JP2005504978A - 距離測定のための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、距離測定のための装置であって、ケーシング（２４）と、該ケーシング（２４）内に収容された、測定信号（３４，３６）のための送信ユニット（３２）と、目標物（１６，１８）から戻る測定信号のための受信ユニット（３８）と、ケーシング（２４）の少なくとも１つの基準点（１４）から目標物（１６，１８）への距離（ｄ）を求めるための評価ユニット（４６）と、この距離（ｄ）を再現する表示装置（５０）と、装置（１０）の保持装置（１２，１３）を受容するための、ケーシング（２４）に結合された少なくとも１つの受容部（２８）とが設けられている形式のものに関する。
このような形式の装置において本発明では、装置（１０）のケーシング（２４）内に又は該ケーシング（２４）に、次のような手段（６６，８４，８６）、すなわちケーシング（２４）を保持するために使用される保持装置（１２，１３）を検知しかつ、該保持装置（１２，１３）を用いた測定時に使用される距離測定の基準点（１４）を自動的に評価ユニット（４６）に伝達する、手段（６６，８４，８６）が設けられているようにした。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の距離測定のための装置に関する。
【０００２】
従来の技術
このような形式の距離測定装置は、以前から公知である。このような装置は、調整された測定ビーム、例えば光ビーム又は超音波ビームを発し、このような測定ビームは、装置との間の距離が求められる所望の目標物もしくは目標面に向かって方向付けられる。測定される目標面から反射された又は散乱した戻りの測定信号は、装置によって部分的に再び検知され、測定したい距離を求めるために使用される。
【０００３】
このような距離測定装置の使用範囲は、一般的に、数センチメートルから数１００メートルまでの範囲の距離を含んでいる。相応な測定装置は近年、コンパクトな構造のものが市販され、使用者による簡単かつ手持ち式の運転を可能にしている。距離測定装置はさらに、例えば付属品として販売される三脚又は保持装置を用いて、静的な測定プロセスに換えることも可能であり、このことは特に、極めて正確な測定のため又は、極めて大きな目標物の測定のために有利である。
【０００４】
特に、極めて短い距離を測定するためには、測定装置に、明瞭な基準点もしくは基準平面、つまりそこから所望の目標物までの測定装置の距離が計算される基準点もしくは基準平面を、対応させることが不可欠である。市販されている公知の距離測定装置では、この基準点は例えば、放射方向に対して垂直に延びるケーシング縁部、例えばケーシング前側又は装置の後端部に位置している。使用者は次のことを配慮しなくてはならない。すなわち、使用者は測定装置を測定プロセス時に、測定装置の基準点もしくは基準平面が、測定装置によって求められる距離の０点と正確に合致するように、方向付けなくてはならない。
【０００５】
国際公開第９４／２７１６４号パンフレット及び、Ｌｅｉｃａ Ｇｅｏｓｙｓｔｅｍ ＡＧ 社の使用説明書「Ｄｉｓｔｏ」（９４３５ Ｈｅｅｒｂｒｕｇｇ スイス国 １９９４年）に基づいて、距離測定のための光電子式の手持ち式測定装置が公知であり、この測定装置によって、目標物との距離を光学的に測定することができる。この公知の測定装置では、目標物までの距離は、距離測定装置の前方ストッパか又は後方ストッパから測定することができる。測定ストッパ（装置の基準点）としては、一般的に距離測定装置の前側ケーシング面及び後側ケーシング面が働き、これらのケーシング面は測定方向に対して直角に形成されている。両方の可能な測定ストッパ、つまり装置内部の両基準点には、測定装置のキーボードにおけるそれぞれ別個の測定キーが配属されており、これらの測定キーの操作時に、操作されたキーに配属の基準点で距離測定が開始され、そして距離測定値が装置のディスプレイに表示される。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許公開第３１２２４８３号明細書に基づいて公知の、測地学的な測定時における距離測定及び座標決定のための手持ち式装置は、特に測定方向に対して垂直な平面における、近距離測定のための単純かつ容易な手持ち式装置を得るために、距離測定装置に取付け可能でかつ調節可能なスタンドを有している。ドイツ連邦共和国特許公開第３２２２４８３号明細書に開示された、高さ調節可能なスタンドは、２つの課題を有している。すなわちこのスタンドは、一方では手において測定装置が振れることなく保持されることを保証し、かつ他方では、地面における基準点に対して距離測定装置がセンタリングされることを保証する。この公知の距離測定装置はそのスタンドで、測定すべき距離の０点（基準点）にセットされねばならない。
【０００７】
ドイツ連邦共和国特許公開第３１２２４８３号明細書に開示された装置の有利な構成では、スタンドが距離測定装置に着脱可能に接続されていて、さらにその垂直位置を調整するためにブシュ水準器（Ｂｕｅｃｈｓｅｎｌｉｂｅｌｌｅ）を有している。
【０００８】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９８０９６８３号明細書に基づいて公知の、手持ち式の距離測定装置を保持するための付加ケーシングは、中空体として形成されていて、距離測定装置を挿入するための導入開口を有している。付加ケーシングは、受容ケーシングを三脚に固定するためのねじ山付ブシュを備えている。三脚保持装置のためのねじ山付ブシュの長手方向軸線は、距離測定装置が適正に付加ケーシングに挿入されている場合には、基準平面として働く距離測定装置の当接面と整合している。このようにして、三脚を用いた距離測定のための基準点は、手持ち式の距離測定装置の基準点と同じになる。使用者によって基準点を変更することは不要である。
【０００９】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９８０９６８３号明細書に開示された距離測定装置においても、使用者は、装置内部の基準平面を測定すべき距離の０点と合致するように注意を払わなくてはならない。さらに、ドイツ連邦共和国特許公開第１９８０９６８３号明細書に開示された距離測定装置の場合、測定装置が完全に保持装置に導入されていないと、距離測定にエラーが含まれてしまう。それというのはこの場合、測定される距離は誤った０点（基準点）を起点としているからである。
【００１０】
発明の利点
従来技術に比べて本発明による装置は、次のような利点を有している。すなわち本発明による装置では、機械式の保持装置の使用時における、測定すべき距離のための基準点もしくは基準平面の変更は、測定装置の評価ユニットに自動的に伝達される。注意深く行わないと必然的に測定エラーを引き起こす、使用者による考慮される基準平面の切換え動作は、本発明による装置においてはもはや不要である。有利な形式で測定装置はそれ自体が、どの基準面を使用すべきなのかを認識する。そして使用者は単に、測定装置を適宜な形式で方向付けるだけでよい。
【００１１】
例えば三脚、機械式の構成部材アダプタ又は測定装置受容部のような、ケーシングのための保持装置を検知するために測定装置に設けられている手段は、少なくとも１つの検知器と少なくとも１つの切換え手段とを有している。検知器は、例えば三脚がねじ込まれているか否か又は距離測定装置がアダプタを介して別の構成部材と連結されているか否かを、検出し、これによって静的な測定、つまり機械式の保持装置の使用下における手持ち式ではない測定が認識される。発生した切換え信号は、例えばスイッチである切換え手段から、測定装置の評価ユニットに伝達され、この評価ユニットは、距離測定のための測定装置の新たな基準点を検出し、測定の行われた後で、目標物と装置のこの新たな基準点との間の距離を算出する。
【００１２】
本発明の第１の有利な構成では、検知器と切換え手段とが機械式のスイッチ内に組み込まれている。距離測定装置が、ケーシング内に組み込まれた受容ねじ山で例えば三脚又は構成部材アダプタにねじ結合されると、三脚もしくはアダプタのねじ山付ピンのねじ込みによって内方に向かって装置内に移動させられる機械的なプランジャは、装置の機械式のスイッチを操作する。このスイッチは例えば電流回路を閉じ、その結果、変化した基準点に関する相応な信号が評価ユニットにさらに送られることができる。
【００１３】
本発明による装置の別の有利な構成では、金属製のねじ山付ピンが使用される。本発明による距離測定装置のケーシングは、この場合例えば２部分から成る金属製のねじ山付ブシュを有している。ねじ山付ブシュの両半部はそれぞれ、距離測定装置の対応する電子回路と接続されている。金属製のねじ山付ピンのねじ込みによって、両ねじ山付ブシュ部分は互いに導電接続される。このようにして生ぜしめられた信号は、既に上述のように評価ユニットに伝達され、そして評価される。
【００１４】
本発明による距離測定装置の別の有利な構成では、例えば雌ねじ山として形成されたプラスチック製の保持受容部では、保持装置の一部であるねじ山付ピンのねじ込みが容量的に検出されるようになっている。相応な検知器は、ねじ込まれた保持装置において変化するキャパシタンスを検出し、この情報を相応に評価ユニットに伝達する。
【００１５】
例えばホールセンサのような磁石式の検知器もまた、有利な形式で本発明による装置において、ねじ込まれた保持装置の検知のために使用することができる。
【００１６】
本発明による装置の特に有利な構成では、測定時に使用される基準点はその都度測定装置の表示装置において、使用者が認識できるように映し出される。これによって使用者には、現在の測定がまさにどの基準点を起点として実施されたのかが、直接的に伝えられる。基準縁（基準平面）の誤ったセットに基づくエラー測定は、これによって著しく排除される。従ってこの装置は、使用者にとって明瞭かつ簡単な操作によって傑出している。
【００１７】
本発明による距離測定のための装置は、例えばレーザ距離測定装置の形で実現することができる。このようなレーザ距離測定装置は特に、大きな目標物距離において正確な測定値を得るために、しばしば三脚運転において使用される。レーザ距離測定装置の本発明による構成は、有利な形式で、異なった測定課題に対する基準縁の切換えなしに、簡単な測定を可能にする。
【００１８】
図面
次に図面を参照しながら本発明による装置の実施例を詳しく説明する。
【００１９】
図１は、本発明による装置の１実施例のために三脚を使用した場合における測定構造を示す図、
図２は、本発明によるレーザ距離測定装置が三脚に取り付けられる場合を、斜め上から見て示す図、
図３は、図２に示されたレーザ距離測定装置を斜め下から見た図、
図４は、図２及び図３に示されたレーザ距離測定装置を真下から見た図、
図５は、本発明による距離測定装置の別の実施例を示す図であって、保持受容部の領域におけるケーシング下側を示す図である。
【００２０】
実施例の記載
図１には、本発明による装置１０のための機械式の保持装置１３として三脚１２を使用した場合における、本発明による装置１０を備えた距離測定のための典型的な測定構造が概略的に示されている。このような測定では、図１に簡単化されて目標面１８の形で示されている目標物１６に対する基準点１４の距離ｄを求めることが望まれている。
【００２１】
この目的のために、図１の実施例ではレーザ距離測定装置２２の形で示されている距離測定装置２０は、そのケーシング２４で三脚１２に配置されている。レーザ距離測定装置２２はケーシング下側２６に三脚１２のための受容部２８を有している。距離測定装置２０は例えば三脚１２にねじ結合されていてもよいし、又は相応な差込み結合部によって可逆式に三脚１２と結合されていてもよい。当業者に知られているその他の結合形式も同様に可能である。距離測定装置２０はその三脚１２によって、公知の方法により基準点１４に位置決めされている。
【００２２】
本発明による装置１０のケーシング前側３０からは、測定のために、略示された送光ユニット３２から生ぜしめられた調整されたレーザビーム３４が測定信号３６としてケーシング２４から放射される。このレーザビーム３４は一部が目標物１６によって反射され、視準光学系を介して再び距離測定装置２０のケーシング２４内に進入し、このケーシング２４内においてレーザビーム３４の一部は、検知され、光３４が進んだ区間もしくは距離は、例えば光の経過時間又は測定信号３６の相応な移相（Ｐｈａｓｅｎｖｅｒｓｃｈｉｅｂｕｎｇ）から求められる。
【００２３】
例えば建物の内部構造において使用される手持ち式の距離測定装置２０では、目標物までの距離は多くの場合、距離測定装置２０のケーシング縁部から計算される。そのために例えば、測定すべき距離の０点が、つまり装置側における測定の基準点１４が、ケーシング前側３０又はケーシング後側縁部４２と同一視され、測定信号の進んだ距離は、この装置内部の基準点から算出される。規定された基準点を生ぜしめるために、装置２０には当接フラップ（Ａｎｌａｇｅｋｌａｐｐｅ）４４が設けられていてもよく、この当接フラップ４４は進出することができ、これによって、測定のためのはっきりと見える基準点を提供する。
【００２４】
したがって一般的な場合には、三脚の使用時における距離測定の０点は、手持ち式運転用の測定装置の０点に位置しているのではない。相応に求められた両測定距離の発生する差異は、使用者が自分で計算しなくてはならないか、もしくは測定構造を使用者が相応に修正しなくてはならない。
【００２５】
図２には、三脚１２に装着された場合における距離測定装置２０の１実施例が示されている。この測定装置２０は、ケーシング２４内に配置された送光ユニット３２を測定信号３６を送信するために備えている。送光ユニット３２は例えば図示されていないレーザダイオード及び視準レンズ（Ｋｏｌｌｉｍａｔｉｏｎｓｌｉｎｓｅ）であってよく、この視準レンズを用いて測定信号は集束される。さらに距離測定装置２０は、図示されていないレンズを備えた受光ユニット３８を有しており、この受光ユニット３８もしくはそのレンズは、目標物において反射された又は散乱した戻りの測定信号３６を捕捉し、例えば光電式のコンバータに導く。例えばフォトダイオードとして特にアバランシェ・フォトダイオードとして構成されることができるコンバータは、反射された測定信号成分を受信し、そして電気信号として、測定装置２０の同様に詳しくは図示されていない評価ユニット４６に供給する。測定装置２０の評価ユニット４６によって求められた距離は、次いで、使用者のための表示装置５０において見えるように示される。
【００２６】
距離測定装置２０のケーシング２４の上側４８には、特に、表示装置５０と測定装置２０のための複数の操作キー５２が設けられており、これらの操作キー５２によって例えば種々異なった測定モードを調節することができる。距離測定のための本来の測定動作は、離れたスタートキー５４によって開始される。
【００２７】
同様に図２には三脚１２の上側部分が示されており、この三脚１２は測定装置のための機械式の保持装置１３として働き、この三脚１２に距離測定装置２０は矢印１５の方向で装着されることができる。図２に示された本発明による装置の実施例では、三脚１２は２つの立方体のピン５６，５８を有しており、これらのピン５６，５８に測定装置２０を択一的に結合させることができる。距離測定装置２０のケーシング２４の下側２６には、そのために、結合ピン５６もしくは第２のピン５８のための方形の切欠き６０を備えた対応する受容部２８が、形成されている（図３及び図４参照）。他の実施形態では、固定及び接触接続のために、当業者に知られている他の結合方式、例えば多角形ピンもしくは受容部又は対応するねじ山嵌合部を使用することも可能である。
【００２８】
図３及び図４には、本発明による装置１０のケーシング２４の下側２６が２つの異なった斜視図で示されている。図３にはレーザ距離測定装置が斜め下から見た斜視図で示されており、図４には図２及び図３に示されたレーザ距離測定装置が、明瞭にするためにもう一度真下から見た図で示されている。
【００２９】
測定装置２０の機械式の保持装置１３のための受容部２８は、ケーシング下側２６に回転可能に設けられている。さらにケーシング下側２６にはケーシング後側４２の縁部領域に、当接フラップ４４を有しており、この当接フラップ４４は測定装置２０の手持ち式運転時には外方旋回させられることができ、これによって測定装置２０を外部の基準縁に正確に当て付けることができる。同じ目的のためにケーシング後側４２には当接成形部４５が設けられており、これらの当接成形部４５は装置２０のケーシング内部の基準平面をマーキングする。
【００３０】
第１のねじ６２を介して、図２に部分的に示された三脚１２の高さ、ひいてはこの三脚１２に装着された測定装置２０の高さを、所望のように調節することができる。第２のねじ６４は、三脚１２のピン５６及び特にピン５８を水平平面において旋回させること、及び所望のポジションにおいて固定することを可能にする。このようにして、ピン５６；５８に装着された測定装置２０を所望のように、目標物に向かって方向付けることが、容易に可能である。
【００３１】
三脚受容部２８はまた測定装置２０のケーシング２４に軸線を中心にして回転可能に支承されている。距離測定装置２０はこれによって、ピン５６においては水平平面において３６０°回転することができる。択一的に測定装置２０がピン５８に装着される場合には、装置は鉛直平面において３６０°旋回させることができる。ケーシング２４は付加的に、図示されていない角度センサを有することもでき、この角度センサは受容部２８と接続されており、この角度センサを用いて距離測定装置２０の受容部２８の相応な旋回角度が検知可能である。
【００３２】
図５には、本発明による装置の択一的な実施形態が示されている。この図５には単に、相応な測定装置２０のケーシング２４の保持受容部２８の領域だけが、断面されて側面図で示されている。同じ機能を有する構成部材は、分かりやすくするために図５においても、図１〜図４におけると同じ符号で示されている。
【００３３】
図５の実施例による本発明の装置１０の受容部２８は、雌ねじ山６４を有している。さらに保持受容部２８内には可動のプランジャ６６が設けられており、このプランジャ６６は鉛直軸線６８の方向に移動可能である。プランジャ６６は、測定装置２０のケーシング２４の内部に位置していてかつプランジャ６６のケーシング内側の端部７２に作用するばねエレメント７０によって、受容部２８内に押し込まれる。固定機構７４はケーシング２４からのプランジャ６６の脱落を確実に防止している。
【００３４】
測定装置を受容するための略示された機械式の保持装置１３は、相応なねじ山付ピン７６を備えており、このねじ山付ピン７６は、測定装置２０のケーシング２４が螺合可能な雄ねじ山７８を有している。保持装置１３のねじ山付ピン７６への測定装置２０の螺合時に、プランジャ６６はねじ山付ピン７６の端面８０によって、ばねエレメント７０のばね力に抗して測定装置２０のケーシング内部８２に押し込まれる。ケーシング内部８２には、図示の実施例では単純なスイッチ８６として略示されている切換えエレメント８４が設けられている。ケーシング内部８２へのプランジャ６６の移動によってスイッチ８６が操作され、そして一部しか示されていない電流回路８７が閉じられる。
【００３５】
このようにして、信号が測定装置２０の電子装置において生ぜしめられ、この信号は、本発明による装置の評価ユニット４６において信号化され、これによって保持装置１３が使用され、距離測定のための基準点（測定すべき距離のための０点）１４を、保持装置１３の軸線６８に移動させることができる。このようにして、保持装置もしくは三脚を用いた距離測定時に、測定装置の基準平面もしくは基準点を切り換えることができる。この際に、使用者が、例えば測定装置の操作ボードのキーを操作することによってアクティブになる必要はない。
【００３６】
本発明による装置は、図示の実施例に制限されるものではない。
【００３７】
つまり本発明による装置は、三脚の使用に制限されるものではない。例えば図示されていない本発明の別の有利な実施例では、測定装置を固定するために働く別の保持装置を使用することも可能であり、この別の保持装置の使用時には、相応な検知器もしくは切換えエレメントが信号を発し、この信号は評価装置において信号化されて、距離測定のための基準点を切り換えねばならない。例えば、壁保持装置を使用すること又は、別の測定器、機械又は車両との本発明による装置の機械的な結合のためのアダプタを使用することも、同様に可能である。
【００３８】
本発明による装置は、切換えエレメントとして機械式のスイッチの使用に制限されるものではない。
【００３９】
本発明による装置の図示されていない別の実施例では、三脚受容部２８又は、他の形式の保持装置のための相応な受容部は、例えばホールセンサの形のマグネットセンサを測定装置内に又は測定装置に備えていてもよく、このようになっていると、測定装置のための使用される保持装置を検知することができる。
【００４０】
例えば別の実施形態としては、ケーシング内に組み込まれていて２つの部分から成る金属製のねじ山付ブシュが可能である。ねじ山付ブシュの両半部はそれぞれ、距離測定装置の電子回路と接続されている。金属製の三脚ねじ山付ピンをねじ込むことによって、両方のねじ山付ブシュは測定装置のケーシング内において互いに導電接続される。このことは電子回路において検知され、そして測定装置の評価ユニットに伝達されることができる。
【００４１】
同様に、測定装置用の保持装置ピンのねじ込み又は導入を、容量的に検出し、相応な電子回路に伝達することも可能である。この場合には有利な形式で、非金属製もしくは非磁性の結合手段をも検知することができる。
【００４２】
本発明による距離測定装置が、ケーシング内に組み込まれた結合手段によって例えば三脚にねじ結合されると、このことは電子回路によって認識され、さらに、測定装置の表示領域に表示された測定値において考慮される。例えば本発明による装置の別の実施形態では、ちょうどアクティブな基準縁、つまり例えば三脚軸線又はケーシング前側の相応な表示を、本発明による測定装置の表示領域において象徴的に示すことも可能である。使用者はこの場合、測定された距離がどの基準点を起点として算出されたのかを知り、その結果再度の保証が如何なる時にも容易に可能である。
【００４３】
本発明による装置は例えば、原則的に手持ち式のレーザ距離測定装置において使用することできるが、このような距離測定装置は、時々、三脚運転においても、つまり三脚又はその他の機械式の保持装置を用いた静止状態での測定においても使用される。
【００４４】
さらに本発明による装置は、レーザ距離測定装置における使用に制限されるものではなく、本発明による装置は、特に超音波測定装置又は距離を検出するその他の測定装置のためにも使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による装置の１実施例のために三脚を使用した場合における測定構造を示す図である。
【図２】
本発明によるレーザ距離測定装置が三脚に取り付けられる場合を、斜め上から見て示す図である。
【図３】
図２に示されたレーザ距離測定装置を斜め下から見た図である。
【図４】
図２及び図３に示されたレーザ距離測定装置を真下から見た図である。
【図５】
本発明による距離測定装置の別の実施例を示す図であって、保持受容部の領域におけるケーシング下側を示す図である。

Claims (9)

1. 距離測定のための装置（１０）であって、ケーシング（２４）と、該ケーシング（２４）内に収容された、測定信号（３４，３６）のための送信ユニット（３２）と、目標物（１６，１８）から戻る測定信号のための受信ユニット（３８）と、ケーシング（２４）の少なくとも１つの基準点（１４）から目標物（１６，１８）への距離（ｄ）を求めるための評価ユニット（４６）と、この距離（ｄ）を再現する表示装置（５０）と、装置（１０）の保持装置（１２，１３）を受容するための、ケーシング（２４）に結合された少なくとも１つの受容部（２８）とが設けられている形式のものにおいて、装置（１０）のケーシング（２４）内に又は該ケーシング（２４）に、次のような手段（６６，８４，８６）、すなわち使用される保持装置（１２，１３）を検知しかつ、該保持装置（１２，１３）を用いた測定時に使用される距離測定の基準点（１４）を自動的に評価ユニット（４６）に伝達する、手段（６６，８４，８６）が設けられていることを特徴とする、距離測定のための装置。
2. 前記手段（６６，８４，８６）が１つの検知器（６６）と少なくとも１つの切換え手段（８４，８６）とを有している、請求項１記載の装置。
3. 少なくとも１つの切換え手段（８４，８６）及び／又は検知器（６６）が、機械式のスイッチ（８６）である、請求項２記載の装置。
4. 切換え手段（８４，８６）及び／又は検知器（６６）が、電気的な接点である、請求項２記載の装置。
5. 容量式の検知器が装置（１０）内に組み込まれている、請求項２記載の装置。
6. 検知器が、磁界を検知するホールセンサである、請求項２記載の装置。
7. 評価ユニット（４６）によって検知された基準点（１４）が、距離測定装置（２０）の表示装置（５０）において表示される、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 距離測定のための測定信号（３６）が、光学的な信号、特にレーザビーム（３４）である、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 装置（１０）の保持装置（１２，１３）が三脚（１２）である、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。