JP3241991B2 - 距離計 - Google Patents

距離計

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JP3241991B2
JP3241991B2 JP02396296A JP2396296A JP3241991B2 JP 3241991 B2 JP3241991 B2 JP 3241991B2 JP 02396296 A JP02396296 A JP 02396296A JP 2396296 A JP2396296 A JP 2396296A JP 3241991 B2 JP3241991 B2 JP 3241991B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被測定物に対する
光の照射および反射を利用した三角測量方式により被測
定物に対する距離を測定する距離計に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の距離計は、図6に示すように、
レーザ発生器91から発生するレーザビーム92を被測
定物93に照射し、このレーザビームの被測定物93か
らの反射光を受光レンズ94を介して受光素子95で受
光している。そして、同図の点線で示すように、被測定
物93が移動すると、受光素子95上の受光位置がずれ
ることになるが、このずれ量は、レーザ発生器91から
のレーザビームの投光角度、受光素子95の反射光の受
光角度および距離から一義的に計算することができる。
従って、このずれ量を受光素子から測定することによ
り、上記計算から距離を演算することができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した方法は定点型
距離測定法であり、被測定物上の一点のみの距離を測定
する場合には十分であるが、被測定物上の複数の箇所に
対する距離を測定するには不十分であり、このような場
合には、図7に示すように上述したレーザ発生器と受光
素子からなる検出器を96,97,・・・98で示すよ
うに複数設け、この複数の検出器からのレーザビーム9
2を被測定物93にそれぞれ照射し、この反射光を受光
して、被測定物上の複数の箇所に対する距離を測定した
り、または複数の検出器を設ける代わりに、1台の検出
器を被測定物に沿って移動させながら距離を測定するこ
とが必要であるため、装置構成が大きくなる上に、価格
も増大し、更に信頼性も低下するという問題がある。
【0004】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、被測定物の複数の箇所に対す
る距離および寸法などを簡単な構成で測定することがで
きる距離計を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の本発明は、被測定物に対して第1の
点から光を投光し、この光が被測定物で反射されてくる
反射光を前記第1の点と異なる第2の点で受光すること
により三角測量方式を用いて被測定物に対する距離を測
定する距離計であって、レーザ光を発生するレーザ発生
手段と、該レーザ発生手段から発生するレーザ光を集光
してレーザビームを発生する集光手段と、前記第1の点
に配設され、前記集光手段からのレーザビームを被測定
物の任意の位置に任意の時間停止して照射するように制
御する照射制御手段と、前記第2の点に配設され、前記
レーザビームの被測定物からの反射光を受光する受光手
段と、前記受光手段で受光する反射光量に基づいて前記
照射制御手段の制御により被測定物に対してレーザビー
ムを照射する時間を可変する照射時間可変手段を有する
ことを要旨とする。
【0006】請求項1記載の本発明にあっては、レーザ
発生手段から発生するレーザ光を集光したレーザビーム
を被測定物の任意の位置に任意の時間停止して照射する
ように制御しているため、被測定物上の照射位置を変え
ることにより、被測定物の広い範囲にわたる複数の箇所
の距離を簡単に測定することができる。
【0007】
【0008】また、請求項1記載の本発明にあっては、
反射光量に基づいて被測定物に対してレーザビームを照
射する時間を可変しているため、反射光量が低い場合に
は照射時間を長くすることにより十分な反射光量を得る
ことができる。
【0009】
【0010】
【0011】請求項2記載の本発明は、被測定物に対し
て第1の点から光を投光し、この光が被測定物で反射さ
れてくる反射光を前記第1の点と異なる第2の点で受光
することにより三角測量方式を用いて被測定物に対する
距離を測定する距離計であって、レーザ光を発生するレ
ーザ発生手段と、該レーザ発生手段から発生するレーザ
光を集光してレーザビームを発生する集光手段と、前記
第1の点に配設され、前記集光手段からのレーザビーム
を被測定物の任意の位置に任意の時間停止して照射する
ように制御する照射制御手段と、前記第2の点に配設さ
れ、前記レーザビームの被測定物からの反射光を受光す
る受光手段と、前記照射制御手段からのレーザビームを
部分的に分路して取り出す分光手段と、該分光手段で取
り出された部分的レーザビームを受光する部分光受光手
段と、該部分光受光手段からの出力信号に基づいて前記
照射制御手段が照射するレーザビームの被測定物に対す
る角度を補正する角度補正手段とを有することを要旨と
する。
【0012】請求項2記載の本発明にあっては、被測定
物を照射するレーザビームを分路し取り出して受光し、
この受光信号に基づいてレーザビームの被測定物に対す
る角度を補正しているため、被測定物に対するレーザビ
ームの照射角度を適確に制御することができる。
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について説明する。
【0024】図1は、本発明の一実施形態に係わる距離
計の構成を示す図である。同図に示す距離計は、被測定
物に対して第1の点から光を投光し、この光が被測定物
で反射されてくる反射光を第1の点と異なる第2の点で
受光することにより三角測量方式を用いて被測定物に対
する距離を測定するものであり、レーザ光を発生するレ
ーザ発生器11を有し、該レーザ発生器11からのレー
ザ光は投光レンズ10でレーザビームとして集光され、
照射制御手段を構成している揺動ミラー9に照射され
る。
【0025】揺動ミラー9は、任意の角度で停止し得る
ように構成され、投光レンズ10からのレーザビームを
符号12で示すように被測定物3の任意の位置にレーザ
スポット13として照射することができる。すなわち、
揺動ミラー9の角度を適宜調整することにより、揺動ミ
ラー9からのレーザビームを被測定物3上の複数の位置
にレーザスポット13として例えば測定ピッチ19で照
射することができる。
【0026】被測定物3の複数の位置を照射したレーザ
ビーム12は、被測定物でそれぞれ反射され、受光レン
ズ14を介して受光手段を構成する例えばCCD,PS
Dなどからなる受光素子15で受光される。
【0027】受光素子15の受光信号は、アンプ16を
介して距離演算器17およびAGC制御部18に供給さ
れ、距離演算器17において距離が演算され、距離信号
として出力される。
【0028】上述したように、揺動ミラー9の角度を適
宜調整することにより、揺動ミラー9からのレーザビー
ム12は被測定物3の一端から他端に対して測定ピッチ
19で順次照射され、このレーザビームの被測定物3か
らの反射光を受光レンズ14を介して受光素子15で受
光し、この受光信号をアンプ16を介して距離演算器1
7に供給することにより、被測定物3の複数の位置に対
する距離をレーザ発生器11、揺動ミラー9、受光素子
15を含む比較的簡単な単一の投受光系で測定すること
ができる。
【0029】また、図1に示す距離計において、被測定
物3の表面の反射率が悪い場合には、受光素子15は十
分な反射光量を得ることができないことがあるが、この
ような場合のために受光素子15の出力をアンプ16で
増幅した後、このアンプ16の出力信号をAGC制御部
18に供給し、該AGC制御部18でAGC信号を出力
する。そして、このAGC信号により例えばレーザ発生
器11の出力を可変制御し、これにより被測定物3の表
面反射率が悪い場合でも十分な反射光量を得ることがで
きるように制御することができる。
【0030】なお、AGC(自動利得制御)の方法とし
ては、上述したようにレーザ発生器11の出力を可変制
御する他に、受光素子15の蓄積時間を延長する方法
(レーザスポット停止時間を延長する方法)などもあ
る。
【0031】また、図1の距離計において、揺動ミラー
9は任意の角度で停止できるように構成されているた
め、測定ピッチ19を揺動ミラー9の角度によって一義
的に決めることができる。従って、揺動ミラー9の停止
時間を制御することにより、測定ピッチ19を任意に決
定することができる。
【0032】図2は、本発明の第2の実施形態に係わる
距離計の要部の構成を示す図である。同図に示す距離計
は、図1に示した距離計において揺動ミラー9からの投
光ビーム12の途中にビームスプリッタ20を設けて、
揺動ミラー9からの投光ビーム12の一部を分路し、こ
の分路したリファレンス用投光ビーム23をリファレン
ス用受光レンズ21を介してリファレンス用受光素子2
2で受光し、これによりリファレンス用受光素子22か
らリファレンス用信号を作成するように構成した点が異
なるのみで、その他の構成は図1に示すものと同じであ
る。
【0033】このようにリファレンス用受光素子22で
リファレンス用信号を作成し、この信号を基準とするこ
とにより、揺動ミラー9の角度補正を適確に行うことが
できる。
【0034】すなわち、図1に示した距離計では、揺動
ミラー9の停止精度が距離精度を決定することになるの
で、距離精度の要求が厳しい場合、図2のようにビーム
スプリッタ20、リファレンス用受光レンズ21、リフ
ァレンス用受光素子22を設けて、リファレンス用信号
を出力し、この信号に基づいて揺動ミラー9の角度を補
正することにより距離精度を高めることができる。
【0035】図3は、本発明の第3の実施形態に係わる
距離計の構成を示す図である。同図に示す距離計は、被
測定物3の長手方向の一端に対応して第1の距離計手段
24を設けるとともに、被測定物3の長手方向の他端に
対応して第2の距離計手段25を設けるように構成した
ものである。また、第1および第2の距離計手段24,
25の間の距離は、図示のようにLに設定されている。
なお、これらの第1および第2の距離計手段24,25
は、図1に示した距離計とほぼ同様に構成されているも
のである。
【0036】このように構成されるものにおいて、第1
の距離計手段24は、被測定物3の一端に対する距離d
1を測定することができ、また第2の距離計手段25
は、被測定物3の他端の距離d2を測定することができ
る。従って、第1および第2の距離計手段24,25の
間の距離Lから上述したように測定した被測定物3の両
端に対する距離d1,d2を減算すると、次式に示すよ
うに被測定物3の長さRを演算することができる。
【0037】R=L−d1−d2 なお、図3では、被測定物3の長さを演算したが、同様
な方法を被測定物3の幅および厚さに対して実施するこ
とにより、被測定物3の幅および厚さを算出することが
できる。
【0038】図4は、本発明の第4の実施形態を示す図
である。同図に示す実施形態は、被測定物3が傾いてい
る場合の傾き角θを算出するものであり、レーザ発生器
11からのレーザ光を投光レンズ10で集光し、揺動ミ
ラー9を介して投光ビーム12として被測定物3の一辺
の複数の測定点26,27,・・・28,29を照射す
る。これらの測定点からの反射光を受光レンズ14を介
して受光素子15で受光することにより、各測定点の距
離を算出する。
【0039】そして、このように算出された距離から各
測定点の位置を求め、この各測定点のうち少なくとも2
点を結ぶ直線から被測定物3の傾き角θを求めることが
できる。また、これは、各測定点の測定値から最小自乗
法で直線を求め、この直線から傾き角θを算出すること
もできる。
【0040】図5は、本発明の第5の実施形態を示す図
である。同図に示す距離計は、被測定物3が傾いている
場合、図3で説明したように算出した被測定物の長さ、
幅、厚さ等の測定値が真の値よりも大きくなってしまう
ので、これを図4で求めた被測定物の傾き角θにより補
正しようとするものである。
【0041】すなわち、被測定物3が図5に示すように
傾いている場合には、図3で説明したように被測定物3
の長さを測定すると、この測定値は傾いている場合の被
測定物3の長さRmになり、この長さRmは次式のよう
になる。
【0042】Rm=L−d1−d2 従って、被測定物3の傾き角θから被測定物3の真の長
さRmcは次式のように算出することができる。
【0043】Rmc=Rm×cosθ なお、この傾き角θは、図4のように算出することもで
きるし、また図5に示すように被測定物3の一辺上の2
点に対して図示のようにLd1,Lw1,Wcdを定義する
と、これらの値から次のように算出することができる。
【0044】θ=tan-1{(Lw1−Ld1)/Wcd)} 上述した長さと同様に被測定物の幅、厚さに対しても同
様な角度補正を行うことにより真の幅、厚さを算出する
ことができる。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の本
発明によれば、レーザ発生手段から発生するレーザ光を
集光したレーザビームを被測定物の任意の位置に任意の
時間停止して照射するように制御しているので、被測定
物上の照射位置を変えることにより、被測定物の広い範
囲にわたる複数の箇所の距離を簡単に測定することがで
き、従来のような複数の検出部が不要となるとともに、
また従来のように検出部を移動させることも不要とな
り、経済化および小型化を図ることができる。
【0046】また、請求項1記載の本発明によれば、反
射光量に基づいて被測定物に対してレーザビームを照射
する時間を可変しているので、例えば反射光量が低い場
合には照射時間を長くすることにより十分な反射光量を
得ることができ、被測定物の距離を適確に測定すること
ができる。
【0047】
【0048】更に、請求項2記載の本発明によれば、被
測定物を照射するレーザビームを分路し取り出して受光
し、この受光信号に基づいてレーザビームの被測定物に
対する角度を補正しているので、被測定物に対するレー
ザビームの照射角度を適確に制御することができ、高い
精度で距離を測定することができる。
【0049】
【0050】
【0051】
【0052】
【0053】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係わる距離計の構成を示
す図である。
【図2】本発明の第2の実施形態に係わる距離計の要部
の構成を示す図である。
【図3】本発明の第3の実施形態に係わる距離計の構成
を示す図である。
【図4】本発明の第4の実施形態を示す図である。
【図5】本発明の第5の実施形態を示す図である。
【図6】従来の距離計の構成を示す図である。
【図7】被測定物の複数の箇所を測定する従来の方法を
示す図である。
【符号の説明】
3 被測定物 9 揺動ミラー 10 投光レンズ 11 レーザ発生器 14 受光レンズ 15 受光素子 17 距離演算器 18 AGC制御部 20 ビームスプリッタ 21 リファレンス用受光レンズ 22 リファレンス用受光素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 102 G01C 3/00 - 3/32 G02B 26/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被測定物に対して第1の点から光を投光
    し、この光が被測定物で反射されてくる反射光を前記第
    1の点と異なる第2の点で受光することにより三角測量
    方式を用いて被測定物に対する距離を測定する距離計で
    あって、 レーザ光を発生するレーザ発生手段と、 該レーザ発生手段から発生するレーザ光を集光してレー
    ザビームを発生する集光手段と、 前記第1の点に配設され、前記集光手段からのレーザビ
    ームを被測定物の任意の位置に任意の時間停止して照射
    するように制御する照射制御手段と、 前記第2の点に配設され、前記レーザビームの被測定物
    からの反射光を受光する受光手段と、 前記受光手段で受光する反射光量に基づいて前記照射制
    御手段の制御により被測定物に対してレーザビームを照
    射する時間を可変する照射時間可変手段を有することを
    特徴とする距離計。
  2. 【請求項2】 被測定物に対して第1の点から光を投光
    し、この光が被測定物で反射されてくる反射光を前記第
    1の点と異なる第2の点で受光することにより三角測量
    方式を用いて被測定物に対する距離を測定する距離計で
    あって、 レーザ光を発生するレーザ発生手段と、 該レーザ発生手段から発生するレーザ光を集光してレー
    ザビームを発生する集光手段と、 前記第1の点に配設され、前記集光手段からのレーザビ
    ームを被測定物の任意の位置に任意の時間停止して照射
    するように制御する照射制御手段と、 前記第2の点に配設され、前記レーザビームの被測定物
    からの反射光を受光する受光手段と、 前記照射制御手段からのレーザビームを部分的に分路し
    て取り出す分光手段と、 該分光手段で取り出された部分的レーザビームを受光す
    る部分光受光手段と、 該部分光受光手段からの出力信号に基づいて前記照射制
    御手段が照射するレーザビームの被測定物に対する角度
    を補正する角度補正手段とを有することを特徴とする距
    離計。
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