特許 6043898 距離マーカ投射装置及びこれを備えた距離測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6043898

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】距離マーカ投射装置及びこれを備えた距離測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/02 20060101AFI20161206BHJP

   G01C 3/06 20060101ALN20161206BHJP

   G01S 17/08 20060101ALN20161206BHJP

【ＦＩ】

   G01C15/02

   !G01C3/06 120Q

   !G01S17/08

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-210786(P2011-210786)

(22)【出願日】2011年9月27日

(65)【公開番号】特開2013-72691(P2013-72691A)

(43)【公開日】2013年4月22日

【審査請求日】2014年9月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】510189662

【氏名又は名称】ヴイアールアイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110652

【弁理士】

【氏名又は名称】塩野谷 英城

(72)【発明者】

【氏名】藤田 岳史

【審査官】 神谷 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０７８４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２９４４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１１６２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８５３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１９８３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−００４１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８５６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１６２５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０３１８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０２３２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００５１８６０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ １／００−１１／３４

Ｇ０１Ｃ １３／００−１５／１４

Ｇ０１Ｓ ７／４８− ７／５１

Ｇ０１Ｓ １７／００−１７／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水平面Ｇに光によるマーカを投射する装置であって、
前記光によるマーカを投射するための光源と、
装置本体からの水平距離Ｌ１を記憶する記憶手段と、
前記水平面Ｇから装置本体までの高さＨを距離計の出力に基づいて求める手段と、
前記装置本体からの水平距離Ｌ１と前記水平面Ｇから装置本体までの高さＨとに基づいて、前記マーカを前記装置本体から水平距離Ｌ１にある前記水平面Ｇ上の位置Ｐ１に投射するための前記光源の光軸の角度を算出する演算手段と、
前記算出された光軸の角度に基づいて前記光源の光軸の角度を駆動制御し前記水平面Ｇ上の位置Ｐ１に前記マーカを投射させる手段と、
を備えた距離マーカ投射装置。

【請求項2】

請求項１に記載の距離マーカ投射装置において、
装置本体の傾斜角度を計測する手段を備え、
前記演算手段は、前記装置本体の傾斜角度が前記光軸の角度に与える影響を除去するように前記マーカを前記位置Ｐ１に投射するための光軸の角度を算出する、距離マーカ投射装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の距離マーカ投射装置において、
前記記憶手段に記憶する、前記装置本体からの水平距離Ｌ１を、ユーザに入力させる入力装置を備えた、距離マーカ投射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、所定距離（高さを含む）を表すマーカを表示面に投射する装置、及びこれを備えた距離測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、レーザ光により目標点までの距離を測定するレーザ距離計が知られている。レーザ距離計には、装置本体の傾斜角度を検出する機能を備えたものがある。例えば、特許文献１では、レーザ距離計による目標までの測定距離と、装置本体の傾斜角度とに基づいて、目標までの水平距離および垂直高さを算出できるものが開示されている。

【0003】

しかし、従来の距離計は、目標までの距離を知ることはできるが、目標までの途中の距離を知ることはできなかった。例えば、目標までの距離が２５ｍのとき、１０ｍの位置がどこにあるかを知ることはできなかった。距離計を用いて１０ｍの位置を知るためには、目標点をずらしながら、距離の表示が１０ｍになる位置を探すしか方法がなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−２４３４４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、所定距離にマーカを投射し、当該所定距離の位置をユーザに視認させることのできる装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明では以下の構成を採る。

【0007】

第１の発明は、面上に光によるマーカを投射する装置であって、
前記光によるマーカを投射するための光源と、
装置本体から前記マーカを投射する面上の所定位置までの当該面上における距離を記憶する記憶手段と、
前記面から装置本体までの高さを距離計の出力に基づいて求める手段と、
前記装置本体からマーカを投射する面上の所定位置までの面上における距離と前記面から装置本体までの高さとに基づいて、前記マーカを前記面上の所定位置に投射するための前記光源の光軸の角度を算出する演算手段と、
前記算出された光軸の角度に基づいて前記光源の光軸の角度を駆動制御し前記面上の所定位置に前記マーカを投射させる手段と、
を備えた距離マーカ投射装置。

【0008】

第２の発明は、面上に光による複数のマーカを直線状に等間隔に投射する装置であって、
前記光による複数のマーカを直線状に投射するための複数の光源と、
装置本体の面上の位置から等間隔に投射される各マーカ間の間隔を記憶する記憶手段と、
前記面から装置本体までの高さを距離計の出力に基づいて求める手段と、
前記装置本体の面上の位置から等間隔に投射される各マーカ間の間隔と前記面から装置本体までの高さとに基づいて、前記各マーカを前記面上の所定位置に投射するための前記各光源の光軸の角度を算出する演算手段と、
前記算出された各光軸の角度に基づいて前記各光源の光軸の角度を駆動制御し前記面上の所定位置に前記各マーカを直線状に等間隔に投射させる手段と、
を備えた距離マーカ投射装置。

【0009】

第３の発明は、面上に光によるマーカを投射する装置であって、
前記光によるマーカを投射するための光源と、
基準面から前記マーカを投射する壁面上の所定位置までの高さを記憶する記憶手段と、
装置本体から前記壁面までの距離を距離計の出力に基づいて求める手段と、
前記基準面から装置本体までの高さを距離計の出力に基づいて求める手段と、
前記基準面からマーカを投射する壁面上の所定位置までの高さと、前記装置本体から壁面までの距離と、前記基準面から装置本体までの高さとに基づいて、前記マーカを前記壁面上の所定位置に投射するための前記光源の光軸の角度を算出する演算手段と、
前記算出された光軸の角度に基づいて前記光源の光軸の角度を駆動制御し前記壁面上の所定位置に前記マーカを投射させる手段と、
を備えた距離マーカ投射装置。

【0010】

第４の発明は、壁面に光による複数のマーカを高さ方向に直線状に等間隔に投射する装置であって、
前記光による複数のマーカを壁面の高さ方向に直線状に投射するための複数の光源と、
基準面から等間隔に投射される各マーカ間の間隔を記憶する記憶手段と、
装置本体から前記壁面までの距離を距離計の出力に基づいて求める手段と、
前記基準面から装置本体までの高さを距離計の出力に基づいて求める手段と、
前記基準面から等間隔に投射される各マーカの間隔と、前記装置本体から壁面までの距離と、前記基準面から装置本体までの高さとに基づいて、前記各マーカを前記壁面上の所定位置に投射するための前記各光源の光軸の角度を算出する演算手段と、
前記算出された各光軸の角度に基づいて前記各光源の光軸の角度を駆動制御し前記壁面上の所定位置に前記各マーカを高さ方向に直線状に等間隔に投射させる手段と、
を備えた距離マーカ投射装置。

【0011】

上記の各発明において、距離計は、測定波としてレーザ等の光波を用いるものでもよいし、測定波として超音波等の音波を用いるものでもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、所定距離（高さを含む）にマーカを投射することによって、当該所定距離の位置をユーザに視認させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態である距離測定装置のブロック構成図。

【図2】第１実施形態の説明図。

【図3】第２実施形態の説明図。

【図4】第３実施形態の説明図。

【図5】第４実施形態の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を図１及び図２を参照して説明する。図１は、距離マーカ投射機能を備えた、距離測定装置の構成を示している。

【0015】

目標距離計測手段１は、レーザ距離計を備え、装置本体Ｏから目標点Ｍ１までの距離Ｄ１を算出する。表示手段２は、液晶ディスプレイ等の表示装置を備え、目標距離計測手段１が算出した目標点Ｍ１までの距離Ｄ１を表示装置に表示する。ユーザは、この表示装置の表示によって、目標点Ｍ１までの距離Ｄ１を知ることができる。

【0016】

本体傾斜計測手段３は、装置本体の基準姿勢からの傾斜角度θ１を算出する。ここにいう傾斜角度とは、目標距離計測手段１に装備されたレーザ距離計が放射する測定波の光軸に直交する水平軸を中心とした装置本体の回転角度である。本実施形態では、上記測定波の光軸が水平であるときの装置本体の姿勢を基準姿勢とする。本体傾斜計測手段３は、例えば、既知の傾斜センサを備えることにより実現される。

【0017】

本体高さ計測手段４は、ユーザが立っている地面等の基準面Ｇから装置本体Ｏまでの垂直高さＨを算出する。本実施形態では、本体高さ計測手段４として第２のレーザ距離計を備える。本体高さ計測手段４は、この第２のレーザ距離計が測定した装置本体Ｏから基準面Ｇ上の地点Ｍ２までの距離と、本体傾斜計測手段３が出力する装置本体の傾斜角度θ１とに基づいて、基準面Ｇから装置本体Ｏまでの垂直高さＨを算出する。本実施形態において、基準面Ｇは水平であるとし、本体高さ計測手段４に装備されたレーザ距離計は、装置本体の基準姿勢において、基準面Ｇに垂直な方向（鉛直方向）に測定波を放射するものとする。本実施形態において、目標距離計測手段１に装備されたレーザ距離計の測定波の光軸と、本体高さ計測手段４に装備されたレーザ距離計の測定波の光軸とは、装置本体の姿勢にかかわらず、常に直交するように構成されている。

【0018】

ポイント投射手段５は、レーザポインタを備え、ユーザが立っている基準面Ｇ上に、ポイント（マーカ）を投射する。レーザポインタの光軸は、目標距離計測手段１の測定波の光軸、および本体高さ計測手段４の測定波の光軸と同一の平面内（図２の紙面）に含まれるものとし、当該平面は基準面Ｇに直交するものとする。

【0019】

光軸回動手段６は、ポイント投射手段５に装備されたレーザポインタの光軸を上記の平面内で回動させる機構を備えている。レーザポインタの光軸を回動させることにより、基準面Ｇに表示されるポイントＰ１の位置決めがなされ、更に、装置本体の傾斜角度θ１の変化にかかわらず、基準面Ｇ上のポイントＰ１を定位置に維持する。例えば、ステッピングモータを用いることにより、レーザポインタの光軸の角度を制御し、基準面ＧにおけるポイントＰ１の表示位置を制御することができる。

【0020】

本実施形態において、ポイント設定手段７は、基準面Ｇにおける装置本体の位置Ｐ０からポイント位置Ｐ１までの水平距離Ｌ１の入力をユーザから受け付ける。ポイント設定手段７は、ユーザが操作可能な入力装置を備え、入力装置を介してユーザから入力された距離Ｌ１を記憶装置に記憶する。

【0021】

ポイント投射角演算手段８は、基準面Ｇにおける装置本体の位置Ｐ０からレーザポインタによるポイントＰ１までの距離が、ポイント設定手段７から入力された水平距離Ｌ１と常に等しくなるように、光軸回動手段６を駆動制御してレーザポインタの光軸角度を制御する。

【0022】

次に、図２を参照し、本実施形態の動作を説明する。

【0023】

図２の紙面において、装置本体の姿勢が、基準姿勢からθ１だけ時計回りに傾いているものとする。ここで、θ１は反時計回りを正とする。このとき、本体傾斜計測手段３は、装置本体の傾斜角度θ１を継続的に算出し、この値を本体高さ計測手段４と、ポイント投射角演算手段８とに継続的に入力する。

【0024】

また、目標距離計測手段１は、本体位置Ｏから目標点Ｍ１までの距離Ｄ１を算出し、表示手段２に入力する。表示手段２は、入力された距離Ｄ１を表示する。ユーザは、表示手段２の表示により目標点Ｍ１までの距離Ｄ１を知ることができる。

【0025】

また、本体高さ計測手段４は、本体位置Ｏからレーザ距離計の測定波が向かう基準面Ｇ上の点Ｍ２までの距離Ｄ２を継続的に算出し、本体傾斜計測手段３から入力されている本体傾斜角度θ１を用いて、基準面Ｇから装置本体までの垂直高さＨを継続的に算出する。

【0026】

Ｈ＝｜Ｄ２・ｃｏｓθ１｜となる。

【0027】

本体高さ計測手段４は、算出した本体高さＨをポイント投射角演算手段８に継続的に入力する。

【0028】

ポイント設定手段７は、ユーザから入力された距離Ｌ１、即ち、装置本体の位置Ｏからポイントマーカを投射すべき位置Ｐ１までの水平距離Ｌ１を記憶し、この値をポイント投射角演算手段８に継続的に入力する。

【0029】

ポイント投射角演算手段８は、入力されている本体傾斜角度θ１、本体高さＨ、および装置本体からマーカ位置Ｐ１までの水平距離Ｌ１に基づいて、ポイント投射手段５が投射するレーザの光軸を基準から何度の方向に向ければ、投射点がＰ１に一致するか、当該レーザポインタの光軸角度θｒを継続的に算出する。レーザポインタの光軸が本体高さ計測手段４の測定波の光軸（つまりＯ−Ｍ２）に一致するとき、レーザポインタの光軸角度を０°とすると、θｒは、次式により算出される。

【0030】

θｒ＝θ２−θ１ （図２の状態において、θ１は負数）
θ２＝ａｒｃｔａｎ（Ｌ１／Ｈ）

【0031】

ポイント投射角演算手段８は、算出した光軸角度θｒを光軸回動手段６に継続的に入力する。光軸回動手段６は、レーザポインタの光軸角度がθｒとなるように、光軸回動機構を継続的に制御する。

【0032】

これにより、レーザポインタから投射されたレーザ光は、基準面Ｇ上の点Ｐ１にポイント（マーカ）を表示する。ユーザは、ポイントの表示されている地点Ｐ１が、装置本体から水平距離にしてＬ１の距離にあることを視認することができる。

【0033】

ここで、装置本体の傾斜角度θ１が変化しても、レーザポインタによってポイントされる点Ｐ１の位置は変化せず、一定に保たれる。上式の通り、本体の傾斜角度θ１の変化を打ち消すように、レーザポインタの光軸角度θｒを修正しているからである。例えば、本体の傾斜角度θ１が時計回りに１０°変化すれば、レーザポインタの光軸角度θｒは反時計回りに１０°変化するので、レーザポインタによってポイントされる点Ｐ１の位置は一定に保たれる。

【0034】

以上説明した本実施形態によれば、レーザ距離計によって目標点までの距離Ｄ１をユーザに示せるだけでなく、ユーザが設定した所定距離Ｌ１の地点にマーカを投射して、当該所定距離の位置をユーザに視認させることができる。

【0035】

ここで、図２では、目標点Ｍ１が水平より下に位置するものとして図示したが、目標点Ｍ１が水平より上方に位置する場合、つまり本体の傾斜角度θ１が正の値を持つ場合でも、同様の作用効果を得ることができる。また、本実施形態では、本体高さ計測手段４が第２のレーザ距離計を備え、この第２のレーザ距離計による測定結果に基づいて本体の垂直高さＨを求めた。しかし、図２に示すように、目標点Ｍ１が基準面Ｇ上に位置している場合は、装置本体から目標点Ｍ１までの距離Ｄ１と、本体の傾斜角度θ１とに基づいて、本体の垂直高さＨを求めることが可能である。よって、この場合は、ポイント投射角演算手段８が本体の垂直高さＨを求めるようにし、本体高さ計測手段４を不要とすることができる。

【0036】

この場合、Ｈ＝｜Ｄ１・sinθ１｜となる。

【0037】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図１及び図３に基づいて説明する。

【0038】

本実施形態では、レーザポインタにより表示するポイント（マーカ）を複数とし、当該複数のポイントを基準面Ｇ上に直線に沿って等間隔に表示する。これにより、基準面Ｇ上にメジャーを表示するものである。

【0039】

本実施形態において、ポイント設定手段７は、基準面Ｇ上に表示する複数のポイント間の距離（間隔）Ｔの入力をユーザから受け付ける。ポイント設定手段７は、ユーザが操作可能な入力装置を備え、入力装置を介してユーザから入力されたポイント間の距離Ｔを記憶装置に記憶する。そして、この値Ｔをポイント投射角演算手段８に継続的に入力する。

【0040】

ポイント投射手段５は、基準面Ｇ上に複数のポイントを投射するたに、複数のレーザポインタを備えている。光軸回動手段６は、ポイント投射手段５に装備された複数のレーザポインタの各光軸を独立して回動させる機構を備えている。例えば、各レーザポインタの光軸を回動するための独立したステッピングモータを複数備えている。

【0041】

その他の構成は、前述の第１実施形態と同一である。次に、図３を参照して本実施形態の動作を説明する。

【0042】

本実施形態において、ポイント投射角演算手段８は、本体傾斜計測手段３から入力されている本体傾斜角度θ１、本体高さ計測手段４から入力されている本体高さＨ、およびポイント設定手段７から入力されている複数のポイント間の距離Ｔに基づいて、ポイント投射手段５が投射する複数のレーザの各光軸を基準から何度の方向に向ければ、各投射点がＰ１，Ｐ２に一致するか、各レーザポインタの光軸角度θｒ１，θｒ２を継続的に算出する。レーザポインタの光軸が本体高さ計測手段４の測定波の光軸（つまりＯ−Ｍ２）に一致するとき、レーザポインタの光軸角度を０°とすると、θｒ１，θｒ２は、次式により算出される。

【0043】

θｒ１＝θ２−θ１ （図３の状態において、θ１は負数）
θｒ２＝θ３−θ１
θ２＝ａｒｃｔａｎ（Ｔ／Ｈ）
θ３＝ａｒｃｔａｎ（２Ｔ／Ｈ）

【0044】

本実施形態では、基準面Ｇにメジャーを表示するレーザポインタの数を２つとしたが、３つ以上の場合、各レーザポインタの光軸の角度は以下の式で求められる。

【0045】

θｒｘ＝ａｒｃｔａｎ（ｘ・Ｔ／Ｈ）−θ１
（ｘ＝１，２，３，・・・，レーザポインタの光軸の総数）

【0046】

ポイント投射角演算手段８は、算出した光軸角度θｒｘを光軸回動手段６に継続的に入力する。光軸回動手段６は、各レーザポインタの光軸角度がθｒｘとなるように、光軸回動機構５を継続的に制御する。

【0047】

本実施形態では、これにより、レーザポインタから投射されたレーザ光は、基準面Ｇ上の点Ｐ１および点Ｐ２にポイント（マーカ）を表示する。ユーザは、ポイントの表示されている地点Ｐ１が、装置本体から水平距離にしてＴの距離にあり、地点Ｐ２が、装置本体から水平距離にして２Ｔの距離にあることを視認することができる。基準面に投射された各ポイントＰ１，Ｐ２の位置が、本体の傾斜角度θ１の影響を受けないことは、前述した第１実施形態と同様である。

【0048】

図２の例では、地点Ｐ１，Ｐ２の２点だけにポイントを投射しているが、ポイント投射手段５に多数のレーザポインタを装備することにより、基準面Ｇ上に多数のポイントを等間隔に表示することができ、この場合、間隔Ｔの値を小さくしメジャーの目盛の刻みを細かくすることが可能である。

【0049】

このようにすると、第１実施形態と同一の効果を奏するほか、装置本体から目標点Ｍ１に至るまでの途中の、任意の地点までの距離を把握しやすくなる。

【0050】

＜第３実施形態＞
以下、本発明の第３実施形態を図１及び図４を参照して説明する。前述の第１実施形態および第２実施形態では、レーザポインタによるポイントマーカを、水平な面に投射したが、本実施形態では、基準面からの高さを示すポイントマーカを基準面に対し垂直な面に投射できるように構成する。その構成については、再び図１を参照して説明する。

【0051】

目標距離計測手段１は、レーザ距離計を備え、装置本体Ｏから目標点Ｍ１までの距離Ｄ１を算出する。本実施形態において、目標点Ｍ１は、図４に示すように、基準面Ｇに対し垂直な壁面Ｗの上方に位置しているものとする。表示手段２は、液晶ディスプレイ等の表示装置を備え、目標距離計測手段１が算出した目標点Ｍ１までの距離Ｄ１を表示装置に表示する。ユーザは、この表示装置の表示によって、目標点Ｍ１までの距離Ｄ１を知ることができる。

【0052】

本体傾斜計測手段３は、装置本体の基準姿勢からの傾斜角度θ１を算出する。ここにいう傾斜角度とは、目標距離計測手段１に装備されたレーザ距離計が放射する測定波の光軸に直交する水平軸を中心とした本体の回転角度である。本実施形態では、上記測定波の光軸が水平であるときの装置本体の姿勢を基準姿勢とする。本体傾斜計測手段３は、例えば、既知の傾斜センサを備えることにより実現される。

【0053】

本体高さ計測手段４は、ユーザが立っている地面等の基準面Ｇから装置本体Ｏまでの垂直高さＨ０を算出する。本実施形態では、本体高さ計測手段４として第２のレーザ距離計を備える。本体高さ計測手段４は、この第２のレーザ距離計が測定した装置本体Ｏから基準面Ｇ上の地点Ｍ２までの距離Ｄ２と、本体傾斜計測手段３が出力する装置本体の傾斜角度θ１とに基づいて、基準面Ｇから装置本体Ｏまでの垂直高さＨ０を算出する。本実施形態において、基準面Ｇは水平であるとし、本体高さ計測手段４に装備されたレーザ距離計は、装置本体の基準姿勢において、基準面Ｇに垂直な方向（鉛直方向）に測定波を放射するものとする。本実施形態において、目標距離計測手段１に装備されたレーザ距離計の測定波の光軸と、本体高さ計測手段４に装備されたレーザ距離計の測定波の光軸とは、装置本体の姿勢にかかわらず、常に直交するように構成されている。

【0054】

ポイント投射手段５は、レーザポインタを備え、基準面Ｇに垂直な壁面Ｗに、ポイント（マーカ）を投射する。レーザポインタの光軸は、目標距離計測手段１の測定波の光軸、および本体高さ計測手段４の測定波の光軸と同一の平面内（図４の紙面）に含まれるものとし、当該平面は基準面Ｇ及びこれに垂直な壁面Ｗに直交するものとする。

【0055】

光軸回動手段６は、ポイント投射手段５に装備されたレーザポインタの光軸を上記の平面内で回動させる機構を備えている。レーザポインタの光軸を回動させることにより、壁面Ｗに表示されるポイントＰ１の位置決めがなされ、更に、装置本体の傾斜角度θ１の変化にかかわらず、壁面Ｗ上のポイントＰ１を定位置に維持する。例えば、ステッピングモータを用いることにより、レーザポインタの光軸の角度を制御し、壁面ＷにおけるポイントＰ１の表示位置を制御することができる。

【0056】

ポイント設定手段７は、本実施形態において、基準面Ｇから壁面Ｗ上のポイント位置Ｐ１までの垂直高さＨ１の入力をユーザから受け付ける。ポイント設定手段７は、ユーザが操作可能な入力装置を備え、入力装置を介してユーザから入力された高さＨ１を記憶装置に記憶する。

【0057】

ポイント投射角演算手段８は、基準面ＧからレーザポインタによるポイントＰ１までの高さが、ポイント設定手段７から入力された垂直高さＨ１と常に等しくなるように、光軸回動手段６を制御してレーザポインタの光軸角度を制御する。

【0058】

次に、図４を参照し、本実施形態の動作を説明する。

【0059】

図４の紙面において、装置本体の姿勢が、基準姿勢からθ１だけ反時計回りに傾いているものとする。ここで、θ１は反時計回りを正とする。このとき、本体傾斜計測手段３は、本体傾斜角度θ１を継続的に算出し、この値を本体高さ計測手段４と、ポイント投射角演算手段８とに継続的に入力する。

【0060】

また、目標距離計測手段１は、本体位置Ｏから目標点Ｍ１までの距離Ｄ１を算出し、表示手段２に入力する。表示手段２は、入力された距離Ｄ１を表示する。ユーザは、表示手段２の表示により目標点Ｍ１までの距離Ｄ１を知ることができる。また、目標距離計測手段１は、距離Ｄ１を継続的に算出し、この値Ｄ１をポイント投射角演算手段８に継続的に入力する。

【0061】

また、本体高さ計測手段４は、本体位置Ｏからレーザ距離計の測定波が向かう基準面Ｇ上の点Ｍ２までの距離Ｄ２を継続的に算出し、本体傾斜計測手段３から入力されている本体傾斜角度θ１を用いて、基準面Ｇから装置本体Ｏまでの垂直高さＨ０を継続的に算出する。

【0062】

Ｈ０＝｜Ｄ２・ｃｏｓθ１｜となる。

【0063】

本体高さ計測手段４は、算出した本体高さＨ０をポイント投射角演算手段８に継続的に入力する。

【0064】

ポイント設定手段７は、ユーザから入力された高さＨ１、即ち、基準面Ｇからポイントマーカを投射すべき位置Ｐ１までの垂直高さＨ１を記憶し、この値をポイント投射角演算手段８に継続的に入力する。

【0065】

ポイント投射角演算手段８は、入力されている本体傾斜角度θ１、目標点Ｍ１までの距離Ｄ１、本体高さＨ０、および装置本体からマーカ位置Ｐ１までの垂直高さＨ１に基づいて、ポイント投射手段５が投射するレーザの光軸を基準から何度の方向に向ければ、投射点がＰ１に一致するか、当該レーザポインタの光軸角度θｒを継続的に算出する。レーザポインタの光軸が目標距離計測手段１の測定波の光軸（つまりＯ−Ｍ１）に一致するとき、レーザポインタの光軸角度を０°とすると、θｒは、次式により算出される。

【0066】

θｒ＝θ２−θ１ （図４において、θｒは負数）
θ２＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｈ１−Ｈ０）／（Ｄ１・ｃｏｓθ１）｝

【0067】

ポイント投射角演算手段８は、算出した光軸角度θｒを光軸回動手段６に継続的に入力する。光軸回動手段６は、レーザポインタの光軸角度がθｒとなるように、光軸回動機構を継続的に制御する。

【0068】

これにより、レーザポインタから投射されたレーザ光は、壁面Ｗの点Ｐ１にポイント（マーカ）を表示する。ユーザは、ポイントの表示されている点Ｐ１が、基準面Ｇから垂直高さＨ１の位置にあることを視認することができる。

【0069】

ここで、装置本体の傾斜角度θ１が変化しても、レーザポインタによってポイントされる点Ｐ１の位置は変化せず、一定に保たれる。上式の通り、本体の傾斜角度θ１の変化を打ち消すように、レーザポインタの光軸角度θｒを修正しているからである。例えば、本体の傾斜角度θ１が反時計回りに１０°変化すれば、レーザポインタの光軸角度θｒは時計回りに１０°変化するので、レーザポインタによってポイントされる点Ｐ１の位置は一定に保たれる。

【0070】

以上説明した本実施形態によれば、レーザ距離計によって目標点Ｍ１までの距離Ｄ１をユーザに示すだけでなく、ユーザが設定した所定高さＨ１の位置にマーカを投射して、当該所定高さの位置をユーザに視認させることができる。

【0071】

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態を図１及び図５に基づいて説明する。

【0072】

本実施形態では、レーザポインタにより表示するポイント（マーカ）を複数とし、当該複数のポイントを壁面の高さ方向に等間隔に表示する。これにより、壁面にメジャーを表示するものである。

【0073】

本実施形態において、ポイント設定手段７は、壁面に表示する複数のポイント間の間隔Ｔの入力をユーザから受け付ける。ポイント設定手段７は、ユーザが操作可能な入力装置を備え、入力装置を介してユーザから入力されたポイント間の間隔Ｔを記憶装置に記憶する。そして、この値Ｔをポイント投射角演算手段８に継続的に入力する。

【0074】

ポイント投射手段５は、壁面Ｗに複数のポイントＰ１，Ｐ２を投射するたに、複数のレーザポインタを備えている。光軸回動手段６は、ポイント投射手段５に装備された複数のレーザポインタの各光軸を独立して回動させる機構を備えている。例えば、各レーザポインタの光軸を回動するための独立したステッピングモータを複数備えている。

【0075】

その他の構成は、前述の第３実施形態と同一である。次に、図５を参照し本実施形態の動作を説明する。

【0076】

本実施形態において、ポイント投射角演算手段８は、本体傾斜計測手段３から入力されている本体傾斜角度θ１、目標点Ｍ１までの距離Ｄ１、本体高さ計測手段４から入力されている本体高さＨ０、およびポイント設定手段７から入力されている複数のポイント間の間隔Ｔに基づいて、ポイント投射手段５が投射する複数のレーザの各光軸を基準から何度の方向に向ければ、各投射点がＰ１，Ｐ２に一致するか、各レーザポインタの光軸角度θｒ１，θｒ２を継続的に算出する。レーザポインタの光軸が目標距離計測手段１の測定波の光軸（つまりＯ−Ｍ１）に一致するとき、レーザポインタの光軸角度を０°とすると、θｒ１，θｒ２は、次式により算出される。

【0077】

θｒ１＝θ２−θ１ （図５において、θｒ１，θｒ２は負数）
θｒ２＝θ３−θ１
θ２＝ａｒｃｔａｎ｛（Ｔ−Ｈ０）／（Ｄ１・ｃｏｓθ１）｝
θ３＝ａｒｃｔａｎ｛（２Ｔ−Ｈ０）／（Ｄ１・ｃｏｓθ１）｝

【0078】

本実施形態では、壁面にメジャーを表示するレーザポインタの数を２つとしたが、３つ以上の場合、各レーザポインタの光軸の角度は以下の式で求められる。

【0079】

θｒｘ＝ａｒｃｔａｎ｛（ｘ・Ｔ−Ｈ０）／（Ｄ１・ｃｏｓθ１）｝−θ１
（ｘ＝１，２，３，・・・，レーザポインタの光軸の総数）

【0080】

ポイント投射角演算手段８は、算出した光軸角度θｒｘを光軸回動手段６に継続的に入力する。光軸回動手段６は、各レーザポインタの光軸角度がθｒｘとなるように、光軸回動機構５を継続的に制御する。

【0081】

本実施形態では、これにより、レーザポインタから投射されたレーザ光は、壁面Ｗの点Ｐ１および点Ｐ２にポイント（マーカ）を表示する。ユーザは、ポイントの表示されている点Ｐ１が、基準面Ｇから垂直高さＴの位置にあり、点Ｐ２が、基準面Ｇから垂直高さ２Ｔの位置にあることを視認することができる。壁面Ｗに投射された各ポイントＰ１，Ｐ２の位置が、本体の傾斜角度θ１の影響を受けないことは、前述した第３実施形態と同様である。

【0082】

図５の例では、点Ｐ１，Ｐ２の２点だけにポイントを投射しているが、ポイント投射手段５に多数のレーザポインタを装備することにより、壁面Ｗに多数のポイントを等間隔に表示することができ、この場合、間隔Ｔの値を小さくしメジャーの目盛の刻みを細かくすることが可能である。

【0083】

このようにすると、第３実施形態と同一の効果を奏するほか、基準面Ｇから目標点Ｍ１に至るまでの途中の、任意の点までの高さを把握しやすくなる。

【0084】

本発明は、以上に説明した各実施形態に限られるものではない。本発明の作用効果を得るための幾何的な角度の取り方や演算方法は種々の変更が可能である。また、一つの装置に複数の実施形態の機能を搭載してもよい。例えば、第１又は第２実施形態のように距離方向にマーカを投射する機能と、第３又は第４実施形態のように高さ方向にマーカを投射する機能との両方を一つの装置に搭載してもよい。この場合、距離方向にマーカを投射すべきか、高さ方向にマーカを投射すべきかの切り替えは種々のスイッチにより行うことが考えられる。例えば、手動のスイッチを備え、ユーザによるスイッチ操作に基づいて距離方向へのマーカ投射と高さ方向へのマーカ投射とを切り替えてもよい。又は、内蔵の傾斜センサの出力に基づき、目標点Ｍ１が所定位置よりも下方にある場合は距離方向へマーカを投射し、目標点Ｍ１が所定位置よりも上方にある場合は高さ方向へマーカを投射することが考えられる。また、装置本体の姿勢を検出する方法としては、装置本体に内蔵したセンサを用いる方法に限らず、外部のデバイスの出力に基づいて検出する方法や、その他既存の技術を採用することが可能である。

【符号の説明】

【0085】

１ 目標距離計測手段
２ 表示手段
３ 本体傾斜計測手段
４ 本体高さ計測手段
５ ポイント投射手段
６ 光軸回動手段
７ ポイント設定手段
８ ポイント投射角演算手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】