JP2005536754A - 光学式距離測定装置および光学式距離測定方法 - Google Patents

Abstract

本発明は光学式距離測定装置、殊に手持ち式の装置に関しており、この装置は装置のケーシング（１０）内に配置された、光学測定信号を生じさせる少なくとも１つの光源（５０, ５２）と、距離測定を目的として、変調された光学測定信号を送出するための少なくとも１つの操作機能（２４）を有する第１の操作ユニット（１２）を有している。
本発明では、この装置が光学信号（４２）を送出するための少なくとも１つの別の操作ユニット（１８）を有することを提案する。
さらに本発明は、光学式距離測定方法、殊に手持ち式測定装置を用いた光学式距離測定方法に関しており、この方法では第１の操作ユニット（１２）の操作を介して、測定装置のケーシング（１０）内に配置された光源（５０, ５２）が変調された光学信号（４２）を、測定装置までの距離が求められるべき目標対象物（４６）の方向へ送出する。ここでは少なくとも１つの別の操作ユニット（１８）を操作することによって、前記測定装置内に配置された光源（５０, ５２）をスイッチオンおよび／またはスイッチオフする。

Description

従来技術
本発明は、装置のケーシング内に配置された、光学測定信号を生じさせる少なくとも１つの光源と、距離測定を目的として、変調された光学測定信号を送出するための少なくとも１つの操作機能を有する第１の操作ユニットを有している形式の光学式距離測定装置、殊に手持ち式の装置に関する。また本発明は、第１の操作ユニットの操作を介して、測定装置のケーシング内に配置された光源が変調された光学信号を、測定装置までの距離が求められるべき目標対象物の方向へ送出する形式の光学式距離測定方法、殊に手持ち式測定装置を用いた光学式距離測定方法に関する。

ケーシングの上面に操作ユニットを有している手持ち式レーザ距離測定装置が公知である。この操作ユニットには、距離測定をアクティブにする操作キーが備えられている。従来技術の公知の装置では、測定装置に対する操作ユニットは、例えば種々異なる測定機能が割り当てられているキー領域からなる。この場合には元来の測定機能は、殆どの場合に光学的に強調されている測定キーを操作することによってアクティブにされる。

Ｒｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ ＧｍｂＨ社の既知の光学式距離測定器ＤＬＥ３０では、装置をスイッチオンした後、二重変位キー（Doppelhubtaste）を操作することによって元来の測定過程が実現される。測定キーを軽く押すことによって、装置内に組み込まれている光源が起動され、これによって装置はいわゆる「ポインターモード」に移行する。この「ポインターモード」では、装置はある程度の時間にわたって継続的に可視レーザビームを送出する。このレーザビームは、所望の目標対象物に方向定めをするのに用いられる。測定キーを第２の切り換え位置まで完全に押すことによって、測定装置の変調された測定信号が送出される。この測定信号の、戻って来た信号成分が測定装置内で検出されて、測定装置と方向が定められた目標対象物の間の距離を突き止めるために評価される。測定装置内に組み込まれている制御および評価ユニットによって求められた距離測定値は、測定装置のディスプレイに表示される。

測定装置が所定の時間間隔よりも長く「ポインターモード」にあると、測定装置の制御および評価ユニットは光源を再び自動的にスイッチオフする。距離測定が実行された後も、同じように光源はスイッチオフされる。

Ｈｉｌｔｉ社のレーザ距離測定装置ＰＤ２５では、操作領域の個々のキーは次のことに用いられる。すなわち装置のスイッチオン、並びにキーを再度押すことによる同じように時間制限された「ポインターモード」のアクティブ化、並びにキーを再度操作することによる元来の距離測定過程の開始に使用される。従って特に連続測定の場合にはこの装置を用いた測定過程では、キーが多数回操作されなければならない。種々異なる機能を操作エレメントの同一のキーに多重割り当てすることも、誤った操作の種々の原因になる。

発明の利点
請求項１に記載された本発明による光学式距離測定装置は、距離測定を目的として、変調された光学測定信号を送出する少なくとも１つの操作機能を有する操作ユニットを有している。この操作ユニットをアクティブにすることによって、測定装置内に集積された光源は、変調された光信号を目標対象物の方向へ送出する。目標対象物から戻って来て、測定装置の受信器によって検出された測定信号は、目標対象物までの測定装置の距離を求めるために評価される。

有利には本発明による測定装置は、光学信号を送出する少なくとも１つの別の操作ユニットを有する。このような別の操作ユニット（これは詳細な実施例では別個の、付加的なキーである）によって、測定装置内に集積された光源が起動され、目標対象物に方向が定められる。このような操作機能は、距離測定に対する操作機能に依存しないで用いられ、測定装置を配向するための光信号が容易に供給される。

本発明の基本になる光学式距離測定方法、殊に手持ち式測定装置を用いた光学式距離測定方法では、第１の操作ユニットを操作することを介して、測定装置のケーシング内に配置された光源が、変調された光学測定信号を目標対象物（測定装置とこの目標対象物の間の距離が求められる）方向へ送出し、少なくとも１つの別の操作ユニットを操作することによって測定装置内に配置された光源がスイッチオンおよび／またはスイッチオフされることを可能にする。

従属請求項に記載された手法によって、独立請求項に記載された装置ないし要求されている方法の有利な発展構成が可能である。

有利には、少なくとも１つの別の操作ユニットによって、本発明による光学式距離測定装置の少なくとも１つの光源がスイッチオンおよびスイッチオフされる。このようにして本発明による装置を連続機能で作動させることが可能になる。測定装置はこの「連続モード」において目標面への照準合わせをより簡単にする。なぜなら、従来技術の測定装置の従来の「ポインターモード」では、レーザはある程度の時間の後で不活性化されるからである。

さらに本発明の光学式距離測定装置ないしは基本となる本発明の方法は、測定装置の操作を容易にする。生じ得る誤り操作に導いてしまう、測定装置の操作エレメントへの種々異なる操作機能の二重または多重割り当ては、本発明の装置では実質的に回避される。連続機能は別個の操作ユニットよって、属するシンボルと並んで明確に特徴付けられる。これによって測定装置の容易な操作が距離測定に依存しないでも可能である。

殊に、多数の個別測定を伴う連続測定の場合に、本発明による方法ないし、この方法を実行する本発明による装置は、従来技術の相応する測定装置に対して明確な使用上の利点を提供する。

ユーザによって多数の測定が実行される場合、測定結果を求めるために必要なキー操作の数を減らすことは有利であり、かつ測定装置の操作快適性の観点からも所望されるものである。これは有利には本発明による測定装置の連続機能によって実現される。少なくとも１つの別の操作ユニットを操作することによって、測定装置の光源は連続作動に切り換えられる。目標面へ照準を合わせた後、測定装置の第１の操作ユニットの測定キー上での最初のキープッシュ時に迅速に測定がトリガされる。ここで変調された測定信号を送出する光源は測定の終了後にスイッチオンされたままの状態にされる。これによって、測定キーを次に十分に押したときに次の距離測定が実行される。目標面に方向を合わせるための「ポインターモード」をトリガするための最初のキー操作および、これに続く、連続測定内の多数の測定の各個別測定に対する測定をトリガさせるための新たなキープッシュは、本発明ではもはや必要ではない。従って必要なキー操作の数がほぼ半分に低減される。

有利には連続レーザ機能をアクティブにする別の操作ユニットは、ユーザが直観的に理解することができる付加的なシンボルを伴う殊にこのために定められたキーによって、次のように測定装置の操作面上に設けられる。すなわち、本発明による装置のユーザが装置の操作ガイドを読まないで、機能「連続レーザ」を見つけ、これを機能的に正しく操作することができるように設けられる。

連続レーザ機能を実現する第２の操作ユニットも、第１の操作ユニットの測定キーのすぐ近くに配置されているので、これらの２つのキーは容易に理解され、把握することなしに操作される。

本発明による装置ないし本発明による方法のさらなる利点を図面および図面に属する説明に記載する。

図面
図には、本発明による光学式距離測定装置の実施例が示されている。この実施例を以下でより詳細に説明する。図、図の説明並びに本発明の請求項では多数の特徴部分が組み合わされている。当業者はこれらの特徴ないしはこれに関係する請求項を個別のものとしてみることができ、別の有利な組合せおよび請求項にまとめることができる。

図１には、本発明による光学式距離測定装置が上部から斜めに見た斜視図で示されており、
図２には、本発明による光学式距離測定装置のコンポーネントに関する簡易化された概略的な全体図が示されている。

実施例の説明
図１には手持ち式レーザ距離測定装置が、本発明による光学式距離測定装置の実施例として示されている。図１のレーザ距離測定装置はケーシング１０を有している。このケーシング内には第１の操作ユニット１２並びにグラフィカルディスプレイの１６の形式の出力ユニット１４並びに第２の操作ユニット１８が集積されている。第１の操作ユニット１２は、測定モード（例えば距離測定または面積測定または体積測定）を選択するための操作キー２２を伴う入力ユニット２０を含む。同じように第１の操作ユニット１２には、距離を求めるための測定過程をトリガさせる測定キー２４が属する。第１の操作ユニットの操作キー２２は、ケーシング１０の深部２６内に低く設けられており、その形状および大きさにおいて明確に測定キー２４と異なる。

測定キー２４およびこの測定キー２４のすぐそばに配置されている第２の測定ユニット１８は、ウェブ状の隆起部２８によって、第１の操作ユニットの操作キー２２と別個にされている。

第２の操作ユニット１８は図１に記載された実施例では、所属するグラフィックシンボル３２を伴うキー３０によって構成されている。キー３０を操作することによって、測定装置のケーシング１０内に集積された光源がアクティブにされ、場合によっては同じように装置内に集積された遮蔽部が開放される。これによって測定装置は連続的光信号を送出する。キー３０が新たに操作された後でないしは装置が電圧供給部から切り離された後ではじめて、この連続的光信号は再びスイッチオフされる。しかし光源または全測定装置がプログラミングされた相応の時間遅延を介してスイッチオフされるようにすることもできる。これによって、意図されていない長期の作動から測定装置が保護されるという利点が生じる。

有利には、本発明による測定装置の「連続光モード」を操作するキー３０は同じように測定装置のケーシング内で深い位置に設けられる。このようにして、「連続光モード」が意図されずにトリガされてしまうことが確実に阻止され、第三者が継続的に送出されるレーザビームによって危険にさらされることが回避される。

この「連続光モード」では、容易に目標対象物に照準が合わせられる。このモードで、すなわちキー３０が操作された後で、測定装置の測定キー２４が操作されると、装置内に集積されている光源が制御装置を介してその強度において周波数変調され、操作キー２２の設定に相応して測定プログラム（例えば単なる長さ測定または面積測定）が実行される。測定過程の終了後に光源の変調は終了される。しかし測定装置自体の光源は起動されたまま保たれる。測定プログラムの結果は、測定装置のグラフィカルディスプレイ１６上に示される。さらなる測定が、例えば体積測定の枠内で行われる場合には、測定信号の変調並びに距離測定の実施を開始させる測定キー２４のみが再びアクティブにされればよい。

さらに測定装置は図１の実施例に相応してさらなる操作ユニット３４を有している。これは装置のグラフィカルディスプレイ１６の操作時に照明する。

図２には、基本的な構成を説明するのに重要なコンポーネントを伴った、光学式距離測定装置が概略的に示されている。この装置はケーシング１０を有しており、このケーシングは例えば図１の設定に従って構成されている。ケーシング１０内には光学測定信号４２を生じさせる送信部４０並びに、目標対象物４６から戻ってくる測定信号４８を検出する受信部４４が構成されている。送信部４０は詳細には図示されていない一連のコンポーネントの他に、殊に光源５０を有している。この光源は、図２の実施例では半導体レーザダイオード５２によって構成されている。同じように、他の光源を本発明による装置の送出部４０内で使用することも他の実施例において可能である。

図１に示された実施例のレーザダイオード５２は、人間の目に可視である光束５４の形式で光ビームを送出する。このためにレーザダイオード５２は、制御装置５６を介して駆動される。この制御装置は相応の電子回路部分によって必要な場合に、ダイオード５２への電気的入力信号５８の変調を行う。制御装置５６は同じように、レーザダイオード５２の変調のために必要な周波数信号を、本発明による測定装置の制御および評価ユニット６０から得る。

本発明による装置の他の実施例では、制御装置５６は制御および評価ユニット６０の直接的に集積された構成部分であってもよい。

操作キー２２を操作することによって、制御および評価ユニット６０内に格納されている測定プログラムが呼び出され、この測定プログラムの設定に相応して５２が制御装置５６を介して駆動制御される。測定キー２４の操作時には制御および評価ユニットの設定に相応して距離測定が実行される。

これに反して、本発明による測定装置のキー３０が操作されると、制御および評価ユニット６０の設定に相応して制御装置５６は次のように駆動制御される。すなわちレーザダイオード５２が変調されずにスイッチオンされ、この結果、連続的光信号だけが送出されるように駆動制御される。静止状態変動によってのみ振幅の僅かな変動を示す。しかしこのような信号は、本発明の枠内では変調されていないと見なされる。なぜならこのような信号は僅かな変調によって特徴付けられているからである。このようなモードでは本発明の測定装置は連続レーザ（ＣＷ−動作）を示す。常に送出されるその光信号は、目標対象物４６に方向を定め、測定装置を所望のように配向するために用いられる。これに続いて測定キー２４を操作することによって、制御装置５６はレーザダイオード５２に対する変調モードに切り替わる。この結果、このような変調された光信号によって距離測定が実行される。

本発明による装置ないしは本発明による方法の択一的な実施形態では、光源の継続的作動（「連続光モード」）がキー３０の操作時に同じように変調されて実行される。

択一的に測定キー２４を一度、軽く操作することよって、本発明による装置の「ポインターモード」がスイッチオンされる。これによって測定装置は、所定の時間にわたって目標対象物に照準を定めるためのレーザビームを送出する。このモードにおいて測定キー２４が強く押されると、測定装置と目下方向が定められている目標対象物４６との間の距離測定が実行される。第２の操作ユニット１８のキー３０によって実現される「連続レーザモード」に対して、制御装置５６はレーザダイオード５２をこのような測定後に再びスイッチオフする。従って連続測定の場合には、次の測定過程のために目標対象物４６に方向を合わせるための方向定めビームを得るために、測定キー２４は再び第１の切り換え位置に切り換えられなければならない。

制御および評価ユニット６０は回路装置６２を含む。ここでこの回路装置は殊に、変調に必要な周波数信号を供給するために少なくとも１つの水晶発振器を有する。このような信号（典型的にそのうちの幾つかは距離測定中に種々異なる周波数で距離測定中に使用される）によって、光学測定信号は公知の方法で変調される。このような装置の基本構成および種々異なる測定周波数を生じさせる相応の方法は例えばＤＥ１９８１１５５０Ｃ２号に記載されているので、ここではこのように引用のみを示す。引用された文献の内容は本出願の内容でもある。しかし本明細書の枠内ではこれについてより詳細には説明しない。

測定装置の半導体ダイオード５２から出力された、強度変調されたないしは変調されていない光ビーム５４は第１の光学系６４を通過する。この第１の光学系は、測定ビーム束の放射プロファイルを改善する。測定ビーム束５４は引き続き視準レンズ６６を通過する。この視準レンズは、ほぼ平行な光ビーム束６８を生じさせる。この光ビーム束は装置から、測定されるべき目標対象物４６の方向へ送出される。

図２に示された本発明による装置の送信部４０内には、これに加えて装置内部の基準距離７２を生じさせる装置７０が存在する。この基準距離は測定装置の内部較正を実行するのに用いられる。測定信号４２は、光学窓７４を通じて、装置のケーシング１０から取り出される。元来の測定過程のために装置は所望の目標対象物４６に向けられる。このために例えば測定装置のケーシング表面上のキー３０を操作することによって、レーザダイオード５２は「連続レーザモード」に切り換えられる。測定装置はこのモードにおいて連続的な可視光ビームを送出する。この光ビームによって、所望の目標対象物４６に容易に方向を定めることができる。測定キー２４を操作することによって、測定装置と目標対象物４６との間の距離を突き止めるための測定過程が開始される。ここでは測定装置の制御および評価ユニット６０から信号が制御装置５６に伝達される。これはその後レーザダイオード５２の出力信号を必要とされているように変調する。

所望の目標対象物４６で反射されたまたは散乱もされた信号４８は、ある程度の部分、入射窓７６を通じて再び本発明による装置内のケーシング１０に達する。装置の端面７８内の入射窓７６を通じて入射した測定ビームは、戻って来た、ほぼ平行な測定ビーム束８０を構成する。これは受光レンズ８２上に導かれる。受光レンズ８２は戻ってきた測定ビーム束を受光装置８６のアクティブ面８４上に集束させる。

本発明による装置の受光装置８６はホトダイオード、例えばアバランシェホトダイオード８８を有している。このホトダイオードは公知の方法で到来する光信号を電気信号に変える。このような電気信号は接続手段９０を介して装置の制御および評価ユニット６０へ転送される。制御および評価ユニット６０はこの電気信号から、装置と目標対象物との間の検出されるべき距離を求める。求められた距離は例えば光学式表示装置、例えばグラフィカルディスプレイ１４内で、装置のユーザに伝達される。

本発明による装置ないし基礎となる本発明による方法は、図示された実施例に限定されない。殊に本発明による装置は、方向定め信号ないし測定信号を形成するレーザダイオードないしは他の種類のレーザの使用に限定されない。

さらに本発明による方法は、位相測定方法による対象距離の測定に限定されない。

本発明による光学式距離測定装置を上部から斜めに見た斜視図。 本発明による光学式距離測定装置のコンポーネントに関する簡易化された概略的な全体図。

Claims (9)

1. 光学式距離測定装置、殊に手持ち式の装置であって、
   当該装置のケーシング内に配置された、光学測定信号を生じさせる少なくとも１つの光源（５０, ５２）と、
   距離測定を目的として、変調された光学測定信号を送出するための少なくとも１つの操作機能（２４）を有する第１の操作ユニット（１２）を有している形式のものにおいて、
   前記装置は、光学信号（４２）を送出するための、少なくとも１つの別の操作ユニット（１８）を有している、
   ことを特徴とする光学式距離測定装置。
2. 前記少なくとも１つの別の操作ユニット（１８）によって、前記装置の少なくとも１つの光源（５０, ５２）をスイッチオンおよび／またはスイッチオフすることが可能である、請求項１記載の装置。
3. 前記少なくとも１つの別の操作ユニット（１８）を操作することによって送出される、前記装置の前記光源（５０, ５２）の光（４２）は変調されない、請求項１または２記載の装置。
4. 前記少なくとも１つの別の操作ユニット（１８）を操作することによって送出される、前記装置の前記光源（５０, ５２）の光（４２）は、人間の目に可視のスペクトル領域にある、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 前記装置の前記少なくとも１つの光源（５０, ５２）は、レーザ、殊に半導体レーザダイオード（５２）である、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 光学式距離測定方法、殊に手持ち式測定装置を用いた光学式距離測定方法であって、
   第１の操作ユニット（１２）の操作を介して、測定装置のケーシング（１０）内に配置された光源（５０, ５２）が変調された光学信号（４２）を、測定装置までの距離が求められるべき目標対象物（４６）の方向へ送出する形式の方法において、
   少なくとも１つの別の操作ユニット（１８）を操作することによって、前記測定装置内に配置された光源（５０, ５２）をスイッチオンおよび／またはスイッチオフする、
   ことを特徴とする光学式距離測定方法。
7. 少なくとも１つの第１の操作ユニット（１２, ２４）がアクティブにされていない限りは、前記少なくとも１つの別の操作ユニット（１８）を操作することによって送出される、前記装置内に配置された少なくとも１つの光源（５０,５２）の光（４２）を変調せずに送出する、請求項６記載の方法。
8. 前記装置の第２の操作ユニット（１８）がアクティブにされている場合にも、装置の第１の操作ユニット（１２, ２４）を操作することによって距離測定を行うことができる、請求項６または７記載の方法。
9. 前記測定装置内に配置された光源（５０, ５２）が少なくとも１つの別の操作ユニット（１８）を介してスイッチオンされている場合には、前記光源（５０, ５２）を、前記第１の操作ユニット（１２, ２４）を用いて実行される２つの距離測定の間でスイッチオンしたままに保持する、請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。

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