JPH04504755A - ハンドヘルドレーザー距離計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ハンドベルトレーザー距離計 この発明は、自蔵式でハンドベルト用（手に持って使用する）に適切な大きさと 重量のレーザー距離計に関する。この発明の１つの態様は、測量の用途（特に岩 石表面の測量のみならず、道路建設、採鉱、山林管理、水路測量および海洋操業 時の測量）を目的とし、一方策２の態様は、モータービークルのような移動物体 の速度を測定するよう構成されている。

レーザー源と検出器で構成され、標的との距離が、レーザーパルスの送信と反射 信号の検出との間の時間間隔を測定することによって計算される、標的物体から 反射されるレーザーパルスの飛行時間に基づいたレーザー距離計は公知である。

標的との距離は、前記時間間隔に光速を掛は算し２で割り算し、て得た値に等し い。このような装置の１つは、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　Ｌｉ ｍ１ｔｅｄの”Ｑ−ｕａｒｒ７ｍａｎ　（登録商標）″岩石面測量システムに利 用されている。このシステムは、回転可能なヨークに取付けられたレーザー距離 計を備え、さらに並んだ点の垂直方向の傾斜と水平角を測定するセンサを備え、 全岩石面を、単一位置から測量することができ、そのａ）ｆｋデータは、発破作 業のために被覆岩などを測定するのに、予定の発破孔および／または実在の発破 孔の位置とともに利用することができる。

“Ｑｕａｒｒｙｍａｎ″装置は、比較的大形で高価であり、使用時には三脚据付 をしなければならず、外部電子データ自動記録器と電源が必要である。この発明 の１つの目的は、上記のような既存の測量装置と同様の測置機能を実施できて、 従来品より、著しくコンパクトで、低価格で、手に持って操作できる距離計を提 供することである。

その外の目的は、移動する標的の速度を測定するよう構成された類似の種類のハ ンドベルトレーザー距離計を提供することである。

したがって、この発明は、標的に対してレーザー信号を送信するレーザー、前記 信号の標的からの反射を検出′する検出器手段、前記信号の送信と反射された信 号の検出との間の経過時間を測定し、標的の装置からの距離を計算するマイクロ プロセッサ手段、複数の計算された距離と、これに関連する他のデータを記憶す るメモリ手段、レーザー信号の軸を標的に照準を合わせる光学的照準あわせ手段 、測定された距離に関連する参照データを入力する入力手段、および測定された 距離などのデータを表示する視覚表示手段で構成され、ハンドベルト用に適切な 大きさと重量を有する自蔵式装置からなるレーザー距離装置を提供するものであ る。

特に測量の用途を目的とするこの発明の態様では、装置が、さらに、装置の水平 面に対する傾斜を測定する傾斜計を備え、そのメモリ手段が各測定距離に関連す る傾斜を記憶するよう構成されている。この場合、入力手段は、好ましくは、測 定されている対象に関する参照データと、装置が使用中に保持される高さを入力 できる。

特に、移動する標的の速度を測定することを目的とする他の態様では、装置は、 さらに、標的について連続して測定する間の経過時間を測定し、２つの測定距離 間の差およびその間の経過時間から、標的が移動している速度を計算する手段を 備えている。

この発明の装置は、レーザー、検出器および照準合わせ手段が組込まれ、レーザ ーに付随する送信レンズと検出器に付随する受信レンズが並んで配列され、レン ズの両側に配置されて、装置を駆動する電池を入れるよう構成されかつハンドグ リップを形成するよう構成されている電池ハウジングを備えているものが好まし い。

データ入力手段は、好ましくは、視覚表示器とともに主本体部分の下側に配置さ れているキーボードである。

測量装置には、傾斜計が、好ましくは電解質液レベルセンサであり、またハウジ ング内に収納されている。

照準合わせ装置は、好ましくは、主本体部分の裏面に配置され、送信レンズを通 じて信号軸に照準を合わせるよう構成された接眼レンズを備えている。

また好ましくは、照準合わせ接眼レンズを通じて見ることができる第２の視覚表 示器が設けられている。

次にこの発明の態様を、以下の図面を参照して、単に実施例として記載する。

図１は、手に持って使用しているこの発明の装置の１実施例の正面斜視図である 。

図２は、図１の装置の底面斜視図である。

図３は、この発明の装置の距離を測定し照準を合わす光学機器の概略説明図であ る。

図４は、この発明の装置の各種要素の接続を示す概略ブロック図である。

図５は、発破操作を行う岩石面を測量する際のこの発明装置の使用状況を示す図 である。

図６は、本願で開示された装置を使って集めたデータから作成された、岩石面の コンピュータ作成等角図である。

図７は、図６の岩石面のコンピュータ作成水平断面図を集めたものである。

図８は、図６の岩石面のコンピュータ作成垂直断面図を集めたものである。

図９は、本願で開示した装置を用いて、データから作成した、貯蔵堆積物のコン ピュータ作成等胸囲である。

図１０は、図９の貯蔵堆積物の平面等高線図である。

図面によってこの発明を説明する。図に示すこの発明のレーザー距離計は、主本 体部分１０とその下部に位置する電子機器ハウジング１２とを備えている。本体 部分１０は、“飛行時間°レーザー距離計のレーザーと検出器およびレーザーの 送信と検出を行う光学機器を収納するケーシングを備えている。送信レンズ１４ を受信レンズ１６は、本体部分１０の前面に並んで配置され、電池ホルダー１８ が前記レンズの両側に配置され、電池ホルダーはハンドグリップとしての働きも し、ハンドグリップに対応する形態をしている。

さらに本体部分１０は、その上面の利用しやすい位置に“始動”ボタン２０、お よびその最後面に照準合わせ接眼レンズ２２を備えている。装置の大きさを小さ くし複雑さを減らすために、照準合わせ機器が図３に示すように送信光学機器に 連結され、レーザーダイオード２４と接眼レンズ２２がビームスプリッタ２６（ 偏光式が好ましい）によって送信レンズ１４を共用している。したがって照準合 わせ光学機器は、測定レーザーと同軸であり、装置の正確な照準合わせを保証し 、同時に最小の光学部品を備えたコンパクトな構造を提供する。また図３は、距 離計の受信レンズ１６と検出器（光ダイオード）２８を示す。

電子機器ハウジング１２は一般に平坦で、レンズ１４と１６の後方に配置されて いる。数字キーバッド３０と英数字表示器３２（好ましくはＬＣＤで２×２０文 字）がハウジング１２の底面に取付けられ、その底面にはさらにデータダウンロ ードソケット３４が設置され（直列でディジタルの両方向ポートが好ましい）、 このソケットは、表示、記憶および／または別の処理を行うために、装置からコ ンピュータ、プリンタなど（図示せず）へ、記憶されているデータをダウンロー ドする。

図４は、測量装置として使用するよう構成されたこの発明の１実施例の概略ブロ ック図である。始動ボタンすなわちトリガ２０、キーバッド３０、表示器３２お よびレーザー距離計３６からの出力端子は、マイクロプロセッサ３８に接続され 、このマイクロプロセッサ３８はさらにランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４０ に接続されている。電力消費を最小にするためにＣＭＯ８回路を使用することが 好ましい。この装置はさらに、傾斜計４２を備え、その傾斜計４２はその出力端 子がマイクロプロセッサ３８に接続され、装置の光軸が水平面となす角度を測定 する。

傾斜計としては、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　Ｌｉｍ１ｔｅｄ　 の“ＴＲＩＭ”　（商標）傾斜センサに用いられるような電解質角度センサ（す なわち電解質重力センサもしくは電解液レベルセンサ）が好ましい。このような センサはコンパクトでかつ正確であり、付属電子機器が、温度の変化と電力の揺 らぎを補償する。レーザー自体は、眼に安全な赤外周波数バンドで作動するパル ス半導体レーザー（波長は０．９ミクロンが好ましい）が好ましい。

またこの装置は、好ましくは、接眼レンズを通じて目視可能で、測定された距離 および／または装置の現在の傾斜角を示す別の数字表示器４３を備えている。

この距離計は次のように作動する。始動ボタン２０を作動させると、電子パルス 発生器６０（図３）が、半導体レーザーダイオード２４を周期的に駆動して赤外 光パルスを発信し、そのパルスは送信光学機器によって平行化され発射される。

標的から反射された反響信号の一部が、受信光学機器を通じて光ダイオード２８ に当たり、このダイオードが電気受信機信号を発生する。送信パルスと受信パル ス間の時間間隔は、水晶安定化時計６２でカウントされる。次にその結果はマイ クロプロセッサ３８に出力され、マイクロプロセッサは次の作動を行う。

−測定レーザーを制御する。

一測定誤差を避ける。

一測定値をメートルもしくはフィートに変換する。

−データの表示、記憶および出力のために測定値を処理する。

一測定パラメータ（例えば測定感度、測定単位、測定のタイプ、測定プログラム など）を、手動作動スイッチ（図示せず）か、またはキーボード３０もしくはデ ータボード３４を通じてプログラムすることによって調節する。

一内部自己チェックおよび零位調整を行う。

−電源電圧と作動温度の変動の制御および／または補償をする。

レーザーの仕様（および卓越した天気／および照明条件）によって、４００ｍま での非協調的標的と、協調的標的（すなわちトリプルコーナー立方体のような逆 反射装置を備えている標的）の１００００ｍまでのものとが測定可能であり、１ ｃｍまでの精度が得られる。

他の好ましい特徴と仕様は次のとおりである。照準合わせ光学機器は、好ましく は倍率が８×２１で、視野が１００ｍごとに１２ｍであり、十字線レチクルを備 え±５ジオプトリーの集束が可能である。装置の電力消費量は約６ワツトであり 、電源は、１２ＡＡサイズのアルカリマンガン電池またはニッケルカドミニウム 蓄電池が好ましい。好ましくは１１〜２８ボルトＤ、Ｃ，の外部電源に接続する ためのソケット（図示せず）が設けられている。装置の寸法は、一般に約２６０ ｍｍＸ　１６５ｍｍＸ７０ｍｍで、塵と泥を防止するハウジングを備え、重量は 電池なしで２．１ｋｇ、電池込みで２．４ｋｇである。また、ねじを切ったブツ シュ（図示せず）が装置の底部に設けられ、三脚据付けまたは補助具のノ＼ンド グリップの取付けが可能になっている。

図５は本発明の装置の岩石両測量時の使用状態を示す。

図に示すように装置の操作員４６は岩石面４４の近くに位置している。装置をス イッチオンすると、表示器３２が被測量体に関する参照データを入力するよう使 用者を促がす。この場合、垂直方向輪郭線４８に沿った多数の点の距離と対応す る傾斜角を測定することによって測量される。測量の方法は、岩石面４４の長さ 方向に沿って複数の輪郭線について繰返され（異なる位置５０から測量され）、 輪郭線の位置は、ベンチドリリングと発破作業の場合、予定の発破孔もしくは実 在の発破孔の位置５２と一直線上にある。したがって、参照データには、日付、 岩石面の参照番号、測定器の高さくすなわち測定者の地上の眼の高さ）および各 特定の輪郭線を示す番号が含まれている。

各測定は、所望の地点に装置の照準を合わせ、始動ボタン２０を押して行われ、 距離と対応する角度が測定され記録される。上記のように、装置を岩石面４４に 沿って上下、左右に操作することによって１セツトの連続測定を行って１つの完 全な輪郭線を画き、次いで岩石面４４に沿って既知の距離でこの方法を繰返し、 上記のセットの連続測定を多数回行って全岩石面４４を画く。岩石面４４の頂部 （もしくは突出部）に置いたマーカーコーン５２を使って、各輪郭線の頂部（も しくは底部）を示す基準測定を行うことができる。発破孔５２は基準線すなわち “岩石面”線５４に沿って位置し、この線は岩石面の頂部端縁にほぼ平行で、マ ーカー５２は、岩石面線５４に直角な線状、発破孔の反対側に位置している。マ ーカー５２の岩石面線５４からオフセット距離（すなわち“測定面”において） は、測定面に直角な面のマーカーの間隔として測定できる。このようにして、個 々の測定とセットの測定を、互いに関連させかつ実在の発破孔もしくは予定の発 破孔の位置と穿孔角とに関連させて、岩石面４４の完全図と発破孔に対する岩石 面の関連を提供する。より一般的な測量の用途では、同様のマーカーと基準線を 使って、測定値について座標基準システムを作ることができる。

この発明の装置は、Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｄｅｖｉｃｅｓ　Ｌｉｍ１ｊｅｄ の“ＢＯＲＥＴＲＡＫ”　（商標）発破孔測量システム（国際特許願第ＰＣＴ／ ＧＢ８８１００９３０号に記載されている）と適切なＭａｒｋシフトウエアとと もに使用して、発破作業のための岩石面の完全測量を行うことができる。このソ フトウェアは距離計とＢＯＲＥＴＲＡＫ装置からダウンロードされたデータを補 間（ｉｎｊｅｒｐｏｌａｊｅ）　して数値解析を可能にし、岩石面の３次元等角 図、および発破孔の位置などに関連して岩石面を示す垂直断面図と水平断面図を 含む岩石面と発破孔のグラフ図を提供する。

一般の発破測量では、レーザー距離計（この発明の）１ンドベルト装置もしくは 既存のＱｕａｒｒｙｍａｎ装置）が、岩石面の表面の一列の点の空間座標を決定 するのに用いられる。そのとき前記ソフトウェアは、岩石面の３次元モデルを作 成することができ、またこのモデルから、あらゆる視点からの等角図および垂直 断面図と水平断面図を関連数値データと共に作成することができる。岩石面が測 量されると、そのコンピュータモデルは、発破孔の位置、間隔および角度を選択 するのに用いることができ、所定の一組の発破孔のパラメータとしての、最小被 覆岩（ｔｈｅ　ｍｉｎｉｍｕｍ　ｂｕｒｄｅｎ）、面の高さ、傾斜の高さ、輪郭 線断面の面積、発破孔の座標および岩石面容積を計算することができ、且つ図６ ．７および８にそれぞれ示すように、対応する等角図、垂直断面図および水平断 面図を提供することができる。適切な発破孔パラメータが選択されると、発破孔 を穿孔し、前記ＢＯＲＥＴＲＡＭシステムを用いて測量される。実在の発破孔の 詳細はその目的をするパラメータと比較することができ、実際の最小被覆岩と表 面容積が再計算される。臨界発破孔対発破孔、もしくは発破孔対岩石面の輪郭線 の集中に関連する位置の問題は、許容限界を越えると自動的にグラフ表現にハイ ライトされる。所望により、表とされた数値データも作ることができ、同様にハ イライトされる。

本願発明のハンドベルト用の装置は、既存のＱｕａｒｒ７ｍｉｎシステムよりコ ンパクトで低価格であるが、そのため絶対項では正確さが少し低い。しかしより 優れた精度が必要な場合、三脚据付けを実施することができ、三脚は、水平角セ ンサを取付けて、実質的にＱｕａｒｒｙｍｉｎと同じしかたで作動するシステム を提供することができる。また、わずかに変形された、電子データロギング装置 とソフトウェアを必要とするであろう。

またレーザー距離計は、上記の発破測量法と類似のしかたで、原料の貯蔵堆積を 測量するのに利用することができる。図９と図１０は、このような場合に一組の 空間座標から得られる等胸囲と平面等高線図の例を示す。貯蔵堆積の容積を計算 することができ、その結果、その堆積に含まれているトン数が対象の原料の平均 密度から推定される。

前記距離計は、その作動を変えて、２回連続して距離を測定する間に経過した時 間を測定し、標的の速度を距離と経過時間の変化から測定できるようにすること によって、動く標的の速度を測定するように容易に改造できる。このような装置 は、例えば、車輌の速度を測定するのに使用できるであろうし、多数の標的から の混乱した表示、限定された精度および自動車常用者による検知の容易さの問題 がある、交通警察が現在使用しているドツプラー効果レーダーガンに有意な利益 を提供するであろう。本願に記載されているレーザー距離計は、測定ビームが非 常に幅が狭いため近づいてくる車輌と光学的に一直線上に並べられるのでこれら の問題を回避し、本質的により正確であり、測定ビームが交差される場合にのみ 検出でき、いずれの場合でも速度が容易に記録される。

支にイ盲しンス・・ さ 国際調査報告 ＋、、１ｍ−＋　ｈ、、ｍ　ｌｉｅ　ＰＣＴ／　ＧＢ　９０　／　００５６７− −−翻ａ＋　Ａｅｅｉ＋ｅ＊ｍｌｌＨｅ、ＰＣＴ／ＧＢ　９０１００５６７国際 調査報告 ＧＢ　９０００５６７ ＳＡ　３６０９３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　標的に対してレーザー信号を送信するレーザー、前記信号の標的からの反射 を検出する検出器手段、前記信号の送信と反射された信号の検出との間の経過時 間を測定し、標的の装置からの距離を計算するマイクロプロセッサ手段、複数の 計算された距離と、これに関連する他のデータを記憶するメモリ手段、レーザー 信号の軸を標的に照準を合わせる光学的照準合わせ手段、測定された距離に関連 する参照データを入力する入力手段、および測定された距離などのデータを表示 する視覚表示手段で構成され、手に持って使用するのに適切な大きさと重量を有 する自蔵式装置からなるハンドヘルドレーザー距離計。 ２　さらに、装置の水平面に対する傾斜を測定する傾斜計を備え、そのメモリ手 段が各測定距離に関連する傾斜を記憶するよう構成されている請求項１に記載の 距離計。 ３　入力手段が好ましくは、測量されている対象に関連する参照データと、装置 が使用中に保持される高さを入力できる請求項２に記載の距離計。 ４　傾斜計が電解液レベルセンサである請求項２または３に記載の距離計。 ５　さらに、１標的について連続して測定する間の経過時間を測定し、２回測定 した距離間の差およびその間の経過時間から、標的が移動している速度を計算す る手段を備えている請求項１に記載の距離計。 ６　レーザー、検出器および照準合わせ手段が組込まれ、レーザーに付随する送 信レンズと検出器に付随する受信レンズが並んで配置され、レンズの両側に配置 されて、装置を駆動する電池を入れるよう構成されかつハンドグリップを形成す るよう構成されている電池ハウジングを備えた主本体部分を備えている請求項１ 〜５のいずれか１つに記載の距離計。 ７　データ入力手段が、視覚表示器とともに主本体部分の下側に配置されている キーボードである請求項１〜６のいずれか１つに記載の距離計。 ８　照準合わせ装置が、主本体部分の裏面に設置され送信レンズを通じて信号軸 に照準を合わすよう構成されている接眼レンズを備えている請求項１〜７のいず れか１つに記載の距離計。 ９　第２の視覚表示器が設けられ、それが照準合わせ接眼レンズを通じて目視可 能である請求項８に記載の距離計。