JP2004191063A - Light wave distance measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波距離測定装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、対物レンズを介して測定光を出射する射出光学系と、対物レンズを介して入射した反射測定光を受光する受光光学系とが同軸上に配置され、光源部の発光素子からの測定光を対物レンズへ向けて反射する反射ミラーが対物レンズの中心に対して偏心して設けられた光波距離測定装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
一般に、再帰反射プリズムが遠方にある場合、すなわち、測点が遠距離にある場合、対物レンズから出射された測定光、再帰反射プリズムから対物レンズに入射する反射測定光が多少なりとも拡散されるので、発光素子の測定光を対物レンズに向けて反射する反射ミラーが対物レンズの中心と同心に設けられていても、反射測定光が受光光学系の受光素子に受光される。
【0004】
これに対して、再帰反射プリズムが近傍にある場合、すなわち、測点が近距離にある場合、対物レンズから再帰反射プリズムへ向けて出射される測定光と対物レンズに入射する反射測定光の広がりとはほぼ同一となるので、反射ミラーにより受光光学系に入射した反射測定光が邪魔されて、受光素子に受光されないという不具合がある。
【0005】
再帰反射プリズムが近傍にある場合でも、反射ミラーが対物レンズの中心に対して偏心して設けられることにより、対物レンズに入射した反射測定光を反射ミラーに邪魔されることなく受光できることになり、近距離の測距を支障なく行うことができる。
【特許文献1】
特開平4−319687号公報(図1、図2)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ミラーの中心と対物レンズの中心との偏心量が小さすぎると、近距離測距のときに対物レンズに入射する反射測定光が反射ミラーにより邪魔をされる割合が大きく、受光が困難となる場合もある。
【0007】
また、反射ミラーの中心と対物レンズの中心とが偏心しすぎていると、再帰反射シートを用いた場合に、対物レンズに入射した反射測定光が受光素子から外れた箇所に結像されてしまうため、近距離の測距に支障を来す不都合があり、補正用の光学部材が必要となる。特許文献1に開示のものは、反射ミラーの中心と対物レンズの中心との偏心量に依存して受光素子に入射する反射測定光の受光量が変化するので好ましくない。
【0008】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、射出光学系に設けられて光源部からの測定光を対物レンズに向けて反射する反射ミラーを対物レンズの中心に同軸に設けた場合であっても、近距離の測距に支障を来す不都合を解消できる光波距離測定装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の光波距離測定装置は、測定対象物に向けて測定光を照射する射出光学系と、その反射測定光を受光するための受光素子を有する受光光学系とが設けられた光波距離測定装置において、
前記射出光学系には、直線偏光の測定光を発する光源部と、該光源部からの測定光を対物レンズに向けて反射する反射ミラーと、該反射ミラーで反射された直線偏光の測定光を円偏光に変換しかつ円偏光の反射測定光を直線偏光に変換する1/4波長板とが設けられ、前記反射ミラーは、前記対物レンズの中心と同心に設けられ、前記光源部からの測定光を反射して前記1/4波長板に導きかつ1/4波長板を通過して入射する前記反射測定光を通して前記受光素子に導くことを特徴とする。
【0010】
請求項2に記載の光波距離測定装置は、前記光源部が、レーザー光を発する光源と、該光源からのレーザー光を通す偏光板とを有し、該偏光板はレーザー光を直線偏光に変換することを特徴とする。
【0011】
請求項3に記載の光波距離測定装置は、前記1/4波長板が前記対物レンズに設けられていることを特徴とする。
【0012】
請求項4に記載の光波距離測定装置は、前記発光素子からの光を参照光と測定光とに分割する分割ミラーと、前記発光素子からの光を前記偏光板が配設された測定光路と前記受光素子に導く参照光路との間で光路を切り替える光路切り替え器と、前記測定光の光量を調整する光量調整器とが設けられていることを特徴とする。
【0013】
請求項5に記載の光波距離測定装置は、測定対象物を視準する視準光学系を有することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
(発明の実施の形態1)
図1は本発明に係わる光波距離測定装置の発明の実施の形態1の光学図であって、この図1において、1は射出光学系、2は受光光学系、3は再帰反射プリズムである。
【0015】
射出光学系1は、発光素子4、コリメートレンズ5、偏光板6、全反射ミラー7、反射ミラー8、対物レンズ9を備えている。発光素子4、コリメートレンズ5、偏光板6は光源部を構成している。
【0016】
発光素子4は例えばレーザーダイオードから構成され、コリメートレンズ5はレーザーダイオードから出射された光を測定光として平行光束に変換し、偏光板6はその平行光束を所定の偏光方向の直線偏光、例えば、S偏光の直線偏光を生成する役割を果たす。
【0017】
そのS偏光の直線偏光の測定光は全反射ミラー7により反射されて反射ミラー8に導かれる。反射ミラー8はその中心が対物レンズ9の中心Oと同軸に配設されている。その反射ミラー8はS偏光の光を反射しかつP偏光の光を透過する役割を果たし、全反射ミラー7により反射された測定光を対物レンズ9に向けて反射する。
【0018】
対物レンズ9とミラー8との間には、1/4波長板10が設けられ、ここでは、1/4波長板10は対物レンズ9の内面に膜として形成されている。なお、この1/4波長板10は膜ではなくて対物レンズ9の内面に光学部材を貼り付けても良い。
【0019】
この1/4波長板10は、対物レンズ9から射出される直線偏光の光を円偏光の光に変換しかつ対物レンズ9に入射する円偏光の光を直線偏光の光に変換する役割を有する。この1/4波長板10を通り、対物レンズ9の中心部9Aを通った円偏光の測定光P1は再帰反射プリズム3に導かれ、再帰反射プリズム3により反射されて、再び対物レンズ9が存在する方向に向けられる。
【0020】
その再帰反射プリズム3により反射された反射測定光P2は、対物レンズ9の中心部9A、周辺部9Bを通って受光光学系2に導かれる。受光光学系2には受光素子11が設けられている。この受光素子11は図示を略す計測回路に接続されている。
【0021】
対物レンズ9の中心部9Aを通る円偏光の反射測定光P2は再び1/4波長板10を通り、S偏光と直交するP偏光の反射測定光として反射ミラー8に導かれる。反射ミラー8はS偏光を反射しかつP偏光を透過する特性を有しているので、対物レンズ9の中心部9Aを通る反射測定光P2は反射ミラ8ーに邪魔されることなく反射ミラー8を透過し、受光素子11に受光される。
【0022】
その受光素子11には、公知の参照光路を経由して参照光が導かれ、この参照光と反射測定光との位相差を測定することにより、再帰反射プリズム3までの距離が測距される。
(発明の実施の形態2)
図2は本発明に係わる光波距離測定装置の発明の実施の形態2の光学図であって、この発明の実施の形態2では、射出光学系1にはコリメータレンズ5と偏光板6との間に発光素子4からの光を測定光と参照光とに分割する分割ミラー12が設けられると共に、発光素子4からの光を偏光板6が存在する測定光路と受光素子11に導く全反射ミラー13が存在する参照光路との間で切り替える光路切り替え器14が設けられている。偏光板6と全反射ミラー7との間には、測定光の光量を調整する光量調整器15が設けられている。
【0023】
受光光学系2には視準光学系16の一部を構成する波長分割ミラー17が設けられ、対物レンズ9を通して入射した反射測定光はこの波長分割ミラー17によって受光素子11が存在する方向に反射され、可視光はこの波長分割ミラー17を透過して、接眼レンズ18に導かれる。測量作業者はその接眼レンズ18を通じて再帰反射プリズム3を視準できる。
【0024】
なお、発光素子4が半導体レーザー素子であって直線偏光を発する場合には、偏光板6を設けなくても良い。
【0025】
【発明の効果】
請求項1〜請求項5に記載の発明は、以上説明したように構成したので、射出光学系に設けられて光源部からの測定光を対物レンズに向けて反射する反射ミラーを対物レンズの中心に同軸に設けた場合であっても、近距離の測距に支障を来す不都合を解消できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光波距離測定装置の発明の実施の形態1の光学図である。
【図2】本発明の光波距離測定装置の発明の実施の形態2の光学図である。
【符号の説明】
1…射出光学系
2…受光光学系
6…偏光板
8…反射ミラー
9…対物レンズ
10…1/4波長板
11…受光素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement in a lightwave distance measuring device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an emission optical system that emits measurement light through an objective lens and a light receiving optical system that receives reflected measurement light incident through the objective lens are coaxially arranged, and measurement from a light emitting element of a light source unit is performed. 2. Description of the Related Art There is known an optical distance measuring apparatus in which a reflecting mirror for reflecting light toward an objective lens is provided eccentrically with respect to the center of the objective lens (for example, see Patent Document 1).
[0003]
In general, when the retroreflective prism is at a long distance, that is, when the measurement point is at a long distance, the measuring light emitted from the objective lens and the reflected measuring light entering the objective lens from the retroreflective prism are diffused at all. Therefore, even if a reflection mirror that reflects the measurement light of the light emitting element toward the objective lens is provided concentrically with the center of the objective lens, the reflection measurement light is received by the light receiving element of the light receiving optical system.
[0004]
On the other hand, when the retroreflective prism is in the vicinity, that is, when the measuring point is at a short distance, the spread of the measurement light emitted from the objective lens toward the retroreflective prism and the reflected measurement light incident on the objective lens Therefore, there is a problem that the reflection mirror interferes with the reflection measurement light incident on the light receiving optical system and is not received by the light receiving element.
[0005]
Even when the retroreflection prism is in the vicinity, the reflection mirror is provided eccentrically with respect to the center of the objective lens, so that the reflection measurement light incident on the objective lens can be received without being disturbed by the reflection mirror. Distance measurement can be performed without any trouble.
[Patent Document 1]
JP-A-4-319687 (FIGS. 1 and 2)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the amount of eccentricity between the center of the mirror and the center of the objective lens is too small, the ratio of the reflection measurement light incident on the objective lens during short distance measurement being disturbed by the reflection mirror is large, and light reception is difficult. It may be.
[0007]
Further, if the center of the reflecting mirror and the center of the objective lens are too eccentric, when the retroreflective sheet is used, the reflection measurement light incident on the objective lens is imaged at a position off the light receiving element. Therefore, there is an inconvenience that short distance measurement is hindered, and an optical member for correction is required. The technique disclosed in
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a case where a reflecting mirror provided in an emission optical system and reflecting measurement light from a light source unit toward an objective lens is provided coaxially with the center of the objective lens. However, it is an object of the present invention to provide a lightwave distance measuring device that can solve the problem of hindering short distance measurement.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The lightwave distance measuring device according to
The emission optical system includes a light source unit that emits linearly polarized measurement light, a reflection mirror that reflects the measurement light from the light source unit toward the objective lens, and a linearly polarized measurement light that is reflected by the reflection mirror. A quarter-wave plate for converting the light into circularly polarized light and converting the reflected measurement light of circularly polarized light into linearly polarized light is provided. The reflection mirror is provided concentrically with the center of the objective lens, and measures the light from the light source unit. Light is reflected and guided to the 1 / wavelength plate, and guided to the light receiving element through the reflected measurement light that passes through the 波長 wavelength plate and enters.
[0010]
The light wave distance measuring device according to
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the optical distance measuring apparatus, the quarter wavelength plate is provided on the objective lens.
[0012]
The lightwave distance measuring device according to
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an optical distance measuring apparatus including a collimating optical system for collimating an object to be measured.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an optical diagram of a first embodiment of an optical distance measuring apparatus according to the present invention. In FIG. 1,
[0015]
The emission
[0016]
The
[0017]
The S-polarized linearly polarized measurement light is reflected by the
[0018]
A
[0019]
The quarter-
[0020]
The reflection measurement light P2 reflected by the
[0021]
The circularly-polarized reflection measurement light P2 passing through the
[0022]
The reference light is guided to the
(Embodiment 2)
FIG. 2 is an optical diagram of
[0023]
The light receiving
[0024]
When the
[0025]
【The invention's effect】
Since the invention according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an optical diagram of a first embodiment of an optical distance measuring apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an optical diagram of a lightwave distance measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記射出光学系には、直線偏光の測定光を発する光源部と、該光源部からの測定光を対物レンズに向けて反射する反射ミラーと、該反射ミラーで反射された直線偏光の測定光を円偏光に変換しかつ円偏光の反射測定光を直線偏光に変換する1/4波長板とが設けられ、前記反射ミラーは、前記対物レンズの中心と同心に設けられ、前記光源部からの測定光を反射して前記1/4波長板に導きかつ1/4波長板を通過して入射する前記反射測定光を通して前記受光素子に導くことを特徴とする光波距離測定装置。An emission optical system that irradiates the measurement light toward the object to be measured, and a light-wave distance measuring device provided with a light-receiving optical system having a light-receiving element for receiving the reflected measurement light,
The emission optical system includes a light source unit that emits linearly polarized measurement light, a reflection mirror that reflects the measurement light from the light source unit toward the objective lens, and a linearly polarized measurement light that is reflected by the reflection mirror. A quarter-wave plate for converting the light into circularly polarized light and converting the circularly polarized reflection measurement light into linearly polarized light; the reflecting mirror is provided concentrically with the center of the objective lens; A light wave distance measuring device, wherein light is reflected to guide the light to the quarter-wave plate, and is guided to the light receiving element through the reflected measurement light that passes through the quarter-wave plate and enters.
Priority Applications (1)
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-
2002
- 2002-12-06 JP JP2002355619A patent/JP2004191063A/en active Pending
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