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JP2002214344A - 距離測定装置 - Google Patents

距離測定装置

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Publication number
JP2002214344A
JP2002214344A JP2001007841A JP2001007841A JP2002214344A JP 2002214344 A JP2002214344 A JP 2002214344A JP 2001007841 A JP2001007841 A JP 2001007841A JP 2001007841 A JP2001007841 A JP 2001007841A JP 2002214344 A JP2002214344 A JP 2002214344A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
distance
unit
viewing angle
light
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001007841A
Other languages
English (en)
Inventor
Shunichi Haga
俊一 芳賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2001007841A priority Critical patent/JP2002214344A/ja
Priority to US10/043,302 priority patent/US6583860B2/en
Publication of JP2002214344A publication Critical patent/JP2002214344A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/10Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse-modulated waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な操作で測定対象物間の間隔や測定対象
物の高さを測定できる距離測定装置を提供する。 【解決手段】 レーザ光を出射する発光部20と、発光
部20からの出射光をターゲット5に照射する対物レン
ズ14と、ターゲット5からの反射光を受光レンズ15
を介して受光する受光部25と、受光部25で受光され
た反射光に基いてターゲット5までの距離を求める距離
計算部41Aとを備えている距離測定装置1において、
2つのターゲット5a,5bに対する視野角を設定する
視野角設定部(回転リング31、回転位置検出ポテンシ
ョメータ32及び角度計算部33)を設けるとともに、
この視野角設定部で設定された視野角と距離計算部41
Aで求められた距離測定結果とに基いて2つのターゲッ
ト5a,5b間の距離を演算する間隔計算部41Bを設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はレーザ光等のビーム光
を用いる距離測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】距離測定装置は、レーザ光を出射するレ
ーザダイオード等の発光素子と、発光素子からの出射光
を測定対象物に照射する対物レンズと、測定対象物から
の反射光を受光レンズを介して受光する受光素子と、受
光素子で受光された反射光に基いて測定対象物までの距
離を求める測定部とを備えている。
【0003】この距離測定装置は、レーザ光を測定対象
物に照射し、測定対象物からの反射光を受光素子で受光
し、レーザ光を出射してから受光素子で受光されるまで
の時間を測定することによって測定対象物までの距離を
測定する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この距離測
定装置では2つの測定対象物間の距離を測定することは
できなかった。
【0005】2つの測定対象物間の距離を測定するに
は、各測定対象物までの直線距離を測定し、測定結果か
ら演算する必要がある。
【0006】しかし、上記の方法によって2つの測定対
象物間の距離を測定するには測定した距離を記憶するた
めのメモリ、発光素子と各測定対象物とを結ぶ直線のな
す角度及び発光素子から各測定対象物までの距離を求め
るための演算回路等が必要となる。
【0007】そのため、2つの測定対象物間の距離を測
定する機能を距離測定装置に持たせた場合には、角度及
び距離を求めるための演算回路等によって距離測定装置
の構成が複雑となり、測定に手間がかかり、操作が煩雑
化するという問題がある。
【0008】また、この距離測定装置で測定対象物の高
さを測定する場合にも同様の問題があった。
【0009】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は簡単な操作で測定対象物間の間隔
や測定対象物の高さを測定できる距離測定装置を提供す
ることである。
【0010】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め請求項1記載の発明は、ビーム光を出射する発光手段
と、前記発光手段からの出射光を測定対象物に照射する
対物レンズと、前記測定対象物からの反射光を受光レン
ズを介して受光する受光手段と、前記受光手段で受光さ
れた前記反射光に基いて前記測定対象物までの距離を求
める測定手段とを備えている距離測定装置において、前
記測定対象物の位置を指示する指標を備え、2つの前記
測定対象物に対する視野角を決定する視野角設定手段
と、前記指標を表示する表示部と、前記測定手段による
距離測定結果と前記視野角設定手段で設定された視野角
とに基いて前記2つの測定対象物間の距離を演算する演
算手段とを備えていることを特徴とする。
【0011】視野角設定手段によって設定された2つの
測定対象物に対する視野角と測定手段によって求められ
た測定対象物までの距離とを用いて2つの測定対象物間
の距離を求めることができる。
【0012】請求項2記載の発明は、請求項1記載の距
離測定装置において、前記指標は2つであり、前記各指
標間の間隔は前記2つの測定対象物の間隔に応じて変え
ることができることを特徴とする。
【0013】請求項3記載の発明は、請求項1記載の距
離測定装置において、前記視野角設定手段は、接眼レン
ズに回転可能に支持され、指標を有する回転リングと、
この回転リングの変位量を検出する回転位置検出ポテン
ショメータと、この回転位置検出ポテンショメータの検
出結果に基いて視野角を演算する角度演算回路とを備え
ていることを特徴とする。
【0014】接眼レンズに回転可能に支持され、指標を
有する回転リングの変位量を回転位置検出ポテンショメ
ータで検出し、この回転位置検出ポテンショメータの検
出結果に基いて角度演算回路で視野角を演算する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。
【0016】図1はこの発明の一実施例に係る距離測定
装置の正面図、図2はその上面図、図3はその側面図で
ある。
【0017】距離測定装置1の正面及び背面にはそれぞ
れ側板11がねじ12によってボディ13に取り付けら
れている。
【0018】距離測定装置1の一方の側面には対物レン
ズ14と受光レンズ15とが配置されている。また、距
離測定装置1の他方の側面の接眼部には目当てゴム16
が取り付けられている。
【0019】距離測定装置1の上面には電源・測定スイ
ッチ17とモードスイッチ18とが配置されている。
【0020】図4は図2のIV−IV線に沿う断面図、図5
は視野角設定部を図4のA矢視方向から見た図である。
【0021】距離測定装置1は、レーザ発光部(発光手
段)20と、光路変換ミラー21と、プリズム22と、
対物レンズ14と、LCD表示部(表示部)23と、接
眼レンズ24と、受光レンズ15と、受光部(受光手
段)25と、電源部26とを備える。
【0022】レーザ発光部20には例えばレーザダイオ
ードが用いられる。
【0023】光路変換ミラー21は発光部20から出射
され、発光レンズ31で集光された出射光をプリズム2
2、対物レンズ14を介してターゲット(測定対象物)
5へ向けるように導く。
【0024】LCD表示部23は対物レンズ14と接眼
レンズ24とを結ぶ光軸L上に配置されている。LCD
表示部23に表示されたレチクル23A等は接眼レンズ
24によって拡大される。
【0025】接眼レンズ24には視野角設定部(視野角
設定手段)30が設けられている。
【0026】視野角設定部30は、回転リング31と、
回転位置検出ポテンショメータ32と、後述する角度計
算部(角度演算回路)33(図6参照)とで構成されて
いる。
【0027】回転リング31は接眼レンズ24の外周に
回転可能に支持されるとともに、カムピン34によって
固定されている。この回転リング31にはターゲット5
a,5bの位置を指示する三角形をした一対の指標35
が縦方向に形成されている(図5参照)。
【0028】回転位置検出ポテンショメータ32は回転
リング31に結合され、回転リング31の変位量を検出
する。回転位置検出ポテンショメータ32はボディ13
に固定されている。
【0029】受光部25は例えばフォトダイオードが用
いられる。受光部25の受光電流は演算・制御回路40
(図6参照)へ出力される。
【0030】図6は演算・制御回路を説明するブロック
構成図である。
【0031】演算・制御回路40は、CPU41と、L
CDドライバ42と、カウンタ43と、タイミングコン
トローラ44と、LDドライバ45と、増幅回路46
と、コンパレータ47とを備えている。
【0032】タイミングコントローラ44はクロック発
生回路44Aとスタート信号回路44Bとを備える。
【0033】クロック発生回路44Aは、水晶発振子や
セラミック発振子を用いて発生したマスタクロックを、
例えばフリップフロップで分周して基準クロックとなる
クロック信号44aを発生させる。このクロック信号4
4aは、トリガ信号41aが入力したとき、カウンタ4
3へ出力される。
【0034】スタート信号回路44Bはクロック信号4
4aの入力に同期してスタート信号44bを出力する。
【0035】LDドライバ45は、スタート信号44b
を入力したとき、投光信号45aを発生する。
【0036】このLDドライバ45は、npnトランジ
スタと、エミッタ抵抗を備え、スタート信号に基づいて
レーザ発光部20を定電流駆動して一定時間点灯させる
構成とする。
【0037】増幅回路46は受光素子25の受光電流を
光パワーに応じた電圧信号に変換して増幅する。
【0038】コンパレータ47は増幅回路46の出力と
閾値となる基準電圧とを入力し、増幅回路46の出力が
閾値レベルを越えたとき、例えばHレベルのストップ信
号47aを出力する。
【0039】カウンタ43は、スタート信号44bを入
力したとき、カウントを開始し、ストップ信号47aを
入力したとき、カウントを終了し、カウント値をCPU
41へ出力する。
【0040】CPU41は距離計算部(測定手段)41
A、間隔計算部(演算手段)41B及び角度計算部33
を備えている。
【0041】距離計算部41Aは基準クロックの周波数
とカウント値とから得られたターゲット5までの往復時
間と光速とからターゲット5a,5bまでの距離dを計
算する。
【0042】角度計算部33は回転位置検出ポテンショ
メータ32の検出結果からメモリ6を参照して視野角θ
(図10参照)を求める。
【0043】間隔計算部41Bは2つのターゲット5
a,5b間の間隔(距離)Lやターゲットの高さHを計
算し、表示信号41bを出力する。
【0044】CPU41は、電源・測定スイッチ17が
押されて測定スタート信号17aが入力したとき、タイ
ミングコントローラ44へトリガ信号41aを出力す
る。
【0045】なお、電源・測定スイッチ17が一定時間
(例えば8秒)操作されないとき、CPU41はLCD
表示部23等への電力の供給を止め、自動的に電源のオ
フを行う。
【0046】CPU41は、モードスイッチ18が押さ
れたとき、測定距離単位(メートル(m)とヤード(Y
D))、間隔測定モード(間隔−遠近測定モード、高さ
測定モード)等のモードを順番に切り替える。
【0047】LCDドライバ42は表示信号41bを入
力したとき、点灯信号42aを出力してLCD表示部2
3を点灯させる。
【0048】なお、メモリ6にはEEPROMが用いら
れている。
【0049】図7はポテンショ回転角度と視野角との関
係を示す図である。
【0050】メモリ6には回転位置検出ポテンショメー
タ32の回転角度θpに対する視野角θのデフォルト値
が図7に示されるテーブルとして記憶されている。した
がって、回転角度θpが設定されれば、これに対応して
視野角θが決定される。
【0051】次に、この距離測定装置1を用いてターゲ
ット5までの直線距離dを測定する方法を説明する。
【0052】図8は距離測定装置とターゲットとの関係
を説明する図、図9は図8におけるLCD表示部の拡大
図である。
【0053】図8では木(ターゲット5)までの距離を
dとしている。
【0054】まず、電源・測定スイッチ17を押して、
このLCD表示部23にレチクル23A、単位23B、
電池残量24C、モード23D等を表示させる。これら
の表示はターゲット5の像と重ね合せて接眼レンズ24
を通して見ることができる(図9参照)。
【0055】次に、ターゲット5にレチクル23Aの位
置を合わせ、電源・測定スイッチ17を再度押してター
ゲット5に向けてレーザ光を照射する。
【0056】ターゲット5からの反射光が受光部25で
受光され、距離計算部41Aでターゲット5までの距離
dが計算され、LCD表示部23に表示される。
【0057】次に、ほぼ同一線上にある2つのターゲッ
ト5a,5b間の間隔を測定する方法を図10、図11
を参照して説明する。
【0058】図10、図11は2つのターゲット間の間
隔を測定する方法を説明する図、図12はLCD表示部
の一例を示す拡大図、図13はLCD表示部の他の例を
示す拡大図である。図10〜図13はターゲットの遠近
を考慮しない場合の例である。
【0059】まず、モードスイッチ18を押してモード
を間隔−測定モードにし、ターゲット5aとターゲット
5bとの中間にレチクル23Aの位置を合わせる。
【0060】次に、回転リング31を回転させて指標3
5を動かし、指標35をターゲット5a,5bに合わせ
る。
【0061】このとき、回転位置検出ポテンショメータ
32で検出された回転リング31の回転角度θpは角度
計算部33へ出力され、視野角θがメモリ6を参照して
決定される。
【0062】なお、図13は、図11より見易くするた
め、指標35a,35bの位置をLCD表示部23に表
示した例である。
【0063】図13では回転リング31の回転角度θp
に連動して指標35a,35b間の間隔が変わる。斜線
部分(指標35a,35bの位置を示す)と白抜き部分
とはコントラストによって明暗を付けている。
【0064】次に、電源・測定スイッチ17を再度押し
てターゲット5a又はターゲット5bに向けてレーザ光
を照射する。ターゲット5a又はターゲット5bからの
反射光が受光部25で受光され、距離計算部41Aでタ
ーゲット5a又はターゲット5bまでの距離d(例えば
88.8m)が計算され、LCD表示部23に表示され
る(図12参照)。
【0065】間隔計算部41Bでは、視野角θと距離d
とから2つのターゲット5aとターゲット5bとの間隔
L(例えばL=15)を求め、LCD表示部23に表示
する(図12参照)。
【0066】なお、間隔Lは数1を用いて求められる。
【0067】
【数1】
【0068】図14,図15はターゲットの遠近を考慮
した場合の例である。
【0069】図14は2つのターゲット間の間隔を測定
する方法を説明する図、図15はLCD表示部の一例を
示す拡大図である。
【0070】まず、モードスイッチ18を押してモード
を間隔−遠近測定モードにし、ターゲット5aとターゲ
ット5bとの中間にレチクル23Aの位置を合わせる。
【0071】次に、回転リング31を回転させて指標3
5をターゲット5a,5bに合わせる。
【0072】このとき、回転位置検出ポテンショメータ
32で検出された回転リング31の回転角度θpは角度
計算部33へ出力され、視野角θがメモリ6を参照して
決定される。
【0073】次に、電源・測定スイッチ17を再度押し
てターゲット5aへ向けてレーザ光を照射する。ターゲ
ット5aからの反射光が受光部25で受光され、距離計
算部41Aでターゲット5aまでの距離d1が計算さ
れ、LCD表示部23に表示され、メモリ6に記憶され
る。
【0074】更に、ターゲット5bに向けてレーザ光を
照射する。ターゲット5bからの反射光が受光部25で
受光され、距離計算部41Aでターゲット5bまでの距
離d2が計算され、LCD表示部23に表示される。
【0075】間隔計算部41Bでは、視野角θとメモリ
6に記憶された距離d1,d2とから2つのターゲット
5aとターゲット5bとの間隔Lを求め、LCD表示部
23に表示する。
【0076】なお、間隔Lは数2を用いて求められる。
【0077】
【数2】
【0078】次に、ターゲット5の高さHを測定する方
法を図16〜図19を参照して説明する。
【0079】図16、図17はターゲットの高さを測定
する方法を説明する図、図18はLCD表示部の一例を
示す拡大図、図19はLCD表示部の他の例を示す拡大
図である。
【0080】まず、モードスイッチ18を高さモードに
切り替える。
【0081】ターゲット5である木の根元から頂部にか
けて回転リング31の指標35を合わせて視野角θを求
め、LCD表示部23に表示する。
【0082】次に、電源・測定スイッチ17を押してタ
ーゲット5に向けてレーザ光を照射してターゲット5ま
での距離dを求め、LCD表示部23に表示する。
【0083】間隔計算部41Bでは、視野角θと距離d
とからターゲット5の高さHを求め、LCD表示部23
に表示する(図18参照)。
【0084】なお、高さHは数3を用いて求められる。
【0085】
【数3】
【0086】この実施形態によれば、回転リング31を
回転させるだけの簡単な操作でターゲット5a,5b間
の間隔やターゲット5の高さを測定することができる。
また、構成が簡単であるので、装置1の小型化を図るこ
とができる。
【0087】図20はLCD表示部の変形例を示す拡大
図である。
【0088】この変形例では指標35bを位置P1に移
動して一方のターゲット5bの位置を検出した後、指標
35bを位置P2へ移動して他方のターゲット5aの位
置を検出する点で上記のLCD表示部と異なる。
【0089】視野角は指標35bの移動量から決定され
る。
【0090】なお、上記各実施形態では視野角設定部に
回転リングを用いたが、回転リングに代えてスライド式
のものを用いてもよいことは勿論である。
【0091】また、測定結果はモードスイッチ18によ
り記憶の有無を選択可能であり、電源・測定スイッチ1
7を再度押すことにより測定結果を読み出し、表示させ
ることが可能である。
【0092】
【発明の効果】以上説明したように請求項1又は2記載
の発明の距離測定装置によれば、簡単な操作で測定対象
物間の間隔や測定対象物の高さを測定することができ
る。
【0093】請求項3記載の発明の距離測定装置によれ
ば、簡単な構成で視野角を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の一実施例に係る距離測定装置
の正面図である。
【図2】図2はこの発明の一実施例に係る距離測定装置
の上面図である。
【図3】図3はこの発明の一実施例に係る距離測定装置
の側面図である。
【図4】図4は図2のIV−IV線に沿う断面図である。
【図5】図5は視野角設定部を図4のA矢視方向から見
た図である。
【図6】図6は演算・制御回路を説明するブロック構成
図である。
【図7】図7はポテンショ回転角度と視野角との関係を
示す図である。
【図8】図8は距離測定装置とターゲットとの関係を説
明する図である。
【図9】図9は図8におけるLCD表示部の拡大図であ
る。
【図10】図10は2つのターゲット間の間隔を測定す
る方法を説明する図である。
【図11】図11は2つのターゲット間の間隔を測定す
る方法を説明する図である。
【図12】図12はLCD表示部の一例を示す拡大図で
ある。
【図13】図13はLCD表示部の他の例を示す拡大図
である。
【図14】図14は2つのターゲット間の間隔を測定す
る方法を説明する図である。
【図15】図15はLCD表示部の一例を示す拡大図で
ある。
【図16】図16はターゲットの高さを測定する方法を
説明する図である。
【図17】図17はターゲットの高さを測定する方法を
説明する図である。
【図18】図18はLCD表示部の一例を示す拡大図で
ある。
【図19】図19はLCD表示部の他の例を示す拡大図
である。
【図20】図20はLCD表示部の変形例を示す拡大図
である。
【符号の説明】
1 距離測定装置 5,5a,5b ターゲット(測定対象物) 14 対物レンズ 15 受光レンズ 20 発光部(発光手段) 23 LCD表示部(表示部) 25 受光部(受光手段) 30 視野角設定部(視野角設定手段) 31 回転リング 32 回転位置検出ポテンショメータ 33 角度計算部(角度演算回路) 35,35a,35b 指標 41A 距離計算部 41B 間隔計算部(演算手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F112 AD01 BA02 CA06 DA40 FA14 GA05 5J084 AA05 AA10 AC08 AD01 BA04 BA11 BA36 BB02 BB04 BB12 BB37 CA23 CA31 CA34 CA62 CA71 DA01 DA07 DA10 EA21 FA03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビーム光を出射する発光手段と、 前記発光手段からの出射光を測定対象物に照射する対物
    レンズと、 前記測定対象物からの反射光を受光レンズを介して受光
    する受光手段と、 前記受光手段で受光された前記反射光に基いて前記測定
    対象物までの距離を求める測定手段とを備えている距離
    測定装置において、 前記測定対象物の位置を指示する指標を備え、2つの前
    記測定対象物に対する視野角を決定する視野角設定手段
    と、 前記指標を表示する表示部と、 前記測定手段による距離測定結果と前記視野角設定手段
    で設定された視野角とに基いて前記2つの測定対象物間
    の距離を演算する演算手段とを備えていることを特徴と
    する距離測定装置。
  2. 【請求項2】 前記指標は2つであり、前記各指標間の
    間隔は前記2つの測定対象物の間隔に応じて変えること
    ができることを特徴とする請求項1記載の距離測定装
    置。
  3. 【請求項3】 前記視野角設定手段は、接眼レンズに回
    転可能に支持され、指標を有する回転リングと、この回
    転リングの変位量を検出する回転位置検出ポテンショメ
    ータと、この回転位置検出ポテンショメータの検出結果
    に基いて視野角を演算する角度演算回路とを備えている
    ことを特徴とする請求項1記載の距離測定装置。
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