JP2005156261A - レーザ測距装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ測距装置において、２個の検出部がその回転軸と垂直な同一平面上を回動するようにして、２点間距離計測において使用者が検出部を回動させる動作及びレーザ照射ポイントの狙いを付ける動作が容易となる。
【解決手段】レーザ光を照射する照射部（３，４，５，６）と、照射光の測定物からの反射光を受光する受光部（７，８，９，１０）とを有する検出部１，２を回転自在に独立して２個備え、各検出部１，２は、各々の回転軸Ａ１が同一軸であり、該回転軸と垂直な同一平面上を回動し、各々の照射部１，２によるレーザ光の投光軸Ｂ，Ｃが該回転軸Ａ１を回転中心として検出部１，２の回動平面と平行な同一平面上にあるように照射部を配置した。
【選択図】図７

Description

本発明は、例えば住宅建設や電気工事等において２点間の距離等を算出するレーザ測距装置に関するものである。

従来の２点間の距離を算出するレーザ測距装置として、それぞれ測定物に向かって光ビームを照射する照射部及び各々の測定物からの反射光を受光する受光部を有する第１及び第２の検出手段が回転可能に設けられており、それら検出手段により得られた検出データと、それら検出手段の角度とを元にデータの演算処理により２点間距離を求める装置がある（特許文献１、２参照）。

特許文献２に示される測距装置を、図２９（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本装置は、検出部１０１と検出部１０２とが回転部１０３の回転軸１０４の回りに軸方向に積み重ね状に回転自在に設けられており、検出部１０１の先端には、照射部１０１ａと受光部１０１ｂ、検出部１０２の先端には、照射部１０２ａと受光部１０２ｂがそれぞれ配置され、検出部１０１と１０２は、それぞれ上下に配置され、それぞれが回転部１０３の回転軸１０４を回転中心として回動する構造である。
特開２００３−１０６８３７号公報 特願２００２−３７１０６０

しかし、このような構造においては、２点間の距離を計測するために、図２９（ｂ）のように、検出部１０１と１０２を回動させる時に、それぞれの上下から手をそえなければならず、使用者にとって使いづらいものになると共に、検出部１０１及び１０２の照射部１０１ａと照射部１０２ａの位置関係が上下にあるために、レーザ光の照射ポイントがそれぞれ上下にずれた位置になって、使い勝手が悪く、測定誤差となることがあった。

本発明は、上記のようなことに鑑みて、２個の検出部がその回転軸と垂直な同一平面上を回動するようにして、２点間距離計測において使用者が検出部を回動させる動作及びレーザ照射ポイントの狙いを付ける動作が容易となり、使い勝手の良いレーザ測距装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、複数方向にある測定物の２点間距離を測定するレーザ測距装置において、レーザ光を照射する照射部と、照射光の測定物からの反射光を受光する受光部とを有する検出部を回転自在に独立して２個備え、上記２個の検出部は、各々の回転軸が同一軸であり、該回転軸と垂直な同一平面上を回動し、各々の照射部によるレーザ光の投光軸が該回転軸を回転中心として前記検出部の回動平面と平行な同一平面上にあるように照射部を配置したものである。
請求項２の発明は、請求項１において、各検出部の受光部が、それぞれの照射部の投光方向と同方向に配置されているものである。
請求項３の発明は、請求項１において、各検出部から照射される投光軸の成す角度が１８０°となる時、各検出部を覆う外殻の外側面を投光軸と平行な面に構成したものである。
請求項４の発明は、請求項１において、それぞれの照射部からの投光タイミングをずらせたものである。
請求項５の発明は、請求項４において、それぞれの投光タイミングに連動して受光部が動作するものである。
請求項６の発明は、請求項１において、２つの投光軸の成す角度を１８０°になる位置にしたときに、各検出部が計測した距離の差により２点間の中心位置が認識できるような演算及び表示機能を有したものである。
請求項７の発明は、請求項１において、２つの投光軸の成す角度を１８０°になる位置にしたときに、照射ポイント間のｎ等分の位置が認識できるような演算及び表示機能を有したものである。
請求項８の発明は、請求項６及び７において、求める位置からのずれ量又は方向がレベル表示され、目視で認識できるようにしたものである。
請求項９の発明は、請求項１において、１つの検出部から照射されたレーザ光の反射光を２つの検出部で受光し、それぞれの距離計測値から２つの検出部の成す角度を算出するものである。
請求項１０の発明は、請求項１において、各検出部の受光ディテクタの感度レベルを別々に調整できるようにしたものである。
請求項１１の発明は、請求項１において、各検出部の受光検出レベルを設定値に自動に調整できるようにしたものである。
請求項１２の発明は、請求項１において、各検出部から可視光及び可視光以外のレーザ光を照射し、可視光をビームの照射ポイントの認識手段とし、可視光以外を距離計測手段としたものである。
請求項１３の発明は、請求項１において、各検出部から可視光及び可視光以外のレーザ光を照射し、それぞれを受光し距離計測し、ばらつきの少ない方を判別し、それを計測値として用いるようにしたものである。
請求項１４の発明は、請求項１において、対象物の反射率に応じてレーザ輝度を調節し、設定できるようにしたものである。

請求項１の発明によれば、２つの検出部が同一平面上を回動するので、検出部の開閉をし易く、しかも、各検出部の照射部からの２つのレーザ光が前記回動平面と平行な同一平面上で投光されるので、照射ポイントを合わせ易く、使い勝手が良くなる。
請求項２の発明によれば、受光部が投光方向に対して垂直となるので、受光レンズが効率良くレーザ光を集光する。
請求項３の発明によれば、投光軸の成す角度が１８０°における２点間距離計測において、２面の設置基準面を構成でき、使用パターンの種類が増え、使い勝手が良くなる。
請求項４の発明によれば、２つの照射部からのレーザ光が受光部で干渉することがなくなり、正確な距離計測値が得られる。
請求項５の発明によれば、受光部がレーザ光照射のタイミングで動作するので、レーザ光を照射していない時に動作している間の電力量を減らすことができる。
請求項６の発明によれば、壁間等の中心位置を求めることができるので、住宅建設や電気工事等での工事の目安や物の配置等の用途に使える。
請求項７の発明によれば、壁間等を任意のスパンで区切った位置が分かるので、部屋をパーティションで区切る用途等に使える。
請求項８の発明によれば、狙いの位置に対するずれ量と方向がレベル表示されるので、使用者による位置合わせ作業が容易となる。
請求項９の発明によれば、角度検出器が不要となり、部品点数の削減によるコスト低減が図れる。
請求項１０の発明によれば、感度レベルをそれぞれ設定しておくことができ、固体差の影響を低減できる。
請求項１１の発明によれば、２つの検出部の受光検出レベルを初期にそれぞれ設定しておくだけで、検出レベルが低くなった際に内部において自動的にレベル調整でき、初期設定値に合わせるように調整できるので、安定した距離計測ができる。
請求項１２の発明によれば、可視光以外のレーザ光を計測のための受光用としているので、通常計測時の可視光外乱光の影響により計測誤差が大きくなることを防止できる。
請求項１３の発明によれば、可視光と可視光以外のどちらかの外乱光による影響があっても、そのバラツキの少ない方を選択できるので、より安定した計測ができる。
請求項１４の発明によれば、対象物の色や表面状態によって対象物へのレーザ光の反射率が違っても、色選択や使用者自らの反射率設定ができるので、安定した受光検知レベルを確保できる。

以下、本発明の実施形態によるレーザ測距装置について図面を参照して説明する。図１乃至図３は、レーザ測距装置の外観を示す。このレーザ測距装置は、同一の回転軸部Ａ０の回りに互いに回転自在な検出部１と検出部２とを備えている。図１は検出部１及び検出部２をある角度で開いた状態、図２は閉じた状態、図３は各検出部を１８０°開いた状態を示す。各検出部１，２は、回転軸部Ａ０と垂直な同一平面上で互いに回動自在に保持され、レーザ光を照射する照射部４，６と、照射光４，６の測定物からの反射光を受光する受光部８，１０とを有し、各照射部４，６によるレーザ光の投光軸が、該回転軸を回転中心として検出部１，２の回動平面と平行な同一平面上にある。

図１乃至図３のいずれの状態においても、レーザ光を複数方向にある測定物に照射して、２点間又は１点までの距離を測定することができる。検出部１，２による計測距離とレーザ光の角度から、特願２００２−３７１０６０で開示している計算方法により２点間の距離を算出することができる。図４は、図１に示した状態で２点間距離を計測する様子を示す。２点間距離Ｘは、検出部１，２により計測した距離Ｌ１，Ｌ２と、検出部１と検出部２の回転中心を挟んだ角度θとから、算出されるものであるが、角度θは計測器本体内の検出部１及び検出部２の回転中心部分に配置された角度検出器１３（図７参照）によって距離計測とは別に計測される。図５は図２に示した状態で１点までの距離を計測する様子を示す。

図６は図３に示した状態で装置を水平面上に置いて２点間距離を計測する様子を示す。同図には、各検出部１，２を１８０°開いた状態において、各検出部１，２の外殻面に突起１ａ及び突起２ａを設け、これら２つの突起１ａ，２ａで、各照射部４，６による投光軸Ｂ及び投光軸Ｃに対する平行面を形成するようにしている。突起の数は２つ以上でも平行面を形成できればよい。こうすれば、投光軸Ｂ及び投光軸Ｃに対する平行面を装置の外殻全体で形成しなくともよい。

本実施形態の測距装置によれば、検出部１，２が同一平面上で回転するように配置され、かつ、各検出部１，２の照射部４，６の位置を検出部１，２の回転平面と平行な平面上に配置しているので、２点間の距離計測を行う際に、検出部１，２を回動させる動作は、検出部１，２を左右から手を添えて左右に平行に開くだけでよく、使い易いものになる。また、照射部４，６が、各検出部１，２上で互いに同位置にあるため、検出部１，２をどの角度に開いても、検出部１，２を開く方向の平面と平行に常に同位置にあり、使用者がレーザ光のポイントを狙い易くなる。

なお、検出部１の上部には、レーザ光を照射させるための計測ボタン１６が、検出部２の上部には、角度微調整ブロック２０が設けられ、回転軸部Ａ０の上面には、液晶等の表示部１７、メニューボタン１８ａ（モード切替ボタン）、モードを選択した後の決定ボタン１８ｂ、計測したデータを記憶しておくためのメモリーボタン１８ｃ、モードを間違えて選択した場合のキャンセルボタン１８ｄ等が配置されている。表示部１７には、計測結果のほかに計測モード、電池残量、角度等が表示される。計測モードは、各計測機能（詳細は後述する）の切替により、装置がどの計測機能になっているかを示すものである。角度表示は、検出部１と検出部２が開いている角度が現在何度であるかの表示である。

図７及び図８は上記実施形態に係るレーザ測距装置の詳細構成を示す。検出部１の内部には、レーザ発光体３と、それより照射されたレーザ光を平行光となるようにする投光レンズ４（照射部）とが設けられ、同様に検出部２の内部には、レーザ発光体５と、投光レンズ６（照射部）が設けられており、それぞれの照射部を構成している。また、検出部１の内部には、照射部から照射されたレーザ光の反射光を受光するための受光レンズ８（受光部）と、それにより集光されたレーザ光を検知する受光素子７、同様に検出部２の内部には、反射光を受光するための受光レンズ１０（受光部）と、受光素子９が配置されている。

検出部１及び検出部２は、軸Ａ１を回転中心として回転可能な構造であり、その回転中心部分には、筒状のピン１１が配置されている。ピン１１の上下には検出部１及び検出部２の回転動作をスムーズにするための軸受１２が設けられており、そのロータ部１２ａがピン１１に圧入等により固定されている。ステータ部１２ｂが検出部１の内壁に圧入等により固定されており、ピン１１は検出部２のネジ１４により固定されているため、軸受１２のロータ部１２ａとステータ部１２ｂが独立して回転可能であり、従って、検出部１と検出部２が独立して回転する構造となっている。

軸受１２は、ピン１１の上方と下方に２つ配置されているので、検出部１と検出部２を回転させる動作をするときに、それぞれの中心軸が傾くことがないので、検出部１と検出部２が互いにこじることがなく、動作が重くなることはない。また、上方と下方の軸受１２の間に２点間距離を計測するのに必要な角度を検出するための角度検出器１３を配置し、角度検出器１３のロータ部１３ａをピン１１に圧入等で固定し、ステータ部１３ｂを軸受１２と同様に、検出部１側の壁面に圧入等により固定することによって、角度検出器１３が回転可能となり、また、上下の軸受１２に挟まれて安定した回転動作をするような構造としている。

図９に示すように、検出部１のレーザ発光体３と投光レンズ４とで構成される照射部の投光軸Ｂと、検出部２の照射部の投光軸Ｃとが、検出部１と検出部２の回転中心である軸Ａ１を通るように、それぞれ照射部の向きを決めている。また、図７に示すように、高さ方向においても、投光軸Ｂと投光軸Ｃの方向が高さ方向で一致している。すなわち、それぞれの照射部の投光軸Ｂと投光軸Ｃは、検出部１と検出部２の回転中心である軸Ａ１に垂直な平面にあり、かつ投光軸Ｂと投光軸Ｃをそれぞれ軸Ａ１を通るように構成している。このような構造にすることによって、使用者が検出部１と検出部２を回動させ、２点間の距離を計測しようとする際に、それぞれの光軸が平行であるので、それぞれのレーザ光が対象物に当たるポイントも平行となり、使用者にとって使い易いものとなる。

図７に示すように、検出部１及び検出部２の受光レンズ８及び受光レンズ１０の天面とレンズの集光する焦点を結ぶ線（受光軸Ｄ、受光軸Ｅ）の方向を、それぞれ投光軸Ｂ及び投光軸Ｃと同一方向になるように、受光レンズ８及び受光レンズ１０を配置することによって、反射光を効率的に受光することができる。

ところで、例えば図９に示すように、検出部１及び検出部２において投光軸Ｂ及び投光軸Ｃをそれぞれの検出部の回転中心である軸Ａ１を通るようにするためには、検出部１においてはレーザ発光体３と投光レンズ４が軸Ａ１を通るように一直線上に並び、かつそれぞれの方向をその直線と合わせなければならない。この時、レーザ発光体３と投光レンズ４が外部から見えないように壁で覆うようにする必要があり、結果的に、図１０のように、検出部１及び検出部２を閉じたときに、投光軸Ｂと軸Ａ１と投光軸Ｃとがなす角度θ_０をもつ構造となり、θ＜θ_０のときの２点間距離を測定できないという懸念があるが、覆う壁の厚み等を調整してθ_０を極小化させれば、使用上その程度の角度での２点間距離の計測に使用することはないので実情問題はない。

図９は、投光軸Ｂと軸Ａ１と投光軸Ｃとが成す角度θ＝１８０°となるように開いた状態を示しており、両端２点間計測を行う（θ＝１８０°で両端２点間計測ができる）際に、使い勝手として、α面を下にして計測することもできるように、α面を投光軸Ｂ及び投光軸Ｃと平行となる平面に外殻を形成することもできる。

本実施形態の装置においては、２つの検出部の照射部からのレーザ光が対象物に当たり、その反射光をそれぞれの受光部が検知し、照射開始から受光検知するまでの時間を距離換算して２つの検出部における距離測定を行うが、図１１に示すように、検出部１と検出部２の成す角度θが小さく、検出部１と検出部２が互いに接近している場合、検出部１の照射部から照射したレーザ光の反射光が検出部２の受光部まで届き、本来、検出部２の受光部が受光するはずの検出部２の照射部から照射したレーザ光の反射光と、前記検出部１からの反射光が互いに干渉するため、正確な距離計測ができない。

これを解決するために、本実施形態では、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、まず同図（ａ）のように、検出部１の照射部（図７等に示したレーザ発光体３と投光レンズ４で構成）からのみレーザ光を照射し、対象物からの反射光を検出部１の受光部の受光素子７のみが受光検知し、距離計測を行う。それが終了すると、同図（ｂ）のように、もう一方の検出部２の照射部（図７等に示したレーザ発光体５と投光レンズ６で構成）からレーザ光を照射する。当然、先の検出部１からは既に距離計測処理が終了しているので、レーザ光は照射されていない。検出部２の照射部から照射されたレーザ光は対象物に当たり、その反射光を検出部２の受光部の受光素子９が受光検知し距離計測を行う。

このようにして、レーザ光の照射のタイミングをずらして、それぞれが同時に受光検知しないようにすれば、反射光の干渉は発生しない。このとき、検出部１による距離計測が終了してから、検出部２の距離計測を開始することから、計測時に要する時間がかかり過ぎるのではとの疑義が生じるが、実際上、１つの計測に要する時間は０．２秒程度であるので、２つを合わせても、０．４秒程度となり、実際の使用上で使用者が違和感を持つことはない。図１３にこのタイミングチャートを示す。

上記のような構成において、どちらかの照射部からレーザ光を照射しているとき、検出部１及び検出部２のどちらの受光素子も受光検知するように動作していると、計測をしない側の受光検知を動作させる電力が無駄である。これを解決するために、どちらかの照射部からレーザ光を照射しているときには、照射していない側の受光検知を働かないようにする。すなわち、それぞれの照射タイミングに合わせて受光検知する回路を動作させる構成とする。詳細には、まず検出部１で距離計測するために、その照射部から照射されたレーザ光の対象物からの反射光を受光検知する受光素子７を動作させ、一方、レーザ光を照射していない検出部２の受光素子９は動作させないようにし、また、検出部２で距離計測するために、その照射部から照射されたレーザ光の対象物からの反射光を受光検知する受光素子９を動作させ、一方、レーザ光を照射していない検出部１の受光素子７は動作させないような構成とする。

次に、計測モードを説明する。計測モードの表示内容は、メニューボタン１８ａを押すことにより順次切り替わり、一通り切り替わると初期の状態に戻る。デフォルトとしての初期状態は計測機能モードの表示が何もない状態で、この状態のときに検出部１と検出部２をある程度開いた状態で計測すると、２点間計測ができるように、それぞれの検出部からレーザ光が照射される。その状態からメニューボタンを１回押すと、単一距離計測モードのレーザ照射部からの距離計測モードになり、さらにメニューボタンを押すと、レーザ測距装置の後端面からの距離計測モードになる。単一距離計測モードにしたとき、検出部１と検出部２が閉じた状態、すなわち初期角度θ_０のときであり、図５に示したように、検出部１のみからのレーザ光が照射される。さらに、メニューボタンを押すと、面積・体積計算モードになり、最初は２回距離計測を行うことによって面積計算ができるモードであり、さらに、メニューボタンを押すと、３回距離計測を行うことによって体積計算ができるモードになる。

さらに、メニューボタンを押すと、センター位置計測モードになる。このモードは、検出部１と検出部２の開く角度を１８０°にしたときに使用するモードである。図１４、図１５にその時の測距状態及び表示例を示している。２点間距離計測においては、１８０°に開いたとき、検出部１で計測された計測値と検出部２で計測された計測値の和で計算されるが、センター位置計測モードにおいては、検出部１での計測値と検出部２での計測値の差を計算して表示させる。このセンター位置計測モードでは、計測ボタン１６を押している間、継続して計測し続けるので、使用者は、随時、センター位置に対するずれ量が分かり、表示値が０になることでセンター位置にあることを確認できる。図１４は中心位置からずれた状態を示し、図１５は中心位置での状態を示している。

上記計測モードの応用として、部屋等の壁間をｎ分割した位置を求めることもでき、例えば、部屋をパーティション等で区切るときの位置決め等の用途がある。モード設定としては、ｎ分割モードに設定し、ｎ値を入力する。ｎ値の入力例としては、まずｎ分割モードをメニューボタンにより選択した後、決定ボタンを押してモードを確定させる。そのモードになると、ｎ値入力の待機状態になり、ここでさらに決定ボタンを押すと、計測表示部にｎ値が入力される。ｎ値は決定ボタンを押す回数により決まり、予定したｎ値になったときに計測ボタンを押せば、ｎ値は確定され、その後、計測が開始される。ここで、１分割というのは存在しないので、ｎ値入力はｎ≧２となる。ｎ＝２のとき、上記のセンター位置計測と同じ機能になる。計測手順としては、計測開始時にｎ分割する壁間の距離を計測し、内部で自動的に壁間距離の１，２，・・・（ｎ−１）／ｎの値が計算される。ここで、検出部１側を１／ｎの基準として設定すると、使用者が計測器をどちらかの壁の方向に動かしていったとき、検出部１で計測された距離が最初に計算された[壁間距離×２，・・・（ｎ−１）／ｎ]のどれかの値に一致する点がｎ分割位置のどれかであるように構成できる。このとき、表示部には図１６及び図１７のように、ｎ分割に対してｎ分割中のｘの値（ｘ＝２〜（ｎ−１））も同時に表示され、使用者が目視で分かる。

センター位置計測及びｎ分割位置計測において使用者が求めたい位置を計測するとき、センター位置計測では、位置ずれ量が表示されるものの、実際の使用上、常に表示を見ながら位置合わせをする必要があり、また、ｎ分割位置計測においては、ｎ分割したうちのｘ値が表示されるだけであるので、ｘ値の位置にどのくらい計測器を移動させればよいのかが分かりづらい。そこで、この問題を解決する手段として、バー表示を設ける方法がある。バー表示は狙いの位置を中心として何段階でも設定できるが、例えば、７段階表示にすると、中心のバーのみ表示の場合は狙いの位置であることを示し、中心以外のバーが１つ、２つ、３つと表示されるごとにそれぞれずれ量が小、中、大となる。ずれ量の小、中、大の判定値は任意に設定可能である。このようなバー表示を行うことによって、使用者が位置合わせのために、どの方向にどのくらい移動すればよいのかが一目で分かる。

上記は目視による判断で位置合わせするものであるが、使用者が計測器の表示を見ながら移動するのは難しく、また足元に何か障害物がある場合、つまづいて転ぶという問題がある。そこで、移動時には計測器の表示を見ないでも、どれだけ目標位置に近づいたかが分かるように、ブザー音を鳴らして使用者に知らせる方法もある。上記バー表示の場合のように、方向及びずれ量によってブザー音を変化させれば、同様に使用者にとって使い勝手のよいものとなる。段階設定及び判定値も任意に設定できるようにもできる。

次に、本発明の応用例について説明する。レーザ光の対象物からの反射光を検出部１及び検出部２の各受光部で受光できることを利用して、１つの反射光をそれぞれの受光部で受光して計測したそれぞれの距離から角度θを導き出して、その角度θから２点間距離を求めるようなことも可能である。

例えば、図１８のように、検出部１から照射されたレーザ光が対象物に反射して、通常は検出部１の受光部がその反射光を受光して検出部１から対象物までの距離を計測するのであるが、対象物に反射した反射光は拡散するため、検出部２の受光部までその反射光が届く。従って、その時に検出部２の受光部の受光素子９が動作していて、受光検知できる状態にしておけば、検出部１で受光して距離計測できるのと同様に、検出部２で受光してもその分の距離は計測できる。

図１９は、それを簡略化した図である。同図において、検出部１及び検出部２の回転中心から投光部先端までの長さをそれぞれＬ１、Ｌ２、検出部１から照射されたレーザ光の対象物における照射ポイントと検出部２から照射されたレーザ光の対象物における照射ポイント間の距離、すなわち２点間距離をＸ、検出部１の投光部先端から照射ポイントまでの距離をＡ、検出部２の投光部先端から照射ポイントまでの距離をＢ、検出部１と検出部２が回転中心Ｐ点を挟んで成す角をθとすると、特願２００２−３７１０６０で開示されている計算式により、Ｘは求められる。ここで、（Ｌ１＋Ａ）＝Ｌ_１Ａ、（Ｌ２＋Ｂ）＝Ｌ_２Ｂとすると次式のようになる。

Ｘ＝√Ｌ_１Ａ ^２＋Ｌ_２Ｂ ^２−２×Ｌ_１Ａ×Ｌ_２Ｂ×ｃｏｓθ
この式において、２点間距離Ｘは角度θを角度検出器等の手段により計測しなければ求められないが、図１９で示されるＣの距離すなわち検出部１から照射されたレーザ光の対象物における照射ポイントと対象物からの反射光を検出部２の受光部までの距離が判れば、図で示す三角形ＰＲＳの３辺の長さが判ることになり、それよりθの値を導き出すことができる（次式）。
θ＝ｃｏｓ^−１｛（Ｌ_１Ａ ^２＋Ｌ_２ ^２−Ｃ^２）／（２×Ｌ_１Ａ×Ｌ_２）｝
このようにして１つの反射光を２つの受光部で受光して、それぞれの距離を計測することにより、角度θの値を求めることができるので、本体の構成として角度検出器を必要としないことから、その分の部品を削減できコストを低減できる。

上記のように、検出部１の照射部から照射されたレーザ光の反射光を検出部１と検出部２のそれぞれの受光部が受光するだけでなく、図２０のように、検出部２の照射部から照射されたレーザ光の反射光も検出部１と検出部２の両方で受光するようにすれば、上記同様に、図２１に示すような、関係図における三角形ＰＱＴから、角度θが求められる。このとき、検出部１のレーザ光の反射光に対して求めた角度をθ_１、検出部２のレーザ光の反射光に対して求めた角度をθ_２とすると、誤差等により必ずしもθ_１＝θ_２とならない場合がある。そこで、θ_１、θ_２をそれぞれ求め、それらの平均値を取ることにより、真値に近づくように補正できる。本実施例においては、θ_１、θ_２をそれぞれ求め、内部において、（θ_１＋θ_２）／２の式により平均値を計算し、検出部１と検出部２の開き角度θとして、２点間距離計測に用いる値とする構成にしている。これにより、角度を２回求めることができ、それを平均化することで、さらに精度のよい角度値を算出できる。

次に、上述した角度微調整ブロック２０の構成例を図２２に示す。角度微調整ブロック２０の枠を構成する微調整枠２０ａと、使用者が角度微調整のために操作するつまみ２０ｂと、つまみ２０ｂの回転中心とを同一とし、つまみ２０ｂに圧入等により固定されているウォームギア２０ｃとが、つまみ２０ｂを操作することにより軸２０ｆを回転軸として回転するような構造としている。ウォームギア２０ｃが回転すると、ウォームギア２０ｃとかみ合わされたギア２０ｄが回転し、さらにギア２０ｄとかみ合わされた摩擦車２０ｅのギア部が回転し、摩擦車２０ｅが回転する。摩擦車２０ｅは、図２３のように、検出部１の外殻部で構成された壁面１ａと圧力をもって接触しており、摩擦力により、摩擦車が回転することにより、検出部１に対して検出部２が回転移動するような構造となっている。微調整の設定は、これらの歯車部の歯数等で減速比の組合せで自由に設定することができる。

次に、本発明における回路構成を説明する。図２４は全体回路構成を示すブロック図である。回路構成としては、制御回路ブロック、検出部１、検出部２に分かれている。制御回路ブロックは、検出部１及び検出部２への電源供給機能、検出部１及び検出部２で計測された距離データの受取と、距離データ及び角度データを用いた計算機能、計算された値やモード状態を表示するための液晶表示機能を備えている。検出部１及び検出部２は、制御回路ブロックから供給された電源をもとに回路を動作させるとともに、マイコンからの信号によりレーザ発光体が動作しレーザ光を照射させる。それによる反射光は、集光レンズにより集光されてディテクタで検知され、電圧値に変換される。前記電圧値はＡｍｐ回路により増幅され、受光検出できるようになる。距離測定は、前記レーザ光の照射時から受光した時までの時間で算出される原理である。

本構成においては、検出部１及び検出部２への電源供給は回路構成を簡単にして安価なものにするため、１箇所から供給する構成としているため、初期の設定でディテクタの感度レベルを上げるための電圧設定を１箇所で行うと、実際上検出部１と検出部２の個体差により感度レベルが合わなくなるという問題がある。そこで、前述した２つの検出部でのレーザ光の照射タイミングをずらす、またはレーザ光の照射タイミングをずらし、かつ照射タイミングに連動して受光部を動作させるという構成を利用して、それぞれの検出部でのディテクタの感度レベルを別々に調整できる。すなわち、初期設定において検出部１と検出部２の感度レベル設定をそれぞれ行い記憶させておくようにすれば、個体差の影響は受けなくなる。

レーザ測距装置の特徴として、対象物が遠い位置にあるときや、黒っぽい色であるとき、その反射光の光量は低くなり易い。そのようなときに、距離計測をしようとすると、受光の検出レベルが低過ぎて検知できないことがある。そこで、受光が検知できる最低受光検出レベルを初期に設定しておき、対象物が遠い位置にあるときや、黒っぽい色であるときに、初期設定の受光検出レベルより検出レベルが低くなった、すなわち、受光検知できなくなったとき、受光検知できるように受光検出レベルを上げるように自動的に調整するようにすることもできる。検出部１と検出部２で別々にレベル設定しておけば、別々の設定値まで自動調整する。

上記において、受光検出レベルまでの自動調整手段として、受光のディテクタの感度を上げて自動調整する方法がある。そのために、制御回路ブロックが供給電圧を自動調整することができる構成としている。
また、別の受光検出レベル自動調整手段として、レーザ光照射輝度を上げて自動調整する方法もある。そのために、制御回路ブロックのレーザ発光体への供給電圧を自動調整することができる構成としている。このように自動レベル調整を受光ディテクタの感度レベルで行うことで、少ない光量でも受光検知できる。また、自動レベル調整をレーザ照射輝度調整で行うことで、常に受光側に適切な光量を提供することができる。また、２つの検出部に必要な電源をそれぞれで持つことなく、１つの電源供給部から供給することで、電源供給に必要な回路部品が削減できコストを下げることができると共に、全体としての回路スペースも削減できる。

通常レーザ測距装置に使用されているレーザ光は、狙いのポイント位置が分かるために、レーザ光の種類として可視光が望ましい。しかし、可視光であるので、通常使用する屋外や屋内でも電灯からの外乱光を拾って、検出してしまうということがあり、その場合には、受光部にノイズとして現れ、正確な計測ができない場合がある。

そこで、図２５、図２６に示すような変形実施形態の構成とする。上述の実施形態では、検出部１のレーザ発光体３から照射されたレーザ光は、投光レンズ４で平行光にされ対象物に照射されて反射し、反射光は受光レンズ８で受光され集光されて受光素子７で受光検知されるものであったが、図２５、図２６のように、レーザ発光体３の下部に別のレーザ発光体２１を配置し、さらに投光レンズ４の下部に投光レンズ２３を上部の投光軸と平行に照射されるように配置する。このように１つの検出部から２つの照射部を設けることにより、一方の照射部のレーザ光を可視光に、もう一方を可視光以外のレーザ光を照射できるような構成とする。検出部２においても同様にレーザ発光体５の下部にレーザ発光体２２を、投光レンズ６の下部に投光レンズ２４を配置することにより、同様な構成とする。このような構成にすることによって、可視光と可視光以外のレーザ光の２種類のレーザ光が照射できるので、可視光を照射ポイントを狙うための目視確認用に、可視光以外のレーザ光を距離計測用に使い分けでき、使用上、可視光以外のレーザ光に対する外乱光の影響はほとんどなくなるため、屋外等でも計測精度が良いものとなる。

また、上記構成において、特殊な環境下で使用する場合に、可視光以外のレーザ光であっても、外乱光の影響を受けるおそれも考えられる。そこで、受光検知側の切替を行って、可視光または可視光以外のどちらでも受光できるような構成としておき、実際の測定を行った際に、Ｎ回測定したデータでバラツキの少ない方を選択して、計測データとして表示するという構成にもできる。

また、レーザ測距装置において、レーザ光を照射する対象物の反射率によって測定距離及び測定誤差に大きく影響がでる。そこで、対象物の反射率が高い場合には、照射するレーザ光の輝度を小さく、反射率が低い場合には、照射するレーザ光の輝度を大きくするようにすることで、測定距離及び測定精度に影響の出ない構成にすることができる。この実施例としては、図２７のような色選択モードによる反射率設定や、図２８のような反射率入力をして内部計算し、レーザ輝度を自動調整する方法等がある。図２７においては、メニューボタンの切替によるモード設定で反射率設定モードにした後、対象物の色を選択することによって、内部に記憶された色の反射率が読み込まれ、その値によりレーザ輝度を調整する。図２８においては、対象物の反射率が既知である場合に、使用者自らが反射率の値を入力し、その入力値に基づいて内部でレーザ輝度の調整機能が働くようになる。本発明は、上記実施例の構成に限られることなく、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。

本発明の一実施形態に係るレーザ測距装置の外観図。 同レーザ測距装置の外観図。 同レーザ測距装置の外観図。 同レーザ測距装置による測距動作を説明する図。 同レーザ測距装置による測距動作を説明する図。 （ａ）は同レーザ測距装置の平面図、（ｂ）は底面図。 同レーザ測距装置の詳細構造を示す縦断面図。 同レーザ測距装置の詳細構造を示す横断面図。 同レーザ測距装置の上記とは異なる位置での横断面図。 同レーザ測距装置の詳細構造を示す横断面図。 同レーザ測距装置による測距時の作用を説明する図。 （ａ）（ｂ）は同レーザ測距装置による測距動作を説明する図。 測距動作のタイミングチャート。 同レーザ測距装置による測距動作を説明する図。 同レーザ測距装置による測距動作を説明する図。 同レーザ測距装置による測距動作を説明する図。 同レーザ測距装置による測距動作を説明する図。 同レーザ測距装置による測距の応用例を説明する図。 同レーザ測距装置による測距の応用例を説明する図。 同レーザ測距装置による測距の応用例を説明する図。 同レーザ測距装置による測距の応用例を説明する図。 （ａ）〜（ｅ）は同レーザ測距装置の角度微調整ブロックの構成図。 同角度微調整を備えたレーザ測距装置の部分断面図。 同レーザ測距装置の回路ブロック図。 本発明の変形実施形態に係るレーザ測距装置の斜視図。 （ａ）は同レーザ測距装置の平面図、（ｂ）は底面図。 本発明の他の実施形態に係る装置の表示部の構成図。 本発明の他の実施形態に係る装置の表示部の構成図。 （ａ）（ｂ）は従来のレーザ測距装置の斜視図。

符号の説明

１ 検出部
２ 検出部
３ レーザ発光体（照射部）
４ 投光レンズ（照射部）
５ レーザ発光体（照射部）
６ 投光レンズ（照射部）
７ 受光素子（受光部）
８ 受光レンズ（受光部）
９ 受光素子（受光部）
１０ 受光レンズ（受光部）
Ａ０ 回転軸部
Ａ１ 回転軸
Ｂ 投光軸
Ｃ 投光軸

Claims (14)

1. 複数方向にある測定物の２点間距離を測定するレーザ測距装置において、
   レーザ光を照射する照射部と、照射光の測定物からの反射光を受光する受光部とを有する検出部を回転自在に独立して２個備え、
   上記２個の検出部は、各々の回転軸が同一軸であり、該回転軸と垂直な同一平面上を回動し、各々の照射部によるレーザ光の投光軸が該回転軸を回転中心として前記検出部の回動平面と平行な同一平面上にあるように照射部を配置したことを特徴とするレーザ測距装置。
2. 各検出部の受光部が、それぞれの照射部の投光方向と同方向に配置されていることを特徴とする請求項１記載のレーザ測距装置。
3. 各検出部から照射される投光軸の成す角度が１８０°となる時、各検出部を覆う外殻の外側面を投光軸と平行な面に構成したことを特徴とする請求項１記載のレーザ測距装置。
4. それぞれの照射部からの投光タイミングをずらせたことを特徴とする請求項１記載のレーザ測距装置。
5. それぞれの投光タイミングに連動して受光部が動作することを特徴とする請求項４記載のレーザ測距装置。
6. ２つの投光軸の成す角度を１８０°になる位置にしたときに、各検出部が計測した距離の差により２点間の中心位置が認識できるような演算及び表示機能を有したことを特徴とする請求項１記載のレーザ測距装置。
7. ２つの投光軸の成す角度を１８０°になる位置にしたときに、照射ポイント間のｎ等分の位置が認識できるような演算及び表示機能を有したことを特徴とする請求項１記載のレーザ測距装置。
8. 求める位置からのずれ量又は方向がレベル表示され、目視で認識できるようにしたことを特徴とする請求項６及び７のいずれかに記載のレーザ測距装置。
9. １つの検出部から照射されたレーザ光の反射光を２つの検出部で受光し、それぞれの距離計測値から２つの検出部の成す角度を算出することを特徴とする請求項１記載のレーザ測距装置。
10. 各検出部の受光ディテクタの感度レベルを別々に調整できるようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーザ測距装置。
11. 各検出部の受光検出レベルを設定値に自動に調整できるようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーザ測距装置。
12. 各検出部から可視光及び可視光以外のレーザ光を照射し、可視光をビームの照射ポイントの認識手段とし、可視光以外を距離計測手段としたことを特徴とする請求項１記載のレーザ測距装置。
13. 各検出部から可視光及び可視光以外のレーザ光を照射し、それぞれを受光し距離計測し、ばらつきの少ない方を判別し、それを計測値として用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーザ測距装置。
14. 対象物の反射率に応じてレーザ輝度を調節し、設定できるようにしたことを特徴とする請求項１記載のレーザ測距装置。

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