(57)【要約】      （修正有）【課題】投影面に対する位置合せを容易とし、作業性の向上を図る投影装置及び投影システムを提供する。【解決手段】測距光８を発する測距発光部と、基準点用ターゲット４の位置を測定すると共に、測距光８を走査し投影面７の点群データを取得する測距部と、投影面７に投影像１１を投影する投影像投影部と、投影面の設計データが格納された記憶部を有する制御演算部３とを具備し、制御演算部３は、点群データに基づき設計データを修正し、修正した設計データに基づく投影像１１を投影面７に投影させる様構成される。【選択図】図２
2017058142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距光を発する測距発光部と、基準点用ターゲットの位置を測定すると共に、前記測距光を走査させ投影面の点群データを取得する測距部と、前記投影面に投影像を投影する投影像投影部と、投影面の設計データが格納された記憶部を有する制御演算部とを具備し、該制御演算部は、前記点群データに基づき前記設計データを修正し、修正した設計データに基づく前記投影像を前記投影面に投影させる様構成された投影装置。
【請求項２】
前記投影像投影部は、ポイント光を照射するポイント光光源であり、前記ポイント光で前記投影面を走査して前記投影像を投影する請求項１に記載の投影装置。
【請求項３】
前記投影像投影部は、投影画像を投影するプロジェクタであり、前記制御演算部は前記修正した設計データに基づき前記投影画像を作成し、前記プロジェクタに前記投影面に前記投影画像を投影させる請求項１に記載の投影装置。
【請求項４】
前記測距光は可視光であり、前記測距発光部は前記投影像投影部を兼用する請求項１に記載の投影装置。
【請求項５】
測距光を走査させ、点群データを取得するレーザスキャナと、投影面の設計データを有する演算処理装置と、少なくとも２の基準点用ターゲットとを具備する投影システムであって、前記基準点用ターゲットは前記投影面に対して所定の位置に少なくとも２つ設置され、前記レーザスキャナは前記基準点用ターゲット及び前記投影面を走査して前記点群データを取得し、前記演算処理装置は、前記基準点用ターゲットに対するレーザスキャナの設置位置を演算すると共に、得られた該レーザスキャナの設置位置と前記点群データに基づき前記設計データを修正し、修正した設計データに基づく投影像を前記投影面に投影させる様構成された投影システム。
【請求項６】
前記レーザスキャナは、前記測距光と同一光軸を介してポイント光を射出するポイント光光源を有し、前記ポイント光で前記投影面を走査し、該投影面に前記投影像を投影させる請求項５に記載の投影システム。
【請求項７】
前記レーザスキャナは、前記測距光と同一光軸を介して投影画像を投影するプロジェクタを有し、該プロジェクタに前記投影面に投影画像を投影させる請求項５に記載の投影システム。
【請求項８】
投影画像を投影するプロジェクタを更に具備し、前記レーザスキャナは前記プロジェクタの設置位置と投影方向を測定し、前記演算処理装置は、前記点群データと、前記プロジェクタの設置位置と投影方向に基づき前記設計データを修正し、前記修正した設計データを基に投影画像を作成し、前記プロジェクタに投影面に投影画像を投影させる請求項５に記載の投影システム。
【請求項９】
前記測距光は可視光であり、前記修正した設計データを基に前記測距光で前記投影面を走査し、投影像を投影させる請求項５に記載の投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設中の壁面、床面等の投影面に対して設計データの投影を行う投影装置及び投影システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設現場に於いて、壁の構築や、壁に戸枠等各種構造物を取付ける際には、投影装置により床面や壁面等の投影面に対して各種構造物の取付け位置等を示す設計データを投影し、投影された投影像に基づいて壁の構築や各種構造物の取付けが行われる。
【０００３】
設計データを投影する際に、投影面が一律な平面ではない場合、投影面に投影された投影像に歪み等が生じる。この為、投影面の３次元形状を予め取得し、投影面の形状に応じた設計データを投影する必要がある。
【０００４】
この場合、投影装置の設置位置と、投影面との位置合せが必要であり、投影装置の設置に時間が掛り、作業性が悪かった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、投影面に対する位置合せを容易とし、作業性の向上を図る投影装置及び投影システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、測距光を発する測距発光部と、基準点用ターゲットの位置を測定すると共に、前記測距光を走査させ投影面の点群データを取得する測距部と、前記投影面に投影像を投影する投影像投影部と、投影面の設計データが格納された記憶部を有する制御演算部とを具備し、該制御演算部は、前記点群データに基づき前記設計データを修正し、修正した設計データに基づく前記投影像を前記投影面に投影させる様構成された投影装置に係るものである。
【０００７】
又本発明は、前記投影像投影部は、ポイント光を照射するポイント光光源であり、前記ポイント光で前記投影面を走査して前記投影像を投影する投影装置に係るものである。
【０００８】
又本発明は、前記投影像投影部は、投影画像を投影するプロジェクタであり、前記制御演算部は前記修正した設計データに基づき前記投影画像を作成し、前記プロジェクタに前記投影面に前記投影画像を投影させる投影装置に係るものである。
【０００９】
又本発明は、前記測距光は可視光であり、前記測距発光部は前記投影像投影部を兼用する投影装置に係るものである。
【００１０】
又本発明は、測距光を走査させ、点群データを取得するレーザスキャナと、投影面の設計データを有する演算処理装置と、少なくとも２の基準点用ターゲットとを具備する投影システムであって、前記基準点用ターゲットは前記投影面に対して所定の位置に少なくとも２つ設置され、前記レーザスキャナは前記基準点用ターゲット及び前記投影面を走査して前記点群データを取得し、前記演算処理装置は、前記基準点用ターゲットに対するレーザスキャナの設置位置を演算すると共に、得られた該レーザスキャナの設置位置と前記点群データに基づき前記設計データを修正し、修正した設計データに基づく投影像を前記投影面に投影させる様構成された投影システムに係るものである。
【００１１】
又本発明は、前記レーザスキャナは、前記測距光と同一光軸を介してポイント光を射出するポイント光光源を有し、前記ポイント光で前記投影面を走査し、該投影面に前記投影像を投影させる投影システムに係るものである。
【００１２】
又本発明は、前記レーザスキャナは、前記測距光と同一光軸を介して投影画像を投影するプロジェクタを有し、該プロジェクタに前記投影面に投影画像を投影させる投影システムに係るものである。
【００１３】
又本発明は、投影画像を投影するプロジェクタを更に具備し、前記レーザスキャナは前記プロジェクタの設置位置と投影方向を測定し、前記演算処理装置は、前記点群データと、前記プロジェクタの設置位置と投影方向に基づき前記設計データを修正し、前記修正した設計データを基に投影画像を作成し、前記プロジェクタに投影面に投影画像を投影させる投影システムに係るものである。
【００１４】
更に又本発明は、前記測距光は可視光であり、前記修正した設計データを基に前記測距光で前記投影面を走査し、投影像を投影させる投影システムに係るものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、測距光を発する測距発光部と、基準点用ターゲットの位置を測定すると共に、前記測距光を走査させ投影面の点群データを取得する測距部と、前記投影面に投影像を投影する投影像投影部と、投影面の設計データが格納された記憶部を有する制御演算部とを具備し、該制御演算部は、前記点群データに基づき前記設計データを修正し、修正した設計データに基づく前記投影像を前記投影面に投影させる様構成されたので、該投影面の表面形状に拘わらず歪みのない前記投影像を投影できると共に、前記投影面に対して前記レーザスキャナを任意な位置に設置可能であり、前記投影面に対する位置合せが容易となると共に、設置時間が短縮され、作業性を向上させることができる。
【００１６】
又本発明によれば、測距光を走査させ、点群データを取得するレーザスキャナと、投影面の設計データを有する演算処理装置と、少なくとも２の基準点用ターゲットとを具備する投影システムであって、前記基準点用ターゲットは前記投影面に対して所定の位置に少なくとも２つ設置され、前記レーザスキャナは前記基準点用ターゲット及び前記投影面を走査して前記点群データを取得し、前記演算処理装置は、前記基準点用ターゲットに対するレーザスキャナの設置位置を演算すると共に、得られた該レーザスキャナの設置位置と前記点群データに基づき前記設計データを修正し、修正した設計データに基づく投影像を前記投影面に投影させる様構成されたので、該投影面の表面形状に拘わらず歪みのない前記投影像を投影できると共に、前記投影面に対して前記レーザスキャナを任意な位置に設置可能であり、前記投影面に対する位置合せが容易となると共に、設置時間が短縮され、作業性を向上させることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施例に係る投影システムの概略構成図である。
【図２】該第１の実施例に係る投影像の投影を説明する説明図である。
【図３】該第１の実施例に使用されるレーザスキャナの概略構成図である。
【図４】該レーザスキャナの制御系を示すブロック図である。
【図５】第２の実施例に使用されるレーザスキャナの概略構成図である。
【図６】第３の実施例に係る投影像の投影を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１９】
図１は、第１の実施例に係る投影システムの概略構成図を示すものである。
【００２０】
投影システム１は、主に投影装置であるレーザスキャナ２、ＰＣに代表される演算処理装置３（以下、ＰＣ３）、基準点用ターゲット４から構成される。前記ＰＣ３は、一体となった表示部、或は分離した表示部を有する。又、図１中、５は事前に設定された設計データを投影する為の投影面である床面を示している。
【００２１】
次に、図２を参照して、本実施例に於ける投影像の投影の概略について説明する。
【００２２】
前記レーザスキャナ２が、三脚６を介して前記床面５の投影面７の近傍に設置される。
前記レーザスキャナ２の設置位置は、予定した測定範囲（投影面７）をレーザスキャン可能な任意の位置となっている。
【００２３】
前記基準点用ターゲット４は、絶対座標上の複数の既知点、少なくとも２の既知点に設置される。既知点は、予め設定された設計データから得られる前記投影面７の位置データ等から求められ、該投影面７に対して所定距離離反している。
【００２４】
前記基準点用ターゲット４は、再帰反射性を有する反射面を有し、又該反射面は既知の形状を有している。該反射面の形状は例えば円であり、図形の中心、即ち円の中心が前記基準点用ターゲット４の基準点となっている。該基準点用ターゲット４は、前記基準点が既知点に合致する様に設置される。
【００２５】
前記レーザスキャナ２は、後述する様に、パルス状の測距光８を照射しつつ測定範囲を走査（レーザスキャン）し、各パルス光毎に測距、測角（水平角測定、鉛直角測定）を行い、測定範囲の点群データを取得するものである。又、前記レーザスキャナ２は、前記測定範囲に後述する投影光であるポイント光９を前記投影面７を走査しつつ照射し、設計データを投影する。更に、前記レーザスキャナ２は、撮像機能を有し、測定範囲の画像を取得可能となっている。
【００２６】
前記レーザスキャナ２により、２つの前記基準点用ターゲット４をレーザスキャンし、前記レーザスキャナ２を基準とした前記基準点用ターゲット４の位置（３次元座標）が測定される。前記レーザスキャナ２で取得された測定データ、画像データは前記ＰＣ３に送信される。
【００２７】
該ＰＣ３は、２つの前記基準点用ターゲット４の測定結果に基づき、既知点に設置された前記基準点用ターゲット４に対する前記レーザスキャナ２の位置（３次元座標）を演算する。尚、前記ＰＣ３には、絶対座標系で表された図面データである設計データ等、測定や施工に必要なデータが格納されている。
【００２８】
次に、前記レーザスキャナ２は、前記投影面７をレーザスキャンして該投影面７全面の点群データ（凹凸）を取得する。点群データの各測定点について、測距が行われると共に前記測距光８の射出方向（水平角、鉛直角）が測定される。点群データの各測定点は、前記投影面７内で前記レーザスキャナ２の設置点を原点とする３次元座標を有する。点群データは前記ＰＣ３に送信される。
【００２９】
点群データの各測定点は、それぞれ水平角、鉛直角を有し、各測定点の前記投影面７内の位置も既知となる。従って、各測定点毎の３次元座標が測定されることで、前記投影面７の凹凸が検出される。
【００３０】
前記ＰＣ３は、検出された前記投影面７の凹凸に基づき、設計データを修正し、前記投影面７の表面形状（凹凸）に応じた投影データを作成する。前記レーザスキャナ２により、作成された投影データが前記投影面７に投影され、該投影面７には歪みが修正された投影像１１が投影される。尚、前記レーザスキャナ２による前記投影面７のスキャンサイクルは、前記ポイント光９の残像時間以内となる様に設定する。該ポイント光９の残像時間以内にスキャンサイクルを設定することで、視覚により前記投影像１１を確認できる。
【００３１】
次に、図３を参照して、前記レーザスキャナ２の一例について説明する。
【００３２】
図３に示される様に、該レーザスキャナ２は、前記三脚６（図１参照）に取付けられる整準部１２、該整準部１２に設けられた基盤部１３、該基盤部１３に水平回転部１４を介して水平方向に回転可能に設けられた托架部１５、該托架部１５に鉛直回転軸１６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１７を有している。
【００３３】
前記整準部１２は、例えば３つの調整螺子１８を有し、前記托架部１５に設けられた傾斜センサ（図示せず）が水平を検出する様前記調整螺子１８を調整することにより、前記整準部１２の整準がなされる。
【００３４】
前記水平回転部１４は、前記基盤部１３に軸受１９を介して回転自在に、且つ鉛直に支持された水平回転軸２１を有する。該水平回転軸２１に前記托架部１５が支持され、該托架部１５が前記水平回転軸２１と一体に回転する様になっている。
【００３５】
前記水平回転部１４には、水平駆動モータ２２を含む水平駆動部２３、前記水平回転軸２１の回転角を検出する水平角検出器（例えばエンコーダ）２４が収納されている。前記水平駆動モータ２２によって、前記水平回転軸２１を中心にして前記托架部１５が回転され、前記水平回転軸２１の前記基盤部１３に対する回転角、即ち前記托架部１５の回転角が前記水平角検出器２４によって検出される。
【００３６】
又、該水平角検出器２４の検出結果（水平角）は、制御演算部２５（後述）に入力され、前記検出結果に基づき該制御演算部２５により前記水平駆動モータ２２の駆動が制御される様になっている。
【００３７】
前記托架部１５は、中央部に凹部２６が形成され、該凹部２６を挾み左右に室が形成されている。一方の室（図示では左室）には、鉛直駆動部２７、鉛直角検出器２８が収納され、他方の室（図示では右室）には、測距発光部２９、共通光路部３１、測距部３２、ポイント光発光部３３、撮像部３４等が収納されている。又、前記托架部１５の内部の所要位置には、前記制御演算部２５等が収納されている。更に、前記托架部１５の所要部分には、表示部３５、操作部３６が設けられている。
【００３８】
尚、該操作部３６は、前記レーザスキャナ２とは分離し、携帯可能であり、前記操作部３６によって前記レーザスキャナ２が遠隔操作可能であってもよい。
【００３９】
前記鉛直回転軸１６は、前記托架部１５に軸受３７を介して回転自在に支持されている。前記鉛直回転軸１６の一端部は前記凹部２６に突出しており、前記鉛直回転軸１６の突出端に前記走査ミラー１７が前記鉛直回転軸１６の軸心に対して４５°傾いた状態で設けられている。前記走査ミラー１７は、前記鉛直回転軸１６によって前記凹部２６内に支持され、前記鉛直回転軸１６を中心に鉛直方向に回転自在となっている。
【００４０】
前記鉛直駆動部２７は、鉛直駆動モータ３８を有し、該鉛直駆動モータ３８により前記鉛直回転軸１６を介して前記走査ミラー１７が回転される。尚、前記鉛直回転軸１６、前記走査ミラー１７、前記鉛直駆動モータ３８等により、操作部３９が構成される。
【００４１】
前記鉛直回転軸１６には前記鉛直角検出器２８、例えばエンコーダが設けられ、該鉛直角検出器２８により、前記托架部１５に対する前記鉛直回転軸１６の回転角が検出される。検出結果（鉛直角）は前記制御演算部２５に入力され、前記検出結果に基づき前記制御演算部２５により前記鉛直駆動モータ３８の駆動が制御される様になっている。
【００４２】
前記測距発光部２９は、発光部４１と、ハーフミラーやビームスプリッタ等の光路分割部材４２と、対物レンズ等から構成される投光光学部４３と、ミラー４４とを有している。前記発光部４１は、例えば半導体レーザ等であり、前記測距光８として測距光軸４５上に不可視光である赤外光のパルスレーザ光線を発する。又、前記測距発光部２９は、所要の光強度、所要のパルス間隔等、所要の状態でパルス光が発光される様、前記制御演算部２５に制御される。
【００４３】
前記測距光軸４５の方向は、前記水平角検出器２４及び前記鉛直角検出器２８により検出され、前記水平角検出器２４及び前記鉛直角検出器２８によって前記測距光軸４５の方向を検出する角度検出部が構成される。
【００４４】
前記発光部４１より出力された前記測距光８の一部は、前記光路分割部材４２を透過し、前記投光光学部４３を介して前記ミラー４４に入射され、該ミラー４４に反射されて前記共通光路部３１へと導かれる。又、残りの前記測距光８は、内部参照光として前記光路分割部材４２により反射され、前記内部参照光は後述する内部参照光路４６を介して前記測距部３２へと導かれる。
【００４５】
前記共通光路部３１は、第１ビームスプリッタ４７と第２ビームスプリッタ４８とを有している。前記ミラー４４に反射された前記測距光８は、前記第１ビームスプリッタ４７に入射し、該第１ビームスプリッタ４７、前記第２ビームスプリッタ４８により順次反射され、前記走査ミラー１７へと導かれる。尚、前記第１ビームスプリッタ４７、前記第２ビームスプリッタ４８を通過した前記測距光８は、図示しない反射防止部材により吸収される。
【００４６】
前記走査ミラー１７は偏向光学部材であり、該走査ミラー１７は水平方向から入射する前記測距光８を直角に偏向し、又前記走査ミラー１７に入射した反射測距光を前記第２ビームスプリッタ４８に向って水平方向に偏向する。
【００４７】
前記測距光８は、前記共通光路部３１から前記走査ミラー１７に導かれ、該走査ミラー１７により反射され、図示しない測定対象物へと照射される。又、該走査ミラー１７が前記鉛直回転軸１６を中心に回転されることで、前記測距光８は鉛直面内に回転照射される。又、前記水平回転部１４が前記托架部１５を水平方向に回転させることで、前記測距光８は前記水平回転軸２１を中心に水平方向に回転照射される。従って、前記走査ミラー１７の鉛直方向の回転と、前記托架部１５の水平方向の回転の協働により、測定範囲の全域を前記測距光８により走査できる。
【００４８】
該測距光８は前記測定範囲内に走査され、該測定範囲内に存在する測定対象物（図１中では床面５）により反射される。反射測距光は、前記走査ミラー１７に入射し、該走査ミラー１７によって反射され、前記共通光路部３１に入射する。前記反射測距光は、前記第２ビームスプリッタ４８にて反射され、更に第１ビームスプリッタ４７を透過し、前記測距部３２へと導かれる。
【００４９】
該測距部３２は、集光レンズ等から構成される受光光学部４９と、光路延長部５１と、光路結合部５２と、受光素子５３とを有する。
【００５０】
前記第１ビームスプリッタ４７を透過した前記反射測距光は、前記受光光学部４９に入射し、該受光光学部４９にて集光され、前記光路延長部５１へと入射する。該光路延長部５１を透過した前記反射測距光は、前記光路結合部５２を介して前記受光素子５３に受光される。又、前記内部参照光路４６を経た内部参照光が、前記光路結合部５２を介して前記受光素子５３で受光される。
【００５１】
該受光素子５３は、受光した前記反射測距光と、前記内部参照光とを、反射測距光電気信号と内部参照光電気信号へと変換し、前記制御演算部２５へと送出する様になっている。該制御演算部２５は、パルス光毎に反射測距光電気信号と内部参照光電気信号との受光時間差を求め、受光時間差に基づきパルス光照射点（測定点）迄の距離を測定する様になっている。
【００５２】
測定点迄の測定距離と、前記鉛直角検出器２８により検出された鉛直角と、前記水平角検出器２４により検出された水平角とに基づき測定点の座標が算出される。パルス光毎に測定点の座標値が記録されることで、測定範囲の全域に関する、或は測定対象物に対する点群データを得ることができる。
【００５３】
前記ポイント光発光部３３は、投影像投影部であるポイント光光源５４と該ポイント光光源５４の光軸上に配置された第３ビームスプリッタ５５とを有し、前記ポイント光光源５４から発せられた前記ポイント光９は前記第３ビームスプリッタ５５によって偏向され、撮像光軸上に照射される様になっている。
【００５４】
前記ポイント光光源５４は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、可視光の前記ポイント光９を発する。前記制御演算部２５は、前記ポイント光９の発光タイミングを制御する。
【００５５】
前記撮像部３４の撮像光軸上には、前記第３ビームスプリッタ５５及び撮像素子５６が設けられている。前記撮像部３４の撮像光軸は前記第３ビームスプリッタ５５を透過した後、前記ポイント光光源５４の光軸と合致し、更に前記第２ビームスプリッタ４８を透過後、前記測距光軸４５と合致する様になっている。即ち、前記撮像光軸、前記測距光軸４５、前記ポイント光光源５４の光軸は合致する様構成されている。
【００５６】
前記撮像素子５６は、デジタル画像信号を出力するものである。例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等、画素（ピクセル）の集合体で構成されたものであり、各画素は、前記撮像素子５６内での位置が特定できる様になっている。
【００５７】
前記ポイント光発光部３３から発せされた前記ポイント光９は、前記走査ミラー１７に反射されることで、前記測距光軸４５上に照射される。更に、前記ポイント光９は、前記走査ミラー１７の鉛直方向の回転、前記托架部１５の水平回転の協働により、前記測定範囲の全域に照射される。
【００５８】
又、該測定範囲の背景光及び該測定範囲で反射された前記ポイント光９は、前記走査ミラー１７に入射する。該走査ミラー１７で反射された背景光及び前記ポイント光９は、前記第２ビームスプリッタ４８、前記第３ビームスプリッタ５５を透過し、前記撮像素子５６に受光される。該撮像素子５６から出力される画像信号により、２次元の画像が取得される様になっている。
【００５９】
前記測距光８と前記ポイント光９は同一光軸上に照射されるので、前記測距光８と前記ポイント光９とを同時に照射することで、或は交互に照射することで、測定点の位置を認識できる。
【００６０】
次に、図４を参照して前記レーザスキャナ２の制御系について説明する。
【００６１】
前記制御演算部２５には前記操作部３６、前記鉛直角検出器２８、前記水平角検出器２４が電気的に接続され、前記鉛直角検出器２８、前記水平角検出器２４からの角度検出信号が入力されると共に、作業者の操作により前記操作部３６からの信号が入力される。
【００６２】
作業者は、該操作部３６から前記レーザスキャナ２の測定を開始するのに必要な条件設定、例えば測定範囲の設定、点群データの密度の設定、或は撮影時の撮像条件の設定等を行う。又、前記操作部３６から測定開始の指令等の入力ができ、前記表示部３５により確認できる様になっている。
【００６３】
尚、上記した様に、前記操作部３６又は前記表示部３５は、前記托架部１５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。
【００６４】
前記制御演算部２５は、前記発光部４１、前記水平駆動モータ２２、前記鉛直駆動モータ３８、前記ポイント光光源５４を駆動すると共に、作業状況、測定結果等を表示する前記表示部３５を駆動する。又、前記制御演算部２５には、メモリーカード、ＨＤＤ等の外部記憶装置５７が設けられる。該外部記憶装置５７は、前記制御演算部２５に固定的に設けられていてもよく、或は着脱可能に設けられていてもよい。
【００６５】
次に、前記制御演算部２５の概略を説明する。
【００６６】
該制御演算部２５は、ＣＰＵに代表される演算部５８と、記憶部５９と、前記発光部４１の発光を制御する為の測距光駆動部６１と、前記ポイント光光源５４の発光を制御する為のポイント光駆動部６２と、前記水平駆動モータ２２を駆動制御する為の前記水平駆動部２３と、前記鉛直駆動モータ３８を駆動制御する為の前記鉛直駆動部２７、及び前記測距部３２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６３と、前記撮像部３４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６４、測定結果を基に設計データを修正し投影データを作成する投影データ作成部６５、及び前記ＰＣ３との間でデータを送受信する為の通信部６６を具備している。
【００６７】
前記記憶部５９は、測距、鉛直角の測定、水平角の測定を実行させる為のシーケンスプログラム、測距の演算等の演算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、前記撮像部３４の撮像状態を制御する為の撮像プログラム、画像処理を実行する画像処理プログラム、測定データを基に設計データを修正し投影データを作成する投影データ作成プログラム、データを前記表示部３５に表示させる為の画像表示プログラム、通信プログラム等のプログラム、或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し、更に測定データ、画像データ、設計データや作成された投影データ等のデータを格納する。
【００６８】
前記記憶部５９が充分な容量を有し、測定データ、画像データ、設計データ、投影データ等を保存可能である場合、或は前記通信部６６により前記ＰＣ３との間でデータ通信可能とし、該ＰＣ３で測定データ、画像データ、設計データ、投影データ等を保存する様にすれば、前記外部記憶装置５７は省略することができる。
【００６９】
尚、図示では前記距離データ処理部６３、前記画像データ処理部６４、前記投影データ作成部６５を、前記演算部５８と分離して示したが、前記距離データ処理部６３、前記画像データ処理部６４、前記投影データ作成部６５は、前記演算部５８の一部であってもよい。
【００７０】
又、前記距離データ処理部６３と前記画像データ処理部６４と前記投影データ作成部６５とを、前記制御演算部２５とは別に設けてもよい。例えば、前記ＰＣ３に前記距離データ処理部６３と前記画像データ処理部６４と前記投影データ作成部６５の機能を実行させる様にしてもよい。この場合、前記ＰＣ３に通信手段を設け、距離データ、画像データ、設計データ、投影データを前記ＰＣ３に送信し、該ＰＣ３で距離データ処理、画像データ処理、投影データ作成処理を実行する様にしてもよい。尚、通信手段としては、光通信、無線通信、ＬＡＮ等所要の通信手段を採用することが可能である。
【００７１】
尚、上記説明では、演算処理装置を前記ＰＣ３として説明したが、演算処理装置として、スマートフォン、タブレットの様な携帯可能な端末装置を用いてもよい。この場合、演算処理装置は、演算処理装置であると共に遠隔操作装置（リモートコントローラ）を兼ねることができる。
【００７２】
又、前記制御演算部２５のみにより、前記レーザスキャナ２の前記基準点用ターゲット４に対する位置の演算や、点群データから得られた前記投影面７の凹凸に基づく設計データの修正等が可能である場合には、前記ＰＣ３を省略してもよい。
【００７３】
以下、本実施例の前記投影システム１を用いて、前記投影面７に前記投影像１１を投影する方法について説明する。尚、以下の説明では、前記記憶部５９が充分な容量を有し、前記制御演算部２５が単独で３次元位置を演算可能であり、前記投影面７の点群データを測定可能であり、投影データを作成可能となっている。
【００７４】
先ず、前記制御演算部２５が、前記測距部３２に前記基準点用ターゲット４を測距させ、該基準点用ターゲット４に対する前記レーザスキャナ２の位置を演算する。
【００７５】
該レーザスキャナ２の位置が演算されると、前記設計データに基づき前記床面５に対して前記投影面７が設定される。次に、設定された該投影面７の全面に対して、前記制御演算部２５が前記測距光８を走査させ、前記測距部３２に前記投影面７の全面の点群データを取得させ、更に点群データの各測定点毎の３次元座標を演算する。
【００７６】
前記制御演算部２５は、点群データの各測定点毎の３次元座標を基に前記投影面７の凹凸或は傾斜を検出する。又、前記制御演算部２５は、前記記憶部５９に予め格納された設計データを、検出した前記投影面７の凹凸或は傾斜に基づいて修正する。即ち、各測定点毎に凹凸、傾斜に対して投影位置（水平角、鉛直角）を修正し、前記投影面７に投影した際に歪みが生じない投影データを作成する。該投影データは、前記ポイント光９の照射位置及び線を描画する為に前記ポイント光９の点滅を制御させるものであり、各測定点毎の水平角、鉛直角や前記ポイント光９の点灯、消灯の制御情報を有している。
【００７７】
前記操作部３６を介して投影位置を指示することで、前記制御演算部２５は、前記投影面７の全面に対して前記ポイント光９を走査させ、更に作成した投影データに基づき各パルス光毎に点滅、照射位置を制御する。これにより、前記投影面７の凹凸に対応した歪みのない前記投影像１１が前記投影面７に投影される。
【００７８】
上記した前記投影面７に対する前記測距光８の走査、前記投影面７への前記投影像１１の投影は、繰返し行われる。従って、前記記憶部５９に予め格納された設計データが前記投影面７の凹凸に対応してリアルタイムで修正され、投影されるので、作業により前記投影面７の凹凸状態が変化した場合であっても、常に歪みのない前記投影像１１を投影させることができる。
【００７９】
尚、作業中に前記投影面７の凹凸状態が変化しない場合には、最初の１回のみ前記投影面７に前記測距光８を走査し、前記投影面７の凹凸に対応して設計データを修正して投影データを作成する様にしてもよい。この場合には、前記ポイント光９による前記投影像１１の投影のみが繰返される。
【００８０】
上述の様に、本実施例では、前記レーザスキャナ２により前記投影面７の凹凸を検出し、該凹凸に基づいて設計データを修正して投影データを作成し、該投影データを前記投影面７に投影する様にしている。従って、前記投影面７全面の測定と投影データの作成がリアルタイムで、且つ並行して行われるので、該投影面７の凹凸状態（表面形状）に拘わらず、又該投影面７の３次元形状を予め取得することなく、常に歪みのない前記投影像１１を投影することができる。
【００８１】
又、既知点に設置した前記基準点用ターゲット４を測定し、該基準点用ターゲット４に対する前記レーザスキャナ２の位置を測定しているので、該レーザスキャナ２は前記基準点用ターゲット４を測定可能であれば任意な位置に設置可能となっている。従って、前記投影面７に対する前記レーザスキャナ２の位置合せが容易となり、該レーザスキャナ２の設置時間が短縮され、作業性を向上させることができる。
【００８２】
次に、図５に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。
【００８３】
第２の実施例に用いられるレーザスキャナは、図３、図４で示したレーザスキャナ２と略同様な構成を有する。尚、図５中、図３中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００８４】
図５中、６８は托架部１５の右室に設けられる投影像投影部としてのプロジェクタを示している。該プロジェクタ６８は、測距光８の光軸と合致する光軸を有し、投影画像を測距光軸４５上に射出し、投影面７（図２参照）に投影する様になっている。
【００８５】
第２の実施例では、前記測距光８により前記投影面７を走査し、点群データを取得する。制御演算部２５は、点群データの各測定点の３次元座標に基づき、前記投影面７の凹凸を検出し、該凹凸を基に記憶部５９（図４参照）に格納されている設計データを修正して投影データを作成し、投影データを基に投影画像を作成する。尚、前記記憶部５９に設計データを画像として格納し、設計データを修正して直接投影画像を作成してもよい。
【００８６】
前記投影データは、前記プロジェクタ６８に送信され、該プロジェクタ６８により投影画像が投影されることで、第３ビームスプリッタ５５、走査ミラー１７を介して前記投影面７に投影画像が投影される。
【００８７】
投影画像が投影される時は、前記測距光８による走査は停止されており、又前記測距光軸４５の光軸は測定範囲の中心に合致する様、即ち前記投影面７と投影画像が一致する様、前記托架部１５の水平回転位置、前記走査ミラー１７の鉛直回転位置が調整される。又、投影画像の大きさは、前記投影面７と同じとなっており、投影画像と前記投影面７の倍率は、１：１となっている。
【００８８】
投影画像中で表示される床面の点（又は部分）は、実際の床面５の点（又は部分）と合致している。従って、作業者は投影された画像に従って、壁面の構築、各種構造物の取付け等を、勘に頼ることなく正確に行うことができ、作業性を向上させることができる。
【００８９】
第２の実施例に於いて、前記レーザスキャナ２により所定時間間隔で前記投影面７の測定を行い、測定結果に基づき逐次投影画像の更新を行うことで、略リアルタイムで前記投影面７の状態を把握でき、より作業性を向上させることができる。
【００９０】
尚、前記第３ビームスプリッタ５５を液晶画面とし、又撮像部３４に代えて投影用光源とし、画像データに基づき前記液晶画面に投影用の画像を表示し、液晶画面を通して投影光を照射することで、前記投影面７に投影画像を投影してもよい。
【００９１】
又、前記プロジェクタ６８とポイント光光源５４（図３参照）との両方を設け、光学的に光路を切替える様にしてもよい。更に、前記プロジェクタ６８による投影画像の投影と、ポイント光９による測定点の指示とを択一的に行う様にしてもよい。
【００９２】
次に、図６に於いて、本発明の第３の実施例に係る投影システム１について説明する。
尚、図６中、図２中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００９３】
第３の実施例に於いては、レーザスキャナ２とプロジェクタ６９とを別途設置している。
【００９４】
第３の実施例では、先ず図示しない操作部を介して前記プロジェクタ６９の投影位置（投影面７）を設定する。次に、前記レーザスキャナ２は、基準点用ターゲット４の位置に基づく前記レーザスキャナ２の設置位置を測定し、更に該レーザスキャナ２により前記プロジェクタ６９の設置位置を測定する。次に、該プロジェクタ６９の投影方向を該プロジェクタ６９の前記投影位置と合致させる。又、前記レーザスキャナ２は前記投影面７を走査し、点群データを取得する。
【００９５】
その後、前記レーザスキャナ２、前記プロジェクタ６９、或はＰＣ３（図１参照）の制御演算部のいずれかにより、前記基準点用ターゲット４に対する前記プロジェクタ６９の設置位置を演算すると共に、前記投影面７の凹凸及び前記プロジェクタ６９の設置位置及び投影方向に基づき全体の設計データを修正し、投影データを作成する。即ち、前記制御演算部は、前記プロジェクタ６９の設置位置と投影方向に基づき、全体の投影データから投影画像を作成し、前記プロジェクタ６９により前記投影面７に投影像１１を投影させる。
【００９６】
第３の実施例では、前記レーザスキャナ２と前記プロジェクタ６９とが別途設置されるので、該プロジェクタ６９を前記レーザスキャナ２に対して任意な位置に設置することができ、又前記プロジェクタ６９の設置位置が変更可能であり、該プロジェクタ６９の設置が容易となる。
【００９７】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。
【００９８】
第４の実施例では、第１の実施例のレーザスキャナ２（図３参照）からポイント光光源５４等を取除くと共に、測距光８として可視光を用い、該測距光８により投影像１１（図２参照）を投影している。
【００９９】
先ず、操作部３６（図４参照）を介して投影面７（図２参照）を設定し、設計データより前記投影面７に対応する部分を選択し、設計データに基づき前記測距光８で前記投影面７を走査する。
【０１００】
線を描画する為の制御として、前記測距光８を点滅させる必要があり、設計データには各測定点毎の水平角、鉛直角と共に、前記測距光８を点滅させる為の点灯、消灯の制御情報が含まれている。前記投影面７には設計データに基づく投影像１１（図２参照）が投影される。この時、設計データは前記投影面７の凹凸に基づき修正されていないので、前記投影像１１は前記投影面７の凹凸により歪んだ形状となっている。
【０１０１】
又、前記投影像１１の投影と並行して、前記レーザスキャナ２により前記投影面７の点群データ、即ち前記投影像１１に該当する部分の点群データが取得され、点群データの各測定点について３次元座標が測定される。
【０１０２】
前記レーザスキャナ２は、測定された３次元座標に基づき、前記投影像１１の凹凸を検出し、凹凸に基づき設計データを修正し、投影データを作成する。
【０１０３】
投影データ作成後、投影データに基づき前記測距光８で前記投影面７を走査することで、該投影面７に対して歪みのない前記投影像１１が投影される。
【０１０４】
上記処理を繰返すことで、作業中に前記投影面７の凹凸（表面形状）が変化した場合であっても、設計データがリアルタイムで修正され、常に歪みのない前記投影像１１を投影することができる。
【０１０５】
尚、第４の実施例では、可視光の前記測距光８を照射する測距発光部２９（図３参照）が投影像投影部を兼用している。
【０１０６】
又、第４の実施例では、前記測距光８を可視光とし、前記ポイント光光源５４等を取除く構成としているので、装置構成を簡略化することができる。
【０１０７】
尚、第１の実施例〜第４の実施例では、前記レーザスキャナ２の前記制御演算部２５により設計データの修正等の処理を行っているが、設計データ等の修正は前記ＰＣ３で行ってもよいのは言う迄もない。
【符号の説明】
【０１０８】
１              投影システム
２              レーザスキャナ
３              ＰＣ
４              基準点用ターゲット
５              床面
７              投影面
８              測距光
９              ポイント光
１１            投影像
２３            水平駆動部
２４            水平角検出器
２５            制御演算部
２７            鉛直駆動部
２８            鉛直角検出器
２９            測距発光部
３２            測距部
３３            ポイント光発光部
３９            操作部
４１            発光部
４３            投光光学部
４９            受光光学部
５４            ポイント光光源
５９            記憶部
６３            距離データ処理部
６５            投影データ作成部
６６            通信部
６８            プロジェクタ
６９            プロジェクタ
【図１】
2017058142.tif 000003
【図２】
2017058142.tif 000004
【図３】
2017058142.tif 000005
【図４】
2017058142.tif 000006
【図５】
2017058142.tif 000007
【図６】
2017058142.tif 000008