JP5466806B2 - 光波距離測定方法、距離測定プログラム及び距離測定装置 - Google Patents

Description

本発明は光波距離測定、又光波測距部を具備する距離測定装置に関し、特に一度に多点の距離測定を可能とする光波距離測定方法、距離測定プログラム及び距離測定装置に関するものである。

光波測距部はレーザ光線を測定対象物に照射し、測定対象物からの反射光を受光する測距光路を有すると共に、該測距光路の他に内部参照光路を有し、該内部参照光路を経て受光した内部参照光と測距光路を経て受光した測距光との時間差に基づき測定対象物迄の距離測定を行う様になっている。

又、近年では測距用のレーザ光線としてパルスレーザ光線が用いられる様になっており、内部参照光と測距光との受光時間差はパルス光の時間のずれに基づき算出されている。 距離測定装置に具備される光波測距部として、例えば特許文献１に示されるものがある。以下、特許文献１に示される光波測距部について図１２を参照して略述する。

尚、図１２中、１は光波測距部を示し、該光波測距部１は光学系２、測距演算部３を具備している。

前記光学系２は、測距光路４と内部参照光路５とを有し、前記測距光路４上にはレーザ光源６、直角反射鏡７、対物レンズ８、受光素子９が配設され、前記レーザ光源６は、例えばパルスレーザダイオード（ＰＬＤ）であり、該レーザ光源６からはパルスレーザ光線である測距光が発せられ、測距光は前記直角反射鏡７で偏向され、前記対物レンズ８を透して前記光波測距部１から射出される。射出された測距光は、測定対象物１１であるプリズムで反射され、反射測距光は前記対物レンズ８を介して入射され、前記直角反射鏡７で偏向されて前記受光素子９で受光される。

又、前記測距光路４にはハーフミラー１２が配設され、該ハーフミラー１２によって測距光の一部が内部参照光として反射され、該内部参照光は反射鏡１３によって偏向され、前記内部参照光路５が形成される。該内部参照光路５にはリレーレンズ１４，１５が設けられ、該リレーレンズ１５を透過した内部参照光５は反射鏡１６によって偏向され、前記測距光路４上に設けられたハーフミラー１７によって前記測距光路４上に反射され、前記受光素子９に受光される様になっている。

前記測距光路４の往路部分と前記内部参照光路５とに掛渡って光路切替え装置１８が設けられ、前記測距光路４の復路部分と前記内部参照光路５に掛渡って光量調整装置１９が設けられている。

前記光路切替え装置１８は、前記測距光路４、前記内部参照光路５の一方の光路が透過する場合は、他方の光路を遮る回転遮光板２１を具備し、該回転遮光板２１はモータ等のアクチュエータ２２によって回転される様になっている。又、前記光量調整装置１９は光量減衰フィルタ２３を具備し、該光量減衰フィルタ２３はモータ等のアクチュエータ２４によって回転され、前記受光素子９に入射する測距光と内部参照光との光強度が同等となる様光量が調整される様になっている。

前記受光素子９により受光された測距光、内部参照光は受光信号として前記測距演算部３に送出される。

前記光路切替え装置１８によって光路が切替えられることで、前記受光素子９には時系列に分割された測距光と内部参照光とが交互に入射し、前記受光素子９からは測距光の受光信号と内部参照光の受光信号が交互に前記測距演算部３に送出される。該測距演算部３では、測距光のパルスと内部参照光のパルスとを比較してずれを演算し、得られたずれを基に前記測定対象物１１迄の距離を演算する様になっている。

上記した従来の距離測定装置の光波測距部１では、測距光と内部参照光との光路切替えを前記回転遮光板２１によって機械的に切替えており、応答性等に限度があり、高速での光路切替えが難しく、高速での測定を行うことが難しいという問題があった。又、特許文献１に示される距離測定装置は、一度の測定に１つの測定対象物を測定するものであり、同時に多点の測定対象物について測距を行うことはできなかった。

尚、測距光と内部参照光の受光の切換えを電気的に行う様にした距離測定装置を、本出願人は特許文献２に示している。

次に、一度に複数の測定対象物について測定を可能とした距離測定装置が、特許文献３に示されている。

特許文献３に係る距離測定装置は、パルス光を発し、パルス光の発光時から測定対象物で反射されたパルス光を受光する迄の時間（測距時間）を測定して測定対象物迄の距離を測定するものであり、パルス光を発する半導体レーザ、測定対象物からの反射パルス光を受光して受光信号を発する受光素子、測定対象物の数と同数の時間測定回路と該時間測定回路に対応したフリップフロップ回路、測距時間に基づき測定対象物迄の距離を演算する距離値演算装置を具備し、前記フリップフロップ回路は受光素子からの信号を受けると対応する時間測定回路に受光信号を送出すると共に以後の受光信号に対しては送出不能な状態を実現する。

従って、複数のフリップフロップ回路が順次受光信号を対応する時間測定回路に送出し、更に順次送出不能な状態を実現することで、前記複数の時間測定回路が測定対象物毎の測距時間を個別に測定することができ、前記距離値演算装置は測距時間を基に測定対象物迄の距離を測定する様になっている。

特許文献３に係る距離測定装置では、一度に複数の測距対象物についての測距を可能としている。

然し乍ら、特許文献３では測定対象物毎に時間測定回路、フリップフロップ回路を必要とするので、多数点の測定、及び精度を向上させる為に多数回の測定を行うには、膨大な数の時間測定回路、フリップフロップ回路が必要となり、回路構成が複雑となり、又高価なものとなる。更に又、フリップフロップ回路による電気的な切替え作動を伴うので、回路上の応答遅れがある。この為、１つ前の受信信号を受信後に測定できない範囲が生じる。この範囲はデッドゾーンとなり、回路上の応答遅れ時間に対応する距離より接近した測定対象物の測定を行うことはできないと言う問題を有していた。

特開２００４−１４４６８１号公報

特開２００６−１０５８０２号公報

特開平５−２３２２２８号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、同時に多数の測定対象物について、多数回の距離測定を可能とし、又近接した測定対象物についても距離測定を可能とした距離測定方法、距離測定プログラム及び距離測定装置を提供するものである。

本発明は、測定対象物からの反射光を受光して前記測定対象物迄の距離を測定する光波距離測定方法に於いて、複数の測定対象物を含む様に所定の広がり角を有するパルスレーザ光線を照射する工程と、前記複数の測定対象物からの反射光を発光パルス毎に弁別して検出する工程と、弁別した反射光を検出した結果に基づき前記複数の測定対象物迄の距離を測定する工程とを有する光波距離測定方法に係り、又前記反射光を発光パルス毎に弁別する工程は、１つのパルスレーザ光線で最初に受光する反射光を検出する様にし、少なくとも１回検出した後検出した反射光について検出を制限し、制限後は制限した以外の発光後最初に受光した反射光を検出可能とする光波距離測定方法に係り、又前記複数の測定対象物からの反射光の検出は、検出した結果がそれぞれ所定の偏差以下になる様に各測定対象物からの反射光の検出回数を設定する様にした光波距離測定方法に係るものである。

又本発明は、所定の広がり角を有するパルスレーザ光線を発する光源部と、１以上の測定対象物からの反射光を受光する受光部と、該受光部からの受光信号を基に前記測定対象物についての測定データを取得する測距部と、該測距部を制御して測距を実行すると共に該測距部で得られたデータに基づき距離を演算する制御演算部とを有する距離測定装置に於いて、前記受光部が１つのパルスレーザ光線で２以上の反射光を受光した場合、１つのパルスレーザ光線で最初に得られる受光信号を検出し、少なくとも１回検出した後は検出した受光信号について検出を制限し、制限後は制限した以外の発光後最初に得られる受光信号を検出可能とし、発光パルス毎に弁別して受光信号を検出し、弁別した受光信号に基づき複数の測定対象物迄の距離を個別に測定する様、前記制御演算部を作動させる距離測定プログラムに係り、又前記複数の測定対象物についての受光信号の検出は、検出した結果がそれぞれ所定の偏差以下になる様に各測定対象物からの受光信号の検出回数を設定する距離測定プログラムに係り、又検出の制限は、１パルスレーザ光線毎に受光制限の時間幅を所定値増加させて実行させる距離測定プログラムに係り、又１パルスレーザ光線毎に受光制限の時間幅を所定値増加させて受光信号の検出の制限を実行し、受光信号が制限された時点の受光制限の時間幅を検出信号に関連付けて記憶し、次の受光信号には記憶された時間幅で受光制限させる距離測定プログラムに係るものである。

又本発明は、所定の広がり角を有するパルスレーザ光線を発する光源部と、１以上の測定対象物からの反射光を受光する受光部と、受光制御回路を有し、前記受光部からの最初の受光信号を基に前記測定対象物についての測定データを取得する測距部と、該測距部を制御して測距を実行すると共に該測距部で得られたデータに基づき距離を演算する制御演算部とを有し、前記測距部は前記受光部が１つのパルスレーザ光線で２以上の反射光を受光した場合、１つのパルスレーザ光線で最初に得られる受光信号を検出し、前記制御演算部は少なくとも１回検出した後は検出した受光信号について検出を制限し、制限後は制限した以外の発光後最初に得られる受光信号を検出可能とする様前記受光制御回路を制御し、発光パルス毎に弁別して受光信号を検出し、弁別した受光信号に基づき複数の測定対象物迄の距離を個別に測定する様構成した距離測定装置に係り、又前記制御演算部は、前記複数の測定対象物についての受光信号の検出結果が、それぞれ所定の偏差以下になる様に各測定対象物からの受光信号の検出回数を制御する距離測定装置に係り、更に又前記制御演算部は、受光信号を検出することで受光制限の時間幅を設定し、該時間幅内での前記受光信号の検出を制限する様にした距離測定装置に係るものである。

本発明によれば、測定対象物からの反射光を受光して前記測定対象物迄の距離を測定する光波距離測定方法に於いて、複数の測定対象物を含む様に所定の広がり角を有するパルスレーザ光線を照射する工程と、前記複数の測定対象物からの反射光を発光パルス毎に弁別して検出する工程と、弁別した反射光を検出した結果に基づき前記複数の測定対象物迄の距離を測定する工程とを有するので、同時に多数の測定対象物について、多数回の距離測定が可能となる。

又本発明によれば、前記反射光を発光パルス毎に弁別する工程は、１つのパルスレーザ光線で最初に受光する反射光を検出する様にし、少なくとも１回検出した後検出した反射光について検出を制限し、制限後は制限した以外の発光後最初に受光した反射光を検出可能とするので、同時に多数の測定対象物について、多数回の距離測定を可能であり、又近接した測定対象物についても距離測定が可能である。

又本発明によれば、前記複数の測定対象物からの反射光の検出は、検出した結果がそれぞれ所定の偏差以下になる様に各測定対象物からの反射光の検出回数を設定する様にしたので、複数点について測定を行った場合に測定精度が均一化し、測定の信頼性が増大する。

又本発明によれば、所定の広がり角を有するパルスレーザ光線を発する光源部と、１以上の測定対象物からの反射光を受光する受光部と、該受光部からの受光信号を基に前記測定対象物についての測定データを取得する測距部と、該測距部を制御して測距を実行すると共に該測距部で得られたデータに基づき距離を演算する制御演算部とを有する距離測定装置に於いて、前記受光部が１つのパルスレーザ光線で２以上の反射光を受光した場合、１つのパルスレーザ光線で最初に得られる受光信号を検出し、少なくとも１回検出した後は検出した受光信号について検出を制限し、制限後は制限した以外の発光後最初に得られる受光信号を検出可能とし、発光パルス毎に弁別して受光信号を検出し、弁別した受光信号に基づき複数の測定対象物迄の距離を個別に測定する様、前記制御演算部を作動させるので、同時に多数の測定対象物について、多数回の距離測定を可能であり、又近接した測定対象物についても距離測定が可能である。

又本発明によれば、前記複数の測定対象物についての受光信号の検出は、検出した結果がそれぞれ所定の偏差以下になる様に各測定対象物からの受光信号の検出回数を設定するので、複数点について測定を行った場合に測定精度が均一化し、測定の信頼性が増大する。

又本発明によれば、検出の制限は、１パルスレーザ光線毎に受光制限の時間幅を所定値増加させて実行させるので、検出の制限が機器構成、測定対象物の数、測定対象物間の距離等の制約を受けることなく、確実に受光制限を実行でき、確実に受光信号の弁別を可能とする。

又本発明によれば、１パルスレーザ光線毎に受光制限の時間幅を所定値増加させて受光信号の検出の制限を実行し、受光信号が制限された時点の受光制限の時間幅を検出信号に関連付けて記憶し、次の受光信号には記憶された時間幅で受光制限させるので、検出の制限が機器構成、測定対象物の数、測定対象物間の距離等の制約を受けることなく、確実に受光制限を実行でき、確実に受光信号の弁別を可能とする。

又本発明によれば、所定の広がり角を有するパルスレーザ光線を発する光源部と、１以上の測定対象物からの反射光を受光する受光部と、受光制御回路を有し、前記受光部からの最初の受光信号を基に前記測定対象物についての測定データを取得する測距部と、該測距部を制御して測距を実行すると共に該測距部で得られたデータに基づき距離を演算する制御演算部とを有し、前記測距部は前記受光部が１つのパルスレーザ光線で２以上の反射光を受光した場合、１つのパルスレーザ光線で最初に得られる受光信号を検出し、前記制御演算部は少なくとも１回検出した後は検出した受光信号について検出を制限し、制限後は制限した以外の発光後最初に得られる受光信号を検出可能とする様前記受光制御回路を制御し、発光パルス毎に弁別して受光信号を検出し、弁別した受光信号に基づき複数の測定対象物迄の距離を個別に測定する様構成したので、同時に多数の測定対象物について、多数回の距離測定を可能であり、又近接した測定対象物についても距離測定が可能である。

又本発明によれば、前記制御演算部は、前記複数の測定対象物についての受光信号の検出結果が、それぞれ所定の偏差以下になる様に各測定対象物からの受光信号の検出回数を制御するので、複数点について測定を行った場合に測定精度が均一化し、測定の信頼性が増大する。

又本発明によれば、前記制御演算部は、受光信号を検出することで受光制限の時間幅を設定し、該時間幅内での前記受光信号の検出を制限する様にしたので、検出の制限が機器構成、測定対象物の数、測定対象物間の距離等の制約を受けることなく、確実に受光制限を実行でき、確実に受光信号の弁別を可能とする。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

先ず、本発明が実施される距離測定装置について図１〜図３を参照して説明する。

三脚（図示せず）に取付けられる基台部２５に架台２６が設けられ、該架台２６には光学系を含む望遠鏡部２７が支持されている。前記基台部２５は整準螺子３０を有し、前記架台２６が水平となる様に整準可能となっている。又、該架台２６は鉛直軸心を中心に回転可能であり、前記望遠鏡部２７は水平軸心を中心に回転可能となっている。又、前記架台２６には表示部２８を有する操作入力部２９が設けられ、前記表示部２８には測定対象物迄の距離の測定値等が表示される。

次に、図２に於いて、距離測定装置の概略の構成について説明する。

距離測定装置は制御演算部３１、測距部３２、合焦部３３を具備し、前記制御演算部３１には記憶部３４、データ入出力部３５、前記操作入力部２９、前記表示部２８が接続されている。

前記測距部３２はレーザ光源６を駆動制御し、該レーザ光源６からは所定の広がり角（例えば３°程度）を有する、例えば赤外光等のパルスレーザ光線が射出される。尚、照射されるパルス数は、８０００〜１５０００パルス／秒、例えば８５００パルス／秒である。

射出されたパルスレーザ光線は、測距光３６として光学系３７を介して測定対象物１１に照射され、該測定対象物１１により反射された反射測距光３６′は前記光学系３７を介して受光素子９に受光され、受光信号が前記測距部３２に入力され、該測距部３２に於いて前記測定対象物１１迄の距離時間が演算され、演算結果は前記制御演算部３１に入力される。

尚、図示では測定対象物１１としてプリズムを示しているが、測定対象物は建築物の壁面、自然物の表面等であってもよい。又、測定対象物１１は、前記測距光３６の広がり角の範囲内に所要数設置される。設置される数、配置は任意であり、多点且つ近接した位置にも設置可能である。

又、前記合焦部３３は前記望遠鏡部２７の自動焦点合せを行うが、合焦作動は前記制御演算部３１により制御され、合焦状態は該制御演算部３１にフィードバックされ、又合焦位置から測定対象物１１の概略の位置を求めることができる。前記記憶部３４には測距作業に必要なシーケンスプログラム、測距結果より測定対象物迄の距離を演算する距離演算プログラム、演算結果を基に最適な測定モードを演算し、設定する測距モード設定プログラム、測定のバラツキ、偏差を判断する測定精度判断プログラム等が格納されている。

前記制御演算部３１は前記シーケンスプログラムに基づき前記レーザ光源６、前記測距部３２、前記合焦部３３の駆動を制御し、測定を実行すると共に前記距離演算プログラムにより測定結果を基に距離の演算を実行する。又、前記制御演算部３１は、測定精度判断プログラムを展開することで、該測定精度判断プログラムに基づき、距離測定中、測定データの偏差演算し、得られた測定データが所定の要求する偏差を満足しているかどうかを判断する。前記演算結果、或は測定の進捗状況等を前記表示部２８に表示する。

図３は本実施の形態に於ける光学系３７を示している。図３中、図１２中で示したものと同等のものには同符号を付してある。

本実施の形態の光学系３７と、図１２で説明した光学系２とは略同等な構成を有し、前記光学系３７では光路切替え装置１８が省略されている。従って、前記受光素子９には内部参照光、及び多数の測定対象物１１からの反射測距光３６′が同時に入射している。前記受光素子９は前記測距部３２が有する受光回路４０によって電気的に検出状態が制限される様になっており、内部参照光と反射測距光３６′とを弁別し、更に多数の反射測距光３６′は個別に弁別して検出する様に制御され、前記受光素子９からは内部参照光の受光信号、多数の測距光の受光信号が、それぞれ弁別されて出力される様になっている。

前記受光回路４０について、図４により説明する。

発信器４１からのクロック信号は、シンセサイザ４２によって所定周波数、例えば８０００Ｈｚ〜９０００Ｈｚのパルス列信号に変換して出力され、パルス信号はＬＤドライバ４３に送出される。該ＬＤドライバ４３には後述する発光受光タイミング制御部４７からの発光タイミング制御信号５３が入力される様になっており、前記ＬＤドライバ４３は前記発光タイミング制御信号５３が入力されると前記パルス信号に同期して前記レーザ光源６を駆動し、該レーザ光源６からはパルスレーザ光線が発せられる様になっている。

又、前記発信器４１からのクロック信号はサンプルホールド回路４５に送出されている。該サンプルホールド回路４５に於いてサンプリングされたデータはＡ／Ｄ変換器４６でデジタルデータに変換された後、前記発光受光タイミング制御部４７に送出される様になっている。

該発光受光タイミング制御部４７からは前記発光タイミング制御信号５３と共にリセット信号５５、レディ信号５６（後述）、マスク信号５７（後述）が送出され、該リセット信号５５、レディ信号５６、マスク信号５７は受光制御回路４８に入力される。該受光制御回路４８は前記リセット信号５５、レディ信号５６、マスク信号５７に基づき、前記受光素子９の受光状態を制御する。

該受光素子９としては、例えばＡＰＤ（アバランシェ・フォト・ダイオード）が用いられ、前記受光制御回路４８は前記受光素子９からの受光信号の検出を制御するものであり、前記受光制御回路４８は受光制御信号５４を発し、前記レディ信号５６が入力された後の、最初のパルスレーザ光線を受光する様に前記受光素子９からの受光信号の検出を制御している。

又、発光命令に対して前記レディ信号５６は時間差Ｔa （図６参照）で入力され、時間差Ｔa で前記レディ信号５６が入力されると、前記受光素子９は受光を検知可能となり、最初の受光である内部参照光が受光され、Ｒｅｆ信号が発せられる。

Ｒｅｆ信号が検知されると、前記発光受光タイミング制御部４７より前記マスク信号５７ref が前記受光制御回路４８に発せられ、該受光制御回路４８によりＲｅｆ信号の検出が制限される（Ｒｅｆ信号についてマスクがなされる）。従って、次に発せられるパルスレーザ光線では、最初に入射する反射測距光３６′（時間差Ｔb ）の受光が検出される。該反射測距光３６′の受光が検出されると前記リセット信号５５が発せられ、前記受光制御回路４８によるマスクが解除される。

尚、内部参照光の光路長、回路上の特性は、予め調整等で既知とすることができ、時間差Ｔa 、時間差ＴR は、予め設定することができる。又、前記リセット信号５５が発せられるタイミングは、パルスレーザ光線の発光間隔、測量装置の測距可能な距離等が勘案され、設定される。

又、反射測距光３６′が２以上ある場合、即ち測定点が２以上あり、複数の反射測距光３６′が時間差Ｔb1＜Ｔb2…＜Ｔbnを持って前記受光素子９に受光される場合、時間差Ｔb の小さい反射測距光３６′（例えばＴb1）を受光すると、時間差Ｔb1の反射測距光３６′の検出を制限するマスク信号５７（１）が発せられ、該マスク信号５７（１）が発せられた以後の前記反射測距光３６′（Ｔb1）の受光検出が制限される。

尚、所要回数のパルスレーザ光線が発せられ、所要回数の前記反射測距光３６′（Ｔb1）を受光した後、前記マスク信号５７（１）が発せられ、以後の前記反射測距光３６′（Ｔb1）の受光検出が制限される様にしてもよい。

次の反射測距光３６′（Ｔb2）が受光されると、マスク信号５７（２）が発せられ、前記反射測距光３６′（Ｔb2）の検出を制限する。従って、反射測距光３６′は時間差の小さい順に受光検出され、又受光後順次受光検出が制限され、全ての反射測距光３６′が個別に検出される。

同様にして反射測距光３６′（Ｔbn-1）が受光されると、マスク信号５７（ｎ−１）が発せられ、前記反射測距光３６′（Ｔbn-1）の検出を制限する。従って、反射測距光３６′は時間差の小さい順に受光検出され、又受光後順次受光検出が制限され、全ての反射測距光３６′が個別に検出される。

各測定対象物１１に対して所要回数の測定を実施する場合は、上述した様に対象とする測定対象物１１の反射測距光３６′を所要回数検出した時点でマスク信号５７を発する様にすればよい。

前記受光素子９からの受光信号は増幅器４９により増幅され、受信信号発生器５１に入力される。該受信信号発生器５１は増幅された信号の強度が所定レベルを越えているかどうか、即ち前記測定対象物１１からの反射測距光３６′であるかどうかが判断され、反射測距光３６′であると判断すると、受信信号を前記サンプルホールド回路４５及びカウンタ５２に発する。

前記サンプルホールド回路４５は、前記受信信号発生器５１からの受信信号と同期してデータをサンプリングする。又、前記カウンタ５２は受信信号をカウントし、カウント数が所定値となった場合に、前記制御演算部３１にカウント信号を出力する。該制御演算部３１はカウント信号を検知すると、前記発光受光タイミング制御部４７にパルスカウント信号５８を発する。

前記発光受光タイミング制御部４７は前記パルスカウント信号５８の入力によって、前記発光タイミング制御信号５３、リセット信号５５、レディ信号５６、マスク信号５７を選別して出力する。

前記制御演算部３１には前記発光受光タイミング制御部４７を介して、受光信号のサンプリングデータが入力され、前記制御演算部３１はサンプリングデータを基に前記測定対象物１１迄の距離を演算し測距結果として前記表示部２８に表示し、又前記記憶部３４に測定結果は記憶される。

前記発光受光タイミング制御部４７について、図５により更に説明する。

該発光受光タイミング制御部４７は発光タイミング回路６０を有し、該発光タイミング回路６０は前記発信器４１から発せられるクロック信号に同期したタイミング信号を発し、前記発光タイミング回路６０からのタイミング信号はリセット信号発生器６４、タイマ６２に発せられる。

前記リセット信号発生器６４はタイミング信号が入力されると、設定された時間後に前記リセット信号５５を発する。前記タイマ６２はタイミング信号が入力されるとＴa の時間差（図６参照）でＴa 時差信号をレディ信号発生器６５に入力する。該レディ信号発生器６５は、前記タイマ６２からのＴa 時差信号に同期して前記レディ信号５６を前記受光制御回路４８（図４参照）に発する様になっている。

前記発光タイミング回路６０からのタイミング信号は、受光モード設定器６６にも入力される。該受光モード設定器６６は、制御回路６７に測定モードを設定し、該制御回路６７は設定された測定モードに対応したタイミングで前記受光制御回路４８に対して前記マスク信号５７を発するものである。

ここで測定モードとしては、１つの測定対象物について所定回数測定を行った後、次の測定対象物を所定回数測定する等、各測定対象物について所定回数ずつ測定を実施する測定モード、或は各測定対象物について１回ずつ測定するサイクルを所要回数繰返す測定モード、或は各測定点について測定精度を均等にする様、測定のバラツキ、精度に応じて測定回数が決定される測定モード等である。

図６〜図８を参照して、前記受光回路４０、前記発光受光タイミング制御部４７の作用を説明する。

図８に示される様に、前記測距光３６はθの広がり角を有し、広がり角θに測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃが位置し、該測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃ迄の距離は測定対象物１１ａ＜測定対象物１１ｂ＜測定対象物１１ｃとなっている。

図６は前記リセット信号５５、前記レディ信号５６と内部光受光信号（Ｒｅｆ信号）、外部光（反射測距光３６′）の外部受光信号（受光信号Ａ，Ｂ，Ｃ）との関係を示し、図７はＲｅｆ信号と受光信号Ａ，Ｂ，Ｃ、及びマスク信号５７によるマスキング状態を示している。

前記発信器４１からのクロック信号を基に、前記ＬＤドライバ４３から前記レーザ光源６に対して発光命令が発せられ、該レーザ光源６が発光する。距離測定装置の測距距離はクロック信号の周期内に反射測距光を受光する範囲と設定され、前記クロック信号は例えば８．５ｋＨｚ（略１２０μｓ）の周期で発せられる。

前記レーザ光源６からはパルスレーザ光線が８．５ｋＨｚで射出され、射出されるパルスレーザ光線は、例えば発光命令からｄｔの遅れでピークを有する。

パルスレーザ光線が射出されると、先ず前記内部参照光路５を経て前記受光素子９に内部参照光（以下内部光）がパルスレーザ光線のピークよりＴR の遅れで入射し、次に前記測定対象物１１からの反射測距光３６′（以下外部光）がパルスレーザ光線のピークよりＴb の遅れで入射し、前記受光素子９からは、図６（Ｂ）で示される様に内部光と外部光の受光信号が発せられる。尚、図６（Ｂ）は便宜上外部光による受光信号は１つで示しているが、前記受光制御回路４８で受光信号の検出を制限していない状態では、図７（Ａ）に示される様に前記受光素子９へは内部光、全ての外部光が入射し、それぞれ受光信号が発せられる。

前記発信器４１からのクロック信号は、前記発光受光タイミング制御部４７にも入力されており、前記発光タイミング回路６０からは前記クロック信号に基づき前記発光命令と同期したタイミング信号が発せられる。前記リセット信号発生器６４はタイミング信号が入力されると、前記クロック信号の周期の、例えば３／４時点で前記リセット信号５５を発し、該リセット信号５５は前記受光制御回路４８に送出される。

又、前記タイマ６２はタイミング信号が入力されると、発光命令からＴa だけ遅れたＴa 時差信号を前記レディ信号発生器６５に発する。

前記受光モード設定器６６には予め、測定モードに対応した受光信号の検出モードが設定されており、即ち前記受光素子９からのＲｅｆ信号、受光信号Ａ，Ｂ，Ｃとをどの様な状態で検出するかが設定されており、前記制御回路６７は前記受光モード設定器６６に定められた検出モードに従って、前記マスク信号５７を発するタイミングを制御している。

例えば、Ｔa 時差信号に基づくレディ信号５６が前記受光制御回路４８に入力されると、該受光制御回路４８は前記レディ信号５６以降（発光命令からＴa の時間経過以降）で前記受光素子９からの検出を可能とする。尚、前記Ｔa の値は、Ｔa ＜ｄｔに設定されている（図６（Ｃ）参照）。又、前記受光制御回路４８は前記受光素子９からの受光信号を前記レディ信号５６以降最初の信号のみを検出できる様に制御している。従って、前記受光素子９は１つのパルスレーザ光線に対して１つの内部光のみを受光可能である。１つの内部光のみを受光した後は、前記リセット信号５５に基づき、前記受光素子９の状態がリセットされ、更に前記レディ信号５６に基づきレディ状態とされることで、前記受光素子９は再び受光可能となる（図６（Ｃ）参照）。

而して、前記リセット信号５５が前記受光制御回路４８に入力された時点から前記レディ信号５６が前記受光制御回路４８に入力される迄の間は、前記受光素子９の受光について電気的なマスクが掛けられた状態（図７（Ｂ）参照）と同等となり、外乱光の検出が防止される。

次に、前記Ｒｅｆ信号が検出されると前記制御回路６７から前記マスク信号５７ref が前記受光制御回路４８に発せられ、該受光制御回路４８により前記Ｒｅｆ信号が検出されない様にマスクされる（図７（Ｂ））。

前記Ｒｅｆ信号がマスクされることで前記測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの反射測距光３６′についての受光信号Ａ，Ｂ，Ｃの検出が可能となる。（図６（Ｄ）参照）。

次のパルス光では、測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの反射測距光３６′がそれぞれ前記受光素子９に入射し、受光信号Ａ、受光信号Ｂ、受光信号Ｃが発せられる。前記受光素子９はマスクされた状態で最初の反射測距光３６′の受光信号を検出可能であり、最初に発せられる受光信号Ａが検出される。Ｒｅｆ信号と受光信号Ａとの時間差を求めることで、前記測定対象物１１ａ迄の距離を測定することができる。

前記受光信号Ａを受光したことで、前記発光タイミング回路６０は前記受光信号Ａを受光した時間を基に受光信号Ａの検出を制限する時間演算し、前記受光モード設定器６６に演算結果を出力する。該受光モード設定器６６は測定モードに応じたマスク信号発光指令を前記制御回路６７に発し、該制御回路６７は前記受光制御回路４８にマスク信号５７（１）を発する。

該マスク信号５７（１）は次のパルス光で受光信号Ａが発せられる時間より遅い時間迄、受光信号の検出を制限するものであり、受光信号Ａの検出がマスクされる。

尚、前記マスク信号５７（１）が発せられない間は、パルスレーザ光線が発せられる度に受光信号Ａが検出し続けられるので、前記受光モード設定器６６に於いて、測定モードに従って設定された検出回数を設定し、設定した検出回数に達した時に前記マスク信号５７（１）が発せられる様にすることで、測定対象物１１ａに対して必要回数の測定を行うことができる。

受光信号Ａをマスクすることで受光信号Ｂを検出可能となり（図７（Ｃ））、次のパルス光が発せられた時に、受光信号Ｂが検出される。該受光信号Ｂと前記Ｒｅｆ信号との時間差に基づき前記測定対象物１１ｂの距離が演算される。

前記受光信号Ｂを受光したことで、前記発光タイミング回路６０は前記受光信号Ｂを受光した時間を基に受光信号Ｂの検出を制限する時間演算し、前記受光モード設定器６６、前記制御回路６７を介して前記受光信号Ｂに対するマスク信号５７（２）を前記受光制御回路４８に発する。前記マスク信号５７（２）が発せられることで、受光信号Ｂの検出が制限され受光信号Ｃの検出が可能となる（図７（Ｄ））。同様にして、受光信号Ｃ迄の時間差が検出され、該受光信号Ｃと前記Ｒｅｆ信号との時間差により距離が演算される。

尚、測定対象物１１ｂ，１１ｃについて所定回数の測定を実施する場合は、上記した様に前記制御回路６７から発せられる前記マスク信号５７の時期を制御すればよい。

最初のパルス光を発して、反射光を受光することで測定対象物１１の数を判別でき、測定結果により全ての測定対象物１１についての測定を完了したことが確認でき、測定が完了した時点で、前記発光タイミング回路６０のマスク信号発生のシーケンスがリセットされる。

尚、前記マスク信号５７は前記反射測距光３６′を受光することで発せられるので、測定対象物１１の数には制限がなく、又マスクする時間は演算により求められ、対象の受光信号の検知を制限できる時間だけでよいので、受光信号が時間的に近接していてもマスクすることは可能である。即ち、測定対象物１１が近接した位置にあっても受光信号の弁別は可能であり、測定を実施することができる。

次に、図９、図１０により、本発明に於ける距離測定の流れについて説明する。

距離測定は、予備測定、本測定で構成される。

予備測定によって、受光信号を弁別するマスクに関する情報を得る。

予備測定実施を指示すると、測量装置は受光信号の検出が制限されていない状態で作動を開始する。

ＳＴＥＰ：０１ パルスレーザ光線が発せられ、内部光、測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの反射測距光３６′が受光され、先ず内部光によるＲｅｆ信号が検出される。

ＳＴＥＰ：０２ Ｒｅｆ信号について、前記時間差ＴR が測定される。該時間差ＴR に基づき前記マスク信号５７Ref が演算される。該マスク信号５７Ref により設定される時間ＴRef 、即ちマスクの時間幅は、ＴRef ＞ＴR でＲｅｆ信号が消滅する迄の時間又は検知される閾値以下となる迄の時間より大きい値であり、時間ＴRef 迄の受光信号の検出が制限される。即ち、時間ＴRef 迄検出がマスクされる。

ＳＴＥＰ：０３ 前記マスク信号５７Ref によりＲｅｆ信号がマスクされ、測定対象物１１からの反射測距光３６′が受光されている状態で、前記時間ＴRef より１パルス毎にΔｔだけ時間幅が大きいマスクが設定される。即ち、ｎパルスレーザ光線後は、時間ＴRef ＋ｎΔｔの時間幅を持つマスクが設定される。

ＳＴＥＰ：０４ マスクの時間幅が変更される度に、変更が最後かどうかが判断される。判断は、マスク幅が変更された次のパルスレーザ光線により受光信号があるかどうかで判断される。

ＳＴＥＰ：０５ 受光信号がある場合は、受光時間を基に受光信号の時間位置の変化があるかどうかが確認され、無しと判断されるとＳＴＥＰ：０３に戻り、更にマスクの時間幅の増大が続行される。

受光信号の時間位置の変化が有りと判断されると、マスク幅の増大により、測定対象物１１ａの反射測距光３６′による受光信号がマスクされたことを意味する。

ＳＴＥＰ：０６ 受光信号の時間位置の変化が有りと判断されると、ＳＴＥＰ：０４でマスクされた信号の位置、例えば受光信号Ａの時間Ｔ（１）が記憶されると共に受光信号Ａをマスクした時のマスク幅が記憶される。更に、ＳＴＥＰ：０３に戻り、次の受光信号をマスクする様マスク幅の増大が続行される。

上記した様に、所要ステップでマスク幅を増大していくと、距離の近い測定対象物１１から順番に、受光信号がマスクされていき、受光信号がマスクされた時点での受光信号の時間的な位置、更にマスクの時間幅が記憶される。各受光信号について記憶されるマスクの時間幅は前記マスク信号５７と関連付けられ、該マスク信号５７が発せられると対応するマスク時間幅で受光信号の検出を制限するマスクが実行される。

受光信号がマスクされた後に、次の受光信号が検出されない場合は、マスク幅増大が完了したことを意味するので、予備測定を完了して本測定ＳＴＥＰ：１０へ移行する。

尚、マスクの時間幅を設定する場合、受光信号をマスクし、マスク後に受光する次の受光信号の時間を測定し、該測定時間を基に次の受光信号用のマスクの時間幅を設定する等、受光信号の時間を測定し、測定時間を基にマスク幅を順次設定してもよい。

上記予備測定で、概略の測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃの位置、これら測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃからの反射光を弁別する為のマスクの時間幅が測定、記録される。又、前記記憶部３４（図４参照）に内部参照光用、各測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃ用のデータを格納する為のデータ格納領域が形成される。

図１０に於いて、本測定について説明する。

ＳＴＥＰ：１１ パルスレーザ光線が照射される。

ＳＴＥＰ：１２ マスクがされていない状態であるので、Ｒｅｆ信号が検出される。

ＳＴＥＰ：１３ Ｒｅｆ信号について時間が測定され、測定結果は前記記憶部３４のＲｅｆ信号格納域に格納される。

ＳＴＥＰ：１４ データの取得、格納が確認されない場合、次のパルスレーザ光線についてもＲｅｆ信号についての測定、データの取得が行われる。データの取得数は前記受光モード設定器６６の測定モードに従って制御され、初期設定で１又は所定数に設定され、初期設定で設定された数だけ取得、格納が完了すると、データの取得完了の判断がなされる。

ＳＴＥＰ：１５ データの取得、格納が確認されると、マスク信号５７が発せられてＲｅｆ信号についてマスクがなされる。

ＳＴＥＰ：２１ Ｒｅｆ信号についてマスク処理がなされると、Ｒｅｆ信号の検出が制限されるので、次に発せられたパルスレーザ光線で得られる受光信号は測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃに関するものであり、最初に発せられた測定対象物１１ａについての受光信号が検出される。

ＳＴＥＰ：２２、ＳＴＥＰ：２３ 受光信号Ａについて時間が測定され、データが取得され、受光信号Ａ格納域に格納される。測定モードに従って所要数のデータが取得され、設定された数だけ取得、格納が完了すると、受光信号Ａのデータの取得完了の判断がなされる。

ＳＴＥＰ：２４ データの取得が完了すると、マスク信号５７が発せられ、受光信号Ａについてマスク処理がなされる。

ＳＴＥＰ：３１ 受光信号Ａがマスクされると、次のパルスレーザ光線については、受光信号Ｂが検出される。受光信号Ｂについても、受光信号Ａと同様な処理、ＳＴＥＰ：３２、ＳＴＥＰ：３３がなされ、又ＳＴＥＰ：３４で受光信号Ｂについてマスク処理がなされる。

ＳＴＥＰ：４１ 受光信号Ｂがマスクされると、次のパルスレーザ光線については、受光信号Ｃが検出される。受光信号Ｃについても、受光信号Ａと同様な処理、ＳＴＥＰ：４２、ＳＴＥＰ：４３がなされ、又ＳＴＥＰ：４４で受光信号Ｃについてマスク処理がなされる。

ＳＴＥＰ：４１ 受光信号の全てについてマスク処理がなされると、検出する信号がなくなり、ＳＴＥＰ：５１に移行する。

ＳＴＥＰ：５１、ＳＴＥＰ：５２ 全ての測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対してデータの取得が完了すると、各格納データ別に距離の演算がなされ、演算結果は前記記憶部３４に格納されると共に前記表示部２８に表示される。

上記測定では、予備測定と本測定で構成されたが、前記測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃの位置が概略分っていれば、各測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対するマスクの時間幅を前記操作入力部２９よりキー入力で設定し、予備測定を省略してもよい。

尚、前記測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃの概略の位置については、例えば前記合焦部３３の合焦位置に基づき求めることができる。又、上記説明では、測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃを３として説明したが、測定対象物１１が前記測距光３６の広がり角θの範囲にあるのであれば、数に制限はない。

又、前記測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対して得られた各データは、該測定対象物１１ａ，１１ｂ，１１ｃ迄の距離、光路状態によってバラツキがあり、各データが同一の偏差、同一の精度を有しているとは限らない。

同一の偏差、同一の精度が要求される場合は、前記測距モード設定プログラムにより、測定中、測定のバラツキ、偏差を判断する測定精度判断プログラムが作動する様に設定する。或は、自動で距離測定を実施する場合は、前記測定精度判断プログラムが起動される様にしておく。

前記測定精度判断プログラムが起動されている状態での測定の流れを図１１により説明する。

ＳＴＥＰ：１０ 前記測定精度判断プログラムは、本測定が実行されている間、前記データ格納領域に格納された受光信号Ａ、受光信号Ｂ、受光信号Ｃに関するデータの偏差、バラツキを監視する。

ＳＴＥＰ：６１ 各データの偏差が、要求する偏差を満足するものである場合は、そのまま本測定を終了させる。

又、各データの偏差が、要求する偏差を満足しない場合は、再度本測定を実行させる。

本測定を実行させる場合、偏差の度合に応じてデータ所得に重み付けを行う。例えば、受光信号Ｂの偏差が大きい場合は、ＳＴＥＰ：３１でのデータの取得数を他の受光信号Ａ、受光信号Ｃより多くする。例えば、受光信号Ａ、受光信号Ｃの取得数に対して２倍の数とする等である。取得数について、前記受光モード設定器６６で設定する。

又、前の本測定のデータを利用する場合は、偏差の大きい測定対象物１１についてのデータを取得する。例えば、測定対象物１１ｂについての測定データを取得する場合は、受光信号Ａをマスクし、受光データＢが検出される様にする。前記受光信号Ａをマスクするマスク信号５７は前記制御回路６７を介して発せられ、又追加して取得するデータ数については、偏差状態に基づき前記受光モード設定器６６を介して設定する。

而して、測量装置を設置し、パルスレーザ光線を発することで、多数の測定対象物１１に対して同等な精度で同時に距離測定を行うことができる。

本発明が実施される距離測定装置の一例を示す正面図である。 本発明の実施の形態の概略を示すブロック図である。 該実施の形態に於ける光学系の概略構成図である。 該実施の形態の受光回路のブロック図である。 該実施の形態の測距部が有する発光受光タイミング制御部のブロック図である。 （Ａ）はレーザ光源の発光状態を示す図、（Ｂ）は受光素子の受光状態を示す図、（Ｃ）（Ｄ）は受光素子での内部光、外部光の受光タイミングを示す図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は受光信号とマスク状態を示す説明図である。 測量装置と測距光と測定対象物の関係を示す説明図である。 本発明に於ける予備測定のフローチャートである。 本発明に於ける本測定のフローチャートである。 本発明に於ける測定で測定精度判断を伴う場合のフローチャートである。 従来の光学系を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 光波測距部
４ 測距光路
５ 内部参照光路
６ レーザ光源
９ 受光素子
１１ 測定対象物
３１ 制御演算部
３２ 測距部
３３ 合焦部
３４ 記憶部
３６ 測距光
３６′ 反射測距光
４０ 受光回路
４７ 発光受光タイミング制御部
４８ 受光制御回路
５１ 受信信号発生器
５５ リセット信号
５６ レディ信号
５７ マスク信号
６０ 発光タイミング回路
６４ リセット信号発生器
６５ レディ信号発生器
６６ 受光モード設定器
６７ 制御回路

Claims (8)

1. 測定対象物からの反射光を受光して前記測定対象物迄の距離を測定する光波距離測定方法に於いて、予備測定を行う工程と本測定を行う工程とを具備し、
   前記予備測定は、
   複数の測定対象物を含む様に所定の広がり角を有し、所定周波数で発光される発光パルスから成るパルスレーザ光線を照射する工程と、
   発光パルス毎に前記複数の測定対象物からの反射光の受光の検出を制限する時間幅を増大し、反射光の受光の検出が順次制限された際の各時間幅を取得し、該各時間幅を各反射光を弁別する弁別情報として取得する工程とを有し、
   前記本測定は、
   複数の測定対象物を含む様に所定の広がり角を有するパルスレーザ光線を照射する工程と、前記反射光の弁別情報に基づき、順次反射光の受光の検出を制限することで、各測定対象物毎に反射光を弁別して検出する工程と、各反射光を検出した際の時間を検出し、検出した時間に基づき各測定対象物迄の距離を測定する工程とを有することを特徴とする光波距離測定方法。
2. 前記本測定に於ける前記各測定対象物毎に反射光を弁別して検出する工程は、１つの発光パルスで最初に受光する反射光を検出する様にし、少なくとも１回検出した後は前記弁別情報に基づき反射光の検出を制限し、各発光パルス毎に、制限した以外の最初に受光した反射光を検出可能とすると共に、前記弁別情報に基づき反射光の検出を順次制限し、各測定対象物毎に又発光パルス毎に弁別して反射光を検出する請求項１の光波距離測定方法。
3. 前記本測定に於ける前記複数の測定対象物からの反射光の検出は、検出した結果がそれぞれ所定の偏差以下になる様に各測定対象物からの反射光の検出回数を設定する様にした請求項１の光波距離測定方法。
4. 所定の広がり角を有し、所定周波数で発光される発光パルスから成るパルスレーザ光線を発する光源部と、複数の測定対象物からの反射光を受光する受光部と、該受光部からの受光信号を基に前記測定対象物についての測定データを取得する測距部と、該測距部を制御して測距を実行すると共に該測距部で得られたデータに基づき距離を演算する制御演算部とを有する距離測定装置に於いて、
   発光パルス毎に受光信号の検出を制限する受光制限の時間幅を増大させて反射光の検出を順次制限し、反射光の検出が制限された際の各時間幅を弁別情報として取得する予備測定と、
   所定の広がり角を有するパルスレーザ光線を発し、１つの発光パルスで最初に得られる受光信号を少なくとも１回検出し、少なくとも１回検出した後は前記弁別情報に基づき受光信号の検出を制限し、制限後は各発光パルス毎に、最初に得られる受光信号を検出すると共に、前記弁別情報に基づき受光信号検出を順次制限し、各測定対象物毎に又発光パルス毎に弁別して受光信号を検出し、受光信号を検出した際の時間に基づき複数の測定対象物迄の距離を個別に測定する本測定とを実行させる様、前記制御演算部を作動させることを特徴とする距離測定プログラム。
5. 前記本測定での前記複数の測定対象物についての受光信号の検出は、検出した結果がそれぞれ所定の偏差以下になる様に各測定対象物からの受光信号の検出回数を設定する請求項４の距離測定プログラム。
6. 前記予備測定に於ける受光信号の検出の制限は、１発光パルス毎に受光制限の時間幅を所定値増加させて実行させる請求項４の距離測定プログラム。
7. 所定の広がり角を有し、所定周波数で発光される発光パルスから成るパルスレーザ光線を発する光源部と、複数の測定対象物からの反射光を受光する受光部と、
   該受光部の受光状態を制御する受光回路を有し、該受光回路で受光状態を制御された前記受光部からの受光信号を基に前記測定対象物についての測定データを取得する測距部と、
   該測距部を制御して測距を実行すると共に該測距部で得られたデータに基づき距離を演算する制御演算部とを有し、
   該制御演算部は、前記受光回路を介して発光パルス毎に受光信号の検出を制限する受光制限の時間幅を増大させて前記受光部からの受光信号の検出を順次制限し、各反射光の検出が制限された際の各時間幅を弁別情報として取得する予備測定を実行し、
   次に、
   所定の広がり角を有するパルスレーザ光線を発し、１つの発光パルスで最初に得られる受光信号を少なくとも１回検出し、少なくとも１回検出した後は検出した受光信号について前記弁別情報に基づき前記受光回路を介して受光信号の検出を制限し、制限後は各発光パルス毎に、最初に得られる受光信号を少なくとも１回検出すると共に、
   前記受光回路を介して前記弁別情報に基づき受光信号検出を順次制限し、各測定対象物毎に又発光パルス毎に弁別して受光信号を検出し、
   前記測距部により受光信号を検出した際の時間に基づき複数の測定対象物迄の距離を個別に測定する本測定とを実行する様構成したことを特徴とする距離測定装置。
8. 前記制御演算部は、前記本測定に於ける前記複数の測定対象物についての受光信号の検出結果が、それぞれ所定の偏差以下になる様に各測定対象物からの受光信号の検出回数を制御する請求項７の距離測定装置。

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