JP2007309950A - 合焦式距離測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】レーザダイオード7から射出される測定光束は、レーザダイオード7と対物レンズ1との間に拡散板12を配設することにより、対物レンズ1を介してコーナキューブ10上にデフォーカス状態で照射される。コーナーキューブは、反射後の反射光束のデフォーカス状態を保持する。コーナキューブ10から反射出射された反射光束は、対物レンズ1によりアバランシェフォトダイオード8上に集光される。コーナキューブ10に揺れが生じても、コーナキューブから反射射出される光束が示される範囲内にあれば、反射光束はアバランシェフォトダイオード8で受光される。
【選択図】図5
Description
(1)請求項1に記載の発明による合焦式距離測定装置は、目標物9(10)を視準する視準光学系1(1'),3,4,5と、目標物9(10)に測定光束を送光する送光光学系1(1'),3,6,7と、目標物9(10)上に測定光束を集光する合焦光学系2と、目標物9(10)により反射された反射光束を合焦光学系2を介して受光する受光光学系1(1'),3,6,8と、目標物9(10)上に集光される測定光束の集光状態を変化させる偏向手段12とを備えることにより、上述した目的を達成する。
(2)請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の合焦式距離測定装置において、偏向手段12は、拡散作用を有する光学部材であることを特徴とする。
(3)請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の合焦式距離測定装置において、偏向手段12Aは、屈折作用を有する光学部材であることを特徴とする。
(4)請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の合焦式距離測定装置において、目標物にプリズムを用いて距離測定を行うための操作信号を出力する第1の操作部材52と、第1の操作部材52から操作信号が出力されるとともに、受光光学系1(1'),3,6,8による反射光束の受光レベルが所定値以下もしくは変化が大きいとき、測定光束の集光状態を変化させるように偏向手段12を制御する制御回路51とをさらに備えることを特徴とする。
(5)請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の合焦式距離測定装置において、近距離測定を行うための操作信号を出力する第2の操作部材をさらに備え、制御回路は、第2の操作部材から操作信号が出力されると、測定光束の集光状態を変化させるように偏向手段を制御することを特徴とする。
(6)請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の合焦式距離測定装置において、受光光学系1(1'),3,6,8によって受光される受光レベルを調節する光減衰器をさらに備え、偏向手段12は、光減衰器に配設されることを特徴とする。
(7)請求項7に記載の発明による合焦式距離測定装置は、目標物9(10)を視準する視準光学系1(1'),3,4,5と、目標物9(10)に測定光束を送光する送光光学系1(1'),3,6,7と、目標物9(10)上に測定光束を集光する合焦光学系2と、目標物9(10)により反射された反射光束を合焦光学系2を介して集光して受光する受光光学系1(1'),3,6,8と、受光光学系1(1'),3,6,8によって受光される反射光束の集光状態を変化させる偏向手段12Bと、受光光学系1(1'),3,6,8による反射光束の受光レベルが所定値以下もしくは変化が大きいとき、反射光束の集光状態を変化させるように偏向手段12Bを制御する制御回路51とを備えることにより、上述した目的を達成する。(8)請求項8に記載の発明による合焦式距離測定装置は、目標物9(10)を視準する視準光学系1(1'),3,4,5と、目標物9(10)に測定光束を送光する送光光学系1(1'),3,6,7と、目標物9(10)上に測定光束を集光する合焦光学系2と、目標物9(10)により反射された反射光束を合焦光学系2を介して集光して受光する受光光学系1(1'),3,6,8と、受光光学系1(1'),3,6,8によって受光される反射光束の集光状態を変化させる偏向手段12Bと、受光光学系1(1'),3,6,8による反射光束の受光レベルが所定値を超えるとき、反射光束の集光状態を変化させないように偏向手段12Bを制御する制御回路51とを備えることにより、上述した目的を達成する。
(9)請求項9に記載の発明による合焦式距離測定装置は、目標物9(10)を視準する視準光学系1(1'),3,4,5と、目標物9(10)に測定光束を送光する送光光学系1(1'),3,6,7と、目標物9(10)上に測定光束を集光する合焦光学系2と、目標物9(10)により反射された反射光束を合焦光学系2を介して集光して受光する受光光学系1(1'),3,6,8と、受光光学系1(1'),3,6,8によって受光される反射光束の集光状態を変化させる偏向手段12Bと、目標物にプリズム10を用いて近距離測定を行うための操作信号を出力する操作部材52と、操作部材52から操作信号が出力されると、反射光束の集光状態を変化させるように偏向手段12Bを制御する制御回路51とを備えることにより、上述した目的を達成する。
(10)請求項10に記載の発明は、請求項7〜9のいずれかに記載の合焦式距離測定装置において、受光光学系1(1'),3,6,8によって受光される受光レベルを調節する光減衰器をさらに備え、偏向手段12Bは、光減衰器に配設されることを特徴とする。
(11)請求項11に記載の発明による合焦式距離測定装置は、目標物9を視準する視準光学系1,3,4,5と、目標物9に測定光束を送光する送光光学系1,3,6,7と、目標物9上に測定光束を集光する合焦光学系2と、目標物9により反射された反射光束を合焦光学系2を介して受光する受光光学系1,3,6,8と、送光光学系7から出射される光束を外部光路あるいは内部光路とへ切替えるシャッター20上に配置される測定光束の集光状態を変化させる偏向手段24とを備えることにより、上述した目的を達成する。
(12)請求項12に記載の発明は、請求項11に記載の合焦式距離測定装置において、偏向手段は、拡散作用を有する光学部材24であることを特徴とする。
(13)請求項13に記載の発明は、請求項11に記載の合焦式距離測定装置において、偏向手段は、屈折作用を有する光学部材24であることを特徴とする。
(14)請求項14に記載の発明は、請求項11〜13のいずれかに記載の合焦式距離測定装置において、目標物にプリズムを用いて距離測定を行うための操作信号を出力する第1の操作部材と、第1の操作部材から操作信号が出力されるとともに、受光光学系1,3,6,8による反射光束の受光レベルが所定値以下もしくは変化が大きいとき、測定光束の集光状態を変化させるように切替えシャッタ−20を制御する制御回路とをさらに備えることを特徴とする。
(15)請求項15に記載の発明は、請求項11〜14のいずれかに記載の合焦式距離測定装置において、 近距離測定を行うための操作信号を出力する第2の操作部材をさらに備え、制御回路は、第2の操作部材から操作信号が出力されると、測定光束の集光状態を変化させるように切替えシャッター20を制御することを特徴とする。
−第一の実施の形態−
図1は、合焦式距離測定装置の光学系の基本構成を説明する図である。図1において、LD(レーザーダイオード)7に不図示の駆動回路からパルス電流が供給され、LD7がパルス変調された測定光を発する。LD7から射出されるパルス光は、分割プリズム6を経てダイクロイックプリズム3に入射される。ダイクロイックプリズム3は、LD7による赤外光を反射し、可視光領域の光を通過する特性を有する。ダイクロイックプリズム3に入射されたパルス光は、ダイクロイックプリズム3内で反射され、合焦レンズ2および対物レンズ1を介して目標対象物9に向けて射出される。
Y=(S×L)/D (1)
D L S Y
20m 200mm 10mm 0.1mm
10m 200mm 10mm 0.2mm
5m 200mm 10mm 0.4mm
2m 200mm 10mm 1.0mm
上記数値は、コーナーキューブ10から対物レンズ1'までの距離Dが20m以下になると、光軸AXから受光光束の結像位置までの距離Yが0.1mm以上になることを示している。一般に、APD8の受光面積は数十μmφ〜0.2mmφである。このため、入射光束が光軸AXからずれることによってYが0.1mm以上になると、光軸AX上に配設されるAPD8の受光面には受光光束が入射されなくなってしまう。このような場合に、LD7と対物レンズ1との間に偏向板12を挿入し、コーナーキューブ10にデフォーカス状態の測定光束を入射させることで、反射光束がAPD8上に入射されるようになる。なお、上記数値例による光学系では、距離Dが20m以上になると光軸AXから受光光束の結像位置までの距離Yが0.1mm以下になるので、偏向板12を挿入する必要がない。
(1)コーナーキューブ10と異なる目標対象物9を使用するノンプリズムモード、およびコーナーキューブ10を使用するプリズムモードのそれぞれで測距を行う合焦式距離測定装置において、プリズムモードに設定されているとき、APD8で受光される受光光量が所定値より少ないか、受光光量が大幅(たとえば、1000倍以上)に変化する場合に、測定光を発するLD7と対物レンズ1との間に偏向板12を挿入するようにした。これにより、コーナーキューブ10にデフォーカス状態の測定光束が入射される結果、反射光束をAPD8上に集光できるようになる。とくに、対物レンズ1とコーナーキューブ10との距離Dが短かく、コーナーキューブ10に揺れが生じている場合に効果がある。
第二の実施の形態では、合焦式距離測定装置がプリズムモードに設定されているとき、LD7と対物レンズ1との間に挿入される偏向板(拡散板)12が必要に応じて抜かれる。第二の実施の形態による合焦式距離測定装置の制御回路51で行われる測距処理を、図8のフローチャートを参照して説明する。ステップS31において、制御回路51は、プリズムモードに設定されているか否かを判定する。プリズムモードに設定されている場合はステップS31を肯定判定してステップS32へ進み、プリズムモードに設定されていない場合はステップS31を否定判定してステップS40へ進む。
第三の実施の形態では、目標物体としてコーナーキューブ10を用いる場合に、対物レンズ1とAPD8との間に偏向板を挿入し、反射光束をAPD8上に入射しやすくすることに特徴を有する。図9は、本発明の第三の実施の形態による合焦式距離測定装置の受光光学系を説明する図である。図9において、合焦レンズ、分割プリズム、ダイクロイックプリズム、および視準光学系(焦点板、接眼レンズ)などは省略されている。第一の実施の形態に比べて、測定光を発するLD7と対物レンズ1との間の偏向板12が省略され、対物レンズ1'とAPD8との間に拡散作用を備える偏向板(拡散板)12Bが配設される。
図13は、第四の実施形態の光学系の基本構成を説明する図である。図1の光学系に切替えシャッタ−20を付加した構成である。切替えシャッタ−はLD7から発せられたパルス光を、目標対象物に導く外部光路あるいは内部光路のいずれかに切替えるシャッターである。
3…ダイクロイックプリズム、 4…焦点板、
5…接眼レンズ、 6…分割プリズム、
7…LD、 8…APD、
9…目標対象物、 10…コーナーキューブ、
12、12A〜12E…偏向板、 20…切替えシャッタ−、
24…拡散部材、 51…制御回路、
52…コーナーキューブ使用ボタン、 53…コーナーキューブ非使用ボタン
Claims (15)
- 目標物を視準する視準光学系と、
前記目標物に測定光束を送光する送光光学系と、
前記目標物上に前記測定光束を集光する合焦光学系と、
前記目標物により反射された反射光束を前記合焦光学系を介して受光する受光光学系と、
前記目標物上に集光される前記測定光束の集光状態を変化させる偏向手段とを備えることを特徴とする合焦式距離測定装置。 - 請求項1に記載の合焦式距離測定装置において、
前記偏向手段は、拡散作用を有する光学部材であることを特徴とする合焦式距離測定装置。 - 請求項1に記載の合焦式距離測定装置において、
前記偏向手段は、屈折作用を有する光学部材であることを特徴とする合焦式距離測定装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の合焦式距離測定装置において、
前記目標物にプリズムを用いて距離測定を行うための操作信号を出力する第1の操作部材と、
前記第1の操作部材から操作信号が出力されるとともに、前記受光光学系による反射光束の受光レベルが所定値以下もしくは変化が大きいとき、前記測定光束の集光状態を変化させるように前記偏向手段を制御する制御回路とをさらに備えることを特徴とする合焦式距離測定装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の合焦式距離測定装置において、
近距離測定を行うための操作信号を出力する第2の操作部材をさらに備え、
前記制御回路は、前記第2の操作部材から操作信号が出力されると、前記測定光束の集光状態を変化させるように前記偏向手段を制御することを特徴とする合焦式距離測定装置。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の合焦式距離測定装置において、
前記受光光学系によって受光される受光レベルを調節する光減衰器をさらに備え、
前記偏向手段は、前記光減衰器に配設されることを特徴とする合焦式距離測定装置。 - 目標物を視準する視準光学系と、
前記目標物に測定光束を送光する送光光学系と、
前記目標物上に前記測定光束を集光する合焦光学系と、
前記目標物により反射された反射光束を前記合焦光学系を介して集光して受光する受光光学系と、
前記受光光学系によって受光される前記反射光束の集光状態を変化させる偏向手段と、
前記受光光学系による反射光束の受光レベルが所定値以下もしくは変化が大きいとき、前記反射光束の集光状態を変化させるように前記偏向手段を制御する制御回路とを備えることを特徴とする合焦式距離測定装置。 - 目標物を視準する視準光学系と、
前記目標物に測定光束を送光する送光光学系と、
前記目標物上に前記測定光束を集光する合焦光学系と、
前記目標物により反射された反射光束を前記合焦光学系を介して集光して受光する受光光学系と、
前記受光光学系によって受光される前記反射光束の集光状態を変化させる偏向手段と、
前記受光光学系による反射光束の受光レベルが所定値を超えるとき、前記反射光束の集光状態を変化させないように前記偏向手段を制御する制御回路とを備えることを特徴とする合焦式距離測定装置。 - 目標物を視準する視準光学系と、
前記目標物に測定光束を送光する送光光学系と、
前記目標物上に前記測定光束を集光する合焦光学系と、
前記目標物により反射された反射光束を前記合焦光学系を介して集光して受光する受光光学系と、
前記受光光学系によって受光される前記反射光束の集光状態を変化させる偏向手段と、
前記目標物にプリズムを用いて近距離測定を行うための操作信号を出力する操作部材と、
前記操作部材から操作信号が出力されると、前記反射光束の集光状態を変化させるように前記偏向手段を制御する制御回路とを備えることを特徴とする合焦式距離測定装置。 - 請求項7〜9のいずれかに記載の合焦式距離測定装置において、
前記受光光学系によって受光される受光レベルを調節する光減衰器をさらに備え、
前記偏向手段は、前記光減衰器に配設されることを特徴とする合焦式距離測定装置。 - 目標物を視準する視準光学系と、
前記目標物に測定光束を送光する送光光学系と、
前記目標物上に前記測定光束を集光する合焦光学系と、
前記目標物により反射された反射光束を前記合焦光学系を介して受光する受光光学系と、
前記送光光学系の光源から送光された光束を前記目標物に送光せずに、測定装置内部で前記受光光学系の受光部へと導く内部光路と、
前記送光光学系から送光された測定光束を前記目標物へと導き、前記目標物により反射された反射光束を受光光学系へと導く外部光路と、
前記光源から送光された光束を、前記内部光路と前記外部光路とに切替える切替えシャッターとを備え、
前記切替えシャッターには、前記目標物上に集光される前記測定光束の集光状態を変化させる偏向手段を備えることを特徴とする合焦式距離測定装置。 - 請求項11に記載の合焦式距離測定装置において、
前記偏向手段は、拡散作用を有する光学部材であることを特徴とする合焦式距離測定装置。 - 請求項11に記載の合焦式距離測定装置において、
前記偏向手段は、屈折作用を有する光学部材であることを特徴とする合焦式距離測定装置。 - 請求項11〜13に記載の合焦式距離測定装置において、
前記目標物にプリズムを用いて距離測定を行うための操作信号を出力する第1の操作部材と、
前記第1の操作部材から操作信号が出力されるとともに、前記受光光学系による反射光束の受光レベルが所定値以下もしくは変化が大きいとき、前記測定光束の集光状態を変化させるように前記切替えシャッタ−を制御する制御回路とをさらに備えることを特徴とする合焦式距離測定装置。 - 請求項11〜14のいずれかに記載の合焦式距離測定装置において、
近距離測定を行うための操作信号を出力する第2の操作部材をさらに備え、
前記制御回路は、前記第2の操作部材から操作信号が出力されると、前記測定光束の集光状態を変化させるように前記切替えシャッターを制御することを特徴とする合焦式距離測定装置。
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