专利名称：激光测距装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在例如住宅建设或电气工程等中计算墙面间的距离的激光测距装置。
背景技术：
以往，作为该种测距装置，已知有如图23A所示的尺寸测定装置20(例如，参照日本公开专利特开平8-35820号公报)。该尺寸测定装置20由沿滑杆21滑动的游标22、在该游标22的每一规定移动距离产生一个脉冲的编码器、检测激光束的光检测器23a和23b以及LCD显示器24等构成。该装置20的使用方法如图23B所示，在成为房间25的基准的位置上设置激光投射器26，在向正交的四个方向B1、B2、B3、B4照射了光束的状态下，将该装置20设置成在房间25内用实线示出的状态和用虚线示出的状态，一边使游标22沿滑杆21移动，一边用光检测器23a和23b检测光束，读取此时的游标22的移动距离。这样就能进行房间25的尺寸测定。
作为其他的现有的测距装置，已知有如图24A所示的尺寸测定装置30(例如，参照日本公开专利特开平5-288549号公报)。该装置30由转动自如地载置在基座31上的转台32、用于其旋转驱动的电动机35、产生与对基座31的转台32的转角成比例的数的脉冲的旋转编码器33以及载置在转台32上的激光距离计34等构成。该装置30的使用方法如图24B所示，在应测定的房间25的基准点X、Y、Z处设置反射器(未图示)，将装置30的激光距离计34指向角度θ2和θ3时的计数器的计数值作为角度数据存储起来，将由激光距离计34输出的数据作为距离数据L1、L2、L3存储起来。这样，在房间25内设置装置30的同时，在被测定点设置反射器，从激光距离计34向反射器进行照射而得到距离信号，对房间25的全部房角或规定的基准点，每一转角θ2和θ3读取一个该距离信号。这样，就能进行房间25的对边长度S2和S3等的尺寸测定。
另外，作为其他的现有例，已知的装置是使用设置在车辆行走的转盘上的多个激光式变位计检测铺设轨道间隔，再用运算装置特定其检测位置并评价轨道间隔(例如，参照日本公开专利特开平6-42927号公报)。该激光式变位计向轨道的左右量规角部(车轮的凸缘侧)与车轴平行地照射激光，从其反射光连续地求出轨道间的距离。
但是，如上述这样的尺寸测定装置20、30或轨道间的评价装置，都只能测定一个方向的距离。即，要测定离开的两个测定物间的距离，由于装置的照射测定点是一个，因此，就必须将两个测定物的一方的端面作为基准，改变装置设置状态，进行多次测距操作，或者在成为基准的位置上另外设置反射器。因此，需要大量时间和劳力，并且，要想提高测定精度，就要有经验或熟练操作。使装置整体旋转的结构复杂而大型化。
按照本发明的激光测距装置，使用激光测定从装置看至少在两个方向上的测定物之间的距离，该装置设置有沿规定的投光轴向上述各测定物投射激光束的至少两个照射部、接受来自上述投射光的各测定物的反射光的受光部、根据由上述受光部产生的对上述投射光的受光信号测定从装置的基准点到各测定物的距离的距离测定处理部以及根据由上述距离测定处理部测定的距离数据和至少两个投光轴的夹角计算测定物间的距离的距离计算处理部；使上述一方照射部的投光轴对另一方照射部的投光轴角度可变。
按照本发明，由于不需要像现有技术那样以多个方向的测定物的一方为基准来测定测定物间的距离，因此，不使激光测距装置的位置变动，即使不是有经验的人或熟练的操作者，也能通过一次测距操作来简单且高精度地测定多个方向的测定物间的距离。另外，不需要像现有技术那样另外设置反射器也不需要使装置整体转动，能使测定系统整体小型化。此外，仅使一方照射部的投光角度对另一方改变，不用移动激光测距装置的位置，就能进行任意方向的距离测定。
上述照射部和受光部最好构成检测部，设置多组该检测部，对应于上述多组检测部，设置多个上述距离测定处理部，就可以通过一次测距操作进行多个方向的距离测定。这样，由于具有多组检测部，就能同时检测多处测定物，另外，能由多个距离测定处理部分别同时处理来自检测部的数据。
上述照射部最好具有一个光源，把来自一个光源的光束分离成两个方向，把光投向两处测定物。这样，由于能从一个光源分离光束向两个方向照射，因此就不需要在照射部上设置两个光源。
上述照射部最好具有向两个方向照射光束的两面发光的半导体激光器。这样，由于能从一个半导体激光器向两个方向照射光束，因此就不需要在射出光的光路上设置多个分光镜等器件。
上述受光部最好具有通过多条光导纤维依次检测来自多处测定物的反射光的一个传感器。这样，把来自多个测定物的反射光分别引入到多条光导纤维，用受光部的一个传感器依次处理来自光导纤维的反射光，从而就不需要具有两个受光部。
上述装置最好具有在位于上述反射光的光路上的状态和偏离光路的状态间自如切换的分光镜，以用单一的受光部就能依次切换受光来自多处测定物的反射光。这样，切换配置在反射光光路上的分光镜的位置，就能用一个受光部依次检测来自多处测定物的反射光。从而，不需要设置两个受光部。
上述距离测定处理部最好设置一个，通过切换来自上述受光部的多个信号接收，依次测定到多处测定物的各自的距离。这样，就能用一个距离测定处理部进行距离测定处理，能简化运算处理部的结构。
上述装置最好在上述反射光的光路上配置半透明反光镜，利用该半透明反光镜就能用一个受光部接受来自多处测定物的反射光。这样，经由半透明反光镜，用一个受光部依次接受来自一方测定物的反射光和来自另一方测定物的反射光，因此，不改变装置的内部结构就能接受来自多处测定物的反射光。
具有上述照射部和受光部的检测部最好独立设置两个角度检测部，各检测部被转动自如地设置在能使光束的投光轴夹角任意可变的轴系中，用来检测上述投光轴夹角；最好使用由上述角度检测部得到的角度数据作为用于上述距离计算处理部的距离计算的两个投光轴的夹角。这样，独立的两个检测部绕转轴张开向测定对象的两个方向的测定物分别照射光束，接受来自各测定物的反射光来测定到各个测定物的距离时，能由角度检测部检测出两个检测部的投光轴相交的角度。把该角度数据和由两个检测部得到的距离测定数据输入到距离计算处理部，计算两点间的距离。这样，就能通过一次测距操作用短时间测定两个方向的测定物间的距离。即，节省了像现有技术那样以多个方向的测定物的一方为基准来测定测定物间的距离的工夫。此外，由于经转轴使独立的两个检测部一体化，所以能简化结构，使结构紧凑，容易搬运。结果，能得到小型且廉价、但精度高的激光测距装置。
上述角度检测部最好由测定上述两个检测部的角度的量角器和向上述距离计算处理部输入从该量角器读取的角度值的输入装置构成。这样，在打开了两个检测部时，从量角器读取其角度值，使用像台式电子计算机那样键入数值的输入装置，向距离计算处理部输入其角度值。能简化角度检测部的结构，也能简化角度检测部与距离计算处理部之间的数据的收发结构。
上述装置在打开了上述两个检测部时的至少一方的光束的投光轴最好对至少一个检测部的设置面处于平行的位置关系。这样，使用一个激光测距装置能同时地测定具有任意角度的两点间的距离，同时由于光束的投光轴对检测部的设置面处于平行的位置关系，因此，能正确地测定以设置面为基准的任意两点间的距离，而与设置面的水平度无关。此外，能正确地测定两个检测部张开180°的情况下的两方向墙的任意两点间的距离。
上述装置最好具有用于检测上述至少一个检测部的设置面为水平的水准仪。这样，在测量具有任意角度的两点间的距离的情况下，能利用水准仪正确地把握检测部的水平状态，能收集正确的测距值。
上述距离计算处理部最好具有保存组合了上述两个检测部的光束夹角的转动角度和在其角度内测距得到的测定值的数据的功能。这样，将角度数据和在各角度中测定到的各测定值保存在距离计算处理部中，就能从被保存的数据复原测定对象面的三维形状，另外，能用其他的信息设备处理测距后保存的数据。
上述装置最好具有根据上述水准仪的水平程度检测结果调整使至少一个检测部维持水平的机构。这样，与激光测距装置的设置场所的倾斜状态无关，能通过操作调整机构使检测部保持水平，能进行以激光测距装置的水平状态为基准的正确的测距处理。
上述装置最好具有在外部存储媒体中保存上述组合数据的功能。这样，把组合数据保存在外部存储媒体中，就能由记录媒体携带数据，即使在不能通信的环境中，也能进行数据处理。
上述装置最好具有与外部信息设备对上述的组合数据进行通信的功能。这样，通过向数据库等外部信息设备发送数据，即使存储数据量增加，也能在外部的大容量存储装置中保管数据。
图1是示出按照本发明的实施方式的一例的激光测距装置的概略结构图。
图2是图1所示装置的测距动作的说明图。
图3A是示出一个实施方式的结构图。
图3B是示出一个实施方式的结构图。
图4是图3所示装置的测距动作的图。
图5是图3所示装置的处理流程图。
图6是示出一个实施方式的结构图。
图7是示出一个实施方式的结构图。
图8A是示出一个实施方式的结构图。
图8B是示出一个实施方式的结构图。
图9是一个实施方式的处理流程图。
图10是示出其他实施方式的结构图。
图11是示出其他实施方式的结构图。
图12是示出其他实施方式的结构图。
图13A是示出其他实施方式的结构图。
图13B是示出其他实施方式的结构图。
图14A是示出另外的实施方式的平面图。
图14B是示出另外的实施方式的侧视图。
图15是示出图14所示的实施方式的使用例的斜视图。
图16A是示出本发明的实施方式的激光测距装置的、独立的两个检测部关闭状态下的外观图。
图16B是两个检测部张开状态下的外观图。
图17A是图16所示的测距装置进行墙面与顶棚面两点间的测距时的透视图。
图17B是图17A的D部放大图。
图18是图16的独立的两个检测部的概略结构图。
图19是其他实施方式中的进行水平方向的测距作业时的透视图。
图20是其他实施方式中的设置了水准仪的情况下的透视图。
图21是使用其他实施方式的设置了水准仪的装置来进行具有锐角角度的两点间的测距的情况下的透视图。
图22A是其他实施方式中的具有保存组合了检测部的转角和在其转角内测到的测定值的数据的功能情况下的动作说明图。
图22B是其他实施方式中的具有保存组合了检测部的转角和在其转角内测到的测定值的数据的功能情况下的动作说明图。
图22C是其他实施方式中的具有保存组合了检测部的转角和在其转角内测到的测定值的数据的功能情况下的动作说明图。
图23A是现有技术的测定装置的斜视图。
图23B是图23A所示测定装置的动作说明图。
图24A是其他现有技术的测定装置的斜视图。
图24B是图24A所示测定装置的动作说明图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1示出激光测距装置A的独立的两个检测部张开180°的状态下的概略结构，图2示出此时的测距动作。该装置A由单一机架40构成，设置有一对包含照射部4和受光部5的检测部6，照射部4向从装置看位于多个方向的测定物1和2投射光束LB，受光部5接受来自各个测定物1和2的反射光LC。装置A另外还设置有包括距离测定处理部7和距离计算处理部8的运算处理部9，距离测定处理部7输入由各个受光部5产生的受光信号，测定从装置的基准点S到各个测定物1和2的距离L1和L2，距离计算处理部8根据所测定到的距离数据算出各测定物1和2间的距离L(＝L1+L2)。
使两个照射部4的激光投光轴相互角度可变，在此，示出其角度为180°的状态。在该例中，来自半导体激光器LD的光束LB的光轴被分光镜11弯折，作为信号光LS投向测定物。向着该测定物的光轴是投光轴。
该装置A按照由一次测距操作测定多个方向上的测定物间的距离的算法动作。两个距离测定处理部7和一个距离计算处理部8由个人计算机实现。从一方照射部4向一方测定物照射M条(1条或多条)光束LB，向受光部5入射M条反射光LC。从另一方照射部4向另一方测定物照射N条(1条或多条)光束LB，向另一方受光部5入射N条反射光LC。
于是，由于具有两个检测部6，因此能同时检测两处测定物1和2，此外，由于具有两个距离测定处理部7，因此不经信号处理转换来自检测部6的数据，就能分别地处理。其结果，不移动激光测距装置A的位置，就能通过一次测距操作测定出测定物间的距离。即，节省了像现有技术那样以多个方向的测定物的一方为基准来测定测定物间的距离的工夫，即使不是有经验的人或熟练的操作者，也能通过一次测距操作在短时间内简单且高精度地测定多个方向的测定物间的距离。另外，由于不需要像现有技术没有另外设置反射器，不需要使装置整体转动，所以比现有装置紧凑，容易搬运，能实现测定系统整体的小型化和低成本化。
上述装置中的两个检测部6具有相同的结构和功能。下面就其一方来进行说明，来自设置在照射部4上的半导体激光器LD的光束LB从投光镜18入射到分光镜11，由分光镜11把光束LB分离成信号光LS和参照光LR，被测定物1反射返回来的反射光LC和透过分光镜11的参照光LR互相干涉，发生差拍信号，该差拍信号被受光部5接受，根据该差拍信号测定到测定物1的距离L1。已经知道光波外差干涉法可以作为该方法，从两个受光部5输出的光电流(差拍信号)分别被输入到两个距离测定处理部7中，作为到各个测定物1和2的距离测定的数据，根据该数据，距离计算处理部8把到测定物1和2的各个距离L1和L2加起来，就计算出前后两处测定物1和2间(墙面间)的距离L。在受光部5内设置有将反射光LC聚焦在传感器13上的聚光镜17a、17b、17c。也可以利用对激光照射光的反射光的时间差(TOF(Timeof Flight method)时程法)或相位差来进行距离测定处理部7的距离测定。使用TOF法的情况下，由于不必需参照光LR，所以可以把图1中的分光镜11置换为反射镜或半反射镜。
关于激光测距装置A的两个检测部6，图3A和3B示出使一方检测部6中的照射部4的投光轴α对另一方检测部6中的照射部4的投光轴β可变的情况。其他结构与图1相同。如图3A所示，一方检测部6整体角度对投光轴β可变。也可以如图3B所示，在射出光路上配置能任意设定设定角度的全反射镜(分光镜11)，使投光轴α对投光轴β可变。在具有两个检测部6的情况下，假定是固定了检测部6的光学系统，如图3A和3B所示，在两处测定物1和2的位置对投光轴β倾斜的情况下，就不能测距。对此，在本实施方式中，由于具有两个检测部6，能使一方投光轴α对另一方投光轴β可变，因此，不移动激光测距装置A的位置，就能测定任意方向的距离，即使不熟练或没有经验，也能高精度地测距。
在上述实施方式中，投光轴α与投光轴β的夹角θ被用于计算测定物间的距离。图4示出使用激光测距装置A测定夹任意角度θ的墙面的两点间(测定物1和2间)的距离L的情况，图5示出该情况下的根据距离计算的算法的处理流程图。首先，向照射方向P1照射一个方向的光束LB，接着，向照射方向P2(≠照射方向P1)照射另一个方向的光束LB，接受来自墙面两处(测定物1和2)的反射光LC。若受光结束，就计算到测定物1和2的距离Lc1和Lc2，接着，计算出测定物1和2间的距离L。在此，两点间的距离L由下式算出。在图4中，设任意角度为θ，一个方向的测距距离为Lc1，另一个方向的测距距离为Lc2时，使用式1计算出两点间的距离L。Lc12+Lc22-2×Lc1×Lc2×cosθ]]>(式1)这样，不使激光测距装置A变动，就能简单且高精度地测定任意夹角θ的两点间的距离L。在图4中，以同一墙面的两处为测定物1和2，但也可以是不同墙面。
图6示出其他实施方式，照射部4具有一个光源10，把来自一个光源10的光束LB分离成测定物1和测定物2的两个方向并照射，进行两个方向的测距。其他结构与图1相同。在此，示出两个投光轴大致呈180°的状态。在本装置中，经投光镜18，向分光镜11a导入来自照射部4的一个光源10即半导体激光器LD的光束LB，在此，被分成两份，一方射向测定物1(墙面)，另一方射向分光镜11b，进一步从分光镜11b向测定物2(墙面)照射。来自测定物1的反射光LC被一方的受光部5接受，来自测定物2的反射光LC被另一方的受光部5接受。距离的计算处理与前述的相同。于是，因为不必在照射部4中设置两个光源10向两个方向照射光束LB，所以能使激光测距装置的结构简单且小型化。
图7示出是其他实施方式，在照射部4中使用一个两面发光的半导体激光器LD，示出测定两个方向的距离的一例。该装置利用具有两面发光功能的半导体激光器LD的两个方向的光束LB向测定物1和测定物2的两方向照射光束LB。其他结构与图1相同。在此，示出两个投光轴形成90°的情况。两面发光的半导体激光器LD经上下一对投光镜18，分别向上下方向照射光束LB。照在上方的光束LB被上方的墙面(测定物2)反射，其反射光LC被向上配置的一方的受光部5接受。沿下方向照射的光束LB经由分光镜11照射在横向的墙面上(测定物1)，其反射光LC被横向配置的另一方的受光器5接受。距离的计算处理与前述的相同。两面发光的半导体激光器LD的光束LB的照射方向不限于上下方向，也可以是横向。
于是，由于仅设置两面发光的一个半导体激光器和一个分光镜11就行，因此，不必像上述图6中示出的那样，在光束LB的光路上设置两个分光镜11a和11b，而能用一个分光镜11把光束LB分离成两个方向，因此，能简化激光测距装置的内部结构。
图8A和8B是另外的实施方式，示出能由两个分光镜11a和11b选择由受光部5接受的光束LB的一例。在此，示出两个投光轴大致呈180°的状态。其他结构与图1相同，仅描述不同点。用分光镜驱动部19切换在反射光LC的光路上配置成V字形的分光镜11a和分光镜11b的位置来选择能用受光部5检测的反射光LC。关于测距动作，首先，如图8A所示，使分光镜11a和分光镜11b为不配置在光路上的状态，从照射部(未图示)照射光束LB，受光部5仅直接接受来自测定物1的反射光LC。之后，如图8B所示，由分光镜驱动部19分别把分光镜11a和11b配置在光路上，变更光束LB的光路。在该状态下照射光束LB，用受光部5仅接受来自测定物2的反射光LC。距离的计算处理与前述的相同。于是，切换配置在反射光LC的光路上的两个分光镜11a和11b的位置，在分光镜11a处在反射光LC的光路上时，完全切断来自测定物1的反射光LC，就能用一个受光部5依次接受来自两处测定物1和2的反射光LC。因此，不必具有两个受光部5，能使激光测距装置小型化。
如上述实施方式那样，图9示出选择接受的反射光根据测定测定物间的距离的算法的处理流程的一例。在向测定物照射光束，向全部测定物的光束的照射结束之后，除一处的反射光的光路外，切断其他测定物的反射光的光路，在该状态下，接受测定物的反射光，算出到测定物的距离。变更接受的反射光(作为变更装置，使用切断光路的结构)，重复进行相同的动作。在接受来自全部测定物的反射光结束之后，进行测定物间的距离计算。这样，通过切换来自多处测定物的反射光的光路来选择接受的反射光，依次测定各个测定物的距离，计算出测定物间的距离。这样，能正确地分离接受一次测距操作产生的来自多处测定物的反射光，能高精度地进行测距。
图10示出由光导纤维12切换接受光束LB的实施方式。在本实施方式中，向光导纤维12导入来自测定物1和测定物2的各个反射光LC，就能用共用的受光部5中的一个传感器13依次处理来自该光导纤维12的反射光LC。其他结构与图1相同。在此，示出两个投光轴大致呈180°的状态。距离计算处理与前述的相同。于是，由于使用两条光导纤维12由受光部5的一个传感器13依次检测来自两处测定物1和2的反射光LC，因此，不必具有两个受光部5接受来自两个方向的反射光LC，从而能使激光测距装置小型化。
图11示出由信号处理来切换距离测定处理部7的实施方式。在此，在激光测距装置A的处理部内各有一个距离测定处理部7和距离计算处理部8。距离测定处理部7通过信号处理切换来自测定物1和测定物2的各受光部5的数据a和b的受取，依次进行到各个测定物1和2的距离计算处理。其他结构与图1相同。在该实施方式中，距离测定处理部7从测定物1的受光部5受取数据a，进行测定物1的距离测定，之后，由信号处理来切换数据，从测定物2的受光部5受取数据b，进行测定物2的距离测定。之后，用距离计算处理部8计算两个方向的测定物1和2间的距离。于是，由于能用一个距离测定处理部7进行两个距离测定处理，因此能简化处理部的结构。
图12示出由半透明反光镜14切换接受反射光LC的实施方式。在此，在反射光LC的光路上配置分光镜11a和分光镜11b作为半透明反光镜14。其他结构与图1相同。在本例中，分光镜11a和分光镜11b使来自测定物1和2的反射光LC改变光路，以到达受光部5。受光部5依次接受来自测定物1的反射光LC和来自测定物2的反射光LC。距离计算处理与前述的相同。于是，通过在光路上配置半透明反光镜14，就能用一个受光部5接受来自两处测定物1和2的反射光。因此，不使激光测距装置的内部结构变化，而把半透明反光镜14配置在光轴上，就能依次接受来自两处测定物1和2的反射光LC，因此，能简化内部结构，另外，不需要半透明反光镜14的移动操作，就能简便地进行测距。
图13A和13B示出在来自测定物1和2的反射光LC的光路上移动自如地配置了快门15a和快门15b的实施方式。快门驱动部80驱动快门15a和快门15b就能切断来自测定物1和2的反射光LC的光路。在接受来自测定物1的反射光LC时，使快门15a位于光路上，在接受来自测定物2的反射光LC时，使快门15b位于光路上。其他结构与图1相同。关于测距动作，首先，把快门15b配置在来自测定物2的反射光LC的光路上，接受来自测定物1的反射光LC。接着，把快门15b从来自测定物2的反射光LC的光路上除去，把快门15a配置在来自测定物1的反射光LC的光路上，接受来自测定物2的反射光LC。距离计算处理与前述的相同。于是，由于能机械地切换来自两处测定物1和2的反射光LC的通过，受光部5依次接受反射光，因此，不必具有两个受光部5接受来自两个方向的反射光LC，因此能使激光测距装置小型化。
虽未图示，但也可以使用液晶切换来自两个测定物的反射光路来取代上述实施方式中的快门。作为液晶，使用PLZT这样的具有光透射率控制功能的器件，在通电时切断光路。该情况下的作用与上述作用相同。
图14A和14B示出能进行正交的三个方向的测距的激光测距装置A的实施方式，图15示出其使用例。使用分光镜11a和分光镜11b分支来自照射部4的一个光源10即半导体激光器LD的光束LB，向测定物1、2、3所处的三个方向上照射。其他结构与图1相同。在本例中，来自照射部4的光束LB经由分光镜11a和分光镜11b分别向测定物1、位于对测定物1水平正交的角度θ1上的测定物2、位于对测定物1垂直正交的角度θ2上的测定物3的三个方向(顶棚方向、墙面方向、床方向)照射，用受光部5a和受光部5b接受它们的反射光LC。距离计算处理与前述的相同。于是，不移动激光测距装置A的位置，就能测定从室内的隅角到墙面间的距离，能高精度且简便地测定室内的大小。
下面，参照图16A～图22说明具体的实施例。激光测距装置A的检测部6(内装照射部和受光部)的基本结构与上述实施方式相同，省略其详细的说明。
图16A～图18中示出的激光测距装置A独立地具有两个检测部6，该检测部具有向着测定物1和2照射光束的照射部4和接受来自测定物1和2的反射光的受光部5。这独立的两个检测部6、6以光束的投光轴β相交的部分作为转轴73自由转动，构成单一的距离测定部C。另外，本装置A具有如编码器等的角度检测部60和由个人计算机等构成的运算部61，角度检测部60检测上述独立的两个检测部6、6的投光轴β相交的角度θ，个人计算机对从距离测定部C得到的距离测定数据和从角度检测部60得到的角度数据进行运算，计算出两点间的距离L。构成距离测定部C的两个检测部6、6的外壳各自独立，形成为扁平箱形，在使彼此的一个面相互重叠的状态下，各检测部6的基端部(基准点S)以同一转轴73为中心，自由摇头地连结在一起。各检测部6的前端部成为光束的照射口。在一方的检测部6中内装着角度检测部60和运算部61，在该检测部6的外表面上设置有操作部74、显示部75等。
于是，例如如图17A和17B所示，以转轴73为中心张开独立的两个检测部6、6，向成为测定对象的两个方向的测定物1和2(在本例中，是墙面和顶棚，或对置的墙面和墙面)分别照射光束，接受来自各测定物1和2的反射光，测定到各个测定物1和2的距离。这时，由角度检测部60检测两个检测部6、6的投光轴β相交的角度θ，向运算部61输入这时的角度数据和由两个检测部6、6得到的距离测定数据，由运算部61计算两点间的距离L。这样，就能通过一次测距操作在短时间内测定两个方向的测定物1和2间的距离L。因此，节省了像现有技术那样以多个方向的测定物的一方为基准来测定测定物间的距离的工夫，即使不是有经验的人或熟练的操作者，也能简单且高精度地进行任意两点间的距离测定。另外，由于构成距离测定部C的独立的两个检测部6、6通过旋转轴73被一体化，因此简化了结构，能使结构紧凑，搬运容易，同时，能实现测定系统整体的小型化。
作为上述角度检测部60的其他例子，也可以使用体积型的角度传感器。该情况下，取出同角度传感器的电阻的变化作为两个检测部6和6的角度变化的信号，这就能廉价地构成角度检测部60。另外，虽然省略了图示，但也可以由用目视测定两个检测部6和6的角度θ的量角器和向运算部61输入该量角器读取到的角度值的输入装置构成角度检测部60。这样，能简化角度检测部60的结构，也能简化角度检测部60与运算部61之间的数据的收发结构，因此，不仅角度检测部60，而且能使激光测距装置整体都廉价。
如图16A和16B所示，在转轴73的轴向上重叠连接了两个检测部6和6的情况下，来自各检测部6的光束的投光轴β在轴向上错开照射，与投光轴β在同一平面上的情况相比，检测角度可能产生微妙的误差。因此，最好设置补偿检测角度误差的补偿电路来提高角度检测精度。此外，替代转轴73，基准点也可以是各检测部6的后端部。
图19示出另外的其他例。在水平方向的测距时，距离测定部C的设置面64是床或水平台面，两个检测部6、6张开180°，向一面墙照射来自一方检测部6的光束LB，向对置的另一面墙照射来自另一方检测部6的光束LB。该情况下，使投光轴β对设置面64保持平行，就可以不移动一个激光测距装置A，而同时且正确地测定具有任意角度θ的两点间的距离L。在该距离测定部C上设置有水平确认用的水准仪65。
图20和图21示出其应用例。图20示出进行垂直方向的测距的情况，图21示出进行具有锐角角度θ″的两点间的测距的情况。前述的图17A和17B相当于具有钝角角度θ的情况。在测距具有任意角度θ的两点间的距离L的情况下，在距离测定部C不水平时，收集到的测距值结果就不正确。于是，利用水准仪65来确认张开两个检测部6、6时的各个光束LB的投光轴β与距离测定部C的水平位置关系，就能与设置面64的水平度无关，而正确地测定两点间的距离L。
作为水准仪65，不限于单轴水准仪，也可以使用两轴水准仪。在用于水平方向的两点间的测距的情况下，最好使用单轴水准仪。在用于垂直方向的测距的情况下，对于两个方向水平是必要的，因此使用两轴水准仪。这时，分别检测一方检测部6的倾斜度和对该倾斜度成为垂直方向的倾斜度，把任一倾斜度都调整为等于“0”，就能正确地进行垂直方向的距离测定。
为了用目视检测水准仪的水平程度，水平地维持距离测定部，也可以在本装置中安装可以装卸的用于用手动进行调整的手动调整机构(无图示)。这样，即使距离测定部的设置面倾斜，也能与激光测距装置的设置场所的倾斜状态无关，而用手动水平地保持距离测定部，就能进行以水平状态为基准的正确的测距处理。另外，作为其他例，为了检测水准仪的水平程度，水平地维持距离测定部，也可以在本装置中安装可以装卸的用于自动地进行调整的自动调整机构。该情况下，具有向运算部发送来自水准仪的与水平程度有关的数据的发送装置和驱动自动调整机构的驱动部，运算部也可以根据来自水准仪的与水平程度有关的数据向驱动部输出驱动自动调整机构的信号。作为水准仪，例如最好使用气泡水准传感器。气泡水准传感器通过倾斜由气泡切断电流，输出与倾斜度对应的电流量。作为自动调整机构，最好以来自向左右方向的一方水准仪的数据为基础，分别驱动左右两个驱动轴，以来自向前后方向的另一方水准仪的数据为基础，分别驱动前后两个驱动轴，就能调整水平度。作为另外的其他例，也可以把自动调整机构一体地设置在设置水准仪的距离测定部上，该自动调整机构用来检测水准仪的水平程度，自动地进行调整，维持距离测定部水平。
参照图22A、22B和22C说明另外的其他例。该例涉及的装置具有保存组合了两个检测部6、6的光束的相交角度的转角和在其转角内测定到的测定值的数据的功能。在测定对象的两端面呈接阶梯状的情况下，如图22A所示，在将来自一方检测部6的光束照射在测定对象面的一端保持不动的状态下，使另一方检测部6转动，如图22B所示，来自另一方检测部6的光束从测定对象面86的一端1′一直移动到凸起的测定对象面87的另一端2′，扩宽了转角(θ1→θ2)。这样，通过将由角度检测部检测到的角度数据和在各角度θ内测距到的各测定值保存在运算部中，就能根据该数据复原如图22C的D示出的测定对象面的三维形状。上述的组合数据也可以保存在外部存储媒体中。另外，也可以在距离测定部中设置外部的信息设备和用于通信的通信机构。
本发明不限于上述实施例的结构，可以在不改变发明宗旨的范围内作出各种各样的变形。例如，在一方检测部对另一方检测部转动，使投光轴可变时，在因转轴结构而一方投光轴对另一方投光轴位于平行移动的关系的情况下，在用距离计算处理部进行两点间距离的计算时，最好补偿其偏移量。在上述中，示出了一组检测部在闭合状态下上下重叠的结构(参照图16A和16B)的方式，但也可以不是上下重叠的关系，而是在同一平面内左右并列在转轴周围的方式。
权利要求
1.一种激光测距装置，使用激光来测定从装置看至少两个方向上的测定物之间的距离，其特征在于，设置有沿规定的投光轴向上述各测定物投射激光束的至少两个照射部、接受上述投射光的来自各测定物的反射光的受光部、根据上述受光部产生的对上述投射光的受光信号测定从装置的基准点到各测定物的距离的距离测定处理部、以及根据上述距离测定处理部测定的距离数据和至少两个投光轴的夹角的角度计算测定物间的距离的距离计算处理部；使上述一方照射部的投光轴对另一方的投光轴角度可变。
2.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于上述照射部和受光部构成检测部，设置多组该检测部；对应于上述多组检测部，设置多个上述距离测定处理部，通过一次测距操作就能进行多个方向的距离测定。
3.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于上述照射部具有一个光源，把来自一个光源的光束分离成两个方向，向两处测定物投射光束。
4.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于上述照射部具有向两个方向照射光束的两面发光的半导体激光器。
5.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于上述受光部具有一个通过多条光导纤维依次检测来自多处测定物的反射光的传感器。
6.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于具有自如切换位于上述反射光的光路上的状态和偏离光路的状态的分光镜，能用单一的受光部依次切换并接受来自多处测定物的反射光。
7.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于设置一个上述距离测定处理部，通过切换来自上述多个受光部的信号接收依次测定到多处测定物的各自的距离。
8.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于在上述反射光的光路上配置半透明反光镜，用该半透明反光镜一个受光部就能接受来自多处测定物的反射光。
9.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于独立设置两个具有上述照射部和受光部的检测部，各检测部被转动自如地设置在使光束的投光轴的夹角任意可变的轴系中；各检测部设置有检测上述投光轴夹角角度的角度检测部；使用由上述角度检测部得到的角度数据作为用于上述距离计算处理部进行距离计算的两个投光轴夹角的角度。
10.如权利要求9所述的激光测距装置，其特征在于上述角度检测部由测定上述两个检测部的角度的量角器和向上述距离计算处理部输入从该量角器读取的角度值的输入装置构成。
11.如权利要求9所述的激光测距装置，其特征在于在张开上述两个检测部时的至少一方的光束的投光轴对至少一个检测部的设置面处于平行的位置关系。
12.如权利要求11所述的激光测距装置，其特征在于具有用于检测上述至少一个检测部的设置面为水平的水准仪。
13.如权利要求9所述的激光测距装置，其特征在于上述距离计算处理部具有保存组合了上述两个检测部的光束的夹角即转角和在其角度内测距到的测定值的数据的功能。
14.如权利要求12所述的激光测距装置，其特征在于具有根据上述水准仪的水平程度检测结果进行调整来维持至少一个检测部水平的机构。
15.如权利要求13所述的激光测距装置，其特征在于具有在外部存储媒体中保存上述组合的数据的功能。
16.如权利要求13所述的激光测距装置，其特征在于具有用于与外部信息设备对上述组合数据进行通信的功能。
全文摘要
在使用激光来测定从装置看两个方向上的测定物之间的距离的激光测距装置中设置有沿规定的投光轴向各测定物投射激光束的两个照射部、接受来自上述投射光的各测定物的反射光的受光部、根据由上述受光部产生的对上述投射光的受光信号测定从装置的基准点到各测定物的距离的距离测定处理部、根据由上述距离测定处理部测定的距离数据和两个投光轴的夹角计算测定物间的距离的距离计算处理部；使上述一方照射部的投光轴对另一方照射部的投光轴角度可变。这样，仅用一次测距动作就能简单且高精度地测定测定物间的距离。
文档编号G01S17/87GK1480709SQ0314877
公开日2004年3月10日 申请日期2003年6月25日 优先权日2002年6月25日
发明者本田达也, 前田裕史, 岸田贵司, 吉村一成, 大木一史, 滨口秀司, 中村良光, 中村国法, 光, 史, 司, 成, 法 申请人:松下电工株式会社