JP4799135B2 - 測距装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー等の光を用いて非接触で目的物までの距離を測定する測距装置に関する。

従来、パルス状の測定光（例えば、レーザー光）を被測定物に向かって照射し、被測定物から反射される測定光の発光から受光までの経過時間を測定して、経過時間とレーザー光の伝播速度に基づき被測定物までの距離を求め、被測定物を視認している視野内に測定結果を表示して被測定物と距離とを同時に測定者に視認させる測距装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１８９１４０号公報

しかしながら、特許文献１の開示例では、被測定物を視認している視野内に測定結果を表示する際に、距離情報などの表示状態（例えば、輝度など）を制御しておらず、また観察像と重ねて距離情報などの表示をしているため視野内の観察像の状態によって（例えば、観察像の明るさなど）距離表示が視認しづらくなるという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、観察像の状態によって表示装置に表表示される表示情報の輝度等を可変し、測定結果等をより視認しやすくした測距装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、接眼レンズと対物レンズを有する観察光学系と、パルス状の測定光を目標物に向けて出射する出射装置と、前記目標物から反射された前記測定光の反射光を受光する受光装置と、前記測定光の発光時から前記反射光の受光時までの経過時間に基づき前記目標物までの距離を求める距離演算装置と、前記観察光学系に備えられ、前記距離演算装置で求められた結果を表示し、前記前記観察光学系で取得した観察像を透過可能な表示装置と、前記距離演算装置で求められた測距結果の表示の明るさまたはコントラストを制御する表示制御装置を有し、前記表示制御装置は、前記測定光の非発光時間に前記受光装置で受光した前記目標物の周辺光または測距装置の周辺光の信号に基づいて前記測距結果の表示の明るさまたはコントラストを制御することを特徴とする測距装置を提供する。

本発明によれば、表示像の状態によって表示装置に表示される表示情報の輝度等を可変し、測定結果等をより視認しやすくした測距装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態に関し図面を参照しつつ説明する。本実施の形態では、ノイズ閾値を基に制御する例を示すが、その他の方法で周辺光の明るさを検知し、制御しても良い。

図１は、本発明にかかる測距装置の内部構造を示す断面図である。図２は本発明にかかる測距装置のファインダ内の表示装置の一例を示す。

図１、図２において、測距装置１の外周部の上方部にはパワー／測距ボタン２、測定モード等の切替をするモードボタン３が設けられている。パワー／測距ボタン２を押すと電源が入り、再度押すとレーザー発光素子（例えば、レーザーダイオード：以後ＬＤと記す）４から発光されたレーザー光がミラー５、プリズム６、および対物レンズを含む第１光学系７により被測定物Ａ（図２参照）に向けて出射される。

また、第１光学系７、プリズム６、及び接眼レンズ１１により観察光学系を形成し、被測定物ＡをファインダＦ内で観察できるように構成されている。プリズム６と接眼レンズ１１の間に情報を表示するための表示装置１０（例えば、透過型の液晶表示装置：以後ＬＣＤと記す）が配置されている。ＬＣＤ１０は、電源がＯＦＦ時は各セグメントが透明であり、電源ＯＮ時には、図２に示す位置合わせ用の十字マーク１２、数値表示１４、距離単位表示１５（例えば、メートル「ｍ」、ヤード「ＹＤ」）、及び電池残量表示マーク１６などの各セグメントのみが黒く色づけられて測定者に視認できるように構成されている。

ＬＣＤ１０に表示される基準マーク１２、数値表示１４、距離単位表示１５及び電池残量マーク１６を、被測定物Ａを含む周辺光（バックグラウンド）の状態（例えば、明るさ、コントラストなど）に対応して最も視認しやすい状態（例えば、基準マーク１２等を構成するセグメントの輝度や透過型のＬＣＤ１０全体の明るさ（例えば、表示装置の斜め方向に設置したＬＥＤの明るさ）など）に調整して表示し、被測定物ＡとＬＣＤ１０とを同時にファインダＦ内で視認することを可能にしている。ＬＣＤ１０の表示状態の調整の仕方については後述する。

測定に際して、測定者が測距装置１を被測定物Ａ方向に向け、接眼レンズ１１のファインダＦ内の基準マーク１２を用いてレーザー光の照射位置を決めた後、パワー／測距ボタン２を押すと、ＬＤ４が後述するパルス回路からの駆動信号によりパルス発光し、発光されたパルスレーザー光はミラー５で反射され、プリズム６に入射し更にプリズム面６ａで反射されて第１光学系７を通じて被測定物Ａに照射される。なお、プリズム６のプリズム面６ａは、レーザー光を全て被測定物Ａ方向に反射するように構成されているため、レーザー光が接眼レンズ１１方向に入射して測定者の目に入っても安全なように、途中の光学系には赤外光カットフィルタ２６が設置されている。

被測定物Ａで反射されたレーザー光の一部は、受光光学系８を介して受光素子（例えば、アバランシェホトダイオード：以後ＡＰＤと記す）９に集光されて電気信号に変換される。

被測定物Ａまでの距離は、ＬＤ４の発光時（本実施の形態では、ＬＤ４の発光回数は５５０回
）からＡＰＤ９の受光時までの経過時間を測定して、経過時間とレーザー光の伝播速度に基づき求める。本測距装置１における距離測定手法は、特許文献１に記載されているものと同様の方法であること、および本願の発明とは直接関係しないことから詳細な説明は省略する。

次に、本発明にかかるＬＣＤ１０の表示状態の調整の仕方について図３、図４を参照しつつ説明する。図３は、本発明にかかる測距装置の構成を示すブロック図である。図４は、測定光の発光信号と受光信号を模式的に示す図である。

図２において、測定者が被測定物Ａを接眼レンズ１１を通して視認しながらパワー／測距ボタン２を押すと、制御部（以後ＣＰＵと記す）２０からパルス発生回路２１に信号が伝達され、所定の周期のパルスが生成されて、ＬＤ４を駆動し図４（ａ）に示すようなパルスレーザー光を被測定物Ａに向けて発光する。図４（ｂ）は、発光レーザパルスと標的から反射された反射パルスの関係を模式的に示したものである。ＡＰＤ９は被測定物Ａからのレーザー反射光を受光し、信号処理回路２２により処理されＣＰＵ２０に送られ、距離算出部２０ａにより距被測定物Ａまでの距離が算出される（実際には、ＡＰＤ９は標的以外の反射光もノイズとして受光する）。

また、ＬＣＤ１０の表示状態の制御のために、パルスレーザー光が発光していない時間（以後、非発光時間と言う）に、被測定物Ａや測距装置１の周辺から受光光学系８に入射する光をＡＰＤ９で受光しノイズ閾値設定回路２３で受光したその強度に基づきノイズ閾値Ｖｓ（図４（ｂ）参照）を設定する。このノイズ閾値Ｖｓは、被測定物Ａや測距装置１の周辺の明るさによって値が変化し、被測定物Ａや測距装置１の周辺が明るければノイズ閾値Ｖｓは高くなり、逆に暗ければノイズ閾値Ｖｓは低くなる。ノイズ閾値設定回路２３からの信号はＣＰＵ２０のノイズ閾値制御部２０ｂに送られる。ノイズ閾値制御部２０ｂからの制御信号は表示輝度制御部２０ｄに送られてＬＣＤ１０の表示状態（例えば、輝度や明るさ）がノイズ閾値Ｖｓに応じて決められてファインダＦ内に各種情報が表示される。なお、上記ノイズ閾値Ｖｓは、測距時（測距のために発光パルスを発射した時点からのタイミング）における距離判定閾値の基準となる閾値であり、後述する時間内で測定されて表示状態の制御に用いられる。

この結果、被測定物Ａや測距装置１の周辺が明るくファインダＦ（図２参照）内が明るい場合には、ＬＣＤ１０の表示部分の各セグメントの濃度を濃くして（ファインダＦ内で各セグメントが黒く表示される）、測定者に表示部分を視認しやすくする。また、ファインダＦ内の観察像の明るさに応じてノイズ閾値Ｖｓが変化するので、変化したノイズ閾値Ｖｓに応じてＬＣＤ１０の表示部分の各セグメントの濃度を調整する。また、被測定物Ａの周辺が暗い場合には、ＬＣＤ１０の表示部分の各セグメントが視認しづらくなるので、ＬＣＤ１０の照明光であるイルミネーション２４（例えば、ＬＣＤ１０の斜め方向に設置したＬＥＤ）を点灯してＬＣＤ１０の周辺を明るくすることで測定者に視認しやすくする。

このように、本発明にかかる測距装置１では、ＬＤ４の非発光時間中にＡＰＤ９で測定された被測定物Ａや測距装置１のの周辺光に基づきノイズ閾値Ｖｓを求め、これによりＬＣＤ１０の表示状態を制御することでファインダＦ内の観察像の明るさによらずＬＣＤ１０の表示を容易に視認することが可能になる。

なお、表示装置１０が輝度調整可能な素子の場合には、各セグメントの輝度を観察像の明るさに応じたノイズ閾値Ｖｓの対応して可変にすることで表示を視認しやすくすることができる。表示装置１０には、液晶表示装置（ＬＣＤ）のほかに有機表示装置（ＥＬ）などを用いることができる。

ノイズ閾値Ｖｓは、レーザー光の非発光時間である、パワー／測距ボタン２を押してレーザー光が発光開始するまでの時間（図４（ｂ）のＰａ）、または各パルスレーザー光の間の非発光時間（図４（ｂ）のＰ１．Ｐ２・・・Ｐｎ−１、Ｐｎ）の少なくとも１つの時間、或いは所定のパルスレーザー光が発光し終わった後の時間（図４（ｂ）のＰｂ）、に被測定物Ａの周辺光をＡＰＤ９で受光して設定する。上記いずれの時間を用いるかは適宜設計で決めることができるし、モードボタン３で選択するようにすることも可能である。

例えば、図４（ｂ）のＰａの時期にノイズ閾値Ｖｓを決定する場合、ここで決定されたノイズ閾値Ｖｓは、測距のための発光パルスの発射中、固定値としても良い。また、図４（ｂ）のＰ１、Ｐ２、Ｐｎ−１、Ｐｎの各時期で閾値Ｖｓを決定する場合、各閾値をＶｓに合わせ、その都度表示輝度制御を行えばリアルタイムでの表示輝度制御を行うことができる。

図５は、本発明にかかる測距装置１の表示制御フローを示す。以下、ステップ毎に説明する。

（ステップＳ１）
接眼レンズ１１を介してファインダＦ内の被測定物Ａに測距装置１を向けパワー／測距ボタンを押す。

（ステップＳ２）
レーザー光の非発光時間（図４（ｂ）のＰａ、Ｐｂ）における被測定物Ａや測距装置１の周辺光を受光光学系８により受光素子９に集光検出する。

（ステップＳ３）
受光素子９からの信号を増幅する。

（ステップＳ４）
増幅された信号を処理してノイズ閾値信号を形成する。

（ステップＳ５）
形成されたノイズ閾値信号をＡ／Ｄ変換してデジタル処理可能な信号に変換する。

（ステップＳ６）
ステップＳ６でデジタル化されたノイズ閾値信号は、ＣＰＵ２０に送られる。ＣＰＵ２０では、メモリ２０ｃに記憶されている閾値・輝度変換テーブル値を参照して表示の輝度が決定される。

（ステップＳ７）
閾値・輝度変換テーブル値で決められた値は、表示制御部２０ｄに送られてＬＣＤ１０の表示輝度やイルミネーション２４の明るさが設定される。

（ステップＳ８）
設定された表示輝度値に基づきＬＣＤ１０の輝度やイルミネーション２４の明るさがノイズ閾値に対応して表示されるが、これは必須ではない。

なお、ノイズ閾値Ｖｓを決める際に、測距用ではないレーザー光を測距前（図４（ｂ）のＰａ）にパルス発光するようにして（プリ発光）、ステップＳ２以降の処理をそれぞれ行うようにすることも可能である。

また、プリ発光に代えて、実際の測距時のパルスレーザー光の間の非発光時間（図４（ｂ）のＰ１〜Ｐｎ）のノイズ閾値測定してその平均値をノイズ閾値Ｖｓとして用いＬＣＤ１０の輝度やイルミネーション２４の明るさを設定することも可能である。このように実際の測距時点にノイズ閾値Ｖｓの設定を行うことによって測距時点に即したファインダＦ内の背景に対してＬＣＤ１０やイルミネーション２４の明るさを設定することができ、測定者の視認性をより向上することができる。また、表示部の表示の色を制御するようにしても良い。また、使用者の好みに応じ表示状態を決定、変更する機能を有しても良い。

以上、本発明によれば、測距する被測定物周辺の明るさに伴うファインダ内観察像の明るさに応じて表示装置（ＬＣＤなど）の表示状態を最適化することができ、測定者にファインダ内の基準マークや距離測定結果をより視認しやすく表示することができる。

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。また、周辺光を受光する専用の受光素子を別に備えたものでも良い。

本発明にかかる測距装置の内部構造を示す測断面図である。 本発明にかかる測距装置のファインダ視野内の表示装置の一例を示す。 本発明にかかる測距装置の構成を示すブロック図である。 測定光の発光信号と受光信号を模式的に示す図である。 本発明にかかる測距装置における表示制御のフローチャートを示す。

符号の説明

１ 測距装置
２ パワー／測距ボタン
３ モード設定ボタン
４ レーザー発光素子（ＬＤ）
５ ミラー
６ プリズム
７ 第１光学系
８ 受光光学系
９ 受光素子
１０ 表示装置（ＬＣＤ）
１１ 接眼レンズ
１２ 基準マーク
１４ 距離数値
１５ 距離単位表示
１６ 電池残量表示マーク
２０ 制御部（ＣＰＵ）
２１ パルス発生回路
２２ 増幅、Ａ／Ｄ回路
２３ ノイズ閾値設定回路
２４ イルミネーション
２６ 赤外光カットフィルタ
Ａ 被測定物
Ｆ ファインダ
Ｖｓ ノイズ閾値

Claims (5)

1. 接眼レンズと対物レンズを有する観察光学系と、
   パルス状の測定光を目標物に向けて出射する出射装置と、
   前記目標物から反射された前記測定光の反射光を受光する受光装置と、
   前記測定光の発光時から前記反射光の受光時までの経過時間に基づき前記目標物までの距離を求める距離演算装置と、
   前記観察光学系に備えられ、前記距離演算装置で求められた結果を表示し、前記観察光学系で取得した観察像を透過可能な表示装置と、
   前記距離演算装置で求められた測距結果の表示の明るさまたはコントラストを制御する表示制御装置を有し、
   前記表示制御装置は、前記測定光の非発光時間に前記受光装置で受光した前記目標物の周辺光または測距装置の周辺光の信号に基づいて前記測距結果の表示の明るさまたはコントラストを制御することを特徴とする測距装置。
2. 前記測定光の非発光時間に前記受光装置で受光した前記目標物の周辺光または測距装置の周辺光の信号に基づくノイズ閾値を設定するノイズ閾値設定装置を有し、
   前記表示制御装置は、前記ノイズ閾値により前記距離演算装置で求められた測距結果の表示の明るさまたはコントラストを制御することを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
3. 前記表示装置は液晶表示装置と前記液晶を照明する照明装置とを含み、前記表示制御装置は、前記照明装置の点灯状態を制御すること特徴とする請求項１または２に記載の測距装置。
4. 前記非発光時間は、前記測定光を発光する前の時間または前記測定光の発光が全て終了した後の時間であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の測距装置。
5. 前記非発光時間は、前記パルス状の測定光の各発光パルスの間の時間の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の測距装置。

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