測定装置
【課題】安価で簡便に点群データを取得できる測定装置を提供する。
【解決手段】測定対象物に対してパルス測距光１０を照射する光源部２と、投光光学系３と、前記測定対象物からの反射パルス測距光１０′を受光する為の受光光学系４と、受光された反射パルス測距光を検出する為の１つの光検出部を有する受光部６と、該受光部からの検出信号に基づきパルス測距光の発光から反射パルス測距光の受光迄の時間を測定して距離を測定する制御部７とを具備する測定装置に於いて、前記光源部は、前記投光光学系の光軸に対して既知の関係で配列された複数の発光源８と、該発光源を所定の時間間隔で発光させる駆動部９とを有し、前記受光部は、前記発光源と共役の位置に配列され、反射パルス測距光を前記光検出部に導く縮小光学系１１，１３を有し、前記制御部は、受光素子１２からの受光信号２４を前記発光源に対応させて判別し、受光信号毎に測距を行う構成した。
【解決手段】測定対象物に対してパルス測距光１０を照射する光源部２と、投光光学系３と、前記測定対象物からの反射パルス測距光１０′を受光する為の受光光学系４と、受光された反射パルス測距光を検出する為の１つの光検出部を有する受光部６と、該受光部からの検出信号に基づきパルス測距光の発光から反射パルス測距光の受光迄の時間を測定して距離を測定する制御部７とを具備する測定装置に於いて、前記光源部は、前記投光光学系の光軸に対して既知の関係で配列された複数の発光源８と、該発光源を所定の時間間隔で発光させる駆動部９とを有し、前記受光部は、前記発光源と共役の位置に配列され、反射パルス測距光を前記光検出部に導く縮小光学系１１，１３を有し、前記制御部は、受光素子１２からの受光信号２４を前記発光源に対応させて判別し、受光信号毎に測距を行う構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測定対象物について多点を同時に測定し、点群データを取得する為の測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物の３次元データを取得する為に、測定対象物について点群データを取得することが行われる。点群データを取得する測定装置の１つとしてレーザスキャナが有る。例えば、特許文献１には、水平軸を中心に高低方向に回転すると共に鉛直軸を中心に水平方向に回転する偏向ミラーと、前記鉛直軸と合致した光軸を有し、該光軸上にパルス測距光を射出する投光光学系を具備するレーザスキャナが開示されている。
【０００３】
該レーザスキャナでは、投光光学系から射出されたパルス測距光を前記偏向ミラーによって高低方向に所定の角度で往復走査させ、又前記偏向ミラーを回転させることで全周方向にパルス測距光を照射し、又パルス測距光の反射光を受光して各パルス測距光毎に測距を行い、全周方向についての点群データを取得する。
【０００４】
又、レーザスキャナは、撮像装置と共に自動車等の移動体に搭載され、移動しつつ画像と点群データを取得することで、３次元データ付画像が取得される。
【０００５】
一方、上記したレーザスキャナは高価であり、より安価で簡便に点群データを取得できる測定装置が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−７６３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は斯かる実情に鑑み、安価で簡便に点群データを取得できる測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、測定対象物に対してパルス測距光を照射する光源部と、該光源部から発せられたパルス測距光を測定対象物に照射する為の投光光学系と、前記測定対象物からの反射パルス測距光を受光する為の受光光学系と、受光された反射パルス測距光を検出する為の１つの光検出部を有する受光部と、該受光部からの検出信号に基づきパルス測距光の発光から反射パルス測距光の受光迄の時間を測定して距離を測定する制御部とを具備する測定装置に於いて、前記光源部は、前記投光光学系の光軸に対して既知の関係で配列された複数の発光源と、該発光源を所定の時間間隔で発光させる駆動部とを有し、前記受光部は、前記発光源と共役の位置に配列され、反射パルス測距光を前記光検出部に導く縮小光学系を有し、前記制御部は、受光素子からの受光信号を前記発光源に対応させて判別し、受光信号毎に測距を行う様構成した測定装置に係るものである。
【０００９】
又本発明は、前記発光源は所定間隔で一列に配列された測定装置に係り、又前記受光部は、反射パルス測距光を受光する複数の受光用光ファイバと、該複数の受光用光ファイバからの反射パルス測距光を１つに束ねて前記受光素子に導く集合光ファイバとを有し、前記受光用光ファイバの入射端面は前記発光源とそれぞれ共役の位置にある様、前記受光用光ファイバは配列された測定装置に係り、又前記制御部は、共振器及び演算部を有し、該共振器は前記受光素子からの受光信号毎に、減衰波形を時系列に出力し、前記演算部は前記減衰波形の最初の０レベルを検出した時点と前記駆動部が発光源を発光させるタイミングとの時間差に基づき、パルス測距光それぞれについて距離を演算する測定装置に係り、更に又、前記測定装置が移動体に搭載され、前記発光源は移動体の進行方向に対して垂直方向に配列され、前記移動体が移動する過程でパルス測距光を発し、点群データを取得する測定装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、測定対象物に対してパルス測距光を照射する光源部と、該光源部から発せられたパルス測距光を測定対象物に照射する為の投光光学系と、前記測定対象物からの反射パルス測距光を受光する為の受光光学系と、受光された反射パルス測距光を検出する為の１つの光検出部を有する受光部と、該受光部からの検出信号に基づきパルス測距光の発光から反射パルス測距光の受光迄の時間を測定して距離を測定する制御部とを具備する測定装置に於いて、前記光源部は、前記投光光学系の光軸に対して既知の関係で配列された複数の発光源と、該発光源を所定の時間間隔で発光させる駆動部とを有し、前記受光部は、前記発光源と共役の位置に配列され、反射パルス測距光を前記光検出部に導く縮小光学系を有し、前記制御部は、受光素子からの受光信号を前記発光源に対応させて判別し、受光信号毎に測距を行う様構成したので、簡単な構成で点群データを容易に取得することができる。
【００１１】
又本発明によれば、前記発光源は所定間隔で一列に配列されたので、異なる点についてパルス測距光を走査することなく略同時に測距ができる。
【００１２】
又本発明によれば、前記受光部は、反射パルス測距光を受光する複数の受光用光ファイバと、該複数の受光用光ファイバからの反射パルス測距光を１つに束ねて前記受光素子に導く集合光ファイバとを有し、前記受光用光ファイバの入射端面は前記発光源とそれぞれ共役の位置にある様、前記受光用光ファイバは配列されたので、各受光用光ファイバは対応する発光源からの反射パルス測距光を選択的に受光するので、ノイズ光が少なく、高精度に測距が可能となる。
【００１３】
又本発明によれば、前記制御部は、共振器及び演算部を有し、該共振器は前記受光素子からの受光信号毎に、減衰波形を時系列に出力し、前記演算部は前記減衰波形の最初の０レベルを検出した時点と前記駆動部が発光源を発光させるタイミングとの時間差に基づき、パルス測距光それぞれについて距離を演算するので、個々のパルス測距光を複雑な信号処理を行うことなく、分離でき、又個々のパルス測距光について分別して測距を行うことができる。
【００１４】
又本発明によれば、前記測定装置が移動体に搭載され、前記発光源は移動体の進行方向に対して垂直方向に配列され、前記移動体が移動する過程でパルス測距光を発し、点群データを取得するので、前記測定装置がパルス測距光を走査する機能を有していなくとも、広範囲に亘る点群データの取得が可能となるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）は本発明の実施例を示す概略構成図であり、（Ｂ）は（Ａ）中のＡ−Ａ矢視図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、受光信号の状態を示す説明図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はパルス測距光の発光状態と受光信号との関係を示す説明図であり、（Ａ）は駆動部の駆動状態、（Ｂ）はパルスレーザダイオードの発光状態、（Ｃ）は共振器から出力される受光信号の状態を示す説明図である。
【図４】本実施例に係る測定装置を移動体に搭載して点群データを取得する場合の説明図である。
【図５】取得した点群データの様子を示す説明図である。
【図６】本実施例に係る測定装置の具体例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１７】
先ず、図１に於いて、本実施例の基本的な構成について説明する。
【００１８】
図１中、２は光源部、３は投光光学系、４は受光光学系、５は内部参照光学系、６は受光部、７は制御部を示している。
【００１９】
前記光源部２は発光源である複数のパルスレーザダイオード（以下ＰＬＤと称す）８ａ，８ｂ，８ｃ，…及びＰＬＤを発光させる手段である駆動部９ａ，９ｂ，９ｃ，…を有し、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…は、鉛直方向に一列に所定の間隔で配置され、個々のＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…はそれぞれ前記駆動部９ａ，９ｂ，９ｃ，…によって駆動され、パルス発光する様になっている。
【００２０】
前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…から射出されたパルスレーザ光線は、パルス測距光１０として前記投光光学系３を介して測定対象物（図示せず）に照射される。又、前記投光光学系３に対するＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…は既知の位置に有り、従って、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…から射出されるそれぞれのパルス測距光１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…の高低角αａ，αｂ，αｃ，…も既知となっている。
【００２１】
前記受光部６は、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…と同数の受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…と１つの受光素子１２、例えば光検出部としてのフォトダイオード（ＰＤ）を有する。前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…は、それぞれ入射端面を有し、該入射端面は鉛直方向に所定の間隔で配置され、且つそれぞれ前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…の発光面と共役の位置になる様に設定されている。又、前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…は、１本の集合光ファイバ１３として束ねられ、該集合光ファイバ１３の射出端面は前記受光素子１２に対向して配置されている。
【００２２】
尚、前記集合光ファイバ１３は受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…を束ねたものではなく、前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…からの反射パルス測距光１０′が入射する１本の光ファイバであってもよい。前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…及び前記集合光ファイバ１３は、全ての反射パルス測距光１０′を受光し、１つの前記受光素子１２に導く縮小光学系を構成する。又、縮小光学系は複数の受光用光ファイバの代りに全ての反射パルス測距光１０′が入射可能な入射端面を有する光学部材であってもよい。
【００２３】
測定対象物で反射された反射パルス測距光１０′は前記受光光学系４を介して前記受光部６に入射し、入射した反射パルス測距光１０′は各パルス毎に前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…に対応する前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…に入射し、それぞれ前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…により前記受光素子１２に導かれ、該受光素子１２によって検出される。
【００２４】
前記内部参照光学系５は、第１ハーフミラー１４、第２ハーフミラー１５を有し、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…から射出される前記パルス測距光１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…のそれぞれ一部が分割され、内部参照光１６として前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…に導かれる様になっている。
【００２５】
前記制御部７は演算部１７、発振器１８、カウンタ１９、タイミング発生器２１、共振器２２、信号処理器２３を有している。
【００２６】
前記発振器１８から発せられたクロック信号は、前記タイミング発生器２１、前記カウンタ１９、前記信号処理器２３に入力される。
【００２７】
前記タイミング発生器２１は、前記発振器１８からのクロック信号を基に前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…の発光タイミングを決定し、前記駆動部９ａ，９ｂ，９ｃ，…にタイミング信号を発する。該駆動部９ａ，９ｂ，９ｃ，…は、前記タイミング信号を基に前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…を所定の時間間隔で時分割し発光させる。尚、この時間間隔は、パルス測距光が測定対象物迄の距離を往復する時間より長く設定されている。
【００２８】
前記受光素子１２が前記反射パルス測距光１０′を検出することで受光信号２４が発せられ、該受光信号２４は前記共振器２２に入力される（図２（Ａ），（Ｂ）参照）。該共振器２２は受光信号２４に基づき減衰波形２５を形成し、前記信号処理器２３に出力する（図２（Ｃ）参照）。該信号処理器２３は、前記減衰波形２５が最初に０レベルとなった時点Ｔｏを検出し、検出信号は前記演算部１７に送出される。
【００２９】
又、前記受光素子１２には前記内部参照光学系５を経由した内部参照光１６が入射し、該内部参照光１６の受光信号２４が前記共振器２２に入力される。前記パルス測距光１０′を検出した場合と同様、前記共振器２２からは減衰波形２５が出力され、前記信号処理器２３で最初に０レベルを検出した時点Ｔｉの検出信号が前記演算部１７に送出される。
【００３０】
前記演算部１７には前記カウンタ１９を介して発光タイミング信号が入力されており、該演算部１７では前記ＰＬＤ８の発光からＴｏ，Ｔｉを検出した時点迄の時間、及び（Ｔｏ−Ｔｉ）の時間差ΔＴが演算される。このΔＴに基づき測定対象物迄の距離が測定される。
【００３１】
各パルス測距光に基づいて、それぞれ距離が測定される。
【００３２】
図３は、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…の発光の状態、及び反射パルス測距光１０′を受光した際の前記共振器２２からの出力の状態を示している。尚、図３中では、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃが３つの場合を示している。又、前記反射パルス測距光１０′を検出する作用と前記内部参照光１６を検出する作用とは同様であるので、以下は反射パルス測距光１０′を検出した場合について説明する。
【００３３】
前記タイミング発生器２１からのタイミング信号Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃに基づき、前記駆動部９ａ，９ｂ，９ｃが所定の時間間隔ＩでＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃを順次発光させる（図３（Ａ），（Ｂ）参照）。該ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃからそれぞれ射出されたパルス測距光１０は前記投光光学系３を経て測定対象物に照射され、該測定対象物で反射される。測定対象物で反射された反射パルス測距光１０′は前記受光光学系４を経て前記受光部６に入射する。
【００３４】
上記した様に、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃと前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃの入射端とは共役の位置にあるので、前記ＰＬＤ８ａから発せられたパルス測距光１０ａは前記受光用光ファイバ１１ａに、又前記ＰＬＤ８ｂ，８ｃから発せられたパルス測距光１０ｂ，１０ｃは、それぞれ測距距離に対応した遅延時間を含んだ状態で受光用光ファイバ１１ｂ，１１ｃに入射する。又、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃと前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃの入射端とは共役の位置にあるので、前記反射パルス測距光１０′は、対応する受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃに選択的に入射し、該受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃにノイズ光が入射することが抑制される。
【００３５】
前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは束ねられ、１本の集合光ファイバ１３として前記反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′，１０ｃ′を前記受光素子１２に導く。前記パルス測距光１０ａ，１０ｂ，１０ｃは時間間隔Ｉで発光されているので、前記受光素子１２で検出する前記反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′，１０ｃ′についても時間間隔Ｉを有している。
【００３６】
尚、実際には測距距離の相違に応じて前記遅延時間Ｉは設定される。
【００３７】
従って、前記受光素子１２から出力される信号及び前記共振器２２から出力される減衰波形２５は、時系列に整列された信号となり、又前記駆動部９ａ，９ｂ，９ｃの発光タイミング（タイミング信号Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ）と同期させることで、整列された各信号が、どのＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃから射出されたパルス測距光１０に対応するものであるかを判別することができる。
【００３８】
更に、前記共振器２２から出力される減衰波形２５は、図３（Ｃ）に見られる様に、タイミング信号Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃからそれぞれ測定対象物迄を往復した時間が経過した時点で発生され、各減衰波形のそれぞれの最初の０レベルの時点とタイミング信号Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃとの時間差に基づき外部光での測定対象物迄の距離が測定できる。更に、前記内部参照光１６も同様に、内部光路の距離が測定され、差引くことにより、測定対象物迄の距離が精密に求められる。
【００３９】
次に、各ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃから照射されるパルス測距光１０の高低角は既知であるので、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃを識別することで、測距距離と高低角に基づき各ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃの照射位置が分る。
【００４０】
即ち、複数のＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃから発光されたパルス測距光１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′，１０ｃ′）を１つの受光素子１２で検出し、更に反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′，１０ｃ′の識別が可能であり、測定対象物について複数点の測距が略同時に測定できる。
【００４１】
尚、上記実施例では、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…、前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…を鉛直方向に配列したが、水平方向に配列してもよい。更に、光軸に対して既知の関係で配列されていれば、マトリックス状、或は同心多重円状に配列されていてもよい。要は測定の態様に応じて、最適な点群データが得られる様な配列とすればよい。
【００４２】
又、本実施例に係る測定装置を自動車等の移動体に設置し、移動体を移動しつつ測定することで、上下に所要幅を有し、水平方向に帯状に延びる範囲の点群データを取得することができる。従って、測距光を走査させる複雑な機構を必要とせず、更に、複数のＰＬＤ８により、それぞれ異なる位置の測定点を同時に測定可能であると共に受光部６は１つの受光素子でよく、簡便に点群データを取得できる。
【００４３】
又、ＰＬＤ８は、発光負荷率（Ｄｕｔｙ＝発光時間／発光時間間隔）（例えば０．０１％）が定められており、規定負荷率を超えて発光させた場合は、パルスレーザダイオードの損傷、劣化の原因となる。この為、発光時間間隔に制限があり、１つのＰＬＤ８により点群データを取得する場合は、点群データの密度に制限があったが、本実施例では複数のＰＬＤ８を用いて点群データを取得するので、高密度の点群データの取得が可能となる。
【００４４】
本実施例に於いて、移動体にＧＰＳ、パルス測距光１０の照射方向を検出する方位計をを搭載し、移動体の地上座標系の位置を測定する様にすれば、測定対象物の絶対座標に於ける３次元データが取得できる。
【００４５】
本実施例に係る測定装置１を車両に設置し、所定の測定範囲について点群データを取得する場合の実施例を図４、図５に於いて説明する。
【００４６】
図４、図５に示す例では、車両である移動体２７の天井に測定装置１が設けられ、土盛り２８について測定する場合を示している。尚、前記測定装置１は、撮像装置を具備し、点群データを取得すると共に動画像も取得できる様になっている。又、前記移動体２７にはＧＰＳ位置測定装置（図示せず）、パルス測距光１０の照射方向を検出する方位計（図示せず）が搭載され、前記移動体２７、即ち前記測定装置１の地上座標系での位置が測定される様になっている。
【００４７】
測定は、前記土盛り２８の周囲を前記移動体２７で周回しつつ実行される。前記測定装置１により、前記土盛り２８の動画像が撮像されると共に該測定装置１による測距が実行される。
【００４８】
前記測定装置１からは、上下に所定間隔でライン上に整列された複数本のパルス測距光１０がパルス照射され、該パルス測距光１０により、各本毎に、各パルス毎に測距が行われる。ライン上に整列されたパルス測距光１０を照射しつつ前記移動体２７が走行するので、測定範囲は上下に幅を有し、水平方向に延びる帯状となり、帯状の点群データが取得できる。
【００４９】
又、点群データの取得と同時に所定時間間隔で画像が取得され、撮像位置、点群データを取得した位置がＧＰＳで取得した位置座標に基づき測定され、位置座標に基づき画像と点群データとの関連づけが行われ、３次元データ付画像データを取得できる。
【００５０】
図５は、前記土盛り２８について、測距した測定点を多数の点群として示したものであり、又２９は、本実施例により測定した移動体２７の走行軌跡を示している。
【００５１】
図６は、本発明が実施される測定装置１の一例を示している。尚、図６中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付し、その詳細については説明を省略する。
【００５２】
測定装置１は主に、整準部３１、該整準部３１に設置された回転機構部３２、該回転機構部３２に回転自在に支持された測定装置本体部３３、該測定装置本体部３３の上部に設けられた測距光照射部３４から構成されている。
【００５３】
前記整準部３１は、前記回転機構部３２を任意の方向に傾動可能に支持するピボットピン３５及び該ピボットピン３５を頂点とする３角形の他の２頂点に設けられた２つの調整螺子３６を有し、該調整螺子３６を整準モータ３７によって回転することで測定装置１の整準が行われる。
【００５４】
前記測定装置本体部３３の下端部３８は、前記回転機構部３２の内部に入込んでおり、前記下端部に水平回動ギア３９が設けられ、該水平回動ギア３９には駆動ギア４１が噛合し、該駆動ギア４１は水平回動モータ４２によって回転される。又、前記下端部３８には水平角検出器４３が設けられ、該水平角検出器４３によって前記測定装置本体部３３の方向が検出される様になっている。
【００５５】
前記測定装置本体部３３は、該測定装置本体部３３の回転軸心と同心に設置された鏡筒４４を有し、該鏡筒４４に前記投光光学系３、前記受光光学系４が収納されている（図１参照）。前記投光光学系３、前記受光光学系４の光軸は、前記回転軸心と合致している。
【００５６】
前記鏡筒４４の底部には、撮像装置としての画像受光部４５が設けられている。又、前記鏡筒４４の側方には光源部２、受光部６が一体となって設けられている。
【００５７】
前記鏡筒４４の上方には、前記投光光学系３、前記受光光学系４の構成要素である偏向ミラー４６が前記回転軸に対して４５゜の角度で設けられており、前記光源部２から発せられたパルス測距光１０を水平方向に偏向して照射し、又測定対象物からの反射パルス測距光１０′を偏向して前記受光部６に入射させる様になっている。
【００５８】
上記した測定装置１に於いて、前記光源部２からは鉛直方向に整列されたパルス測距光１０が所定の時間間隔で発せられ、前記偏向ミラー４６からは上下方向に所定の高低角度間隔で整列された前記パルス測距光１０が照射される。
【００５９】
又、測定対象物からの反射パルス測距光１０′は、前記偏向ミラー４６に入射し、該偏向ミラー４６で偏向されて前記受光部６に入射され、該受光部６の受光結果に基づき測距が行われる。
【００６０】
更に、前記水平回動モータ４２により前記測定装置本体部３３が回転されることで、全周方向の点群データが取得できる。
【００６１】
尚、前記測定装置１が移動体２７に設けられる場合は（図４参照）、前記回転機構部３２を省略することができる。この場合、測定装置１に可動部がなくなるので、構造は著しく簡単となる。
【００６２】
又、前記偏向ミラー４６を上下方向に回転可能とすると、上下方向の測定範囲が拡大し、更に広範囲の点群データが取得できる。この場合、複数のＰＬＤ８からパルス測距光１０が発せられるので、発光負荷率を上げることなく、高密度の点群データが取得できる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 測定装置
２ 光源部
３ 投光光学系
４ 受光光学系
５ 内部参照光学系
６ 受光部
７ 制御部
８ パルスレーザダイオード
９ 駆動部
１１ 受光用光ファイバ
１２ 受光素子
１３ 集合光ファイバ
１７ 演算部
２２ 共振器
３１ 整準部
３２ 回転機構部
３３ 測定装置本体部
３４ 測距光照射部
４６ 偏向ミラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は測定対象物について多点を同時に測定し、点群データを取得する為の測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測定対象物の３次元データを取得する為に、測定対象物について点群データを取得することが行われる。点群データを取得する測定装置の１つとしてレーザスキャナが有る。例えば、特許文献１には、水平軸を中心に高低方向に回転すると共に鉛直軸を中心に水平方向に回転する偏向ミラーと、前記鉛直軸と合致した光軸を有し、該光軸上にパルス測距光を射出する投光光学系を具備するレーザスキャナが開示されている。
【０００３】
該レーザスキャナでは、投光光学系から射出されたパルス測距光を前記偏向ミラーによって高低方向に所定の角度で往復走査させ、又前記偏向ミラーを回転させることで全周方向にパルス測距光を照射し、又パルス測距光の反射光を受光して各パルス測距光毎に測距を行い、全周方向についての点群データを取得する。
【０００４】
又、レーザスキャナは、撮像装置と共に自動車等の移動体に搭載され、移動しつつ画像と点群データを取得することで、３次元データ付画像が取得される。
【０００５】
一方、上記したレーザスキャナは高価であり、より安価で簡便に点群データを取得できる測定装置が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−７６３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は斯かる実情に鑑み、安価で簡便に点群データを取得できる測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、測定対象物に対してパルス測距光を照射する光源部と、該光源部から発せられたパルス測距光を測定対象物に照射する為の投光光学系と、前記測定対象物からの反射パルス測距光を受光する為の受光光学系と、受光された反射パルス測距光を検出する為の１つの光検出部を有する受光部と、該受光部からの検出信号に基づきパルス測距光の発光から反射パルス測距光の受光迄の時間を測定して距離を測定する制御部とを具備する測定装置に於いて、前記光源部は、前記投光光学系の光軸に対して既知の関係で配列された複数の発光源と、該発光源を所定の時間間隔で発光させる駆動部とを有し、前記受光部は、前記発光源と共役の位置に配列され、反射パルス測距光を前記光検出部に導く縮小光学系を有し、前記制御部は、受光素子からの受光信号を前記発光源に対応させて判別し、受光信号毎に測距を行う様構成した測定装置に係るものである。
【０００９】
又本発明は、前記発光源は所定間隔で一列に配列された測定装置に係り、又前記受光部は、反射パルス測距光を受光する複数の受光用光ファイバと、該複数の受光用光ファイバからの反射パルス測距光を１つに束ねて前記受光素子に導く集合光ファイバとを有し、前記受光用光ファイバの入射端面は前記発光源とそれぞれ共役の位置にある様、前記受光用光ファイバは配列された測定装置に係り、又前記制御部は、共振器及び演算部を有し、該共振器は前記受光素子からの受光信号毎に、減衰波形を時系列に出力し、前記演算部は前記減衰波形の最初の０レベルを検出した時点と前記駆動部が発光源を発光させるタイミングとの時間差に基づき、パルス測距光それぞれについて距離を演算する測定装置に係り、更に又、前記測定装置が移動体に搭載され、前記発光源は移動体の進行方向に対して垂直方向に配列され、前記移動体が移動する過程でパルス測距光を発し、点群データを取得する測定装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、測定対象物に対してパルス測距光を照射する光源部と、該光源部から発せられたパルス測距光を測定対象物に照射する為の投光光学系と、前記測定対象物からの反射パルス測距光を受光する為の受光光学系と、受光された反射パルス測距光を検出する為の１つの光検出部を有する受光部と、該受光部からの検出信号に基づきパルス測距光の発光から反射パルス測距光の受光迄の時間を測定して距離を測定する制御部とを具備する測定装置に於いて、前記光源部は、前記投光光学系の光軸に対して既知の関係で配列された複数の発光源と、該発光源を所定の時間間隔で発光させる駆動部とを有し、前記受光部は、前記発光源と共役の位置に配列され、反射パルス測距光を前記光検出部に導く縮小光学系を有し、前記制御部は、受光素子からの受光信号を前記発光源に対応させて判別し、受光信号毎に測距を行う様構成したので、簡単な構成で点群データを容易に取得することができる。
【００１１】
又本発明によれば、前記発光源は所定間隔で一列に配列されたので、異なる点についてパルス測距光を走査することなく略同時に測距ができる。
【００１２】
又本発明によれば、前記受光部は、反射パルス測距光を受光する複数の受光用光ファイバと、該複数の受光用光ファイバからの反射パルス測距光を１つに束ねて前記受光素子に導く集合光ファイバとを有し、前記受光用光ファイバの入射端面は前記発光源とそれぞれ共役の位置にある様、前記受光用光ファイバは配列されたので、各受光用光ファイバは対応する発光源からの反射パルス測距光を選択的に受光するので、ノイズ光が少なく、高精度に測距が可能となる。
【００１３】
又本発明によれば、前記制御部は、共振器及び演算部を有し、該共振器は前記受光素子からの受光信号毎に、減衰波形を時系列に出力し、前記演算部は前記減衰波形の最初の０レベルを検出した時点と前記駆動部が発光源を発光させるタイミングとの時間差に基づき、パルス測距光それぞれについて距離を演算するので、個々のパルス測距光を複雑な信号処理を行うことなく、分離でき、又個々のパルス測距光について分別して測距を行うことができる。
【００１４】
又本発明によれば、前記測定装置が移動体に搭載され、前記発光源は移動体の進行方向に対して垂直方向に配列され、前記移動体が移動する過程でパルス測距光を発し、点群データを取得するので、前記測定装置がパルス測距光を走査する機能を有していなくとも、広範囲に亘る点群データの取得が可能となるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）は本発明の実施例を示す概略構成図であり、（Ｂ）は（Ａ）中のＡ−Ａ矢視図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、受光信号の状態を示す説明図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はパルス測距光の発光状態と受光信号との関係を示す説明図であり、（Ａ）は駆動部の駆動状態、（Ｂ）はパルスレーザダイオードの発光状態、（Ｃ）は共振器から出力される受光信号の状態を示す説明図である。
【図４】本実施例に係る測定装置を移動体に搭載して点群データを取得する場合の説明図である。
【図５】取得した点群データの様子を示す説明図である。
【図６】本実施例に係る測定装置の具体例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１７】
先ず、図１に於いて、本実施例の基本的な構成について説明する。
【００１８】
図１中、２は光源部、３は投光光学系、４は受光光学系、５は内部参照光学系、６は受光部、７は制御部を示している。
【００１９】
前記光源部２は発光源である複数のパルスレーザダイオード（以下ＰＬＤと称す）８ａ，８ｂ，８ｃ，…及びＰＬＤを発光させる手段である駆動部９ａ，９ｂ，９ｃ，…を有し、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…は、鉛直方向に一列に所定の間隔で配置され、個々のＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…はそれぞれ前記駆動部９ａ，９ｂ，９ｃ，…によって駆動され、パルス発光する様になっている。
【００２０】
前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…から射出されたパルスレーザ光線は、パルス測距光１０として前記投光光学系３を介して測定対象物（図示せず）に照射される。又、前記投光光学系３に対するＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…は既知の位置に有り、従って、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…から射出されるそれぞれのパルス測距光１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…の高低角αａ，αｂ，αｃ，…も既知となっている。
【００２１】
前記受光部６は、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…と同数の受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…と１つの受光素子１２、例えば光検出部としてのフォトダイオード（ＰＤ）を有する。前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…は、それぞれ入射端面を有し、該入射端面は鉛直方向に所定の間隔で配置され、且つそれぞれ前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…の発光面と共役の位置になる様に設定されている。又、前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…は、１本の集合光ファイバ１３として束ねられ、該集合光ファイバ１３の射出端面は前記受光素子１２に対向して配置されている。
【００２２】
尚、前記集合光ファイバ１３は受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…を束ねたものではなく、前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…からの反射パルス測距光１０′が入射する１本の光ファイバであってもよい。前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…及び前記集合光ファイバ１３は、全ての反射パルス測距光１０′を受光し、１つの前記受光素子１２に導く縮小光学系を構成する。又、縮小光学系は複数の受光用光ファイバの代りに全ての反射パルス測距光１０′が入射可能な入射端面を有する光学部材であってもよい。
【００２３】
測定対象物で反射された反射パルス測距光１０′は前記受光光学系４を介して前記受光部６に入射し、入射した反射パルス測距光１０′は各パルス毎に前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…に対応する前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…に入射し、それぞれ前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…により前記受光素子１２に導かれ、該受光素子１２によって検出される。
【００２４】
前記内部参照光学系５は、第１ハーフミラー１４、第２ハーフミラー１５を有し、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…から射出される前記パルス測距光１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，…のそれぞれ一部が分割され、内部参照光１６として前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…に導かれる様になっている。
【００２５】
前記制御部７は演算部１７、発振器１８、カウンタ１９、タイミング発生器２１、共振器２２、信号処理器２３を有している。
【００２６】
前記発振器１８から発せられたクロック信号は、前記タイミング発生器２１、前記カウンタ１９、前記信号処理器２３に入力される。
【００２７】
前記タイミング発生器２１は、前記発振器１８からのクロック信号を基に前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…の発光タイミングを決定し、前記駆動部９ａ，９ｂ，９ｃ，…にタイミング信号を発する。該駆動部９ａ，９ｂ，９ｃ，…は、前記タイミング信号を基に前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…を所定の時間間隔で時分割し発光させる。尚、この時間間隔は、パルス測距光が測定対象物迄の距離を往復する時間より長く設定されている。
【００２８】
前記受光素子１２が前記反射パルス測距光１０′を検出することで受光信号２４が発せられ、該受光信号２４は前記共振器２２に入力される（図２（Ａ），（Ｂ）参照）。該共振器２２は受光信号２４に基づき減衰波形２５を形成し、前記信号処理器２３に出力する（図２（Ｃ）参照）。該信号処理器２３は、前記減衰波形２５が最初に０レベルとなった時点Ｔｏを検出し、検出信号は前記演算部１７に送出される。
【００２９】
又、前記受光素子１２には前記内部参照光学系５を経由した内部参照光１６が入射し、該内部参照光１６の受光信号２４が前記共振器２２に入力される。前記パルス測距光１０′を検出した場合と同様、前記共振器２２からは減衰波形２５が出力され、前記信号処理器２３で最初に０レベルを検出した時点Ｔｉの検出信号が前記演算部１７に送出される。
【００３０】
前記演算部１７には前記カウンタ１９を介して発光タイミング信号が入力されており、該演算部１７では前記ＰＬＤ８の発光からＴｏ，Ｔｉを検出した時点迄の時間、及び（Ｔｏ−Ｔｉ）の時間差ΔＴが演算される。このΔＴに基づき測定対象物迄の距離が測定される。
【００３１】
各パルス測距光に基づいて、それぞれ距離が測定される。
【００３２】
図３は、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…の発光の状態、及び反射パルス測距光１０′を受光した際の前記共振器２２からの出力の状態を示している。尚、図３中では、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃが３つの場合を示している。又、前記反射パルス測距光１０′を検出する作用と前記内部参照光１６を検出する作用とは同様であるので、以下は反射パルス測距光１０′を検出した場合について説明する。
【００３３】
前記タイミング発生器２１からのタイミング信号Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃに基づき、前記駆動部９ａ，９ｂ，９ｃが所定の時間間隔ＩでＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃを順次発光させる（図３（Ａ），（Ｂ）参照）。該ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃからそれぞれ射出されたパルス測距光１０は前記投光光学系３を経て測定対象物に照射され、該測定対象物で反射される。測定対象物で反射された反射パルス測距光１０′は前記受光光学系４を経て前記受光部６に入射する。
【００３４】
上記した様に、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃと前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃの入射端とは共役の位置にあるので、前記ＰＬＤ８ａから発せられたパルス測距光１０ａは前記受光用光ファイバ１１ａに、又前記ＰＬＤ８ｂ，８ｃから発せられたパルス測距光１０ｂ，１０ｃは、それぞれ測距距離に対応した遅延時間を含んだ状態で受光用光ファイバ１１ｂ，１１ｃに入射する。又、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃと前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃの入射端とは共役の位置にあるので、前記反射パルス測距光１０′は、対応する受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃに選択的に入射し、該受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃにノイズ光が入射することが抑制される。
【００３５】
前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃは束ねられ、１本の集合光ファイバ１３として前記反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′，１０ｃ′を前記受光素子１２に導く。前記パルス測距光１０ａ，１０ｂ，１０ｃは時間間隔Ｉで発光されているので、前記受光素子１２で検出する前記反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′，１０ｃ′についても時間間隔Ｉを有している。
【００３６】
尚、実際には測距距離の相違に応じて前記遅延時間Ｉは設定される。
【００３７】
従って、前記受光素子１２から出力される信号及び前記共振器２２から出力される減衰波形２５は、時系列に整列された信号となり、又前記駆動部９ａ，９ｂ，９ｃの発光タイミング（タイミング信号Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ）と同期させることで、整列された各信号が、どのＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃから射出されたパルス測距光１０に対応するものであるかを判別することができる。
【００３８】
更に、前記共振器２２から出力される減衰波形２５は、図３（Ｃ）に見られる様に、タイミング信号Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃからそれぞれ測定対象物迄を往復した時間が経過した時点で発生され、各減衰波形のそれぞれの最初の０レベルの時点とタイミング信号Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃとの時間差に基づき外部光での測定対象物迄の距離が測定できる。更に、前記内部参照光１６も同様に、内部光路の距離が測定され、差引くことにより、測定対象物迄の距離が精密に求められる。
【００３９】
次に、各ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃから照射されるパルス測距光１０の高低角は既知であるので、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃを識別することで、測距距離と高低角に基づき各ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃの照射位置が分る。
【００４０】
即ち、複数のＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃから発光されたパルス測距光１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′，１０ｃ′）を１つの受光素子１２で検出し、更に反射パルス測距光１０ａ′，１０ｂ′，１０ｃ′の識別が可能であり、測定対象物について複数点の測距が略同時に測定できる。
【００４１】
尚、上記実施例では、前記ＰＬＤ８ａ，８ｂ，８ｃ，…、前記受光用光ファイバ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…を鉛直方向に配列したが、水平方向に配列してもよい。更に、光軸に対して既知の関係で配列されていれば、マトリックス状、或は同心多重円状に配列されていてもよい。要は測定の態様に応じて、最適な点群データが得られる様な配列とすればよい。
【００４２】
又、本実施例に係る測定装置を自動車等の移動体に設置し、移動体を移動しつつ測定することで、上下に所要幅を有し、水平方向に帯状に延びる範囲の点群データを取得することができる。従って、測距光を走査させる複雑な機構を必要とせず、更に、複数のＰＬＤ８により、それぞれ異なる位置の測定点を同時に測定可能であると共に受光部６は１つの受光素子でよく、簡便に点群データを取得できる。
【００４３】
又、ＰＬＤ８は、発光負荷率（Ｄｕｔｙ＝発光時間／発光時間間隔）（例えば０．０１％）が定められており、規定負荷率を超えて発光させた場合は、パルスレーザダイオードの損傷、劣化の原因となる。この為、発光時間間隔に制限があり、１つのＰＬＤ８により点群データを取得する場合は、点群データの密度に制限があったが、本実施例では複数のＰＬＤ８を用いて点群データを取得するので、高密度の点群データの取得が可能となる。
【００４４】
本実施例に於いて、移動体にＧＰＳ、パルス測距光１０の照射方向を検出する方位計をを搭載し、移動体の地上座標系の位置を測定する様にすれば、測定対象物の絶対座標に於ける３次元データが取得できる。
【００４５】
本実施例に係る測定装置１を車両に設置し、所定の測定範囲について点群データを取得する場合の実施例を図４、図５に於いて説明する。
【００４６】
図４、図５に示す例では、車両である移動体２７の天井に測定装置１が設けられ、土盛り２８について測定する場合を示している。尚、前記測定装置１は、撮像装置を具備し、点群データを取得すると共に動画像も取得できる様になっている。又、前記移動体２７にはＧＰＳ位置測定装置（図示せず）、パルス測距光１０の照射方向を検出する方位計（図示せず）が搭載され、前記移動体２７、即ち前記測定装置１の地上座標系での位置が測定される様になっている。
【００４７】
測定は、前記土盛り２８の周囲を前記移動体２７で周回しつつ実行される。前記測定装置１により、前記土盛り２８の動画像が撮像されると共に該測定装置１による測距が実行される。
【００４８】
前記測定装置１からは、上下に所定間隔でライン上に整列された複数本のパルス測距光１０がパルス照射され、該パルス測距光１０により、各本毎に、各パルス毎に測距が行われる。ライン上に整列されたパルス測距光１０を照射しつつ前記移動体２７が走行するので、測定範囲は上下に幅を有し、水平方向に延びる帯状となり、帯状の点群データが取得できる。
【００４９】
又、点群データの取得と同時に所定時間間隔で画像が取得され、撮像位置、点群データを取得した位置がＧＰＳで取得した位置座標に基づき測定され、位置座標に基づき画像と点群データとの関連づけが行われ、３次元データ付画像データを取得できる。
【００５０】
図５は、前記土盛り２８について、測距した測定点を多数の点群として示したものであり、又２９は、本実施例により測定した移動体２７の走行軌跡を示している。
【００５１】
図６は、本発明が実施される測定装置１の一例を示している。尚、図６中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付し、その詳細については説明を省略する。
【００５２】
測定装置１は主に、整準部３１、該整準部３１に設置された回転機構部３２、該回転機構部３２に回転自在に支持された測定装置本体部３３、該測定装置本体部３３の上部に設けられた測距光照射部３４から構成されている。
【００５３】
前記整準部３１は、前記回転機構部３２を任意の方向に傾動可能に支持するピボットピン３５及び該ピボットピン３５を頂点とする３角形の他の２頂点に設けられた２つの調整螺子３６を有し、該調整螺子３６を整準モータ３７によって回転することで測定装置１の整準が行われる。
【００５４】
前記測定装置本体部３３の下端部３８は、前記回転機構部３２の内部に入込んでおり、前記下端部に水平回動ギア３９が設けられ、該水平回動ギア３９には駆動ギア４１が噛合し、該駆動ギア４１は水平回動モータ４２によって回転される。又、前記下端部３８には水平角検出器４３が設けられ、該水平角検出器４３によって前記測定装置本体部３３の方向が検出される様になっている。
【００５５】
前記測定装置本体部３３は、該測定装置本体部３３の回転軸心と同心に設置された鏡筒４４を有し、該鏡筒４４に前記投光光学系３、前記受光光学系４が収納されている（図１参照）。前記投光光学系３、前記受光光学系４の光軸は、前記回転軸心と合致している。
【００５６】
前記鏡筒４４の底部には、撮像装置としての画像受光部４５が設けられている。又、前記鏡筒４４の側方には光源部２、受光部６が一体となって設けられている。
【００５７】
前記鏡筒４４の上方には、前記投光光学系３、前記受光光学系４の構成要素である偏向ミラー４６が前記回転軸に対して４５゜の角度で設けられており、前記光源部２から発せられたパルス測距光１０を水平方向に偏向して照射し、又測定対象物からの反射パルス測距光１０′を偏向して前記受光部６に入射させる様になっている。
【００５８】
上記した測定装置１に於いて、前記光源部２からは鉛直方向に整列されたパルス測距光１０が所定の時間間隔で発せられ、前記偏向ミラー４６からは上下方向に所定の高低角度間隔で整列された前記パルス測距光１０が照射される。
【００５９】
又、測定対象物からの反射パルス測距光１０′は、前記偏向ミラー４６に入射し、該偏向ミラー４６で偏向されて前記受光部６に入射され、該受光部６の受光結果に基づき測距が行われる。
【００６０】
更に、前記水平回動モータ４２により前記測定装置本体部３３が回転されることで、全周方向の点群データが取得できる。
【００６１】
尚、前記測定装置１が移動体２７に設けられる場合は（図４参照）、前記回転機構部３２を省略することができる。この場合、測定装置１に可動部がなくなるので、構造は著しく簡単となる。
【００６２】
又、前記偏向ミラー４６を上下方向に回転可能とすると、上下方向の測定範囲が拡大し、更に広範囲の点群データが取得できる。この場合、複数のＰＬＤ８からパルス測距光１０が発せられるので、発光負荷率を上げることなく、高密度の点群データが取得できる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 測定装置
２ 光源部
３ 投光光学系
４ 受光光学系
５ 内部参照光学系
６ 受光部
７ 制御部
８ パルスレーザダイオード
９ 駆動部
１１ 受光用光ファイバ
１２ 受光素子
１３ 集合光ファイバ
１７ 演算部
２２ 共振器
３１ 整準部
３２ 回転機構部
３３ 測定装置本体部
３４ 測距光照射部
４６ 偏向ミラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に対してパルス測距光を照射する光源部と、該光源部から発せられたパルス測距光を測定対象物に照射する為の投光光学系と、前記測定対象物からの反射パルス測距光を受光する為の受光光学系と、受光された反射パルス測距光を検出する為の１つの光検出部を有する受光部と、該受光部からの検出信号に基づきパルス測距光の発光から反射パルス測距光の受光迄の時間を測定して距離を測定する制御部とを具備する測定装置に於いて、前記光源部は、前記投光光学系の光軸に対して既知の関係で配列された複数の発光源と、該発光源を所定の時間間隔で発光させる駆動部とを有し、前記受光部は、前記発光源と共役の位置に配列され、反射パルス測距光を前記光検出部に導く縮小光学系を有し、前記制御部は、受光素子からの受光信号を前記発光源に対応させて判別し、受光信号毎に測距を行う様構成したことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記発光源は所定間隔で一列に配列された請求項１の測定装置。
【請求項３】
前記受光部は、反射パルス測距光を受光する複数の受光用光ファイバと、該複数の受光用光ファイバからの反射パルス測距光を１つに束ねて前記受光素子に導く集合光ファイバとを有し、前記受光用光ファイバの入射端面は前記発光源とそれぞれ共役の位置にある様、前記受光用光ファイバは配列された請求項１の測定装置。
【請求項４】
前記制御部は、共振器及び演算部を有し、該共振器は前記受光素子からの受光信号毎に、減衰波形を時系列に出力し、前記演算部は前記減衰波形の最初の０レベルを検出した時点と前記駆動部が発光源を発光させるタイミングとの時間差に基づき、パルス測距光それぞれについて距離を演算する請求項１の測定装置。
【請求項５】
前記測定装置が移動体に搭載され、前記発光源は移動体の進行方向に対して垂直方向に配列され、前記移動体が移動する過程でパルス測距光を発し、点群データを取得する請求項１の測定装置。
【請求項１】
測定対象物に対してパルス測距光を照射する光源部と、該光源部から発せられたパルス測距光を測定対象物に照射する為の投光光学系と、前記測定対象物からの反射パルス測距光を受光する為の受光光学系と、受光された反射パルス測距光を検出する為の１つの光検出部を有する受光部と、該受光部からの検出信号に基づきパルス測距光の発光から反射パルス測距光の受光迄の時間を測定して距離を測定する制御部とを具備する測定装置に於いて、前記光源部は、前記投光光学系の光軸に対して既知の関係で配列された複数の発光源と、該発光源を所定の時間間隔で発光させる駆動部とを有し、前記受光部は、前記発光源と共役の位置に配列され、反射パルス測距光を前記光検出部に導く縮小光学系を有し、前記制御部は、受光素子からの受光信号を前記発光源に対応させて判別し、受光信号毎に測距を行う様構成したことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記発光源は所定間隔で一列に配列された請求項１の測定装置。
【請求項３】
前記受光部は、反射パルス測距光を受光する複数の受光用光ファイバと、該複数の受光用光ファイバからの反射パルス測距光を１つに束ねて前記受光素子に導く集合光ファイバとを有し、前記受光用光ファイバの入射端面は前記発光源とそれぞれ共役の位置にある様、前記受光用光ファイバは配列された請求項１の測定装置。
【請求項４】
前記制御部は、共振器及び演算部を有し、該共振器は前記受光素子からの受光信号毎に、減衰波形を時系列に出力し、前記演算部は前記減衰波形の最初の０レベルを検出した時点と前記駆動部が発光源を発光させるタイミングとの時間差に基づき、パルス測距光それぞれについて距離を演算する請求項１の測定装置。
【請求項５】
前記測定装置が移動体に搭載され、前記発光源は移動体の進行方向に対して垂直方向に配列され、前記移動体が移動する過程でパルス測距光を発し、点群データを取得する請求項１の測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図６】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２１９４９（Ｐ２０１２−２１９４９Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６２０１０（Ｐ２０１０−１６２０１０）
【出願日】平成２２年７月１６日（２０１０．７．１６）
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１６日（２０１０．７．１６）
【出願人】（０００２２０３４３）株式会社トプコン (904)
【Ｆターム（参考）】
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