JP2000065527A - Optical range finder - Google Patents

Optical range finder

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JP2000065527A
JP2000065527A JP10231341A JP23134198A JP2000065527A JP 2000065527 A JP2000065527 A JP 2000065527A JP 10231341 A JP10231341 A JP 10231341A JP 23134198 A JP23134198 A JP 23134198A JP 2000065527 A JP2000065527 A JP 2000065527A
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JP
Japan
Prior art keywords
light
optical path
distance measuring
guide member
light guide
Prior art date
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Pending
Application number
JP10231341A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Shionoya
孝 塩野谷
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make a small-size lightweight, and low-cost light-guide means which form a reference optical path and a distance measurement optical path in the optical range finder. SOLUTION: This device has a light source 1, the light guide means 4 which branches light from the light source 1 into a reference optical path and a distance measuring optical path, and guides the lights from both the optical paths to a photodetection part, a photodetecting means 19 which constitute the photodetection part and receives and converts the light from the distance measurement optical path or reference optical path into an electric signal, and a distance measuring means 20 which finds the distance to an object to be measured by the electric signal from the photodetecting means. Then the light guide means 4 which forms the reference optical path and distance measurement optical path is constituted of a light guide member 4 formed by laminating glass substrates slanting to the incidence direction of the light from the light source 1, and the light guide member 4 has at least a 1st optical function element 14 which is formed on the top surface of a glass substrate and branches into the reference optical path and distance measurement optical path and a 2nd optical function element 15 which guides the lights from both the optical paths to the photodetection part 19.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光波測距装置に関
し、特に、その光学系の一部を小型、軽量なラミネート
プリズムからなる光ガイド部材により構成した新規な構
成の光波測距装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light wave distance measuring device, and more particularly to a light wave distance measuring device having a novel configuration in which a part of the optical system is constituted by a light guide member comprising a small and light laminated prism.

【0002】[0002]

【従来の技術】光波測距装置は、レーザ光を測定対象物
に向けて送信し、測定対象物からの戻り光を受光し、そ
の受光したレーザ光の位相や遅延時間に基づいて距離を
計測する。図8は、従来のレーザ光の遅延時間に基づい
て距離を計測する光波測距装置を示すブロック図であ
る。図8において、光源であるレーザダイオード101
が発生したパルスレーザ光は、リレーレンズ102で平
行ビームとなり、ビームスプリッタ103によって、透
過光と反射光に分岐される。
2. Description of the Related Art A lightwave distance measuring device transmits a laser beam toward an object to be measured, receives return light from the object to be measured, and measures a distance based on the phase and delay time of the received laser beam. I do. FIG. 8 is a block diagram showing a conventional lightwave distance measuring device for measuring a distance based on a delay time of a laser beam. 8, a laser diode 101 as a light source is shown.
Is converted into a parallel beam by the relay lens 102, and is split by the beam splitter 103 into transmitted light and reflected light.

【0003】ビームスプリッタ103を透過した透過光
は、光路切り替えシャッタ104の位置を通過し、リレ
ーレンズ105で集光され、光ファイバ106に入射す
る。更に、光ファイバを通過して、リレーレンズ109
で平行ビームにされ、光量減衰フィルタ110で所定量
の光量に減衰され、ビームスプリッタ111を経由して
リレーレンズ112で集光され、基準パルス光として受
光素子113へ入射する。受光素子113は、入射した
基準パルス光の光量に応じた信号を距離測定手段114
に出力する。上記のビームスプリッタ103から光ファ
イバ106を経由してビームスプリッタ111までの光
路が基準光路である。そして、光路切り替えシャッタ1
04により基準光路側が開放(この時、後述の測距光路
側は閉鎖)されている時、基準光路を経由した基準パル
ス光が受光素子113へ入射する。また、光量減衰フィ
ルタ110の透過率は、基準光路から受光素子113へ
の入射光量が所定値に減衰されるように組立時に調整さ
れる。
The transmitted light transmitted through the beam splitter 103 passes through the position of an optical path switching shutter 104, is condensed by a relay lens 105, and enters an optical fiber 106. Further, the light passes through the optical fiber, and passes through the relay lens 109.
Then, the light is converted into a parallel beam, attenuated to a predetermined amount by a light amount attenuation filter 110, condensed by a relay lens 112 via a beam splitter 111, and is incident on a light receiving element 113 as reference pulse light. The light receiving element 113 outputs a signal corresponding to the amount of incident reference pulse light to a distance measuring unit 114.
Output to An optical path from the beam splitter 103 to the beam splitter 111 via the optical fiber 106 is a reference optical path. And an optical path switching shutter 1
When the reference light path side is opened by 04 (at this time, the distance measurement light path side described later is closed), the reference pulse light passing through the reference light path enters the light receiving element 113. The transmittance of the light amount attenuation filter 110 is adjusted at the time of assembly so that the amount of light incident on the light receiving element 113 from the reference optical path is attenuated to a predetermined value.

【0004】一方、ビームスプリッタ103で反射され
た反射光は、光路切り替えシャツタ104の位置を通過
し、リレーレンズ115で集光され、光ファイバ116
に入射し、それを通過して、ビームスプリッタ119の
光軸付近にミラーがコーティングされた面120で反射
し、ダイクロイックミラー121で反射して、対物レン
ズ123から測定対象物(図示せず)ヘ向けて送信パル
ス光として送信される。そして、測定対象物から戻って
きたパルス光は、対物レンズ123で受信され受信パル
ス光となる。この受信パルス光は、ダイクロイックミラ
ー121で反射され、ビームスプリッタ119の面12
0のミラー以外の部分を通過し、光ファイバー124、
リレーレンズ125、光量調整フィルタ126を経由し
てビームスプリッ夕111へ入射する。そして、ビーム
スプリッタ111で反射された光は、レンズ112で集
光され受光素子113へ入射する。
On the other hand, the reflected light reflected by the beam splitter 103 passes through the position of the optical path switching shutter 104, is condensed by a relay lens 115, and is condensed by an optical fiber 116.
, Passes through it, is reflected by the mirror-coated surface 120 near the optical axis of the beam splitter 119, is reflected by the dichroic mirror 121, and travels from the objective lens 123 to a measurement object (not shown). And transmitted as transmission pulse light. Then, the pulse light returned from the measurement target is received by the objective lens 123 and becomes a received pulse light. This received pulse light is reflected by the dichroic mirror 121 and is reflected on the surface 12 of the beam splitter 119.
The optical fiber 124 passes through a portion other than the mirror 0,
The light enters the beam splitter 111 via the relay lens 125 and the light amount adjustment filter 126. Then, the light reflected by the beam splitter 111 is condensed by the lens 112 and enters the light receiving element 113.

【0005】上記のビームスプリッタ103から対物レ
ンズ123までが、測距光路の送信光路であり、対物レ
ンズ123からビームスプリッタ111を経由して受光
素子113までの経路が、測距光路の受信光路である。
受光素子113は、入射した受信パルス光の光量に応じ
た信号を距離測定手段114に出力する。なお、受信パ
ルス光が受光素子113へ入射するのは、光路切り替え
シャッタ104が測距光路側を開放状態にするよう切り
替えられている時である。そして、距離測定手段114
は、前記基準パルス光による信号と前記受信パルス光に
よる信号との時間差から測定対象物までの距離を求め
る。
The path from the beam splitter 103 to the objective lens 123 is the transmission optical path of the distance measuring optical path, and the path from the objective lens 123 to the light receiving element 113 via the beam splitter 111 is the receiving optical path of the distance measuring optical path. is there.
The light receiving element 113 outputs to the distance measuring means 114 a signal corresponding to the amount of incident pulse light received. The reception pulse light enters the light receiving element 113 when the optical path switching shutter 104 is switched to open the distance measuring optical path side. Then, the distance measuring means 114
Calculates the distance to the measurement object from the time difference between the signal based on the reference pulse light and the signal based on the received pulse light.

【0006】また、距離測定に先立って、測定対象物
は、測定者によって、接眼レンズ127、レチクル12
8、正立プリズム129、合焦レンズ122、対物レン
ズ123からなる視準光学系を通して観察され、合焦レ
ンズ122をX方向に調整して測定対象物への焦点が合
わせられる。さらに、測距光路の受信光路側経由で受光
素子113へ入射する受信パルス光の光量は、測距精度
を確保するために、基準光路経由で受光素子113へ入
射する基準パルス光の光量と同レベルになるように光量
調整フィルタ126で調整される。光量調整フィルタ1
26は、円周方向に光学濃度が連続的に変化している円
形フィルタであり、光量調整フィルタ126の中心に回
転軸を固定されたモータ130によって回転され、受信
パルス光の透過率を調整する。
Prior to distance measurement, an object to be measured is measured by an eyepiece lens 127 and a reticle 12 by a measurer.
8. Observation is performed through a collimating optical system including the erecting prism 129, the focusing lens 122, and the objective lens 123, and the focusing lens 122 is adjusted in the X direction to focus on the measurement object. Further, the amount of the received pulse light that enters the light receiving element 113 via the receiving optical path side of the distance measuring optical path is the same as the amount of the reference pulse light that enters the light receiving element 113 via the reference optical path in order to secure the accuracy of distance measurement. The light amount is adjusted by the light amount adjustment filter 126 so as to be at the level. Light intensity adjustment filter 1
Reference numeral 26 denotes a circular filter whose optical density continuously changes in the circumferential direction. The circular filter 26 is rotated by a motor 130 having a rotation axis fixed at the center of the light amount adjustment filter 126 to adjust the transmittance of the received pulse light. .

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の通り、従来の測
距装置は、光源のレーザダイオード101と受光素子1
13との間に、基準光路、送信光路及び受信光路を構成
する必要があり、図8に示される通りその部品数も多
く、大型で重たいものになっている。更に、最近の測距
装置は、測距以外に測角も同時に行うことができるよう
に改良され、かかる装置は、更に大型化し、重くなる傾
向にある。このような大型化及び重量化は、屋外で行わ
れる測量での、測量装置の運搬を困難にし、測量の作業
性が悪くなるという問題があった。また、多くの部品の
使用は、大量生産になじますコストアップを招き、測量
装置は高額化の傾向にある。
As described above, the conventional distance measuring device includes a laser diode 101 as a light source and a light receiving element 1.
It is necessary to configure a reference optical path, a transmission optical path, and a reception optical path between the optical path 13 and the optical path 13. As shown in FIG. Further, recent distance measuring devices have been improved so that angle measurement can be performed simultaneously in addition to distance measuring, and such devices tend to be larger and heavier. Such an increase in size and weight has a problem that it is difficult to carry the surveying device in surveying performed outdoors and that the workability of surveying is deteriorated. In addition, the use of many parts leads to an increase in cost, which is equivalent to mass production, and the surveying equipment tends to be expensive.

【0008】そこで、本発明の目的は、上記の課題を解
決し、基準光路、送信光路及び受信光路等を形成する光
ガイド手段が小型、軽量である光波測距装置を提供する
ことにある。
It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to provide a light-wave distance measuring device in which light guide means for forming a reference light path, a transmission light path, a reception light path and the like are small and lightweight.

【0009】更に、本発明の目的は、基準光路、送信光
路及び受信光路等を形成する光ガイド手段が、小型で軽
量であると同時に、大量生産に好適で、性能の安定化と
低コスト化を同時に満たすことができる光波測距装置を
提供することにある。
It is another object of the present invention to provide a light guide means for forming a reference light path, a transmission light path, a reception light path, etc., which is small and lightweight, is suitable for mass production, and has stable performance and low cost. Is to provide a lightwave distance measuring device that can simultaneously satisfy the above conditions.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、光源と、前記光源の光を基準光路と測距
光路に分岐し、両光路からの光を受光部に導く光ガイド
手段と、前記測距光路の送信光路を通過した光を測定対
象物へ送信し、当該測定対象物からの反射光を受信して
前記測距光路の受信光路に送る送受信光学系と、前記受
光部を構成し前記測距光路からの光または前記基準光路
からの光を受けて電気信号に変換する受光手段と、前記
受光手段からの電気信号によって前記測定対象物までの
距離を求める距離測定手段とを有する光波測距装置にお
いて、前記光ガイド手段が、前記光源からの光の入射方
向に対して傾斜した複数のガラス基板を積層した光ガイ
ド部材で構成され、前記光ガイド部材は、前記ガラス基
板の表面に形成され、前記基準光路と測距光路に分岐す
る第1の光学機能素子と、前記両光路からの光を前記受
光部に導く第2の光学機能素子とを少なくとも有するこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a light source, a light source for splitting light from the light source into a reference optical path and a distance measuring optical path, and guiding light from both optical paths to a light receiving unit. A guide unit, a transmission / reception optical system that transmits light that has passed through a transmission optical path of the distance measuring optical path to a measurement target, receives reflected light from the measurement target, and sends the reflected light to a reception optical path of the distance measurement optical path; A light receiving unit that constitutes a light receiving unit and receives light from the distance measuring optical path or light from the reference optical path and converts the light into an electric signal; and a distance measurement for obtaining a distance to the object to be measured by the electric signal from the light receiving means. Means, the light guide means is constituted by a light guide member in which a plurality of glass substrates inclined with respect to the incident direction of light from the light source are stacked, and the light guide member is Formed on the surface of the glass substrate , And having a first optical functional element that splits the distance measuring optical path and the reference optical path and a second optical functional element for guiding light from the two optical paths to the light receiving portion at least.

【0011】上記の発明によれば、基準光路と測距光路
を形成する光ガイド手段が、複数のガラス基板を積層し
て斜めに切り出したラミネートプリズムにより構成され
る。そして、上記光ガイド手段を構成するために、積層
されたガラス基板の表面に、分岐用の第1の光学機能素
子と、受光用の第2の光学機能素子とが形成される。か
かるラミネートプリズムは、従来の構成に比べてコンパ
クトであり、軽量である。しかも、この光ガイド部材
は、既存の半導体ウエハプロセスを利用することで比較
的簡単に高精度に形成することができる。従って、低コ
スト化を実現することができる。
According to the above invention, the light guide means for forming the reference optical path and the distance measuring optical path is constituted by a laminate prism which is formed by laminating a plurality of glass substrates and obliquely cutting them. Then, in order to constitute the light guide means, a first optical functional element for branching and a second optical functional element for light reception are formed on the surface of the laminated glass substrates. Such a laminated prism is more compact and lighter than a conventional configuration. Moreover, the light guide member can be formed relatively easily and with high precision by utilizing the existing semiconductor wafer process. Therefore, cost reduction can be realized.

【0012】上記の発明において、更に、前記光ガイド
部材は、前記ガラス基板の表面に形成され、前記光源か
らの光の拡散角を変更する第3の光学機能素子を有する
ことを特徴とする。この第3の光学機能素子の具体例
は、例えばホログラムであり、かかる例では、ガラス基
板の表面を所定形状にエッチングすることにより形成す
ることができる。
[0012] In the above invention, the light guide member may further include a third optical functional element formed on a surface of the glass substrate and changing a diffusion angle of light from the light source. A specific example of the third optical function element is, for example, a hologram. In this example, the third optical function element can be formed by etching the surface of a glass substrate into a predetermined shape.

【0013】上記の発明において、前記測距光路の送信
光路、受信光路及び基準光路が、前記光ガイド部材の第
1の端面を通過して外部とつながれ、前記光源が前記光
ガイド部材の第2の端面に設けられ、前記受光手段が前
記光ガイド部材の第3の端面に設けられ、前記光ガイド
部材の第4の端面に光吸収層が形成されていることを特
徴とする。この構成にすれば、光ガイド部材と外部とを
つなぐ端面を1つにすることができ、光源と受光手段が
設けられる端面を除いて残りの端面に光吸収層を形成す
ることで、端面で反射して受光素子に入射する迷光を減
らすことができ、迷光による測定誤差を減らすことがで
きる。
In the above invention, the transmission optical path, the reception optical path, and the reference optical path of the distance measuring optical path pass through the first end face of the light guide member and are connected to the outside, and the light source is the second light guide member of the light guide member. Wherein the light receiving means is provided on a third end face of the light guide member, and a light absorbing layer is formed on a fourth end face of the light guide member. According to this configuration, the number of end faces connecting the light guide member and the outside can be reduced to one, and the light absorption layer is formed on the remaining end faces except for the end face where the light source and the light receiving unit are provided. The amount of stray light that is reflected and enters the light receiving element can be reduced, and the measurement error due to the stray light can be reduced.

【0014】上記の発明において、前記光源から出射す
る光量をモニタする別の受光手段が設けられていること
を特徴とする。光源からの光量をモニタしてそれに基づ
いて光源を制御することで、光源からの光量を一定にす
ることができ、測距精度を向上させることができる。
In the above invention, another light receiving means for monitoring the amount of light emitted from the light source is provided. By monitoring the light amount from the light source and controlling the light source based on the light amount, the light amount from the light source can be kept constant, and the distance measurement accuracy can be improved.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例に
ついて図面に従って説明する。しかしながら、かかる実
施の形態例が本発明の技術的範囲を限定するものではな
い。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, such embodiments do not limit the technical scope of the present invention.

【0016】[第1の実施の形態]図1は、本発明の第
1の実施の形態の光波測距装置を示すブロック図であ
る。図1において、光源であるレーザダイオードチップ
1が、ブロック3に取り付けられたサブマウント2に搭
載される。サブマウント2およびブロック3は、光源1
を保持するとともに、光源で発生した熱を逃がす機能を
有する。光ガイド部材4は、ラミネートプラズムで構成
されていて、例えば3mm角程度の直方体形状をし、第1
〜第4のガラス基板5、6、8、10が図示しない接着
剤により積層されて形成される。図1中には、このラミ
ネートプリズムからなる光ガイド部材4の断面図が示さ
れる。
[First Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing a lightwave distance measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a laser diode chip 1 as a light source is mounted on a submount 2 mounted on a block 3. Submount 2 and block 3 are light source 1
And has the function of releasing heat generated by the light source. The light guide member 4 is made of a laminate plasma, and has a rectangular parallelepiped shape of about 3 mm square, for example.
To the fourth glass substrates 5, 6, 8, and 10 are laminated by an adhesive (not shown). FIG. 1 shows a cross-sectional view of a light guide member 4 composed of the laminate prism.

【0017】この光ガイド部材4の内部には、第1のガ
ラス基板5と第2のガラス基板6の間に第1面7、第2
のガラス基板6と第3のガラス基板8の間に第2面9、
および第3のガラス基板8と第4のガラス基板10の間
に第3面11の3つの斜面を有する。これらの斜面は、
略45°の傾きを有する。第2のガラス基板6の第2面
9と第1面7側には、光源1からの光の入射光の拡散角
に対して出射する光の拡散角を変換する機能をもつ反射
型の拡散角変換ホログラム12、13と、拡散角変換ホ
ログラム13からの光束の中央付近部分の光を反射し、
周辺部分の光を透過する反射膜14が形成される。ま
た、第3のガラス基板8の第3面11側には、ビームス
プリッタ膜15が形成される。
Inside the light guide member 4, a first surface 7 and a second surface 7 are provided between a first glass substrate 5 and a second glass substrate 6.
A second surface 9 between the glass substrate 6 and the third glass substrate 8;
And, there are three slopes of the third surface 11 between the third glass substrate 8 and the fourth glass substrate 10. These slopes
It has a tilt of approximately 45 °. On the side of the second surface 9 and the first surface 7 of the second glass substrate 6, there is provided a reflection-type diffuser having a function of converting the diffusion angle of the emitted light with respect to the diffusion angle of the incident light of the light from the light source 1. Reflect the light near the center of the light flux from the angle conversion holograms 12 and 13 and the diffusion angle conversion hologram 13,
The reflection film 14 that transmits light in the peripheral portion is formed. Further, a beam splitter film 15 is formed on the third surface 11 side of the third glass substrate 8.

【0018】反射膜14は、第1図中下部に示される通
り、光源1からのレーザビームの光束の中央付近の光を
そのまま上側に反射して測距光として利用し、光束の周
辺の光を右側に通過させて基準光として利用する。即
ち、反射膜14は、測距光と基準光とに分岐する光学機
能素子である。更に、対物レンズ23の周辺で受光され
た戻り光は、そのまま反射膜14の周囲を下側に通過す
る。更に、ビームスプリッタ膜15は、反射率が低く透
過率が高く形成され、基準光を反射すると共に戻り光を
高い比率で透過する光学機能素子である。
As shown in the lower part of FIG. 1, the reflection film 14 reflects the light in the vicinity of the center of the light beam of the laser beam from the light source 1 upward as it is and uses it as distance measurement light. Is passed to the right and used as reference light. That is, the reflection film 14 is an optical function element that branches into distance measuring light and reference light. Further, the return light received around the objective lens 23 passes below the periphery of the reflection film 14 as it is. Further, the beam splitter film 15 is an optical functional element that has a low reflectance and a high transmittance and reflects the reference light and transmits the return light at a high ratio.

【0019】第2のガラス基板6に形成された拡散角変
換ホログラム12、13は、光源1からの光束の拡がり
角を変更して対物レンズ23の形状に整合させる。これ
らのホログラム12、13は、例えばガラス基板の表面
をエッチングして所定の形状に加工することにより、大
量に且つ高精度に形成することができる。
The diffusion angle conversion holograms 12 and 13 formed on the second glass substrate 6 change the spread angle of the light beam from the light source 1 to match the shape of the objective lens 23. These holograms 12 and 13 can be formed in large quantities and with high precision, for example, by etching the surface of a glass substrate and processing it into a predetermined shape.

【0020】上記の如きラミネートプリズムからなる光
ガイド部材4の製造方法は、例えば、OPTRONIC
S(1995)No. 10、153〜157頁の「超小型
光磁気記録用の集積光ヘッドの開発」や、O plus E
1996年5月、96〜101頁の「超小型光磁気記
録用の集積ヘッドの開発」に記載されている。
The method of manufacturing the light guide member 4 composed of a laminated prism as described above is described in, for example, OPTRONIC
S (1995) No. 10, pp. 153-157, "Development of integrated optical head for ultra-small magneto-optical recording" and OplusE
May, 1996, pp. 96-101, "Development of Integrated Head for Microminiature Magneto-Optical Recording".

【0021】レーザダイオードチップ1が発生したパル
スレーザ光は、光ガイド部材4の面4aから光ガイド部
材4へ入射し、反射型の拡散角変換ホログラム12に到
達する。パルスレーザ光は、拡散角変換ホログラム12
によって拡散角を変換され、かつ反射した光は反射型の
拡散角変換ホログラム13に到達する。更に、拡散角変
換ホログラム13によって拡散角を変換され、かつ反射
した光は、反射膜14に到達する。前述の通り、反射膜
14は光束の中央部分にのみ形成されており、反射膜1
4はパルスレーザ光を透過光(基準パルス光)と反射光
(測距パルス光)に分岐する。
The pulse laser light generated by the laser diode chip 1 enters the light guide member 4 from the surface 4a of the light guide member 4 and reaches the reflection type divergence angle conversion hologram 12. The pulsed laser light is transmitted through the divergence angle conversion hologram 12.
The divergence angle is converted by the hologram and the reflected light reaches the reflection type hologram 13. Further, the light whose diffusion angle has been converted by the diffusion angle conversion hologram 13 and which has been reflected reaches the reflection film 14. As described above, the reflection film 14 is formed only in the central portion of the light beam,
Reference numeral 4 branches the pulse laser light into transmitted light (reference pulse light) and reflected light (ranging pulse light).

【0022】反射膜14を透過した光束の外周部の透過
光は、次の通り基準光路を経由して受光素子19に達す
る。即ち、透過光は、光ガイド部材4の端面4bから出
射し、光路切り替えシャッタ16を通過し、光量減衰フ
ィルタ17を通過し、ミラー18で反射する、ミラー1
8で反射した光は、再び、光量減衰フィルタ17、光路
切り替えシャッタ16を経由して、光ガイド部材4へ入
射し、第4のガラス基板10内のビームスプリッタ膜1
5へ至る基準光路を通り、ビームスプリッタ膜15で反
射して、基準パルス光としてシリコン基板34に形成さ
れた受光素子19へ入射する。受光素子19は入射した
基準パルス光の光量に応じた電気信号を距離測定手段2
0に出力する。なお、前記基準光路経由で受光素子19
へ基準パルス光が入射するのは、光路切り替えシャッタ
16が基準光路側を開放状態、測距光路側を閉鎖状態に
切り替えられているときである。また、光量減衰フィル
タ17の透過率は、基準光路からの受光素子への入射光
量が所定値に減衰されるように組立時に調整される。
The transmitted light on the outer peripheral portion of the light beam transmitted through the reflection film 14 reaches the light receiving element 19 via the reference optical path as follows. That is, the transmitted light exits from the end face 4 b of the light guide member 4, passes through the optical path switching shutter 16, passes through the light amount attenuation filter 17, and is reflected by the mirror 18.
The light reflected at 8 passes through the light amount attenuating filter 17 and the optical path switching shutter 16 and is incident on the light guide member 4 again, where the beam splitter film 1 in the fourth glass substrate 10 is formed.
5, the light is reflected by the beam splitter film 15 and enters the light receiving element 19 formed on the silicon substrate 34 as reference pulse light. The light receiving element 19 outputs an electric signal corresponding to the amount of incident reference pulse light to the distance measuring unit 2.
Output to 0. The light receiving element 19 is connected via the reference optical path.
The reference pulse light is incident on the optical path switching shutter 16 when the reference optical path side is switched to the open state and the distance measuring optical path side is switched to the closed state. The transmittance of the light amount attenuation filter 17 is adjusted during assembly so that the amount of light incident on the light receiving element from the reference optical path is attenuated to a predetermined value.

【0023】一方、反射膜14で反射された光束の中心
部の反射光は、測距パルス光として、以下の通り送信光
路と受信光路を経由して受光素子19に達する。即ち、
反射光は、光ガイド部材4の端面4cから出射し、光路
切り替えシャッタ16を通過し、光量調整フィルタ30
を経由して、ダイクロイックミラー21で反射され、対
物レンズ23を経由して図示しない測定対象物に向けて
送信パルス光として送信される。従って、上記の経路が
測距光路の送信光路である。
On the other hand, the reflected light at the center of the light beam reflected by the reflection film 14 reaches the light receiving element 19 as a distance measuring pulse light via a transmitting optical path and a receiving optical path as described below. That is,
The reflected light exits from the end face 4 c of the light guide member 4, passes through the optical path switching shutter 16, and passes through the light amount adjustment filter 30.
, Is reflected by the dichroic mirror 21, and is transmitted as a transmission pulse light toward the measurement object (not shown) via the objective lens 23. Therefore, the above path is the transmission optical path of the distance measuring optical path.

【0024】拡散角変換ホログラム12、13により、
反射膜14で反射された光の光量が全て対物レンズ23
から送信される様に、測距パルス光の拡がり角が調整さ
れる。従って、ラミネートプリズムからなる光ガイド部
材4をコンパクト化して十分な送信光路長を確保できな
くても、これらのホログラム12、13により、測距パ
ルス光の拡がり角が最適に調整される。
The diffusion angle conversion holograms 12 and 13
When the amount of light reflected by the reflection film 14 is
The spread angle of the distance measurement pulse light is adjusted so as to be transmitted from. Therefore, even if it is not possible to secure a sufficient transmission optical path length by downsizing the light guide member 4 composed of a laminate prism, the holograms 12 and 13 adjust the spread angle of the distance measuring pulse light optimally.

【0025】対物レンズ23を通して図示しない測定対
象物へ送信された送信パルス光は、測定対象物で反射さ
れ、対物レンズ23の周辺部分で受信され受信パルス光
となる。この受信パルス光は、ダイクロイックミラー2
1で反射され、光量調整フィルタ30を経由して、光路
切り替えシャッタ16を通過して、光ガイド部材4へ入
射し、反射膜14の周囲の部分を通過し、ビームスプリ
ッタ膜15へ入射する。そして、ビームスプリッタ膜1
5を透過した光は、受光素子19へ入射する。以上の経
路が測距光路の受信光路である。そして、受光素子19
は入射した受信パルス光の光量に応じた電気信号を距離
測定手段20に出力する。なお、受信パルス光が受光素
子19へ入射するのは、光路切り替えシャッタ16が測
距光路側を開放状態、基準光路側を閉鎖状態に切り替え
られている時である。距離測定手段20は、前記基準パ
ルス光による電気信号と前記受信パルス光による電気信
号との時間差から測定対象物までの距離を求める。
The transmitted pulse light transmitted to the object to be measured (not shown) through the objective lens 23 is reflected by the object to be measured, and is received by a peripheral portion of the objective lens 23 to become a received pulse light. This received pulse light is transmitted to the dichroic mirror 2
The light is reflected by 1, passes through the light amount adjustment filter 30, passes through the optical path switching shutter 16, enters the light guide member 4, passes through the portion around the reflection film 14, and enters the beam splitter film 15. Then, the beam splitter film 1
The light transmitted through 5 enters light receiving element 19. The above path is the receiving optical path of the distance measuring optical path. And the light receiving element 19
Outputs an electric signal corresponding to the amount of incident pulse light to the distance measuring means 20. Note that the reception pulse light enters the light receiving element 19 when the optical path switching shutter 16 is switched to the open state on the distance measuring optical path side and the closed state on the reference optical path side. The distance measuring means 20 obtains the distance to the measurement object from the time difference between the electric signal based on the reference pulse light and the electric signal based on the received pulse light.

【0026】また、距離測定に先立って、測定対象物
は、測定者によって、接眼レンズ27、レチクル28、
正立プリズム29、合焦レンズ22、対物レンズ23か
らなる視準光学系を通して観察され、合焦レンズ22を
X方向に調整して測定対象物に光学系の焦点が合わせら
れる。さらに、測距光路の受信光路側経由で受光素子1
9へ入射する受信パルス光の光量は、距離測定手段20
の電子回路の測距精度を確保するために、基準光路経由
で受光素子19へ入射する基準パルス光の光量と同レベ
ルとなるように光量調整フィルタ30で調整される。光
量調整フィルタ30は円形フィルタであり、その円周方
向に光学濃度が連続的に変化している円形フィルタであ
り、光量調整フィルタ30の中心に回転軸を固定された
モーター31によって回転され、受信パルス光の透過率
を調整する。
Prior to the distance measurement, an object to be measured includes an eyepiece 27, a reticle 28,
Observation is performed through a collimating optical system including the erect prism 29, the focusing lens 22, and the objective lens 23, and the focusing lens 22 is adjusted in the X direction so that the optical system is focused on the object to be measured. Further, the light receiving element 1 is connected via the receiving optical path side of the distance measuring optical path.
9, the amount of the received pulse light incident on the
In order to secure the distance measurement accuracy of the electronic circuit, the light amount adjustment filter 30 adjusts the light amount to the same level as the light amount of the reference pulse light incident on the light receiving element 19 via the reference light path. The light amount adjustment filter 30 is a circular filter whose optical density continuously changes in the circumferential direction. The light amount adjustment filter 30 is rotated by a motor 31 having a rotation axis fixed at the center of the light amount adjustment filter 30 and received. Adjust the transmittance of the pulsed light.

【0027】受光素子19は、好ましくはアバランシェ
フォトダイオードが用いられる。アバランシェフォトダ
イオードを用いることにより、微弱な光も検知できるの
で、測定対象物の反射率が小さい場合にも、精度良く測
距を行うことができる。
As the light receiving element 19, an avalanche photodiode is preferably used. By using an avalanche photodiode, even weak light can be detected, so that accurate distance measurement can be performed even when the reflectance of the measurement object is low.

【0028】上記の通り、光源のレーザダイオード1か
らのパルス光を導く基準光路及び測距光路は、反射、透
過等の光学機能素子が表面に形成された複数のガラス基
板を積層した光ガイド部材4により形成される。光ガイ
ド部材4は、パルス光の拡がり角の調整が不要な場合
は、少なくとも第2のガラス基板6に形成される反射膜
14と、第3のガラス基板10に形成されるビームスプ
リッタ膜15とを有することで、基準光路と測距光路へ
の分岐及び合成を可能にする。これらの反射膜14やビ
ームスプリッタ膜15は、ガラス基板表面に誘電体膜を
形成することにより形成できる。また、拡散角変更ホロ
グラム12、13は、ガラス基板表面をエッチングする
ことにより形成できる。これらの加工技術は、半導体の
ウエハプロセス技術に類似している。そのようにして光
学機能素子が形成された複数のガラス基板が接着剤によ
り重ね合わせられ、その張り合わせ面が45度になるよ
うに、重ね合わせられたガラス基板が切り出される。こ
のラミネートプリズムの製造は、ウエハプロセス技術を
利用して行われることが、上記した文献にも記載されて
いる。
As described above, the reference optical path and the distance measuring optical path for guiding the pulse light from the laser diode 1 of the light source are an optical guide member formed by laminating a plurality of glass substrates having optical functional elements such as reflection and transmission formed on the surface. 4. When it is not necessary to adjust the spread angle of the pulse light, the light guide member 4 includes at least a reflection film 14 formed on the second glass substrate 6 and a beam splitter film 15 formed on the third glass substrate 10. , Branching and combining into a reference optical path and a distance measuring optical path are enabled. The reflection film 14 and the beam splitter film 15 can be formed by forming a dielectric film on the surface of the glass substrate. Further, the diffusion angle changing holograms 12 and 13 can be formed by etching the surface of the glass substrate. These processing techniques are similar to semiconductor wafer processing techniques. The plurality of glass substrates on which the optical function elements are formed are superposed by an adhesive, and the superposed glass substrates are cut out so that the bonding surface is at 45 degrees. It is also described in the above-mentioned literature that the production of the laminated prism is performed by using a wafer process technology.

【0029】図1に示した第1の実施の形態の光波測距
装置では、積層ガラス基板からなる光ガイド部材4を用
いることにより、測距光路及び基準光路を形成する光ガ
イド部品が小型、軽量になり、測距装置全体も小型、軽
量化されるので、装置の運搬の労力が低減され、操作性
も向上する。また、光ガイド部材4の製造はウェハプロ
セス技術により可能であり、従来の光学素子に比べ生産
性が高く、測距装置の製造コストが低減される。また、
光ガイド部材4内の光学機能素子12、13、14、1
5はそれぞれのガラス基板表面に固定されているので、
従来例に比較して耐環境性、長期信頼性に優れている。
In the lightwave distance measuring apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1, by using the light guide member 4 made of a laminated glass substrate, the light guide components for forming the distance measuring light path and the reference light path can be reduced in size. Since the weight is reduced and the entire distance measuring device is reduced in size and weight, labor for transporting the device is reduced and operability is improved. Further, the production of the light guide member 4 is possible by the wafer process technology, and the productivity is higher than that of the conventional optical element, and the production cost of the distance measuring device is reduced. Also,
Optical functional elements 12, 13, 14, 1 in light guide member 4
5 is fixed on the surface of each glass substrate,
Excellent in environmental resistance and long-term reliability compared to the conventional example.

【0030】[第2の実施の形態]図2は、本発明の第
2の実施の形態の光波測距装置を示すブロック図であ
る。この光波測距装置は、第1の実施の形態の光波測距
装置の変形であり、図1の第1の実施の形態と同じ構成
要素には同じ引用番号をつけた。
[Second Embodiment] FIG. 2 is a block diagram showing a lightwave distance measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention. This lightwave distance measuring device is a modification of the lightwave distance measuring device of the first embodiment, and the same components as those of the first embodiment in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0031】第2の実施の形態の光波測距装置では、光
路切り替えシャッタ16の代わりに液晶シャッタ32、
33が用いられ、光量調整フィルタ30の代わりに液晶
シャッタ33が用いられる。即ち、基準光路が選択され
た時は、測距光路側の液晶シャッタ33の透過率がほと
んど0%となり、基準光路側の液晶シャッタ32の透過
率がほとんど100%になる。一方、測距光路が選択さ
れた時は、液晶シャッタ32の透過率がほとんど0%
で、液晶シャッタ33の透過率が測定対象物の反射率に
対応させて受光素子19での受信パルス光の光量が設定
値になるように調整される。その他の構成要素は第1の
実施の形態と同じであり、測距動作も同じである。
In the lightwave distance measuring apparatus according to the second embodiment, a liquid crystal shutter 32 instead of the optical path switching shutter 16 is used.
A liquid crystal shutter 33 is used instead of the light amount adjustment filter 30. That is, when the reference optical path is selected, the transmittance of the liquid crystal shutter 33 on the distance measuring optical path side becomes almost 0%, and the transmittance of the liquid crystal shutter 32 on the reference optical path side becomes almost 100%. On the other hand, when the distance measuring optical path is selected, the transmittance of the liquid crystal shutter 32 is almost 0%.
Then, the transmittance of the liquid crystal shutter 33 is adjusted so that the light amount of the received pulse light at the light receiving element 19 becomes a set value in accordance with the reflectance of the measurement object. Other components are the same as in the first embodiment, and the distance measuring operation is also the same.

【0032】第2の実施の形態の光波測距装置では、第
1の実施の形態においてモータを駆動して光路切り替え
シャッタの切り替えや光量調整フィルタの回転を行って
いたのに対して、液晶シャッタ32、33に置き換えら
れたので、モータの故障による光路切り替えシャッタの
動作不良や、光量の調整ミスが無くなり、信頼性や測距
精度が向上する。
In the lightwave distance measuring apparatus according to the second embodiment, the motor is driven in the first embodiment to switch the optical path switching shutter and to rotate the light amount adjustment filter. Since they are replaced by 32 and 33, malfunctions of the optical path switching shutter due to failure of the motor and erroneous adjustment of the light amount are eliminated, and reliability and distance measurement accuracy are improved.

【0033】[第3の実施の形態]図3は、本発明の第
3の実施の形態の光波測距装置のブロック図である。第
3の実施の形態は、第1の実施の形態の光波測距装置の
変形であり、図1の第1の実施の形態と同じ構成要素に
は同じ引用番号をつけた。
[Third Embodiment] FIG. 3 is a block diagram of a lightwave distance measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment is a modification of the lightwave distance measuring apparatus of the first embodiment, and the same components as those of the first embodiment shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0034】図3の第3の実施の形態の光波測距装置で
は、第1及び第2の実施の形態における光ガイド部材4
の拡散角変換ホログラム12、13の代わりに、外部に
設けた光学素子35で拡散角変換を行う。光学素子35
としては、例えばアナモルフィックプリズムや所定のレ
ンズ等が用いられる。その結果、第1の実施の形態の拡
散角変換ホログラム12、13がなく、第2のガラス基
板6を省略することができる。その他の構成要素は第1
の実施の形態と同じであり、測距動作も同じである。
In the optical distance measuring apparatus according to the third embodiment shown in FIG. 3, the light guide member 4 according to the first and second embodiments is used.
The diffusion angle conversion is performed by an optical element 35 provided outside instead of the diffusion angle conversion holograms 12 and 13. Optical element 35
For example, an anamorphic prism or a predetermined lens is used. As a result, the diffusion angle conversion holograms 12 and 13 of the first embodiment are not provided, and the second glass substrate 6 can be omitted. Other components are first
And the distance measuring operation is the same.

【0035】第3の実施の形態では、拡散角変換ホログ
ラムを用いていないため、ホログラムに特有の光源の波
長変動による影響が少なく、また、拡散角変換ホログラ
ムの作製誤差による不要な回折光の発生をなくすことが
できる。
In the third embodiment, since the diffusion angle conversion hologram is not used, the influence of the wavelength variation of the light source peculiar to the hologram is small, and the generation of unnecessary diffracted light due to an error in the production of the diffusion angle conversion hologram. Can be eliminated.

【0036】図4は、本発明の第4の実施の形態の光波
測距装置のブロック図である。第4の実施の形態の光波
測距装置は、第2の実施の形態と第3の実施の形態との
組み合わせであり、第2、3の実施の形態と同じ構成要
素には同じ引用番号をつけた。
FIG. 4 is a block diagram of a lightwave distance measuring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. The lightwave distance measuring apparatus according to the fourth embodiment is a combination of the second embodiment and the third embodiment, and the same reference numerals are given to the same components as the second and third embodiments. Wearing.

【0037】第4の実施の形態の光波測距装置では、光
路切替と受光パルス光の減衰に、液晶シャッタ32、3
3が利用され、光ガイド部材4中の拡散角変換ホログラ
ム12、13の代わりに、外部に設けた拡散角変換用の
光学素子35が設けられる。光学素子35としては、上
記と同様にアナモルフィックプリズム等が用いられる。
その他の構成要素は、第2、第3の実施の形態と同じで
あり、測距動作も同じである。
In the lightwave distance measuring apparatus according to the fourth embodiment, the liquid crystal shutters 32, 3
3 is used, and instead of the diffusion angle conversion holograms 12 and 13 in the light guide member 4, an optical element 35 for diffusion angle conversion provided outside is provided. As the optical element 35, an anamorphic prism or the like is used similarly to the above.
Other components are the same as those of the second and third embodiments, and the distance measuring operation is also the same.

【0038】第4の実施の形態の光波測距装置では、モ
ータによる光路切り替えや受光光量調整が行われず、故
障が少なく、更に、拡散角変換ホログラムを用いていな
いため、光源の波長変動の影響が少なく、拡散角変換ホ
ログラムの作製誤差による不要な回折光の発生をなくす
ことができる。
In the lightwave distance measuring apparatus according to the fourth embodiment, the switching of the optical path and the adjustment of the amount of received light are not performed by the motor, the number of failures is small, and the influence of the fluctuation of the wavelength of the light source is not used because the hologram is not used. And the generation of unnecessary diffracted light due to the production error of the diffusion angle conversion hologram can be eliminated.

【0039】[第5の実施の形態]図5は、本発明の第
5の実施の形態の光波測距装置のブロック図である。第
5の実施の形態は、第1の実施の形態の光波測距装置の
変形であり、図1の第1の実施の形態の光波測距装置と
同じ構成要素には同じ引用番号をつけた。
[Fifth Embodiment] FIG. 5 is a block diagram of a lightwave distance measuring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment is a modification of the lightwave distance measuring device of the first embodiment, and the same components as those of the lightwave distance measuring device of the first embodiment in FIG. .

【0040】第5の形態の光波測距装置では、レーザダ
イオードチップ1の端面1aから出射したレーザ光のパ
ワーをモニタするための受光素子36が、サブマウント
2上に設けられる。受光素子36での受光量が一定にな
るようにレーザダイオード1を駆動する電源(図示せ
ず)を制御することで、温度変化や経年変化により変動
するレーザダイオードチップ1からの発光量を、一定に
することができる。本発明の実施の形態では、複数のガ
ラス基板を積層したガラス部材14の端面4aにレーザ
ダイオードチップ1を直接取り付けている。従って、従
来のチップ内に封止されているレーザダイオード101
の如くモニタ素子を内蔵していない。そこで、第5の実
施の形態では、そのモニタ用の受光素子36をサブマウ
ント2に搭載して、レーザダイオードの発光量を一定に
する制御を可能にする。
In the fifth embodiment, the light receiving element 36 for monitoring the power of the laser light emitted from the end face 1 a of the laser diode chip 1 is provided on the submount 2. By controlling a power supply (not shown) for driving the laser diode 1 so that the amount of light received by the light receiving element 36 is constant, the amount of light emission from the laser diode chip 1 that fluctuates due to temperature change and aging can be kept constant. Can be In the embodiment of the present invention, the laser diode chip 1 is directly attached to the end face 4a of the glass member 14 in which a plurality of glass substrates are stacked. Therefore, the laser diode 101 sealed in the conventional chip
No monitor element is built in. Therefore, in the fifth embodiment, the light receiving element 36 for monitoring is mounted on the submount 2 to enable control to make the light emission amount of the laser diode constant.

【0041】その他の構成要素は、図1の第1の実施の
形態と同じであり、測距動作も同じである。
The other components are the same as those in the first embodiment shown in FIG. 1, and the distance measuring operation is the same.

【0042】第5の実施の形態の光波測距装置では、受
光素子36でレーザダイオードからの出射光量を検知し
て、レーザダイオードチップ1からの発光量を一定に制
御することにより、第1の実施の形態に比較してパルス
光のピーク値を一定にし、測距精度を向上させることが
できる。
In the lightwave distance measuring apparatus according to the fifth embodiment, the amount of light emitted from the laser diode is detected by the light receiving element 36, and the amount of light emitted from the laser diode chip 1 is controlled to be constant. Compared with the embodiment, the peak value of the pulse light can be made constant, and the distance measurement accuracy can be improved.

【0043】[第6の実施の形態]図6は、本発明の第
6の実施の形態の光波測距装置のブロック図である。第
6の実施の形態は、第1の実施の形態の光波測距装置の
変形であり、図1の第1の実施の形態の光波測距装置と
同じ構成要素には同じ引用番号をつけた。
[Sixth Embodiment] FIG. 6 is a block diagram of a lightwave distance measuring apparatus according to a sixth embodiment of the present invention. The sixth embodiment is a modification of the lightwave distance measuring device of the first embodiment, and the same components as those of the lightwave distance measuring device of the first embodiment shown in FIG. .

【0044】第6の実施の形態の光波測距装置では、図
に示される通り、基準光路の光量減衰フィルタ17及び
ミラー18を、光ガイド部材4の端面4c上に配置す
る。その結果、測距光路と基準光路は共に端面4cを介
して外部とつながれる。そのため、光ガイド部材4の第
3のガラス基板8の表面にビームスプリッタ膜37が設
けられ、光ガイド部材4は5枚のガラス基板から構成さ
れ、第4のガラス基板10には反射膜40が設けられ
る。さらに、端面4bには基準光路が形成されなくなる
ので、その端面4bには光吸収膜44がコーティングさ
れる。
In the lightwave distance measuring apparatus according to the sixth embodiment, the light quantity attenuation filter 17 and the mirror 18 of the reference light path are arranged on the end face 4c of the light guide member 4, as shown in the figure. As a result, both the distance measuring optical path and the reference optical path are connected to the outside via the end face 4c. Therefore, a beam splitter film 37 is provided on the surface of the third glass substrate 8 of the light guide member 4, the light guide member 4 is composed of five glass substrates, and the fourth glass substrate 10 is provided with a reflection film 40. Provided. Further, since the reference light path is not formed on the end face 4b, the end face 4b is coated with the light absorbing film 44.

【0045】基準光路は、光ガイド部材4の上側の端面
4cから出射し、ミラー18で反射し、光ガイド部材4
内を通過して受光素子19に入射する経路で構成され
る。即ち、反射膜14の外周を透過した光束の外周部の
透過光は、ビームスプリッタ膜37で反射し、光ガイド
部材4の面4cから出射し、光路切り替えシャッタ16
及び光量減衰フィルタ17を通過し、ミラー18で反射
する。ミラー18で反射した光は、再び、光量減衰フィ
ルタ17、光路切り替えシャッタ16を経由して、光ガ
イド部材4へ入射し、ビームスプリッタ膜37を透過し
て、反射膜40で反射し、ビームスプリッタ膜15へ至
る第4のガラス基板10内の光路を通って、ビームスプ
リッタ膜15で反射して、基準パルス光としてシリコン
基板34内の受光素子19へ入射する。その他の構成要
素は、第1の実施の形態と同じであり、測距動作も同じ
である。
The reference optical path is emitted from the upper end face 4c of the light guide member 4, reflected by the mirror 18, and
And a path that passes through the inside and enters the light receiving element 19. That is, the transmitted light on the outer peripheral portion of the light beam transmitted through the outer peripheral surface of the reflective film 14 is reflected by the beam splitter film 37, exits from the surface 4 c of the light guide member 4, and passes through the optical path switching shutter 16.
Then, the light passes through the light amount attenuation filter 17 and is reflected by the mirror 18. The light reflected by the mirror 18 again enters the light guide member 4 via the light amount attenuation filter 17 and the optical path switching shutter 16, passes through the beam splitter film 37, is reflected by the reflection film 40, and is reflected by the beam splitter 40. The light passes through the optical path in the fourth glass substrate 10 that reaches the film 15, is reflected by the beam splitter film 15, and enters the light receiving element 19 in the silicon substrate 34 as reference pulse light. Other components are the same as in the first embodiment, and the distance measuring operation is also the same.

【0046】第6の実施の形態の光波測距装置では、測
距光路のパルス光と基準光路のパルス光とが、光ガイド
部材4の同一端面4cから出射、入射しているので、構
造上パルス光に対する窓(図示せず)の形成等を簡略化
できる。また、基準光路のパルス光を光ガイド部材4の
上側端面4cから出射させることで、光ガイド部材4の
端面4bに光吸収膜をコーティングすることが可能にな
る。そのため、光ガイド部材4の端面4bでの反射光が
減り、端面4bで反射して受光素子19へ入射する迷光
をなくすことができ、迷光による測定誤差を少なくする
ことができる。
In the lightwave distance measuring apparatus according to the sixth embodiment, the pulse light of the distance measuring optical path and the pulse light of the reference optical path are emitted and incident from the same end face 4c of the light guide member 4, so that the structure is structurally low. The formation of a window (not shown) for the pulse light can be simplified. In addition, by emitting the pulse light of the reference optical path from the upper end face 4c of the light guide member 4, the end face 4b of the light guide member 4 can be coated with a light absorbing film. Therefore, reflected light at the end face 4b of the light guide member 4 is reduced, stray light reflected by the end face 4b and entering the light receiving element 19 can be eliminated, and measurement errors due to stray light can be reduced.

【0047】[第7の実施の形態]図7は、本発明の第
7の実施の形態の光波測距装置のブロック図である。第
7の実施の形態は、第6の実施の形態の光波測距装置の
変形であり、図6の第6の実施の形態と同じ構成要素に
は同じ引用番号をつけた。
[Seventh Embodiment] FIG. 7 is a block diagram of a lightwave distance measuring apparatus according to a seventh embodiment of the present invention. The seventh embodiment is a modification of the lightwave distance measuring apparatus of the sixth embodiment, and the same components as those of the sixth embodiment in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.

【0048】第7の実施の形態の光波測距装置では、基
準光路のパルス光をモニタ用の受光素子43で受光し
て、レーザダイオード1の駆動電圧制御に利用する。そ
のために、第4ガラス基板8にビームスプリッタ膜41
が、光ガイド部材4の端面4bに反射膜42が、それぞ
れ設けられ、さらに、シリコン基板34にモニタ用の受
光素子43が設けられる。
In the lightwave distance measuring apparatus according to the seventh embodiment, the pulse light on the reference optical path is received by the light receiving element 43 for monitoring and used for controlling the drive voltage of the laser diode 1. For this purpose, the beam splitter film 41 is formed on the fourth glass substrate 8.
However, a reflection film 42 is provided on the end face 4 b of the light guide member 4, and a light receiving element 43 for monitoring is provided on the silicon substrate 34.

【0049】反射膜14の外周を透過した光束の外周部
の透過光は、ビームスプリッタ膜37に入射する。ビー
ムスプリッタ膜37で反射したパルス光は、基準パルス
光として利用されるが、ビームスプリッタ膜37を透過
したパルス光は、新たに設けたビームスプリッタ膜41
で反射し、反射膜42で反射し、ビームスプリッタ膜4
1を透過し、モニタ用の受光素子43に入射する。そし
て、受光素子43での受光量が一定になるようにレーザ
ダイオード1を駆動する電源が制御され、レーザダイオ
ードチップ1の発光量が一定に制御される。
The light transmitted through the outer periphery of the reflection film 14 at the outer periphery of the light beam enters the beam splitter film 37. The pulse light reflected by the beam splitter film 37 is used as reference pulse light, but the pulse light transmitted through the beam splitter film 37 is used as a newly provided beam splitter film 41.
Reflected by the reflection film 42 and reflected by the beam splitter film 4
1 and enter the monitor light receiving element 43. Then, the power supply for driving the laser diode 1 is controlled so that the amount of light received by the light receiving element 43 is constant, and the amount of light emitted from the laser diode chip 1 is controlled to be constant.

【0050】その他の構成要素は、第6図の第6の実施
の形態と同じであり、測距動作も同じである。
The other components are the same as those in the sixth embodiment shown in FIG. 6, and the distance measuring operation is the same.

【0051】第7の実施の形態の光波測距装置では、第
6の実施の形態と同様に、測距用光路のパルス光と基準
光路のパルス光とが光ガイド部材4の同一端面4cから
出射しているので、光ガイド部材4の端面4cに光吸収
膜をコーティングすることが可能となり、光ガイド部材
4の面4bで反射して受光素子19に入射する迷光を少
なくすることができる。また、本来エネルギーの高い基
準光路の光を分岐させ、その分岐した光の光量を別の受
光素子43でモニタしてレーザダイオードからの出射光
量を検知し、レーザダイオードチップ1の発光量を一定
に制御することができ、測距精度が向上する。しかも、
受光素子19と43は、同じシリコン基板34上に形成
するだけであり、両受光素子の位置合わせ精度を高くす
ることができる。
In the lightwave distance measuring apparatus according to the seventh embodiment, similarly to the sixth embodiment, the pulse light of the distance measuring optical path and the pulse light of the reference optical path are transmitted from the same end face 4c of the light guide member 4. Since the light is emitted, the end surface 4c of the light guide member 4 can be coated with a light absorbing film, and stray light reflected on the surface 4b of the light guide member 4 and incident on the light receiving element 19 can be reduced. Further, the light of the reference optical path having originally high energy is branched, and the light amount of the branched light is monitored by another light receiving element 43 to detect the light amount emitted from the laser diode, and the light emission amount of the laser diode chip 1 is kept constant. It can be controlled, and the ranging accuracy is improved. Moreover,
Since the light receiving elements 19 and 43 are only formed on the same silicon substrate 34, the positioning accuracy of both light receiving elements can be increased.

【0052】第1から第7の実施の形態では、パルス光
の時間遅延により測距を行う光波測距装置について説明
を行ったが、本発明の光ガイド部材を用いた光波測距装
置は基準光と測距光の位相差による測距を行う光波測距
装置にも適用できる。
In the first to seventh embodiments, the description has been given of the lightwave distance measuring device for measuring the distance by the time delay of the pulse light. However, the lightwave distance measuring device using the light guide member of the present invention is a reference. The present invention can also be applied to a lightwave distance measuring device that performs distance measurement based on a phase difference between light and distance measurement light.

【0053】上記の第1から第7の実施の形態では、光
源1にレーザダイオードチップを用いたが、発光ダイオ
ードでも良い。また、第1から第7の実施の形態では、
受光素子19にアバランシェフォトダイオードを用いた
が、他の種類のフォトダイオードでも良い。また、第1
から第7の実施の形態では、受光素子19、43がシリ
コン基板34に形成されているが、GaAs等の化合物
半導体基板に形成されていても良い。
In the first to seventh embodiments, a laser diode chip is used as the light source 1, but a light emitting diode may be used. In the first to seventh embodiments,
Although the avalanche photodiode is used for the light receiving element 19, another type of photodiode may be used. Also, the first
Although the light receiving elements 19 and 43 are formed on the silicon substrate 34 in the seventh embodiment, they may be formed on a compound semiconductor substrate such as GaAs.

【0054】第5から第7の実施の形態では、光路切り
替えシャッタと光量調整フィルタを用いているが、それ
らの代わりに液晶シャッタを用いても良い。また、第5
から第7の実施の形態では、拡散角変換ホログラムを用
いているが、それの代わりに光ガイド部材の外部に拡散
角を変換する光学素子を配置しても良い。
In the fifth to seventh embodiments, the optical path switching shutter and the light amount adjusting filter are used, but a liquid crystal shutter may be used instead. In addition, the fifth
In the seventh to seventh embodiments, the diffusion angle conversion hologram is used, but an optical element for converting the diffusion angle may be arranged outside the light guide member instead.

【0055】[0055]

【発明の効果】発明によれば、基準光路と測距光路を形
成する光ガイド手段が、複数のガラス基板を積層して斜
めに切り出したラミネートプリズムにより構成される。
そして、上記光ガイド手段を構成するために、積層され
たガラス基板の表面に、分岐用の第1の光学機能素子
と、受光用の第2の光学機能素子とが形成される。かか
るラミネートプリズムは、従来の構成に比べてコンパク
トであり、軽量である。従って、光波測距装置の小型
化、軽量化を図ることができる。しかも、この光ガイド
部材は、既存の半導体ウエハプロセスを利用することで
比較的簡単に高精度に形成することができる。従って、
低コスト化も実現することができる。
According to the present invention, the light guide means for forming the reference light path and the distance measuring light path is constituted by a laminate prism formed by laminating a plurality of glass substrates and cutting the glass substrate obliquely.
Then, in order to constitute the light guide means, a first optical functional element for branching and a second optical functional element for light reception are formed on the surface of the laminated glass substrates. Such a laminated prism is more compact and lighter than a conventional configuration. Therefore, the lightwave distance measuring device can be reduced in size and weight. Moreover, the light guide member can be formed relatively easily and with high precision by utilizing an existing semiconductor wafer process. Therefore,
Cost reduction can also be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の光波測距装置を示
すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a lightwave distance measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態の光波測距装置を示
すブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing a lightwave distance measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態の光波測距装置を示
すブロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a lightwave distance measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態の光波測距装置を示
すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing a lightwave distance measuring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施の形態の光波測距装置を示
すブロック図。
FIG. 5 is a block diagram showing a lightwave distance measuring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施の形態の光波測距装置を示
すブロック図。
FIG. 6 is a block diagram showing a lightwave distance measuring apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第7の実施の形態の光波測距装置を示
すブロック図。
FIG. 7 is a block diagram showing a lightwave distance measuring apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】従来の光波測距装置を示すブロック図。FIG. 8 is a block diagram showing a conventional lightwave distance measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・光源、レーザダイオードチップ 4・・・光ガイド部材 5、6、8、10、38・・・ガラス基板 7、9、11、39・・・面 12、13・・・拡散角変換ホログラム 14、40、42・・・反射膜 15、37、41・・・ビームスプリッタ膜 16・・・光路切り替えシャッタ 17・・・光量減衰フィルタ 18・・・ミラー 19、36、43・・・受光素子 20・・・距離測定手段 23・・・対物レンズ 30・・・光量調整フィルタ 31・・・モーター 32、33・・・液晶シャッタ 34・・・シリコン基板 35・・・光学素子 44・・・光吸収膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source, laser diode chip 4 ... Light guide member 5, 6, 8, 10, 38 ... Glass substrate 7, 9, 11, 39 ... Surface 12, 13 ... Diffusion angle conversion Holograms 14, 40, 42: Reflective film 15, 37, 41: Beam splitter film 16: Optical path switching shutter 17: Light amount attenuation filter 18: Mirror 19, 36, 43: Light reception Element 20 Distance measuring means 23 Objective lens 30 Light amount adjustment filter 31 Motor 32, 33 Liquid crystal shutter 34 Silicon substrate 35 Optical element 44 Light absorbing film

フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA06 DD02 FF12 FF13 FF32 GG04 GG06 GG08 JJ01 JJ18 LL01 LL04 LL12 LL20 LL24 LL30 LL46 LL47 LL51 NN16 2H042 CA06 CA14 CA17 5J084 AA05 AD01 AD02 BA04 BA36 BB01 BB11 BB20 BB21 BB34 BB35 BB40 DA01 EA31 Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA06 DD02 FF12 FF13 FF32 GG04 GG06 GG08 JJ01 JJ18 LL01 LL04 LL12 LL20 LL24 LL30 LL46 LL47 LL51 NN16 2H042 CA06 CA14 CA17 5J084 AA11 BB31 BB01 BB01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源と、前記光源の光を基準光路と測距光
路に分岐し、両光路からの光を受光部に導く光ガイド手
段と、前記測距光路の送信光路を通過した光を測定対象
物へ送信し、当該測定対象物からの反射光を受信して前
記測距光路の受信光路に送る送受信光学系と、前記受光
部を構成し前記測距光路からの光または前記基準光路か
らの光を受けて電気信号に変換する受光手段と、前記受
光手段からの電気信号によって前記測定対象物までの距
離を求める距離測定手段とを有する光波測距装置におい
て、 前記光ガイド手段が、前記光源からの光の入射方向に対
して表面が傾斜した複数のガラス基板を積層した光ガイ
ド部材で構成され、前記光ガイド部材は、前記ガラス基
板の表面に形成され、前記基準光路と測距光路に分岐す
る第1の光学機能素子と、前記両光路からの光を前記受
光部に導く第2の光学機能素子とを少なくとも有するこ
とを特徴とする光波測距装置。
1. A light source, light guide means for splitting light from the light source into a reference optical path and a distance measuring optical path, and guiding light from both optical paths to a light receiving section, and light passing through a transmission optical path of the distance measuring optical path. A transmission / reception optical system that transmits to the measurement target, receives reflected light from the measurement target, and sends the reflected light to the reception optical path of the distance measurement optical path, and light from the distance measurement optical path or the reference optical path which constitutes the light receiving unit. A light receiving device that receives light from the light receiving device and converts it into an electric signal, and a light wave distance measuring device having a distance measuring device that obtains a distance to the object to be measured by the electric signal from the light receiving device. The light guide member is formed by stacking a plurality of glass substrates whose surfaces are inclined with respect to the incident direction of light from the light source. The light guide member is formed on the surface of the glass substrate, and the reference optical path and the distance measurement are formed. First optic that branches to the optical path A lightwave distance measuring device comprising at least a functional element and a second optical functional element for guiding light from both optical paths to the light receiving section.
【請求項2】請求項1において、 更に、前記光ガイド部材は、前記ガラス基板の表面に形
成され、前記光源からの光の拡散角を変更する第3の光
学機能素子を有することを特徴とする光波測距装置。
2. The light guide member according to claim 1, further comprising a third optical function element formed on a surface of the glass substrate and changing a diffusion angle of light from the light source. Lightwave distance measuring device.
【請求項3】請求項1において、 前記測距光路の送信光路、受信光路及び基準光路が、前
記光ガイド部材の第1の端面を通過して外部とつなが
れ、前記光源が前記光ガイド部材の第2の端面に設けら
れ、前記受光手段が前記光ガイド部材の第3の端面に設
けられ、前記光ガイド部材の第4の端面に光吸収層が形
成されていることを特徴とする光波測距装置。
3. The light guide according to claim 1, wherein a transmission light path, a reception light path, and a reference light path of the distance measuring light path are connected to the outside through a first end face of the light guide member, and the light source is connected to the light guide member. A light receiving means provided on a second end face, wherein the light receiving means is provided on a third end face of the light guide member, and a light absorbing layer is formed on a fourth end face of the light guide member. Distance device.
【請求項4】請求項1〜3において、 前記光源から出射する光量をモニタする別の受光手段が
設けられていることを特徴とする光波測距装置。
4. A lightwave distance measuring apparatus according to claim 1, further comprising another light receiving means for monitoring the amount of light emitted from said light source.
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