JPH0519043A - 距離測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 任意の被測定点間の距離を測定する場合に、
正確でかつ簡便に測定することを目的とする。 【構成】 被測定点の２点間の距離を音波または超音波
（以下音波等という）の伝搬時間で測定する場合に、そ
の２点に音波等の発信器と受信器を配置してこの音波等
の伝搬時間を計測して距離を測定する方法において、計
時の起動と音波等の発射もしくは、音波等の到達と計時
の停止の同時性を電磁波を併用して距離の測定を行うこ
とにより、音波等の届く任意の間隔の距離測定を正確に
かつ簡便にできる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、中距離（数ｍから数
１００ｍ程度）の任意の間隔の距離を正確に測定しよう
とする測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】実開昭６４−１７４０９，実開平１−１
４０１１６，実開平１−１６２６１１にみられる光を投
光し、その反射光を受光して距離を測定する装置はその
受光像のセンサー上の位置により距離を測定するもので
あり、限定された近距離の測定がほとんどで０．５ｍか
ら数ｍ迄である。距離が遠くなると基線を長くし、大型
にするしか方法がなく、また対象物が小さいとその反射
光が小さく測定が難しい。音波または超音波を発射し、
その反射波を受信しその時間より距離を測定する方法も
ある。また近年になって長距離を測定するのにレーザー
測距儀があるが、正確さを追求するあまり被測定点にＱ
チルトミニプリズムが必要であり測定目標をファインダ
ーで正確に絞り込まなければ距離の測定は難しい。また
高価でもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】数ｍから数１００ｍま
での距離を簡単にしかも正確に測定しようとする場合、
先の実開昭６４−１７４０９，実開平１−１４０１１
６，実開平１−１６２６１１の場合、数十ｍ以上になる
と測定装置の基線を大きくしないと距離は正確に測定し
得なくなる。まして数百ｍを超える距離は正確を期し難
い。音波や超音波を用いて距離を測定するものとして、
音の反射を利用したものがあるが、この場合往復の伝搬
時間を考慮する必要があり、この方法を用いるには近距
離でしかも音の反射を十分行い得る相対的に大きい物体
である必要がある。小さい目標物体やまわりに雑音源に
なり得る物体や類似物がある場合にはそれからの反射波
が小さすぎたり、雑音に隠れて測定が出来なくなる可能
性が大きい。

【０００４】またレーザー利用のものは熟練を要し、注
意力を集中しないと測定できなくなるという欠点があ
る。本発明は上記のような欠点を除き、未熟練の者が簡
単にスイッチを押すだけで任意の間隔をほぼ正確に測定
できるようにする方法及び装置を提供しようとするもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】二点間の距離の測定に音
波または超音波を用い、この伝搬時間を計時して距離を
測定しようするものである。測定する二点に音波または
超音波（以後音波等という）の発信部と受信部を置くこ
とにより反射雑音の害を省き、またその伝搬時間の計時
を行うための計時器、すなわち計時カウンターの起動は
音波等の発射と同時に行う必要があり、また音波等の到
達と同時に計時を止める必要がある。このため距離の離
れた２点間に電波または光等の電磁波を用い、その伝搬
速度が音波等に比較して桁違いに速い点に着目してこの
音波等と電磁波を併用することにより、被測定点間の距
離の測定を、行うようにしたものである。

【０００６】すなわち、通常の大気条件における空気中
を伝搬する音速ｖ₁は絶対温度をＴとすると ｖ₁ ＝２０．０６７ＳＱＲ Ｔ（ｍ／秒）（ＳＱＲは平
方根を表わす） で表わされ、一方光及び電磁波の伝搬速度ｖ₂ は温度に
関係なく ｖ₂ ＝３×１０⁸ （ｍ／秒） である。すなわち、両者の速度の差は約１．１×１０⁶
であり、測定対象距離の範囲が１ｋｍ以内では電磁波伝
搬時間は測定誤差内に止め得る。

【０００７】音波等の発信部と受信部，計時カウンタ
ー，電磁波の発信器，電磁波の受信器を有し、被測定２
点Ａ，Ｂの一方Ａに音波等の発信器と他方Ｂにその受信
部を配し、受信部を配したＢ地点に計時カウンターを配
した場合、このＢ地点の計時カウンターの起動を、Ａ地
点の音波等がＢ地点へ向けて発射すると同時に行わなけ
ればならないためＡ地点に電磁波の送信器を持ち、Ｂ地
点に電磁波の受信器を配して音波の発射と同時に電磁波
も発射し、この電磁波はその伝搬速度が桁違いに速いこ
とにより即時にＢ地点の受信器に達するのでこの受信信
号によりＢ地点に配する計時カウンターを起動すれば、
Ａ地点の音波等の発射とほぼ同時に計時カウンターを起
動することが出来る。そして伝搬速度の遅い音波等がＢ
地点に達したとき音波受信器にて受信し、この信号で計
時カウンターを止めるとともに計時値を電磁波でＡ地点
に返送して、音波等がＡ地点からＢ地点に伝搬するに要
した計時値を演算処理し、距離を計測するようにするも
のである。すなわち、音波と電磁波の２つの速度の違う
波を用い電磁波の高速性により計時の起点を定め遅い速
度の音波の伝搬時間を計測することによりその伝搬時間
から距離を測定する方法である。

【０００８】すなわち、音波等の発信部と受信部と計時
カウンターとを有し、被測定点の２点に該発信部と該受
信部を配し、その間の音波等の伝搬時間を計時すること
により、その間の距離を測定する方法において、計時の
起動と音波等の発射もしくは、音波等の到達と計時の停
止の同時性を電磁波を併用することにより行うことを特
徴とする距離測定方法である。２点間に音波等の発信器
と受信器を配することは変わらないが、計時カウンター
の配し方と電磁波の使用法に種々の方法が考えられる。
後述する実施例にその２，３を示す。また使用する音波
は可聴周波数の場合、人の居る所では大きい音波を出す
と人に迷惑をかけるので可聴周波数外の超音波が好まし
い。しかし、１９ｋＨｚの超音波を使用すると、その減
衰特性は１００ｍで７６dBである。また５０ｋＨｚを用
いた場合の減衰特性は８０ｍで１００dBとなるので周波
数が高い程不利である。このため人の耳に聞こえないな
るべく低い周波数程有利で、１５ｋＨｚ〜１９ｋＨｚの
周波数が良い。

【０００９】

【実施例】次に一実施例を図１を参照しながら説明す
る。ゴルフのホールまでの距離を測定する装置に適用す
る。本来ゴルフ競技は目標グリーン上のホールフラッグ
までの距離を目測により測定するのはゴルファーの技術
のひとつであるが、素人の場合、これが難しく、キャデ
ィーにその距離をたずねる人が多い。しかし、パートタ
イマーで雇われている素人キャディーはその答えに困る
ことが多い。そこで本発明の装置を適用する。

【００１０】本発明の装置Ａをキャディーが持参し、グ
リーン上のホールに差し込まれているポールの中に装置
Ｂを仕込む。装置Ａには電磁波（以後電波という）と超
音波を同時に発射する為のスイッチボタンＳＷ１とこれ
を受けて無線と超音波用の信号を発生する信号発生部２
と無線送信器３とアンテナ４と超音波の送信トランスジ
ューサー５と無線受信器７と増幅器８と演算処理部９と
表示部１０とで構成される。

【００１１】装置Ｂには装置Ａよりの電波を受信するア
ンテナ１１と無線受信器１２，増幅器１３，カウント開
始信号の発生部１４，超音波を受信する受信トランスジ
ューサー１５，増幅器１６，カウント停止信号発生部１
７，計時カウンター１８，変調部１９，無線送信器２０
がある。各々の装置には電源用の電池があるが記載は省
略してある。

【００１２】装置ＡのスイッチＳＷ１を押すと信号発生
部２で無線電波と超音波用の信号を発生し、同時に無線
送信器３と超音波の送信トランスジューサー５に送られ
無線電波はアンテナ４より超音波は超音波の送信トラン
スジューサー５より装置Ｂに向けて発射される。電波は
超音波とはその伝搬速度の違いにより、Ａ点からＢ点ま
での距離が１，０００ｍあったとしても３×１０^-5秒の
間に到達している。すなわち音が１ｃｍ進む間に電波は
Ｂ地点に達しているのでＳＷ１を押して電波が発射され
ると同時に装置Ｂの無線受信器１２に受信され、増幅器
１３で増幅されカウント開始信号の発生部１４より信号
が計時カウンター１８に出されて計時カウントが開始さ
れる。

【００１３】電波の伝搬による誤差は１．１×１０^-6ｍ
／秒であるが、これは大変少ないので省略してもよい。
計時カウンター１８がカウントを開始してから約３４０
ｍ／秒の速度で進んできた超音波が超音波の受信トラン
スジューサー１５により受信され増幅器１６で増幅され
た後、カウント停止信号の発生部１７で停止信号が計時
カウンター１８に向けて出される。計時停止信号が出て
計時カウンターが止まるとその計時値が変調部１９に送
られて計時値が無線に変調されて無線送信器２０よりア
ンテナ１１を介して発射され、これを装置Ａのアンテナ
４と無線受信器７で受信し、信号を検波増幅して変調さ
れ送られてきた計時カウンターの値を演算処理部９で距
離に演算処理し表示部１０に表示し、これをオペレータ
ーが読み取ることにより距離が測定できる。なお、アン
テナ４は電波の送信と受信を共用しているが、無線の送
信と受信の周波数は相互に干渉しないことが必要で、場
合によっては、フィルターを必要とすることもある。

【００１４】図２は別な実施例を示す。超音波の発信部
と受信部を被測定点に各々配置することには変わりがな
い。そして装置ＡはスイッチＳＷ１と信号発生部２，無
線送信器３，アンテナ４，計時カウンター１８，演算処
理部９，表示部１０，超音波の受信トランスジューサー
１５，増幅器１６，カウント停止信号の発生部１７とに
より構成し、装置Ｂはアンテナ１１と無線受信器１２，
増幅器１３，超音波信号発生部６，超音波の送信トラン
スジューサー５より構成し、装置ＡのスイッチＳＷ１を
押すと信号発生部２で無線電波信号を無線送信器３と計
時カウントを開始する信号を計時カウンター１８に同時
に送り、計時カウンター１８の計時を開始させる。

【００１５】無線電波は無線送信器３からアンテナ４を
通して装置Ｂに向けて発射される。装置Ｂはアンテナ１
１と無線受信器１２により当電波を即座に受信し増幅器
１３でこれを増幅して、超音波信号発生部６に伝えて超
音波信号を発生させて超音波の送信トランスジューサー
５より超音波を発生する。この間の電波伝搬による誤差
は前述の如く大変小さいので無視し得る。すなわち、装
置ＡのスイッチＳＷ１を押すとすぐ装置Ｂより超音波が
発射されるとみてよい。しかし、この場合の誤差は実施
例１の場合は真の距離に対しマイナス側に入るのに対
し、実施例２の場合はプラス側、すなわち距離が大き目
に出る。

【００１６】発生した超音波は装置Ａに伝搬し、装置Ａ
の超音波の受信トランスジューサー１５で受信し、増幅
器１６で増幅し、カウント停止信号の発生部１７で停止
信号を計時カウンター１８に向けて出力し計時カウント
を停止する。停止と同時に演算処理部９で計時値を演算
処理し距離を表示部１０に表示する。

【００１７】尚、音波の伝搬速度は温度により異なるの
は前述の通りであり、このため図面には表示を省略した
がサーミスターによる測温部を持って温度による誤差補
正を演算処理部で行っている。

【００１８】図３にさらに別な実施例を示す。前記の２
例と同様音波等の発信部と受信部を被測定二地点に配置
することには変わりがない。そして装置Ａは音波等を発
射するスイッチＳＷ１と音波等を発射する信号発生部
２，超音波の送信トランスジューサー５，計時カウンタ
ー１８，演算処理部９，表示部１０，アンテナ４，無線
受信器７，増幅器８及びカウント停止信号の発生部３０
を有し、装置Ｂには超音波の受信トランスジューサー１
５と増幅器１６及びカウント停止信号の発生部１７，無
線送信器２０，アンテナ１１を有し、スイッチＳＷ１が
押されると信号発生部２が超音波信号を超音波の送信ト
ランスジューサー５に出力し、これと同時に計時カウン
ター１８にカウント開始指令を出力する。該超音波の送
信トランスジューサーより発射された超音波はＢ点に向
けて伝搬し、装置Ｂの超音波の受信トランスジューサー
１５により受信し、増幅器１６で増幅され、これにより
カウント停止信号の発生器１７で信号が作られ、これが
無線送信器２０に伝えられ電波としてアンテナ１１よ
り、Ａ点に向けて発射される。

【００１９】Ａ点では装置Ａの持つアンテナ４と無線受
信器７で受信され、増幅器８で増幅されカウント停止信
号の発生部３０でカウント停止信号が計時カウンター１
８に与えられ、超音波が発射してからの時間が計時カウ
ンターにより計測されたことになる。このカウント値が
カウント停止と同時に演算処理部９で演算処理されて表
示部１０に表示される。電波の代わり赤外線及び可視光
線を用いても同様の効果が得られる。

【００２０】

【発明の効果】音波等の届く任意の間隔の距離測定が正
確に簡便に出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明による測距装置の１実施例の
ブロック図である。

【図２】図２は、他の実施例のブロック図である。

【図３】図３は、さらに別の実施例のブロック図であ
る。 以 上

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高野 和潔 岡山県赤磐郡瀬戸町寺地783 (72)発明者 大津 勉 岡山県岡山市雄町25番16号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音波等の発信部と受信部と計時カウンタ
   ーとを有し、被測定点の２点に該発信部と該受信部を配
   し、その間の音波等の伝搬時間を計時することにより、
   その間の距離を測定する方法において、計時の起動と音
   波等の発射もしくは、音波等の到達と計時の停止の同時
   性を電磁波を併用することにより距離の測定を行うこと
   を特徴とする距離測定方法。
2. 【請求項２】 請求項１の測定方法を用いた距離測定装
   置。