JP2001159681A - 光波距離計 - Google Patents

光波距離計

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JP2001159681A
JP2001159681A JP34250699A JP34250699A JP2001159681A JP 2001159681 A JP2001159681 A JP 2001159681A JP 34250699 A JP34250699 A JP 34250699A JP 34250699 A JP34250699 A JP 34250699A JP 2001159681 A JP2001159681 A JP 2001159681A
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JP
Japan
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light
optical system
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distance
internal
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JP34250699A
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Akio Kubo
明郎 久保
Hideyuki Kamiura
秀之 上浦
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USHIKATA SHOKAI KK
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USHIKATA SHOKAI KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光処理が容易で、測定距離精度を落とすこと
無く、また近距離測定を可能ならしめ、光学系を簡素化
出来、安価で小型軽量の光波距離計を提供する。 【解決手段】 光波距離計において、送光光学系31と
それに平行に配置した受光光学系32は非球面レンズで
構成し、送光光学系31の強度変調した光を平行光線2
にしてターゲットに送光し、この送光光学系31の平行
光線2より光を取り出して受光光学系32に送り、上記
送光光学系31の平行光線2より光を取り出す内部光の
光学系は送光光学系31において回転する反射板6であ
り、この反射板6を出た内部光は受光光学系32に配置
したハーフミラー13を介して受光素子APDに入力さ
せ、内部光として基準距離D0と基準レベルL0とを測定
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光波距離計、更に詳
細には発光素子を特定の周波数で強度変調してターゲッ
トに送光し、ターゲットから反射された受光信号の位相
とターゲットへの送光を遮断して内部光を発生させ、同
一の受光素子で受光下時の位相差を測定して、距離を測
定する光波距離計に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の装置は図9に概略説明図するよう
に、送光光学系41と受光光学系42とは送受光素子4
3,44,集光レンズ45,46およびそれらの光を導
く光ファイバー47,48よりなる。送光光学系41の
光は内部光としてリレー集光レンズ49,反射ミラー5
0を介して受光光学系42に送ると共に外部光として反
射プリズム51,対物レンズ52でターゲットすなわち
距離を測定する目的物に向かって送られ、その反射光は
同じ対物レンズ52で集光し、連続的に濃度が変わる可
変型NDフィルター53でレベルを調整して、受光光学
系42に送り、両者の位相差で目的物の距離を測定する
ものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術は上記送光光学系41の送信回路と受光光学系42の
受信回路とは電磁波の誘導を防止するため、離さねばな
らず、また近距離測定時には焦点が大きくずれるので、
それに受光位置を合わせるため光ファイバーを要するの
で、高価になる共に両送光光学系41と受光光学系42
の光処理、特にその内部光の角度の調整が面倒で、光フ
ァイバー47,48やリレー集光レンズ49,反射ミラ
ー50の調整誤差による光量伝達損失は免れず、測定距
離の精度の低下を招く恐れがあった。このため本願発明
者は特願平8−43169号を発明した。
【0004】本発明は、光処理が容易で、測定距離精度
を落とすこと無く、また送光光学系31とそれに平行に
配置した受光光学系32は非球面レンズで構成して近距
離測定を可能ならしめ、光学系を簡素化出来、安価で小
型軽量の光波距離計を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は発光素子を特定
の周波数で強度変調してターゲットに送光し、ターゲッ
トから反射された受光信号の位相とターゲットへの送光
を遮断して内部光を発生させ、同一の受光素子で受光し
た時の位相差を測定して、距離を測定する光波距離計に
おいて、送光光学系31とそれに平行に配置した受光光
学系32は非球面レンズで構成し、送光光学系31の強
度変調した光を平行光線2にしてターゲットに送光し、
この送光光学系31の平行光線2より光を取り出して受
光光学系32に送り、上記送光光学系31の平行光線2
より光を取り出す内部光の光学系は送光光学系31にお
いて回転する反射板6であり、この反射板6を出た内部
光は受光光学系32に配置したハーフミラー13を介し
て受光素子APDに入力させ、内部光として基準距離D
0と基準レベルL0とを測定することを特徴とする光波距
離計である。
【0006】
【発明の実施の形態】以下図面につき本発明の実施の形
態を詳細に説明する。図1,2は本発明の第1の実施の
形態を示す概略説明図及びブロック図を示すものであ
る。図1(イ)に示すように送光光学系31の可視光半
導体のレーザーダイオードLDより出た光は送光側対物
レンズ1により平行光線2となり、外部光として図示し
ないターゲットすなわち距離を測定する目的物に向かっ
て送られ、その反射光3は受光光学系32の受光側対物
レンズ4で受光素子APDに集光し、電気信号5に変換
される。上記レーザーダイオードLDの発光径を小さく
すれば対物レンズ1の径と焦点距離を小さく出来る。対
物レンズ4の径は対物レンズ1の径に比べて出来る限り
大きくする。
【0007】上記送光光学系31と受光光学系32とは
平行に配置され、かつ対物レンズ4は図1(ロ)示の非
球面レンズで構成し、この非球面レンズの球面は一部横
方向に延びる平らな面4a,4bとする。これによって
焦点は横方向に延び、受光素子5は動かすことなく確実
に受光することが出来る。送光光学系31は受光光学系
32より後方に配置して両光学系における電気回路の電
波の混入を防止する。送光光学系31の平行光線2の光
路の一側には内部光を取り出すためシャッター兼用の反
射板6を支点7により光路内に回動すべく設け、この反
射板6はバネ8により光路より外方に弾撥すると共にプ
ランジャー9により光路内に回動する。この反射板6は
拡散板でよい。10は反射板6の回動を平行光線2の光
路に対し45°の角度で停止するストッパーである。そ
の反射板6に対向する位置にNDフィルター11,絞り
12を設け、これらのNDフィルター11,絞り12に
より上記内部光を基準光量に調整する。上記NDフィル
ター11,絞り12に対向する位置に反射光3の光路1
6内の透過率90%のハーフミラー13を設け、また反
射光3の光路16内には受光光量を調整減光させるフィ
ルター14をモーター15により回動すべく設け、受光
光量を調整減光させる。この受光光量を調整減光させる
フィルター14はたとえば連続的に濃度が変わる可変型
NDフィルターである。
【0008】次に図2示のブロック図につき本発明の動
作を詳細に説明する。発振回路20の特定の周波数fm
でLD変調回路21はレーザーダイオードLDより出る
光を強度変調する。先ず基準距離D0を測定するため、
プランジャー9により反射板6を平行光線2の光路内に
回動すると、平行光線2は全て反射板6で直角方向に反
射し、内部光2aとしてNDフィルター11,絞り12
を通ってハーフミラー13で更に直角方向に反射して受
光素子APDに入射し、電気信号5に変換される。この
入射光量はNDフィルター11と絞り12ーで基準光量
に調整する。この基準光量は測定距離の精度を決定する
信号光量と雑音光量との比で決定する。この電気信号5
は受信回路22で、発振回路20より送られた周波数f
mを整数Nで分周した周波数fiscで中間周波数fifに落
され、位相差測定回路23で発振回路20より送られた
同じ周波数の周波数frefと比較され、カウンター24
で反射光の位相値と内部光の位相値との位相差が測定さ
れ、マイクロコンピュター25で基準距離D0と内部光
の基準レベルL0が測定される。
【0009】次に距離Dを測定する。先ずプランジャー
9により反射板6を平行光線2の光路外に回動する。こ
れにより、平行光線2は外部光として図示しない距離を
測定する目的物に向かって送られ、その反射光3は受光
側対物レンズ4で受光素子APDに集光する。この電気
信号5は上記の場合と同様にしてマイクロコンピュター
25に送られ、その電気信号5のレベルLが上記の基準
距離D0を測定する場合の電気信号5の基準レベルL0
比較され、その偏差が零になるまでマイクロコンピュタ
ー25はパルス信号26をモータードライバー27に送
り、モーター15により可変型NDフィルター14を回
動し、上記の内部光の場合と同じレベルで距離Dを測定
する。かくしてD−D0を2で割って実際の目的物との
距離が測定される。これにより信号光量と電子回路で変
化しかつ温度依存性のある信号の位相の狂いは補償され
る。
【0010】上記本発明の第1の実施の形態では送光光
学系31の平行光線2より光を取り出して受光光学系3
2に送っているので、送光光学系31のレーザーダイオ
ードLDと受光光学系32の受光素子APD間との距離
は自由に設定出来、雑音電波の混入が少ない配置を得る
ことが出来ると共に、従来のような高価な光ファイバー
47,48、リレー集光レンズ49,反射ミラー50等
が不要となる。
【0011】図3,4,5,6,7は本発明の更に具体
的な第2の実施の形態を示すもので第1の実施の形態と
同じ部分は同じ符号を用いて説明する。器体30の一側
には前記送光側対物レンズ1よりなる送光光学系31
を、他側には前記受光側対物レンズ4よりなる受光光学
系32を縦方向で互いに平行に設ける。図5,6示のよ
うに前記器体30の中央部両側に突設した支柱33の上
部にはモーター15の軸34を横方向に設け、この軸3
4の中央部に設けたウオーム歯35は縦方向に軸架した
ウオームホイール36に噛合し、このウオームホイール
36の軸37は上記送光光学系31と受光光学系32と
の間の位置で、縦方向に設けられる。この軸37には前
記反射板6を45°の傾斜角度で支持するアーム38及
び前記フィルター14を一体に固定して設ける。図7示
のようにこの反射板6の周方向位置は可変型NDフィル
ター14の濃い位置より先にあるようにする。この装置
においては支点7,バネ8,プランジャー9は不要であ
る。
【0012】次に図8示のフローに付き本発明の動作を
詳細に説明する。始めは反射板6は平行光線2の光路内
にあり、ステップP1で送光光学系31のみで電気信号
5のレベルL0を内部測定する。次にステップP2で送光
光学系31のみで基準距離D 0を内部測定する。 次にス
テップP3で基準レベルL0と基準距離D0を記憶する。
次にステップP4でモーター15を回動する。これによ
って反射板6は平行光線2の光路内より脱出し、自動的
に受光光学系32による外部測定に切り替わる。次にス
テップP5で基準レベルL0とレベルLとが比較され、ス
テップP6で両者は一致し、モーター15を停止し、ス
テップP7で距離Dを測定する。次にステップP8でD−
0を2で割って実際の目的物との距離が測定される。
【0013】
【発明の効果】以上のように本発明によれば光ファイバ
ーを要しないので、安価であると共に送光光学系31は
平行光の光路より光を取り出しているので、光処理が容
易となり、測定距離精度を落とすこと無く、また送光光
学系31とそれに平行に配置した受光光学系32は非球
面レンズで構成して光ファイバーを用いることなく近距
離測定を可能ならしめ、光学系を簡素化出来、安価で小
型,軽量の光波距離計を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(イ)は本発明の第1の実施の形態を示す概略
説明図及びブロック図、(ロ)は非球面レンズを示すも
のである。
【図2】その第1の実施の形態のブロック図を示すもの
である。
【図3】本発明の第2の実施の形態の概略を示す一部断
面を示す平面図である。
【図4】図3のA−A線に沿った半断面縦面図である。
【図5】図3のB−B線に沿った横断面図である。
【図6】図3のC−C線に沿った拡大縦断面図である。
【図7】図3のD−D線に沿った断面図である。
【図8】本発明の動作のフロー図である。
【図9】従来の装置の概略説明図である。
【符号の説明】
31 送光光学系 32 受光光学系 2 平行光線 D0 基準距離 L0 基準レベル 6 反射板 APD 受光素子 5 電気信号 13 ハーフミラー 14 受光光量を調整減光させるフィルター
フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA06 FF31 GG04 JJ01 QQ51 2F112 AD01 5J084 AA05 AD02 BA04 BA32 BB02 BB20 BB24 BB35 CA03 CA31 CA53 EA31

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子を特定の周波数で強度変調して
    ターゲットに送光し、ターゲットから反射された受光信
    号の位相とターゲットへの送光を遮断して内部光を発生
    させ、同一の受光素子で受光した時の位相差を測定し
    て、距離を測定する光波距離計において、送光光学系
    (31)と、それに平行に配置した受光光学系(32)
    は非球面レンズで構成し、送光光学系(31)の強度変
    調した光を平行光線(2)にしてターゲットに送光し、
    この送光光学系(31)の平行光線(2)より光を取り
    出して受光光学系(32)に送り、上記送光光学系(3
    1)の平行光線(2)より光を取り出す内部光の光学系
    は送光光学系(31)において回転する反射板(6)で
    あり、この反射板(6)を出た内部光は受光光学系(3
    2)に配置したハーフミラー(13)を介して受光素子
    (APD)に入力させ、内部光として基準距離(D0
    と基準レベル(L0)とを測定することを特徴とする光
    波距離計。
JP34250699A 1999-12-01 1999-12-01 光波距離計 Withdrawn JP2001159681A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101382476B1 (ko) 2012-02-20 2014-04-08 (주)마이크로인피니티 거리 측정 장치
EP2963441A1 (en) 2014-07-02 2016-01-06 Funai Electric Co., Ltd. Laser rangefinder and method of measuring distance and direction
JP2017015730A (ja) * 2016-09-20 2017-01-19 株式会社トプコン 光波距離計
WO2018151226A1 (ja) * 2017-02-15 2018-08-23 パイオニア株式会社 光走査装置及び制御方法

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