本发明涉及瞄准回复反射体来进行测距、测角的测量系统。
背景技术
作为通常进行测量的测量系统而存在使用了全站仪的测量系统。通过全站仪的瞄准望远镜瞄准由回复反射体构成的目标，对目标进行测距、测角。此外，在具有自动追踪功能的全站仪中，将追踪光朝向目标照射，基于其反射光来检测目标的方向角，一边追踪目标，一边对目标进行测距、测角。
以往，在追踪光的辐射角窄而目标从辐射角偏离的情况下，采用将追踪光概略朝向目标的另外手段的方法。
例如，使用了从全站仪在追踪光之外照射铅垂的线状的光束并使其水平旋转来检测该光束的反射光的方法或从目标朝向全站仪辐射光而使全站仪旋转来通过安装于全站仪的广角的检测器检测该光的方法等。
这些方法都使全站仪在水平方向上旋转来进行，花费检测时间，缺乏实时性。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种迅速地捕获目标而能进行目标的测定的测量系统。
为了达成上述目的，本发明的测量系统是，一种测量系统，具有全站仪、以及目标装置，其中，构成为：所述目标装置具有朝向所述全站仪发出照明光的照明灯，所述全站仪具备：测距光射出部，射出测距光；光接收部，对反射测距光进行光接收，产生光接收信号；测距部，基于所述光接收信号来进行测定对象的测距；光轴偏转部，设置在测距光轴上，能够将该测距光轴二维偏转；射出方向检测部，对所述测距光轴的偏角进行检测来进行测角；摄像部，具有与未由所述光轴偏转部偏转的状态的所述测距光轴平行的摄像光轴；以及运算控制部，对所述光轴偏转部的偏转作用和所述测距部的测距作用进行控制，该运算控制部从所述摄像部所取得的图像检测所述照明光，基于该照明光的检测结果来求取所述照明灯的方向，利用所述光轴偏转部以求取的方向为中心二维扫描所述测距光，沿着扫描路径进行测距、测角。
此外，在优选实施例的测量系统中，所述光轴偏转部具备能够以所述测距光轴上为中心旋转的一对光学棱镜、以及将该光学棱镜各自独立旋转的电动机，所述运算控制部利用所述电动机的驱动控制来控制所述一对光学棱镜的旋转方向、旋转速度、旋转比，控制由所述光轴偏转部进行的偏转，使所述测距光二维扫描。
此外，在优选实施例的测量系统中，所述照明灯能够将所述照明光闪烁，所述运算控制部根据点亮时的图像与熄灭时的图像的图像差检测所述照明光。
此外，在优选实施例的测量系统中，设置有多个所述目标装置，各照明灯具有不同的闪烁模式，所述运算控制部基于闪烁模式来识别所述目标装置，按照各目标装置的每一个执行二维扫描。
此外，在优选实施例的测量系统中，构成为：所述目标装置具有反射片材的回复反射体，具有与所述照明灯处于已知的位置的所述目标装置的基准点、将该基准点作为中心的基准反射部、以及从该基准反射部沿上下延伸的辅助反射部，所述全站仪基于来自所述辅助反射部或所述基准反射部的反射测距光来检测所述目标装置，进而基于来自所述基准反射部的反射测距光来检测所述基准点，所述运算控制部基于所述基准点的检测结果来利用所述光轴偏转部使所述测距光轴扫描，求取所述基准点的三维位置。
此外，优选实施例的测量系统还具备数据采集器，所述数据采集器具有通信部、存储部，所述全站仪具有通信部，所述数据采集器与所述全站仪能够经由所述两个通信部进行数据通信，将由该全站仪进行的测距、测角的结果向所述数据采集器发送，并且，通过该数据采集器能够远程操作所述全站仪。
此外，在优选实施例的测量系统中，所述运算控制部被构成为使所述光轴偏转部执行二维扫描图案，对该扫描图案横穿过所述回复反射体时的反射测距光进行检测，基于该检测结果来追踪所述目标装置。
此外，在优选实施例的测量系统中，所述运算控制部控制为所述光轴偏转部执行初期搜索扫描和局部搜索扫描，所述初期搜索扫描为在所述光轴偏转部的最大偏角内的广范围的搜索扫描，所述局部搜索扫描为包含所述目标装置的搜索扫描，所述运算控制部被构成为对所述光轴偏转部进行控制，以使当通过所述初期搜索扫描检测出来自所述目标装置的反射光时转移到所述局部搜索扫描。
此外，在优选实施例的测量系统中，所述初期搜索扫描的扫描图案形状在水平上为扁平，所述局部搜索扫描的扫描图案形状在纵长上为扁平。
进而此外，在优选实施例的测量系统中，所述运算控制部被构成为对所述光轴偏转部进行控制，以使所述二维扫描具有交点而该交点与所述测距光轴一致。
根据本发明，是一种测量系统，具有全站仪、以及目标装置，其中，构成为：所述目标装置具有朝向所述全站仪发出照明光的照明灯，所述全站仪具备：测距光射出部，射出测距光；光接收部，对反射测距光进行光接收，产生光接收信号；测距部，基于所述光接收信号来进行测定对象的测距；光轴偏转部，设置在测距光轴上，能够将该测距光轴二维偏转；射出方向检测部，对所述测距光轴的偏角进行检测来进行测角；摄像部，具有与未由所述光轴偏转部偏转的状态的所述测距光轴平行的摄像光轴；以及运算控制部，对所述光轴偏转部的偏转作用和所述测距部的测距作用进行控制，该运算控制部从所述摄像部所取得的图像检测所述照明光，基于该照明光的检测结果来求取所述照明灯的方向，利用所述光轴偏转部以求取的方向为中心二维扫描所述测距光，沿着扫描路径进行测距、测角，因此，能够立即设定进行二维扫描的方向，此外，对所述测定对象存在的图像的范围进行二维扫描，因此，能简单地进行所述测定对象的检测、该测定对象的测定。
附图说明
图1是本发明的实施例的测量系统的概略图。
图2是该测量系统中的全站仪（totalstation）的概略结构图。
图3是前述测量系统中的数据采集器（datacollector）的概略结构图。
图4是前述测量系统中的全站仪主体的概略结构图。
图5是该全站仪主体中的光轴偏转部（deflector）的概略图。
图6（a）、图6（b）、图6（c）是该光轴偏转部的作用说明图。
图7是示出由该光轴偏转部得到的扫描图案的一个例子的图。
图8是示出本实施例的作用的流程图。
图9是示出扫描图案与测定对象的关系的说明图。
图10是示出扫描图案、局部扫描图案与测定对象的关系的说明图。
图11（a）是示出利用局部扫描图案的基准反射部的检测、目标装置的倾斜的检测的说明图，图11（b）是该目标装置的顶视图。
图12是示出在图像中包含多个该目标装置的情况的说明图。
图13是示出目标装置的第二实施例的说明图。
图14是示出目标装置的第三实施例的说明图。
图15是示出目标装置的第四实施例的说明图。
图16（a）、图16（b）是第四实施例的目标装置中的在扫描时得到的信号的说明图，图16（a）是示出光接收光量的变化的图，图16（b）是示出测距结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图并说明本发明的实施例。
根据图1、图2、图3来说明本发明的实施例的测量系统的概略。
在图1中，1表示本实施例中的全站仪，2表示目标装置，3表示数据采集器。
前述全站仪1被设置在已知点，前述目标装置2被设置在测定点。
前述全站仪1主要具有三脚架5、在该三脚架5的上端设置的设置台6、经由该设置台6而设置于前述三脚架5的全站仪主体7。
进而，前述设置台6具有能够水平旋转的水平旋转部8、在该水平旋转部8竖立设置的铅垂旋转部9。前述水平旋转部8具有固定台座11、水平旋转座12，相对于前述固定台座11以能以铅垂轴心为中心旋转的方式设置前述水平旋转座12。该水平旋转座12由水平电动机13旋转驱动，前述水平旋转座12的水平方向的旋转角由作为旋转角检测器的水平编码器14检测。
在前述铅垂旋转部9中以能以水平轴心为中心旋转的方式设置有前述全站仪主体7。该全站仪主体7由铅垂电动机15旋转驱动，前述全站仪主体7的铅垂方向的旋转角由作为旋转角检测器的铅垂编码器16检测。
前述水平电动机13、前述铅垂电动机15被前述全站仪主体7的运算控制部43（例如cpu）控制驱动，将由前述水平编码器14、前述铅垂编码器16分别检测出的水平角、铅垂角输入到前述运算控制部43中。此外，前述全站仪主体7具有存储部44、通信部42，将前述全站仪主体7所取得的数据保存在前述存储部44中，并经由前述通信部42向前述数据采集器3发送。
作为前述存储部44而使用hdd、半导体存储器、存储卡等。在该存储部44中，储存有：用于执行测距、测角的测定程序、图像处理程序、用于进行与前述数据采集器3的通信的通信程序、用于对后述的测距部的测距工作进行控制的程序、用于对后述的摄像部38的摄像进行控制的程序、用于对后述的光轴偏转部62的偏转工作进行控制的程序、使测距光以各种图案扫描等的扫描执行程序、用于对测定工作、摄像工作、光轴偏转工作进行同步控制的控制程序、用于控制前述光轴偏转部62而使测距光以需要的方式扫描的扫描控制程序、用于将测定状态、测定结果、测定对象的图像显示在后述的显示部47中的显示程序等各种程序。
前述运算控制部43执行上述的各种程序，控制并执行测距、测角、测距光的扫描、测定对象的搜索。
再有，在根据前述全站仪1的测定范围为根据前述光轴偏转部62（后述）的偏角的范围内的情况或以手动进行该光轴偏转部62的基准光轴o（后述）的方向的初期设定的情况下，能够省略前述水平旋转部8的前述水平电动机13、前述水平编码器14、前述铅垂旋转部9的前述铅垂电动机15、前述铅垂编码器16等。
前述目标装置2具有作为剖面为圆的棒状的支承构件的杆（pole）18、以及在该杆18的中途设置的基准反射部25。沿该基准反射部25的整个圆周作为回复反射体（retro-reflector）卷绕设置有反射片材，以在前述杆18中也在上下分别部分地露出该杆18的方式在该杆18作为回复反射体卷绕设置有反射片材19以使覆盖整个圆周。卷绕设置有该反射片材19的部分构成在上下具有规定长度的线状反射部20。前述基准反射部25、前述线状反射部20分别反射测距光，成为前述全站仪1的测定对象。相对于表示基准点（后述）的前述基准反射部25，前述线状反射部20为容易进行前述测定对象的检测进而容易进行前述基准反射部25的检测的辅助反射部。
前述杆18的下端为尖端，以使能够指示测定点p。此外，在前述杆18的上端经由自由连结工具（未图示）设置有照明灯23。该照明灯23的位置例如前述杆18的下端与前述自由连结工具的距离是已知的。此外，该自由连结工具与前述照明灯23的机械关系是已知的。
该自由连结工具以能相对于前述杆18沿上下方向、左右方向、至少上下方向倾动的方式支承前述照明灯23，进而，摩擦力在该自由连结工具的旋转部中进行作用，前述自由连结工具在任意的位置维持前述照明灯23相对于前述杆18的姿势。
该照明灯23的照明光的辐射角为大致30°，进而，该照明灯23具有缩放功能，只要辐射角能够缩小到10°前后则优选。
前述目标装置2在离前述杆18的下端规定的位置具有基准点。在前述杆18中设置有前述基准反射部25，该基准反射部25的中心成为前述基准点。该基准点离前述杆18的下端的距离是已知的。此外，前述基准点相对于前述照明灯23位置关系也是已知的。
前述基准反射部25与前述线状反射部20同样沿整个圆周卷绕设置有反射片材。前述基准反射部25为比测距光的光束直径大的规定的厚度（轴心方向的长度）且相对于前述线状反射部20的直径变粗。
在此，与前述全站仪主体7的测定精度对应地决定前述基准反射部25与前述线状反射部20间的直径差，该直径差的1/2即半径差只要为前述全站仪主体7的测定精度（测定误差）以上即可。此外，前述基准反射部25的厚度被设定得比测距光的光束直径大。进而，当然，与前述线状反射部20的直径、测定状况、前述全站仪主体7的测定能力等对应，决定前述直径差。
在本实施例的情况下，测定距离最大为200m，前述线状反射部20的直径被设定为35mm，前述基准反射部25的直径被设定为100mm，此外前述基准反射部25的厚度被设定为30mm。
如图3所示那样，前述数据采集器3具备运算处理部28、存储部29、通信部30、显示部31、操作部32。再有，使前述显示部31为触摸面板，使该显示部31兼用操作部的功能，省略前述操作部32也可。再有，作为前述数据采集器3而利用智能电话等终端也可。
作为前述存储部29而使用hdd、半导体存储器、存储卡等。在该存储部29中储存有：用于与前述全站仪主体7进行通信的通信程序、用于对前述全站仪主体7进行远程操作的程序、用于使测定结果、图像等显示在前述显示部31中的程序、根据从前述操作部32输入的数据来制作远程操作用的命令的程序等各种程序。
作为前述运算处理部28而使用cpu等。该运算处理部28执行上述程序，发出用于将前述全站仪主体7远程操作为需要的状态的指令。
该数据采集器3和前述全站仪主体7能够经由前述通信部30、前述通信部42进行通信，能够经由前述数据采集器3远程操作前述全站仪主体7，此外，将由该全站仪主体7取得的测距结果、图像等数据向前述数据采集器3发送，保存在前述存储部29中。再有，前述全站仪主体7能够相对于前述设置台6拆装也可。
接着，参照图4来对前述全站仪主体7具体地进行说明。
前述全站仪主体7具备：测距光射出部35、光接收部36、测距运算部37、前述摄像部38、射出方向检测部39、电动机驱动器40、姿势检测部41、前述通信部42、前述运算控制部43、前述存储部44、摄像控制部45、图像处理部46、前述显示部47，这些被收纳在框体48中而被整体化。再有，前述测距光射出部35、前述光接收部36、前述测距运算部37等构成作为光波测距仪发挥作用的测距部。
前述测距光射出部35具有射出光轴51，在该射出光轴51上设置有发光元件52例如激光二极管（ld）。此外，在前述射出光轴51上设置有投射透镜53。进而，利用在前述射出光轴51上设置的作为偏转光学构件的第一反射镜54以及在光接收光轴55（后述）上设置的作为偏转光学构件的第二反射镜56偏转前述射出光轴51，以使与前述光接收光轴55一致。由前述第一反射镜54和前述第二反射镜56构成射出光轴偏转部。
前述发光元件52发出脉冲激光光线，前述测距光射出部35将从前述发光元件52发出的脉冲激光光线作为测距光57射出。
对前述光接收部36进行说明。作为该光接收部36而使用光电二极管（pd）或雪崩光电二极管（apd）。向该光接收部36入射来自测定对象的反射测距光58。前述光接收部36具有前述光接收光轴55，如上述那样，由前述第一反射镜54、前述第二反射镜56偏转后的前述射出光轴51与该光接收光轴55一致。再有，将该射出光轴51与前述光接收光轴55一致的状态设为测距光轴61（参照图1）。
在偏转后的前述射出光轴51上即前述光接收光轴55上配设有前述光轴偏转部62（后述）。透射该光轴偏转部62的中心的笔直的光轴为基准光轴o。该基准光轴o与未由前述光轴偏转部62偏转时的前述射出光轴51或前述光接收光轴55或前述测距光轴61一致。
前述反射测距光58透射前述光轴偏转部62，在入射的前述光接收光轴55上配设有成像透镜63，此外在前述光接收光轴55设置有光接收元件64例如光电二极管（pd）。前述成像透镜63在前述光接收元件64将前述反射测距光58成像。该光接收元件64对前述反射测距光58进行光接收，产生光接收信号。光接收信号被输入到前述测距运算部37中。该测距运算部37基于光接收信号来进行到测定点的测距。
参照图5来对前述光轴偏转部62进行说明。
该光轴偏转部62由一对光学棱镜65a、65b构成。该光学棱镜65a、65b分别为圆板状，以与前述光接收光轴55正交的方式配置在该光接收光轴55上。此外，前述光学棱镜65a、65b重合，并平行地配置。前述光学棱镜65a、65b也可以被构成为平行排列需要数目的棒状的玻璃三角棱镜，也可以由例如3个玻璃三角棱镜构成。或者，作为前述光学棱镜65a、65b而也能够分别使用菲涅耳棱镜（fresnelprism）。通过使用菲涅耳棱镜，从而能够使棱镜的厚度薄，能够将装置小型化。
前述光轴偏转部62的中央部为前述测距光57透射而射出的第一光轴偏转部即测距光偏转部62a。除了前述光轴偏转部62的中央部之外的部分为前述反射测距光58透射而入射的第二光轴偏转部即反射测距光偏转部62b。
用作前述光学棱镜65a、65b的菲涅耳棱镜由分别平行地形成的包括各单一的棱镜的棱镜要素66a、66b和许多棱镜要素67a、67b构成，具有圆板形状。前述光学棱镜65a、65b和各棱镜要素66a、66b和棱镜要素67a、67b分别具有相同的光学特性。
前述棱镜要素66a、66b具有对于透射前述测距光57而充分的大小。前述棱镜要素66a、66b由单一的棱镜构成，因此，能够得到高精度的光学特性。前述棱镜要素66a、66b构成前述测距光偏转部62a。
由许多前述棱镜要素67a、67b构成菲涅耳棱镜，前述棱镜要素67a、67b作为前述反射测距光偏转部62b进行作用。此外，从前述光轴偏转部62到前述光接收元件64的距离短，因此，不对各棱镜要素67a、67b要求高精度的光学特性。
前述菲涅耳棱镜也可以由光学玻璃制作，但是，也可以为由光学塑料材料模具成形后的棱镜。通过使用光学塑料材料将前述菲涅耳棱镜模具成形，从而能够制作更便宜的菲涅耳棱镜。再有，仅针对被要求高精度的前述棱镜要素66a、66b，由光学玻璃制作也可。
分别以能以前述光接收光轴55为中心独立地个别地旋转的方式配设前述光学棱镜65a、65b。通过独立地控制旋转方向、旋转量、旋转速度，从而前述光学棱镜65a、65b将射出的前述测距光57的前述射出光轴51二维地向任意的方向偏转，将光接收的前述反射测距光58的前述光接收光轴55与前述射出光轴51平行地偏转。
前述光学棱镜65a、65b的外形形状分别为将前述光接收光轴55作为中心的圆形。此外，考虑前述反射测距光58的扩大，设定前述光学棱镜65a、65b的直径，以使能够取得充分的光量。
在前述光学棱镜65a的外周嵌入设置有齿圈（ringgear）69a，在前述光学棱镜65b的外周嵌入设置有齿圈69b。
驱动齿轮71a与前述齿圈69a啮合，该驱动齿轮71a被固定于电动机72a的输出轴。同样地，驱动齿轮71b与前述齿圈69b啮合，该驱动齿轮71b被固定于电动机72b的输出轴。前述电动机72a、72b电连接于前述电动机驱动器40。
作为前述电动机72a、72b而使用能够对旋转角进行检测的电动机或者进行与驱动输入值对应的旋转的电动机例如脉冲电动机。或者，也可以使用对电动机的旋转量（旋转角）进行检测的旋转角检测器例如编码器等来检测电动机的旋转量。分别检测前述电动机72a、72b的旋转量，利用前述电动机驱动器40个别地控制前述电动机72a、72b。再有，将编码器直接分别安装于前述齿圈69a、69b，通过编码器直接检测前述齿圈69a、69b的旋转角也可。
前述驱动齿轮71a、71b、前述电动机72a、72b被设置于与前述测距光射出部35不干扰的位置例如前述齿圈69a、69b的下侧。
前述投射透镜53、前述第一反射镜54、前述第二反射镜56、前述测距光偏转部62a等构成投射光学系统，前述反射测距光偏转部62b、前述成像透镜63等构成光接收光学系统。
前述测距运算部37对前述发光元件52进行控制，使前述发光元件52发出脉冲激光光线来作为前述测距光57。该测距光57通过前述棱镜要素66a、66b（前述测距光偏转部62a）将前述射出光轴51偏转以使朝向测定点。在前述测距光轴61瞄准测定对象（前述基准反射部25）的状态下进行测距。
从前述测定对象反射的前述反射测距光58经由前述棱镜要素67a、67b（前述反射测距光偏转部62b）、前述成像透镜63入射，被前述光接收元件64光接收。该光接收元件64将光接收信号向前述测距运算部37送出，该测距运算部37基于来自前述光接收元件64的光接收信号，按照每个脉冲光进行测定点（被照射测距光的点）的测距，将测距数据储存在前述存储部44中。
前述射出方向检测部39对向前述电动机72a、72b输入的驱动脉冲进行计数，由此，对前述电动机72a、72b的旋转角进行检测。或者，前述射出方向检测部39基于来自编码器的信号来检测前述电动机72a、72b的旋转角。此外，前述射出方向检测部39基于前述电动机72a、72b的旋转角来运算前述光学棱镜65a、65b的旋转位置。进而，前述射出方向检测部39基于前述光学棱镜65a、65b的折射率和旋转位置，运算各脉冲光的每一个的测距光相对于前述基准光轴o的偏角、射出方向（偏转方向），将运算结果（测角结果）与测距结果相关联输入到前述运算控制部43中。
该运算控制部43通过对前述电动机72a、72b的旋转方向、旋转速度、前述电动机72a、72b间的旋转比（rotationratio）进行控制，从而对由前述光轴偏转部62造成的偏转作用进行控制。此外，前述运算控制部43根据前述测距光57的偏角、射出方向来运算测定点相对于前述测距光轴61的水平角、铅垂角，将关于测定点的水平角、铅垂角与前述测距数据相关联，由此，能够求取测定对象的三维数据。
进而，只要照射前述测距光57并控制前述电动机72a、72b的旋转来将前述测距光57连续偏转，则能够使前述测距光57扫描并进行测距，能够取得沿着扫描轨迹的三维数据。
此外，扫描能够如后述那样在前述光轴偏转部62的最大偏角的范围以自由的图案执行。
对前述姿势检测部41进行说明。再有，作为该姿势检测部41而能够使用日本特开2016-151423号公报所公开的姿势检测部。
对该姿势检测部41简单地进行说明。
该姿势检测部41具有框（frame）75，该框75被固定于前述框体48或者被固定于构造构件，与前述全站仪主体7成为整体。
在前述框75中经由万向节（gimbal）安装有传感器块76。该传感器块76以正交的2轴为中心在2个方向上分别为360°旋转自由。
在该传感器块76中安装有第一倾斜传感器77、第二倾斜传感器78。
前述第一倾斜传感器77高精度地检测水平，例如为使检测光入射到水平液面而通过反射光的反射角度的变化来检测水平的倾斜检测器或者通过封入的气泡的位置变化来检测倾斜的气泡管。此外，前述第二倾斜传感器78以高响应性检测倾斜变化，例如为加速度传感器。
前述传感器块76相对于前述框75的关于2轴的相对旋转角由编码器79、80检测。
此外，关于前述2轴分别设置使前述传感器块76旋转并水平维持的电动机（未图示），该电动机由前述运算控制部43控制，以使基于来自前述第一倾斜传感器77、前述第二倾斜传感器78的检测结果而将前述传感器块76水平维持。
在前述传感器块76倾斜的情况下（在前述全站仪主体7倾斜的情况下），前述框75相对于前述传感器块76（水平）的相对旋转角由前述编码器79、80检测，基于该编码器79、80的检测结果来检测前述全站仪主体7的倾斜角、倾斜方向。
前述传感器块76关于2轴为360°旋转自由，因此，无论前述姿势检测部41为怎样的姿势（例如即使在该姿势检测部41的上下相反的情况下），也能够进行在全方向的姿势检测。
在姿势检测中要求高响应性的情况下，基于前述第二倾斜传感器78的检测结果来进行姿势检测和姿势控制，但是，通常，该第二倾斜传感器78与前述第一倾斜传感器77相比检测精度差。
前述姿势检测部41具备高精度的前述第一倾斜传感器77和高响应性的前述第二倾斜传感器78，由此，基于该第二倾斜传感器78的检测结果来进行姿势控制，能够通过前述第一倾斜传感器77进行高精度的姿势检测。
能够使用该第一倾斜传感器77的检测结果来校正前述第二倾斜传感器78的检测结果。即，只要在前述第一倾斜传感器77检测出水平时的前述编码器79、80的值即实际的倾斜角与前述第二倾斜传感器78检测出的倾斜角之间产生偏差，则能够基于该偏差来校正前述第二倾斜传感器78的倾斜角。
因此，只要预先取得该第二倾斜传感器78的检测倾斜角与基于由前述第一倾斜传感器77进行的水平检测和前述编码器79、80的检测结果而求取的倾斜角的关系，则能够进行由前述第二倾斜传感器78检测出的倾斜角的校正（校准），能够利用该校准提高由该第二倾斜传感器78进行的高响应性下的姿势检测的精度。
前述运算控制部43在倾斜的变动大时、倾斜的变化快时，基于来自前述第二倾斜传感器78的信号来控制前述电动机。此外，前述运算控制部43在倾斜的变动小时、倾斜的变化缓慢时即在能够追踪前述第一倾斜传感器77的状态下，基于来自该第一倾斜传感器77的信号来控制前述电动机。
再有，在前述存储部44中储存有对比数据，所述对比数据表示前述第一倾斜传感器77的检测结果与前述第二倾斜传感器78的检测结果的比较结果。基于来自前述第二倾斜传感器78的信号来校正由该第二倾斜传感器78得到的检测结果。通过该校正，能够将由该第二倾斜传感器78得到的检测结果提高到前述第一倾斜传感器77的检测精度。因此，在由前述姿势检测部41进行的姿势检测中，能够维持高精度并实现高响应性。
前述摄像部38为具有与前述全站仪主体7的前述基准光轴o平行的摄像光轴83并且具有与根据前述光学棱镜65a、65b的最大偏角（例如±20°）大致相等或比最大偏角大的视角例如40°~50°的视角的摄像机，或者为具有比最大偏角小的视角例如30°~40°的视角的摄像机，前述摄像部38取得包含前述全站仪主体7的扫描范围的图像数据。前述摄像光轴83与前述射出光轴51和前述基准光轴o的关系是已知的，前述摄像光轴83与前述射出光轴51和前述基准光轴o平行，此外各光轴间的距离为已知的值。此外，前述摄像部38能够取得活动图像或连续图像。
前述摄像控制部45对前述摄像部38的摄像进行控制。前述摄像控制部45在前述摄像部38对前述活动图像或连续图像进行摄像的情况下，采取取得构成该活动图像或连续图像的帧图像的定时与由前述全站仪主体7扫描的定时（按照每个脉冲激光光线测距的定时）的同步。前述运算控制部43也执行图像与测定数据的相关联。
前述摄像部38的摄像元件84为作为像素的集合体的ccd或cmos传感器，关于各像素，能够特别指定在图像元件上的位置。例如，各像素具有将前述摄像光轴83作为原点的坐标系中的像素坐标，利用该像素坐标来特别指定在图像元件上的位置。此外，来自各像素的信号包含光接收信号以及像素坐标的信息。
进而，前述摄像部38的前述摄像光轴83与前述基准光轴o平行，进而前述摄像光轴83与前述基准光轴o处于已知的关系，因此，通过特别指定在前述摄像元件84上的位置，从而能够针对特别指定的位置检测相对于前述基准光轴o的偏角。
前述图像处理部46对由前述摄像部38取得的图像数据进行边缘提取处理、特征点的提取、图像跟踪处理（imagetrackingprocessing）、图像匹配等图像处理，进行目标的照明光的位置检测。
前述显示部47对由前述摄像部38取得的图像进行显示，对测定状况、测定数据等进行显示。再有，前述显示部47为触摸面板而作为操作部也发挥作用。此外，在进行利用前述数据采集器3的远程操作的情况下，能够省略前述显示部47。
参照图6（a）、图6（b）、图6（c）来对前述光轴偏转部62的偏转作用、扫描作用进行说明。
再有，在图6（a）中，为了简略化说明，针对前述光学棱镜65a、65b，分离示出了前述棱镜要素66a、66b和前述棱镜要素67a、67b。此外，图6（a）示出了前述棱镜要素66a、66b、前述棱镜要素67a、67b位于相同方向的状态，在该状态下得到最大的偏角（例如，±20°）。此外，最小的偏角为前述光学棱镜65a、65b的任一个旋转180°后的位置，该光学棱镜65a、65b的相互的光学作用被抵消，偏角为0°。因此，经由该光学棱镜65a、65b射出而光接收的脉冲激光光线的光轴（前述测距光轴61）与前述基准光轴o一致。
从前述发光元件52发出前述测距光57，该测距光57被前述投射透镜53做成平行光束，透射前述测距光偏转部62a（前述棱镜要素66a、66b）而朝向测定对象射出。在此，通过透射前述测距光偏转部62a，从而前述测距光57被前述棱镜要素66a、66b向需要的方向偏转而射出（图6（a））。
由前述测定对象反射后的前述反射测距光58透射前述反射测距光偏转部62b而入射，被前述成像透镜63聚光于前述光接收元件64。
前述反射测距光58透射前述反射测距光偏转部62b，由此，前述反射测距光58的光轴被前述棱镜要素67a、67b偏转以使与前述光接收光轴55一致（图6（a））。
能够利用前述光学棱镜65a和前述光学棱镜65b的旋转位置的组合来任意变更射出的测距光的偏转方向、偏角。
此外，当在将前述光学棱镜65a与前述光学棱镜65b的位置关系固定的状态下（即，在将由前述光学棱镜65a和前述光学棱镜65b得到的偏角固定的状态下）利用前述电动机72a、72b将前述光学棱镜65a和前述光学棱镜65b整体旋转时，透射前述测距光偏转部62a后的测距光描绘的轨迹为将前述基准光轴o（参照图4）作为中心的圆。
因此，只要使激光光线从前述发光元件52发出并使前述光轴偏转部62旋转，则能够使前述测距光57以圆的轨迹扫描。再有，当然，前述反射测距光偏转部62b与前述测距光偏转部62a整体旋转。
接着，图6（b）示出了使前述光学棱镜65a和前述光学棱镜65b相对旋转的情况。当将由前述光学棱镜65a偏转后的光轴的偏转方向设为偏转a且将由前述光学棱镜65b偏转后的光轴的偏转方向设为偏转b时，由前述光学棱镜65a、65b进行的光轴的偏转为合成偏转c来作为该光学棱镜65a、65b间的角度差θ。
因此，在使前述光学棱镜65a和前述光学棱镜65b沿相反方向同步地等速度地往复旋转的情况下，将透射前述光学棱镜65a、65b后的前述测距光57呈直线状地扫描。因此，通过使前述光学棱镜65a和前述光学棱镜65b沿相反方向等速度地往复旋转，从而如图6（b）所示那样能够使前述测距光57沿合成偏转c方向以直线的轨迹59往复扫描。
进而，如图6（c）所示那样，只要以相对于前述光学棱镜65a的旋转速度慢的旋转速度使前述光学棱镜65b旋转，则角度差θ逐渐增大并旋转前述测距光57，因此，该测距光57的扫描轨迹为螺旋状。
此外，个别地控制前述光学棱镜65a、前述光学棱镜65b的旋转方向、旋转速度，由此，得到使前述测距光57的扫描轨迹为将前述基准光轴o作为中心的辐射方向（半径方向）或者为水平方向、垂直方向等、各种扫描图案。
进而此外，将水平方向的扫描和铅垂方向的扫描合成，能够进行二维的扫描。进而，能够为具有中心的二维的闭环的扫描图案，在该情况下，使扫描图案的中心与测定点一致。此外，扫描图案的中心与前述测距光轴61一致。
图7示出了对测定对象（前述目标装置2的前述线状反射部20、前述基准反射部25）进行搜索的情况下的二维的闭环扫描图案即扫描图案85的一个例子。
能够使用前述光学棱镜65a和前述光学棱镜65b的旋转方向、旋转速度、旋转比的组合来形成扫描去路87a和扫描回路87b在扫描图案的中心（交点86）交叉的前述扫描图案85。例如，也能够使前述光学棱镜65a与前述光学棱镜65b的旋转比率为1∶2而呈8字形状扫描。
参照图8、图9、图10、图11（a）、图11（b）来对本实施例的作用进行说明。
由一人作业执行本实施例中的测定作业。
将前述全站仪1设置在已知点。设置状态下的前述全站仪1的姿势（倾斜、倾斜方向）由前述姿势检测部41检测，因此，能够省略前述全站仪1的校平作业。将该全站仪1的方向概略朝向测定点的方向。
在该全站仪1的设置后，使前述目标装置2移动到测定点，将前述杆18的下端设置在测定点p。
将前述照明灯23朝向前述全站仪1的方向，点亮前述照明灯23。前述照明灯23的照明光的辐射角大到大致30°，因此，将前述照明灯23的概略的方向对准前述全站仪1，由此，能够通过照明光捕获前述全站仪1（步骤：01）。
将测定开始的指令从前述数据采集器3向前述全站仪1发送。
该全站仪1根据测定开始的指令通过前述摄像部38取得前述照明灯23的图像。如上述那样，前述摄像部38的视角充分大到40°~50°或30°~40°，因此，只要将前述全站仪1概略朝向测定点的方向，则能够可靠地捕获前述照明灯23的照明光即前述照明灯23。
前述运算控制部43从图像中运算前述照明灯23（照明光的中心）的位置，进而从该照明灯23与前述基准反射部25的已知的位置关系运算该基准反射部25的方向（水平角、铅垂角）。
基于其运算结果，前述运算控制部43对前述水平旋转部8、前述铅垂旋转部9进行控制来将前述全站仪1的前述测距光轴61朝向前述基准反射部25。在将前述测距光轴61朝向前述基准反射部25的状态下，该基准反射部25存在于由前述摄像部38摄像的图像的大致中心（步骤：02）。
从前述测距光射出部35射出前述测距光57，前述运算控制部43对前述光学棱镜65a、65b的旋转进行控制，基于所得到的前述基准反射部25的方向（水平角、铅垂角）来对该基准反射部25的附近进行二维的搜索扫描。
在二维的搜索扫描中，执行搜索范围广的初期搜索扫描以及限定在包含测定对象的窄的范围中的局部搜索扫描。首先，开始用于检测前述目标装置2的初期搜索扫描。在检测出该目标装置2之后，执行局部搜索扫描。在此，进行的搜索工作只要使质量小的前述光学棱镜65a、65b旋转，因此，能极其高速地进行（步骤：03~05）。
在以下的说明中，作为搜索扫描的图案而采用8字形状的二维的前述扫描图案85。
搜索开始时的初期搜索扫描中的前述扫描图案85的形状如在图9中能看出那样为在水平方向上扁平的8字形状。
前述线状反射部20在铅垂方向上变长，因此，使前述扫描图案85为扁平，由此，能够以广范围进行高速的搜索。再有，不管扫描图案的形状而在初期搜索扫描中在水平方向上为扁平是优选的。
与前述扫描图案85的执行一起也执行测距、测角，因此，能够基于来自前述线状反射部20的前述反射测距光58来立即测定前述线状反射部20的水平方向的位置。
因此，通过前述扫描图案85的执行得到初期搜索扫描的前述扫描图案85的路径与前述线状反射部20交叉的状态，检测水平方向的位置（步骤：03）。
前述运算控制部43基于测定结果来控制前述光轴偏转部62，之后，使前述交点86沿着前述线状反射部20移动（在图9中，使前述交点86向下方移动）直到利用前述扫描图案85检测出前述基准反射部25（步骤：04）。
在利用前述扫描图案85检测出前述基准反射部25之后，前述运算控制部43将前述扫描图案85变更为适于检测前述基准反射部25的中心位置的二维的局部扫描图案85’（参照图10）。该局部扫描图案85’为搜索范围窄而且纵长的形状。在此，前述基准反射部25从前述线状反射部20突出，因此，通过测距结果的变化而能够确认前述基准反射部25的检测。再有，不管扫描图案的形状而局部扫描图案在纵长上为扁平是优选的。
图11（a）、图11（b）示出了利用前述局部扫描图案85’执行局部搜索扫描的状态（步骤：05）。
当前述局部扫描图案85’的交点86’为前述基准反射部25的中心附近时，前述局部扫描图案85’的扫描去路87a、扫描回路87b通过前述基准反射部25的边缘。根据该边缘的测定点q3、q4、q5、q6的测定结果而能够测定前述交点86’相对于前述基准反射部25的位置，能够使该交点86’与前述基准反射部25的中心一致（步骤：06）。
当前述交点86’与该基准反射部25的中心一致时，将前述测距光轴61向前述基准反射部25的中心瞄准，执行该基准反射部25的测定（步骤：07）。
进而，通过前述局部扫描图案85’的执行来测定前述线状反射部20的上下的测定点q1、q2的位置（三维坐标）。根据测定点q1、q2的三维坐标而能够测定前述目标装置2的前后、左右的歪斜（hading），能够基于测定点q1、q2的三维坐标来校正前述基准反射部25的测定结果（步骤：08、09）。
进而，在此得到的、前述目标装置2的歪斜为相对于前述测距光轴61的歪斜，该测距光轴61自身未必为水平。该测距光轴61相对于前述基准光轴o的倾斜角、倾斜方向能够由前述射出方向检测部39测定，进而，前述基准光轴o相对于水平的倾斜角、倾斜方向能够由前述姿势检测部41测定。
因此，也能够测定前述目标装置2相对于水平或铅垂的倾斜角、倾斜方向。因此，不管该目标装置2的倾斜而能够针对正确的测定点（前述杆18下端指示的点）正确地测定距离、仰角（elevationangle）、水平角。将测定结果向前述数据采集器3发送。
因此，即使为不能直立支承前述目标装置2的场所处的测定例如壁的角落、天花板的角等，只要能够使用前述杆18的下端指示测定点，也能够进行正确的测定。
接着，确认应该测定的测定点的有无（步骤：10）。
只要在使前述目标装置2移动到下一个测定点的情况下在移动中也继续执行前述扫描图案85，则能够进行前述目标装置2的追踪。根据本实施例，只要在移动中前述扫描图案85横穿过前述线状反射部20即可，因此，容易此外可靠地执行追踪。进而，即使在障碍物通过前述全站仪1与前述目标装置2之间等而追踪中断的情况下，也能够简单地恢复（步骤：11）。
再有，也可以基于图像来进行追踪。在图像中，只要捕获前述目标装置2，则能够进行利用前述全站仪1的搜索扫描，因此，只要使前述全站仪1追踪以使在图像中捕获来自前述照明灯23的照明光即可。
如上述那样，由前述摄像部38捕获前述目标装置2，检测出粗略的方向，将前述测距光轴61朝向从图像得到的方向。因此，前述摄像部38作为测定对象检测传感器发挥作用。
进而，如图12所示那样，前述摄像部38具有广的视角，能够捕获存在于广范围的多个前述目标装置2。
在多个该目标装置2存在于前述摄像部38的视角内的情况下，对各个前述目标装置2附加识别功能，由此，能够基于所识别的结果来通过前述光轴偏转部62将前述测距光轴61依次朝向各个前述目标装置2（瞄准）。
在该情况下，在前述全站仪主体7不进行旋转的情况下即在前述基准光轴o固定的状态下，仅偏转前述测距光轴61。然后，能够利用前述全站仪1对多个前述目标装置2连续地大致同时地执行测定。
进而，在使前述摄像部38的视角与由前述光轴偏转部62造成的偏角相等或大致相等的情况下，只要针对存在于测定范围（存在于前述摄像部38的视角内）的前述目标装置2或测定点设置一次前述全站仪1，则能够在不改变前述全站仪主体7的方向的情况下对全部前述目标装置2、全部测定点执行测定。
进而，前述全站仪1向各目标装置2（前述基准反射部25）的瞄准基于前述摄像部38的图像的检测结果，瞄准方向被特别指定，瞄准被瞬时执行。
接着，对存在多个前述目标装置2的情况下的、该目标装置2的识别进行说明。
对前述照明灯23附加闪烁功能，多个前述照明灯23各自具有固有的闪烁模式。例如，闪烁周期不同、点亮时间、熄灭时间不同等。
再有，在使前述照明灯23闪烁的情况下，为了可靠地检测照明光，只要取得点亮时的图像和熄灭时的图像并利用前述运算控制部43求取图像的差即可。
在该情况下，通过前述数据采集器3的前述通信部30、前述全站仪主体7的前述通信部42间的通信进行前述照明灯23的闪烁与由前述摄像部38进行的图像的取得的同步。
或者，将gps设置于前述数据采集器3、前述全站仪主体7，利用gps时刻而在基于预先决定的时刻的定时进行照明光的闪烁和图像的取得。
进而，基于前述摄像部38所取得的图像来进行前述目标装置2的识别也可。例如，使前述摄像部38所取得的图像显示在前述数据采集器3的前述显示部31中，从图像上检测出各个前述目标装置2的位置，对各个前述目标装置2附加识别号码，将前述目标装置2的位置和识别号码相关联并向前述全站仪主体7发送也可。
接着，对前述目标装置2进一步进行说明。
图13示出了作为第二实施例的目标装置88。再有，在图13中省略前述照明灯23而示出。
在第二实施例中，与在图9中示出的目标装置2同样，沿杆18的整个圆周卷绕设置反射片材来形成了线状反射部20。在第二实施例中变更在该线状反射部20的中间部设置的基准反射部25。
该基准反射部25相对于前述杆18而为粗直径，进而，沿着轴心在上下方向上5分割前述基准反射部25，在中央部分89a和上下部分89b、89b中分别沿整个圆周卷绕设置反射片材。此外，在前述中央部分89a的上下相邻的部分89c、89c成为非反射部。此外，前述中央部分89a的轴向方向的长度比测距光的光束直径大。
前述中央部分89a的中心位置为前述基准反射部25的中心位置。
通过在前述中央部分89a的上下形成前述非反射部89c，从而能够对前述中央部分89a的边界进行检测，通过测定边界位置而能够测定前述中央部分89a的中心位置，能够使交点86与前述中央部分89a的中心一致。
此外，使前述基准反射部25的直径与前述杆18的直径相同，在前述中央部分89a的上下形成非反射部89c、89c也可。
图14示出了作为第三实施例的目标装置90。该目标装置90为带状的平板的支承构件来代替剖面为圆形的杆。在图14中，省略前述照明灯23而示出。
通过圆形的反射片材91a和在该反射片材91a的周围形成的非反射部91b构成表示基准点的基准反射部25。前述基准反射部25的中心表示基准点，从前述基准反射部25的中心到前述非反射部91b的上下各自的边界线的距离是已知的。在前述基准反射部25的上下粘贴设置有带状的反射片材92a，该反射片材92a的周围被非反射部92b描绘轮廓。
前述反射片材91a的直径被设定为比测距光的直径大，此外，前述反射片材92a的宽度尺寸为已知的值。
前述反射片材91a的周围被前述非反射部91b包围，因此，前述反射片材91a的边界位置的测定变得容易，该反射片材91a的中心位置的检测变得容易。此外，前述反射片材92a的周围被前述非反射部92b包围，因此，前述反射片材92a的边界位置的测定变得容易，该反射片材92a的中心线的检测变得容易。前述目标装置90的下端部为尖端，以使能够指示测定点。
图15示出了作为第四实施例的目标装置95。
在该目标装置95中，在杆96的上端设置有具有包含局部扫描图案的大小的反射板97。
前述反射板97的形状为正方形、圆形的哪一个都可以，只要为已知的形状即可。在图示中为正方形，前述反射板97的中心为基准点98，该基准点98处于前述杆96的轴心上，该杆96的下端与前述基准点98的距离是已知的。
前述反射板97的整个表面为反射片材，进而形成有非反射图案99。
该非反射图案99表示基准点，图15的前述非反射图案99示出了其一个例子。
该非反射图案99由通过前述基准点98的铅垂线99a和水平线99b、通过前述基准点98的对角线99c、99d构成，前述铅垂线99a、前述水平线99b、前述对角线99c、99d分别为非反射部。分别使用已知的线宽形成前述铅垂线99a、前述水平线99b、前述对角线99c、99d，也可以为相同的线宽，也可以为分别不同的线宽。
作为第四实施例中的、二维扫描图案，能够使用8字图案、圆扫描图案等各种图案，但是，在以下的说明中采用圆扫描图案101。此外，假设前述反射板97为铅垂而与全站仪1正对。
作为使前述全站仪1的测距光轴61概略瞄准前述反射板97的中心（前述基准点98）的方法，与上述同样从前述摄像部38所取得的图像检测出前述反射板97的中心，基于其检测结果来将前述测距光轴61朝向前述反射板97的大致中心。
当利用前述圆扫描图案101执行搜索时，每当扫描线通过前述各线即前述铅垂线99a、前述水平线99b、前述对角线99c、99d时不反射测距光，因此，没有利用前述摄像部38的前述摄像元件84的反射测距光的检测，在扫描线的前述各线通过位置光接收光量降低。
图16（a）示出了在扫描线（圆扫描线）上的光接收光量的变化。在图16（a）中，光量降低的位置示出了圆扫描线通过前述各线的位置。
在图示中，光量降低的位置为等间隔，图示出了前述圆扫描图案101的中心与前述非反射图案99的中心（前述基准点98）一致。
作为使前述圆扫描图案101的中心与前述基准点98一致的方法，针对前述圆扫描图案101通过前述铅垂线99a的2点求取三维坐标，进而求取前述铅垂线99a的中点。此外，针对前述水平线99b也同样地求取中点，只要调整前述测距光轴61的瞄准方向以使两个中点的坐标一致即可。
进而，针对前述对角线99c、99d也同样地求取中点，只要调整前述测距光轴61的瞄准方向以使全部中点一致，则提高瞄准方向设定的精度。
再有，也可以进行瞄准方向的调整，以使光量降低的位置为等间隔。
接着，对前述反射板97的倾斜（前后方向的倾斜（以下倾斜）和将前述杆96作为中心的旋转（以下旋转））的测定进行说明。
在对前述反射板97通过前述圆扫描图案101扫描测距光的情况下，沿着该圆扫描图案101进行三维测定。在前述反射板97倾斜或旋转的状态下，在接近前述全站仪1的位置测距结果变小，在远离该全站仪1的位置测距结果变大，因此，当将圆扫描的旋转角作为横轴时，如图16（b）所示那样，得到sin曲线103。
前述倾斜、旋转的大小表现为前述sin曲线103的振幅a，前述旋转的角度表现为前述sin曲线103的相位的偏差θ。因此，通过测定前述振幅a、相位的偏差θ，从而能够对前述反射板97的倾斜、旋转进行检测。
进而，基于检测出的倾斜、旋转来校正测定点p的测距结果，由此，能够进行高精度的测定。
前述全站仪主体7具备前述姿势检测部41，该姿势检测部41能够实时地检测前述全站仪主体7的姿势，因此，在从前述设置台6拆卸该全站仪主体7而以手拿前述全站仪主体7的状态下利用该全站仪主体7进行测定，根据前述姿势检测部41的检测结果来校正测定结果也可。
进而此外，在上述的实施例中，目标装置具备回复反射体的测定对象，但是，也能够对从目标装置分离的测定对象进行测定。
例如，在本测量系统中将全站仪1用作激光扫描仪的情况例如将建筑物等作为测定对象来针对测定对象取得点云数据（pointclouddata）的情况下，只要在需要测定对象的点云数据的位置设置前述目标装置，则前述全站仪1以该目标装置（照明灯）为中心进行二维扫描，能够取得二维扫描范围的点云数据。
进而，通过对摄像部取得的图像进行图像跟踪，从而能够进行照明光的追踪，因此，使前述目标装置移动，由此，能够取得需要的部分、需要处的点云数据。