JP2004101343A - 距離測定機 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯型でありながら正確に距離を測定することを可能にする。
【構成】測定機本体１の超音波センサ２の近くに光スポット照射部３が設けられており、距離測定点に向けて光ビームを照射して被測定対象上の距離測定点を光スポットで明示するようにする。また、距離測定モードと身長測定モードとを切り替えたり、測定基準面を測定機本体１の前面Ａと後面Ｃとに切り替えるためのセレクトスイッチ４、５が備えられている。超音波センサ２の温度補正を自動調整するための温度センサ１７も備えられている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は超音波センサを用いて身長測定等を行う距離測定機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波式身長測定装置は、壁等の上方位置に取り付けられた超音波センサ等から超音波を壁に沿って立った人の頭部に向けて送信し、反射した超音波を受信し、送受信の時間差からその人の身長を計算して出力するという基本構成となっていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−６７８５７号公報（段落番号００４６、図６）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例による場合、身長を測定する機能に限定した構成となっていることから、装置全体が大型であり、これに伴ってコスト高であるという欠点がある。もっとも、装置を設置型から携帯型に変更すれば、身長だけでなくそれ以外の幅広い用途にも使用することが一応可能であるものの、携帯型であるが故に、正確な距離を測定することが困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記した背景の下で創作されたものであり、その目的とするところは、携帯型でありながら正確に距離を測定することが可能な距離測定機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る距離測定機は、測定機本体の前面に設けられた超音波センサを用いて被測定対象までの距離を測定する携帯型の距離測定機であって、測定機本体の超音波センサの近くに設けられており且つ被測定対象上の距離測定点を光スポットで明示するために距離測定点に向けて光ビームを照射する光スポット照射部を備えたことを特徴としている。
【０００７】
好ましくは、光スポット照射部については、発光ＬＥＤとその前面に位置する集光レンズとを有した構成となっているものを用いることが望ましい。
【０００８】
本発明に係る別の距離測定機は、測定機本体の前面に設けられた超音波センサを用いて被測定対象までの距離を測定する携帯型の距離測定機であって、超音波センサの出力信号に基づいて被測定対象までの距離を測定する上で基準となる測定基準面が測定機本体の前面又は後面に設定された構成となっていることを特徴としている。
【０００９】
好ましくは、前記測定基準面を測定機本体の前面と後面とに切り替えるための測定基準面切り替えスイッチを備えることが望ましい。
【００１０】
本発明に係る別の距離測定機は、測定機本体の前面に設けられた超音波センサを用いて被測定対象までの距離を測定する携帯型の距離測定機であって、距離測定モードと身長測定モードとを切り替えるためのモード切り替えスイッチが備えられており、距離測定モード時には、被測定対象までの距離の測定結果をそのまま出力する一方、身長測定モード時には、測定機本体を床に置いた状態で測定されたときの測定結果である天井までの距離ｍと測定機本体を身長を測定すべき人の頭の上に置いた状態で測定されたときの測定結果である天井までの距離ｎとを保持し、その差分である（ｍ−ｎ）を計算し、当該計算結果を身長として出力する機能を有した構成となっていることを特徴としている。
【００１１】
上述した距離測定機において、好ましくは、超音波センサの温度補正を自動調整するための温度センサを備えるようにすることが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は距離測定機の外観図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｄ）は側面図、図２は同機の電気的構成図、図３は同機の使用方法を説明するための図、図４は同機の別の使用方法を説明するための図、図５は同機の身長測定モード時の使用方法を説明するための図である。
【００１３】
ここに掲げる距離測定機は図１に示すように超音波センサ２を用いて被測定対象までの距離等を測定する際に使用される携帯型の距離測定機であって、電池１３で動作するようになっている。図中１は測定機本体であって、上下に２分割にされた樹脂製のハウジングである。測定機本体１の前面Ａには超音波センサ２及び光スポット照射部３が取り付けられており、正面Ｂにはセレクトボタン４、５、ＬＥＤ７、８、９、液晶表示パネル１０及び誤差調整用ボリューム１１が各々取り付けられている。測定機本体１の前面Ａの裏側には光スポット照射部３の近くに超音波センサ２の温度補正を自動調整するための温度センサ１７が設けられている。なお、超音波センサ２等が設けられる前面Ａとは反対に位置する後面Ｃは壁に接したり床に置いたりし易いように平面状になっている。
【００１４】
測定機本体１には同図に示すように略角型の貫通穴ａが形成されており、貫通穴ａの上側がハンドル部ｂとなっている。即ち、貫通穴ａに人の指先を入れると、ハンドル部ｂを手で握ることができることが可能になっている。ハンドル部ｂの図中左側にはトリガー状のスイッチ１２が取り付けられている。即ち、ハンドル部ｂを手で握った状態で人指し指等によりスイッチ１２をオンオフすることが可能になっている。
【００１５】
測定機本体１の裏面Ｃには電池１３を出し入れするための電池蓋１４が着脱自在に設けられている。測定機本体１の内部には電池１３の他に基板１５が取り付けられている。基板１５上には超音波センサ２等を制御するための回路部品が実装されている。以下、各部の詳細について説明する。
【００１６】
超音波センサ２は、被測定対象に向けて超音波を送信する送波器と被測定対象で反射した超音波を受信する受波器からなる超音波トランスデューサと、超音波トランスデューサの前方に配置されたホーンアンテナとを有した構成となっている。なお、超音波トランスデューサと測定機本体１の前面Ａとの距離をαとし、超音波トランスデューサと測定機本体１の後面Ｃとの距離をβとする。
【００１７】
光スポット照射部３は、超音波センサ２の近くに配置されており、被測定対象上の距離測定点を光スポットで明示するために距離測定点に向けて光ビームを照射するようになっている。ここでは安全性を考慮してレーザ光ではなく、可視領域波長の光を用いており、具体的には図示されていないが、発光ＬＥＤとその前面に位置する集光レンズとの組合せでもって光ビームを生成するようになっている。
【００１８】
なお、光スポット照射部３と超音波センサ２との間には距離がある関係で、距離測定点と光スポットとは若干の位置ズレが生じるが、超音波センサ２から送信される超音波の指向性はそれ程高くないので、使用上何ら問題にならない。
【００１９】
セレクトボタン４、５は、距離測定モードと身長測定モードとを切り替えるためのモード取り替えスイッチである。距離測定モードは被測定対象までの距離を測定する機能である一方、身長測定モードは人の身長を測定する機能である。即ち、セレクトボタン４を押すと、身長測定モードから距離測定モードに切り替わる一方、セレクトボタン５を押すと、距離測定モードから身長測定モードに切り替わるようになっている。
【００２０】
特に、セレクトボタン４は、超音波センサ２の出力信号に基づいて被測定対象までの距離を測定する上で基準となる測定基準面を測定対象本体１の前面Ａと後面Ｃとに切り替えるための測定基準面切り替えスイッチを兼ねている。即ち、セレクトボタン４を押す度に測定基準面の設定が測定対象本体１の前面Ａから後面Ｃに交互に切り替わるようになっている。但し、身長測定モードであるときには測定基準面が測定対象本体１の後面Ｃに自動的に設定される。
【００２１】
ＬＥＤ７、８、９はモード及び測定基準面の設定を表示するためのＬＥＤである。モード及び測定基準面の設定を表示する際のＬＥＤ７、８、９の点灯パターンは次の通りとなっている。即ち、ＬＥＤ７、８、９のうちＬＥＤ７が点灯すると、モードの設定が距離測定モードであり且つ測定基準面の設定が測定対象本体の前面Ａであることが示される。同様にＬＥＤ８が点灯すると、モードの設定が距離測定モードであり且つ測定基準面の設定が測定対象本体の後面Ｃであることが示される。同様にＬＥＤ９の点灯すると、モードの設定が身長測定モードであることが示される。
【００２２】
液晶表示パネル１０は、距離測定モード時の測定結果である被測定対象までの距離及び身長測定モード時の測定結果である人の身長の数値をセンチメートルの単位で少数点以下も含めて表示するようになっている。
【００２３】
誤差調整用ボリューム１１は、超音波センサ２の温度誤差を補正するための誤差調整用ボリュームであり、ここでは可変抵抗器を用いている。超音波センサ２の温度補正は温度センサ１７により自動的に行われるものの、測定誤差の高精度化という観点から誤差調整用ボリューム１１を通じてマニュアルでも行われるようになっている。
【００２４】
スイッチ１２は図外の電源スイッチがＯＮにされた状態で距離測定を開始するための押ボタンスイッチである。
【００２５】
以下、距離測定機の電気的構成を図２を参照して説明する。図中１６は制御部であり、ここでは１チップマイコンを用いている。制御部１６の入出力ポートには図外のインターフェイス回路を通じて上記回路部品が接続されている。即ち、入出力ポートには超音波センサ２が接続されている。デジタル入力ポートにはセレクトボタン４、５及びスイッチ１２が、アナログ入力ポートには誤差調整用ボリューム１１及び温度センサ１７等が接続されている。デジタル出力ポートには光スポット照射部３、ＬＥＤ７、８、９及び液晶表示パネル１０等が接続されている。
【００２６】
制御部１６においては以下のような処理が行われるようになっている。
【００２７】
まず、図外の電源スイッチのオンにより通電されると、内蔵メモリに保持されているモード及び測定基準面の設定に関するデータを読み出し、このデータを用いてＬＥＤ７、８、９を上記パターン通りに点灯させる一方、光スポット照射部３を動作させる。特に、セレクトボタン４又は５が押されてモードや測定基準面の設定が変更されると、内蔵メモリ上に保持されたモード及び測定基準面の設定に関するデータを書き換え、書き換え後のデータを用いてＬＥＤ７、８、９を上記パターン通りに点灯させる。
【００２８】
なお、モード及び測定基準面の設定に関するデータ等はたとえ電源スイッチがオフにされても内蔵メモリから消去されないようになっている。
【００２９】
次に、スイッチ１２がオンにされると、内蔵メモリから測定基準面及びモードの設定に関するデータを読み出し、現在の設定の内容を把握した上で、超音波センサ２を動作させる。すると、超音波センサ２から超音波が送信される。
【００３０】
その後、超音波センサ２が反射波を受信すると、超音波センサ２から出力された信号が入力されるので、この時点で超音波を送信したタイミングと反射波を受信したタイミングとの送受信の時間差Ｔを求める。この送受信の時間差Ｔと超音波センサ２から被測定対象までの距離ＬとはＬ＝ｋＴ（ｋ：定数）の関係があるので、この関係式を用いて超音波センサ２から被測定対象までの距離Ｌを演算する。実際にはこのような測定を１０回行ない、その最大値、最小値を除いた８回の測定値を平均化し、平均化した測定値を距離Ｌとしている。
【００３１】
ここでは測定基準面が超音波センサ２ではなく測定機本体１の前面Ａ又は後面Ｃであるので、超音波センサ２（正確には超音波トランスデューサ）と測定機本体１の前面Ａ又は後面Ｃとの距離の分を距離Ｌに対して加減算する。即ち、測定基準面の現在の設定が測定機本体１の前面Ａであるときには、Ｌ−αの演算を行う一方、測定機本体１の後面Ｃであるときには、Ｌ＋βの演算を行う。このようにして求められた値が測定基準面から被測定対象までの距離を示しており、最終的な距離測定結果である。
【００３２】
同機の距離測定原理については上記の通りであるが、距離測定モードと身長測定モードとでは制御部１６の具体的な処理の内容が異なっている。同機の使用方法を図３及び図４を参照しつつこの点について説明する。
【００３３】
例えば、図３に示すように測定機本体１を部屋の床Ｆの上に置き、測定機本体１の前面Ａを壁Ｗに向けるようにしたとする。この状態でスイッチ１２が押されると、制御部１６において、距離基準面、即ち、測定機本体１の前面Ａ又は後面Ｃと壁Ｗとの間の距離が上記のようにして求められる。また、図４に示すように測定機本体１を部屋の床Ｆの上に置き、測定機本体１の前面Ａを天井Ｋに向けるようにしたとする。この状態でスイッチ１２が押されると、制御部１６において、距離基準面、即ち、測定機本体１の前面Ａ又は後面Ｃと天井Ｋとの間の距離が同様に求められる。
【００３４】
制御部１６は、距離測定モード時であるあるときには、上記のようにして求められた距離のデータをそのまま液晶表示パネル１０に出力する。すると、液晶表示パネル１０に距離測定結果が数値で表示される。
【００３５】
一方、制御部１６は、身長測定モード時であるときには、次のような使用方法が採られることを前提として、以下の処理を行ない、最終的に身長を求めるようになっている。
【００３６】
まず、図４に示すように測定機本体１を部屋の床Ｆの上に置き、測定機本体１の後面Ｃを天井Ｋに向けるようにする。
【００３７】
この状態でスイッチ１２が押されると、制御部１６は、距離基準面、即ち、測定機本体１の後面Ｃから天井Ｋまでの距離ｍを上記と同様にして求め、これを内蔵メモリに保持させる。
【００３８】
そして、図５に示すように測定機本体１を身長を測定すべき人の頭の上に置き、測定機本体１の前面Ａを天井Ｋに向けるようにする。
【００３９】
この状態でスイッチ１２が押されると、制御部１６は、距離基準面、即ち、測定機本体１の後面Ｃから天井Ｋまでの距離ｎを上記と同様にして求め、これを内蔵メモリに保持させる。
【００４０】
制御部１６は、上記のようにして距離ｍと距離ｎとを求めると、その差分（ｍ−ｎ）を計算し、この計算結果をその人の身長であるとして液晶表示パネル１０に出力する。すると、液晶表示パネル１０にその人の身長測定結果が数値で表示される。
【００４１】
制御部１６は、温度センサ１７により測定された温度が変化した場合又はスイッチ１２が押されない状態で誤差調整用ボリューム１１の設定が変更された場合、温度変化及び設定の変更に応じて上記関係式の定数ｋを変更するようになっている。以後、変更後の定数ｋ’を用いて距離Ｌを上記と同様に演算するようになっている。
【００４２】
ところで、超音波センサ２により送受信される超音波の伝搬速度が一定であるときには上記関係式を用いて正確な距離Ｌを求めることが可能である。上記関係式のｋが定数であるのは超音波の伝搬速度が一定であると仮定した場合である。しかし、超音波の伝搬速度は雰囲気温度に密接な関係があり、これが大きく変化すると、距離測定結果に誤差が現われる。
【００４３】
このようなことから温度センサ１７及び誤差調整用ボリューム１１を通じて上記関係式の定数ｋが変更されると、これに応じて距離Ｌの演算結果が変化し、結果として、超音波センサ２の温度補正等を行なうことが可能になる。
【００４４】
なお、同機には所定長さ（ここでは５０センチ）のスケール（図示省略）が付属品として用意されており、このスケールを用いて被測定対象と測定機本体１の前面Ａ又は後面Ｃとの間の距離を５０センチにし、この状態で同機の機能を用いて距離を測定する。そして測定結果が５０センチとなるように誤差調整用ボリューム１１を左右に回転させて合わせ込むようにする。すると、超音波センサ２による距離測定結果の初期値の補正を行うことが可能になる。
【００４５】
以上のように構成された距離測定機においては携帯型であるにもかかわらず、次のような理由により正確な距離や身長等を測定することが可能である。
【００４６】
第１に、温度変化の異なる場所に持ち運びをされて、その間で雰囲気温度が大きく変化したとしても、温度センサ１７により温度補正が自動的に行われるようになっているので、この点で正確な測定を行うことが可能になる。また、測定前に誤差調整用ボリューム１１を調節すると、距離測定結果の初期値の補正が行われるようになっているので、この点でも高精度な距離測定を行うことが可能になる。
【００４７】
第２に、電源スイッチをオンにすると、光スポット照射部３から光ビームが被測定対象に向けて光ビームが所定時間照射され、距離測定点を光スポットとして視認することができるようになっているので、被測定対象のうちどの箇所の間の距離を測定するのかが一目瞭然に判り、この点で正確な測定を行うことが可能になる。
【００４８】
第３に、測定機本体１の前面Ａ又は後面Ｃが測定基準面となっているので、測定基準面が判り易く、この点で正確な測定を行うことが可能になる。また、セレクトボタン４を通じて測定基準面を測定機本体１の前面Ａと後面Ｃとの間で変更することができることから、測定作業がやり易く、非常に便利である。
【００４９】
しかも非常にコンパクトであるので、大きな設置場所を必要とせず、低コスト化を実現することが可能である。携帯型である以上、幅広い用途に使用することができるのは勿論、家庭での身長の測定も簡単に行うことができる。この点、測定機本体１を身長を測定すべき人の頭の上に置いて、測定機本体１の前面を床Ｆに向けるようにしたときには、距離測定モードであっても身長を測定することが可能である。
【００５０】
なお、本発明の距離測定機は上記実施形態に限定されず、例えば、光スポット照射部については、レーザビーム等を距離測定点に向けて照射したり、スイッチの設定によりビーム光を照射する形態をとってもかまわない。測定基準面切り替えスイッチ、モード切り替えスイッチモードについてはとのような種類のスイッチを使用してもかまわず、両スイッチを別個にするような携帯をとってもかまわない。また、測定基準面については、測定機本体の前面又は後面に固定するようにしてもかまわない。誤差調整用ボリュームについては、アナログ式のものではなく、デジタル式のものを用いてもかまわない。
【００５１】
【発明の効果】
以上、本発明の請求項１に係る距離測定機による場合、光スポット照射部から光ビームが被測定対象に向けて光ビームが照射され、距離測定点を光スポットとして視認することができる構成となっているので、被測定対象のうちどの箇所の間の距離を測定するのかが一目瞭然に判り、この点で正確な測定を行うことが可能になる。
【００５２】
本発明の請求項２に係る距離測定機による場合、請求項１の構成に加えて、光ビームとしてＬＥＤ光が用いられた構成となっているので、安全性の面でメリットがある。
【００５３】
本発明の請求項３に係る距離測定機による場合、測定機本体の前面又は後面が測定基準面に設定された構成となっているので、測定基準面が判り易く、この点で正確な測定を行うことが可能になる。
【００５４】
本発明の請求項４に係る距離測定機による場合、請求項３の構成に加えて、前記測定基準面を測定機本体の前面と後面とに切り替えることができる構成となっているので、測定作業がやり易く、非常に便利である。
【００５５】
本発明の請求項５に係る距離測定機による場合、距離測定モード以外に身長測定モードの機能を有した構成となっているので、身長測定を容易かつ正確に行うことができ、この点でメリットがある。
【００５６】
本発明の請求項６に係る距離測定機による場合、超音波センサの温度補正を自動調整するための温度センサを備えた構成となっているので、雰囲気温度に関係なく正確な測定を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための図であって、（Ａ）は距離測定機の正面図、（Ｂ）はその平面図、（Ｄ）はその側面図である。
【図２】同機の電気的構成図である。
【図３】同機の使用方法を説明するための図である。
【図４】同機の別の使用方法を説明するための図である。
【図５】同機の身長測定モード時の使用方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１　測定機本体
Ａ　前面
Ｂ　正面
Ｃ　後面
２　超音波センサ
３　光スポット照射部
４　セレクトボタン（モード取り替えスイッチ及び測定基準面切り替えスイッチ）
５　セレクトボタン（モード取り替えスイッチ）
１７　温度センサ

Claims (6)

1. 測定機本体の前面に設けられた超音波センサを用いて被測定対象までの距離を測定する携帯型の距離測定機であって、測定機本体の超音波センサの近くに設けられており且つ被測定対象上の距離測定点を光スポットで明示するために距離測定点に向けて光ビームを照射する光スポット照射部を備えたことを特徴とする距離測定機。
2. 請求項１記載の距離測定機において、光スポット照射部は発光ＬＥＤとその前面に位置する集光レンズとを有した構成となっていることを特徴とする距離測定機。
3. 測定機本体の前面に設けられた超音波センサを用いて被測定対象までの距離を測定する携帯型の距離測定機であって、超音波センサの出力信号に基づいて被測定対象までの距離を測定する上で基準となる測定基準面が測定機本体の前面又は後面に設定された構成となっていることを特徴とする距離測定機。
4. 請求項３記載の距離測定機において、前記測定基準面を測定機本体の前面と後面とに切り替えるための測定基準面切り替えスイッチを備えたことを特徴とする距離測定機。
5. 測定機本体の前面に設けられた超音波センサを用いて被測定対象までの距離を測定する携帯型の距離測定機であって、距離測定モードと身長測定モードとを切り替えるためのモード切り替えスイッチが備えられており、距離測定モード時には、被測定対象までの距離の測定結果をそのまま出力する一方、身長測定モード時には、測定機本体を床に置いた状態で測定されたときの測定結果である天井までの距離ｍと、測定機本体を身長を測定すべき人の頭の上に置いた状態で測定されたときの測定結果である天井までの距離ｎとを保持し、その差分（ｍ−ｎ）を計算し、当該計算結果を身長として出力する機能を有した構成となっていることを特徴とする距離測定機。
6. 請求項１、２、３、４又は５記載の距離測定機において、超音波センサの温度補正を自動調整するための温度センサが備えられていることを特徴とする距離測定機。

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