点光源装置およびこの点光源装置を用いた写真測量用ターゲット
【課題】 基準点が視認しやすい点光源装置を用いた写真測量用ターゲットを得る。
【解決手段】 正三角形のターゲット１０は、枠材１２と底板１４と遮光板１６とを備える。遮光板１６は３つの円形穴２０、２２、２４を備える。円形穴２０、２２、２４の下方には点光源装置３０、３２、３４がそれぞれ位置している。各点光源装置は複数のＬＥＤから形成され、各ＬＥＤの光軸が写真測量の基準点となる一点で交差することにより、基準点を強調する。ターゲット１０の中央には、点光源駆動部２６が設けられ、周囲の光量に応じて各ＬＥＤの明るさを制御する。
【解決手段】 正三角形のターゲット１０は、枠材１２と底板１４と遮光板１６とを備える。遮光板１６は３つの円形穴２０、２２、２４を備える。円形穴２０、２２、２４の下方には点光源装置３０、３２、３４がそれぞれ位置している。各点光源装置は複数のＬＥＤから形成され、各ＬＥＤの光軸が写真測量の基準点となる一点で交差することにより、基準点を強調する。ターゲット１０の中央には、点光源駆動部２６が設けられ、周囲の光量に応じて各ＬＥＤの明るさを制御する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば写真測量において、撮影時に長さや角度の基準として用いられる写真測量用ターゲットの点光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来交通事故調査などで行なわれる写真測量において、例えば被写体は銀塩フィルムを用いたカメラ、あるいは電子スチルカメラにより撮影され、記録画像における被写体の２次元座標から、演算により被写体の３次元座標が得られる。
【０００３】このような写真測量において、例えば円錐形状の目印（以下コーンという）が３ヵ所に設置され、これらコーンを含めた撮影が行なわれる。そして、記録画像を用いて実際の座標を算出する際には、各コーンの先端を基準点として、これら基準点によって規定される基準平面を擬似的な水平面として演算が行なわれ、得られた座標値に基づき、作図が行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしコーンの先端である基準点は、測量が夜間等に行なわれると特に、方向によっては識別しにくいため、座標値に誤差が生じ、正確な作図ができないという問題が生じる。
【０００５】本発明は、この様な問題に鑑みてなされたものであり、基準点の識別が容易な写真測量用ターゲットを提供することが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による点光源装置は、指向性を有し、指向軸に対して所定の角度範囲で光が射出する複数の光源と、光源に対し光が射出する側に設けられた絞りとを備え、複数の光源の各指向軸が一点で交差するように、複数の光源が配置されたことを特徴としている。
【０００７】また本発明による写真測量用ターゲットは、記録画像に基づいて任意の原点に対する被写体の座標を求める写真測量に用いられる写真測量用ターゲットであって、基準平面を定義する少なくとも３個の基準点と、基準点に対応し、基準点をそれぞれ強調する少なくとも３個の点光源装置とを備え、この点光源装置が指向性を有し、指向軸に対して所定の角度範囲で光が射出する複数の光源と、光源に対し光が射出する側に設けられた絞りとを備え、複数の光源の各指向軸が基準点で交差するように配置されたことを特徴とする。
【０００８】点光源装置において、好ましくは、光源から射出された光が指向軸に近いほど光度が漸増し、指向軸における光度が最も高い。
【０００９】点光源装置において、好ましくは、複数の光源が環状に配置される。さらに好ましくは、各指向軸が交差する点を通り、点光源装置が載置される面に垂直な軸に関して、光源から絞りを介して射出される光が、軸周りの全方向から視認できる。
【００１０】点光源装置において、好ましくは、周囲の光量を検出する光検出手段が設けられ、光源の射出光量が、光検出手段から検出された光量に応じて制御される。
【００１１】点光源装置において、好ましくは、絞りが光源から射出される光を、光源の輝度が最も高くなるように絞る。
【００１２】点光源装置において、好ましくは、絞りが遮光板に形成された円形穴である。
【００１３】点光源装置において、好ましくは、絞りの近傍に防水防塵の透明部材が設けられる。さらに好ましくは、透明部材が、光源と絞りとの間に設けられた円筒部材であり、点光源の光を拡散させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明による写真測量用ターゲットの実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本実施形態に用いられるカメラは撮像素子を用いた電子スチルカメラであり、撮像された画像は、記録媒体に電気的あるいは磁気的に記録されるものとする。
【００１５】図１は、本発明の実施形態であるターゲット１０と、被写体である立方体１０２と、カメラ１００との位置関係を示す図である。カメラ１００は立方体１０２とターゲット１０が両方写るように２方向から撮影される。第１及び第２のカメラ位置は、それぞれ撮影レンズの後側主点位置Ｍ１、Ｍ２で示され、光軸方向はそれぞれＯ１、Ｏ２で示される。なお、第１のカメラ位置Ｍ１は実線で示され、第２のカメラ位置Ｍ２は破線で示される。
【００１６】ターゲット１０は、後述するように、正三角形の頂点に位置する３つの基準点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を有し、これらの基準点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３によって定義される形状（図中、ハッチングで示される）を本明細書では基準形状と呼ぶ。本実施形態では、基準形状を長さＬの正三角形とする。
【００１７】図２(a) 、図２(b) は２つのカメラ位置Ｍ１、Ｍ２からそれぞれ撮影されたときの画像である。図２(a) で示す画像１において、撮像中心ｃ１を原点とする２次元直交座標系である第１の写真座標系（ｘ１，ｙ１）が画像上に設定される。この第１の写真座標系における基準点Ｐ１の像点はｐ11（ｐｘ11, ｐｙ11）で示される。同様に基準点Ｐ２、Ｐ３はそれぞれ像点ｐ12（ｐｘ12, ｐｙ12）、ｐ13（ｐｘ13, ｐｙ13）と対応する。図２(b) の画像２においても、第２の写真座標系（ｘ１，ｙ１）における基準点Ｐ１〜Ｐ３の像点は、それぞれｐ21（ｐｘ21,ｐｙ21）、ｐ22（ｐｘ22, ｐｙ22）、ｐ23（ｐｘ23, ｐｙ23）で示される。
【００１８】図３は、カメラと２枚の画像、およびターゲットとの位置関係を３次元的に示す図である。図２に示された２枚の画像から立方体の３次元座標を求めるためには、ある３次元の基準座標系を設定し、この基準座標系における２枚の画像の位置を定めることが必要である。第１のカメラ位置Ｍ１を原点とし、光軸Ｏ１方向をＺ軸とする右手系の３次元直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を基準座標系と定め、第２のカメラ位置Ｍ２の位置をこの基準座標で表す。即ち第２のカメラ位置Ｍ２は、第１のカメラ位置に対する変位量（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）、および光軸Ｏ１に対する回転角（α，β，γ）で示される。
【００１９】基準座標系における基準点Ｐｉ（ｉ= １〜３）の３次元座標（ＰＸｉ，ＰＹｉ，ＰＺｉ）は、例えば基準点と、その像点と、撮影レンズの後側主点位置とが一直線上にあることを利用した共線方程式（（１）式）を用いて求められる。なお、（１）式におけるＣは主点距離、即ち焦点距離であり、２枚の画像において同一であることとする。主点距離Ｃは、図３では撮影レンズの後側主点位置Ｍ１と撮像中心ｃ１との距離、あるいは撮影レンズの後側主点位置Ｍ２と撮像中心ｃ２との距離である。
【００２０】
【数１】
【００２１】図５のフローチャートに沿って２枚の画像から平面図を得るステップを説明する。これらのステップは、例えば外部のコンピュータ（図示しない）により行なわれる。
【００２２】まず処理がスタートすると、ステップＳ１０２で（１）式における未知変量、即ち基準座標系における第２のカメラ位置（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）、および光軸Ｏ２の光軸Ｏ１に対する回転角（α，β，γ）は０でない適当な数値が与えられる。ステップＳ１０４では、前述したように基準点Ｐ１の２枚の画像における像点ｐ11、ｐ21がペアに指定され、それぞれの写真座標系で表される（図２参照）。基準点Ｐ２、Ｐ３についても同様に像点のペアｐ12とｐ22、ｐ13とｐ23が指定される。
【００２３】次にステップＳ１０６において、初期値を１とする変数ｋが与えられる。ステップＳ１０８では、２枚の画像に共通して写る任意の物点、例えば図１に示す立方体の頂点Ｑｋ（ｋ＝１）を決定する。そして物点Ｑ１の画像１（図２(a) 参照）における像点をｑ11、画像２（図２(b) 参照）における像点をｑ21とし、この２点をペアに指定する。
【００２４】ステップＳ１１０において、共線方程式を例えば逐次近似解法などの手法を用いて解き、基準点Ｐｉ（ｉ= １〜３）の３次元座標（ＰＸｉ，ＰＹｉ，ＰＺｉ）、および物点Ｑ１の３次元座標（ＱＸ１，ＱＹ１，ＱＺ１）を求める。逐次近似解法とは、前述の共線方程式において未知変量Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏ、α、β、γに初期値を与え、この初期値の周りにテーラー展開して線形化し、最小二乗法により未知変量の補正量を求める手法である。この演算により未知変量のより誤差の少ない近似値が求められる。
【００２５】上述のように基準座標系における基準点Ｐｉ（ｉ= １〜３）の３次元座標（ＰＸｉ，ＰＹｉ，ＰＺｉ）は、２つの写真座標ｐ1i（ｐｘ1i，ｐｙ1i）、ｐ2i（ｐｘ2i，ｐｙ2i）から変換されると同時に、Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏ、α、β、γの近似値が求められる。また物点Ｑ１も、２つの写真座標ｑ11（ｑｘ11，ｑｙ11）、ｑ21（ｑｘ21，ｑｙ21）から、３次元の基準座標（ＱＸ１，ＱＹ１，ＱＺ１）に変換される。
【００２６】ステップＳ１１２では、座標値による距離を実際の距離に補正するための補正倍率ｍを求める。この演算には既知の長さ、例えば基準点Ｐ１とＰ２との距離が用いられる。Ｐ１とＰ２の実際の距離はターゲット１０の一辺の長さＬであることから、基準座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）におけるＰ１とＰ２の距離Ｌ’（図３参照）とＬとの間には次の関係式が成り立つ。
【００２７】Ｌ＝Ｌ’×ｍ （ｍ：補正倍率）
【００２８】ステップＳ１１４では、上式で求められた補正倍率ｍを用いて実際の長さにスケーリングされる。
【００２９】ステップＳ１１６では、図４に示すようにＰ１とＰ２を結ぶ直線をＸ軸とし、基準形状を含む平面ＰｓをＸ−Ｚ平面とする３次元座標系（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）が設定され、基準点Ｐ１を原点として基準点Ｐ２、Ｐ３、および物点Ｑ１が基準座標系から座標変換される。なお、原点は基準形状を含む面内であれば、任意の点でも構わない。この座標変換は、例えばベクトル変換などを用いて行なわれる。
【００３０】ステップＳ１１８では図示しないモニタなどに、例えばＸ−Ｚ平面図として基準点Ｐ１〜Ｐ３とともに物点Ｑ１が図示される。なお、特にＸ−Ｚ平面図に限定されることはなく、Ｘ−Ｙ平面図あるいは立体斜視図でもよい。
【００３１】ステップＳ１２０ではペア指定を継続するか否か、即ちさらに別の物点の３次元座標を求めるか否かを判定する。ペア指定を継続しない場合は処理が終了する。さらにペア指定を行なう場合はステップＳ１２２においてｋが１つカウントされ、ステップＳ１０８から再実行される。
【００３２】このように任意の物点Ｑｋの数、即ちｋの回数分だけステップＳ１０８からステップＳ１２２まで繰り返し行なわれ、２枚の画像から基準点から形成される基準平面を基に作図される。なお物点Ｑｋの数ｋは、Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏ、α、β、γを誤差の少ない値に近似するために最低２つ（基準点の３点と合わせて５点）必要であり、２つ以上が好ましい。
【００３３】図６から図９には、第１実施形態である点光源装置が写真測量用ターゲットと共に示される。図６はターゲット１０を分解して示す斜視図である。ターゲット１０は幅３〜５ｃｍ、高さ５ｃｍの木材が１辺１ｍの正三角形になるように形成された枠材１２と、この枠材１２の底を閉密する三角形の底板１４と、枠材１２上に載置される三角形の遮光板１６を備えている。
【００３４】遮光板１６は１辺１ｍ、厚さ２〜３ｍｍの正三角形の板であり、光を遮断する鋼材から成る。遮光板１６の各頂点近傍には、約１０ｍｍ程度の円形穴２０、２２、２４がそれぞれ形成される。円形穴の口径は、５ｍ離れて見たときに擬似的に点として視認される大きさ、即ち１０ｍｍ以下が好ましい。円形穴２０、２２、２４の中心をそれぞれ基準点Ｐ１とすると、この３点Ｐ１は測量の基準形状となる正確な正三角形を形成する。なお基準形状は正三角形に限定されることはなく、一定の形状を有していればよい。例えば四角形でもよく、大きさも限定されない。また遮光板１６の材料は鋼材に限ることなく、木材などでもよい。
【００３５】円形穴２０、２２、２４の下方の底板１４には、それぞれ点光源装置３０、３２、３４が設けられる。各点光源装置３０、３２、３４は円環状に配置された複数の高輝度ＬＥＤ（発光ダイオード）を備えており、対応する円形穴２０、２２、２４から光が射出することにより、基準点Ｐ１が強調される。
【００３６】遮光板１６の中央には、３つの点光源装置３０、３２、３４を駆動する光源駆動部２６が埋め込まれる。光源駆動部２６は、受光量によって抵抗が変化するＣｄＳ素子（図示しない）を備え、周囲の光量に応じて各点光源装置３０、３２、３４の光量を制御する。
【００３７】図７は点光源装置３０を底板１４側から見た平面図であり、図８は図６のＩ−Ｉ線に沿った断面における点光源装置を示す。点光源装置３０は、１２個のＬＥＤ３０１〜３１２を備えている。１２個のＬＥＤ３０１〜３１２は底板１４に環状に等間隔に配置されており、また底板１４から円形穴２０に向かって斜め上方に光を射出するように設けられている。
【００３８】図９はＬＥＤの指向特性を示す図である。ＬＥＤは指向性を有しており、指向軸ＢＬに沿って、図中実線で示される光度が分布している。なお指向軸ＢＬは、本明細書中においては、ＬＥＤの発光点Ｂ１を起点とし、所定平面上で発光点Ｂ１から所定距離はなれた発光点周囲の最も放射強度の大きい点Ｂ２（以下ピーク点という）を結ぶ直線として定義する。図９では、発光点Ｂ１を原点に放射状に延びた目盛りが、指向軸ＢＬに対して時計回り及び反時計回りに９０°の範囲で１０°刻みに記される。一方、径方向の目盛りは指向軸ＢＬの放射強度を１とした時の放射強度比を示し、０．１刻みに記される。例えば、指向軸ＢＬから１０°成す角の点における放射強度は、ピーク点の放射強度に対して約０．７倍である。
【００３９】指向軸ＢＬに対する光の広がり角は、例えば半値角および半値全角で示される。放射強度比が０．５の時の、指向軸ＢＬに対する光の広がり角を半値角という。指向軸ＢＬの左右の半値角を合わせた角、即ち図中矢印で示す角ηを半値全角という。図９において、実線と放射強度比０．５の太目盛り線との交点をＢ３とし、この交点Ｂ３と発光点Ｂ１とを結ぶ一点破線と、指向軸Ｂｌとの成す角が半値角である。図９に示すＬＥＤの半値角は約１３°であるから、半値全角ηは約２６°である。
【００４０】図８に特によく示すように、ＬＥＤ３０１〜３１２から射出された光は円形穴２０を通って外部に向うが、このとき円形穴２０が絞りの役目を果たし、射出光の輝度が最も高くなるように絞られる。円形穴２０で絞られた光の広がる角度φは、ＬＥＤの半値全角、例えば約３０°（図中、実線で示す）であることが望ましい。
【００４１】ＬＥＤの数は特に限定されないが、どの方向から見ても光が視認できる数があればよい。例えば射出光の広がり角度φが３０°であれば、１２個以上設ければ全方向から視認できる。ＬＥＤ３０１〜３１２は、３６０°のどの方向からでも視認できるようにするために調整されて配置される。
【００４２】ＬＥＤ３０１の指向軸をＡ１（図中一点鎖線で示される）とすると、指向軸Ａ１は円形穴２０の中心軸上に位置する基準点Ｐ１を通っている。同様にＬＥＤ３０２の指向軸Ａ２、ＬＥＤ３０３の指向軸Ａ３、（以下同様）も基準点Ｐ１を通っている。即ち、１２個のＬＥＤの各指向軸は、基準点Ｐ１で交差している。また、各指向軸は遮光板１６に対して角度θを成している。角度θは、５ｍ離れた場所から水平面に置かれた基準点が視認しやすい角度、即ち約１５°から２０°が好ましいが、特に限定されない。
【００４３】点光源３２、３４は点光源３０と同じ構成である。なお点光源３２のＬＥＤは、対応する点光源３０のＬＥＤの番号に１２を加算して示し、点光源３４のＬＥＤは、対応する点光源３０のＬＥＤの番号に２４を加算して示す。
【００４４】各ＬＥＤの指向軸の角度θによって決定される基準点の高さは、３つの基準点Ｐ１において等しければよく、それぞれの基準点Ｐ１において点光源装置の１２個のＬＥＤ指向軸が交差していればよい。また点光源装置３０、３２、３４の中心、即ち基準点Ｐ１が正確な正三角形を形成していればよい。従って、枠１４や遮光板１６の形状は正確でなくてもよく、精度を要求されない。
【００４５】図９は点光源装置と光源駆動部との電気的構成を示す図である。本実施形態の点光源装置では、光源の駆動電圧を制御することにより、各ＬＥＤの発光光量が制御される。ＬＥＤの発光光量は、同一電流でもＬＥＤ毎に異なるため、光量を一定にするために制限抵抗をそれぞれの発光光量に応じて調整し、光量が均一になるようにしている。従って、全体の駆動電圧を制御して各々のＬＥＤに流れる電流を変化させると、発光光量は各ＬＥＤにおいて同様に変化する。
【００４６】光源駆動部２６は、電源２６２と、スイッチ２６４と、直列に接続された抵抗２６１と光伝導素子２６６と、固定抵抗２６３と、トランジスタ２６８とを備える。光伝導素子２６６は例えば可視光を検出するＣｄＳ（硫化カドミウム）から成り、ターゲット１０が設置された場所が暗くなる、即ち周囲の光量が小さくなると抵抗値が下がり、明るくなると抵抗値は増大する。ＬＥＤ３０１〜３１２は、それぞれ対応した制限抵抗４０１〜４１２と直列に連結され、各ＬＥＤと制限抵抗とが１セットにされる。そして、１２セットが並列に連結される。即ち、トランジスタ２６８から出力された電流は、３６個のＬＥＤ３０１〜３３６に同じ電流量で流れる。
【００４７】なお図示しないが、他の発光量の制御手段として、個々のＬＥＤに流す電流値を制御してもよい。例えば、個々のＬＥＤに直列に連結された抵抗の値を変化させてもよいし、抵抗部を電流源に置き換えて制御してもよい。
【００４８】次に回路の動作を説明する。スイッチ２６４をＯＮにすると、駆動電流が回路内を流れ、各ＬＥＤ３０１〜３３６が一斉に点灯する。その後、例えばターゲット１０の周囲が電源ＯＮ直後より暗くなると、光伝導素子２６６の抵抗が下がり、光伝導素子２６６と抵抗２６１との分圧比が変化する。抵抗２６１の電圧は下がるので、トランジスタ２６８のベース電圧も下がる。ベース電圧が低下すると、ＬＥＤを駆動する駆動電圧が低くなり、ＬＥＤに流れる電流も減少するので、従ってＬＥＤの発光量は押さえられる。
【００４９】即ち、周囲が暗くなるとＬＥＤの輝度は小さくなり、夜間や曇り等の環境でターゲットを使用する場合は、消費電流が少ないので昼間の晴れの時に使用する場合に比べ長時間使用でき、電池が節約できる。逆に、周囲が明るくなるとＬＥＤの輝度は大きくなるので、例えば日中の測量時においても、容易に識別できる正確な基準点が得られる。
【００５０】本実施形態の点光源装置を用いたターゲットでは、複数のＬＥＤにより、基準点が明るく強調され、また円形穴が絞りになっているので、基準点が更に強調される。また、周囲の明るさによって各ＬＥＤの明るさを制御するので、昼間の明るいところでも基準点が視認しやすく、暗いところでの省電力が図られ、電池を有効に活用できる。
【００５１】ＬＥＤはその指向軸が斜め上方に向かうように配置されるので、射出光が人の目の高さにおいて視認しやすく、環状に配置することにより、ターゲットをどの方角から見ても基準点が容易に視認できる。また各ＬＥＤの指向軸が１点、即ち基準点を通っているので正確な基準点が得られる。
【００５２】上述のように、本実施形態のターゲットを用いて測量を行なうと、周囲の光り条件に左右されることなく、常に正確な基準点が得られるので、演算値の誤差は少なく、実像に近い平面図が容易に作成できる。
【００５３】図１０から図１６は、点光源装置の他の実施形態を示す図である。点光源装置３０、３２、３４（図６参照）は明るい場所での撮影でも識別が容易であり、またどの方向から撮影しても視認できる構成であればよい。なおこれら実施形態において、第１実施形態と実質的に同一の部材については同番号が付している。
【００５４】図１０から図１２は、点光源装置の第２実施形態を示す。第２実施形態は円形穴の下方に円筒部材４０を設けたこと以外は第１実施形態と同様の構成であり、他の構成はここでは詳述しない。図１０は部分断面図であり、図１１は円筒部材の斜視図、図１２は１つのＬＥＤを円筒部材と共に示す部分平面図である。
【００５５】中空の円筒部材４０は例えば透明のガラスを材料とする。円筒部材４０の内径は、遮光板１６の円形穴２０の径と一致しており、円筒部材４０は遮光板１６の直下に設けられ、遮光板１６と底板１４と枠材１２によりターゲット内が閉密される。従ってターゲット内部あるいはＬＥＤ３０１〜３３６に対する防塵、防水が可能になる。
【００５６】図１２によく示すように、ＬＥＤ３１０から射出した光は、円筒部材４０の曲面により屈折し、実際の半値全角より左右に角度λずつ拡大する。以下、角度λを拡散量という。即ち、円筒部材４０を設けたことにより、ＬＥＤの半値全角は２λ分だけ広くなり、視認性が高まる。また、例えば半値全角３０°のＬＥＤを１２個配置した場合、３６０°のどの方向からでも視認できるが、死角ができないようにＬＥＤの環状配置を微調整しなければならない。しかし、光拡散効果を有する第２実施形態においては、この微調整が容易になる。
【００５７】なお拡散量λは、円筒部材４０の径および材料固有の屈折率により決定されるが、例えば屈折率１．４７のパイレックスガラスを用いた１０ｍｍの直径の円筒部材であれば、拡散量λは約２〜３°であり、視認性を高める十分な効果が得られる。
【００５８】図１３は、点光源装置の第３実施形態を示す部分断面図である。第３実施形態は、円形穴の上方にカバーを設けたこと以外は第１実施形態と同様の構成であり、他の構成はここでは詳述しない。カバー４２は円形穴２０の上方に設けられ、下方側が開口したカップ型である。下方の開口部の内径と円形穴２０の径とが一致し、上に行くにしたがって径が漸減している。第３実施形態においても、第２実施形態と同様、防水・防塵効果が高められ、またカバー側面による拡散効果が得られ、視認性が高まる。
【００５９】図１４は、点光源装置の第４実施形態を示す部分断面図である。円形穴の上方にボールレンズを設けたこと以外は第１実施形態と同様の構成である。ボールレンズ４４は蛍光物質が混入したアクリル樹脂から形成され、１２個のＬＥＤ３０１〜３１２から入射した光を周囲に拡散する。各ＬＥＤの指向軸がこのボールレンズ４４の中心を通るように、即ち、ボールレンズ４４の中心が基準点になるように、ＬＥＤ３０１〜３１２は配置される。第４実施形態においても、第２実施形態と同様、防水・防塵効果が高められる。またボールレンズ４４による拡散効果および蛍光物質による発光により、視認性が高まる。
【００６０】図１５は、点光源装置の第５実施形態を示す部分断面図である。円形穴の上方に円錐プリズム部材を設けたこと以外は第１実施形態と同様の構成である。円錐プリズム部材５０はカップ状の外壁５２と、カップの底面から突出する円錐プリズム５４とが一体的に形成された透明のガラス部材である。円錐プリズム部材５０は開口部が下方になるように円形穴２０上に載置され、円形穴２０をカバーする。各ＬＥＤから射出された光は円錐プリズム５４の側面により反射され、外壁５２を通って外部へ拡散する。円錐プリズム部材５０からの射出光軸と水平面とが成す角θは、円錐プリズム５２の頂角の大きさと各ＬＥＤの配置方向により決定される。第５実施形態においても、第２実施形態と同様、防水・防塵効果が高められる。また円錐プリズム部材５０による拡散効果により視認性が高まる。
【００６１】図１６は、点光源装置の第６実施形態を示す部分断面図である。円形穴に円錐プリズムを設けたこととＬＥＤの配置方向以外は第１実施形態と同様の構成である。各ＬＥＤ３０１〜３１２は遮光板１６から斜め下方に向かって環状に配置される。円錐プリズム６０は下方に突出した円錐形のプリズム６２と、一部が円形穴２０から上方に突出した円錐台形のプリズム６４とを備える。
【００６２】指向軸が一点破線で示されるように、ＬＥＤ３０４から出射した光はまずプリズム６４の下方側面に入射し、プリズム６２の側面６２ａにより内部反射する。次にプリズム６４の側面６４ａにより内部反射した光は、側面６４ａの円形穴２０から突出した部分から射出する。この時、射出方向はＬＥＤの入射方向とほぼ反対になる。２つのプリズム６２、６４の頂角は内面反射時に全反射をするように設定される。第６実施形態においても、第２実施形態と同様、防水・防塵効果が高められる。
【００６３】以上のように本発明の各実施形態によれば、複数の光源を環状に配置させることにより基準点を強調させるので、基準点が容易に識別できる。従って基準点の正確な位置が得られるので、水平面を基準に画像を幾何学演算により求めることにより、演算値の信頼性を高めることができる。
【００６４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、視認性の高い点光源装置およびターゲットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である写真測量用ターゲットと被写体とカメラとの位置関係を示す斜視図である。
【図２】第１及び第２のカメラ位置から撮影したときの画像を示す図である。
【図３】基準点とその像点と撮影レンズの後側主点位置との位置関係を３次元座標で示す図である。
【図４】基準形状を含む平面に基づく３次元座標を示す図である。
【図５】２枚の画像から被写体の平面図を得るステップを示すフローチャートである。
【図６】図１に示す写真測量用ターゲットを分解して示す拡大斜視図である。
【図７】図１に示す写真測量用ターゲットの点光源装置を示す平面図である。
【図８】図１に示す写真測量用ターゲットの点光源装置を示す部分断面図である。
【図９】図８に示す点光源装置をＬＥＤの指向特性を示す図である。
【図１０】図１に示す写真測量用ターゲットの回路構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第２実施形態である点光源装置を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す点光源装置の円筒部材を示す斜視図である。
【図１３】図１１に示す点光源装置のＬＥＤと円筒部材を共に示す部分平面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態である点光源装置を示す断面図である。
【図１５】本発明の第４実施形態である点光源装置を示す断面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態である点光源装置を示す断面図である。
【図１７】本発明の第６実施形態である点光源装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ ターゲット
１２ 枠材
１４ 底板
１６ 遮光板
２０、２２、２４ 円形穴
３０、３２、３４ 点光源装置
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば写真測量において、撮影時に長さや角度の基準として用いられる写真測量用ターゲットの点光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来交通事故調査などで行なわれる写真測量において、例えば被写体は銀塩フィルムを用いたカメラ、あるいは電子スチルカメラにより撮影され、記録画像における被写体の２次元座標から、演算により被写体の３次元座標が得られる。
【０００３】このような写真測量において、例えば円錐形状の目印（以下コーンという）が３ヵ所に設置され、これらコーンを含めた撮影が行なわれる。そして、記録画像を用いて実際の座標を算出する際には、各コーンの先端を基準点として、これら基準点によって規定される基準平面を擬似的な水平面として演算が行なわれ、得られた座標値に基づき、作図が行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしコーンの先端である基準点は、測量が夜間等に行なわれると特に、方向によっては識別しにくいため、座標値に誤差が生じ、正確な作図ができないという問題が生じる。
【０００５】本発明は、この様な問題に鑑みてなされたものであり、基準点の識別が容易な写真測量用ターゲットを提供することが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による点光源装置は、指向性を有し、指向軸に対して所定の角度範囲で光が射出する複数の光源と、光源に対し光が射出する側に設けられた絞りとを備え、複数の光源の各指向軸が一点で交差するように、複数の光源が配置されたことを特徴としている。
【０００７】また本発明による写真測量用ターゲットは、記録画像に基づいて任意の原点に対する被写体の座標を求める写真測量に用いられる写真測量用ターゲットであって、基準平面を定義する少なくとも３個の基準点と、基準点に対応し、基準点をそれぞれ強調する少なくとも３個の点光源装置とを備え、この点光源装置が指向性を有し、指向軸に対して所定の角度範囲で光が射出する複数の光源と、光源に対し光が射出する側に設けられた絞りとを備え、複数の光源の各指向軸が基準点で交差するように配置されたことを特徴とする。
【０００８】点光源装置において、好ましくは、光源から射出された光が指向軸に近いほど光度が漸増し、指向軸における光度が最も高い。
【０００９】点光源装置において、好ましくは、複数の光源が環状に配置される。さらに好ましくは、各指向軸が交差する点を通り、点光源装置が載置される面に垂直な軸に関して、光源から絞りを介して射出される光が、軸周りの全方向から視認できる。
【００１０】点光源装置において、好ましくは、周囲の光量を検出する光検出手段が設けられ、光源の射出光量が、光検出手段から検出された光量に応じて制御される。
【００１１】点光源装置において、好ましくは、絞りが光源から射出される光を、光源の輝度が最も高くなるように絞る。
【００１２】点光源装置において、好ましくは、絞りが遮光板に形成された円形穴である。
【００１３】点光源装置において、好ましくは、絞りの近傍に防水防塵の透明部材が設けられる。さらに好ましくは、透明部材が、光源と絞りとの間に設けられた円筒部材であり、点光源の光を拡散させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明による写真測量用ターゲットの実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本実施形態に用いられるカメラは撮像素子を用いた電子スチルカメラであり、撮像された画像は、記録媒体に電気的あるいは磁気的に記録されるものとする。
【００１５】図１は、本発明の実施形態であるターゲット１０と、被写体である立方体１０２と、カメラ１００との位置関係を示す図である。カメラ１００は立方体１０２とターゲット１０が両方写るように２方向から撮影される。第１及び第２のカメラ位置は、それぞれ撮影レンズの後側主点位置Ｍ１、Ｍ２で示され、光軸方向はそれぞれＯ１、Ｏ２で示される。なお、第１のカメラ位置Ｍ１は実線で示され、第２のカメラ位置Ｍ２は破線で示される。
【００１６】ターゲット１０は、後述するように、正三角形の頂点に位置する３つの基準点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を有し、これらの基準点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３によって定義される形状（図中、ハッチングで示される）を本明細書では基準形状と呼ぶ。本実施形態では、基準形状を長さＬの正三角形とする。
【００１７】図２(a) 、図２(b) は２つのカメラ位置Ｍ１、Ｍ２からそれぞれ撮影されたときの画像である。図２(a) で示す画像１において、撮像中心ｃ１を原点とする２次元直交座標系である第１の写真座標系（ｘ１，ｙ１）が画像上に設定される。この第１の写真座標系における基準点Ｐ１の像点はｐ11（ｐｘ11, ｐｙ11）で示される。同様に基準点Ｐ２、Ｐ３はそれぞれ像点ｐ12（ｐｘ12, ｐｙ12）、ｐ13（ｐｘ13, ｐｙ13）と対応する。図２(b) の画像２においても、第２の写真座標系（ｘ１，ｙ１）における基準点Ｐ１〜Ｐ３の像点は、それぞれｐ21（ｐｘ21,ｐｙ21）、ｐ22（ｐｘ22, ｐｙ22）、ｐ23（ｐｘ23, ｐｙ23）で示される。
【００１８】図３は、カメラと２枚の画像、およびターゲットとの位置関係を３次元的に示す図である。図２に示された２枚の画像から立方体の３次元座標を求めるためには、ある３次元の基準座標系を設定し、この基準座標系における２枚の画像の位置を定めることが必要である。第１のカメラ位置Ｍ１を原点とし、光軸Ｏ１方向をＺ軸とする右手系の３次元直交座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を基準座標系と定め、第２のカメラ位置Ｍ２の位置をこの基準座標で表す。即ち第２のカメラ位置Ｍ２は、第１のカメラ位置に対する変位量（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）、および光軸Ｏ１に対する回転角（α，β，γ）で示される。
【００１９】基準座標系における基準点Ｐｉ（ｉ= １〜３）の３次元座標（ＰＸｉ，ＰＹｉ，ＰＺｉ）は、例えば基準点と、その像点と、撮影レンズの後側主点位置とが一直線上にあることを利用した共線方程式（（１）式）を用いて求められる。なお、（１）式におけるＣは主点距離、即ち焦点距離であり、２枚の画像において同一であることとする。主点距離Ｃは、図３では撮影レンズの後側主点位置Ｍ１と撮像中心ｃ１との距離、あるいは撮影レンズの後側主点位置Ｍ２と撮像中心ｃ２との距離である。
【００２０】
【数１】
【００２１】図５のフローチャートに沿って２枚の画像から平面図を得るステップを説明する。これらのステップは、例えば外部のコンピュータ（図示しない）により行なわれる。
【００２２】まず処理がスタートすると、ステップＳ１０２で（１）式における未知変量、即ち基準座標系における第２のカメラ位置（Ｘｏ，Ｙｏ，Ｚｏ）、および光軸Ｏ２の光軸Ｏ１に対する回転角（α，β，γ）は０でない適当な数値が与えられる。ステップＳ１０４では、前述したように基準点Ｐ１の２枚の画像における像点ｐ11、ｐ21がペアに指定され、それぞれの写真座標系で表される（図２参照）。基準点Ｐ２、Ｐ３についても同様に像点のペアｐ12とｐ22、ｐ13とｐ23が指定される。
【００２３】次にステップＳ１０６において、初期値を１とする変数ｋが与えられる。ステップＳ１０８では、２枚の画像に共通して写る任意の物点、例えば図１に示す立方体の頂点Ｑｋ（ｋ＝１）を決定する。そして物点Ｑ１の画像１（図２(a) 参照）における像点をｑ11、画像２（図２(b) 参照）における像点をｑ21とし、この２点をペアに指定する。
【００２４】ステップＳ１１０において、共線方程式を例えば逐次近似解法などの手法を用いて解き、基準点Ｐｉ（ｉ= １〜３）の３次元座標（ＰＸｉ，ＰＹｉ，ＰＺｉ）、および物点Ｑ１の３次元座標（ＱＸ１，ＱＹ１，ＱＺ１）を求める。逐次近似解法とは、前述の共線方程式において未知変量Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏ、α、β、γに初期値を与え、この初期値の周りにテーラー展開して線形化し、最小二乗法により未知変量の補正量を求める手法である。この演算により未知変量のより誤差の少ない近似値が求められる。
【００２５】上述のように基準座標系における基準点Ｐｉ（ｉ= １〜３）の３次元座標（ＰＸｉ，ＰＹｉ，ＰＺｉ）は、２つの写真座標ｐ1i（ｐｘ1i，ｐｙ1i）、ｐ2i（ｐｘ2i，ｐｙ2i）から変換されると同時に、Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏ、α、β、γの近似値が求められる。また物点Ｑ１も、２つの写真座標ｑ11（ｑｘ11，ｑｙ11）、ｑ21（ｑｘ21，ｑｙ21）から、３次元の基準座標（ＱＸ１，ＱＹ１，ＱＺ１）に変換される。
【００２６】ステップＳ１１２では、座標値による距離を実際の距離に補正するための補正倍率ｍを求める。この演算には既知の長さ、例えば基準点Ｐ１とＰ２との距離が用いられる。Ｐ１とＰ２の実際の距離はターゲット１０の一辺の長さＬであることから、基準座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）におけるＰ１とＰ２の距離Ｌ’（図３参照）とＬとの間には次の関係式が成り立つ。
【００２７】Ｌ＝Ｌ’×ｍ （ｍ：補正倍率）
【００２８】ステップＳ１１４では、上式で求められた補正倍率ｍを用いて実際の長さにスケーリングされる。
【００２９】ステップＳ１１６では、図４に示すようにＰ１とＰ２を結ぶ直線をＸ軸とし、基準形状を含む平面ＰｓをＸ−Ｚ平面とする３次元座標系（Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’）が設定され、基準点Ｐ１を原点として基準点Ｐ２、Ｐ３、および物点Ｑ１が基準座標系から座標変換される。なお、原点は基準形状を含む面内であれば、任意の点でも構わない。この座標変換は、例えばベクトル変換などを用いて行なわれる。
【００３０】ステップＳ１１８では図示しないモニタなどに、例えばＸ−Ｚ平面図として基準点Ｐ１〜Ｐ３とともに物点Ｑ１が図示される。なお、特にＸ−Ｚ平面図に限定されることはなく、Ｘ−Ｙ平面図あるいは立体斜視図でもよい。
【００３１】ステップＳ１２０ではペア指定を継続するか否か、即ちさらに別の物点の３次元座標を求めるか否かを判定する。ペア指定を継続しない場合は処理が終了する。さらにペア指定を行なう場合はステップＳ１２２においてｋが１つカウントされ、ステップＳ１０８から再実行される。
【００３２】このように任意の物点Ｑｋの数、即ちｋの回数分だけステップＳ１０８からステップＳ１２２まで繰り返し行なわれ、２枚の画像から基準点から形成される基準平面を基に作図される。なお物点Ｑｋの数ｋは、Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏ、α、β、γを誤差の少ない値に近似するために最低２つ（基準点の３点と合わせて５点）必要であり、２つ以上が好ましい。
【００３３】図６から図９には、第１実施形態である点光源装置が写真測量用ターゲットと共に示される。図６はターゲット１０を分解して示す斜視図である。ターゲット１０は幅３〜５ｃｍ、高さ５ｃｍの木材が１辺１ｍの正三角形になるように形成された枠材１２と、この枠材１２の底を閉密する三角形の底板１４と、枠材１２上に載置される三角形の遮光板１６を備えている。
【００３４】遮光板１６は１辺１ｍ、厚さ２〜３ｍｍの正三角形の板であり、光を遮断する鋼材から成る。遮光板１６の各頂点近傍には、約１０ｍｍ程度の円形穴２０、２２、２４がそれぞれ形成される。円形穴の口径は、５ｍ離れて見たときに擬似的に点として視認される大きさ、即ち１０ｍｍ以下が好ましい。円形穴２０、２２、２４の中心をそれぞれ基準点Ｐ１とすると、この３点Ｐ１は測量の基準形状となる正確な正三角形を形成する。なお基準形状は正三角形に限定されることはなく、一定の形状を有していればよい。例えば四角形でもよく、大きさも限定されない。また遮光板１６の材料は鋼材に限ることなく、木材などでもよい。
【００３５】円形穴２０、２２、２４の下方の底板１４には、それぞれ点光源装置３０、３２、３４が設けられる。各点光源装置３０、３２、３４は円環状に配置された複数の高輝度ＬＥＤ（発光ダイオード）を備えており、対応する円形穴２０、２２、２４から光が射出することにより、基準点Ｐ１が強調される。
【００３６】遮光板１６の中央には、３つの点光源装置３０、３２、３４を駆動する光源駆動部２６が埋め込まれる。光源駆動部２６は、受光量によって抵抗が変化するＣｄＳ素子（図示しない）を備え、周囲の光量に応じて各点光源装置３０、３２、３４の光量を制御する。
【００３７】図７は点光源装置３０を底板１４側から見た平面図であり、図８は図６のＩ−Ｉ線に沿った断面における点光源装置を示す。点光源装置３０は、１２個のＬＥＤ３０１〜３１２を備えている。１２個のＬＥＤ３０１〜３１２は底板１４に環状に等間隔に配置されており、また底板１４から円形穴２０に向かって斜め上方に光を射出するように設けられている。
【００３８】図９はＬＥＤの指向特性を示す図である。ＬＥＤは指向性を有しており、指向軸ＢＬに沿って、図中実線で示される光度が分布している。なお指向軸ＢＬは、本明細書中においては、ＬＥＤの発光点Ｂ１を起点とし、所定平面上で発光点Ｂ１から所定距離はなれた発光点周囲の最も放射強度の大きい点Ｂ２（以下ピーク点という）を結ぶ直線として定義する。図９では、発光点Ｂ１を原点に放射状に延びた目盛りが、指向軸ＢＬに対して時計回り及び反時計回りに９０°の範囲で１０°刻みに記される。一方、径方向の目盛りは指向軸ＢＬの放射強度を１とした時の放射強度比を示し、０．１刻みに記される。例えば、指向軸ＢＬから１０°成す角の点における放射強度は、ピーク点の放射強度に対して約０．７倍である。
【００３９】指向軸ＢＬに対する光の広がり角は、例えば半値角および半値全角で示される。放射強度比が０．５の時の、指向軸ＢＬに対する光の広がり角を半値角という。指向軸ＢＬの左右の半値角を合わせた角、即ち図中矢印で示す角ηを半値全角という。図９において、実線と放射強度比０．５の太目盛り線との交点をＢ３とし、この交点Ｂ３と発光点Ｂ１とを結ぶ一点破線と、指向軸Ｂｌとの成す角が半値角である。図９に示すＬＥＤの半値角は約１３°であるから、半値全角ηは約２６°である。
【００４０】図８に特によく示すように、ＬＥＤ３０１〜３１２から射出された光は円形穴２０を通って外部に向うが、このとき円形穴２０が絞りの役目を果たし、射出光の輝度が最も高くなるように絞られる。円形穴２０で絞られた光の広がる角度φは、ＬＥＤの半値全角、例えば約３０°（図中、実線で示す）であることが望ましい。
【００４１】ＬＥＤの数は特に限定されないが、どの方向から見ても光が視認できる数があればよい。例えば射出光の広がり角度φが３０°であれば、１２個以上設ければ全方向から視認できる。ＬＥＤ３０１〜３１２は、３６０°のどの方向からでも視認できるようにするために調整されて配置される。
【００４２】ＬＥＤ３０１の指向軸をＡ１（図中一点鎖線で示される）とすると、指向軸Ａ１は円形穴２０の中心軸上に位置する基準点Ｐ１を通っている。同様にＬＥＤ３０２の指向軸Ａ２、ＬＥＤ３０３の指向軸Ａ３、（以下同様）も基準点Ｐ１を通っている。即ち、１２個のＬＥＤの各指向軸は、基準点Ｐ１で交差している。また、各指向軸は遮光板１６に対して角度θを成している。角度θは、５ｍ離れた場所から水平面に置かれた基準点が視認しやすい角度、即ち約１５°から２０°が好ましいが、特に限定されない。
【００４３】点光源３２、３４は点光源３０と同じ構成である。なお点光源３２のＬＥＤは、対応する点光源３０のＬＥＤの番号に１２を加算して示し、点光源３４のＬＥＤは、対応する点光源３０のＬＥＤの番号に２４を加算して示す。
【００４４】各ＬＥＤの指向軸の角度θによって決定される基準点の高さは、３つの基準点Ｐ１において等しければよく、それぞれの基準点Ｐ１において点光源装置の１２個のＬＥＤ指向軸が交差していればよい。また点光源装置３０、３２、３４の中心、即ち基準点Ｐ１が正確な正三角形を形成していればよい。従って、枠１４や遮光板１６の形状は正確でなくてもよく、精度を要求されない。
【００４５】図９は点光源装置と光源駆動部との電気的構成を示す図である。本実施形態の点光源装置では、光源の駆動電圧を制御することにより、各ＬＥＤの発光光量が制御される。ＬＥＤの発光光量は、同一電流でもＬＥＤ毎に異なるため、光量を一定にするために制限抵抗をそれぞれの発光光量に応じて調整し、光量が均一になるようにしている。従って、全体の駆動電圧を制御して各々のＬＥＤに流れる電流を変化させると、発光光量は各ＬＥＤにおいて同様に変化する。
【００４６】光源駆動部２６は、電源２６２と、スイッチ２６４と、直列に接続された抵抗２６１と光伝導素子２６６と、固定抵抗２６３と、トランジスタ２６８とを備える。光伝導素子２６６は例えば可視光を検出するＣｄＳ（硫化カドミウム）から成り、ターゲット１０が設置された場所が暗くなる、即ち周囲の光量が小さくなると抵抗値が下がり、明るくなると抵抗値は増大する。ＬＥＤ３０１〜３１２は、それぞれ対応した制限抵抗４０１〜４１２と直列に連結され、各ＬＥＤと制限抵抗とが１セットにされる。そして、１２セットが並列に連結される。即ち、トランジスタ２６８から出力された電流は、３６個のＬＥＤ３０１〜３３６に同じ電流量で流れる。
【００４７】なお図示しないが、他の発光量の制御手段として、個々のＬＥＤに流す電流値を制御してもよい。例えば、個々のＬＥＤに直列に連結された抵抗の値を変化させてもよいし、抵抗部を電流源に置き換えて制御してもよい。
【００４８】次に回路の動作を説明する。スイッチ２６４をＯＮにすると、駆動電流が回路内を流れ、各ＬＥＤ３０１〜３３６が一斉に点灯する。その後、例えばターゲット１０の周囲が電源ＯＮ直後より暗くなると、光伝導素子２６６の抵抗が下がり、光伝導素子２６６と抵抗２６１との分圧比が変化する。抵抗２６１の電圧は下がるので、トランジスタ２６８のベース電圧も下がる。ベース電圧が低下すると、ＬＥＤを駆動する駆動電圧が低くなり、ＬＥＤに流れる電流も減少するので、従ってＬＥＤの発光量は押さえられる。
【００４９】即ち、周囲が暗くなるとＬＥＤの輝度は小さくなり、夜間や曇り等の環境でターゲットを使用する場合は、消費電流が少ないので昼間の晴れの時に使用する場合に比べ長時間使用でき、電池が節約できる。逆に、周囲が明るくなるとＬＥＤの輝度は大きくなるので、例えば日中の測量時においても、容易に識別できる正確な基準点が得られる。
【００５０】本実施形態の点光源装置を用いたターゲットでは、複数のＬＥＤにより、基準点が明るく強調され、また円形穴が絞りになっているので、基準点が更に強調される。また、周囲の明るさによって各ＬＥＤの明るさを制御するので、昼間の明るいところでも基準点が視認しやすく、暗いところでの省電力が図られ、電池を有効に活用できる。
【００５１】ＬＥＤはその指向軸が斜め上方に向かうように配置されるので、射出光が人の目の高さにおいて視認しやすく、環状に配置することにより、ターゲットをどの方角から見ても基準点が容易に視認できる。また各ＬＥＤの指向軸が１点、即ち基準点を通っているので正確な基準点が得られる。
【００５２】上述のように、本実施形態のターゲットを用いて測量を行なうと、周囲の光り条件に左右されることなく、常に正確な基準点が得られるので、演算値の誤差は少なく、実像に近い平面図が容易に作成できる。
【００５３】図１０から図１６は、点光源装置の他の実施形態を示す図である。点光源装置３０、３２、３４（図６参照）は明るい場所での撮影でも識別が容易であり、またどの方向から撮影しても視認できる構成であればよい。なおこれら実施形態において、第１実施形態と実質的に同一の部材については同番号が付している。
【００５４】図１０から図１２は、点光源装置の第２実施形態を示す。第２実施形態は円形穴の下方に円筒部材４０を設けたこと以外は第１実施形態と同様の構成であり、他の構成はここでは詳述しない。図１０は部分断面図であり、図１１は円筒部材の斜視図、図１２は１つのＬＥＤを円筒部材と共に示す部分平面図である。
【００５５】中空の円筒部材４０は例えば透明のガラスを材料とする。円筒部材４０の内径は、遮光板１６の円形穴２０の径と一致しており、円筒部材４０は遮光板１６の直下に設けられ、遮光板１６と底板１４と枠材１２によりターゲット内が閉密される。従ってターゲット内部あるいはＬＥＤ３０１〜３３６に対する防塵、防水が可能になる。
【００５６】図１２によく示すように、ＬＥＤ３１０から射出した光は、円筒部材４０の曲面により屈折し、実際の半値全角より左右に角度λずつ拡大する。以下、角度λを拡散量という。即ち、円筒部材４０を設けたことにより、ＬＥＤの半値全角は２λ分だけ広くなり、視認性が高まる。また、例えば半値全角３０°のＬＥＤを１２個配置した場合、３６０°のどの方向からでも視認できるが、死角ができないようにＬＥＤの環状配置を微調整しなければならない。しかし、光拡散効果を有する第２実施形態においては、この微調整が容易になる。
【００５７】なお拡散量λは、円筒部材４０の径および材料固有の屈折率により決定されるが、例えば屈折率１．４７のパイレックスガラスを用いた１０ｍｍの直径の円筒部材であれば、拡散量λは約２〜３°であり、視認性を高める十分な効果が得られる。
【００５８】図１３は、点光源装置の第３実施形態を示す部分断面図である。第３実施形態は、円形穴の上方にカバーを設けたこと以外は第１実施形態と同様の構成であり、他の構成はここでは詳述しない。カバー４２は円形穴２０の上方に設けられ、下方側が開口したカップ型である。下方の開口部の内径と円形穴２０の径とが一致し、上に行くにしたがって径が漸減している。第３実施形態においても、第２実施形態と同様、防水・防塵効果が高められ、またカバー側面による拡散効果が得られ、視認性が高まる。
【００５９】図１４は、点光源装置の第４実施形態を示す部分断面図である。円形穴の上方にボールレンズを設けたこと以外は第１実施形態と同様の構成である。ボールレンズ４４は蛍光物質が混入したアクリル樹脂から形成され、１２個のＬＥＤ３０１〜３１２から入射した光を周囲に拡散する。各ＬＥＤの指向軸がこのボールレンズ４４の中心を通るように、即ち、ボールレンズ４４の中心が基準点になるように、ＬＥＤ３０１〜３１２は配置される。第４実施形態においても、第２実施形態と同様、防水・防塵効果が高められる。またボールレンズ４４による拡散効果および蛍光物質による発光により、視認性が高まる。
【００６０】図１５は、点光源装置の第５実施形態を示す部分断面図である。円形穴の上方に円錐プリズム部材を設けたこと以外は第１実施形態と同様の構成である。円錐プリズム部材５０はカップ状の外壁５２と、カップの底面から突出する円錐プリズム５４とが一体的に形成された透明のガラス部材である。円錐プリズム部材５０は開口部が下方になるように円形穴２０上に載置され、円形穴２０をカバーする。各ＬＥＤから射出された光は円錐プリズム５４の側面により反射され、外壁５２を通って外部へ拡散する。円錐プリズム部材５０からの射出光軸と水平面とが成す角θは、円錐プリズム５２の頂角の大きさと各ＬＥＤの配置方向により決定される。第５実施形態においても、第２実施形態と同様、防水・防塵効果が高められる。また円錐プリズム部材５０による拡散効果により視認性が高まる。
【００６１】図１６は、点光源装置の第６実施形態を示す部分断面図である。円形穴に円錐プリズムを設けたこととＬＥＤの配置方向以外は第１実施形態と同様の構成である。各ＬＥＤ３０１〜３１２は遮光板１６から斜め下方に向かって環状に配置される。円錐プリズム６０は下方に突出した円錐形のプリズム６２と、一部が円形穴２０から上方に突出した円錐台形のプリズム６４とを備える。
【００６２】指向軸が一点破線で示されるように、ＬＥＤ３０４から出射した光はまずプリズム６４の下方側面に入射し、プリズム６２の側面６２ａにより内部反射する。次にプリズム６４の側面６４ａにより内部反射した光は、側面６４ａの円形穴２０から突出した部分から射出する。この時、射出方向はＬＥＤの入射方向とほぼ反対になる。２つのプリズム６２、６４の頂角は内面反射時に全反射をするように設定される。第６実施形態においても、第２実施形態と同様、防水・防塵効果が高められる。
【００６３】以上のように本発明の各実施形態によれば、複数の光源を環状に配置させることにより基準点を強調させるので、基準点が容易に識別できる。従って基準点の正確な位置が得られるので、水平面を基準に画像を幾何学演算により求めることにより、演算値の信頼性を高めることができる。
【００６４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、視認性の高い点光源装置およびターゲットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である写真測量用ターゲットと被写体とカメラとの位置関係を示す斜視図である。
【図２】第１及び第２のカメラ位置から撮影したときの画像を示す図である。
【図３】基準点とその像点と撮影レンズの後側主点位置との位置関係を３次元座標で示す図である。
【図４】基準形状を含む平面に基づく３次元座標を示す図である。
【図５】２枚の画像から被写体の平面図を得るステップを示すフローチャートである。
【図６】図１に示す写真測量用ターゲットを分解して示す拡大斜視図である。
【図７】図１に示す写真測量用ターゲットの点光源装置を示す平面図である。
【図８】図１に示す写真測量用ターゲットの点光源装置を示す部分断面図である。
【図９】図８に示す点光源装置をＬＥＤの指向特性を示す図である。
【図１０】図１に示す写真測量用ターゲットの回路構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第２実施形態である点光源装置を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す点光源装置の円筒部材を示す斜視図である。
【図１３】図１１に示す点光源装置のＬＥＤと円筒部材を共に示す部分平面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態である点光源装置を示す断面図である。
【図１５】本発明の第４実施形態である点光源装置を示す断面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態である点光源装置を示す断面図である。
【図１７】本発明の第６実施形態である点光源装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ ターゲット
１２ 枠材
１４ 底板
１６ 遮光板
２０、２２、２４ 円形穴
３０、３２、３４ 点光源装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】 指向性を有し、指向軸に対して所定の角度範囲で光が射出する複数の光源と、前記光源に対し光が射出する側に設けられた絞りとを備え、前記複数の光源の各指向軸が一点で交差するように、前記複数の光源が配置されたことを特徴とする点光源装置。
【請求項２】 記録画像に基づいて任意の原点に対する被写体の座標を求める写真測量に用いられる写真測量用ターゲットであって、基準平面を定義する少なくとも３個の基準点と、前記基準点に対応し、前記基準点をそれぞれ強調する少なくとも３個の点光源装置とを備え、この点光源装置が、指向性を有し指向軸に対して所定の角度範囲で光が射出する複数の光源と、前記光源に対し光が射出する側に設けられた絞りとを備え、前記複数の光源の各指向軸が基準点で交差するように配置されたことを特徴とする写真測量用ターゲット。
【請求項３】 前記光源から射出された光が前記指向軸に近いほど光度が漸増し、前記指向軸における光度が最も高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の点光源装置。
【請求項４】 前記複数の光源が環状に配置されることを特徴とする請求項３に記載の点光源装置。
【請求項５】 前記各指向軸が交差する点を通り、前記点光源装置が載置される面に垂直な軸に関して、前記光源から前記絞りを介して射出される光が、前記軸周りの全方向から視認できることを特徴とする請求項４に記載の点光源装置。
【請求項６】 周囲の光量を検出する光検出手段が設けられ、前記光源の射出光量が、光検出手段から検出された光量に応じて制御されることを特徴とする請求項３に記載の点光源装置。
【請求項７】 前記絞りが前記光源から射出される光を、前記光源の輝度が最も高くなるように絞ることを特徴とする請求項３に記載の写真測量用ターゲット。
【請求項８】 前記絞りが遮光板に形成された円形穴であることを特徴とする請求項７に記載の点光源装置。
【請求項９】 前記絞りの近傍に、防水防塵の透明部材が設けられることを特徴とする請求項７に記載の写真測量用ターゲット。
【請求項１０】 前記透明部材が、前記光源と前記絞りとの間に設けられた円筒部材であり、点光源の光を拡散させることを特徴とする請求項９に記載の点光源装置。
【請求項１】 指向性を有し、指向軸に対して所定の角度範囲で光が射出する複数の光源と、前記光源に対し光が射出する側に設けられた絞りとを備え、前記複数の光源の各指向軸が一点で交差するように、前記複数の光源が配置されたことを特徴とする点光源装置。
【請求項２】 記録画像に基づいて任意の原点に対する被写体の座標を求める写真測量に用いられる写真測量用ターゲットであって、基準平面を定義する少なくとも３個の基準点と、前記基準点に対応し、前記基準点をそれぞれ強調する少なくとも３個の点光源装置とを備え、この点光源装置が、指向性を有し指向軸に対して所定の角度範囲で光が射出する複数の光源と、前記光源に対し光が射出する側に設けられた絞りとを備え、前記複数の光源の各指向軸が基準点で交差するように配置されたことを特徴とする写真測量用ターゲット。
【請求項３】 前記光源から射出された光が前記指向軸に近いほど光度が漸増し、前記指向軸における光度が最も高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の点光源装置。
【請求項４】 前記複数の光源が環状に配置されることを特徴とする請求項３に記載の点光源装置。
【請求項５】 前記各指向軸が交差する点を通り、前記点光源装置が載置される面に垂直な軸に関して、前記光源から前記絞りを介して射出される光が、前記軸周りの全方向から視認できることを特徴とする請求項４に記載の点光源装置。
【請求項６】 周囲の光量を検出する光検出手段が設けられ、前記光源の射出光量が、光検出手段から検出された光量に応じて制御されることを特徴とする請求項３に記載の点光源装置。
【請求項７】 前記絞りが前記光源から射出される光を、前記光源の輝度が最も高くなるように絞ることを特徴とする請求項３に記載の写真測量用ターゲット。
【請求項８】 前記絞りが遮光板に形成された円形穴であることを特徴とする請求項７に記載の点光源装置。
【請求項９】 前記絞りの近傍に、防水防塵の透明部材が設けられることを特徴とする請求項７に記載の写真測量用ターゲット。
【請求項１０】 前記透明部材が、前記光源と前記絞りとの間に設けられた円筒部材であり、点光源の光を拡散させることを特徴とする請求項９に記載の点光源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図８】
【図１２】
【図５】
【図７】
【図９】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１０】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図８】
【図１２】
【図５】
【図７】
【図９】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１０】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開平１０−３０７０２５
【公開日】平成１０年（１９９８）１１月１７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平９−１３２７９５
【出願日】平成９年（１９９７）５月７日
【出願人】（００００００５２７）旭光学工業株式会社 (1,878)
【公開日】平成１０年（１９９８）１１月１７日
【国際特許分類】
【出願日】平成９年（１９９７）５月７日
【出願人】（００００００５２７）旭光学工業株式会社 (1,878)
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