(57)【要約】  本発明は、携帯使用が簡便なレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置に関するものである。本発明によれば、超音波センサーで一定の高さを測定し、一定の高さでレーザポインタを回転して測定しようとする目標物にレーザビームを照射し、レーザポインタの回転角度に相当する抵抗値によりレーザビームが指示している距離を正確に測定することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ及び超音波を利用した距離測定装置において、
外部から入力される制御信号に基づいて超音波を発生して送信し、反射される超音波を受信する超音波送受信部と、
外部から入力される制御信号に基づいてレーザを発生するレーザ発生部と、
前記レーザ発生部の回転を感知し、回転量に応じて抵抗値が可変し、電源供給部から出力される定電圧を分圧する抵抗可変部と、
前記抵抗可変部を介して出力される定電圧の大きさを感知し、定電圧の大きさが一定のレベル以下である場合には、これを所定倍数に逓倍して出力する電圧逓倍部と、
前記超音波送受信部と、前記抵抗可変部及び電圧逓倍部から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
使用者からの命令を受信する複数個のボタン部と、
測定された距離をディスプレイするディスプレイ部と、
前記超音波送受信部により測定された距離が基準距離に到達すると、音響を発生させるスピーカ部と、
前記抵抗可変部及び前記電圧逓倍部から出力される電圧値に対応する距離データがテーブル形態で格納されるメモリ部と、
前記Ａ／Ｄ変換部から入力される前記超音波送受信部からの信号により基準距離に到達したか否かを確認して前記スピーカ部の音響発生を制御し、前記Ａ／Ｄ変換部から入力される前記抵抗可変部及び電圧逓倍部からの信号に対応する目標物との距離を示す距離データを前記メモリ部から読み取り、前記ディスプレイ部の距離データ表示を制御する制御部とを有することを特徴とするレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置。
【請求項２】
前記超音波送受信部を利用して測定する基準距離の基準点をポインティングするためのレーザを発生させる追加レーザ発生部をさらに有して構成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置。
【請求項３】
水平状態を検出するための水平センサーと、水平状態であるか否かを指示する水平状態指示部とをさらに有して構成されており、
前記制御部は、前記水平センサーからＡ／Ｄ変換されて入力される水平状態信号により前記水平状態指示部を制御することを特徴とする請求項１に記載のレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置。
【請求項４】
装置の水平を調節するための水平調節手段をさらに有して構成されることを特徴とする請求項３に記載のレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置。
【請求項５】
前記水平調節手段は、
内部に長孔が形成され、その一端部が外部に露出し、その他端部に突起が形成されており、前記一端部の露出を制限するために係止突起が形成される移動部と、
前記移動子の両側部を支持し、スライド移動をガイドするためのガイド部が形成され、一側ガイド部を貫通するねじ孔が形成される固定部と、
前記移動部の突起に一端が結合され、前記固定部に他端が結合されており、前記移動部を外部へ押し出すスプリングと、
前記固定部のねじ孔に回動可能に結合され、前記移動部の移動を停止させるための固定ねじとを有して構成されることを特徴とする請求項４に記載のレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置。
【請求項６】
前記超音波送受信部は、
前記制御部の制御信号をスイッチングして駆動信号を発生させるドライバーと、
前記ドライバーから出力される信号を同調する同調コイルと、
前記同調コイルから出力される駆動信号により超音波を発生し、送信後に反射される超音波を受信する超音波センサーと、
前記超音波センサーから出力される信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器から増幅された信号を基準信号と比較し、該信号差に相当する信号を前記Ａ／Ｄ変換部に出力するコンパレータルとを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置。
【請求項７】
前記抵抗可変部は、回転量に応じて抵抗値を可変することができるボリュームキーを備えており、
前記ボリュームキーは、地面と垂直な状態で上方向に８５゜未満に回転するように形成され、
前記レーザ発生部は、前記ボリュームキーと同一線上に同一角度で設置されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置。
【請求項８】
前記メモリ部は、
各電圧値に対応する距離データがセンチメートル（ｃｍ）単位まで格納されており、センチメートルをフィート単位に変換してディスプレイすることができるように、可変値に相当する可変データがテーブル形態でさらに格納されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置。
【請求項９】
前記制御部は、
前記ドライバーに駆動信号を出力し、前記超音波センサーから超音波が発生するようにし、前記超音波センサーで超音波信号がセンシングされ、前記コンパレータを介して入力された信号により前記超音波センサーから地面の高さを確認し、前記超音波センサーが前記基準距離に位置する場合は、前記スピーカから音響が発生するように制御し、前記レーザ発生部が回転されて前記抵抗可変部の分圧抵抗値が回転角度に応じて可変され、前記抵抗可変部または前記電圧逓倍部から前記Ａ／Ｄ変換部を介して入力される電圧値に対応する距離を前記メモリ部から検索し、使用者の選択により表示単位をセンチメートル及びフィートに変換して距離をディスプレイするようにすることを特徴とする請求項６に記載のレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記抵抗可変部が一定の角度以上回転して分圧抵抗値が低くなり、前記電源供給部から出力される定電圧が一定のレベル以上である場合は、前記抵抗可変部から入力される信号を遮断し、前記電圧逓倍部を介して入力される電圧をセンシングすることを特徴とする請求項８に記載のレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置。
【請求項１１】
前記電圧逓倍部は、
前記抵抗可変部と前記制御部との間の連結ノードにカソードが接続され、アノードが前記電源供給部に接続されており、測定しようとする距離が一定の距離以上離れ、前記レーザ発生部が一定の角度以上回転して前記抵抗可変部から出力される定電圧の大きさが降伏電圧以上であればターンオンするジェナダイオードと、
前記ジェナダイオードのアノードに非反転端子が接続され、前記電源供給部に非反転端子が接続されており、入力電圧と基準電圧とを比較し、電圧差を逓倍して前記Ａ／Ｄ変換部に出力する電圧逓倍器とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置。
【請求項１２】
前記基準距離は、使用者が携帯状態で測定が容易な高さである１.１ｍ乃至１.３ｍ範囲に設定されることを特徴とする請求項８に記載のレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、距離測定装置に係り、より詳細には、レーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザ（Ｌａｓｅｒ）は、量子力学を応用し、極めて短い波長の電磁気波を増幅したり、発振する装置を称する。量子発振器または分子発振器とも言うが、レーザの原語は誘導放出による光増幅を意味する。
【０００３】
物体を燃やすときに発生する光や、蛍光灯などから発生する光は、高温で加熱された原子や分子それぞれから発生する光であり、このような光は、同じ種類の原子や分子から出る光であっても、無数の異なる波長の光を有している。また、それぞれの原子や分子から出る光は、互いに関連性のない様々な光の集合である。一方、レーザビームは、通常の光に比して非常に純粋で、かつ散乱することなく真っ直ぐに進行する光である。
【０００４】
このようなレーザは、一般生活に多く応用使用されており、その中でも代表的なものがレーザポインタ（Ｌａｓｅｒ Ｐｏｉｎｔｅｒ）であり、レーザポインタは、レーザダイオードから発生するレーザビームを目標物の特定位置に照射し、方向を指示する装置を称し、使用者が簡便に携帯できるように小型に製作されている。
【０００５】
さらに、産業現場や建築現場、及び室内インテリアのような産業全般や、日常生活で距離を測定するために巻尺が使用されているが、このような巻尺は、大きな体積の品物及び場所、または、高さの高い品物及び場所に対しては１人で測定することが難しいので２名が必要であり、巻尺の材質は曲がり易い特性を有するため、測定時に曲げが発生し、正確な距離測定が難しいという問題点がある。そこで、前記のようなレーザビームを利用してレーザビームが目標物で反射されて戻ってくるまでの時間をカウントして目標物との距離を計算し、目標物までの距離を測定するレーザ距離測定装置が開発された。
【０００６】
このようなレーザ距離測定装置は、レーザビームを発光し、目標物で反射されるレーザビームを受光して距離を測定するものであって、レーザビームの受光が正確に行なわれる必要がある。
【０００７】
しかしながら、使用者がレーザ距離測定装置を手で持った状態で距離を測定しようとする際には、目標物で反射されるレーザビームを受光するとき、目標物からレーザが屈折して反射されることがあり、受光が不可能であるという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、超音波センサーで所定の高さを測定し、所定の高さから回転により抵抗値が可変するように形成されたレーザポインタを回転させ、測定しようとする目標物にレーザビームを照射し、レーザポインタの回転角度に相当する抵抗値を用いて、レーザビームが指示している距離を正確に測定することによって、簡便に携帯使用できるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、レーザ及び超音波を利用した距離測定装置において、外部から入力される制御信号に基づいて超音波を発生して送信し、反射される超音波を受信する超音波送受信部と、外部から入力される制御信号に基づいてレーザを発生させるレーザ発生部と、前記レーザ発生部の回転を感知し、回転量に応じて抵抗値が可変し、電源供給部から出力される定電圧を分圧する抵抗可変部と、前記抵抗可変部を介して出力される定電圧の大きさを感知し、定電圧の大きさが一定のレベル以下である場合には、これを所定倍数に逓倍して出力する電圧逓倍部と、前記超音波送受信部と、前記抵抗可変部及び電圧逓倍部から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部（ａｎａｌｏｇ-ｔｏ-ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と、使用者から命令を受信する複数個のボタン部と、測定された距離をディスプレイするディスプレイ部と、前記超音波送受信部により測定された距離が基準距離に到達すると、音響を発生させるスピーカ部と、前記抵抗可変部及び前記電圧逓倍部から出力される電圧値に対応する距離データがテーブル形態で格納されるメモリ部と、並びに前記Ａ／Ｄ変換部から入力される前記超音波送受信部からの信号に基づいて基準距離に到達したか否かを確認し、前記スピーカ部の音響発生を制御し、前記Ａ／Ｄ変換部から入力される前記抵抗可変部及び電圧逓倍部からの信号に対応される目標物との距離に相当する距離データを前記メモリ部から読み取り、前記ディスプレイ部の距離データ表示を制御する制御部と、を有する構成であることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明に係るレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の構成を示すブロック図であり、図２は、本発明の一実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の超音波送受信部の構成を示す回路図であり、図３は、本発明の一実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の抵抗可変部と電圧逓倍部の構成を示す回路図であり、図４は、本発明の一実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置のボタン部とディスプレイ部の構成を示す回路図であり、図５は、本発明の一実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の距離に対するレーザ発生部の回転角度を説明するためのグラフである。
【００１２】
図１乃至図５を参照すれば、本発明の一実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置１００は、電源供給部１１０と、超音波送受信部１２０と、レーザ発生部１３０と、抵抗可変部１４０と、電圧逓倍部１５０と、Ａ／Ｄ変換部１６０と、ボタン部１７０と、ディスプレイ部１８０と、スピーカ部１９０と、メモリ部２００、及び制御部２１０から構成されている。
【００１３】
電源供給部１１０は、電源を各構成部に供給している。ここで、電源供給部１１０は、電子距離測定装置１００を携帯することができるようにバッテリーから構成されており、バッテリーは、常用電源を用いた充電が可能になるように設計されてもよく、充電部の構成は、公知の技術であるのでその説明は省略する。
【００１４】
超音波送受信部１２０は、図２に示すように、ドライバー１２１と、同調コイル１２２と、超音波センサ１２３と、増幅器１２４、及びコンパレータ１２５とから構成されている。
【００１５】
ドライバー１２１は、制御部２１０の制御信号をスイッチングして駆動信号を発生させる。ここで、ドライバー１２１は、第１トランジスタ（Ｑ１）と第２トランジスタ（Ｑ２）が２段増幅器に形成され、制御部２１０から第１トランジスタ（Ｑ１）のベースにパルス形態の制御信号が出力されると、第１トランジスタ（Ｑ１）と第２トランジスタ（Ｑ２）とがスイッチングしながら周波数信号を発生させるように構成されている。さらに、ドライバー１２１は、トランジスタの他に、ダイオード、ＦＥＴ、ＳＣＲなどのようなスイッチング手段から構成されてもよい。
【００１６】
同調コイル１２２は、ドライバー１２１の第２トランジスタ（Ｑ２）を介して伝達される駆動信号、つまり周波数信号を同調し、後述する超音波センサー１２３に出力するように、第２トランジスタ（Ｑ２）のコレクタに１次側コイルが接続されており、超音波センサ１２３に２次側コイルが接続されている。ここで、同調コイル１２２としては、ＩＦＴ（Intermediate Frequency Transformer）コイルが使用される。
【００１７】
超音波センサー１２３は、同調コイル１２２の２次側コイルから出力される駆動信号によって発振して超音波を発生し、自体で送信されてから物体で反射される超音波を受信する。ここで、超音波センサ１２３は、圧電素子を用いた振動子の送信器から発振された超音波の反射波が受信器に到達するまでの所要時間によって距離を検出するものである。すなわち、超音波を一定時間発生させた後に、目標物に反射されて戻ってくる信号を検出し、該時間差により距離を測定する。
【００１８】
そして、超音波の測定方法は、超音波を発生させると同時に、後述するような制御部２１０でカウントを開始し、超音波が戻ってきたことが感知されるとカウントを停止する。その後、カウント値を読み取り、超音波が戻ってくるまでの時間を計算して距離を測定する。
【００１９】
一方、超音波センサ１２３の入力端には、超音波センサー１２３から入力される超音波受信信号のレベルの大きさが大きくなり過ぎることを遮断、つまりクリッピング（clipping）するように、第１ダイオード（Ｄ１）と、第２ダイオード（Ｄ２）とが、それぞれ逆方向と順方向に並列接続されている。
【００２０】
増幅器１２４は、超音波センサー１２３の出力端に非反転端子（＋）が接続され、制御部２１０に反転端子（−）が接続されており、超音波センサー１２３から受信された超音波信号を増幅して出力する。ここで、増幅器１２４は必要に応じて多段に構成することができる。さらに、増幅器１２４の出力端には、出力信号を検波するように、第３ダイオード（Ｄ３）が逆方向に並列接続され、第４ダイオード（Ｄ４）が順方向に直列接続されている。
【００２１】
コンパレータ１２５は、増幅器１２４の出力端に非反転端子（＋）が接続され、制御部２１０に非反転端子（−）が接続されており、増幅器１２４によって増幅出力される超音波受信信号と、制御部２１０から出力される発振信号とを比較し、該両信号の差に相当する信号を出力する。
【００２２】
レーザ発生部１３０は、レーザダイオード（図示せず）からレーザビームを発生させるレーザポインタを意味しており、制御部２１０の制御によってレーザビームを発生させる。さらに、レーザ発生部１３０は、後述するような抵抗可変部１４０のボリュームキー（図示せず）と同一線上に同一角度で設けられており、使用者がレーザ発生部１３０を回転することができるように構成されている。
【００２３】
抵抗可変部１４０は、ボリュームキーの回転によって可変抵抗値が可変し、ボリュームキーが地面と垂直な状態から上方向８３°以下に回転するように形成されている。ここで、ボリュームキーは、回転角度が大きくなるほど、抵抗値が低くなるように構成されている。また、ボリュームキーを８３゜以下に形成するわけは、レーザビームを使用者の肉眼で観測可能な範囲（１０ｍ以内）で距離を測定できるようにするためであり、若し、８３゜以上である８４〜８５゜で距離を測定しようとすると、回転角度の範囲が小さ過ぎるので、電圧レベルの差異も非常に小くなるためである。
【００２４】
そして、抵抗可変部１４０の構成は、図３に示すように、可変抵抗（ＶＲ１）と半固定抵抗（Ｒ１）（場合によっては、固定抵抗を利用してもよい）を並列接続し、電源供給部１１０から供給される定電圧（Ｖｃｃ）を分圧して出力する形態を有する。
【００２５】
電圧逓倍部１５０は、図３に示すように、ツェナダイオード（ＺＤ１）と、電圧逓倍器１５１とから構成されている。
【００２６】
ツェナダイオード（ＺＤ１）は、抵抗可変部１４０と制御部２１０との間の接続ノードにカソードが接続され、アノードが電圧逓倍器１５１に接続されており、測定しようとする距離が一定の距離以上離れて、レーザ発生部１３０が一定の角度（例えば８０゜）以上回転し、抵抗可変部１４０の電圧が降伏電圧以上になるとターンオン状態になるように構成されている。
【００２７】
電圧逓倍器１５１は、ツェナダイオード（ＺＤ１）のアノードに非反転端子（＋）が接続され、電源供給部１１０に非反転端子（−）が接続されており、入力電圧と基準電圧とを比較して、該電圧差をｎ倍に逓倍し、Ａ／Ｄ変換部１６０に出力する。
【００２８】
より詳細には、測定しようとする距離が遠くなると、レーザ発生部１３０が大きな角度で回転するようになるが、一定の距離（１〜７ｍ）以下での距離測定時のレーザ発生部１３０の回転角度の範囲に比べ、一定の距離（７〜１０ｍ）以上でのレーザ発生部１３０の回転角度が、相対的に小さな回転範囲を有する。例えば、図５に示すように、０〜１ｍ範囲では４０゜の回転範囲を有し、１〜２ｍ範囲では１９゜、２〜３ｍ範囲では９゜、３〜４ｍ範囲では５゜、４〜５ｍ範囲では３゜、５〜６ｍ範囲では２゜、６〜７ｍ範囲では２゜、７〜８ｍ範囲では１゜、８〜９ｍ範囲では１゜、９〜１０ｍ範囲では１゜の回転範囲を有する。図５は、本発明によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の距離に対するレーザ発生部の回転角度を説明するためのグラフである。
【００２９】
これにより、短い距離においては抵抗可変部１４０の分圧抵抗値が大きいため、分圧電圧のレベルが低く、制御部２１０で認識可能であるが、長い距離においては抵抗可変部１４０の分圧抵抗値が小さいため、分圧電圧のレベルは、制御部２１０で認識可能なレベル（約３Ｖ）を超過するようになる。そこで、このような高い電圧レベルをジェナダイオード（ＺＤ１）の特性を利用して一定のレベル以下に低下させ、さらに、これを電圧逓倍部１５０により逓倍した後、電圧間の間隙を大きくして出力することによって、制御部２１０で認識可能にする。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換部１６０は、超音波送受信部１２０のコンパレータ１２５と、抵抗可変部１４０または電圧逓倍部１５０の電圧逓倍器１５１から入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。
【００３１】
ボタン部１７０は、図４に示すように、使用者が命令に応じて信号を発生させるように、電源をオン／オフする電源ボタン１７１と、センチメートル（ｃｍ）及びフィート（ｆｅｅｔ）に単位を可変する単位変換ボタン１７２と、距離を測定する測定ボタン１７３と、レーザ発生部１３０をオン／オフさせるレーザオン／オフボタン１７４、及びレーザ及び超音波を選択して使用する選択ボタン１７５とから構成されている。
【００３２】
ディスプレイ部１８０は、図４に示すように、制御部２１０の制御により距離をディスプレイする。ここで、ディスプレイ部１８０は、１センチメートル（ｃｍ）まで表示可能にするために、４つの数字ディスプレイ窓を備えており、さらに、中間と端の下端にドットが備えられている。例えば、１０ｍである場合、１０.００.として表示される。
【００３３】
スピーカ部１９０は、制御部２１０の制御信号に基づいて超音波送受信部１２０の超音波センサー１２３が、基準高さ（距離）に到達すると、音響を発生させる。基準高さ（距離）は、使用者が携帯状態で測定が容易な高さである１.１ｍ〜１.３ｍ範囲に設定され、好ましくは、平均身長のヒトが腕を地面と垂直にした状態でひじを直角に曲げた時の手の高さである１.２ｍ程度である。
【００３４】
メモリ部２００は、システムに必要な各種情報が格納され、抵抗可変部１４０及び電圧逓倍部１５０から出力される電圧値に対応する距離データがテーブル形態で格納されているが、各電圧値に対応する距離データがセンチメートル単位まで格納されており、センチメートルをフィート単位に変換してディスプレイすることができるように、可変値に対応される可変データがテーブル形態で格納されている。
【００３５】
また、メモリ部２００には、制御部２１０でカウント値に基づいて超音波が戻ってくるまでの時間を計算し、距離を測定することができるアルゴリズムが格納されている。
【００３６】
制御部２１０は、超音波送受信部１２０のドライバー１２１に制御信号を出力し、ドライバー１２１と同調コイル１２２で超音波センサー１２３の駆動信号が生成されるようにし、超音波センサー１２３から超音波が発生するようにする。
【００３７】
そして、制御部２１０は、超音波センサー１２３で反射された超音波信号を受信されると、コンパレータ１２５を介して入力された信号を利用して、超音波センサー１２３から地面の高さを確認し、超音波センサ１２３が基準高さに位置している状態であれば、スピーカ部１９０を制御してスピーカ部１９０から音響を発生させる。これに対し、制御部２１０は、超音波センサー１２３が基準高さに位置していない状態であれば、スピーカ部１９０から音響を発生させない。
【００３８】
このような状態で、制御部２１０は、レーザ発生部１３０が回転し、回転角度に応じて抵抗可変部１４０の抵抗値が可変し、抵抗可変部１４０または電圧逓倍部１５０からＡ／Ｄ変換部１６０を介して電圧値が入力されると、該電圧値に基づいてメモリ部２００の距離データから検索して検索された距離が、ディスプレイ部１８０にディスプレイされるように制御する。
【００３９】
この際、制御部２１０は、抵抗可変部１４０から分圧された電圧の大きさが所定レベル以上である場合には、Ａ／Ｄ変換部１６０を制御して抵抗可変部１４０から入力を遮断し、電圧逓倍部１５０の電圧逓倍器１５１の入力を受信する。
【００４０】
また、制御部２１０は、使用者がボタン部１７０の単位変換ボタン１７２を操作すると、メモリ部２００の可変データから可変値を検索し、センチメートルをフィートに変換し、ディスプレイ部１８０にディスプレイする。
【００４１】
次に、本発明によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置に対する動作関係を図面を用いてより詳細に説明する。
【００４２】
図６は、本発明によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置を利用した距離測定原理を説明するための説明図である。
【００４３】
まず、本発明の動作を説明する前に、図６に示すような三角法を使った距離測定原理を説明する。
【００４４】
超音波センサ１２３は、送、受信機側が地面と垂直に固定され、レーザ発生部１３０の回転中心点は、超音波センサー１２３と同一線上に位置される。そして、レーザ発生部１３０と抵抗可変部１４０のボリュームキーが連動可能、つまりボリュームキーの中心点とレーザ発生部１３０の回転中心点が軸で結合されている。ここで、ボリュームキーは、地面との垂直方向が開始点としてセットされる。
【００４５】
このような状態で、使用者が超音波センサー１２３を動作させて地面との距離、つまり高さ（Ｈ）を確認し、高さを一定に維持させる。このとき、高さ（Ｈ）は１.２メートルを基準とし、超音波センサ１２３からボリュームキーまでの距離が補正される。
【００４６】
次いで、使用者がレーザ発生部１３０を回転させ、照射されるレーザビームが測定しようとする位置を指示するようにする。これにより、測定しようとする距離（Ｌ）は、レーザビームが指示する地面位置（Ｐ２）と、装置の地面位置（Ｐ１）との間の距離である。
【００４７】
ここで、超音波センサ１２３の中心で地面と垂直になるように仮想直線をレーザ発生部１３０の回転中心点と連結し、レーザ発生部１３０が仮想直線を基準として回転した角度をθとする場合、三角関数の定義に基づいて次の数式１のように表現できる。
【数１】
2008502899.tif 000003
【００４８】
前記数式１に基づいて、メモリ部２００に距離（Ｌ）をtanθ別に計算して格納させるが、本発明において、tanθ値は、レーザ発生部１３０の回転量に応じて可変抵抗部１４０の抵抗値が可変して電圧値が可変するため、実際には分圧電圧値である。
【００４９】
図７は、本発明の一実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の外観を示した斜視図である。
【００５０】
図７に示すように、本発明の電子距離測定装置１００の本体１０１は、内部に空間部（図示せず）が設けられ、その空間部に各構成部が収納されており、使用者が一手で簡単に把持することができるように、中央部が狭く、かつ上下部に向かうほど広がる形態に形成されている。そして、本体１０１の一側面の上端部（図７では左側上端）には、レーザ発生部１３０が可変抵抗部１４０のボリュームキーと回動可能に設置されており、同一面には、使用者が一手でレーザ発生部１３０とボタン部１７０を操作し、さらに距離を確認することができるようにボタン部１７０と、ディスプレイ部１８０とが設置されている。
【００５１】
なお、本体１０１の底面には、超音波センサー１２３が構成されており、超音波センサ１２３の中心線とレーザ発生部１３０の回転中心点は、一直線上に配置される。
【００５２】
また、本体１０１の右側側面（必要に応じてどの面にも設置可能であるが、右側側面に設置すれば使用者が簡単に確認することができる）には、使用者が超音波センサー１２３のみを利用して、距離測定時に本体１０１と地面との間が水平であるか、否かを確認できる水平確認部（図示せず）が必要に応じて具備されるが、このような水平確認部は、一般に使用されている水泡を利用した機構的装置を使用することができる。
【００５３】
次に、本発明の動作について説明する。使用者が本体１０１に設けられたボタン部１７０の電源ボタン１７１を押してパワーをオンし、選択ボタン１７５を押して超音波を選択した後、本体１０１を一手で持って超音波センサー１２３が測定位置と垂直になるように位置させる。すると、制御部２１０は、超音波センサー１２３を制御しながら、コンパレータ１２５からＡ／Ｄ変換部１６０を介して入力されるデジタル信号により地面との距離を確認する。
【００５４】
この場合、制御部２１０は、上述したように、超音波を発生させると同時にカウントを開始し、超音波が戻ってきてデジタル信号が入力されると、カウントを停止し、カウント値を読み取ることによって超音波が戻ってくるまでの時間を測定し、距離を算出する。
【００５５】
超音波センサ１２３と地面との距離が基準高さ（距離）以下であるか、あるいは以上である場合には、スピーカ部１７０から音響を発生させない。
【００５６】
使用者は、スピーカ部１７０から音響が発生しない場合には、本体１０１を上下に垂直移動させながら、超音波センサー１２３を基準高さに合わせて調整する。この際、基準高さに超音波センサー１２３が到達すると、制御部２１０は、スピーカ部１７０から音響を発生させる。この場合、制御部２１０は、基準高さに到達した時には、音響を継続して発生させることで使用者に認識させることが望ましい。
【００５７】
スピーカ部１７０から音響が発生すると、使用者は、音響発生位置に本発明の電子距離測定装置１００を固定させた状態で、本体１０１を持っていない手でレーザオン／オフボタン１７４を押してレーザが発生するようにした後、その手でさらにレーザ発生部１３０を回転させながらレーザビームを測定位置に照射する。
【００５８】
レーザビームが測定しようとする位置に正確に照射されると、使用者が本体を持っていない手でさらにボタン部１７０の測定ボタン１７３を押す。
【００５９】
これにより、制御部２１０は、現在レーザ発生部１３０の回転量を抵抗可変部１４０からＡ／Ｄ変換部１６０を介して分圧電圧値として確認する。この場合、制御部２１０は、分圧電圧の大きさが所定レベル以上である場合は、この分圧電圧値を確認せずに、電圧逓倍部１５０からＡ／Ｄ変換部１６０を介して入力される分圧電圧値を確認する。
【００６０】
デジタル信号である分圧電圧値が確認されると、制御部２１０は、メモリ部２００に格納されたテーブルから該当分圧電圧値に対応する距離を検索し、検索された距離がセンチメートル単位にディスプレイ部１８０でディスプレイされるように制御する。
【００６１】
距離がセンチメートル単位にディスプレイ部１８０にディスプレイされると、使用者は、ディスプレイ部１８０にディスプレイされた距離を確認するが、若し単位をフィートに変換したい場合は、ボタン部１７０の単位変換ボタン１７２を操作する。
【００６２】
すると、制御部２１０は、現在ディスプレイされたセンチメートル単位の値をメモリ部２００に格納されたテーブルより検索し、検索されたフィート単位の距離をディスプレイ部１８０にディスプレイする。
【００６３】
本発明の電子距離測定装置１００の使用方法について図７を参照してより詳細に説明する。
【００６４】
距離を測定するために、使用者は、まずボタン部１７０の電源ボタン１７１を押してパワーをオンし、ボタン部１７０の選択ボタン１７５を押して超音波を発生させた状態で、超音波センサー１２３が垂直に対向されるように本体１０１を一手で押さえる。
【００６５】
この時、スピーカ部１９０から音響が発生しない場合は、再び使用者は、本体１０１を垂直に上方向または下方向に移動させながら、スピーカ部１９０から音響が発生すること確認する。
【００６６】
本体１０１を垂直に上、下に移動させる間、スピーカ部１９０から音響が発生する瞬間に使用者は本体１０１を現在位置に固定させ、本体１０１を持っていない手でボタン部１７０のレーザオン／オフボタン１７４を押してレーザ発生部１３０からレーザビームを発生させる。
【００６７】
その後、使用者は、本体１０１を持っていない手でレーザ発生部１３０を回転させながら、レーザビームを測定位置に正確に照射し、その後ボタン部１７０の測定ボタン１７３を押す。
【００６８】
このようにして、測定ボタン１７３が操作されると、ディスプレイ部１８０において距離がセンチメートル単位にディスプレイされ、使用者はこれに基づいて距離を確認することができる。
【００６９】
上記のような用途の他に、使用者は、ボタン部１７０の選択ボタン１７５を押して超音波送受信部１２０のみを動作させることで、超音波を利用して簡単に距離を測定することができる。例えば、距離が１.２ｍの場合は、超音波センサー１２３で簡単に測定することができる。また、超音波送受信部１２０のみで水平または垂直距離を測定し、制御部２１０において距離をディスプレイさせることも可能である。また、使用者は、ボタン部１７０の選択ボタン１７５を押してレーザ発生部１３０からレーザビームが発生するようにし、レーザポインタとしても使われる。
【００７０】
次に、図８乃至図１１を参照して、本発明の他の実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置について説明する。
【００７１】
図８は、本発明の他の実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の外観を示した斜視図であり、図９は、図８に示した水平調節構造の一例を示した図であり、図１０は、本発明の他の実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の構成を示すブロック図である。
【００７２】
図８乃至図１０に示すように、本発明の他の実施例は、前記実施例と比較して、レーザ発生部１３０Ａ、水平センサー１０５、水平状態指示部（indicator）１３５、基準距離指示部１４５、水平調節構造３００、３５０をさらに有しており、超音波センサー１２３Ａの位置が移動されて構成されたこと以外は同様であるので、前記実施例と同一構成要素には同一符号を付し、それに関する説明は省略する。
【００７３】
前記レーザ発生部１４５は、前記超音波送受信部１２０を利用して測定する基準距離（または基準高さ）の基準点をレーザでポインティングするためにレーザを発生させる。このようにして、測定使用者は、前記レーザ発生部１４５により発生されたポインティングレーザを見て、基準距離（または基準高さ）の基準点を正確に認識しながら測定を行うことができる。
【００７４】
前記水平センサー１０５は、装置の水平状態を検出するために設置されており、水平状態指示部１３５は、前記水平センサー１０５からＡ／Ｄ変換されて入力される水平状態信号に基づき制御部２１０によって制御され、装置が水平状態であることを指示する。ここで、前記水平センサー１０５は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸のうちのいずれか一つの軸を基準にして一つが設けられるか、あるいは各々の軸を基準にして複数個設けるようにしてもよい。水平センサーが複数個設けられる場合には、制御部２１０は、複数個の中でいずれか一つの水平センサーから入力される信号のいずれか一つによって装置が水平状態であると判断されると、水平状態指示部１３５により装置が水平状態であることを指示するようにする。
【００７５】
前記基準距離指示部１４５は、超音波送受信部１２０により測定された距離が基準距離に到達すると、制御部２１０により基準距離であることを指示するように制御される。前記水平状態指示部１３５及び基準距離指示部１４５は、例えば発光ダイオードから構成されることができる。
【００７６】
前記水平調節構造３００、３５０は、装置１００Ａの両端部に装着され、装置の水平を維持し、かつ水平を調節する役割を有する。
【００７７】
前記水平調節構造３００は、図８及び図９に示すように、装置１００Ａの一端部に装着固定されており、固定ネジ３１０と移動部３２０、固定部３３０、スプリング３４０から構成されている。前記移動部３２０には、その内部に長孔３２３が形成され、その一端の露出部３２１が外部に露出しており、その他方の端部に突起３２４が形成され、前記露出部３２１のそれ以上の突出を制限するために、係止突起３２２が形成されている。前記固定部３３０は、前記移動部３２０の両側部を支持しスライド移動をガイドするためのガイド部３３１、３３２が形成されており、一側のガイド部には、ねじ孔３３３が形成されており、前記移動部の突起３２４に対応する所定部位にスプリング支持部３３５が形成されている。前記スプリング３４０は、前記移動部３２０の突起３２４に一端が結合され、前記固定部のスプリング支持部３３５に他端が結合されており、前記移動部３２０の露出部３２１を外部へ押し出す機能を有している。前記固定ねじ３１０は、前記固定部３３０のねじ孔３１０に回動可能に結合され、固定ネジ３１０を強く締めると、前記移動部３２０の側部に密着されて移動部３２０が固定され、固定ねじ３１０を解くと、前記移動部３２０の側部との密着が解除されて移動部３２０が移動可能になる。ここで、前記固定部のねじ孔３３３に対応する移動部の側面には、固定ねじ３１０で密着固定しても損傷を受けない程度の強度が高い金属片が挿入されていることが望ましい。
【００７８】
一方、前記水平調節構造３５０は、装置１００Ａの他方の端部に装着されるものであって、超音波センサ１２３Ａに対応する部位に貫通孔が存在している。前記水平調節構造３５０及び前記水平調節構造３００は、装置をどの面を底面にしても、水平を維持できるようになることが望ましい。このため、前記水平調節構造３５０は、図８に示すような左側面、右側面、正面及び上面、並びに底面が全て水平を維持する平坦面であることが望ましい。また、前記水平調節構造３００は、図８に示すような右側面及び背面、並びに底面が全て水平を維持する平坦面であることが望ましい。
【００７９】
図１１は、本発明の他の実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置を使用した距離測定原理を説明するための説明図であり、その原理は、実質的に前記実施例と同様である。しかし、レーザ発生部１３０Ａがさらに設置されており、超音波センサ１２３Ａは、送、受信機側が地面と垂直に固定され、レーザ発生部１３０の回転中心点は、超音波センサー１２３Ａと同一線上に位置せず、レーザ発生部１３０Ａと同一線上に位置しており、超音波センサー１２３Ａは、レーザ発生部１３０とレーザ発生部１３０Ａの同一線上とは所定間隙を維持している。そして、レーザ発生部１３０と抵抗可変部１４０のボリュームキーが連動可能、つまりボリュームキーの中心点とレーザ発生部１３０の回転中心点とが軸で結合される。この時、ボリュームキーは、地面との垂直方向が開始点としてセットされる。
【００８０】
このような状態で、使用者が図８に示すような水平調節構造３５０の右側面を基準面に密着させ、水平調節構造３００の右側面も基準面に密着させて露出部３２１が徐々に引っ込むように力を加えると、水平になった瞬間に、水平センサー１０５からＡ／Ｄ変換部１６０を介してデジタル信号に変換され、入力される水平信号に基づいて制御部２１０で水平状態指示部１３５が駆動されるように制御する。これにより、使用者は、水平になった瞬間に、水平状態指示部１３５を通じてこれを確認し、固定ネジ３１０を強く締めることで、水平調節構造３００の移動部３２０の移動を停止させる。このようにして、水平になった状態で、超音波センサ１２３Ａを動作させ、地面との距離（高さ）（Ｈ）を調節して基準高さに達するように調節すると、基準高さに到達した瞬間に、超音波送受信部１２０からＡ／Ｄ変換部１６０を介してデジタル信号に変換されて入力される基準距離信号に基づき、制御部２１０で基準距離指示部１４５及び/またはスピーカ１９０が駆動されるように制御する。従って、使用者は、基準距離が合わせられた瞬間に基準距離指示部１３５及び/またはスピーカ１９０の出力を通じてこれを確認し、高さを一定に維持させる。この時、高さ（Ｈ）は、例えば１.２メートルを基準にし、超音波センサ１２３からボリュームキーまでの距離が補正される。
【００８１】
次いで、使用者がレーザ発生部１３０を回転させて照射されるレーザビームが測定しようとする位置を指示するようにする。すると、測定しようとする距離（Ｌ）は、レーザビームが指示する地面位置（Ｐ２）と装置の地面位置（Ｐ１）との間の距離である。
【００８２】
ここで、レーザ発生部１３０Ａの中心で地面と垂直になるように、仮想直線をレーザ発生部１３０の回転中心点と連結し、レーザ発生部１３０が仮想直線を基準にして回転する角度をθとする場合、三角関数の定義により上記のような数式１が成立する。
【００８３】
このように、このような実施例によっても、上記実施例と同様に、レーザ発生部１３０のレーザビームが指示している距離を正確に測定することができるようになる。
【００８４】
一方、上記本発明の他の実施例では、超音波センサー１２３Ａがレーザ発生部１３０とレーザ発生部１３０Ａの同一線上とは所定間隙を維持しているが、超音波センサ１２３Ａとレーザ発生部１３０及びレーザ発生部１３０Ａが全て同一線上に位置するようにしてもよい。
【００８５】
また、本発明では、超音波センサー１２３、１２３Ａと地面との距離を約１.２ｍに限定しているが、メモリ部２００の用量を増大させ、超音波センサ１２３から測定される距離、つまり地面からの高さ（距離）と分圧電圧値に対応する各々の距離をメモリ部２００にテーブル形態で格納するか、あるいは別途の計算アルゴリズムを利用して、どの高さであっても距離測定が可能にすることもできる。
【００８６】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
以上のことにより、本発明によれば、超音波センサーで所定の高さを測定し、所定の高さ（距離）で回転によって抵抗値が可変するように形成されたレーザポインタを回転させ、測定しようとする目標物にレーザビームを照射し、レーザポインタの回転角度に相当する抵抗値に基づいてレーザビームが指示している距離を正確に測定することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の一実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の超音波送受信部の構成を示す回路図。
【図３】本発明の一実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の抵抗可変部及び電圧逓倍部の構成を示す回路図。
【図４】本発明の一実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置のボタン部とディスプレイ部の構成を示す回路図。
【図５】本発明の一実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の距離に対するレーザ発生部の回転角度を説明するためのグラフ。
【図６】本発明の一実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置を利用した距離測定原理を説明するための説明図。
【図７】本発明の一実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の外観を示した斜視図。
【図８】本発明の他の実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の外観を示した斜視図。
【図９】図８に示した水平調節構造の一例を示した図。
【図１０】本発明の他の実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置の構成を示すブロック図。
【図１１】本発明の他の実施例によるレーザ及び超音波を利用した電子距離測定装置を利用した距離測定原理を説明するための説明図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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