JP7314447B2 - スキャナシステム及びスキャン方法 - Google Patents

Description

本発明は、地上設置型レーザスキャナに関し、より詳細には、リモートコントローラとスキャナ装置を用いたスキャナシステム及びスキャン方法に関する。

従来、測定対象物の三次元点群データを得る測量装置として、地上設置型レーザスキャナが知られている(例えば、特許文献１参照)。

このようなスキャナ装置を用いた点群データの測定では、まず、測定点にスキャナを設置する。次に、後方交会法の場合には、２以上の後方交会既知点について、後視点・器械点法の場合には既知の後視点に、プリズム等の反射ターゲットを設置して、反射ターゲットを測距及び測角し、続いて全周のスキャン（フルドームスキャン）を行う。

特開２０１８－４４０１号公報

しかし、特許文献１のスキャナ装置では、反射ターゲットを視準した状態でスキャンが開始したり、スキャナ装置がスキャンを開始する方向を反射ターゲット側の作業者が認識できなかったりした。このため、フルドームスキャンの点群データに、不要である反射ターゲットや、反射ターゲットを保持する作業者が写り込んでしまう場合があるという問題があった。

また、作業者等が写り込んだ場合、それに気づくのは、測定データを事務所に持ち帰り、点群データの合体を行う際である。このため、再度現場に赴いて測定を行う必要が生じる場合があるという問題があった。

本発明は、係る事情を鑑みてなされたものであり、スキャナ装置を用いた３次元点群データの測定において、作業者や不要なターゲットなどの写りこむ可能性がある場合でも、事務所持ち帰り後の再測を防止することができる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の１つの態様に係るスキャナシステムは、ガイド光としてファンビームを鉛直方向に走査するガイド光送光部を備えるリモートコントローラ、及び前記ガイド光を受光して前記ガイド光送光部の中心の水平方向を検出するガイド光受光部と、測距光を鉛直方向及び水平方向に走査し、前記測距光の照射点を測距・測角して、３次元点群データを取得する点群データ測定部とを備えるスキャナ装置を備え、前記スキャナ装置は、前記ガイド光受光部の受光信号に基づいて前記測距光の光軸を前記ガイド光送光部に向けるガイド光方向検出部と、前記ガイド光送光部の方向を基準とする所定の角度範囲をデータ除外範囲として設定するデータ除外範囲設定部とを備え、前記点群データ測定部は、予め設定された測定範囲全体の点群データを測定した後、前記リモートコントローラからの測定許可に従って前記データ除外範囲の点群データを再測定し、最初に測定した前記測定範囲全体の点群データから前記データ除外範囲の点群データを削除して、再測定した点群データで置換して全体の点群データを取得することを特徴とする。

上記態様において、前記リモートコントローラは、反射ターゲットを備え、前記スキャナ装置は、前記測距光と異なる波長の視準光を出射して、該視準光の反射光を受光する自動視準部の受光信号に基づいて前記反射ターゲットを自動視準する自動視準実行部と、前記反射ターゲットを測距・測角するターゲットスキャン実行部とを備え、前記データ除外範囲は、前記ガイド光送光部の方向を挟んで周方向の両側に所定の距離の範囲となる前記所定の角度範囲として設定されることも好ましい。

また、上記態様において、前記スキャナ装置は、前記予め設定された測定範囲全体の点群データの測定が終了したことを報知するインジケータを備えることも好ましい。

また、上記態様において、前記スキャナ装置は、前記スキャナ装置の測定範囲の風景画像を取得するカメラと、前記カメラを制御する風景画像取得部とを備え、前記カメラは、前記予め設定された測定範囲全体の風景画像を撮影した後、前記リモートコントローラからの測定許可に従って前記データ除外範囲の風景画像を再撮影し、前記測定範囲全体の風景画像から前記データ除外範囲の風景画像を削除して、前記データ除外範囲の再測定した風景画像で置換し、前記測定範囲全体の風景画像を取得することも好ましい。

また、本発明の別の態様に係るスキャン方法は、ガイド光としてファンビームを鉛直方向に走査するガイド光送光部を備えるリモートコントローラ、及び、前記ガイド光を受光して前記ガイド光送光部の中心の水平方向を検出するガイド光受光部を備え、測距光を鉛直方向及び水平方向に走査し、前記測距光の照射点を測距・測角して、３次元点群データを取得するスキャナ装置を用いるスキャン方法であって、（ａ）前記スキャナ装置が、前記ガイド光送光部の方向を検出し、前記ガイド光受光部の受光信号に基づいて前記測距光の光軸を前記ガイド光送光部に向けるステップと、（ｂ）前記スキャナ装置が、前記ガイド光送光部の方向を基準として、データ除外範囲を設定するステップと、（ｃ）前記スキャナ装置が、予め設定された測定範囲全体の点群データを測定するステップと、（ｄ）前記スキャナ装置が、前記リモートコントローラから前記データ除外範囲の測定許可を受信するステップと、（ｅ）前記スキャナ装置が、前記データ除外範囲の点群データを再測定し、最初に測定した前記測定範囲全体の点群データから前記データ除外範囲の点群データを削除して、再測定した点群データで置換して、前記測定範囲全体の点群データを取得するステップとを備えることを特徴とする。

上記態様によれば、スキャナ装置を用いた３次元点群データの測定において、作業者や不要なターゲットなどの写りこむ可能性がある場合でも、事務所持ち帰り後の再測を防止することができる。

本発明の実施の形態に係るスキャナシステムの構成ブロック図である。 同スキャナシステムの一例を示す概略外観図である。 同スキャナシステムのスキャナ装置の測距部及び自動視準部の光学系を示す図である。 同スキャナシステムを用いたスキャン方法の概略を示すフローチャートである。 同方法による測量の様子を模式的に示す図である。 同方法におけるガイド光方向検出の詳細を示すフローチャートである。 同実施の形態の変形例に係るデータ除外範囲設定方法を説明する図である。 同実施の形態の別の変形例に係るスキャナシステムの構成ブロック図である。 同実施の形態のさらに別の変形例に係るスキャナシステムの構成ブロック図である。 同変形例のスキャナシステムを用いたスキャン方法の概略を示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、各実施の形態において、同一の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

(第１の実施の形態)
図１は、第１の実施の形態に係るスキャナシステム１（以下、単に「システム」ともいう。）の構成ブロック図であり、図２は、システム１の１つの例を示す構成概略図である。

図１に示すように、システム１は、リモートコントローラＲと、スキャナ装置Ｓとを備える。リモートコントローラＲは、反射ターゲット１１と、スキャナ装置Ｓに向けてガイド光送光部１２の方向を知らせるガイド光Ｌｇを出射するガイド光送光部１２と、制御演算部１３と、入力・操作部１４と、表示部１５と、通信部１６とを備える。

リモートコントローラＲは、図２のように、長尺のポール２の、上部にガイド光送光部１２を、下部に反射ターゲット１１を取り付けたターゲットユニット３と、制御演算部１３、入力・操作部１４、表示部１５、通信部１６を備えるタブレット端末４とを備えて構成したシステムであってもよい。

反射ターゲット１１は、複数のコーナーキューブプリズムを全周にわたって設けた、全周（３６０°）プリズムである。反射ターゲット１１は、入射した光を入射方向に再帰反射する。また、反射ターゲット１１は地面から一定の距離となるように固定されている。

ガイド光送光部１２は、レーザ光を発するレーザ光源と、発光されたレーザ光を平行光束にするリレーレンズと、平行光束を拡大して扇形のビーム（ファンビーム）を形成するシリンドリカルレンズと、ファンビームを鉛直方向に走査するための走査手段とを備える。前記走査手段は、図示しないが、例えば、ポール２と直交する回転軸とモータ等の回転駆動部とを備える。

ガイド光送光部１２は、鉛直方向に狭く、水平方向に広がりを有した幅広のファンビームを鉛直方向に走査するように構成されている。上記構成は一例であり、公知のファンビーム生成手段を用いることができる。

制御演算部１３は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）と、補助記憶部としてのＲＯＭ（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えるマイクロコンピュータである。

また、制御演算部１３は、ガイド光送光部１２、入力・操作部１４、表示部１５、及び通信部１６と接続されている。図２の例のように、ガイド光送光部１２と制御演算部１３が別体として構成されている場合には，制御演算部１３とガイド光送光部１２とは例えば赤外線通信などの無線の手段で接続されている。

制御演算部１３は、ガイド光送光部１２、表示部１５を制御する。また、制御演算部１３は、入力・操作部１４からの情報、指令を入力する。制御演算部１３は、入力・操作部１４からの入力に従ってスキャナ装置Ｓに操作指令を送信する。また、制御演算部１３は、スキャナ装置Ｓからの指令やデータを受信する。

入力・操作部１４は、作業者からガイド光送光部１２及びスキャナ装置Ｓに対する指令が入力可能となっている。

通信部１６は、無指向性アンテナ等を備え、スキャナ装置Ｓとの電波による無線通信を可能としている。

制御演算部１３、入力・操作部１４、表示部１５、及び通信部１６は、図２のような入力・操作部１４、表示部１５を一体のタッチパネルディスプレイとして構成したタブレット端末４に限らない。制御演算部１３、入力・操作部１４、表示部１５、及び通信部１６は、表示部１５として液晶ディスプレイを有し、入力・操作部１４として入力キーを有するデータコレクタとして構成してもよい。また、ガイド光送光部１２の筐体内に一体で設けてもよい。或いは、ガイド光送光部１２又はポール２に着脱可能なユニットとして構成してもよい。

（スキャナ装置の構成）
図２に示すように、スキャナ装置Ｓは、外観上、設置点に三脚５を用いて取り付けられた整準ユニット６、整準ユニット６に設けられた水平回転ユニット７、水平回転ユニット７に設けられた托架部８を備える。整準ユニット６は、整準ネジ及び気泡管を備える所謂整準装置である。托架部８の中央には、凹部が設けられ、該凹部に投光部９が設けられている。

スキャナ装置Ｓは、後述する水平回転駆動部２８により、水平回転ユニット７が鉛直に延びる軸Ｈ－Ｈ周りに３６０°回転するように構成されている。また、スキャナ装置Ｓは、後述する鉛直回転駆動部２３により、投光部９が軸Ｈ－Ｈと直交する軸Ｖ－Ｖ周りに３６０°回転するように構成されている。

スキャナ装置Ｓは、回動ミラー２１、鉛直角検出器２２、鉛直回転駆動部２３、測距部２４、自動視準部２５、ガイド光受光部２６、通信部２７、水平回転駆動部２８、水平角検出器２９、記憶部３１、データ記憶部３２、スキャナ表示部３３、操作部３４、及びスキャナ制御演算部４０を備える。

回動ミラー２１は、投光部９の回転軸（図示せず）の内部に設けられ、投光部９と一体に軸Ｖ－Ｖ周りに回転する。

鉛直角検出器２２は、ロータリエンコーダであり、鉛直回転軸の回転角、すなわち、回動ミラー２１の回転角を検出し、スキャナ装置Sの測距光軸の鉛直角を検出する。鉛直回転駆動部２３はモータを備え、投光部９の鉛直回転軸を軸Ｖ－Ｖ周りに回転する。

測距部２４は、図３に示すように、測距光送光部２４ａ、測距光送光光学系２４ｂ、ビームスプリッタ２４ｃ、ダイクロイックプリズム２４ｄ、測距光受光光学系２４ｅ及び測距光受光部２４ｆを備える。測距光送光部２４ａは、半導体レーザ等の発光素子を備え、スキャン光として、例えば可視光のパルスレーザ光を出射する。測距光受光部２４ｆは、例えばアバランシェフォトダイオード等の受光素子である。ビームスプリッタ２４ｃから射出される測距光の光軸は、回動ミラー２１の軸心と合致している。

測距光送光部２４ａから出射された測距光Ｌｓは、測距光送光光学系２４ｂ及びビームスプリッタ２４ｃを介して回動ミラー２１に反射されて測定対象物に照射される。測定対象物によって再帰反射された測距光は、回動ミラー２１、ビームスプリッタ２４ｃ、ダイクロイックプリズム２４ｄ、測距光受光光学系２４ｅを介して測距光受光部２４ｆに入射する。測距光受光部２４ｆは、入射した光の受光信号をスキャナ制御演算部４０に出力する。

測距部２４は、発光素子の発光タイミングと、受光素子の受光タイミングの時間差（パルス光の往復時間）に基づき、測距光の１パルス光ごとに測距を実行する（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）。なお、測距は、連続光又は断続光を照射し、射出光と反射光の位相差により行っても良い。

測距光Ｌｓは、回動ミラー２１の回転によって鉛直方向に走査される。また、測距光Ｌｓは、水平回転ユニット７の回転によって水平方向に走査される。これにより、測距光Ｌｓが鉛直方向及び水平方向の全周に亘り走査される。また、測距光Ｌｓの各照射点における測距光光軸の方向角が、水平角検出器２９及び鉛直角検出器２２により検出されることにより、各照射点の方向角が測角される。

自動視準部２５は、視準光送光部２５ａ、視準光送光光学系２５ｂ、測距部２４と共通のビームスプリッタ２４ｃ及びダイクロイックプリズム２４ｄ、視準光受光光学系２５ｃ及び視準光受光部２５ｄを備える。視準光送光部２５ａは、半導体レーザ等発光素子を備え、視準光として、測距光とは波長の異なる光、例えば赤外レーザ光を出射する。視準光受光部２５ｄは、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の画像センサである。

視準光送光部２５ａから出射された視準光Ｌｃは、視準光送光光学系２５ｂ及びビームスプリッタ２４ｃを介して回動ミラー２１で偏向されて測定対象物に照射される。測定対象物で再帰反射された反射視準光は、回動ミラー２１、ビームスプリッタ２４ｃ、ダイクロイックプリズム２４ｄ、視準光受光光学系２５ｃを介して視準光受光部２５ｄに入射する。視準光受光部２５ｄは、受光信号から得られる画素データをスキャナ制御演算部４０に出力する。ビームスプリッタ２４ｃから出射される視準光Ｌｃの光軸は、測距光Ｌｓの光軸と合致しており、回動ミラー２１の回転によって鉛直方向に走査される。

ガイド光受光部２６は、シリンドリカルレンズと、長方形の受光センサと、水平受光範囲を制限するスリットとを備える。この結果、スキャナ装置ＳとリモートコントローラＲに高低差があってもガイド光Ｌｇを受光することができるようになっている。ガイド光受光部２６は、スキャナ装置Ｓ本体の正面に固定され、ガイド光Ｌｇを受光してガイド光送光部１２の水平方向を検出する。

通信部２７は、無指向性アンテナ等を備え、リモートコントローラＲとの電波による無線通信を可能とする。

水平回転駆動部２８は、モータを備え、スキャナ制御演算部４０に制御されて水平回転ユニット７を軸Ｈ－Ｈ周りに回転する。

水平角検出器２９は、ロータリエンコーダであり、水平回転ユニット７の回転軸に対して設けられ、水平回転ユニット７の水平方向の回転角を検出する。水平角検出器２９は、スキャナ装置Ｓの測距光軸の水平角を検出する。

記憶部３１は、例えばハードディスクドライブである。記憶部３１には、後述する制御及び演算を実行するためのプログラム及びデータが格納されている。

データ記憶部３２は、例えばＳＤカードである。データ記憶部３２は、スキャナ装置Ｓで取得される種々の測定データ及び演算により算出されるデータを記憶する。

スキャナ表示部３３と操作部３４は、スキャナ装置Ｓのユーザインターフェースである。図示の例では、スキャナ装置Ｓの筐体外面に設けられている。スキャナ表示部３３及び操作部３４は、作業者がこれらを介してスキャナ装置Ｓの動作に関する指令及び設定、測定結果の確認、装置の調整が行えるように構成されている。

スキャナ制御演算部４０は、演算処理を行うＣＰＵと、補助記憶部としてのＲＯＭ及びＲＡＭ等を備えるマイクロコンピュータである。

スキャナ制御演算部４０は、各部と接続され、各部を制御し、各部により取得されるデータを演算処理する。リモートコントローラＲの通信部１６と通信して、リモートコントローラＲの制御演算部１３からの指令に従って処理を実行する。スキャナ制御演算部４０の各機能は、プログラム又は回路或いはこれらの組み合わせにより実行可能に構成されている。

スキャナ制御演算部４０は、ガイド光方向検出部４１、自動視準実行部４２、ターゲットスキャン実行部４３、座標・方向角算出部４４、データ除外範囲設定部４５及び点群データ測定部４６を備える。

ガイド光方向検出部４１は、水平回転駆動部２８を駆動して、スキャナ装置Ｓを水平回転し、ガイド光受光部２６でガイド光Ｌｇを受光して、水平角検出器２９でガイド光送光部１２の中心の水平方向を検出し、ガイド光受光部２６の出力信号に基づいて、スキャナ装置Ｓの測距光軸をガイド光送光部１２の中心へと向ける。

自動視準実行部４２は、自動視準部２５及び鉛直回転駆動部２３を制御して、鉛直方向に視準光Ｌｃを走査し、視準光受光部２５ｄの出力信号に基づいて、スキャナ装置Ｓを、測距光軸が反射ターゲット１１に合致するように向ける。

ターゲットスキャン実行部４３は、ターゲットスキャン機能を実行する。ターゲットスキャン実行部４３は、測距部２４、水平回転駆動部２８、水平角検出器２９、鉛直回転駆動部２３、鉛直角検出器２２を制御して、反射ターゲット１１を含むターゲットスキャン範囲を集中的にスキャンし、点群データを取得する。得られた点群データから、反射ターゲット１１の中心位置の３次元座標値を求める。

座標・方向角算出部４４は、後方交会法又は器械点・後視点法により、後方交会法の場合は２以上の後方交会既知点の、後視点器械点法の場合は既知の後視点の、予め既知とされた座標及び方向角、並びに器械高に基づいて、器械点の地図座標及び器械点に設置したスキャナ装置Ｓの基準方向の方向角を、後視点器械点法の場合は既知の後視点の方向角に基づいて、器械点に設置したスキャナ装置Ｓの基準方向の方向角を算出する。

データ除外範囲設定部４５は、ガイド光方向検出部４１が検出した、ガイド光送光部１２の中心の水平方向に基づいて、データ除外範囲ＥＲを設定する。

点群データ測定部４６は、測距部２４、水平回転駆動部２８、水平角検出器２９、鉛直回転駆動部２３、鉛直角検出器２２を制御して、予め設定された測定範囲の全体をスキャンし、３次元点群データを測定する。点群データ測定部４６は、リモートコントローラＲからの測定許可を受信した場合に、データ除外範囲設定部４５で設定された範囲を再測定する。また、点群データ測定部４６は、予め設定された測定範囲全体の点群データから、データ除外範囲ＥＲの点群データを削除し、再測定により取得したデータ除外範囲ＥＲの再測定データと置換して、測定範囲全体の点群データとしてデータ記憶部３２に保存する。

（スキャン方法）
図４は、システム１を用いたスキャン方法の概略を示すフローチャートであり、図５は、システム１を用いたスキャン方法の一例を実施する様子を模式的に示す図である。

１人の作業者が、複数の測定点から点群データを測定する場合の１つの器械点における点群測定について説明する。器械点の座標及び必要な既知点については、予め準備されている。すなわち、器械点が既知で、後視点・器械点法により座標の演算を行う場合には１の既知点が後視点として用意されており、器械点が未知で、後方交会法により座標の演算を行う場合には２以上の既知点が後方交会既知点として用意されている。

また、スキャナ装置Ｓの測定範囲は、水平角で設定され、設定された水平角の範囲で、鉛直角方向には３６０°スキャンするものとする。また、本例では、予め設定された測定範囲として、全周（３６０°）が設定されている。

測定準備として、作業者は、器械点Ｐ_１にスキャナ装置Ｓを設置し、整準する。また、器械高を測定しスキャナ装置Ｓに入力する。その後、作業者は、リモートコントローラＲを持って既知点Ｋに移動し、水準器１８を確認しながら反射ターゲット１１を鉛直に設置する。

測定を開始すると、ステップＳ１０１で、スキャナ装置Ｓは、リモートコントローラＲからのガイド光を検出して、ガイド光Ｌｇの中央の水平方向Ｄｇを検出し、スキャナ装置Ｓの測距光軸をガイド光送光部１２に向ける（図５（Ａ））。ステップＳ１０１の詳細については後述する。

次に、ステップＳ１０２で、データ除外範囲設定部４５が、ガイド光Ｌｇの中央の水平方向Ｄｇの角度（以下、「ガイド光方向角」という）に基づいて、データ除外範囲ＥＲを設定する（図５（Ｂ））。データ除外範囲ＥＲは、ガイド光Ｌｇ（ガイド光送光部１２）の中心の水平方向Ｄｇを基準として、周方向の両側へ所定の角度（±θ，例えば±４５°）の範囲として設定される。このようにして、データ除外範囲ＥＲが、既知点Ｋ付近の作業者を含む範囲として設定することができる。

次に、ステップＳ１０３で、点群データ測定部４６が、予め設定された測定範囲、すなわち全周のスキャン（フルドームスキャン）を実行する（図５（Ｃ））。このとき、点群データには、作業者も写り込んでいる。作業者は、フルドームスキャン中はデータ除外範囲ＥＲ内に留まり、スキャナ装置Ｓが回転動作を停止するのを確認して、データ除外範囲ＥＲから退避する（図５（Ｄ））。

次に、ステップＳ１０４で、データ除外範囲ＥＲから退避した作業者が、リモートコントローラＲの入力・操作部１４より、データ除外範囲ＥＲの測定許可の送信指示を入力する。これにより、リモートコントローラＲは測定許可をスキャナ装置Ｓに送信する。スキャナ装置Ｓは、測定許可を受信する。

次に、ステップＳ１０５で、点群データ測定部４６が、データ除外範囲ＥＲを再度測定する（図５（Ｅ））。

そして、ステップＳ１０６で、点群データ測定部４６は、ステップＳ１０３で取得した全周の点群データから、データ除外範囲ＥＲの点群データを削除し、ステップＳ１０５で再測定したデータ除外範囲ＥＲの再測定データで置換して、測定範囲全体（全周）の点群データとしてデータ記憶部３２に記憶する。

ステップＳ１０１の詳細を示す。作業者が、ガイド光方向角の検出の開始を、リモートコントローラＲの入力・操作部１４より指示すると、ステップＳ２０１で、リモートコントローラＲは、スキャナ装置Ｓに測定開始指令を送信するとともに、ガイド光送光部１２を駆動してガイド光Ｌｇ（ファンビーム）の発光を開始する。

スキャナ装置Ｓは、ステップＳ３０１で測定開始指令を受信すると、ステップＳ３０２で、水平回転してガイド光Ｌｇの水平サーチを行う。具体的には、ガイド光方向検出部４１が水平回転駆動部２８を駆動して、ガイド光受光部２６がガイド光Ｌｇを検出するまで、スキャナ装置Ｓを水平回転させる。

ガイド光受光部２６がガイド光Ｌｇを検出すると、ステップＳ３０３で、ガイド光方向検出部４１が、スキャナ装置Ｓの測距光軸をガイド光送光部１２の中央にあわせて、水平回転駆動部２８を停止させる。

また、ステップＳ３０４で、ガイド光方向検出部４１が、ガイド光送光部１２の中心の水平方向角を検出し、データ記憶部３２に保存する。

次に、ステップＳ３０５で、スキャナ装置Ｓは、ガイド光停止指令をリモートコントローラＲに送信する。リモートコントローラＲは、ステップＳ２０３でガイド光停止指令を受信すると、ステップＳ２０４でガイド光Ｌｇの発光を停止する。

次に、ステップＳ３０６で、スキャナ装置Ｓは、反射ターゲット１１の鉛直サーチを行う。具体的には、自動視準実行部４２が、鉛直回転駆動部２３及び自動視準部２５を駆動して、視準光受光部２５ｄが視準光Ｌｃを検出するまで、視準光を鉛直方向に走査する。視準光受光部２５ｄが反射ターゲット１１からの反射光を受光すると、ステップＳ３０７に移行して、自動視準実行部４２が自動視準を実行する。

次に、ステップＳ３０８で，ターゲットスキャン実行部４３は、ターゲットスキャンを実行し、後視点である既知点Ｋに設置したリモートコントローラＲの反射ターゲット１１を測距、測角する。

次に、ステップＳ３０９で、座標・方向角算出部４４が、反射ターゲット１１までの距離、角度及び既知点Ｋの座標に基づいて、後方交会法又は後視点・器械点法により器械点Ｐ_１の地図座標及びスキャナ装置Ｓの方向角を算出する。算出した地図座標及びスキャナ方向角は、データ記憶部３２に器械点Ｐ_１に関連付けて記憶され、ステップＳ１０２に移行する。

後視点・器械点法では、器械点の座標はすでに既知であるので、座標の算出を省略することもできるが、座標を算出することにより、算出値を既知の座標値を確認するために用いることができる。

一方、後方交会法による場合には、器械点Ｐ_１は未知であり、少なくとも２つの後方交会既知点が必要である。従って、少なくとも２つの後方交会既知点についてステップＳ２０１からステップＳ３０８を行った後、ステップＳ３０９に移行する。

なお、点Ｋが既知点であること自体は、本実施の形態に係る測量方法に必須ではない。しかし、器械点Ｐ_１に設置したスキャナ装置Ｓが取得した点群データを地図座標系のデータに変換するためには、器械点Ｐ_１の座標及びスキャナ装置Ｓの方向角を取得することが必須である。上記方法は器械点Ｐ_１の座標及びスキャナ装置Ｓの方向角を取得するための測定例である。

上記の通り、本実施の形態では、ガイド光送光部１２をリモートコントローラＲに備え、ガイド光受光部２６をスキャナ装置Ｓに備えて、スキャナ装置Ｓがガイド光送光部１２の中心方向を検出し、ガイド光送光部１２の中心方向を基準として、データ除外範囲ＥＲを設定し、測定範囲全体の点群データから削除するように構成した。上記構成により、ガイド光送光部１２の近傍に存在する作業者や反射ターゲット１１を、測定した点群データから除外することができる。

また、作業者が、データ除外範囲ＥＲから退避した後で、データ除外範囲ＥＲを再測定し、削除したデータを再測定データで置換するように構成した。このため、測量現場で、作業者や不要な反射ターゲット１１を含まない測定範囲全体の点群データを取得することが可能となる。この結果、作業者や不要なターゲットなどの写り込む可能性がある場合でも、事務所持ち帰り後の再測を防止することができる。

また、本実施の形態では、作業者がデータ除外範囲ＥＲから退避すると同時に、次の器械点に移動するようにすれば、作業者の移動中にデータ除外範囲ＥＲの再測定が行われるので、無駄な待ち時間を省くことができる。

（変形例１：データ除外範囲ＥＲの設定に係る変形例）
上記実施の形態に係るシステム１において、データ除外範囲ＥＲの設定は図７に示すように行うこともできる。データ除外範囲設定部４５は、ステップＳ３０８で取得した、リモートコントローラＲの反射ターゲット１１の測距データより、距離ｄ_１を取得する（図７（Ａ））。

次に、データ除外範囲設定部４５は、器械点Ｐ_１から観察した時に既知点Ｋを挟んで周方向に両側に所定の距離ｄ_２の範囲となる角度範囲±φを求める。距離ｄ_２は、例えば、器械点Ｐ_１から観察した時に、既知点Ｋを挟んで左右に±１ｍなど、作業者が完全に隠れることができる程度の長さであることが好ましい。データ除外範囲設定部４５は、この既知点Ｋを挟む、周方向の両側に±φの角度範囲をデータ除外範囲ＥＲとして設定する（図７（Ｂ））。

本変形例では、既知点Ｋ（反射ターゲット１１）の測距データを用い、スキャナ装置ＳからリモートコントローラＲまでの距離ｄ_１に基づいて、リモートコントローラＲを挟む所定の距離範囲となるように、データ除外範囲ＥＲを設定した。このため、スキャナ装置ＳからリモートコントローラＲまでの距離ｄ_１に関わらず、作業者を含む可能性がある最小限度の範囲を的確に設定することができる。

この結果、データ除外範囲ＥＲ作業者がデータ除外範囲ＥＲから退避する際の移動距離を最小限度とすることができる。

（変形例２：スキャナ装置の構成に係る変形例）
図８は、変形例２に係るスキャナシステム１Ａの構成ブロック図である。システム１Ａは、システム１と概略同様の構成を有する。しかし、スキャナ装置ＳＡが、予め設定された測定範囲のスキャンを実行中であるか否かを報知するインジケータ３５を備える点で異なる。

インジケータ３５は、ＬＥＤ光源を備え、赤色光又は緑色光を択一的に発光するように構成されている。また、インジケータ３５は、スキャナ装置Ｓの上部に、水平方向の３６０°から視認可能に取り付けられている。スキャナ制御演算部４０の制御により、スキャナ装置ＳＡが予め設定された測定範囲の全体をスキャン中は、赤色に点灯し、スキャナ装置ＳＡが測定範囲全体のスキャンを完了した場合は、緑色に点灯する。

このように構成することで、作業者は、データ除外範囲ＥＲ内での待機中に、スキャナ装置Ｓが予め設定された測定範囲全体のスキャンを完了したか否かを容易に認識することができる。この結果、作業者は、予め設定された測定範囲の全体のスキャンが確実に終了してから、データ除外範囲ＥＲから退避し、データ除外範囲ＥＲの測定許可を送信することが可能になる。この結果、作業者等の点群データへの写り込みを、より確実に防止することができる。

（変形例３：スキャナ装置の構成に係る別の変形例）
図９は、変形例３に係るスキャナシステム１Ｂの構成ブロック図であり、図１０は、システム１Ｂを用いたスキャン方法の概略を示すフローチャートである。システム１Ｂは概略システム１と同じ構成を有するが、カメラ３６をさらに備える。また、スキャナ制御演算部４０Ｂは、風景画像取得部４７を備える。

カメラ３６は、所謂デジタルカメラであり、撮像素子としてＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等のイメージセンサを備える。またカメラ３６は、スキャナ装置Ｓの投光部９にカメラ３６の視準光軸が、スキャナ装置Ｓの測距光軸と略一致するように設けられている。

カメラ３６は、スキャナ装置Ｓの点群データの測定範囲を画像データとして取得するように構成されている。カメラ３６が取得した画像データは、デジタル信号としてスキャナ制御演算部４０Ｂに出力され、風景画像として取得される。取得された風景画像は、データ記憶部３２に記憶され、点群データの着色等に用いられる。

風景画像取得部４７は、カメラ３６から出力された画像データから、風景画像を取得する。また、風景画像取得部４７は、予め設定された測定範囲の風景画像を取得する。風景画像取得部４７は、リモートコントローラＲからの測定許可を受信した場合に、データ除外範囲設定部４５で設定された範囲の風景画像を再撮影する。

また、風景画像取得部４７は、予め設定された測定範囲全体の風景画像から、データ除外範囲ＥＲの風景画像を除外し、これを再測定したデータ除外範囲ＥＲの風景画像に置換して、測定範囲全体の風景画像としてデータ記憶部３２に記憶する。

システム１Ｂを用いた測定を開始すると、システム１のステップＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０３と同様に、ガイド光方向角の検出（Ｓ４０１）、データ除外範囲ＥＲの設定（Ｓ４０２）、測定範囲全体のスキャン実行（Ｓ４０３）を行う。

次にステップＳ４０４で、カメラ３６は、測定範囲全体の風景を撮影する。次に、ステップＳ４０５で、ステップＳ１０４と同様に、スキャナ装置ＳＢがリモートコントローラＲからデータ除外範囲ＥＲの測定許可を受信すると、ステップＳ４０６で、ステップＳ１０５と同様に、点群データ測定部４６がデータ除外範囲ＥＲの再測定を行う。

次にステップＳ４０７で、カメラ３６は、データ除外範囲ＥＲの風景画像を再撮影する。次にステップＳ４０８で、点群データ測定部４６は、ステップＳ１０６と同様に、ステップＳ４０３で取得した全周の点群データから、データ除外範囲ＥＲの点群データを削除する。そして、ステップＳ４０６で再測定したデータ除外範囲ＥＲの再測定点群データで置換して、測定範囲全体（全周）の点群データとしてデータ記憶部３２に記憶する。

次にステップＳ４０９で、風景画像取得部４７が、ステップＳ４０４で撮影した全周の風景画像から、データ除外範囲ＥＲの風景画像を削除し、これをデータ除外範囲ＥＲの再撮影風景画像で置換して、測定範囲全体の風景画像としてデータ記憶部３２に記憶する。

カメラ３６で撮影される風景画像は、点群データの着色等の後処理用いられるため、作業者や不要なターゲットが写り込むことは好ましくない。本変形例では、データ除外範囲ＥＲをカメラ３６で撮影される風景画像にも適用し、作業者がデータ除外範囲ＥＲから退避して、データ除外範囲ＥＲの測定許可をした段階で、データ除外範囲ＥＲの再撮影を行うように構成した。

そして、作業者等が写り込んだデータ除外範囲ＥＲの風景画像を削除して、これを再撮影したデータ除外範囲ＥＲの風景画像で置換して、作業者等が写り込んでいない測定範囲全体の風景画像を取得できるようにした。この結果、カメラ３６で取得する風景画像からも、作業者や不要なターゲットなどの写り込みを排除することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、上記の実施の形態は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

１，１Ａ，１Ｂ スキャナシステム
Ｓ，ＳＡ，ＳＢ スキャナ装置
Ｒ リモートコントローラ
１１ 反射ターゲット
１２ ガイド光送光部
１６ 通信部
３５ インジケータ
３６ カメラ
２１ 回動ミラー
２２ 鉛直角検出器
２３ 鉛直回転駆動部
２４ 測距部
２６ ガイド光受光部
２７ 通信部
２８ 水平回転駆動部
２９ 水平角検出器
４０，４０Ｂ スキャナ制御演算部
４１ ガイド光方向検出部
４２ 自動視準実行部
４３ ターゲットスキャン実行部
４４ 座標・方向角算出部
４５ データ除外範囲設定部
４６ 点群データ測定部
４７ 風景画像取得部
ＥＲ データ除外範囲

Claims (5)

1. スキャナ装置に操作指令を送信するよう構成された制御演算部と、ガイド光としてファンビームを鉛直方向に走査するガイド光送光部とを備えるリモートコントローラ、及び
   前記ガイド光を受光して前記ガイド光送光部の中心の水平方向を検出するガイド光受光部と、測距光を鉛直方向及び水平方向に走査し、前記測距光の照射点を測距・測角して、３次元点群データを取得する点群データ測定部とを備える前記スキャナ装置を備え、
   前記スキャナ装置は、前記ガイド光受光部の受光信号に基づいて前記測距光の光軸を前記ガイド光送光部に向けるガイド光方向検出部と、前記ガイド光送光部の方向を基準とする所定の角度範囲をデータ除外範囲として設定するデータ除外範囲設定部とを備え、前記点群データ測定部は、予め設定された測定範囲全体の点群データを測定した後、前記リモートコントローラからの測定許可に従って前記データ除外範囲の点群データを再測定し、最初に測定した前記測定範囲全体の点群データから前記データ除外範囲の点群データを削除して、再測定した点群データで置換して全体の点群データを取得することを特徴とするスキャナシステム。
2. 前記リモートコントローラは、反射ターゲットを備え、
   前記スキャナ装置は、前記測距光と異なる波長の視準光を出射して、該視準光の反射光を受光する自動視準部の受光信号に基づいて前記反射ターゲットを自動視準する自動視準実行部と、前記反射ターゲットを測距・測角するターゲットスキャン実行部とを備え、前記データ除外範囲は、前記ガイド光送光部の方向を挟んで周方向の両側に所定の距離の範囲となる前記所定の角度範囲として設定されることを特徴とする請求項１に記載のスキャナシステム。
3. 前記スキャナ装置は、前記予め設定された測定範囲全体の点群データの測定が終了したことを報知するインジケータを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のスキャナシステム。
4. 前記スキャナ装置は、前記スキャナ装置の測定範囲の風景画像を取得するカメラと、前記カメラを制御する風景画像取得部とを備え、
   前記カメラは、前記予め設定された測定範囲全体の風景画像を撮影した後、前記リモートコントローラからの測定許可に従って前記データ除外範囲の風景画像を再撮影し、前記測定範囲全体の風景画像から前記データ除外範囲の風景画像を削除して、前記データ除外範囲の再測定した風景画像で置換し、前記測定範囲全体の風景画像を取得することを特徴とする請求項１～３の何れかに記載のスキャナシステム。
5. ガイド光としてファンビームを鉛直方向に走査するガイド光送光部を備えるリモートコントローラ、及び
   前記ガイド光を受光して前記ガイド光送光部の中心の水平方向を検出するガイド光受光部を備え、測距光を鉛直方向及び水平方向に走査し、前記測距光の照射点を測距・測角して、３次元点群データを取得するスキャナ装置を用いるスキャン方法であって、
   （ａ）前記スキャナ装置が、前記ガイド光送光部の方向を検出し、前記ガイド光受光部の受光信号に基づいて前記測距光の光軸を前記ガイド光送光部に向けるステップと、
   （ｂ）前記スキャナ装置が、前記ガイド光送光部の方向を基準として、データ除外範囲を設定するステップと、
   （ｃ）前記スキャナ装置が、予め設定された測定範囲全体の点群データを測定するステップと、
   （ｄ）前記スキャナ装置が、前記リモートコントローラから前記データ除外範囲の測定許可を受信するステップと、
   （ｅ）前記スキャナ装置が、前記データ除外範囲の点群データを再測定し、最初に測定した前記測定範囲全体の点群データから前記データ除外範囲の点群データを削除して、再測定した点群データで置換して、前記測定範囲全体の点群データを取得するステップと
   を備えることを特徴とするスキャン方法。