JP2002098762A

JP2002098762A - 光波測距装置

Info

Publication number: JP2002098762A
Application number: JP2000291790A
Authority: JP
Inventors: Masaki Harada; 昌樹原田; Yutaka Iwasaki; 豊岩崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】組立調整を簡単にしてコストダウンを図ると
ともに、振動に対する耐久性を向上させる。【解決手段】測距光路の送信光路からの光は、基板端
面２３から光ファイバカプラ５０の光ファイバ５３の端
面に入射される。その光の一部が、カプラ５０の光ファ
イバ５１の端面５１ａから、送受信光学系９，１０，１
４へ供給され、測定対象物で焦点を結ぶ。測定対象物で
反射された光は再び同じ光路を経て、光ファイバ５１の
端面５１ａに入射する。その戻り光は、カプラ５０の光
ファイバ５４の端面を経て、測距光路の受信光路に入射
される。送受信光学系の焦点付近に光ファイバ５１の端
面５１ａを置くだけで、測定対象物から反射された光は
必ず端面５１ａに戻ってくる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光等の光を
送出し、測定対象物から戻ってくる光を受光し、その受
光した光の周波数、位相や遅延時間などに基づいて測定
対象物までの距離を計測する、光波測距装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、光源からの光を測距光路また
は基準光路のいずれか一方に切り替える光路切り替え手
段と、前記測距光路の送信光路からの光を測定対象物へ
送信すると共に、前記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
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、前記受光手段が受光す
る前記測距光路からの光と前記基準光路からの光との関
係から測定対象物までの距離を求める距離測定手段とを
備えた、光波測距装置が知られている（例えば、特開平
１１−３３７６４２号公報）。

【０００３】このような従来の光波測距装置では、例え
ば、前記測距光路の前記送信光路からの光が、第１の通
常の光ファイバ（端部においても端部以外の部分におい
ても、コア径が一定である光ファイバ）を介して、前記
送受信光学系に入力されている。また、前記送受信光学
系から出力される前記測定対象物からの前記反射光が、
第２の通常の光ファイバを介して、前記測距光路の前記
受信光路に入力されている。前記各光ファイバの端面は
それぞれ、前記送受信光学系の互いに異なる箇所（例え
ば、ビームスプリッタや複合プリズムの互いに異なる箇
所）に臨んでいる。

【０００４】前記送受信光学系は、対物レンズと光軸方
向に移動可能な合焦レンズとを含むレンズ系を有してい
る。このレンズ系は、測定者が測定対象物を観察する視
準光学系の一部を構成している。距離測定に先立って、
測定者によって、測定対象物が前記視準光学系を通して
観察され、前記合焦レンズが光軸方向に調整されて焦点
合わせされる。当該装置の組立作業の際には、前記第１
の光ファイバの端面から出射された光が前記第２の光フ
ァイバの端面で像を結ぶように、前記第１及び第２の光
ファイバの端面がそれぞれ予め位置調整されて固定され
る。この調整・固定作業は、共役出しと呼ばれている。

【０００５】このような従来の光波測距装置には、前記
測距光路等を光導波路デバイスを用いることなく構成し
たものと、前記測距光路等を光導波路デバイスを用いて
構成したものとがある。前者の装置では、前記第１及び
第２の光ファイバとしてそれぞれマルチモードファイバ
が用いられる。一方、後者の装置では、前記第１及び第
２の光ファイバとして、それぞれシングルモードファイ
バが用いられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の光波測距装置では、前記共役出しに手数を要し、コ
ストアップを免れないとともに、振動に対する耐久性も
必ずしも十分ではなかった。この点について、以下に説
明する。

【０００７】まず、測距光路等を光導波路デバイスを用
いることなく構成した前記従来の光波測距装置について
説明する。この従来の光波測距装置の場合、前記共役出
しは、具体的には、前記対物レンズの外側の焦点位置に
ＣＣＤカメラを置いて、前記送信光路と前記受信光路に
レーザダイオードやＬＥＤなどからの光をそれぞれ入射
させ、それらの２つの像を一致させることで行われる。
この従来の光波測距装置では、前述したように、前記第
１及び第２の光ファイバとしてマルチモードファイバが
用いられ、そのコア直径は、例えば２００μｍであり、
ＣＣＤカメラのモニタ上で、比較的大きな像を結ぶ。組
立調整者は、ＣＣＤカメラの出力をモニタしながら、前
記２つの像が一致したところで、第１及び第２の光ファ
イバをねじ等で固定する。また、補助的に接着剤が使わ
れることもある。

【０００８】しかしながら、前記２つの像を精度良く一
致させ、その状態を保つように前記第１及び第２の光フ
ァイバをねじ等で固定しなければならないので、前記共
役出しに手数を要し、コストアップを免れなかった。ま
た、光波測距装置は、土木工事の測量等に使われること
が多く、振動に対する耐久性が要求される。ところが、
前記従来の光波測距装置では、第１及び第２の光ファイ
バの端面の位置決めの要求精度が高いため、振動に対し
て必ずしも十分な耐久性を得ることは困難であった。

【０００９】次に、測距光路等を光導波路デバイスを用
いて構成した前記従来の光波測距装置について説明す
る。この従来の光波測距装置の場合、前述したように、
前記第１及び第２の光ファイバとしてシングルモードフ
ァイバが用いられる。例えば、光の波長１．５５μｍの
場合、そのコア直径は約１０μｍと非常に小さい。コア
直径がこのように非常に小さいと、前述した方法で共役
出しを行う場合、ＣＣＤカメラのモニタ上の像が小さく
なり、かつ数μｍ程度の精度が要求されるため、手動で
は精度の良い組立調整ができない。仮に組立調整できた
としても、ねじ等で固定する際に最適位置からずれる可
能性がある。

【００１０】そこで、前記第１及び第２の光ファイバ端
をそれぞれ微調整可能なステージ等に載せ、一方の光フ
ァイバにレーザ光を実際に通し、対物レンズを通り反射
し、もう一方の光ファイバに結合する光量が最大となる
ように、調整することが考えられる。ただし、シングル
モードファイバ同士の像が一致するように調整するには
熟練を要し、また、組立作業の手間が著しく大きく量産
向きではない。

【００１１】さらに、第１及び第２の光ファイバのコア
直径が非常に小さいことから、それらの端面の位置決め
の要求精度は非常に高い。このため、振動に対する耐久
性が一層低下していた。

【００１２】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、前記共役出しの手数を軽減するかあるいは前
記共役出しの工程を不要にして組立調整を簡単にし、コ
ストダウンを図ることができるとともに、振動に対する
耐久性を向上させることができる、光波測距装置を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様による光波測距装置は、光源か
らの光を測距光路または基準光路のいずれか一方に切り
替える光路切り替え手段と、前記測距光路の送信光路か
らの光を測定対象物へ送信すると共に、前記測定対象物
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、
前記受光手段が受光する前記測距光路からの光と前記基
準光路からの光との関係から測定対象物までの距離を求
める距離測定手段とを備えた光波測距装置において、第
１、第２及び第３のポートを有し、前記第１のポートに
入力された光の少なくとも一部を前記第２のポートから
出力させるとともに、前記第２のポートに入力された光
の少なくとも一部を前記第３のポートから出力させる光
結合手段を備えたものである。そして、前記測距光路の
前記送信光路からの光を前記第１のポートに入力させ、
前記第２のポートから出力される光を前記送受信光学系
に入力させるとともに、前記送受信光学系から出力され
る前記測定対象物からの前記反射光を前記第２のポート
に入力させ、前記第３のポートから出力される光を前記
測距光路の前記受信光路に入力させる。

【００１４】この第１の態様によれば、測距光路の送信
光路からの光が光結合手段の第２のポートから送受信光
学系に入力され、送受信光学系から出力される測定対象
物からの反射光が光結合手段の同じ第２のポートに入力
される。すなわち、送受信光学系に供給される光も送受
信光学系から戻ってくる光も、光結合手段の同じ第２の
ポートに出入りする。したがって、前記従来の光波測距
装置で必要であった前記共役出しの工程がまったく不要
となる。例えば、送受信光学系がレンズ系を有する場
合、光結合手段の第２のポートを、厳密に位置合わせす
ることなく、当該レンズ系の焦点付近に配置するだけ
で、第２のポートから送受信光学系に供給され測定対象
物で反射された光は、第２のポートに必ず戻ってくるよ
うになる。このため、光結合手段の第２のポートの位置
決めの要求精度も低くてすむ。その結果、複雑な組立調
整が不要となり、熟練作業者が不要あるいは組立調整作
業時間が大幅に短縮される。よって、当該光波測距装置
の製造コストを大幅に低下させることができる。

【００１５】また、前記第１の態様によれば、前述した
ように、光結合手段の第２のポートの位置決めの要求精
度も低くてすむので、振動に対する耐久性を大幅に向上
させることができる。

【００１６】本発明の第２の態様による光波測距装置
は、前記第１の態様において、前記光結合手段が光ファ
イバカプラを含むものである。

【００１７】この第２の態様のように光結合手段として
光ファイバカプラを用いれば、光ファイバカプラ自体の
価格が低いため、装置全体のコストダウンを図ることが
できる。また、光ファイバカプラを用いれば、一般に光
ファイバにおいては端面以外からの光が入射することは
まったくないことから、迷光が測距信号のノイズとなる
ような事態が防止され、ＳＮ比を向上させることができ
る。

【００１８】本発明の第３の態様による光波測距装置
は、前記第１の態様において、前記光結合手段が光導波
路型素子を含むものである。この第３の態様のように光
結合手段として光導波路型素子を用いれば、装置の小型
化や軽量化等を図ることができる。

【００１９】本発明の第４の態様による光波測距装置
は、前記第３の態様において、前記光導波路型素子が、
方向性結合器又はＹ分岐導波路を含むものである。この
第４の態様は、光結合手段として用いることができる光
導波路型素子の例を挙げたものであるが、前記第３の態
様では、これらの例に限定されるものではない。

【００２０】本発明の第５の態様による光波測距装置
は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記
測距光路の一部が光導波路デバイスに搭載されたもので
ある。

【００２１】この第５の態様によれば、装置の小型化、
軽量化、コストダウン、測距時間の短縮化、機械的可動
部分の低減による故障率の低減などを図ることができ
る。

【００２２】本発明の第６の態様による光波測距装置
は、前記第３又は第４の態様において、前記測距光路の
少なくとも一部及び前記光導波路型素子が、１つの光導
波路デバイスに搭載されたものである。

【００２３】前記第５の態様のように、測距光路の少な
くとも一部を光導波路デバイスで構成すると、装置の小
型化、軽量化、コストダウン、測距時間の短縮化、機械
的可動部分の低減による故障率の低減などを図ることが
できる。前記第６の態様によれば、前記測距光路の少な
くとも一部と前記光結合手段を構成する光導波路型素子
とが１つの光導波路デバイスに搭載されているので、前
記第１の態様に関して述べた利点を得ながら、更に、装
置の小型化、軽量化及びコストダウンを図ることができ
る。

【００２４】本発明の第７の態様による光波測距装置
は、前記第１乃至第６のいずれかの態様において、前記
光結合手段がコア径拡大光ファイバを含み、該コア径拡
大光ファイバにおけるコア拡大部が位置する端面が、前
記第２のポートであるものである。コア径拡大光ファイ
バは、その少なくとも一方の端部において、コア径が端
面に向かって漸近的に拡大されるような構造を持つ光フ
ァイバである。コア径拡大光ファイバの一例として、周
知のＴＥＣ（Thermally-diffused Expanded Core）ファ
イバを挙げることができる。

【００２５】この第７の態様のように、送受信光学系に
供給される光及び送受信光学系から戻ってくる光が出入
りする第２のポートを、コア径拡大光ファイバにおける
コア拡大部が位置する端面とすれば、送受信光学系に対
する第２のポートの位置決めの要求精度が一段と低くな
る。したがって、光軸調整などの組立調整がより容易に
なるとともに、振動に対する耐久性も一層向上させるこ
とができる。

【００２６】また、コア径拡大光ファイバのコア拡大部
が位置する端面では、開口数（ＮＡ）が小さくなる。し
たがって、前記第７の態様のように第２のポートをコア
径拡大光ファイバのコア拡大部が位置する端面とすれ
ば、送受信光学系として開口数の小さいレンズ系を用い
て構成することができる。このため、視準光学系の光学
設計の手間や、視準光学系の光学部品の材料選択の制約
や、視準光学系の光学部品の加工の手間や、視準光学系
の組立調整の手間などが少なくなり、コストをより低減
することができる。

【００２７】本発明の第８の態様による光波測距装置
は、前記第１乃至第７のいずれかの態様において、前記
第１のポートと前記光源との間に、前記光源の側へ向か
う光を実質的に阻止する光アイソレータを設けたもので
ある。

【００２８】前記第１乃至第７の態様において、前記光
結合手段として、方向性結合器やＹ分岐導波路などの導
波路型素子や、光ファイバカプラなどを用いると、第２
のポートに入力された測定対象物からの反射光の一部
が、第３のポートを経て測距光路の受信回路へ向かうの
みならず、前記反射光の他の一部が、第１のポートを経
て光源側へ戻る。このため、光源としてレーザダイオー
ドなどのレーザ光源を用いる場合、レーザ光源の発振が
不安定になる可能性がある。前記第８の態様によれば、
このような光源への戻り光が光アイソレータにより実質
的に阻止されるので、レーザ光源の発振が不安定になる
おそれがなく、好ましい。

【００２９】本発明の第９の態様による光波測距装置
は、光源からの光を測距光路または基準光路のいずれか
一方に切り替える光路切り替え手段と、前記測距光路の
送信光路からの光を測定対象物へ送信すると共に、前記
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、前記受光手段が受光する前記測距光路からの
光と前記基準光路からの光との関係から測定対象物まで
の距離を求める距離測定手段とを備えた光波測距装置に
おいて、前記測距光路の前記送信光路からの光が、コア
径拡大光ファイバを介して前記送受信光学系に入力さ
れ、前記コア径拡大光ファイバにおけるコア拡大部が位
置する端面が、前記送受信光学系に臨むものである。

【００３０】この第９の態様によれば、測距光路の送信
光路からの光が、コア径拡大光ファイバのコア拡大部が
位置する端面から、送受信光学系に供給される。したが
って、送受信光学系に対する当該光ファイバの位置決め
の要求精度が低くなる。このため、光軸調整などの組立
調整が容易となって、当該光波測距装置の製造コストを
低減させることができるとともに、振動に対する耐久性
を向上させることができる。

【００３１】本発明の第１０の態様による光波測距装置
は、光源からの光を測距光路または基準光路のいずれか
一方に切り替える光路切り替え手段と、前記測距光路の
送信光路からの光を測定対象物へ送信すると共に、前記
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、前記受光手段が受光する前記測距光路からの
光と前記基準光路からの光との関係から測定対象物まで
の距離を求める距離測定手段とを備えた光波測距装置に
おいて、前記送受信光学系から出力される前記測定対象
物からの前記反射光が、コア径拡大光ファイバを介して
前記測距光路の前記受信光路に入力され、前記コア径拡
大光ファイバにおけるコア拡大部が位置する端面が、前
記送受信光学系に臨むものである。

【００３２】この第１０の態様によれば、送受信光学系
からの光が、コア径拡大光ファイバのコア拡大部が位置
する端面に入力され、当該コア径拡大光ファイバを介し
て測距光路の受信光路に供給される。したがって、送受
信光学系に対する当該光ファイバの位置決めの要求精度
が低くなる。このため、光軸調整などの組立調整が容易
となって、当該光波測距装置の製造コストを低減させる
ことができるとともに、振動に対する耐久性を向上させ
ることができる。

【００３３】なお、前記第１０の態様において、前記第
９の態様と同様に、前記測距光路の前記送信光路からの
光が、コア径拡大光ファイバを介して前記送受信光学系
に入力され、当該コア径拡大光ファイバにおけるコア拡
大部が位置する端面が、前記送受信光学系に臨んでもよ
い。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明による光波測距装置
について、図面を参照して説明する。

【００３５】［第１の実施の形態］

【００３６】図１は、本発明の第１の実施の形態による
光波測距装置を示す概略構成図である。図２は、図１中
の光導波路デバイス６を示す概略構成図である。図３
は、図１中の光ファイバ１５を模式的に示す概略断面図
である。

【００３７】本実施の形態による光波測距装置は、図１
に示すように、レーザダイオード等の光源１、受光素子
２、距離測定部３、光ファイバ４，５，１５，１６、光
導波路デバイス６、ガラス部材７、複合プリズム８、ダ
イクロイックミラー９、対物レンズ１０、接眼レンズ１
１、レチクル１２、正立プリズム１３、及び合焦レンズ
１４を備えている。

【００３８】光導波路デバイス６は、例えば、Ｓｉ基板
で構成され、光導波路の光が導波するコアの部分は不純
物をドープしたＳｉＯ_２で、光導波路のコアの周囲のク
ラッドの部分はコアより屈折率が低いＳｉＯ_２でそれぞ
れ構成されている。

【００３９】光導波路デバイス６は、図２に示すよう
に、光入射部又は光出射部としての基板端面２１〜２４
を有している。この光導波路デバイス６には、光路切り
替え部としての周知のマッハツェンダー型熱光学光スイ
ッチ３０と、光量減衰部としての曲がり光導波路４５
と、光量調整部としてのマッハツェンダー型熱光学光ス
イッチ９０とが、同一の基板上に形成されている。

【００４０】マッハツェンダー型熱光学光スイッチ３０
は、２つの入力部３１，３２と、２つの出力部３３，３
４と、入力部３１と出力部３３との間及び入力部３２と
出力部３４との間にそれぞれ形成されたシングルモード
の光導波路３５，３６と、一方の光導波路３５に近接し
たヒータ３７と、その電源３８とを有している。光導波
路３５，３６の入力側一部分及び出力側一部分により方
向性結合器３９，４０が構成されている。本実施の形態
では、光スイッチ３０は、ヒータ３７に電力を印加しな
い場合には、入力部３２に入力する光のほとんどすべて
が出力部３３から出力され、ヒータ３７に所定の切り替
え電力を印加する場合には、入力部３２に入力する光の
ほとんどすべてが出力部３４から出力されるように、設
定されている。光路切り替え部としては、マッハツェン
ダー型熱光学光スイッチ３０の代わりに、例えば、屈折
率分布制御型熱光学分岐スイッチや方向性結合器熱光学
スイッチを用いてもよい。これらの光スイッチは周知で
あり、例えば、特開平１１−３３７６４２号に開示され
ている。

【００４１】光スイッチ３０の入力部３１は、直線光導
波路７０を介して基板端面に接続されているが、そこに
は光が入射されない。光スイッチ３０の入力部３２は、
これに連続する直線光導波路７１を介して基板端面２１
に接続されている。基板端面２１には、光源１からのパ
ルスレーザ光を導く光ファイバ４の端面が接着剤等によ
り接続されている。光スイッチ３０の出力部３３は、直
線光導波路７２を介して基板端面２３に連続するように
接続されている。基板端面２３には、光ファイバ１６の
一方端面が接着剤等により接続されている。光スイッチ
３０の出力部３４は、直線光導波路７３を介して曲がり
光導波路４５の入力部に連続するように接続されてい
る。曲がり光導波路４５は、周知の光導波路素子である
が、ここでは光量減衰部として用いるため、曲率半径が
比較的小さく設定されることにより所望の減衰量が得ら
れるように構成されている。

【００４２】光スイッチ９０の入力部９１は、直線光導
波路１７１を介して曲がり光導波路４５の出力部に連続
するように接続されている。光スイッチ９０の出力部９
３は、これに連続する直線光導波路１７２を介して基板
端面２４に接続されている。基板端面２４には、そこか
ら出射される光を受光素子２に導く光ファイバ５の端面
が接着剤等により接続されている。光スイッチ９０の入
力部９２は、これに連続する直線光導波路１７３を介し
て基板端面２２に接続されている。基板端面２２には、
光ファイバ１５の一方端面が接着剤等により接続されて
いる。光スイッチ９０の出力部９４は、直線光導波路１
７４を介して基板端面に接続されているが、この基板端
面から出射する光は廃棄される。

【００４３】マッハツェンダー型熱光学光スイッチ９０
は、光スイッチ３０と同様の構成を有する。ただし、本
実施の形態では、光スイッチ９０を光量調整部として用
いるので、光スイッチ３０の場合と異なり、光スイッチ
９０の電源９８からヒータ９７への印加電力を任意に変
化させることにより、出力部９３から出力される光量を
任意に変化させて、光量調整フィルタとして機能させ
る。なお、図２中、１００，９９は、光導波路９５，９
６の入力側一部分及び出力側一部分によりそれぞれ構成
された方向性結合器である。

【００４４】本実施の形態による光波測距装置では、光
源１が発生したパルスレーザ光は、光ファイバ４を介し
て光導波路デバイス６の基板端面２１へ入射し、光導波
路７１を導波して光スイッチ３０の入力部３２に入力さ
れる。

【００４５】まず、光スイッチ３０のヒータ３７に切り
替え電力が印加される場合（基準光路を選択する場合）
について、説明する。この場合、入力部３２に入力され
た光のほとんどすべてが出力部３４から出力され、この
出力光は、光導波路７３を介して曲がり光導波路４５を
導波し、この曲がり光導波路４５により光量が所定量減
衰される。

【００４６】曲がり導波路４５を導波して減衰された光
は、直線光導波路１７１を導波し、光スイッチ９０に入
射される。光スイッチ９０には、入力部９１からの光量
のほとんどが出力部９３に出射されるように電力が印加
されている。出力部９３からの光は、直線導波路１７２
を通り、基板端面２４から出射され、光ファイバ５を通
過して、基準パルス光として受光素子２へ入射する。受
光素子２は、受光した基準パルス光の光量に応じた信号
を距離測定部３に出力する。

【００４７】次に、光スイッチ３０のヒータ３７に電力
を印加しない場合（測距光路を選択する場合）につい
て、説明する。この場合、入力部３２に入力された光の
ほとんどすべてが出力部３３から出力され、この出力光
は、測距光路側である光導波路７２を導波し、基板端面
２３から光導波路デバイス６の外部へ出射する。基板端
面２３から出射した光は、光ファイバ１６に入射し、図
１に示すように、光ファイバ１６の他方端面１６ａより
複合プリズム８へ入射する。複合プリズム８は菱形プリ
ズムと三角プリズムから構成され、複合プリズムの面８
ａには光軸の中心部にミラーがコーティングされてい
る。複合プリズムの面８ａのミラー部で反射した光は、
ダイクロイックミラー９で反射され、合焦レンズ１４を
通過した後に、対物レンズ１０から図示しない測定対象
物へ向けて送信パルス光として送信される。

【００４８】対物レンズ１０を通して測定対象物へ送信
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１０で受信され受信パルス光となる。この受信パル
ス光は、合焦レンズ１４を通過してダイクロイックミラ
ー９で反射され、複合プリズム８に入射し、複合プリズ
ムの面８ａのミラー部以外の部分を通過し、全面にミラ
ーがコーティングされている面８ｂで反射し、集光点の
位置を調整するガラス部材７を通過して、光ファイバ１
５の他方端面１５ａに入射し、光ファイバ１５の中を導
波し基板端面２２に入射する。基板端面２２に入射した
受信パルス光は、光導波路１７３を導波し、光量調整部
としての光スイッチ９０の入力部９２へ入力され、光ス
イッチ９０によってヒータ９７への印加電圧により定ま
る量だけ減衰されてその光量が調整され、光スイッチ９
０の出力部９３から出力される。その出力光は、光導波
路１７２を導波し、基板端面２４から出射され、光ファ
イバ５を通過して、受信パルス光として受光素子２へ入
射する。そして、受光素子２は、受光した受信パルス光
の光量に応じた信号を距離測定部３に出力する。

【００４９】以上の説明からわかるように、本実施の形
態では、上記の光導波路デバイス６の光導波路７２が、
測距光路の送信光路を構成している。また、上記の光導
波路デバイス６の光導波路１７３から光導波路１７２ま
での経路が、測距光路の受信光路を構成している。さら
に、前述したガラス部材７、複合プリズム８、ダイクロ
イックミラー９、対物レンズ１０及び合焦レンズ１４
が、測距光路の送信光路からの光を測定対象物へ送信す
ると共に、前記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を構成してい
る。さらにまた、光導波路７３から曲がり光導波路４５
を経由して光導波路１７２までの経路が、基準光路を構
成している。

【００５０】距離測定部３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。但し、距離測定に先立っ
て、距離測定部３内の電子回路の信号強度に依存した誤
差をなくす為に、測距光路の受信光路側経由で受光素子
２へ入射する受信パルス光の光量は、基準光路経由で受
光素子２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、光スイッチ９０で調整される。

【００５１】或いは、光源１からのレーザ光を強度変調
し、距離測定部３にて、基準光と受信光の位相差を検出
して、図示しない測定対象物までの距離を求めることも
できる。

【００５２】また、光源１からのレーザ光を周波数変調
又は位相変調し、距離測定部３にて、基準光と受信光の
周波数差又は位相差を検出して、図示しない測定対象物
までの距離を求めることもできる。

【００５３】なお、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１１、レチクル１２、
正立プリズム１３、合焦レンズ１４及び対物レンズ１０
からなる視準光学系を通して観察され、合焦レンズ１４
を図１中のＸ方向に調整して焦点合わせされる。

【００５４】本実施の形態による光波測距装置の組立作
業の際には、光ファイバ１６の端面１６ａから出射され
た光が光ファイバ１５の端面１５ａで像を結ぶように、
予めＸ方向以外の調整をして光ファイバ１６，１５の端
面１６ａ，１５ａをそれぞれ固定する必要がある。すな
わち、本実施の形態においても、前述した従来の光波測
距装置と同様に、共役出しを行う必要がある。

【００５５】ところで、本実施の形態では、前述した従
来の光波測距装置と異なり、光ファイバ１５，１６とし
て、それぞれコア径拡大光ファイバが用いられている。
前記送受信光学系に臨んでいるコア径拡大光ファイバ１
５，１６の端面１５ａ，１６ａには、それぞれコア拡大
部が位置している。

【００５６】コア径拡大光ファイバ１５，１６は同じ構
成を有しているので、ここでは、コア径拡大光ファイバ
１５についてのみ、図３を参照して、その具体的な構造
の一例を説明する。本実施の形態では、コア径拡大光フ
ァイバ１５として、シングルモードのＴＥＣファイバが
用いられている。このＴＥＣファイバは、シングルモー
ド光ファイバを部分的に加熱し、コア８１中のドーパン
トをクラッド８２に拡散させることにより、当該ファイ
バ１５の端部においてコア径が端面１５ａに向かって漸
次拡大するコア径拡大部８１ａを形成したものである。
コア径拡大部８１ａ以外のコア８１の各部は、一定の径
を有している。コア径拡大部８１ａの拡大率は、例えば
４倍程度まで可能である。例えば、通信用途に用いられ
る波長１．５５μｍ用シングルモード光ファイバは、コ
ア直径が約１０μｍであるが、コア径拡大加工をするこ
とにより約４０μｍまで拡大することができる。このＴ
ＥＣファイバでは、コア径が拡大されるにもかかわらず
シングルモードファイバであることを保持し、またファ
イバ端面１５ａでの開口数（ＮＡ）が小さくなる。

【００５７】本実施の形態では、光ファイバ１５，１６
として、それぞれコア径拡大光ファイバが用いられ、そ
れらのコア拡大部が、前記送受信光学系に臨んでいる端
面１５ａ，１６ａに位置しているので、送受信光学系に
対する光ファイバ１５，１６の位置決め要求精度が低く
なる。このため、光軸調整などの組立調整が容易になっ
て前記共役出しが容易となり、当該光波測距装置の製造
コストを低減させることができる。また、振動に対する
耐久性を向上させることができる。

【００５８】また、光ファイバ１５，１６の端面１５
ａ，１６ａでの開口数（ＮＡ）が小さくなるので、光フ
ァイバ１５，１６と光学的に結合することになる送受信
光学系（前記要素７，８，９，１０，１４）の開口数
（ＮＡ）が小さくてすむ。したがって、視準光学系（前
記要素１０〜１４）の光学設計の手間や、視準光学系の
光学部品の材料選択の制約や、視準光学系の光学部品の
加工の手間や、視準光学系の組立調整の手間などが少な
くなり、コストをより低減することができる。

【００５９】なお、本実施の形態では、光路切り替え部
３０、光量調節部９０及び光量減衰部４５等を１つの基
板上に形成した光導波路デバイス６が用いられているの
で、装置の小型化及び軽量化、コストダウンを図ること
ができる。さらに、モータ等の機械的な可動部分がない
ため、動作時間が短くなって測距時間が短縮され、ま
た、故障率が低くなる。

【００６０】本実施の形態のように光ファイバ１５，１
６として両方ともコア径拡大光ファイバを用いることが
好ましいが、本発明では、光ファイバ１５，１６のうち
のいずれか一方のみをコア径拡大光ファイバとし、他方
を通常の光ファイバとしてもよい。

【００６１】［第２の実施の形態］

【００６２】図４は、本発明の第２の実施の形態による
光波測距装置を示す概略構成図である。

【００６３】前記第１の実施の形態では光導波路デバイ
ス６が用いられているのに対し、本実施の形態では、測
距光路と基準光路との光路切り替え部や光量調節部を、
光導波路ではなく、モータなどを用いて構成している。

【００６４】図４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１
０２で平行ビームとなり、ビームスプリッタ１０３へ入
射する。ビームスプリッタ１０３は、パルスレーザ光を
透過光と反射光に分岐する。

【００６５】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
し、それを通過して、リレーレンズ１０９で平行ビーム
となり、光量減衰フィルタ１１０で所定量の光量に減衰
し、ビームスプリッタ１１１を経由してリレーレンズ１
１２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部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１０４が基準光路
側を開放（この時、後述の測距光路側は閉鎖）に切り替
えられているとき、この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
入射光量を所定値に減衰されるように組立時に調整され
る。

【００６６】一方、ビームスプリッタ１０３で反射され
た反射光は、光路切り替えシャッタ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、それを通過してその端面１１６ａより空間に
出射され、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）へ向けて送信パルス光として送信さ
れる。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１２０のミラー以外の部分を通
過し、光ファイバ１２４の端面１２４ａに入射し、リレ
ーレンズ１２５、光量調整フィルタ１２６を経由してビ
ームスプリッタ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。そして、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
定部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
測距光路側が開放状態に切り替えられているときであ
る。

【００６７】上記のビームスプリッタ１０３からリレー
レンズ１１５までが、測距光路の送信光路を構成してい
る。また、リレーレンズ１２５からビームスプリッタ１
１１を経由して受光素子１１３までの経路が、測距光路
の受信光路を構成している。さらに、ビームスプリッタ
１１９、ダイクロイックミラー１２１、対物レンズ１２
３及び合焦レンズ１２２が、測距光路の送信光路からの
光を測定対象物へ送信すると共に、前記測定対象物から
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
信光学系を構成している。

【００６８】距離測定部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。但し、距離測定に先立
って、距離測定部１１４内の電子回路の信号強度に依存
した誤差をなくして測距精度を確保するために、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、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となるように、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。

【００６９】或いは、光源１０１からのレーザ光を強度
変調し、距離測定部１１４にて、基準光と受信光の位相
差を検出して、図示しない測定対象物までの距離を求め
ることもできる。

【００７０】なお、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方向に調整して焦点合わせされている。

【００７１】本実施の形態による光波測距装置の組立作
業の際には、光ファイバ１１６の端面１１６ａから出射
された光が光ファイバ１２４の端面１２４ａで像を結ぶ
ように、予めＸ方向以外の調整をして光ファイバ１１
６，１２４の端面１１６ａ，１２４ａをそれぞれ固定す
る必要がある。すなわち、本実施の形態においても、前
述した従来の光波測距装置と同様に、共役出しを行う必
要がある。

【００７２】しかし、本実施の形態においても、前記第
１の実施の形態と同様に、送受信光学系に結合する光フ
ァイバ１１６，１２４としてコア径拡大光ファイバが用
いられている。ただし、本実施の形態では、これらの光
ファイバ１１６，１２４としてシングルモード光ファイ
バが用いられている。そして、送受信光学系に臨んでい
るコア径拡大光ファイバ１１６，１２４の端面１１６
ａ，１２４ａには、それぞれコア拡大部が位置してい
る。したがって、本実施の形態によっても、前記第１の
実施の形態と同様に、前記共役出しが容易となって当該
光波測距装置の製造コストを低減させることができると
ともに、振動に対する耐久性を向上させることができ
る。

【００７３】また、光ファイバ１１６，１２４としてコ
ア径拡大光ファイバが用いられているので、前記第１の
実施の形態と同様に、送受信光学系（前記要素１２０〜
１２３）の開口数（ＮＡ）が小さくてすむ。したがっ
て、視準光学系（前記要素１２１〜１２３，１２７〜１
２９）の光学設計の手間や、視準光学系の光学部品の材
料選択の制約や、視準光学系の光学部品の加工の手間
や、視準光学系の組立調整の手間などが少なくなり、コ
ストをより低減することができる。

【００７４】［第３の実施の形態］

【００７５】図５は、本発明の第３の実施の形態による
光波測距装置を示す概略構成図である。図５において、
図１中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付
し、その重複する説明は省略する。

【００７６】本実施の形態が図１に示す前記第１の実施
の形態と異なる所は、以下に説明する点である。

【００７７】本実施の形態では、図１中の光ファイバ１
５，１６、ガラス部材７及び複合プリズム８に代えて、
図５に示すように、周知の光学素子である光ファイバカ
プラ５０が用いられている。

【００７８】本実施の形態では、光ファイバカプラ５０
は、カプラケース５５と、カプラケース５５から外部に
導出された見かけ上４本の光ファイバ５１〜５４とを有
している。光ファイバ５１，５３は、カプラケース５５
内において部分的にクラッドを研磨除去してコア近傍部
を露出した研磨面を形成してなる、連続した１本の光フ
ァイバを構成している。同様に、光ファイバ５２，５４
は、カプラケース５５内において部分的にクラッドを研
磨除去してコア近傍部を露出した研磨面を形成してな
る、連続した１本の光ファイバを構成している。これら
２本の光ファイバの前記研磨面は、カプラケース５５内
において互いに接触され、光パワーの結合を行なう光結
合部を構成している。この光結合部の長さＬを適宜設定
することにより、当該光ファイバカプラ５０の分岐比を
任意に設定することができる。本実施の形態ではこの分
岐比は１：１に設定されているが、これに限定されるも
のではなく、必要に応じて適宜変更してもよい。

【００７９】なお、光ファイバカプラ５０の構成は、以
上説明した構成に限定されるものではなく、例えば、複
数の光ファイバを整列させてその一部を融着延伸させて
光結合部を形成してなるものであってもよい。

【００８０】本実施の形態では、光ファイバカプラ５０
は、第１、第２及び第３のポートを有し、前記第１のポ
ートに入力された光の少なくとも一部を前記第２のポー
トから出力させるとともに、前記第２のポートに入力さ
れた光の少なくとも一部を前記第３のポートから出力さ
せる光結合手段を、構成している。前記第１のポートが
光ファイバ５３の端面、前記第２のポートが光ファイバ
５１の端面５１ａ、前記第３のポートが光ファイバ５４
の端面に、それぞれ相当している。光ファイバ５２は使
用しておらず、その端面は反射がほとんどないように終
端されている。

【００８１】光ファイバカプラ５０の光ファイバ５３の
端面（第１のポート）は、光導波路デバイス６の基板端
面２３（測距光路の送信光路の出力部）に、接着剤等に
より接続されている。光ファイバ５１の端面５１ａ（第
２のポート）は、レンズ１０，１４からなる光学系の焦
点付近に配置されている。光ファイバ５４の端面（第３
のポート）は、光導波路デバイス６の基板端面２２（測
距光路の受信光路の入力部）に、接着剤等により接続さ
れている。

【００８２】また、本実施の形態では、光源１と光ファ
イバ４との間に、光源１の側へ向かう光を実質的に阻止
する光アイソレータ５６が設けられている。光源１及び
光アイソレータ５６として、例えば、市販の、光アイソ
レータが内蔵されたレーザ光源を用いることができる。
もっとも、光アイソレータ５６は、光源１と端面５１ａ
との間の光路の任意の箇所に設けてもよい。

【００８３】本実施の形態では、測距光路の送信光路か
らの光は、基板端面２３から光ファイバカプラ５０の光
ファイバ５３の端面に入射される。この光は、光ファイ
バカプラ５０の光結合部により、光ファイバ５１と光フ
ァイバ５２とに等量で分配される。前述したように、光
ファイバ５２の端面は、反射がほとんどないように終端
されている。一方、光ファイバ５１を伝播する光は、端
面５１ａを通って送受信光学系へ供給され、ダイクロイ
ックミラー９、合焦レンズ１４及び対物レンズ１０を通
り空間へ送出され、測定対象物で焦点を結ぶ。なお、本
実施の形態では、送受信光学系は、前記要素９，１４，
１０で構成されている。

【００８４】測定対象物で反射された光は再び同じ光路
を経て、光ファイバ５１の端面５１ａに入射する。端面
５１ａに戻ってきた光は、ファイバカプラ５０の結合部
により、光ファイバ５３と光ファイバ５４とにそれぞれ
等量で分配される。光ファイバ５４を伝播する光は、光
導波路デバイス６の基板端面２２に入射して測距光路の
受信光路に入射し、光導波路デバイス６の基板端面２４
から光ファイバ５を通って受光素子２に入射する。一
方、光ファイバ５３を伝播する光は、光導波路デバイス
６の基板端面２３に入射して、測距光路の送信光路に入
射する。この時、基板端面２３に入射した戻り光は、光
源１へ到達しようとするが、光アイソレータ５６により
低減される。このため、光アイソレータ５６がなければ
前記戻り光がレーザダイオード１に入射してその発振を
不安定にする可能性がある場合であっても、その可能性
がなくなり、好ましい。もっとも、前記戻り光がレーザ
ダイオード１に入射しても、その発振が不安定にならな
い場合には、光アイソレータ５６は必ずしも設ける必要
はない。

【００８５】なお、光導波路デバイス６の基板端面２３
から出た光（測距光路の送信光路からの光）が、ファイ
バ端面５１ａにて反射し、光導波路デバイス６の基板端
面２２から測距光路の受信光路に戻り、これが測距信号
に対してノイズとなる可能性がある場合もある。この可
能性がある場合、例えば、ファイバ端面５１を斜め研磨
加工したり反射防止膜を付けることにより、この問題を
回避できる。

【００８６】本実施の形態を前記第１の実施の形態と比
較すればわかるように、本実施の形態では、前記第１の
実施の形態では必要であった共役出しの工程がまったく
不要となり、光ファイバカプラ５０の光ファイバ５１の
端面５１ａをレンズ１０，１４からなる光学系の焦点付
近に配置するだけで良い。そして、送受信光学系の焦点
付近に光ファイバ５１の端面５１ａを置くだけで、前記
測定対象物から反射された光は必ず端面５１ａに戻って
くるため、端面５１ａの位置決めの要求精度も低くてす
む。その結果、複雑な組立調整が不要となり、熟練作業
者が不要あるいは組立調整作業時間が大幅に短縮され
る。よって、当該光波測距装置の製造コストを大幅に低
下させることができる。

【００８７】また、本実施の形態によれば、光ファイバ
５１の端面５１ａの位置決めの要求精度も低くてすむの
で、振動に対する耐久性を大幅に向上させることができ
る。したがって、故障回数が減るので、修理の手間も省
くことができる。

【００８８】さらに、前記第１の実施の形態では、複合
プリズム８が必要であったのに対し、本実施の形態では
これも不要となり、複合プリズム８に関する部品コスト
や組立調整作業のコストが不要となる。また、本実施の
形態では、複合プリズム８が不要になるので、固定しな
ければならない部品点数が少なくなる。よって、この点
からも、振動に対する耐久性が向上する。さらに、前記
第１の実施の形態では、複合プリズム８等で迷光があ
り、測距信号のノイズとなるのに対し、本実施の形態で
は、光ファイバカプラ５０が用いられているので、一般
に光ファイバにおいては、端面以外からの光が入射する
ことはまったくないことから、迷光という点においても
有利である。

【００８９】前記光ファイバ５１として、通常の光ファ
イバを用いてもよい。しかし、コア径拡大光ファイバを
用い、その端面５１ａにコア拡大部を位置させることが
より好ましい。この場合、送受信光学系に対する光ファ
イバ５１の端面５１ａの位置決めの要求精度が一段と低
くなる。したがって、光軸調整などの組立調整がより容
易になるとともに、振動に対する耐久性も一層向上させ
ることができる。また、光ファイバ５１としてコア径拡
大光ファイバを用いると、光ファイバ５１と光学的に結
合することになる送受信光学系（前記要素９，１０，１
４）の開口数（ＮＡ）が小さくてすむ。したがって、視
準光学系（要素９〜１４）の光学設計の手間や、視準光
学系の光学部品の材料選択の制約や、視準光学系の光学
部品の加工の手間や、視準光学系の組立調整の手間など
が少なくなり、コストをより低減することができる。

【００９０】［第４の実施の形態］

【００９１】図６は、本発明の第４の実施の形態による
光波測距装置を示す概略構成図である。図６において、
図１及び図５中の要素と同一又は対応する要素には同一
符号を付し、その重複する説明は省略する。図７は、図
６中の光導波路デバイス１５７を示す概略構成図であ
る。

【００９２】本実施の形態が図５に示す前記第３の実施
の形態と異なる所は、光ファイバカプラ５０に代えて、
光導波路型素子としての方向性結合器１５８を有する光
導波路デバイス１５７、及び光ファイバ１５１，１５
３，１５４が用いられている点のみである。

【００９３】光導波路デバイス１５７は、例えば、光導
波路デバイス６と同様に、Ｓｉ基板で構成され、光導波
路の光が導波するコアの部分は不純物をドープしたＳｉ
Ｏ_２で、光導波路のコアの周囲のクラッドの部分はコア
より屈折率が低いＳｉＯ_２でそれぞれ構成されている。
光導波路デバイス１５７の方向性結合器１５８は、基板
端面１６１，１６２間に形成された光導波路１５９の一
部分と、基板端面１６３，１６４間に形成された光導波
路１６０の一部分とが、互いに接近することにより、構
成されている。光導波路１５９，１６０の互いに接近し
た部分の長さを適宜設定することにより、当該方向性結
合器１５８の分岐比を任意に設定することができる。本
実施の形態ではこの分岐比は１：１に設定されている
が、これに限定されるものではない。

【００９４】光ファイバ１５１の一方端面１５１ａが、
レンズ１０，１４からなる光学系の焦点付近に配置され
ている。光ファイバ１５１の他方端面が、光導波路デバ
イス１５７の基板端面１６１に接続されている。光ファ
イバ１５３の両端面は、光導波路デバイス１５７の基板
端面１６２、及び、光導波路デバイス６の基板端面２３
に、それぞれ接続されている。光ファイバ１５４の両端
面は、光導波路デバイス１５７の基板端面１６４、及
び、光導波路デバイス６の基板端面２２に、それぞれ接
続されている。

【００９５】本実施の形態では、光導波路デバイス１５
７及び光ファイバ１５１，１５３，１５４が、第１のポ
ート（光ファイバ１５３の基板端面２３側の端面）に入
力された光の少なくとも一部を第２のポート（光ファイ
バ１５１の端面１５１ａ）から出力させるとともに、前
記第２のポートに入力された光の少なくとも一部を第３
のポート（光ファイバ１５４の基板端面２２側の端面）
から出力させる光結合手段を、構成している。

【００９６】本実施の形態によっても、前記第３の実施
の形態と同様の利点が得られる。

【００９７】前記光ファイバ１５１として、通常の光フ
ァイバを用いてもよい。しかし、コア径拡大光ファイバ
を用い、その端面１５１ａにコア拡大部を位置させるこ
とがより好ましい。この場合、光軸調整などの組立調整
がより容易になるとともに、振動に対する耐久性も一層
向上させることができる。また、光ファイバ１５１とし
てコア径拡大光ファイバを用いると、視準光学系（要素
９〜１４）の光学設計の手間や、視準光学系の光学部品
の材料選択の制約や、視準光学系の光学部品の加工の手
間や、視準光学系の組立調整の手間などが少なくなり、
コストをより低減することができる。

【００９８】ここで、本発明の他の実施の形態として、
前述した第４の実施の形態の各変形例について、説明す
る。

【００９９】前記第４の実施の形態において、光ファイ
バ１５１を取り除き、光導波路デバイス１５７の基板端
面１６１を、レンズ１０，１４からなる光学系の焦点付
近に配置してもよい。

【０１００】また、前記第４の実施の形態において、光
導波路デバイス１５７には、方向性結合器１５８を搭載
する代わりに、例えば、図８に示すように、Ｙ分岐導波
路１６５を搭載してもよい。

【０１０１】さらに、前記第４の実施の形態において、
前記光ファイバ１５３，１５４を取り除き、光導波路デ
バイス６，１５７を一体化し、光導波路デバイス６，１
５７に搭載されている光路や光学素子を、１つの光導波
路デバイス２０６に搭載してもよい。この光導波路デバ
イス２０６の一例を図９に示す。図９において、図２及
び図７中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を
付し、その重複する説明は省略する。なお、本例では、
光導波路１５９は光導波路７２と連続し、光導波路１６
０は光導波路１７３と連続している。図９に示す例で
は、方向性結合器１５８の光スイッチ３０側入力部が前
記第１のポートに相当し、方向性結合器１５８の光スイ
ッチ９０側出力部が前記第３のポートに相当している。

【０１０２】このように、光導波路デバイス６，１５７
を一体化して１つの光導波路デバイス２０６を用いる
と、更に、装置の小型化、軽量化及びコストダウンを図
ることができる。

【０１０３】なお、光導波路デバイス２０６を用いる場
合にも、光ファイバ１５１を取り除き、光導波路デバイ
ス２０６の基板端面１６１を、レンズ１０，１４からな
る光学系の焦点付近に配置してもよい。また、図９にお
いて、方向性結合器１５８に代えて、例えば、Ｙ分岐導
波路を搭載してもよい。

【０１０４】［第５の実施の形態］

【０１０５】図１０は、本発明の第５の実施の形態によ
る光波測距装置を示す概略構成図である。図１０におい
て、図４及び図７中の要素と同一又は対応する要素には
同一符号を付し、その重複する説明は省略する。

【０１０６】本実施の形態は、図１に示す第１の実施の
形態を変形して図６に示す第４の実施の形態を得たのと
同様の方法で、図４に示す第２の実施の形態を変形した
ものである。本実施の形態が前記第２の実施の形態と異
なる所は、図４中の光ファイバ１１６，１２４、ビーム
スプリッタ１１９に代えて、図７に示す光導波路デバイ
ス１５７及び光ファイバ１５３，１５４が用いられてい
る点のみである。光導波路デバイス１５７の基板端面１
６１は、レンズ１０，１４からなる光学系の焦点付近に
配置されている。

【０１０７】本実施の形態によっても、前記第４の実施
の形態と同様の利点が得られる。

【０１０８】ここで、本発明の更に他の実施の形態とし
て、前述した第５の実施の形態の各変形例について、説
明する。

【０１０９】前記第５の実施の形態において、図７に示
す光ファイバ１５１を追加し、光ファイバ１５１の端面
１５１ａを、レンズ１０，１４からなる光学系の焦点付
近に配置してもよい。この場合、光ファイバ１５１とし
て、通常の光ファイバを用いてもよいし、コア径拡大光
ファイバを用いてその端面１５１ａにコア拡大部を位置
させてもよい。

【０１１０】また、前記第５の実施の形態において、図
７に示す光導波路デバイス１５７に代えて、図８に示す
光導波路デバイス１５７を用いてもよい。この場合に
も、光ファイバ１５１を用いても用いなくてもよい。光
ファイバ１５１を用いる場合、光ファイバ１５１とし
て、通常の光ファイバを用いてもよいし、コア径拡大光
ファイバを用いてその端面１５１ａにコア拡大部を位置
させてもよい。

【０１１１】さらに、前記第５の実施の形態において、
光導波路デバイス１５７及び光ファイバ１５３，１５４
に代えて、図５中の光ファイバカプラ５０を用いてもよ
い。この場合、光ファイバ５１の端面５１ａは、レンズ
１０，１４からなる光学系の焦点付近に配置される。光
ファイバ５１として、通常の光ファイバを用いてもよい
し、コア径拡大光ファイバを用いてその端面５１ａにコ
ア拡大部を位置させてもよい。

【０１１２】以上、本発明の各実施の形態及びその変形
例について説明したが、本発明はこれらの例に限定され
るものではない。例えば、前記各実施の形態は、時間遅
延により測距を行う光波測距装置の例であったが、本発
明は、位相による測距を行う光波測距装置や、その他の
方式による光波測距装置にも適用できる。

【０１１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
共役出しの手数が軽減されるかあるいは共役出しの工程
が不要となって組立調整が簡単となり、コストダウンを
図ることができるとともに、振動に対する耐久性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による光波測距装置を
示す概略構成図である。

【図２】図１中の光導波路デバイスを示す概略構成図で
ある。

【図３】図１中のコア径拡大光ファイバを模式的に示す
概略断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態による光波測距装置を
示す概略構成図である。

【図５】本発明の第３の実施形態による光波測距装置を
示す概略構成図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態による光波測距装置
を示す概略構成図である。

【図７】図６中の所定の光導波路デバイスを示す概略構
成図である。

【図８】図６中の所定の光導波路デバイスの代替例を示
す概略構成図である。

【図９】本発明の更に他の実施の形態による光波測距装
置で用いられる光導波路デバイスを示す概略構成図であ
る。

【図１０】本発明の第５の実施の形態による光波測距装
置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１，１０１光源２，１１３受光素子３，１１４距離測定部４，５，１５，１６，５１〜５４，１０６，１１６，１
２４光ファイバ６，１５７，２０６光導波路デバイス７ガラス部材８複合プリズム９，１２１ダイクロイックミラー１０，１２３対物レンズ１１，１２７接眼レンズ１２，１２８レチクル１３，１２９正立プリズム１４，１２２合焦レンズ５６光アイソレータ１２０ビームスプリッタ１５１，１５３，１５４光ファイバ１５８方向性結合器１６５Ｙ分岐導波路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F112 AD01 DA04 DA26 DA30 DA40 EA03 EA05 5J084 AA05 AD01 AD02 BA03 BA32 BB02 BB11 BB14 BB24 BB31 CA03 EA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を測距光路または基準光路
のいずれか一方に切り替える光路切り替え手段と、前記
測距光路の送信光路からの光を測定対象物へ送信すると
共に、前記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、前記受光手段が受光する前記測距
光路からの光と前記基準光路からの光との関係から測定
対象物までの距離を求める距離測定手段とを備えた光波
測距装置において、第１、第２及び第３のポートを有し、前記第１のポート
に入力された光の少なくとも一部を前記第２のポートか
ら出力させるとともに、前記第２のポートに入力された
光の少なくとも一部を前記第３のポートから出力させる
光結合手段を備え、前記測距光路の前記送信光路からの光を前記第１のポー
トに入力させ、前記第２のポートから出力される光を前記送受信光学系
に入力させるとともに、前記送受信光学系から出力され
る前記測定対象物からの前記反射光を前記第２のポート
に入力させ、前記第３のポートから出力される光を前記測距光路の前
記受信光路に入力させることを特徴とする光波測距装
置。
【請求項２】前記光結合手段が光ファイバカプラを含
むことを特徴とする請求項１記載の光波測距装置。
【請求項３】前記光結合手段が光導波路型素子を含む
ことを特徴とする請求項１記載の光波測距装置。
【請求項４】前記光導波路型素子が、方向性結合器又
はＹ分岐導波路を含むことを特徴とする請求項３記載の
光波測距装置。
【請求項５】前記測距光路の少なくとも一部が光導波
路デバイスに搭載されたことを特徴とする請求項１乃至
４のいずれかに記載の光波測距装置。
【請求項６】前記測距光路の少なくとも一部及び前記
光導波路型素子が、１つの光導波路デバイスに搭載され
たことを特徴とする請求項３又は４記載の光波測距装
置。
【請求項７】前記光結合手段がコア径拡大光ファイバ
を含み、該コア径拡大光ファイバにおけるコア拡大部が
位置する端面が、前記第２のポートであることを特徴と
する請求項１乃至６のいずれかに記載の光波測距装置。
【請求項８】前記第１のポートと前記光源との間に、
前記光源の側へ向かう光を実質的に阻止する光アイソレ
ータを設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれ
かに記載の光波測距装置。
【請求項９】光源からの光を測距光路または基準光路
のいずれか一方に切り替える光路切り替え手段と、前記
測距光路の送信光路からの光を測定対象物へ送信すると
共に、前記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、前記受光手段が受光する前記測距
光路からの光と前記基準光路からの光との関係から測定
対象物までの距離を求める距離測定手段とを備えた光波
測距装置において、前記測距光路の前記送信光路からの光が、コア径拡大光
ファイバを介して前記送受信光学系に入力され、前記コア径拡大光ファイバにおけるコア拡大部が位置す
る端面が、前記送受信光学系に臨むことを特徴とする光
波測距装置。
【請求項１０】光源からの光を測距光路または基準光
路のいずれか一方に切り替える光路切り替え手段と、前
記測距光路の送信光路からの光を測定対象物へ送信する
と共に、前記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、前記受光手段が受光する前記測
距光路からの光と前記基準光路からの光との関係から測
定対象物までの距離を求める距離測定手段とを備えた光
波測距装置において、前記送受信光学系から出力される前記測定対象物からの
前記反射光が、コア径拡大光ファイバを介して前記測距
光路の前記受信光路に入力され、前記コア径拡大光ファイバにおけるコア拡大部が位置す
る端面が、前記送受信光学系に臨むことを特徴とする光
波測距装置。