JP2003528324A - 距離測定装置 - Google Patents

距離測定装置

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JP2003528324A JP2001569514A JP2001569514A JP2003528324A JP 2003528324 A JP2003528324 A JP 2003528324A JP 2001569514 A JP2001569514 A JP 2001569514A JP 2001569514 A JP2001569514 A JP 2001569514A JP 2003528324 A JP2003528324 A JP 2003528324A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、拡散する方向に伝搬する測定信号、例えば、超音波及び/又はレーダ、及び、少なくとも1つの光源(10)を有する光ポインタ(12,14)を用いる距離測定装置に関する。光ポインタ(12)を介して、個数が限定された、相互に拡散する方向に伝搬する複数の光ビーム束(16,18,20,22,24,26)が放射可能であり、前記光ビーム束は、実質的に測定信号を当該光ビーム束の拡散角度(28)により特徴付けること提案されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、拡散する方向に伝搬する測定信号、例えば、超音波及び/又はレー
ダ、及び、少なくとも1つの光源を有する光ポインタを用いる距離測定装置に関
する。
【0002】 超音波測定装置は、放射ユニットを用いて、拡散する方向に伝搬する音波を放
射し、この音波は、対象の目標面によって反射され、超音波測定装置の受信ユニ
ットによって受信される。音波の伝搬経過時間測定を介して、例えば、距離を測
定することができる。
【0003】 対象が所望のように位置測定されているかどうかを視覚化するために、距離測
定装置内に光ポインタを統合することが公知であり、この光ポインタを介して、
光ビーム束を放射することができる。光源として、光がレンズを介して集束され
るグローランプ、又は、光ビーム束を放射するレーザが使用される。
【0004】 発明の利点 本発明は、拡散する方向に伝搬する測定信号、例えば、超音波及び/又はレー
ダ、及び、少なくとも1つの光源を有する光ポインタを有する距離測定装置に基
づく。
【0005】 光ポインタを介して、個数が限定されていて、相互に拡散する方向に伝搬する
複数の光ビーム束が放射可能であり、光ビーム束は、実質的に測定信号を当該光
ビーム束の拡散角度により特徴付けることが提案されている。相互に拡散する方
向に伝搬する複数の光ビーム束によって、測定信号の拡散角度及び測定信号の目
標面の大きさが、所定の距離で有利に特徴を示すことができ、殊に、ユーザにと
って、又は、光ビーム束を、直接検出する、又は、対象で反射された、光ビーム
束の光成分を光学的な受信ユニットを用いて検出し、検出された値を過程の自動
制御用、例えば、測定過程の制御用に使用することができる。距離測定装置と、
測定信号が反射される遠隔位置との間での対象による測定誤差を回避することが
できる。
【0006】 更に、個別光ビーム束を強い強度で形成し、且つ、構成上簡単にすることがで
きる光ビーム束の限定数によって、コスト上有利に、且つ、効率を高い信頼度で
構成して、測定信号の所望の特徴付けを、大きな距離に亘って達成することがで
きる。
【0007】 当業者に有意義と思われる種々の光源、例えば、グローランプ、特に、パワー
の強い特別なダイオードなどを使用することができる。光源は、人間の目には見
えない光及び/又は有利には可視の光を形成することができ、それにより、第2
の装置の受信光学系の他に、測定信号の拡散角度がユーザによって分かる。
【0008】 特に有利には、少なくとも1つの光源は、レーザによって形成されている。レ
ーザによって、有利にコリメートされた光ビーム束と大きな距離で高い光濃度を
達成することができる。光ビーム束により形成される光スポットは、ユーザによ
って、及び、第2の装置の受信光学系によって良好に検知することができる。光
ビーム束は、連続的及び/又は有利にはパルス状に放射することができる。パル
ス状の光ビーム束を用いると、一方では、エネルギを節約することができ、他方
では、光ビーム束によって形成された光スポットを比較的強く観測することがで
きるようになる。
【0009】 本発明の別の実施例では、少なくとも複数の光ビーム束は、共通の光源により
形成され、相互に拡散する各光ビーム束は、光学系を介して形成される。付加的
な光源、構成スペース、重量、取り付けコスト及び費用を節約することができる
。しかし、基本的には、光ポインタは、複数の光源、殊に、複数のパワーの強い
ダイオードを用いて構成するとよい。
【0010】 光源の光ビーム束は、種々の、当業者に有意義と思われる光学系によって複数
の光ビーム束に、例えば、反射光学系及び/又は光を屈折する光学系等によって
分割することができる。しかし、光源がコヒーレントな光、殊に、レーザ光を放
射する場合、光学系は、有利には、回折格子を有する回折レンズで構成されてい
る。回折格子を介して、相互に強め合い干渉する領域、即ち、光ビーム束を放射
する明るい領域を達成することができ、相互に弱め合い干渉する領域、即ち、光
を放射しない暗い領域を達成することができる。相応の回折格子を有する回折レ
ンズは、特にコスト上有利且つ簡単に大きな位置許容偏差で取り付けることがで
きる。
【0011】 測定信号の拡散角度を、個別光ビーム束の高い強度を維持したまま、良好に特
徴付けることが、有利に達成でき、その際、光ポインタを介して同時に2以上且
つ14以下の光ビーム束を放射することができる。特に有利には、6つの光ビー
ム束を不均一又は有利には均一に円錐外套面上に分布して配置するようにしても
よい。
【0012】 別の実施例では、光ポインタを介して、中心光ビーム束を放射可能にすること
が提案されている。殊に、回折光学系で、中心光ビーム束を除去するコストを回
避することができる。光学系は、コスト上有利に構成することができ、しかも、
中心光ビーム束を位置特定ビームとして距離測定の際に利用することができる。
【0013】 光ビーム束は、各々横断面がビーム方向に対して垂直方向に種々異なる横断面
を有するようにするとよい。特に有利には、光ビーム束は、各々ビーム放射方向
に対して垂直な、実質的に楕円横断面を有しており、そうすることによって、光
学的に僅かなコストが達成でき、即ち、コスト上有利な光学系を用いることがで
きる。
【0014】 更に、光ポインタは、有利には、光ビーム束の数を変えることができる調整ユ
ニットを有している。短い距離では、特に有利に、測定信号の拡散角度の特徴を
、複数の光ビーム束を用いて到達することができ、長い距離では、僅かな光ビー
ム束で充分な強度を達成することができる。調整ユニットを介して、個別光源、
例えば、ダイオードをスイッチオンオフすることができるか、及び/又は、特に
有利には、光学系の部分を可動に構成するとよい。例えば、調整ユニットを介し
て、レンズを回動及び/又は交換するとよい。
【0015】 調整ユニットは、手動作動、電気的又は電磁的に作動するように構成してもよ
い。調整ユニットが電気的又は電磁的に作動される場合、制御ユニットを介して
、光ビーム束の個数を有利には測定すべき距離に自動的に適合させることができ
、そうすることによって、快適性を向上させることができ、測定信号を拡散角度
で常にできる限り最善に特徴付けることができる。
【0016】 本発明の有利な実施例では、光ポインタが少なくとも1つの調整ユニットを有
しており、この調整ユニットを介して、光ポインタの少なくとも1つの部分が可
動であり、少なくとも1つの光ビーム束を、種々の方向に拡散伝搬する測定信号
を特徴付けるように放射することができる。簡単、コスト上有利且つ効率上許容
範囲で、僅かな光ビーム束で構成することができ、この大きな距離に亘って、測
定信号の拡散角度を良好に特徴付けることができるようになる。
【0017】 調整ユニットは、手動又は有利には電気的又は電磁的に作動するように構成す
ることができ、そうすることによって、光ビーム束は、距離測定過程の間、その
放射方向を連続的又はステップ状に調整ユニットによって自動的に位置調整する
ことができる。
【0018】 調整ユニットを介して、光源及び/又は光ポインタの光学系の部分を可動に構
成するとよい。光源がレーザにより構成されている場合、有利には、測定信号の
小さな動きにより、その拡散角度で測定信号を良好に特徴付けることができる。
【0019】 図面 以下、本発明について図示の実施例を用いて詳細に説明する。図には、本発明
の有利な実施例は、従属請求項から得られる。図、詳細な説明及び請求の範囲は
、多数の要件を組み合わせたものを含んでいる。当業者は、各要件を目的に適う
ように個別に考慮したり、技術的に有意義に更に組み合わせることもできる。
【0020】 その際: 図1は、本発明の、光ポインタを有する超音波距離測定装置を斜め上側方向から
見た図、 図2は、図1の光ポインタの側面部分図、 図3は、図1の光ポインタにより対象上に形成された光スポットを示す図、 図4は、図1に対して択一選択的な、電気的に作動される調整ユニットを有する
光ポインタの部分図、 図5は、図4の光ポインタにより対象上に形成される光スポットを示す図、 図6は、図4に対して択一選択的な光ポインタにより対象上に形成される光スポ
ットを示す図である。
【0021】 実施例の説明 図1には、超音波距離測定装置が、拡散する方向に伝搬する超音波測定信号と
一緒に示されている。超音波距離測定装置は、レーザ10を有する光ポインタ1
2を有している(図2)。
【0022】 本発明によると、光ポインタ12は、相互に拡散する方向に伝搬される光ビー
ム束16,18,20,22,24,26を、拡散角度で測定信号を特徴付ける
ために放射可能である。光ビーム束16,18,20,22,24,26の5°
の拡散角度28は、ほぼ、測定信号の拡散角度に相応している。適用事例に応じ
て、測定信号の拡散角度、従って、光ビーム束の拡散角度を5°以上は以下に構
成してもよい。光ビーム束16,18,20,22,24,26は、円錐外套部
にそれぞれ60°の角度66だけずれて配設されている(図3)。光ビーム束1
6,18,20,22,24,26内の個別光ビームは、相互にほぼ平行に配向
されている。光ビーム束16,18,20,22,24,26を用いて、距離2
0m内の測定信号の目標面を更に良好に可視にすることができる。
【0023】 6個の光ビーム束16,18,20,22,24,26の他に、光ポインタ1
2は、中心光ビーム束36を放射する(図1〜3)。光ビーム束16,18,2
0,22,24,26,36は、レーザ10で形成され、光ビーム束30から拡
散光学系32を介して形成される。光学系32は、回折格子48を有するレンズ
46を有しており、このレンズを介して、強め合い干渉及び弱め合い干渉を形成
可能である。
【0024】 光ビーム束16,18,20,22,24,26,36は、ビーム方向に対し
て垂直方向のほぼ楕円横断面を有しており、対象50上に、各々楕円状の光スポ
ット52,54,56,58,60,62,64を形成する(図3)。
【0025】 円錐状外套部上に均一に配置された光ビーム束16,18,20,22,24,
26は、調整ユニット38によって、長い距離の場合3個に増やすことができ、
特に短い距離の場合12個に増やすことができる。調整ユニット38は、このた
めに、手動操作可能な調整ホイール68を有しており、この調整ホイールを介し
てレンズ46を回動可能である。
【0026】 図4及び5には、択一選択的な光ポインタ14の一部分が示されている。ほぼ
同じ構成部品には、基本的に同じ参照番号を付けている。更に、同じ特徴及び機
能に関しては、図1〜3の実施例の説明を参照されたい。
【0027】 光ポインタ14は、電気モータ70、駆動シャフト72及び歯車74を介して
光学系34のレンズ42がステップ状に回動可能である。レンズ42は、回折格
子76を有しており、この回折格子を介して、レーザ10の光ビーム束30から
、中心光ビーム束36及び中心光ビーム束36に対して5°の拡散角度28の第
2の光ビーム束44を形成可能である。
【0028】 レーザ10は、距離測定過程中パルス状に作動される。レーザ10が遮断され
ると即座に、電気モータ70は、レンズ42を40°の角度78だけ更に回転さ
せる(図5)。レンズ42は、各々120°だけずれて配設された3つの支承モ
ジュール92,94,96内に回転可能に支承されている。回転運動によって、
光ビーム束44は、拡散する方向に伝搬される測定信号の特徴を示すために、種
々の方向に放射され、光ビーム束44が、放射方向に対して垂直方向に円錐状外
套面に沿って位置調整される。対象50上に、円形路100に沿って楕円状光ス
ポット80が形成される。
【0029】 図6には、図4に対して択一選択的な、詳細には図示していない光ポインタに
よって形成された、対象50上の光スポット64,82,84,86,88が示
されている。2つの光ビーム束の代わりに、レンズで5つの光ビーム束が形成さ
れる。光ビーム束の4つは、各々90°の角度98だけずらされて、円錐状外套
面上に配置される。調整ユニットを介して、レンズがステップ状に所定角度90
だけ、各々45°だけ、遮断されたレーザでは更に回動される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の、光ポインタを有する超音波距離測定装置を斜め上側方向に見た図
【図2】 図1の光ポインタの側面部分図
【図3】 図1の光ポインタにより対象上に形成された光スポットを示す図
【図4】 図1の択一選択的な、電気的に作動される調整ユニットを有する光ポインタの
部分図
【図5】 図4の光ポインタにより対象上に形成される光スポットを示す図
【図6】 図4に対して択一選択的な光ポインタにより対象上に形成される光スポットを
示す図
【符号の説明】
10 光源 12 光ポインタ 14 光ポインタ 16 光ビーム束 18 光ビーム束 20 光ビーム束 22 光ビーム束 24 光ビーム束 26 光ビーム束 28 拡散角度 30 光ビーム束 32 光学系 34 光学系 36 光ビーム束 38 調整ユニット 40 調整ユニット 42 部品 44 光ビーム束 46 レンズ 48 回折格子 50 対象 52 光スポット 54 光スポット 56 光スポット 58 光スポット 60 光スポット 62 光スポット 64 光スポット 66 角度 68 調整ホイール 70 電気モータ 72 駆動シャフト 74 歯車 76 回折格子 78 角度 80 光スポット 82 光スポット 84 光スポット 86 光スポット 88 光スポット 90 角度 92 支承構成部 94 支承構成部 96 支承構成部 98 角度 100 円形路

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 拡散する方向に伝搬する測定信号、例えば、超音波及び/又
    はレーダ、及び、少なくとも1つの光源(10)を有する光ポインタ(12,1
    4)を用いる距離測定装置において、 光ポインタ(12)を介して、個数が限定された、相互に拡散する方向に伝搬す
    る複数の光ビーム束(16,18,20,22,24,26)が放射可能であり
    、前記光ビーム束は、実質的に測定信号を当該光ビーム束の拡散角度(28)に
    より特徴付けることを特徴とする距離測定装置。
  2. 【請求項2】 少なくとも1つの光源(10)は、レーザによって形成され
    ている請求項1記載の距離測定装置。
  3. 【請求項3】 少なくとも複数の光ビーム束(16,18,20,22,2
    4,26)は、共通の光源(10)により形成され、相互に拡散する前記光ビー
    ム束(16,18,20,22,24,26)は、共通の光ビーム束(30)か
    ら光学系(32)を介して形成される請求項1又は2記載の距離測定装置。
  4. 【請求項4】 光ポインタ(12)を介して、同時に2以上且つ14以下の
    光ビーム束(16,18,20,22,24,26)が放射可能である請求項3
    記載の距離測定装置。
  5. 【請求項5】 光ポインタ(12)を介して、中心光ビーム束(36)が放
    射可能である請求項1から4迄の何れか1記載の距離測定装置。
  6. 【請求項6】 光ビーム束(16,18,20,22,24,26,36)
    は、ビーム方向に対して垂直方向に各々実質的に楕円状横断面を有する請求項1
    から5迄の何れか1記載の距離測定装置。
  7. 【請求項7】 光ポインタ(12)は、調整ユニット(38)を有しており
    、該調整ユニットを介して、光ビーム束(16,18,20,22,24,26
    ,36)の個数が変化可能である請求項1から6迄の何れか1記載の距離測定装
    置。
  8. 【請求項8】 調整ユニットは、電気的又は電磁的に作動可能であり、制御
    ユニットは、測定すべき距離に依存して、光ビーム束の個数を調整する請求項7
    記載の距離測定装置。
  9. 【請求項9】 光ポインタ(14)は、少なくとも1つの調整ユニット(4
    0)を有しており、該調整ユニットを介して、前記光ポインタ(14)の少なく
    とも一部分(42)が移動可能であり、少なくとも1つの光ビーム束(44)は
    、種々異なる方向に拡散して伝搬される測定信号の識別のために放射可能である
    請求項1の上位概念又は請求項1から8迄の何れか1記載の距離測定装置。
  10. 【請求項10】 調整ユニット(40)を介して、光ポインタ(14)の光
    学系(34)の一部分(42)が移動可能である請求項9記載の距離測定装置。
  11. 【請求項11】 調整ユニットを介して、光ポインタの少なくとも1つの光
    源が移動可能である請求項9又は10記載の距離測定装置。
JP2001569514A 2000-03-23 2001-02-03 距離測定装置 Withdrawn JP2003528324A (ja)

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