特許ウォッチ

公開番号2025136425
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024035000
出願日2024-03-07
発明の名称3次元測量装置
出願人株式会社トプコン
代理人個人,個人,個人
主分類G01C 15/00 20060101AFI20250911BHJP(測定;試験)
要約【課題】スキャニングの測距精度を向上させることができる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、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、測定対象物で反射し走査ミラー7を介して導かれた反射測距光を受光する受光光学部41と、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て内部参照光36の光量を変更可能な参照光光学部24と、反射測距光と内部参照光36とを受光する受光素子42と、を備える。参照光光学部24は、内部参照光36が透過する領域の光学濃度が内部参照光36の走査線に沿って変化した濃度勾配付フィルタ243と、濃度勾配付フィルタ243を透過した内部参照光36を反射する再帰反射の反射シート244と、を有する。
【選択図】図3
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、
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が前記内部参照光の走査線に沿って変化した濃度勾配付フィルタと、
前記濃度勾配付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３次元測量装置。
続きを表示（約 590 文字）【請求項２】
前記内部参照光が透過する前記濃度勾配付フィルタの表面は、平面であ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】
前記平面における前記光学濃度の勾配は、前記測距光が前記走査ミラーで反射する部分と前記内部参照光が前記表面を透過する部分との間の距離に応じて変化した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】
前記内部参照光が透過する前記濃度勾配付フィルタの表面は、前記測距光が前記走査ミラーで反射する部分と前記内部参照光が前記表面を透過する部分との間の距離が一定の球面であ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】
前記球面における前記光学濃度の勾配は、一定であることを特徴とする請求項４に記載の３次元測量装置。
【請求項６】
前記光学濃度は、前記濃度勾配付フィルタを透過する前記内部参照光の光量を前記内部参照光の走査方向に向かって次第に増加させる勾配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７】
前記光学濃度は、前記濃度勾配付フィルタを透過する前記内部参照光の光量を前記内部参照光の走査方向に向かって次第に増加させた後に低下させる勾配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。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、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次元測量装置が開示されている。特許文献１に記載された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】
特許文献１に記載された３次元測量装置は、例えばレンジウォーク補正などと呼ばれる補正方法を用いて、測定した距離値を反射測距光の光量に応じて補正し、測定した距離値の誤差を抑えている。具体的には、３次元測量装置は、３次元データの取得動作（すなわちスキャン動作）の開始前に、スキャン部の下部に設置された濃度勾配付フィルタおよび反射シートに向かってレーザ光線を照射する。そして、３次元測量装置は、円形の濃度勾配付フィルタを回転させることにより、濃度勾配付フィルタを透過する光（すなわち内部参照光）の光量を変化させ、既知の距離に対して光量に応じた補正値のテーブルを取得する。その後、３次元測量装置は、スキャン動作を開始し、光量に応じた補正値のテーブルを用いることにより、測距光が測定対象物で反射した光（すなわち反射測距光）の光量に応じて距離値を補正する。
【０００４】
ここで、補正値は、例えば３次元測量装置の暖気状態などにより変化することがある。そのため、３次元測量装置は、レーザ光線がスキャン動作中に濃度勾配付フィルタを透過したタイミングで補正値をオフセットする補正値の更新を行っている。しかし、特許文献１に記載された３次元測量装置は、光量に応じた補正値のテーブルをスキャン動作中に再度取得するわけではない。そのため、スキャニングの測距精度を向上させる点において改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６９５３２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、スキャニングの測距精度を向上させることができる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】
【０００７】
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、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が前記内部参照光の走査線に沿って変化した濃度勾配付フィルタと、前記濃度勾配付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３次元測量装置により解決される。
【０００８】
本発明に係る３次元測量装置によれば、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。また、参照光光学部は、内部参照光が透過する領域の光学濃度が内部参照光の走査線に沿って変化した濃度勾配付フィルタを有し、反射する内部参照光の光量を変更可能である。そのため、走査ミラーがスキャン動作中に１回転する度に、すなわち走査ミラーがスキャン動作中に測距光を回転照射する度に、内部参照光の走査線に沿って変化した濃度勾配付フィルタの光学濃度のすべてを内部参照光が透過する。そのため、本発明に係る３次元測量装置は、走査ミラーがスキャン動作中に１回転する度に、光量に応じた補正値のテーブルを取得できる。これにより、本発明に係る３次元測量装置は、走査ミラーの１回転毎に精緻なテーブルを用いて、測定した距離値を反射測距光の光量に応じて補正し、スキャニングの測距精度を向上させることができる。
【０００９】
本発明に係る３次元測量装置において、好ましくは、前記内部参照光が透過する前記濃度勾配付フィルタの表面は、平面であることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る３次元測量装置によれば、濃度勾配付フィルタの構造の簡易化および小型化を図ることができる。そのため、３次元測量装置の構造の簡易化および小型化を図ることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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