(57)【要約】【課題】手ぶれに起因する測定値のばらつきを少なくすることができる距離測定装置を提供する。【解決手段】同じ対象物に対して８回連続して角度センサ３１で筐体の重力方向の傾き角度を測定した後、対象物までの直線距離を測距部５０で測定する。８回連続して角度を測定したときの最大値と最小値との差Ａを求め、差Ａに応じて角度分解能を調整し、水平距離演算、高さ演算等を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物までの水平距離及び前記対象物の高さを測定する距離測定装置において、
対象物までの直線距離を演算する距離演算手段と、
装置筐体の重力方向の傾き角度を演算する角度演算手段と、
少なくとも２回以上の測定による前記角度演算手段の複数の演算結果に基づいて前記角度演算手段の角度分解能を調整する調整手段と
を備えていることを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
対象物までの水平距離及び前記対象物の高さを測定する距離測定装置において、
対象物までの直線距離を演算する距離演算手段と、
装置筐体の重力方向の傾き角度を演算する角度演算手段と、
少なくとも２回以上の測定による前記距離演算手段の複数の演算結果に基づいて前記角度演算手段の角度分解能を調整する調整手段と
を備えていることを特徴とする距離測定装置。
【請求項３】
前記調整手段を動作させるか否かを決定する操作部を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の距離測定装置。
【請求項４】
前記角度演算手段で演算された傾き角度のばらつきが所定値より大きいとき、その傾き角度が所定値より大きいことを測定者に警告する警告手段を備えていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の距離測定装置として特開２００５−１８９１４０号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
この距離測定装置では、パルス状のレーザ光を対象物に向けて繰り返し出射し、それぞれの出射に対応する反射光が所定の条件（強度閾値）を満足するとき、距離（又は経過時間）に応じて度数カウントが行われる。そして、繰り返される全てのレーザ光の出射についてカウントされた度数が積算され、距離に応じた度数分布表（ヒストグラム）が作成される。この度数分布表におけるカウント度数の合計数が最も大きくなる距離が対象物までの距離と判定される。
【特許文献１】特開２００５−１８９１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の距離測定装置は持ち運びに便利なように小型・軽量であるため、手ぶれが生じ易く、対象物までの距離を精度良く測定できないことがある。例えば、対象物までの直線距離が４００ｍの場合、手ぶれによって距離測定装置の角度が２度変動すると、対象物の高さの測定値は約１４ｍ変動する。
【０００５】
手ぶれの影響を軽減する方法として測定回数を増やして平均化処理する方法が知られているが、ぶれ方向が偏っていると測定毎に測定値がばらつくことがあった（測定時間の増大）。
【０００６】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は手ぶれに起因する測定値のばらつきを少なくすることができる距離測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、対象物までの水平距離及び前記対象物の高さを測定する距離測定装置において、対象物までの直線距離を演算する距離演算手段と、装置筐体の重力方向の傾き角度を演算する角度演算手段と、少なくとも２回以上の測定による前記角度演算手段の複数の演算結果に基づいて前記角度演算手段の角度分解能を調整する調整手段とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、対象物までの水平距離及び前記対象物の高さを測定する距離測定装置において、対象物までの直線距離を演算する距離演算手段と、装置筐体の重力方向の傾き角度を演算する角度演算手段と、少なくとも２回以上の測定による前記距離演算手段の複数の演算結果に基づいて前記角度演算手段の角度分解能を調整する調整手段とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の距離測定装置において、前記調整手段を動作させるか否かを決定する操作部を備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の距離測定装置において、前記角度演算手段で演算された傾き角度のばらつきが所定値より大きいとき、その傾き角度が所定値より大きいことを測定者に警告する警告手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、手ぶれに起因する測定値のばらつきを少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１はこの発明の一実施形態に係る距離測定装置の斜視図である。
【００１４】
距離測定装置１は筐体（装置筐体）２と発光側レンズ３ａと受光側レンズ４ａとファインダ２ａと操作ボタン５，６とを備えている。筐体２内には後述する測角部３０や測距部５０等が収納されている。
【００１５】
筐体２の上面には電源をオン・オフする電源ボタン５及び測定モードを切り替えるモード設定ボタン６等が設けられている。
【００１６】
また、筐体２のファインダ２ａは筐体２の背面に設けられている。
【００１７】
測定者は片方の手（例えば右手）で距離測定装置１を保持し、ファインダ２ａを介して対象物Ｔｇ（図２参照）を見て対象物Ｔｇまでの距離測定作業を行う。
【００１８】
図２は測定者より上方にある対象物について距離測定を行うときのことを説明するための図である。
【００１９】
測定者はファインダ２ａを覗きながら電源ボタン５を指で押して図示しないレチクル表示部を点灯させる。発光側レンズ３ａを対象物Ｔｇに向け、再度電源ボタン５を押して対象物Ｔｇまでの直線距離と筐体２の角度（重力方向の傾き角度）とを測定する。計測された対象物Ｔｇまでの直線距離と角度とから三角関数を用いて対象物Ｔｇまでの水平距離と対象物Ｔｇの高さとを演算する。演算結果はファインダ２ａに表示される。なお、筐体２の側面に設けた液晶表示部（図示せず）に演算結果を表示するようにしてもよい。
【００２０】
図３はこの発明の一実施形態に係る距離測定装置のブロック図である。
【００２１】
距離測定装置１は測角部３０と表示部４０と測距部５０と操作部７を備えている。
【００２２】
測角部３０は角度センサ３１を有し、検出した角度に対応する信号を後述するＭＰＵ５１へ送る。
【００２３】
表示部４０はファインダ２ａを有し、ＭＰＵ５１からの信号に基づいてファインダ２ａに距離表示を行う。
【００２４】
測距部５０は、ＭＰＵ５１と駆動回路５２と半導体レーザ５３と発光検出回路５４と光検出器５５と増幅器５６と閾値設定回路５７と２値化回路５８とサンプリング回路５９と発振器６０とカウンタ回路６１と積算値格納メモリ６２と演算用テーブルメモリ６３とを有する。
【００２５】
半導体レーザ５３は駆動回路５２によって駆動され、パルス状のレーザ光を所定の回数だけ図示しない対象物Ｔｇに向けて出射する。
【００２６】
発光検出回路５４はレーザ光の出射を検出し、検出結果をサンプリング回路５９へ出力する。光検出器５５は対象物Ｔｇで反射された光を受光し、受光量に応じた電気信号を出力する。
【００２７】
増幅器５６は光検出器５５の出力を増幅する。
【００２８】
閾値設定回路５７はＭＰＵ５１の出力に基づいてノイズ除去等のための閾値を設定する。
【００２９】
２値化回路５８は閾値設定回路５７で設定された閾値に基づいて光検出器５５の出力を２値化し、サンプリング回路５９へ出力する。
【００３０】
サンプリング回路５９は発振器６０で決められたサンプリング間隔でサンプリングを行う。反射光の強度が所定の閾値を超えるとき、距離（又は経過時間）に応じて度数カウントが行われ、繰り返し行われる全てのレーザ光の出射に対する度数が積算され、距離に応じたヒストグラムが作られ、積算値格納メモリ６２に格納される。
【００３１】
演算用テーブルメモリ６３には、予め実験によって作成された、計測された角度のばらつきに対する角度分解能を決めた演算用テーブルが記憶されている。例えば、演算用テーブルには以下のように角度のばらつきに対する角度分解能が記憶されている。
角度のばらつき 角度分解能
２°以上                      ２°
１°以上２°未満              １°
０．５°以上１°未満          ０．５°
０．５°未満                  ０．１°
【００３２】
ＭＰＵ５１は対象物Ｔｇまでの直線距離を演算する距離演算手段、筐体２の角度を演算する角度演算手段、角度演算手段の演算結果に基づいて角度演算手段の角度分解能を調整する調整手段として機能する。ＭＰＵ５１は演算用テーブルメモリ６３を用いて角度分解能を調整する。なお、角度演算手段の演算結果に代えて距離演算手段の演算結果に基づいて角度分解能を調整するようにしてもよい。
【００３３】
また、ＭＰＵ５１は角度センサ３１で検出された角度が所定値より大きい場合、角度が所定値より大きいことを測定者に警告としてファインダ２ａに表示させる。このとき、ファインダ２ａが警告手段として機能する。なお、警告をファインダ２ａに表示する代わりに図示しないスピーカを用いて音声その他の音響で警告してもよい。
【００３４】
操作部７は調整手段を動作させるか否かを決定するボタン７ａを有し、ボタン７ａを操作して調整手段の動作をオン・オフする信号をＭＰＵ５１へ送る。
【００３５】
まず、距離測定装置１を手で持って使用した場合について説明する。なお、調整手段は動作状態にあるものとする。
【００３６】
図４は距離測定装置の動作を説明するフローチャート、図５は距離測定装置を手で持って使用した場合の測定結果を示す表、図６は角度分解能を調整する前と後との測定結果を示す表である。なお、図４において、Ｓ１〜Ｓ５は処理の各ステップを示す。図５は距離測定装置から直線距離４００ｍは離れた位置にある対象物も高さの測定値のばらつきを示す表である。また、図５の一回目、二回目、三回目及び四回目はそれぞれ図６のＮｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３及びＮｏ４に対応する。
【００３７】
まず、同じ対象物Ｔｇに対して例えば８回連続して角度センサ３１で筐体２の角度を測定（測角）する（Ｓ１）。この角度の測定は例えば４回行われる。一回目の測定で取得した例えば８つの角度はそれぞれ２１．６°、２２．５°・・・２４．５°であった(図５参照)。
【００３８】
次に、対象物Ｔｇまでの直線距離を測距部５０で測定（測距）する（Ｓ２）。
【００３９】
その後、８回連続して角度を測定したときの最大値と最小値との差Ａ（ＭＡＸ−ＭＩＮ＝Ａ）を求める（Ｓ３）。
【００４０】
次に、角度のばらつきである差Ａに応じて演算用テーブルメモリ６３を用いて角度分解能を調整する（Ｓ４）。１回目の差Ａが２．９°（ＭＡＸ２４．５、ＭＩＮ＝２１．６）であるので角度分解能を２°とし、２回目の差Ａが１．２°（ＭＡＸ２２．８、ＭＩＮ＝２１．６）であるので角度分解能を１°とし、３回目の差Ａが１．９°（ＭＡＸ２３．４、ＭＩＮ＝２１．５）であるので角度分解能を１°とし、４回目の差Ａが０．９°（ＭＡＸ２２．４、ＭＩＮ＝２１．５）であるので角度分解能を０．５°とする。角度分解能を変えて角度を測定した結果、１〜４回目の何れにおいても角度は２２°となった（図６参照）。
【００４１】
次に、水平距離演算、高さ演算等を行う（Ｓ５）。
【００４２】
前記直線距離と前記角度とを用いて対象物Ｔｇの高さを演算したとき、１〜４回目の何れにおいても高さは１４９．８ｍとなり、演算結果にばらつきがないことがわかる（図６参照）。
【００４３】
これに対し、角度のばらつきに応じて角度分解能を変えないで測定結果を平均した場合を比較例として説明する。
【００４４】
一回目、二回目、三回目及び四回目の測定結果を平均した。一回目、二回目、三回目及び四回目の平均された角度はそれぞれ２３．３８７５°、２２．２５°、２２．４５°及び２１．８７５°であった（図６参照）。
【００４５】
上記各角度をそれぞれ四捨五入して２３．４°、２２．３°、２２．５°及び２１．９°とし、測距後、対象物Ｔｇの高さを演算すると、対象物Ｔｇの高さはそれぞれ１回目は１５８．９ｍ、２回目は１５１．８ｍ、３回目は１５３．１ｍ、４回目は１４９．２ｍとなった。このことから、対象物Ｔｇの高さが、角度のばらつきに応じて角度分解能を調整した場合に比べてばらつくことがわかる。
【００４６】
次に、距離測定装置１を固定して使用した場合について説明する。なお、距離測定装置１の動作は上述の距離測定装置１を手で持って使用した場合の動作と同じである。
【００４７】
図７は距離測定装置を固定して使用した場合の測定結果を示す表、図８は分解能を調整する前と後との測定結果を示す表である。
【００４８】
まず、同じ対象物Ｔｇに対して８回連続して角度センサ３１で筐体２の角度を測定（測角）する（Ｓ１）。この角度の測定は例えば４回行われる。一回目の測定では８つの角度はそれぞれ２１．８°、２１．６°・・・２１．７°であった(図７参照)。
【００４９】
次に、対象物Ｔｇまでの直線距離を測距部５０で測定（測距）する（Ｓ２）。
【００５０】
その後、８回連続して角度を測定したときの最大値と最小値との差Ａ（ＭＡＸ−ＭＩＮ＝Ａ）を求める（Ｓ３）。
【００５１】
次に、最大値と最小値との差Ａ（角度のばらつき）に応じて演算用テーブルメモリ６３を用いて角度分解能を調整する（Ｓ４）。１回目の差Ａが０．２°（ＭＡＸ２１．８、ＭＩＮ＝２１．６）であるので角度分解能を０．１°とし、２回目の差Ａが０．３°（ＭＡＸ２１．８、ＭＩＮ＝２１．５）であるので角度分解能を０．１°とし、３回目の差Ａが０．３°（ＭＡＸ２１．８、ＭＩＮ＝２１．５）であるので角度分解能を０．１°とし、４回目の差Ａが０．１°（ＭＡＸ２１．７、ＭＩＮ＝２１．６）であるので角度分解能を０．１°とする。角度分解能を変えて角度を測定した結果、１回目、２回目、３回目及び４回目に測定された角度はそれぞれ２１．７°、２１．６°、２１．６°及び２１．７°であった（図８参照）。
【００５２】
次に、水平距離演算、高さ演算等を行う（Ｓ５）。
【００５３】
前記直線距離と前記角度とを用いて対象物Ｔｇの高さを演算したとき、１回目、２回目、３回目及び４回目の高さはそれぞれ１４７．９ｍ、１４７．２ｍ、１４７．２ｍ及び１４７．９ｍとなり、演算結果にばらつきが少ないことがわかる（図８参照）。
【００５４】
これに対し、角度のばらつきに応じて角度分解能を変えないで測定結果を平均した場合を比較例として説明する。
【００５５】
一回目、二回目、三回目及び四回目の測定結果を平均した。一回目、二回目、三回目及び四回目の平均された角度はそれぞれ２１．６７５°、２１．６３７５°、２１．６３７５°及び２１．６７５°であった（図８参照）。
【００５６】
上記各角度をそれぞれ四捨五入して２１．７°、２１．６°、２１．６°及び２１．７°とし、測距後、対象物Ｔｇの高さを演算すると、対象物Ｔｇの高さはそれぞれ１回目は１４７．９ｍ、２回目は１４７．２ｍ、３回目は１４７．２ｍ、４回目は１４７．９ｍとなった。このことから、距離測定装置１を固定して使用した場合、角度のばらつきが小さくなり、角度分解能を０．１°とすることができ、距離測定装置１を手で持って使用した場合よりも正確に対象物Ｔｇの高さを演算できることがわかる。
【００５７】
この実施形態によれば、測定者の手ぶれに起因する角度のばらつきに応じて角度分解能を調整する（角度のばらつきが大きくなる程角度分解能を下げる）ようにしたので、手ぶれに起因する測定値のばらつきを少なくすることができる。また、それを新たな機構を追加することなくソフトウエア的な処理で実現するようにしたため、製造コストの上昇を抑えることができる。なお、平均化処理によって角度を求めることもできるが、この方法では平均化処理を行う分だけ平均処理を行わない上記実施形態よりも測定時間が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１はこの発明の一実施形態に係る距離測定装置の斜視図である。
【図２】図２は測定者より上方にある対象物について距離測定を行うときのことを説明するための図である。
【図３】図３はこの発明の一実施形態に係る距離測定装置のブロック図である。
【図４】図４は距離測定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図５】図５は距離測定装置を手で持って使用した場合の測定結果を示す表である。
【図６】図６は角度分解能を調整する前と後との測定結果を示す表である。
【図７】図７は距離測定装置を固定して使用した場合の測定結果を示す表である。
【図８】図８は分解能を調整する前と後との測定結果を示す表である。
【符号の説明】
【００５９】
１：距離測定装置、２：筐体（装置筐体）、７：操作部、４０：表示部、５１：ＭＰＵ、Ｔｇ：対象物。
【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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