JP2000206448A - Beam converting device and laser range-finding device using the same - Google Patents

Beam converting device and laser range-finding device using the same

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JP2000206448A
JP2000206448A JP658099A JP658099A JP2000206448A JP 2000206448 A JP2000206448 A JP 2000206448A JP 658099 A JP658099 A JP 658099A JP 658099 A JP658099 A JP 658099A JP 2000206448 A JP2000206448 A JP 2000206448A
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Japan
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optical system
conical
telescope
laser
cylindrical
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Shigenori Morishima
成憲 森島
Yukiaki Aikawa
幸昭 相河
Yasuji Suzaki
保司 洲崎
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical system converting a Gaussian beam into a cylindrical beam, which is coaxially incorporated in the transmission optical system of a laser range-finding device which includes a Cassegrain telescope in a transmission and reception and can reduce the loss of transmitted energy by the shielding of the secondary mirror of the telescope. SOLUTION: This device is equipped with two conical surfaces 2 and 3 optically worked to be a mirror surface state. For the surfaces 2 and 3, the outer surface of the cone of either surface 2 or 3 is set as a reflecting surface and the inner surface of the cone of the other is set as the reflecting surface, and the surfaces 2 and 3 are arranged so that the axes 6 of two conical surfaces are aligned, and also arranged so that a beam 7 is made incident from the axis of the conical surface, whose outer surface is set as the reflection surface and reflected light beam on the reflecting surface which reflects axially symmetrically in similarly reflected axially symmetrically on the conical surface, whose inner surface is set as the reflection surface. The incident light beam passing through two conical reflection surfaces is enlarged, so that its diameter is doubled and converted into the cylindrical beam 8.

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、送受信レーザ光が
カセグレン型望遠鏡を通過するような送受同軸光学系を
有するレーザレーダ装置に用いるビーム変換装置に係
り、特に人工衛星に設置した反射体にレーザを送信し、
遠距離を高精度で測定する人工衛星レーザ測距装置、お
よび該人工衛星レーザ測距装置に適用して有効なビーム
変換装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a beam converter for use in a laser radar device having a coaxial optical system for transmitting and receiving laser light passing through a Cassegrain type telescope. And send
The present invention relates to an artificial satellite laser distance measuring device for measuring a long distance with high accuracy, and a beam conversion device that is effective when applied to the artificial satellite laser distance measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、カセグレン型望遠鏡を送受共用の
光学系とするレーザ測距装置はその構造のため、望遠鏡
2次鏡の遮蔽による影響で送信レーザ中心部が標的に到
達しないという現象が発生していた。望遠鏡2次鏡によ
る遮蔽部分はガウシアン分布で近似されるビームの中心
部分にあたり、レーザエネルギー密度の最も高い領域で
ある。このため、送信エネルギー損失が大きく高軌道衛
星測距ではデータ取得数減少の一因となっていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a laser ranging device using a Cassegrain-type telescope as an optical system for transmitting and receiving is structured so that a phenomenon that a central portion of a transmitting laser does not reach a target due to a shield of a secondary mirror of the telescope occurs. Was. The portion shielded by the secondary telescope mirror is the central portion of the beam approximated by a Gaussian distribution, and is the region with the highest laser energy density. For this reason, the transmission energy loss was large, and this was one of the causes of the decrease in the number of data acquisition in high-Earth orbit satellite ranging.

【0003】図5にカセグレン型望遠鏡を送受共用の光
学系とするレーザ測距装置の従来技術を示す。
FIG. 5 shows a prior art laser distance measuring apparatus using a Cassegrain type telescope as an optical system for both transmission and reception.

【0004】図5において、14はレーザを出力するため
のパルスレーザ発振器、15はレーザ光を分離するための
ビームスプリッター、16は光信号を電気信号に変換する
ためのスタート信号検出器、17はモータにより回転駆動
される円盤で、円盤外部の光透過部と光反射部が交互に
光軸を通過することにより送受信光を分離するための回
転チョッパー、18と19と20と21と22はレーザ光を望遠鏡
に導くためのクーデミラー、23は凸面鏡状の望遠鏡2次
鏡、24は凹面鏡状の望遠鏡主鏡、25は逆反射器を搭載し
た標的、26は光信号を電気信号に変換するためのストッ
プ信号検出器、27は望遠鏡の高度角回転軸、28は望遠鏡
の方位角回転軸である。
In FIG. 5, reference numeral 14 denotes a pulse laser oscillator for outputting a laser, 15 denotes a beam splitter for separating laser light, 16 denotes a start signal detector for converting an optical signal into an electric signal, and 17 denotes a start signal detector. A rotating disk driven by a motor.The rotating chopper separates the transmitted and received light by alternately passing the light transmitting part and the light reflecting part outside the disk through the optical axis.18, 19, 20, 21 and 22 are lasers. Coupe mirror for guiding light to a telescope, 23 is a secondary mirror of a convex mirror-like telescope, 24 is a primary mirror of a concave mirror-like telescope, 25 is a target equipped with a retroreflector, and 26 is a device for converting an optical signal into an electric signal. A stop signal detector, 27 is a telescope altitude rotation axis, and 28 is a telescope azimuth rotation axis.

【0005】図5に示す従来のレーザ測距装置におい
て、パルスレーザ発振器14により発せられた送信レーザ
光はビームスプリッタ15により2方向に分割され一方は
スタート信号検出器16に入射し、もう一方は回転チョッ
パー17の光反射部に入射する。スタート信号検出器16に
入射した送信レーザ光は、スタート検出器16により電気
信号に変換されてスタート信号として記録される。
In the conventional laser distance measuring apparatus shown in FIG. 5, a transmission laser beam emitted from a pulse laser oscillator 14 is split into two directions by a beam splitter 15, one of which is incident on a start signal detector 16, and the other is incident on a start signal detector 16. The light enters the light reflecting portion of the rotating chopper 17. The transmission laser light incident on the start signal detector 16 is converted into an electric signal by the start detector 16 and recorded as a start signal.

【0006】回転チョッパー17の光反射部により反射
された送信レーザ光は、クーデミラー18〜22により反射
され、望遠鏡2次鏡23に入射する。望遠鏡2次鏡23と望
遠鏡主鏡24により所定のビーム径に拡大された送信レー
ザ光は、大気中に出射され、大気中を伝搬して標的25に
到達する。
The transmitted laser light reflected by the light reflecting portion of the rotary chopper 17 is reflected by the coup mirrors 18 to 22 and enters the telescope secondary mirror 23. The transmission laser light expanded to a predetermined beam diameter by the telescope secondary mirror 23 and the telescope main mirror 24 is emitted into the atmosphere, propagates in the atmosphere, and reaches the target 25.

【0007】標的25には逆反射器が搭載されていて標的
25への入射方向と平行かつ逆向きに反射される。受信レ
ーザ光は大気中を伝搬後に再び望遠鏡主鏡24に集光さ
れ、望遠鏡主鏡24により集光された受信レーザ光は再び
22〜18を経て回転チョッパー17に入射する。
[0007] The target 25 is equipped with a retroreflector.
The light is reflected in a direction parallel and opposite to the direction of incidence on 25. The received laser light is again focused on the telescope primary mirror 24 after propagating in the atmosphere, and the received laser light focused by the telescope primary mirror 24 is again
The light enters the rotary chopper 17 via 22 to 18.

【0008】回転チョッパー17の光透過部により受信レ
ーザ光のみが透過されてストップ検出器26に入射する。
ストップ検出器26に入射した受信レーザ光は電気信号に
変換され、電気信号はストップ信号として記録され、測
距が完了する。
[0008] Only the received laser light is transmitted by the light transmitting portion of the rotary chopper 17 and enters the stop detector 26.
The received laser light incident on the stop detector 26 is converted into an electric signal, the electric signal is recorded as a stop signal, and the distance measurement is completed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ測距装置
で生じていた望遠鏡2次鏡による送信レーザ光遮蔽の問
題について図6を参照して説明する。
The problem of the transmission laser beam blocking by the secondary telescope, which has occurred in the conventional laser distance measuring apparatus, will be described with reference to FIG.

【0010】図6は一般的にレーザ測距装置(図5参
照)に用いられているカセグレン型望遠鏡を示していて
いる。9に示す形状のガウシアンビームがクーデミラー2
1に入射すると、クーデミラー21で反射され、さらにク
ーデミラー22で反射され、望遠鏡2次鏡23に到達する。
望遠鏡2次鏡23に入射したガウシアンビーム9は望遠鏡
2次鏡23により所定のビーム径にまで拡大されて望遠鏡
主鏡24に入射し、ビーム形状30となり大気中に出射され
る。
FIG. 6 shows a Cassegrain-type telescope generally used in a laser distance measuring apparatus (see FIG. 5). The Gaussian beam with the shape shown in Fig. 9 is a coup mirror 2
When the light enters 1, it is reflected by the coup mirror 21, further reflected by the coup mirror 22, and reaches the telescope secondary mirror 23.
The Gaussian beam 9 that has entered the secondary telescope mirror 23 is expanded to a predetermined beam diameter by the secondary telescope mirror 23, enters the primary telescope mirror 24, becomes a beam shape 30, and is emitted into the atmosphere.

【0011】望遠鏡主鏡24により反射されたレーザ光
は、望遠鏡2次鏡23による影響で、ガウシアンビーム中
心部分にあたるレーザエネルギー密度の最も高い斜線領
域32が遮断され、ガウシアンビーム周辺部にあたるレー
ザエネルギー密度の低い領域31のみが送信レーザ光とし
て大気中に出射されるという現象が発生する。
The laser beam reflected by the telescope primary mirror 24 is blocked by the laser beam reflected by the telescope secondary mirror 23, where the hatched area 32 having the highest laser energy density at the center of the Gaussian beam is cut off and the laser energy density at the periphery of the Gaussian beam is blocked. A phenomenon occurs in which only the low region 31 is emitted into the atmosphere as transmission laser light.

【0012】つまり、このように従来のレーザ測距装置
では、ガウシアンビーム中心部分のエネルギー密度の最
も高い領域が、望遠鏡2次鏡に遮断されるという問題が
発生し、これがレーザ送信効率低下の一因となってい
た。
That is, in the conventional laser distance measuring apparatus, there is a problem that the region having the highest energy density at the center of the Gaussian beam is blocked by the secondary mirror of the telescope. Was the cause.

【0013】本発明の目的は、入射ビームにおいてカセ
グレン望遠鏡2次鏡に相当する部分を中空にしたビーム
を形成し、望遠鏡2次鏡の遮蔽による送信エネルギー損
失を無くす、あるいは低減することを可能とするビーム
変換装置を提供することにある。
An object of the present invention is to form a beam in which a portion corresponding to a Cassegrain telescope secondary mirror is made hollow in an incident beam so that transmission energy loss due to shielding of the telescope secondary mirror can be eliminated or reduced. To provide a beam conversion device.

【0014】本発明の他の目的は、従来のレーザ測距装
置に本発明によるビーム変換装置を付加することによ
り、カセグレン型望遠鏡2次鏡に於ける送信レーザ光の
遮蔽の影響を取り除くことを可能とするレーザ測距装置
を提供することにある。
Another object of the present invention is to remove the influence of blocking of the transmitted laser light in the Cassegrain type secondary telescope by adding the beam converter according to the present invention to the conventional laser distance measuring apparatus. It is an object of the present invention to provide a laser distance measuring apparatus which enables the laser distance measuring apparatus.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光学的に鏡面状態に加工した二つの円錐面
を備え、入射された光ビームを円筒型ビームに変換す
る、プリズムおよびミラー部材のうちいずれか一方で構
成される変換光学系を有し、前記変換光学系の二つの円
錐面のうち、一つは円錐の外面を他の一つは円錐の内面
を反射面として、二つの円錐面の軸を一致させて配置
し、外面を反射面とする円錐面の軸より光ビームを入射
せしめ、軸対称に反射する該反射面の反射光が内面を反
射面とする円錐面に前者と同様に軸対称に反射するよう
に配置して、該二つの円錐反射面を経た入射光ビームが
2倍径に拡大されかつ円筒型ビームに変換されるように
した。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a prism and a prism having two conical surfaces that are optically mirror-finished and converting an incident light beam into a cylindrical beam. It has a conversion optical system configured of one of the mirror members, of the two conical surfaces of the conversion optical system, one as the outer surface of the cone and the other as the reflection surface of the inner surface of the cone, The two conical surfaces are arranged so that their axes coincide with each other, and a light beam is incident from the axis of the conical surface having the outer surface as the reflecting surface. The reflected light of the reflecting surface which is reflected axially symmetrically has the inner surface as the reflecting surface. In the same manner as the former, they are arranged so as to be reflected axially symmetrically, so that the incident light beam passing through the two conical reflecting surfaces is enlarged to a double diameter and converted into a cylindrical beam.

【0016】また、上記目的を達成するために本発明
は、光学的に鏡面状態に加工した二つの円錐面を備え、
入射された光ビームを円筒型ビームに変換する変換光学
系を有し、前記変換光学系の二つの円錐面のうち、一つ
は円錐の外面を他の一つは円錐の内面を反射面として、
該二つの円錐面の軸を一致させて配置し、該外面を反射
面とする円錐面の軸より光ビームを入射せしめ、軸対称
に反射する該反射面の反射光が該内面を反射面とする円
錐面に前者と同様に軸対称に反射するように配置し、該
二つの円錐反射面を経た入射ビームが円筒型ビームに変
換されるようにしたものであって、前記二つの円錐面の
相対位置関係は、出射されるべき円筒型ビームについて
予め定められた内半径および外半径のうち少なくとも一
方に応じて決定する。
Further, in order to achieve the above object, the present invention comprises two conical surfaces optically mirror-finished,
It has a conversion optical system that converts the incident light beam into a cylindrical beam, and among the two conical surfaces of the conversion optical system, one is an outer surface of the cone and the other is a reflective surface of the inner surface of the cone. ,
The axes of the two conical surfaces are arranged so as to coincide with each other, a light beam is made to enter from the axis of the conical surface having the outer surface as a reflecting surface, and the reflected light of the reflecting surface that is reflected axially symmetrically defines the inner surface as a reflecting surface. In the same manner as the former, it is arranged so as to reflect axially symmetrically on the conical surface, and the incident beam passing through the two conical reflecting surfaces is converted into a cylindrical beam. The relative positional relationship is determined according to at least one of the predetermined inner radius and outer radius of the cylindrical beam to be emitted.

【0017】また、上記ビーム変換装置の変換光学系の
入射側に、入射される光ビームを縮小する縮小光学系を
さらに加え、当該装置へ入射する光ビームを、前記縮小
光学系、前記変換光学系を経て、該入射光ビームと同一
直径の円筒型ビームに変換する構成としてもよい。
Further, a reduction optical system for reducing an incident light beam is further added to the incident side of the conversion optical system of the beam conversion device, and the light beam incident on the device is converted into the reduction optical system and the conversion optical system. A configuration may be adopted in which the light beam is converted into a cylindrical beam having the same diameter as the incident light beam via a system.

【0018】また、上記他の目的を達成するために本発
明は、カセグレン型望遠鏡を送信光軸に含むレーザ測距
装置において、前記カセグレン型望遠鏡へ入射されるレ
ーザビームを変換するために、上述した本発明によるビ
ーム変換装置を前記送信光軸上に配置する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a laser distance measuring apparatus including a Cassegrain type telescope on a transmission optical axis, wherein the laser beam is incident on the Cassegrain type telescope. The beam conversion device according to the present invention is arranged on the transmission optical axis.

【0019】ここで、前記ビーム変換装置から出射さ
れ、さらに前記カセグレン型望遠鏡により拡大された円
筒型ビームの中空部分の直径が、前記カセグレン型望遠
鏡の2次鏡の直径以上とすることが好ましい。また、円
筒型ビームの内径を前記カセグレン型望遠鏡の2次鏡の
直径と略一致させ、該円筒型ビームの外径を前記カセグ
レン型望遠鏡の主鏡の直径と略一致させる構成としても
よい。
Here, it is preferable that the diameter of the hollow portion of the cylindrical beam emitted from the beam conversion device and further expanded by the Cassegrain telescope is equal to or larger than the diameter of the secondary mirror of the Cassegrain telescope. Further, the inner diameter of the cylindrical beam may be made to substantially match the diameter of the secondary mirror of the Cassegrain telescope, and the outer diameter of the cylindrical beam may be made to substantially match the diameter of the main mirror of the Cassegrain telescope.

【0020】また、前記ビーム変換装置から出射される
円筒型ビームの内半径および外半径のうち少なくとも一
方を変更するための調整手段をさらに備える構成として
もよい。
Further, the apparatus may further include an adjusting means for changing at least one of an inner radius and an outer radius of the cylindrical beam emitted from the beam converter.

【0021】また、上記他の目的を達成するために本発
明は、カセグレン型望遠鏡を送信光軸に含むレーザ測距
装置において、前記カセグレン型望遠鏡へ入射されるレ
ーザビームを縮小する縮小光学系と、前記縮小光学系で
縮小されたレーザビームを円筒型ビームへ変換するため
の変換光学系と、前記変換光学系から出射される円筒型
ビームの内半径および外半径のうち少なくとも一方を変
更するための調整手段とを備える。
According to another aspect of the present invention, there is provided a laser distance measuring apparatus including a Cassegrain type telescope on a transmission optical axis, and a reduction optical system for reducing a laser beam incident on the Cassegrain type telescope. A conversion optical system for converting a laser beam reduced by the reduction optical system into a cylindrical beam, and changing at least one of an inner radius and an outer radius of the cylindrical beam emitted from the conversion optical system. Adjustment means.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明を適用したビーム変換装置
の一実施形態を図1を用いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a beam conversion device to which the present invention is applied will be described with reference to FIG.

【0023】本実施形態におけるビーム変換装置1で
は、図1に示すような断面形状を軸6に対して回転させ
ることで形成される円錐面2と円錐面3とが、互いに平行
に、かつ両円錐面が共に軸6に対して45度で、かつ両円
錐軸が一致するように配置されている。
In the beam conversion device 1 of this embodiment, the conical surface 2 and the conical surface 3 formed by rotating the sectional shape as shown in FIG. Both conical surfaces are arranged at 45 degrees to the axis 6 and the conical axes coincide.

【0024】本発明において上記2つの円錐面2、3を実
現する具体的手段は特に限定されるものではないが、例
えば内側面を光学的に鏡面状態となるように加工した中
空の円錐形状ミラーあるいはプリズムによって実現する
ことが好ましい。
In the present invention, the concrete means for realizing the two conical surfaces 2 and 3 is not particularly limited. For example, a hollow conical mirror whose inner surface is optically mirror-finished. Alternatively, it is preferably realized by a prism.

【0025】ビーム変換装置1内でのレーザ光伝搬光路
を図1により説明する。7に示すガウシアン形状の入射
ビーム(ビーム半径をwとし、1/e2パワーポイントの半
径wで定義されるスポットサイズのビーム)が軸6に沿っ
て平面4に入射する。平面4に入射したレーザ光は円錐面
2に向かう。レーザ光は円錐面2により光軸6に垂直な向
きで、かつ軸6に対して軸対称に全反射される。円錐面2
により全反射されたレーザ光は円錐面3に向かう。レー
ザ光は円錐面3により光軸6に平行な向きでかつガウシア
ン形状の入射ビーム7の伝搬方向と同方向に全反射され
る。円錐面3により全反射されたレーザ光は平面5を経て
出射される。
The optical path of laser beam propagation in the beam converter 1 will be described with reference to FIG. A Gaussian-shaped incident beam (beam having a beam radius of w and a spot size defined by a radius w of a 1 / e 2 power point) shown in 7 is incident on a plane 4 along an axis 6. Laser light incident on plane 4 is conical
Head to 2. The laser light is totally reflected by the conical surface 2 in a direction perpendicular to the optical axis 6 and symmetrically with respect to the axis 6. Conical surface 2
The laser light totally reflected by the laser beam goes to the conical surface 3. The laser light is totally reflected by the conical surface 3 in a direction parallel to the optical axis 6 and in the same direction as the propagation direction of the Gaussian-shaped incident beam 7. The laser light totally reflected by the conical surface 3 is emitted through the plane 5.

【0026】図1のように、ビーム変換装置1を構成す
る二つの円錐面間距離を入射ビーム半径wの倍にして設
置することにより、出射されたビーム8の形状は入射ビ
ーム7に比べて、ビーム半径が2倍の2wになると同時
に、ビーム中心から半径wの領域が空間となる円筒型ビ
ームに変換され出力される。
As shown in FIG. 1, by setting the distance between the two conical surfaces constituting the beam conversion device 1 to be twice as large as the incident beam radius w, the shape of the emitted beam 8 is smaller than that of the incident beam 7. At the same time, the beam radius doubles to 2w, and at the same time, the beam is converted into a cylindrical beam in which the area of the radius w from the beam center becomes a space and output.

【0027】また、ビーム変換装置1の円錐面2と円錐面
3には高反射コーテイングが施されているものとする。
また、ビーム変換装置1がプリズムによって構成されて
いる場合には、平面4と平面5には無反射コーテイング処
理を施しておく。これらのコーテイング処理によりビー
ム変換装置1中での光減衰を最少にすることができる。
The conical surface 2 and the conical surface of the beam conversion device 1
It is assumed that 3 has a high reflection coating.
When the beam conversion device 1 is constituted by a prism, the planes 4 and 5 are subjected to an anti-reflection coating process. By these coating processes, light attenuation in the beam conversion device 1 can be minimized.

【0028】なお、本実施形態のビーム変換装置では、
円錐外面2および円錐内面3は図1に示したように両円
錐面が平行でかつその間の距離が1/√2Wとなる相対
位置関係を有するとしているが、本発明における両円錐
面の相対位置関係はこれに限定されるものではなく、入
射してくるビームを中心部分が空洞となる円筒形のビー
ムに変換することができれば、両円錐面の相対位置関係
を他のものとしてもよい。
In the beam conversion device of the present embodiment,
The outer conical surface 2 and the inner conical surface 3 are assumed to have a relative positional relationship such that the two conical surfaces are parallel and the distance therebetween is 1 / √2 W as shown in FIG. The relationship is not limited to this, and the relative positional relationship between the two conical surfaces may be different as long as the incident beam can be converted into a cylindrical beam having a hollow central portion.

【0029】次に、本発明によるビーム変換装置の他の
実施形態を、図2を参照して説明する。
Next, another embodiment of the beam conversion device according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0030】本実施形態のビーム変換装置は、上記図1
に示したビーム変換装置1とガリレオ式望遠鏡の組み合
わせにより実現されるもので、入射したビームと同じ直
径で、かつ中空のビームを出射するものである。
The beam conversion device according to the present embodiment is the same as that shown in FIG.
This is realized by a combination of the beam conversion device 1 and the Galileo telescope shown in (1), and emits a hollow beam having the same diameter as the incident beam.

【0031】ガリレオ型望遠鏡は、図2に示すように、
凸レンズ12と凹レンズ13の組み合わせにより構成され
る。ここで、凸レンズ12は焦点距離f、凹レンズ13は焦
点距離-f/2であり、凹レンズ13は凸レンズ12軸と同軸に
して設置されている。ビーム変換装置1は上記図1の実
施形態で説明したもので、入射ビーム径を2倍に変換す
ると同時にビームプロファイルを円筒型に変換する光学
素子である。
The Galileo telescope, as shown in FIG.
It is composed of a combination of a convex lens 12 and a concave lens 13. Here, the convex lens 12 has a focal length f, the concave lens 13 has a focal length −f / 2, and the concave lens 13 is installed coaxially with the convex lens 12 axis. The beam conversion device 1 is an optical element that has been described in the embodiment of FIG. 1 and converts the incident beam diameter to twice and simultaneously converts the beam profile to a cylindrical shape.

【0032】本実施形態のビーム変換装置では、以上の
ビーム変換装置1、凸レンズ12、凹レンズ13をそれぞれ
図2に示すように直列設置する。すなわち、凸レンズ12
からf/2の距離に凹レンズ13を、凹レンズ13から任意の
距離にビーム変換装置1をそれぞれ軸あわせをした位置
に配置する。
In the beam converter of the present embodiment, the above-described beam converter 1, convex lens 12, and concave lens 13 are respectively installed in series as shown in FIG. That is, the convex lens 12
The concave lens 13 is disposed at a distance of f / 2 from and the beam conversion device 1 is disposed at an arbitrary distance from the concave lens 13 at a position where the axes are aligned.

【0033】本実施形態のビーム変換装置においては、
最初、9に示す形状のガウシアンビーム(ビーム半径をr
とし、1/e2パワーポイントの半径rで定義されるスポッ
トサイズのビーム)が軸6に沿って凸レンズ12に入射す
る。入射後のガウシアンビーム9は凸レンズ13により集
光され、ビーム半径r/2に変換され、次に凹レンズ12に
よりによりコリメートされ、10に示す形状の半径r/2の
ガウシアンビームに変換される。
In the beam conversion device of the present embodiment,
First, a Gaussian beam with the shape shown in 9 (beam radius r
Then, a beam having a spot size defined by the radius r of the 1 / e 2 power point) is incident on the convex lens 12 along the axis 6. The Gaussian beam 9 after the incidence is condensed by the convex lens 13 and converted into a beam radius r / 2, then collimated by the concave lens 12 and converted into a Gaussian beam having a radius r / 2 having the shape shown in FIG.

【0034】次に、10に示す形状のガウシアンビーム
(ビーム半径をr/2とし、1/e2パワーポイントの半径r/2
されるスポットサイズのビーム)が軸6に沿ってビーム
変換装置の入射面4に入射する。ビーム変換装置1の入射
面4に入射後のガウシアンビーム10は、円錐内面2により
全反射を行ない、さらにその後に円錐内面3により全反
射を行ない、出射面5から出射される。
Next, a Gaussian beam having a shape shown in 10 (the beam radius is assumed to be r / 2, and the radius r / 2 of the 1 / e 2 power point
(A beam having the same spot size) enters the entrance surface 4 of the beam conversion device along the axis 6. The Gaussian beam 10 after being incident on the incident surface 4 of the beam conversion device 1 is totally reflected by the conical inner surface 2, is further totally reflected by the conical inner surface 3, and is emitted from the emission surface 5.

【0035】出射されたビーム11の形状はビーム10に比
べて、ビーム半径が2倍のrになると同時に、ビーム中
心から半径r/2の領域が中空の円筒型ビームに変換され
出力される。出射された円筒型ビーム11の形状は半径r
のガウシアンビーム9に比べて、ビーム半径が同径のrに
なると同時に、ビーム中心から半径r/2の領域が中空の
円筒型ビームに変換され出力される。
The shape of the emitted beam 11 becomes r twice as large as the beam radius of the beam 10, and at the same time, a region having a radius of r / 2 from the beam center is converted into a hollow cylindrical beam and output. The shape of the emitted cylindrical beam 11 is radius r
As compared with the Gaussian beam 9, the beam radius becomes r having the same diameter, and at the same time, a region having a radius r / 2 from the beam center is converted into a hollow cylindrical beam and output.

【0036】次に、本発明を適用したレーザ測距装置の
一実施形態を図3と図4を用いて説明する。
Next, an embodiment of a laser distance measuring apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.

【0037】本実施形態のレーザ測距装置は、上記図5
に示した従来のレーザ測距装置に、上記図2で説明した
入射したビームと同径の円筒形状のビームを出射するビ
ーム変換装置(以下では同径ビーム変換装置と呼ぶ)29
を追加したものである。ここでは、上述の各図と同じ構
成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。
The laser range finder of this embodiment is the same as that shown in FIG.
A beam converter (hereinafter referred to as a beam converter having the same diameter) that emits a cylindrical beam having the same diameter as the incident beam described with reference to FIG.
Is added. Here, the same reference numerals are given to the same components as those in the above-described drawings, and detailed description thereof will be omitted.

【0038】すなわち、本実施形態のレーザ測距装置で
は、図3に示すように、同径ビーム変換装置29をビーム
スプリッタ15と回転チョッパー17の間に挿入するもので
ある。このように同径ビーム変換装置29を挿入すること
で、パルスレーザ発振器14から出射されたガウシアンビ
ームは円筒型ビームに変換される。このため、同径ビー
ム変換装置29以降の光路では、円筒型ビームが伝搬して
カセグレン型望遠鏡に到達する。
That is, in the laser distance measuring apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the same-diameter beam converter 29 is inserted between the beam splitter 15 and the rotary chopper 17. By inserting the same-diameter beam converter 29 in this way, the Gaussian beam emitted from the pulse laser oscillator 14 is converted into a cylindrical beam. For this reason, in the optical path after the same-diameter beam conversion device 29, the cylindrical beam propagates and reaches the Cassegrain telescope.

【0039】図4は従来のレーザ測距装置で生じていた
問題を、本実施形態の装置により解決した状態を示した
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a state in which the problem that has occurred in the conventional laser distance measuring apparatus has been solved by the apparatus of the present embodiment.

【0040】同径ビーム変換装置29を挿入することによ
り、ガウシアンビームは円筒型ビーム11に変換される。
11に示す形状の円筒型ビームが、レーザ測距装置のクー
デミラー21に入射すると、該クーデミラー22で反射さ
れ、望遠鏡2次鏡23に到達する。望遠鏡2次鏡23に入射
した円筒型ビーム11は望遠鏡2次鏡23により所定のビー
ム径にまで拡大されて望遠鏡主鏡24に入射する。ここ
で、望遠鏡主鏡24により反射されたレーザ光はその円筒
形状から、望遠鏡2次鏡23を通過しない光路を通過し、
レーザ光は円筒形状33で大気中に出射される。
The Gaussian beam is converted into the cylindrical beam 11 by inserting the same-diameter beam converter 29.
When a cylindrical beam having the shape shown in FIG. 11 is incident on a coup mirror 21 of a laser distance measuring apparatus, it is reflected by the coup mirror 22 and reaches a telescope secondary mirror 23. The cylindrical beam 11 that has entered the secondary telescope mirror 23 is expanded to a predetermined beam diameter by the secondary telescope mirror 23 and enters the primary telescope mirror 24. Here, the laser beam reflected by the telescope main mirror 24 passes through an optical path that does not pass through the telescope secondary mirror 23 because of its cylindrical shape,
The laser light is emitted into the atmosphere in a cylindrical shape 33.

【0041】このように、ガウシアンビームのエネルギ
ー密度の最も高い領域であるビーム中心部分が望遠鏡2
次鏡23を通過しない光学系を構成することにより、ビー
ム全域34が送信レーザ光として大気中に出射される。
As described above, the center of the beam, which is the region where the energy density of the Gaussian beam is the highest, is located at the telescope 2.
By forming an optical system that does not pass through the secondary mirror 23, the entire beam area 34 is emitted into the atmosphere as transmission laser light.

【0042】つまり、本実施形態の装置によれば、ガウ
シアンビーム中心部分でエネルギー密度の最も高い領域
が望遠鏡2次鏡23に遮断されることなくすべて大気中に
出射される。
That is, according to the apparatus of the present embodiment, the region having the highest energy density at the center of the Gaussian beam is entirely emitted to the atmosphere without being blocked by the secondary telescope 23.

【0043】さらに、本実施形態のレーザ測距装置によ
れば、レーザ送信効率を向上させることが可能となる。
このため、実質的に送信パワーを増加させることと同じ
効果が得られ、衛星の初期補足等の測距動作が容易にな
る。
Further, according to the laser distance measuring apparatus of the present embodiment, it is possible to improve the laser transmission efficiency.
For this reason, the same effect as substantially increasing the transmission power can be obtained, and the distance measurement operation such as the initial supplementation of the satellite is facilitated.

【0044】なお、レーザ測距装置の代わりに、カセグ
レン型望遠鏡を送信光軸上に備える他のレーザレーダ装
置においても、本実施形態と同様に本発明によるビーム
変換装置を備えることによって、同様の効果が得られる
のは明らかである。
It should be noted that other laser radar devices having a Cassegrain-type telescope on the transmission optical axis instead of the laser distance measuring device have the same structure as the present embodiment by including the beam conversion device according to the present invention. It is clear that the effect is obtained.

【0045】次に、本発明を適用したビーム変換装置の
他の実施形態について図7〜10を参照して説明する。
Next, another embodiment of the beam conversion device to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.

【0046】本実施形態のビーム変換装置は、上記図1
の実施形態のビーム変換装置に加えて、当該ビーム変換
装置から出射される円筒型ビームの内半径と外半径とを
調整するための手段を備えている。
The beam conversion device of this embodiment is similar to that of FIG.
In addition to the beam conversion device according to the embodiment, there is provided means for adjusting the inner radius and the outer radius of the cylindrical beam emitted from the beam conversion device.

【0047】最初、円筒型ビームの内半径を可変にする
方法について説明する。
First, a method of making the inner radius of the cylindrical beam variable will be described.

【0048】本実施形態のビーム変換装置では、図7に
示すように、円錐面2、3はそれぞれ配置位置が手動あ
るいは自動で調整可能であるように設置されたミラー部
材200、300によって形成され、調整前の状態では
半径wの入射ガウシアンビームが外半径2w・内半径w
の円筒型ビームに変換されるものとする。なお、図7
は、ミラー部材200、300の断面形状と、当該ビー
ム変換装置内でのレーザ光伝搬光路とを示している。
In the beam conversion device of this embodiment, as shown in FIG. 7, the conical surfaces 2 and 3 are formed by mirror members 200 and 300 which are arranged so that the arrangement positions can be adjusted manually or automatically. In the state before the adjustment, the incident Gaussian beam having the radius w has an outer radius 2w and an inner radius w.
Shall be converted into a cylindrical beam. FIG.
Shows the cross-sectional shapes of the mirror members 200 and 300 and the laser light propagation optical path in the beam conversion device.

【0049】円筒型ビームの内半径を変化させるために
は、軸を一致させて配置した2つの円錐面の相対位置
を、円錐面の軸に沿って変化させる。
In order to change the inner radius of the cylindrical beam, the relative position of two conical surfaces arranged so that their axes coincide with each other is changed along the conical surface axis.

【0050】例えば図8に示すように、円錐形のミラー
部材200を円錐軸に沿って図中矢印で示す方向に距離
Lだけ変化させると、移動後のミラー部材200aとミ
ラー部材300とで形成される2つの円錐面によりレー
ザ光伝搬光路が変化する。すなわち、半径wの入射ガウ
シアンビームは円筒型ビームに変換されるが、その内半
径はwからw+Lとなる。このことから内半径は2つの
円錐面の相対的位置の変化分Lの関数となることがわか
る。
For example, as shown in FIG. 8, when the conical mirror member 200 is changed along the conical axis by a distance L in the direction indicated by the arrow in the figure, the mirror member 200a and the mirror member 300 are formed after the movement. The laser light propagation light path changes due to the two conical surfaces. That is, an incident Gaussian beam having a radius w is converted into a cylindrical beam, and the inner radius is changed from w to w + L. This shows that the inner radius is a function of the change L in the relative position of the two conical surfaces.

【0051】ただし、以上の方法では内半径の変化に伴
い、外半径も2wから2w+Lに変化する。このため、
この方法によれば内半径と外半径を独立に変化させるこ
とができない。そこで、次に説明する外半径を変化させ
る方法を併用することにより、ビーム外半径のみを変化
させることが可能となり、外半径と内半径との比を独立
に調整することができる。
However, in the above method, the outer radius also changes from 2w to 2w + L as the inner radius changes. For this reason,
According to this method, the inner radius and the outer radius cannot be changed independently. Therefore, by using a method of changing the outer radius described below together, it is possible to change only the outer radius of the beam, and the ratio between the outer radius and the inner radius can be adjusted independently.

【0052】次に、円筒型ビームの外半径を可変にする
方法について説明する。
Next, a method for making the outer radius of the cylindrical beam variable will be described.

【0053】本方法では外半径を変化させるために、図
7に示すビーム変換装置に、レンズ12、13から構成
されるガリレオ式望遠鏡を追加する。この場合のレーザ
光伝搬光路を図9に示す。
In this method, in order to change the outer radius, a Galileo telescope composed of lenses 12 and 13 is added to the beam conversion device shown in FIG. FIG. 9 shows a laser light propagation optical path in this case.

【0054】すなわち、ガリレオ望遠鏡を追加した場
合、半径wの入射ガウシアンビームは変換後に、外半径
がw+nwの円筒型ビームとなって出射される。このこ
とから外半径は入射ビーム半径wとガリレオ式望遠鏡倍
率nの関数となる。
That is, when the Galileo telescope is added, an incident Gaussian beam having a radius w is converted into a cylindrical beam having an outer radius of w + nw and then emitted. From this, the outer radius is a function of the incident beam radius w and the Galileo telescope magnification n.

【0055】最後に、上記2つの方法を用いて円筒型出
射ビームの内半径と外半径とを独立して変化させる方法
について説明する。この場合のレーザ光伝搬光路を図1
0に示す。
Finally, a method of independently changing the inner radius and the outer radius of the cylindrical output beam using the above two methods will be described. FIG. 1 shows the laser light propagation optical path in this case.
0 is shown.

【0056】上述したように、円筒型出射ビームの内半
径、外半径は以下の数式により表される。
As described above, the inner radius and the outer radius of the cylindrical exit beam are represented by the following equations.

【0057】内半径 = w+L ……(数1) 外半径 = nw+w+L ……(数2) ここで、w:入射ビーム半径 L:円錐面の軸に沿った2つの円錐面の相対位置の距離
変化分 n:ガリレオ式望遠鏡の倍率 である。
Inner radius = w + L (Expression 1) Outer radius = nw + w + L (Expression 2) where, w: Incident beam radius L: Distance change of relative position of two conical surfaces along the axis of the conical surface Minute n: Magnification of Galileo telescope.

【0058】例えば、w=40mmの入射ガウシアンビ
ームを、 内半径:外半径 = 3:4 ……(数3) の円筒型ビームに変換したい場合、上記数1〜数3を変
形することにより満足すべき条件を示す以下の式を得
る。
For example, when it is desired to convert an incident Gaussian beam of w = 40 mm into a cylindrical beam having an inner radius: outer radius = 3: 4 (formula 3), the above formulas 1 to 3 are satisfied. The following equation indicating the condition to be obtained is obtained.

【0059】120n = 40+L ……(数4) すなわち、上記数3を満たす円筒型ビームを生成するに
は、上記数4を満たすLとnとを選択すれば良い。例え
ば、L=20mmとする場合は、n=1/2倍のガリレ
オ式望遠鏡を用いればよい。
120n = 40 + L (Equation 4) That is, in order to generate a cylindrical beam satisfying Equation (3), L and n satisfying Equation (4) may be selected. For example, when L = 20 mm, a Galileo telescope with n = 1/2 times may be used.

【0060】以上の方法によれば、ビーム変換装置から
出射される円筒型ビームの内半径と外半径を任意に設定
することが可能となる。
According to the above method, it is possible to arbitrarily set the inner radius and the outer radius of the cylindrical beam emitted from the beam converter.

【0061】また、本実施形態の方法はカセグレン型望
遠鏡を備えるレーザ測距装置にも同様に適用することが
できる。例えば、上記図5に示すような従来のレーザ測
距装置において、上記図9、10に示すようなビーム変
換装置をカセグレン型望遠鏡へのレーザビームを入射す
るための送信光軸上に配置する。
The method of the present embodiment can be similarly applied to a laser distance measuring apparatus having a Cassegrain telescope. For example, in a conventional laser distance measuring apparatus as shown in FIG. 5, a beam conversion apparatus as shown in FIGS. 9 and 10 is arranged on a transmission optical axis for allowing a laser beam to enter a Cassegrain telescope.

【0062】本実施形態を適用した装置によれば、レー
ザ光源から出射される任意の径のレーザビームを円筒型
ビームに変換する際に、カセグレン型望遠鏡の望遠鏡2
次鏡半径と望遠鏡主鏡半径の比と、円筒型ビームの内半
径と外半径の比とを一致させることが可能となる。
According to the apparatus to which this embodiment is applied, when converting a laser beam having an arbitrary diameter emitted from a laser light source into a cylindrical beam, the telescope 2 of the Cassegrain telescope is used.
It is possible to make the ratio of the radius of the secondary mirror to the radius of the main mirror of the telescope coincide with the ratio of the inner radius to the outer radius of the cylindrical beam.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明によれば、望遠鏡2次鏡の遮蔽の
影響による送信効率の低下をおさえることが可能とな
り、それに伴い送信レーザ強度が増し、高々度衛星測距
への能力向上を図ることが可能となる。
According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the transmission efficiency due to the effect of the shielding of the secondary telescope, thereby increasing the transmission laser intensity and improving the capability for high altitude satellite ranging. Becomes possible.

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

【図1】本発明によるビーム変換装置の一実施形態を示
す説明図。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing one embodiment of a beam conversion device according to the present invention.

【図2】本発明による同径ビーム変換装置の一実施形態
を示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory view showing an embodiment of the same-diameter beam conversion device according to the present invention.

【図3】従来のレーザ測距装置への本発明の適用例を示
す説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an application example of the present invention to a conventional laser distance measuring device.

【図4】従来のレーザ測距装置で生じていた問題の解決
手法を示した説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of solving a problem that has occurred in a conventional laser distance measuring apparatus.

【図5】レーザ測距装置の従来例を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a conventional example of a laser distance measuring device.

【図6】従来のレーザ測距装置で生じていた問題につい
て示した説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a problem that has occurred in a conventional laser distance measuring device.

【図7】本発明によるビーム変換装置の他の実施形態を
示した説明図。
FIG. 7 is an explanatory view showing another embodiment of the beam conversion device according to the present invention.

【図8】本発明によるビーム変換装置の他の実施形態を
示した説明図。
FIG. 8 is an explanatory view showing another embodiment of the beam conversion device according to the present invention.

【図9】本発明によるビーム変換装置の他の実施形態を
示した説明図。
FIG. 9 is an explanatory view showing another embodiment of the beam conversion device according to the present invention.

【図10】本発明によるビーム変換装置の他の実施形態
を示した説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing another embodiment of the beam conversion device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ・・・ビーム変換装置 2 ・・・ビーム変換装置の円錐外面(高反射コーテイン
グ) 3 ・・・ビーム変換装置の円錐内面(高反射コーテイン
グ) 4 ・・・ビーム変換装置の入射平面(無反射コーテイン
グ) 5 ・・・ビーム変換装置の出力平面(無反射コーテイン
グ) 6 ・・・ビーム変換装置の光軸 7 ・・・ガウシアンビーム(ビーム半径w) 8 ・・・円筒型ビーム(ビーム半径2w) 9 ・・・ガウシアンビーム(ビーム半径r) 10 ・・・ガウシアンビーム(ビーム半径r/2) 11 ・・・円筒型ビーム(ビーム半径r) 12 ・・・凸レンズ 13 ・・・凹レンズ 14 ・・・パルスレーザ発振器 15 ・・・ビームスプリッタ 16 ・・・スタート検出器 17 ・・・回転チョッパー 18 ・・・クーデミラー 19 ・・・クーデミラー 20 ・・・クーデミラー 21 ・・・クーデミラー 22 ・・・クーデミラー 23 ・・・望遠鏡2次鏡 24 ・・・望遠鏡主鏡 25 ・・・標的 26 ・・・ストップ検出器 27 ・・・高度角回転軸 28 ・・・方位角回転軸 29 ・・・同径ビーム変換装置 30 ・・・出射されるレーザ光(29を未使用時) 31 ・・・望遠鏡2次鏡23に遮蔽されないレーザ光30の
領域 32 ・・・望遠鏡2時鏡23に遮蔽されるレーザ光33の領
域 33 ・・・出射されるレーザ光(29を使用時) 34 ・・・望遠鏡2次鏡23に遮蔽されないレーザ光33の
領域 f ・・・ 凸レンズ10の焦点距離 −f/2 ・・ 凹レンズ11の焦点距離 w ・・・ガウシアンビーム半径(1/e2パワーポイント
で定義されるスポットサイズのビーム半径) r ・・・ガウシアンビーム半径(1/e2パワーポイント
で定義されるスポットサイズのビーム半径)。
1 ・ ・ ・ Beam conversion device 2 ・ ・ ・ Conical outer surface of beam conversion device (high reflection coating) 3 ・ ・ ・ Conical inner surface of beam conversion device (high reflection coating) 4 ・ ・ ・ Injection plane of beam conversion device (non-reflection) Coating) 5 ・ ・ ・ Output plane of beam converter (non-reflective coating) 6 ・ ・ ・ Optical axis of beam converter 7 ・ ・ ・ Gaussian beam (beam radius w) 8 ・ ・ ・ Cylindrical beam (beam radius 2w) 9 ... Gaussian beam (beam radius r) 10 ... Gaussian beam (beam radius r / 2) 11 ... cylindrical beam (beam radius r) 12 ... convex lens 13 ... concave lens 14 ... Pulse laser oscillator 15 ・ ・ ・ Beam splitter 16 ・ ・ ・ Start detector 17 ・ ・ ・ Rotating chopper 18 ・ ・ ・ Coup mirror 19 ・ ・ ・ Coup mirror 20 ・ ・ ・ Coup mirror 21 ・ ・ ・ Coup mirror 22 ・ ・ ・ Coup mirror 23 ・ ・ ・ Secondary telescope 24 ・ ・ ・ Primary telescope 25 ・ ・ ・ Target 26 ・ ・ ・ Stop detector 27 ・ ・ ・ Altitude rotation axis 28 ・ ・ ・ Azimuth rotation axis 29 ・..Equal diameter beam conversion device 30... Emitted laser light (when 29 is not used) 31... Area of laser light 30 not shielded by telescope secondary mirror 23 32. Area of laser light 33 to be shielded 33 ... Laser light to be emitted (when using 29) 34 ... Area of laser light 33 not to be shielded by telescope secondary mirror 23 f ... Focal length of convex lens 10- f / 2 Focal length of concave lens 11 w… Gaussian beam radius (beam radius of spot size defined by 1 / e 2 power point) r… Gaussian beam radius (defined by 1 / e 2 power point) Spot size beam radius).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 洲崎 保司 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 Fターム(参考) 5J084 AA05 BA03 BB01 BB14 BB21 CA03 DA01 EA07  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasushi Suzaki 216 Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term in the Information and Communication Division, Hitachi, Ltd. 5J084 AA05 BA03 BB01 BB14 BB21 CA03 DA01 EA07

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光学的に鏡面状態に加工した二つの円錐面
を備え、入射された光ビームを円筒型ビームに変換す
る、プリズムおよびミラー部材のうちいずれか一方で構
成される変換光学系を有し、 前記変換光学系の二つの円錐面のうち、一つは円錐の外
面を他の一つは円錐の内面を反射面として、二つの円錐
面の軸を一致させて配置し、外面を反射面とする円錐面
の軸より光ビームを入射せしめ、軸対称に反射する該反
射面の反射光が内面を反射面とする円錐面に前者と同様
に軸対称に反射するように配置して、該二つの円錐反射
面を経た入射光ビームが2倍径に拡大されかつ円筒型ビ
ームに変換されるようにしたことを特徴とするビーム変
換装置。
1. A conversion optical system having two conical surfaces that are optically mirror-finished and configured to convert an incident light beam into a cylindrical beam, the conversion optical system including one of a prism and a mirror member. Of the two conical surfaces of the conversion optical system, one is the outer surface of the cone and the other is the inner surface of the cone as the reflecting surface, and the two conical surfaces are arranged so that their axes coincide with each other. A light beam is made incident from the axis of the conical surface serving as the reflecting surface, and the reflected light of the reflecting surface that is axially symmetrically reflected is axially symmetrically reflected on the conical surface having the inner surface as the reflecting surface in the same manner as the former. A beam conversion device wherein an incident light beam passing through the two conical reflecting surfaces is enlarged to a double diameter and converted into a cylindrical beam.
【請求項2】光学的に鏡面状態に加工した二つの円錐面
を備え、入射された光ビームを円筒型ビームに変換する
変換光学系を有し、 前記変換光学系の二つの円錐面のうち、一つは円錐の外
面を他の一つは円錐の内面を反射面として、該二つの円
錐面の軸を一致させて配置し、該外面を反射面とする円
錐面の軸より光ビームを入射せしめ、軸対称に反射する
該反射面の反射光が該内面を反射面とする円錐面に前者
と同様に軸対称に反射するように配置し、該二つの円錐
反射面を経た入射ビームが円筒型ビームに変換されるよ
うにしたものであって、 前記二つの円錐面の相対位置関係は、出射されるべき円
筒型ビームについて予め定められた内半径および外半径
のうち少なくとも一方に応じて決定されるものであるこ
とを特徴とするビーム変換装置。
2. A conversion optical system for converting an incident light beam into a cylindrical beam, comprising: two conical surfaces that are optically mirror-finished; and One is the outer surface of the cone and the other is the inner surface of the cone as the reflecting surface, the axes of the two conical surfaces are aligned with each other, and the light beam is transmitted from the axis of the conical surface having the outer surface as the reflecting surface. It is arranged so that the reflected light of the reflecting surface which is reflected axially symmetrically is reflected on the conical surface having the inner surface as the reflecting surface, similarly to the former, and the incident beam passing through the two conical reflecting surfaces is It is to be converted into a cylindrical beam, the relative positional relationship between the two conical surfaces, according to at least one of the inner radius and the outer radius predetermined for the cylindrical beam to be emitted Beam transformation characterized by being determined Location.
【請求項3】入射される光ビームを縮小する縮小光学系
と、前記請求項2に記載の変換光学系とを備え、 前記入射光ビームは、前記縮小光学系を経て前記変換光
学系へ入射され、該入射光ビームと同一直径の円筒型ビ
ームに変換されることを特徴とする同径ビーム変換装
置。
3. A conversion optical system according to claim 2, further comprising a reduction optical system for reducing an incident light beam, wherein said incident light beam enters said conversion optical system via said reduction optical system. And converting the incident light beam into a cylindrical beam having the same diameter as the incident light beam.
【請求項4】カセグレン型望遠鏡を送信光軸に含むレー
ザ測距装置において、 前記カセグレン型望遠鏡へ入射されるレーザビームを変
換するために、請求項1〜3のいずれかに記載のビーム
変換装置を前記送信光軸上に配置したことを特徴とする
レーザ測距装置。
4. A beam converting apparatus according to claim 1, wherein a laser ranging device including a Cassegrain type telescope on a transmission optical axis is used to convert a laser beam incident on said Cassegrain type telescope. Is arranged on the transmission optical axis.
【請求項5】請求項4に記載のレーザ測距装置におい
て、 前記ビーム変換装置から出射され、さらに前記カセグレ
ン型望遠鏡により拡大された円筒型ビームの中空部分の
直径が、前記カセグレン型望遠鏡の2次鏡の直径以上で
あることを特徴とするレーザ測距装置。
5. The laser ranging apparatus according to claim 4, wherein the diameter of the hollow portion of the cylindrical beam emitted from the beam conversion device and further enlarged by the Cassegrain telescope is equal to 2 of the Cassegrain telescope. A laser distance measuring device having a diameter equal to or larger than the diameter of the secondary mirror.
【請求項6】請求項4に記載のレーザ測距装置におい
て、 前記ビーム変換装置から出射される円筒型ビームの内半
径および外半径のうち少なくとも一方を変更するための
調整手段をさらに備えることを特徴とするレーザ測距装
置。
6. The laser distance measuring apparatus according to claim 4, further comprising adjusting means for changing at least one of an inner radius and an outer radius of the cylindrical beam emitted from the beam converter. Characteristic laser ranging device.
【請求項7】カセグレン型望遠鏡を送信光軸に含むレー
ザ測距装置において、 前記カセグレン型望遠鏡へ入射されるレーザビームを縮
小する縮小光学系と、 前記縮小光学系で縮小されたレーザビームを円筒型ビー
ムへ変換するための変換光学系と、 前記変換光学系から出射される円筒型ビームの内半径お
よび外半径のうち少なくとも一方を変更するための調整
手段とを備え、 前記変換光学系は、請求項1または2に記載のビーム変
換装置の変換光学系であることを特徴とするレーザ測距
装置。
7. A laser distance measuring apparatus including a Cassegrain type telescope on a transmission optical axis, a reduction optical system for reducing a laser beam incident on the Cassegrain type telescope, and a laser beam reduced by the reduction optical system. A conversion optical system for converting into a shaped beam, and adjusting means for changing at least one of an inner radius and an outer radius of a cylindrical beam emitted from the conversion optical system, wherein the conversion optical system includes: A laser distance measuring device, which is a conversion optical system of the beam conversion device according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002214327A (en) * 2001-01-23 2002-07-31 Hamamatsu Photonics Kk Range finding device and object detection device
KR101243269B1 (en) * 2010-12-22 2013-03-13 한국기계연구원 Laser processing system and laser processing method using the same
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CN114739641A (en) * 2022-04-15 2022-07-12 西北核技术研究所 Method for manufacturing reflection cone for high-energy laser beam expansion and reflection cone

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