JP2004198386A - Range finding device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、視準光学系とデータ表示系を有する測距装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、視準する目標物体から眼をそらすことなくその目標物体迄の距離、角度等の情報を視準光学系の視野内に表示できるようにするため、様々な手段が用いられてきた。
【0003】
図6は、視野内にコンパスの一部を表示させ、目標物体の方位情報を提供する装置の従来例である(例えば、特許文献1及び2)。対物レンズ10、正立プリズム14、レチクル12よりなる視準光学系により、目標物体の像13をレチクル12上で観察する。
【0004】
一方、自然光、または光源により照明されたコンパス15の方位目盛りは、レンズ16、折り曲げミラー17を介して、同じくレチクル12上に結像される。
【0005】
絞り18は、方位目盛りを表示させるため、観察視野の一部をマスクするためものであり、図7に示すように、方位目盛りを表示するための窓19を有し、そこに方位目盛りの像を表示する。
【0006】
また、レーザダイオードを用いて物体までの距離を測定する測距装置においては、レチクル12を透過型液晶表示素子とし、視準光学系の視野内にその測距値、残存電池容量等のデータを表示する手段が用いられてきた(例えば、特許文献3、4及び5)。
【特許文献1】
特開2001−13420号公報「コンパス付き双眼鏡」
【特許文献2】
特開平7−43162号公報「方位計」
【特許文献3】
特開平09−210686号公報「観察装置」
【特許文献4】
特開昭60−144610号公報「測量器の表示手段」
【特許文献5】
登録実用新案3074643号公報「測距双眼鏡」
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図6の従来例のように視野の一部をマスクしてデータ専用の領域とする方法は、データの表示容量が小さければ問題ない。それが大きくなるとそれに伴ってマスクする領域も大きくしなければならず視準のための視野が圧迫されるという問題があった。
【0008】
また、図7に示す様にマスクする領域が視野の端にあるため光学系、特に接眼レンズの収差の影響を受けて像が鮮明でないという問題もあった。
【0009】
一方、レチクルに透過型液晶を配置する光学系では、データ表示用量、収差の影響という点では問題がない。しかし、像面13に液晶素子を置くため、僅かな傷やゴミが目立つという問題があった。
【0010】
また、素子の特性上透過率がかなり低下するため像が暗いという問題があった。
【0011】
さらに周囲が暗い状況で使用した場合、入射する光が暗いため、液晶素子上のデータが判読し難くなるという問題があった。
【0012】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は、視準のための視野が充分大きく取れ、且つ、データを鮮明に表示できる測距装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の測距装置の第1の態様は、視準光学系によって視準した目標物体へ測距光を投射し、前記物体から戻った測距光を受光して前記目標物体までの距離を測定する測距装置において、前記視準光学系に、視準光と前記測距光とを分割する分割面と、前記視準光とデータ表示光とを合成する合成面とを有する第1プリズムと、前記第1プリズムからの合成光を入射して正立像とする第2プリズムとを設けると共に、前記第1プリズムの前記合成面に前記データ表示光を入射する、データ表示光学系を設ける。
【0014】
また、第1の態様において、さらに前記第1プリズムは互いに接合された第1小プリズムと第2小プリズムと第3小プリズムとの3つの小プリズムからなり、前記第1小プリズムと前記第2小プリズムとの接合面が前記分割面であり、前記第1小プリズムと前記第3小プリズムとの接合面が前記合成面であってもよい。
【0015】
また、前記分割面は不可視光を透過し、可視光を反射してもよい。
【0016】
さらに、前記合成面は前記視準光と前記データ表示光のうち一方を透過し、もう一方を反射することによって両光を合成してもよい。
【0017】
前記第2のプリズムは、前記第1のプリズムと併せて全体で前記視準光の像を正立させる正立プリズムを構成し、前記レチクル上に前記視準光の像と、前記データ表示光の像と、を結像する。
【0018】
また、本発明において、前記第1のプリズムは、接合された第1小プリズム、第2小プリズム及び第3小プリズムを有し、前記第1小プリズムと前記第2小プリズムとの接合面Aは分割面であり、前記第1小プリズムと前記第3小プリズムとの接合面Bは合成面であり、前記分割面は、前記視準光を反射させると共に、前記測距光を透過させ、前記合成面は、前記視準光を透過させると共に、前記データ表示光を反射させることとしてもよい。
【0019】
この場合、前記分割面で反射した前記視準光が、前記第1小プリズムの内側側面で全反射した後、前記合成面に入射することとしてもよい。
或いは、前記測距光は、前記第2小プリズムに入射した後、前記第2小プリズムの内側側面で全反射して、前記分割面に到達し、前記データ表示光は、前記第3小プリズムに入射した後、前記第3小プリズムの内側側面で全反射して、前記合成面に到達することとしてもよい。
【0020】
また、本発明において、前記第1のプリズムは、接合された第1小プリズム、第2小プリズム及び第3小プリズムを有し、前記第1小プリズムと前記第2小プリズムとの接合面Aは分割面であり、前記第1小プリズムと前記第3小プリズムとの接合面Bは合成面であり、前記分割面は、前記視準光を反射させると共に、前記測距光を透過させ、前記合成面は、前記視準光を反射させると共に、前記データ表示光を透過させるようにしてもよい。
【0021】
この場合、前記分割面に入射する視準光の光軸と前記分割面の法線との間の角度をθ1とする場合、θ1=450を満たし、前記分割面で反射され、前記合成面に入射する視準光の光軸と、前記合成面の法線との間の角度をθ2とする場合、θ2=450を満たし、さらに第2のプリズムは、直角プリズムであることとしてもよい。
【本発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0022】
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る測距装置の概略構成図である。
【0023】
本発明第1の実施形態の測距装置は、送光系と、視準系と、データ表示系と、受光系と、処理系と、を有する。
【0024】
送光系は、測定用光源5と、リレーレンズ6と、第1のプリズム100と、送信・視準共用対物レンズ10と、を有する。
【0025】
第1のプリズム100は、分割面と、合成面と、を有する。
前記分割面は、第1小プリズム1と、第2小プリズム2との接合面Aである。(以後、分割面と呼ぶ。)
【0026】
前記合成面は、第1小プリズム1と、第3小プリズム3との接合面Bである。(以後、合成面と呼ぶ。)
【0027】
視準系は、送信・視準共用対物レンズ10と、第1のプリズム100と、第2のプリズム4と、接眼レンズ11と、レチクル12と、を有する。
【0028】
データ表示系は、データ表示素子7と、結像レンズ8と、を有する。
【0029】
受光系は、受信用対物レンズ40と、フィルタ41と、受光素子42と、を有する。
【0030】
処理系は、測定用光源5、データ表示素子7及び受光素子42に接続される、信号処理装置50を有する。
【0031】
測定用光源5は不可視光のレーザダイオードであってもよい。また、目標物体が遠距離にある場合は、測定用光源5は対物レンズ10の焦点に置かれる。
【0032】
分割面は、測距光を送出する測定用光源5がレーザダイオードなどの不可視光源である場合、測距光の波長帯域の光を通過させ、視準光である可視光を反射するダイクロイック膜を形成する。
【0033】
合成面には、ハーフミラー面を形成する。合成面は視準光とデータ表示素子7からのデータ表示光とを合成する。ハーフミラー面の反射及び透過の比率はデータ表示素子7の明るさと、視準物体の明るさと、により適宜選択されるものとする。
【0034】
第2のプリズム4にはダハプリズムを用いたが、直角プリズムであってもよく、第1のプリズム100と併せて全体で正立プリズム系を構成する。
【0035】
また、データ表示素子7は、例えばLED等で構成され、表示/不表示をスイッチにより操作できるように構成されている。
【0036】
図2は、レチクル上の表示画面の一例であり、距離情報、距離単位情報、電源残存量情報などの測距データが、測距エリアと共に表示される。
【0037】
レチクル12は、例えば、測距エリアを予めレチクル上に印刷等しておくことで、操作者に測距エリアを視認できるようにする場合に必要である。しかし、データ表示素子7のデータのみを視認できるようにする場合には必ずしも必要ではない。
【0038】
フィルタ41は、目標物体で反射された測距光の波長のみ選択的に通過させる特性を有し、測距光のSN比を向上させるためのものである。
【0039】
次に上記構成の測距装置の動作を説明する。
【0040】
スイッチによりデータ表示素子7は、表示オンの状態になっていることを、前提としている。
【0041】
この下で、信号処理装置50の指示に従い測距用光源5から発した測距光は、リレーレンズ6により集光され、第2小プリズム2、分割面及び第1小プリズム1を通過して、送光・視準共用対物レンズ10より目標物体に向けて平行光束として放射される。
【0042】
目標物体からの視準光は、送信・視準共用対物レンズ10に入射し、分割面で反射された後、第1小プリズム1の内側側面で全反射され、合成面及び第3小プリズム3を通過して、第2のプリズム4に入射する。
【0043】
更に、視準光は、第2のプリズム4内で複数回全反射した後、第2のプリズム4から出射する。そして、レチクル12上に目標物体の像13を形成する。観察者は接眼レンズ11を通してその像13を観察することにより目標物体の視準を行う。
【0044】
なお、図1では、第2のプリズム4がダハプリズムなので、ダハ面での反射はダハ面左右のプリズム面での反射となり、ダハ面での反射回数としては2回となる。したがって、第2のプリズム4内での全反射回数は4回となる。
【0045】
また、目標物体で反射された測距光は、受信用対物レンズ40及びフィルタ41を透過し、受光素子42に至る。
【0046】
信号処理装置50は、測距光が送信されてから目標物体で反射して受信されるまでの時間差から、目標物体までの測距値を計算し、測距データをデータ表示素子7に表示する。
【0047】
データ表示素子7に表示された測距データは、結像レンズ8を透り合成面で反射された後、視準光の光軸と合成され、第2のプリズム4を通過し、レチクル12上に結像される。
【0048】
以上のような構成及び動作によって、以下のような効果が得られる。
【0049】
まず、第1のプリズム100に送信用光路、視準用光路、データ用光路が集約されているため、各々が別光学系で構成された測距装置に比較して測距装置全体を小型化できる。
【0050】
次に、LEDなどのデータ表示素子7からの光を見られるため、夜明けや、夕暮れ等の薄暗い環境においても測距装置の距離情報やモード表示、電源の残量表示等が、明るく鮮明に表示できるため、快適に各種の情報を得ることが出来る。
【0051】
また、データ表示素子7からのデータ表示光の像を視準光の像に重ねて結像するので、視野の一部分をマスクする必要もなく、広い視野を確保できる。さらにデータ光学系の光軸を視準光の光軸と一致させたため、データを視野の中心部に表示でき、接眼レンズ11による像の劣化の虞れがない測距装置を得ることが出来る。
【0052】
更に、第1のプリズム100及び第2のプリズム4の形状とそれらの配置とを、視準光の光量低下ができるだけ小さくなるように設計することで、視準の際の視野を明るく保つことができる。
【0053】
例えば、図1において、分割面の法線Cと視準光の光軸との角度をθ1とした場合、θ1を、
20°≦θ1≦30°
の範囲にすることで、第1のプリズム100の形状を小型化し、視準光の光量低下を小さくできる。
【0054】
θ1が条件の下限(20°)以上の場合、分割面で反射された視準光が再び第1小プリズム1の側面で反射する際、全反射となり、反射に伴う光量の損失を少なくできる。
【0055】
またθ1が上限(30°)以下の場合、分割面で反射された視準光が再び第1小プリズム1の側面で反射する際の反射点が、下方に下がり過ぎることはない。したがって、第1小プリズム1を小さくできる。
【0056】
また、図1において、合成面の法線Dと視準光の光軸との角度をθ2とした場合、θ2を、
40o≦θ2≦50o
の範囲にすることで、更に、第1のプリズム100の形状を小型化できる。
【0057】
θ2が条件の下限(40o)以上の場合、データ光学系と第2のプリズム4との間隔が充分に取れるので、干渉を避けるために第3小プリズム3を大きくする必要は更に減少する。
【0058】
またθ2が上限(50o)以下の場合、第1のプリズム100の出口での光束径は大きく、視準光がけられる虞れは更に少なくなる。したがって、第3小プリズム3を大きくしなくともよい。
【0059】
図3は本発明に関わる第2の実施形態の概略構成図である。
【0060】
本発明第2の実施形態の測距装置は、送光系と、視準系と、データ表示系と、受光系と、処理系と、を有する。
【0061】
送光系は、測定用光源5と、リレーレンズ6と、第1のプリズム100と、送信・視準共用対物レンズ10と、を有する。
【0062】
第1のプリズム100は、分割面と、合成面と、を有する。
【0063】
前記分割面は、第1小プリズム21と、第2小プリズム22と、との接合面Aである。(以後分割面と呼ぶ。)
前記合成面は、第1小プリズム21と、第3小プリズム23との接合面Bである。(以後合成面と呼ぶ。)
視準系は、送信・視準共用対物レンズ10と、第1のプリズム100と、第2のプリズム24と、接眼レンズ11と、レチクル12と、を有する。
【0064】
データ表示系は、データ表示素子7と、結像レンズ8と、を有する。
受光系は、受信用対物レンズ40と、フィルタ41と、受光素子42と、を有する。
【0065】
処理系は、測定用光源5、データ表示素子7及び受光素子42に接続される、信号処理装置50を有する。
【0066】
第2のプリズム24はダハプリズムであるが、直角プリズムでもよく、第1のプリズム100と併せて全体で正立プリズム系を構成する。
【0067】
次に上記構成の測距装置の動作を説明する。
【0068】
測定用光源5からの測距光は、リレーレンズ6により集光され、第2小プリズム22に入射し、第2小プリズム22の内部で全反射した後、分割面に至る。測距光は分割面及び第1小プリズム21を透過し、送信・視準共用対物レンズ10に達し、送信・視準共用対物レンズ10より目標物体に向けて放射される。
【0069】
目標物体からの視準光は、送信・視準共用対物レンズ10で集光され、第1小プリズム21に入射し分割面に到達する。到達した視準光は、分割面で反射された後、更に第1小プリズム21を透過し合成面に至る。更に、視準光は合成面及び第3小プリズム23を透過し、第2のプリズム24に入射する。入射した視準光は第2のプリズム24内で複数回全反射した後、第2のプリズム24から出射する。そして、レチクル12上に目標物体の像13を形成する。観察者は接眼レンズ11を通してその像13を観察することにより目標物体の視準を行なう。ここで、第2のプリズム24はダハプリズムなので、第2のプリズム24での視準光の全反射回数は、ダハ面での反射を含めて3回となる。
【0070】
また、目標物体で反射された測距光は、受信用対物レンズ40及びフィルタ41を透過し、受光素子42に至る。
【0071】
信号処理装置50は、測距光が送信されてから目標物体で反射して受信されるまでの時間差から、目標物体までの測距値を計算し、測距データをデータ表示素子7に表示する。
【0072】
データ表示素子7に表示された測距データは、結像レンズ8を透り合成面で反射された後、視準光の光軸と合成され、第2のプリズム4を通過し、レチクル12上に結像される。
【0073】
以上、第2の実施形態の動作を説明した。
【0074】
ここで、第2の実施形態では、第1の実施形態における第1のプリズム100内での視準光の反射回数が2回であったのに比べ、1回となっている。また、第2のプリズム24での視準光の反射回数が、第1の実施形態に比べ1回少なくなっているのが特徴である。
【0075】
図3に示す第2の実施形態で、更に、以下のような条件を付け加えてもよい。
【0076】
分割面の法線Cと視準光の光軸との角度をθ1としたとき、θ1は、
50o≦θ1≦70o
の範囲にあれば、第1のプリズム100を小型化することが可能であり、光量の損失を抑えることができる。
【0077】
θ1が条件の下限(50o)以上の場合、第2のプリズム24の出口の径を大きくできるため、第2のプリズム24の大きさを抑えることができる。
【0078】
またθ1が上限(70o)以下の場合、視準光の傾きは小さく、第1のプリズム100の大きさは抑えられる。
【0079】
また、合成面の法線Dと視準光の光軸との角度をθ2としたとき、θ2は、
20o≦θ2≦40o
の範囲にあると、θ1と同様に、第1のプリズム100を小型化することが可能であり、光量の損失を抑えることができる。
【0080】
θ2が条件の下限(20o)以上の場合、データ光学系からのデータ表示光が第3小プリズム23で反射する際に全反射となり、反射に伴うデータ表示光の光量低下は避けられる。
【0081】
また、θ2が上限(40o)以下の場合、第3小プリズム23の入口での光束径は充分な大きさをもち、データ表示光がけられる可能性は低い。
【0082】
図4は本発明に関わる第3の実施形態の概略構成図である。
【0083】
本発明第3の実施形態の測距装置は、送光系と、視準系と、データ表示系と、受光系と、処理系と、を有する。
【0084】
送光系は、測定用光源5と、リレーレンズ6と、第1のプリズム100と、送信・視準共用対物レンズ10と、を有する。
【0085】
第1のプリズム100は、分割面と、合成面と、を有する。
【0086】
前記分割面は、第1小プリズム31と、第2小プリズム32との接合面Aである。(以後分割面と呼ぶ。)
【0087】
前記合成面は、第1小プリズム31と、第3小プリズム33との接合面Bである。(以後合成面と呼ぶ。)
【0088】
視準系は、送信・視準共用対物レンズ10と、第1のプリズム100と、第2のプリズム34と、接眼レンズ11と、レチクル12と、を有する。
【0089】
データ表示系は、データ表示素子7と、結像レンズ8と、を有する。
【0090】
受光系は、受信用対物レンズ40と、フィルタ41と、受光素子42と、を有する。
【0091】
処理系は、測定用光源5、データ表示素子7及び受光素子42に接続される、信号処理装置50を有する。
【0092】
なお、第1のプリズム100に含まれる第1小プリズム31及び第2のプリズム34は直角プリズムである。
【0093】
更に、第2のプリズム34と、第1のプリズム100とを併せて全体で正立プリズム系を構成する。
【0094】
正立プリズム系として直角プリズムを使用するため、入射光と分割面、合成面の法線のなす角度は各々45oとなっている。即ち、プリズムの形状として前記分割面は、対物レンズ側の光軸に対し、反射面の法線の角度をθ1とするとき、
θ1=45o
を満たし、かつ合成面に入射するときの合成面の入射光線に対する法線の角度をθ2とするとき、
θ2=45o
を満たす。
【0095】
次に上記構成の測距装置の動作を説明する。
【0096】
測定用光源5からの測距光は第2小プリズム32に入射し、分割面及び第1プリズム31を透過し、対物レンズ10に達し、対物レンズ10より目標物体に向けて放射される。
【0097】
一方、目標物体からの視準光は、測距光と共用される対物レンズ10で集光され、第1小プリズム31に入射し、分割面に到達する。視準光は、分割面で反射された後、更に第1小プリズム31を透過し合成面に至る。合成面で反射した視準光は、第1小プリズム31を透過し、第2のプリズム34に入射する。視準光は第2のプリズム34内で2回全反射した後、第2のプリズム34から出射する。そして、レチクル12上に目標物体の像13を形成する。観察者は接眼レンズ11を通してその像13を観察することにより目標物体の視準を行う。
【0098】
また、目標物体で反射された測距光は、受信用対物レンズ40及びフィルタ41を透過し、受光素子42に至る。
【0099】
信号処理装置50は、測距光が送信されてから目標物体で反射して受信されるまでの時間差から、目標物体までの測距値を計算し、測距データをデータ表示素子7に表示する。
【0100】
データ表示素子7に表示された測距データは、結像レンズ8を透り、合成面を透過した後、視準光の光軸と合成され、第2のプリズム34を通過し、レチクル12上に結像される。
【0101】
第3実施形態において、合成面は、視準光を反射し、データ表示光を透過させ、透過したデータ表示光と反射した視準光を合成させている。
【0102】
第1実施形態、第2実施形態においては、分割面は、視準光を透過し、データ表示光を反射させ、透過した視準光と反射したデータ表示光合成させている。
【0103】
この分割面が持つ性質の違いが、第1実施形態及び第2実施形態と第3実施形態との構成の差異に反映されている。
【0104】
図4においてデータ表示素子7、結像レンズ8とレチクル12、像13、接眼レンズ11の光軸が重なって描かれている。しかし、図5に示すように、第2のプリズム34に入射する視準光と、第2のプリズム34から射出する視準光とは、同軸ではない平行光線となる。したがって、これら二つの軸上の部材が干渉することはない。
【0105】
尚、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【0106】
例えば、前述の各実施形態では対物レンズ10を送信光学系と視準光学系に共用とし、受信光学系を別置きの光学系としたが、逆に別置きの受信光学系を送信光学系とし、対物レンズ10を受信光学系と視準光学系に共用としても差し支えない。
【0107】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、視準のための視野が十分大きく、かつ、データを鮮明に表示できる測距装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に関わる第1実施形態の測距装置の構成図である。
【図2】図1に示すレチクル表示画面の一例である。
【図3】本発明に関わる第2実施形態の測距装置の構成図である。
【図4】本発明に関わる第3実施形態の測距装置の構成図である。
【図5】図4に示すプリズムと光軸配置の簡略図である。
【図6】従来のデータ表示装置つき望遠鏡の構成図である。
【図7】図6に示すレチクル表示画面の一例である。
【符号の説明】1…第1小プリズム、2…第2小プリズム、3…第3小プリズム、4…第2のプリズム、5…測定用光源、6…リレーレンズ、7…データ表示素子、8…結像レンズ、10…送信、視準共用対物レンズ、11…接眼レンズ、12…レチクル、13…観察像、14…直角プリズム、15…コンパス、16…結像レンズ、17…反射鏡、18…マスク、19…データ表示窓、21…第1小プリズム、22…第2小プリズム、23…第3小プリズム、24…第2のプリズム、31…第1小プリズム、32…第2小プリズム、33…第3小プリズム、34…第2のプリズム、40…受信用対物レンズ、41…フィルタ、42…受光素子、50…信号処理装置、100…第1のプリズム。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a distance measuring device having a collimating optical system and a data display system.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, various means have been used in order to display information such as a distance and an angle to a target object to be collimated within a visual field of a collimation optical system without turning the eyes away from the target object.
[0003]
FIG. 6 is a conventional example of a device that displays a part of a compass in a field of view and provides azimuth information of a target object (for example,
[0004]
On the other hand, the azimuth scale of the compass 15 illuminated by the natural light or the light source is also imaged on the
[0005]
The
[0006]
In a distance measuring device that measures the distance to an object using a laser diode, the
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-13420, "Binoculars with Compass"
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-43162 "Azimuth meter"
[Patent Document 3]
JP-A-09-210686 "Observation device"
[Patent Document 4]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-144610, "Display means of surveying instrument"
[Patent Document 5]
Registered Utility Model No. 3074643, "Ranging Binoculars"
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of masking a part of the field of view as a data-only area as in the conventional example of FIG. 6 has no problem as long as the data display capacity is small. As the size increases, the area to be masked must also be increased, which causes a problem that the visual field for collimation is compressed.
[0008]
Further, as shown in FIG. 7, there is also a problem that the image is not clear because of the aberration of the optical system, particularly the eyepiece, because the masked area is at the end of the field of view.
[0009]
On the other hand, in the optical system in which the transmission type liquid crystal is arranged on the reticle, there is no problem in terms of the data display amount and the influence of aberration. However, since the liquid crystal element is placed on the
[0010]
Further, there is a problem that an image is dark because the transmittance is considerably reduced due to the characteristics of the element.
[0011]
Furthermore, when used in a dark environment, there is a problem that the data on the liquid crystal element is difficult to read because the incident light is dark.
[0012]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a distance measuring apparatus capable of providing a sufficiently large visual field for collimation and displaying data clearly.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a first aspect of the distance measuring apparatus of the present invention projects distance measuring light onto a target object collimated by a collimating optical system, and receives distance measuring light returned from the object. A distance measuring device that measures a distance to the target object by using the collimating optical system to combine the collimating light and the data display light with a division surface that divides collimating light and the distance measuring light. A first prism having a combining surface; and a second prism that receives the combined light from the first prism and forms an erect image by providing the data display light to the combining surface of the first prism. And a data display optical system.
[0014]
Further, in the first aspect, the first prism further includes three small prisms of a first small prism, a second small prism, and a third small prism joined to each other, and the first small prism and the second small prism are joined to each other. The joint surface between the small prism and the small prism may be the split surface, and the joint surface between the first small prism and the third small prism may be the composite surface.
[0015]
Further, the division surface may transmit invisible light and reflect visible light.
[0016]
Further, the combining surface may transmit one of the collimation light and the data display light and combine the two lights by reflecting the other.
[0017]
The second prism, together with the first prism, constitutes an erecting prism that erects the image of the collimating light as a whole, and the image of the collimating light and the data display light on the reticle. And the image of.
[0018]
Further, in the present invention, the first prism has a first small prism, a second small prism, and a third small prism joined to each other, and a joining surface A between the first small prism and the second small prism. Is a dividing surface, a joining surface B of the first small prism and the third small prism is a composite surface, and the dividing surface reflects the collimating light and transmits the ranging light, The combining surface may transmit the collimation light and reflect the data display light.
[0019]
In this case, the collimated light reflected on the division surface may be totally reflected on the inner side surface of the first small prism, and then may be incident on the synthesis surface.
Alternatively, after the distance measuring light is incident on the second small prism, it is totally reflected on an inner side surface of the second small prism and reaches the division surface, and the data display light is transmitted to the third small prism. After being incident on the third prism, the light may be totally reflected by the inner side surface of the third small prism to reach the combined surface.
[0020]
Further, in the present invention, the first prism has a first small prism, a second small prism, and a third small prism joined to each other, and a joining surface A between the first small prism and the second small prism. Is a dividing surface, a joining surface B of the first small prism and the third small prism is a composite surface, and the dividing surface reflects the collimating light and transmits the ranging light, The combining surface may reflect the collimation light and transmit the data display light.
[0021]
In this case, if the angle .theta.1 between the normal of the dividing plane and the optical axis of the incident collimated light to the splitting surface, satisfies the .theta.1 = 45 0, is reflected by the splitting surface, the composite surface and the optical axis of the incident collimated light, the case where the angle .theta.2 between the normal of the synthetic surface, satisfies the .theta.2 = 45 0, further second prism may be a rectangular prism .
[Embodiment of the present invention]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a distance measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
[0023]
The distance measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention has a light transmission system, a collimation system, a data display system, a light reception system, and a processing system.
[0024]
The light transmission system includes a
[0025]
The
The division surface is a joint surface A between the first
[0026]
The composite surface is a bonding surface B between the first
[0027]
The collimating system includes a transmission / collimation shared
[0028]
The data display system has a
[0029]
The light receiving system includes a receiving
[0030]
The processing system includes a
[0031]
The
[0032]
When the
[0033]
A half mirror surface is formed on the combining surface. The combining surface combines the collimating light and the data display light from the
[0034]
Although the roof prism is used as the second prism 4, it may be a right-angle prism, and together with the
[0035]
Further, the
[0036]
FIG. 2 is an example of a display screen on the reticle, and distance measurement data such as distance information, distance unit information, remaining power amount information, and the like are displayed together with the distance measurement area.
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
Next, the operation of the distance measuring apparatus having the above configuration will be described.
[0040]
It is assumed that the
[0041]
Below this, the distance measuring light emitted from the distance measuring
[0042]
The collimated light from the target object is incident on the transmission / collimation shared
[0043]
Further, the collimated light is totally reflected a plurality of times in the second prism 4 and then emitted from the second prism 4. Then, an
[0044]
In FIG. 1, since the second prism 4 is the roof prism, reflection on the roof surface is reflected on the right and left prism surfaces, and the number of reflections on the roof surface is two. Therefore, the total number of reflections in the second prism 4 is four.
[0045]
The distance measuring light reflected by the target object passes through the receiving
[0046]
The
[0047]
The distance measurement data displayed on the
[0048]
With the above configuration and operation, the following effects can be obtained.
[0049]
First, since the transmission optical path, the collimation optical path, and the data optical path are integrated in the
[0050]
Next, since the light from the
[0051]
Further, since the image of the data display light from the
[0052]
Further, by designing the shapes of the
[0053]
For example, in FIG. 1, when the angle between the normal C of the division surface and the optical axis of the collimating light is θ1, θ1 is
20 ° ≦ θ1 ≦ 30 °
In this range, the shape of the
[0054]
When θ1 is equal to or larger than the lower limit (20 °) of the condition, when the collimated light reflected on the division surface is reflected again on the side surface of the first
[0055]
When θ1 is equal to or less than the upper limit (30 °), the reflection point when the collimated light reflected on the division surface is again reflected on the side surface of the first
[0056]
In FIG. 1, when the angle between the normal D of the combined surface and the optical axis of the collimated light is θ2, θ2 is
40 o ≤ θ2 ≤ 50 o
By setting the range, the shape of the
[0057]
When θ2 is equal to or larger than the lower limit (40 ° ) of the condition, the distance between the data optical system and the second prism 4 can be sufficiently set, so that the necessity of increasing the size of the third
[0058]
When θ2 is equal to or less than the upper limit (50 ° ), the light beam diameter at the exit of the
[0059]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a second embodiment according to the present invention.
[0060]
The distance measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention has a light transmission system, a collimation system, a data display system, a light reception system, and a processing system.
[0061]
The light transmission system includes a
[0062]
The
[0063]
The division surface is a joint surface A between the first
The composite surface is a joint surface B between the first
The collimating system includes a transmission / collimation shared
[0064]
The data display system has a
The light receiving system includes a receiving
[0065]
The processing system includes a
[0066]
Although the second prism 24 is a roof prism, it may be a right-angle prism, and together with the
[0067]
Next, the operation of the distance measuring apparatus having the above configuration will be described.
[0068]
The distance measurement light from the
[0069]
The collimated light from the target object is condensed by the transmission / collimation shared
[0070]
The distance measuring light reflected by the target object passes through the receiving
[0071]
The
[0072]
The distance measurement data displayed on the
[0073]
The operation of the second embodiment has been described above.
[0074]
Here, in the second embodiment, the number of times of the collimation light reflection in the
[0075]
In the second embodiment shown in FIG. 3, the following conditions may be further added.
[0076]
Assuming that the angle between the normal C of the divided surface and the optical axis of the collimated light is θ1, θ1 is
50 o ≤ θ1 ≤ 70 o
Within this range, the size of the
[0077]
When θ1 is equal to or larger than the lower limit (50 ° ) of the condition, the diameter of the exit of the second prism 24 can be increased, so that the size of the second prism 24 can be suppressed.
[0078]
When θ1 is equal to or less than the upper limit (70 ° ), the inclination of the collimating light is small, and the size of the
[0079]
When the angle between the normal D of the composite surface and the optical axis of the collimated light is θ2, θ2 is
20 o ≤ θ2 ≤ 40 o
Within the range, the
[0080]
If θ2 is equal to or larger than the lower limit (20 ° ) of the condition, the data display light from the data optical system is totally reflected when reflected by the third small prism 23, and a decrease in the amount of data display light due to the reflection can be avoided.
[0081]
When θ2 is equal to or less than the upper limit (40 ° ), the light beam diameter at the entrance of the third small prism 23 is sufficiently large, and the possibility that the data display light is not emitted is low.
[0082]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a third embodiment according to the present invention.
[0083]
The distance measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention has a light transmission system, a collimation system, a data display system, a light reception system, and a processing system.
[0084]
The light transmission system includes a
[0085]
The
[0086]
The division surface is a joint surface A between the first small prism 31 and the second small prism 32. (Hereafter referred to as a division plane.)
[0087]
The composite surface is a bonding surface B between the first small prism 31 and the third
[0088]
The collimating system includes the transmission / collimation shared
[0089]
The data display system has a
[0090]
The light receiving system includes a receiving
[0091]
The processing system includes a
[0092]
Note that the first small prism 31 and the
[0093]
Further, the
[0094]
Since a right-angle prism is used as the erecting prism system, the angle between the incident light and the normal line of the split plane and the composite plane is 45 ° . That is, when the angle of the normal to the reflecting surface is θ1 with respect to the optical axis on the objective lens side as the prism shape,
θ1 = 45 o
Is satisfied, and when the angle of the normal to the incident ray on the combined surface when entering the combined surface is θ2,
θ2 = 45 o
Meet.
[0095]
Next, the operation of the distance measuring apparatus having the above configuration will be described.
[0096]
The ranging light from the measuring
[0097]
On the other hand, the collimated light from the target object is condensed by the
[0098]
The distance measuring light reflected by the target object passes through the receiving
[0099]
The
[0100]
The distance measurement data displayed on the
[0101]
In the third embodiment, the combining surface reflects the collimation light, transmits the data display light, and combines the transmitted data display light and the reflected collimation light.
[0102]
In the first and second embodiments, the division surface transmits the collimated light, reflects the data display light, and combines the transmitted collimated light with the reflected data display light.
[0103]
The difference in the properties of the divided surfaces is reflected in the difference in the configuration between the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment.
[0104]
In FIG. 4, the
[0105]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment. Many modifications are possible within the scope of the gist.
[0106]
For example, in each of the embodiments described above, the
[0107]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a distance measuring apparatus that has a sufficiently large field of view for collimation and that can clearly display data.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a distance measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an example of a reticle display screen shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a configuration diagram of a distance measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram of a distance measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a simplified view of the arrangement of the prism and the optical axis shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional telescope with a data display device.
FIG. 7 is an example of a reticle display screen shown in FIG. 6;
[Description of Signs] 1 ... first small prism, 2 ... second small prism, 3 ... third small prism, 4 ... second prism, 5 ... light source for measurement, 6 ... relay lens, 7 ... data display element, 8 imaging lens, 10 transmission and collimating objective lens, 11 eyepiece, 12 reticle, 13 observation image, 14 right-angle prism, 15 compass, 16 imaging lens, 17 reflecting mirror, 18 mask, 19 data display window, 21 first small prism, 22 second small prism, 23 third small prism, 24 second prism, 31 first small prism, 32 second small prism Prism, 33: third small prism, 34: second prism, 40: receiving objective lens, 41: filter, 42: light receiving element, 50: signal processing device, 100: first prism.
Claims (11)
前記視準光学系に、
視準光と前記測距光とを分割する分割面と、前記視準光とデータ表示光とを合成する合成面とを有する第1プリズムと、
前記第1プリズムからの合成光を入射して正立像とする第2プリズムとを設けると共に、
前記第1プリズムの前記合成面に前記データ表示光を入射する、データ表示光学系を設けたことを特徴とする測距装置。In a distance measuring device that projects distance measuring light to a target object collimated by a collimating optical system, receives the distance measuring light returned from the target object, and measures a distance to the target object,
In the collimating optical system,
A first prism having a dividing surface that divides collimating light and the distance measuring light, and a combining surface that combines the collimating light and data display light;
A second prism that receives the combined light from the first prism to form an erect image;
A distance measuring device, comprising: a data display optical system that makes the data display light incident on the combining surface of the first prism.
前記第1小プリズムと前記第2小プリズムとの接合面が前記分割面であり、
前記第1小プリズムと前記第3小プリズムとの接合面が前記合成面であること
を特徴とする請求項1に記載の測距装置。The first prism includes three small prisms of a first small prism, a second small prism, and a third small prism joined to each other,
A joining surface between the first small prism and the second small prism is the dividing surface,
The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein a joining surface between the first small prism and the third small prism is the combined surface.
を特徴とする請求項1または2に記載の測距装置。The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein the division surface transmits invisible light and reflects visible light.
を特徴とする請求項1乃至3に記載の測距装置The combining surface transmits one of the collimation light and the data display light, and combines the two lights by reflecting the other,
The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein:
前記第1小プリズムに入射した前記視準光は、前記分割面で反射し、前記第1小プリズムの内部側面で少なくとも1回全反射した後に、前記合成面に入射すること
を特徴とする請求項4に記載の測距装置。The combining surface transmits the collimation light and reflects the data display light,
The collimated light that has entered the first small prism is reflected by the division surface, is totally reflected at least once by an inner side surface of the first small prism, and then is incident on the combining surface. Item 5. The distance measuring device according to Item 4.
を特徴とする請求項4に記載の測距装置。The distance measuring apparatus according to claim 4, wherein the distance measuring light is totally reflected at least once on an inner side surface different from the division surface in the second small prism.
を特徴とする請求項4に記載の測距装置。The combining surface transmits the collimating light and reflects the data display light, and the data display light is incident on the combining surface after being totally reflected at least once on the inner side surface of the third small prism. The distance measuring apparatus according to claim 4, wherein:
前記分割面に入射する視準光は、その光軸と前記分割面の法線との間の角度をθ1とする場合、θ1=45°を満たし、
前記分割面で反射され、前記合成面に入射する視準光は、その光軸と前記合成面の法線との間の角度をθ2とする場合、θ2=45°を満たし、
前記第2のプリズムは、直角プリズムであること
を特徴とする請求項4に記載の測距装置。The combining surface reflects the collimating light and transmits the data display light,
The collimated light incident on the division plane satisfies θ1 = 45 ° when an angle between the optical axis and a normal to the division plane is θ1,
The collimated light reflected by the division surface and incident on the synthesis surface satisfies θ2 = 45 ° when an angle between the optical axis and a normal to the synthesis surface is θ2,
The distance measuring apparatus according to claim 4, wherein the second prism is a right-angle prism.
前記目標物体に測距光を送信する送信光学手段と、
前記目標物体から反射された前記測距光を受光用対物レンズを透して受光する受信光学手段と、
前記測距光が送信されてから前記目標物体で反射して受信されるまでの時間差から測距値を算出する信号処理手段と、
前記測距値を表示するデータ表示手段と、を備え、
前記視準光学手段は、対物レンズと、請求項1乃至8に記載の第1プリズムおよび第2プリズムと、接眼レンズと、を有し、
前記視準光の像に前記データ表示光の像を重ねて結像すること
を特徴とする測距装置。Collimating optical means for receiving collimated light from a target object through an objective lens,
Transmission optical means for transmitting distance measurement light to the target object,
Receiving optical means for receiving the distance measurement light reflected from the target object through a light receiving objective lens,
A signal processing unit that calculates a distance measurement value from a time difference from when the distance measurement light is transmitted to when the distance measurement light is reflected and received by the target object,
Data display means for displaying the distance measurement value,
The collimating optical unit includes an objective lens, a first prism and a second prism according to Claims 1 to 8, and an eyepiece,
A distance measuring device, wherein an image of the data display light is superimposed on an image of the collimating light to form an image.
を特徴とする請求項9に記載のデータ表示装置。The data display device according to claim 9, wherein the objective lens is shared by the transmission optical system and the collimating optical system.
を特徴とする請求項9に記載のデータ表示装置。The data display device according to claim 9, wherein the objective lens is shared by the receiving optical system and the collimating optical system.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2002-12-20 JP JP2002370835A patent/JP2004198386A/en active Pending
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