量装置１００が設置された場所は，第２の機械点Ｍ２となる。この第２の機械点Ｍ２の座標は，既知でなくてもよい。３次元レーザ測量装置１００の移動後，第２の機械点Ｍ２から，光波測距儀１０を利用して，既知である後視点Ｂ１及び後視点Ｂ２に位置するターゲットＴ１及びターゲットＴ２を視準する。そして，第２の機械点Ｍ２から後視点Ｂ１までの距離，及び第２の機械点Ｍ２から後視点Ｂ１までの距離を測定する。このように，座標が既に特定されている後視点Ｂ１及び後視点Ｂ２を利用すれば，三辺測量法により，第２の機械点Ｍ２，後視点Ｂ１，及び後視点Ｂ２を頂点として形成される三角形の辺の長さに基づいて，任意座標系における第２の機械点Ｍ２の座標を特定することができる。このようにして特定された第２の機械点Ｍ２の座標データは，中央演算装置３０に送信され，記憶部３４に記憶される。
【００５８】
また，３次元レーザ測量装置１００を第２の機械点Ｍ２に移動させた後，３次元レーザ測量装置１００のレーザスキャナ２０を利用して，測定対象物Ｏに対しラインレーザ光を照射し，水平方向及び垂直方向にスキャニングする。第２の機械点Ｍ２からのレーザ照射範囲は，例えば測定点Ｐ３から測定点Ｐ４までの間の領域となる。このように，レーザスキャナ２０は，第２の機械点Ｍ２から，各測定点までの距離，水平角，及び垂直角が測定を求める。また，このとき，第２の機械点Ｍ２に位置するレーザスキャナ２０のレーザ照射点から鉛直方向下方に向けて照射されたレーザパルスの往復時間を解析して，地表面からレーザスキャナ２０のレーザ照射口までの距離（高さ）を求めることとしてもよい。上記レーザスキャナ２０により取得された各測定点のデータは，中央演算装置３０に送信され，記憶部３４に格納される。
【００５９】
中央演算装置３０は，記憶部３４から，上記光波測距儀１０が取得した第２の機械点Ｍ２の座標データと，上記レーザスキャナ２０が取得した第２の機械点Ｍ２からの測定点データを読み出す。そして，中央演算装置３０の演算部３３は，第２の機械点Ｍ２の座標値と，第２の機械点Ｍ２から各測定点までの距離，水平角，及び垂直角の値に基づいて，各測定点の座標（ＸPｎ，ＹPｎ，ＺPｎ）を算出する。上述したように，光波測距儀１０の視準高と，レーザスキャナ２０のレーザ照射点の高さが異なる場合は，各測定点の座標を算出する際に，例えば，第２の機械点Ｍ２のＺ座標の値として，レーザスキャナ２０のレーザ照射点の高さを用いて計算することとしてもよい。このようにして算出された各測定点の座標データは，中央演算装置３０の記憶部３４に記憶される。
【００６０】
また，図４に示されるように，第１の機械点Ｍ１からのレーザ照射範囲と第２の機械点Ｍ２からのレーザ照射範囲は，少なくとも一部が重畳していることが好ましい。これにより，第１の機械点Ｍ１からのレーザ照射範囲と第２の機械点Ｍ２からのレーザ照射範囲の両方に含まれる測定点を特徴点と認定して，第１の機械点Ｍ１におけるレーザスキャンの測定結果と，第１の機械点Ｍ２におけるレーザスキャンの測定結果をレジストレーションすることができる。すなわち，同一の測定対象物の少なくとも一部が重畳するように測定領域を変更しながら，複数回測定を繰り返すことにより，得られた座標点を基にして，ある部分における最近傍点を探索し，それらの誤差の総和が最小となるように，レジストレーションを行う。これにより，最終的にはそれら複数のデータを合成（マージ）して，複数のデータを，１つのデータに統合することができる。
【００６１】
上記工程を繰り返すことにより，測定対象物Ｏに含まれる測定点の座標データを，中央演算装置３０の記憶部３４に蓄積していくことができる。例えば，後視点Ｂ１及びＢ２を視準できない位置に３次元レーザ測量装置１００を移動するときには，新たな後視点を設ければよい。そして，測定対象物Ｏについて，所望する範囲のスキャニングを終えた段階で，測量が終了する。演算装置３０の記憶部３４に蓄積された測定点の座標データは，種々の用途に用いることができる。例えば，複数の測定点の座標データを組み合わせて，測定対象物Ｏの画像を生成可能である。
【００６２】
（５．レーザポインタ）
レーザポインタ４０は，３次元レーザ測量装置１００を用いて測量を行う前の段階において，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０の光軸を一致させるキャリブレーション作業において用いられる装置である。図１に示されるように，レーザポインタ４０は，ポイント光照射口４１を有している。そして，ポイント光照射口４１から，可視のポイントレーザ光を照射する。可視光の例は，波長が６３５〜６９０ｎｍの赤色光や，５２０ｎｍ〜５４０の緑色光である。
【００６３】
例えば，レーザポインタ２０は，可視レーザ光を発生するレーザダイオードと，レーザダイオードの出力するレーザ光を集光して平行なポイントレーザ光にするレンズ等の光学系と，レーザダイオードの発光を制御する電子回路と，レーザダイオードおよび電子回路を駆動するための電源を有し，これら構成は筐体内に収容されている。また，例えば，レーザポインタ２０は，台座板に固定されており，この台座部をレーザスキャナ２０の上部にネジ止め等することにより，レーザスキャナ２０に取り付けられている。レーザポインタ４０は，その他，公知の構成を採用することが可能である。
【００６４】
図４に示されるように，レーザポインタ４０は，可視のポイントレーザ光を，Ｒ軸方向に沿って，直線的に射出する。また，レーザポインタ４０は，予めレーザスキャナ２０の上部に取り付けられており，そのポイントレーザ光の照射角度が，レーザスキャナ２０のラインレーザ光の照射角度と一致するように固定されている。さらに，図４に示されるように，レーザポインタ４０によるポイントレーザ光の射出口と，レーザスキャナ２０によるラインレーザ光の照射口のＱ軸上の位置も，一致していることが好ましい。これにより，利用者は，レーザスキャナ２０が照射したラインレーザ光は視認できないものの，レーザポインタ４０によるポイントレーザ光を視認することにより，レーザスキャナ２０が照射したラインレーザ光の照射方向を把握することが可能になる。
【００６５】
図６は，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０のキャリブレーション工程の概要を示している。図６に示されるように，例えば壁や測定対象物に向けて，レーザポインタ４０からポイントレーザ光を照射することにより，壁などにポイントレーザ光の照射点Ｌが投光される。一方，光波測距儀１０側では，望遠鏡部１１２を覗き込みながら，望遠鏡部回転ジョグ１１３と本体部回転ジョグ１１４を調節して，視準を照射点Ｌに位置合わせする。その後，光波測距儀１０の接眼レンズ１１２ａの焦点を，照射点Ｌに適合させる。このとき，光波測距儀１０の光波照射口と，レーザポインタのレーザ光照射口とのＱ軸上の位置が一致するように，光波測距儀１０における本体部１１の水平方向の向きを調節する。
【００６６】
図７は，キャリブレーション工程の概要を説明するためのものであり，３次元レーザ測量装置１００を平面方向から見た状態を示している。光波測距儀１０における本体部１１の水平方向の向きを調節して，図７に示されるように，光波測距儀１０による照準光（破線）の照射方向が，レーザポインタ４０からポイントレーザ光（実線）の光軸に一致するように設定する。これにより，結果として，光波測距儀１０による照準光の照射方向と，レーザスキャナ２０によるラインレーザ光の照射方向が一致することとなる。そして，このような状態を保持したまま，光波測距儀１０の水平角の０度を登録して，光波測距儀１０のメモリ１１７に記憶する。そうすれば，光波測距儀１０の水平角の０度は，レーザスキャナ２０によるラインレーザ光の照射方向を意味することとなる。
【００６７】
このように，レーザポインタ２０を用いれば，簡易に，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０のキャリブレーションを行うことが可能になる。また，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０の取り付け角度を簡易に調整することができるため，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０は分離自在になる。例えば，普段は光波測距儀１０とレーザスキャナ２０を分離させ独立した装置として使用し，３次元測量の必要が生じた場合にのみ，光波測距儀１０とレーザスキャナ２０を組み合わせてキャリブレーションを行い，３次元レーザ測量装置１００として利用することもできるようになる。
【００６８】
以上に説明したものは，本発明の好ましい実施形態の例であり，本発明は，上記実施形態に限定されるものではなく，当業者にとって自明な範囲において適宜修正変更することが可能である。例えば，本発明は，さらにデジタルカメラを備えるものであってもよい。例えば，デジタルカメラにより撮影された画像データを中央演算装置に記憶しておき，光波測距儀及びレーザスキャナにより得られた測定データを用いて周知の変換処理を行うことで，測定対象物の三次元座標点に色が付けられた３次元画像を生成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は，３次元レーザ測量装置及び３次元レーザ測量方法に関するものである。このため，本発明は，例えば建築産業や造園産業において好適に利用し得る。
【符号の説明】
【００７０】
１０      光波測距儀
１１      本体部
１１１    取手部
１１２    望遠鏡部
１１２ａ  接眼レンズ
１１２ｂ  焦点調節部
１１３    望遠鏡部回転ジョグ
１１４    本体部回転ジョグ
１１５    入出力部
１１６    制御装置
１１７    メモリ
１１８    測距部
１１９    測角部
１２      台座部
１２１    整準台
１２２    整準ネジ
１２３    底板
２０      レーザスキャナ
２１      レーザ光照射部
２２      反射光受光部
２３      本体部
２４      水平角検出部
２５      垂直角検出部
２６      測距部
２７      制御装置
２８      メモリ
３０      中央演算装置
３１      通信ケーブル
３２      中央制御部
３４      記憶部
４０      レーザポインタ
４１      ポイント光照射口
５０      装置支持部
５１      回転台
５１１    光波測距儀支持部
５１２    レーザスキャナ支持部
５２      自動整準器
５３      三脚部
１００    ３次元測量装置
１０１    ポール
１０２    プリズム
Ｂ１，Ｂ２  後視点
Ｔ１，Ｔ２  ターゲット
Ｏ        測定対象物
Ｐｎ        測定点
Ｍ１，Ｍ２  機械点
Ｌ        レーザポインタの照射点
【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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