JP2009174866A - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スポット光束を目標物体に照射しながら作業者が接眼レンズを通して目標物体を見ようとした場合、眩しさなどの不快な思いをさせず、快適な状態で作業を行える距離測定装置を提供すること。
【解決手段】目標物体を視準する視準光学系Ｉ１と、前記視準光学系の焦点板５に前記目標物体の像を結像する合焦レンズ３と、前記目標物体に測距光を送光する送光光学系Ｉ２と、前記目標物体からの前記測距光の反射光を受光する受光光学系Ｉ３と、前記目標物体にスポット光を照射する可視レーザ光源部８と、前記合焦レンズが所定位置に配置されたことを検出する検出手段２３と、前記検出手段の信号に基づき前記可視レーザ光源部を駆動して前記目標物体に前記スポット光を照射する制御手段３０と、を有する距離測定装置１００。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光を用いた距離測定装置に関する。

測量作業において、目標物体での測定位置の確認や印付けをする為に、可視光によるレーザポインタ機能を距離測定装置に持たせる事で、作業の効率化が図られている。また、近年、レーザダイオード（ＬＤ）が測量機に組み込めるようになった為、より視認性のある可視光のスポット光束を目標物体に照射できるようになった（例えば、特許文献１参照）。
米国特許５９０５５９２号公報

従来の可視光のレーザポインタ機能を内蔵する距離測定装置では、反射して戻ってきた光束を作業者が接眼レンズを通して見ると、非常に眩しく残像が残ると言う問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、スポット光束を目標物体に照射しながら作業者が接眼レンズを通して目標物体を見ようとした場合、眩しさなどの不快な思いをさせず、快適な状態で作業を行える距離測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、目標物体を視準する視準光学系と、前記視準光学系の焦点板に前記目標物体の像を結像する合焦レンズと、前記目標物体に測距光を送光する送光光学系と、前記目標物体からの前記測距光の反射光を受光する受光光学系と、前記目標物体にスポット光を照射する可視レーザ光源部と、前記合焦レンズが所定位置に配置されたことを検出する検出手段と、前記検出手段の信号に基づき前記可視レーザ光源部を駆動して前記目標物体に前記スポット光を照射する制御手段と、を有することを特徴とする距離測定装置を提供する。

本発明によれば、スポット光束を目標物体に照射しながら作業者が接眼レンズを通して目標物体を見ようとした場合、眩しさなどの不快な思いをさせず、快適な状態で作業を行える距離測定装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態にかかる距離測定装置について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、発明の理解の容易化のためのものに過ぎず、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において当業者により実施可能な付加・置換等を施すことを排除することは意図していない。

図１は、実施の形態にかかる距離測定装置の概略構成図である。図２は、合焦レンズの位置と後側焦点位置の関係を説明する図であり、（ａ）は後側焦点位置が焦点板にある場合、（ｂ）は後側焦点位置が焦点板からずれた所定位置にある場合をそれぞれ示す。なお、図２では、一部の部材の記載を省略して示している。

図１において、距離測定装置１００は、不図示の目標物体を視準する視準光学系Ｉ１と、目標物体に測距光を送光する送光光学系Ｉ２と、目標物体で反射された測距光の反射光を受光する受光光学系Ｉ３と、目標物体にポイント光を送光するスポット光学系Ｉ４とから構成されている。

視準光学系Ｉ１は、目標物体側から順に、対物レンズ１と、合焦レンズ３と、正立プリズム４と、焦点板５、及び接眼レンズ６とから構成され、合焦レンズ３を光軸Ａに沿って移動することで、目標物体への合焦を行っている。

また、合焦レンズ３には、合焦レンズ３を光軸Ａに沿って移動するために用いられる駆動部２３が配置されている。

送光光学系Ｉ２は、測距光を射出するレーザ光源１１と、ハーフミラー１５と、視準光学系Ｉ１の光軸Ａに略４５度傾けて配置されたダイクロイックミラー２とから構成されている。レーザ光源１１からの測距光は、ハーフミラー１５を透過し、ダイクロイックミラー２で対物レンズ１側に反射され、対物レンズ１を透過して目標物体に照射される。

受光光学系Ｉ３は、対物レンズ１と、ダイクロイックミラー２と、ハーフミラー１５、及び受光素子１４とで構成されている。目標物体で反射、或いは散乱された測距光は、対物レンズ１で集光され、ダイクロイックミラー２と、ハーフミラー１５で反射され受光素子１４に入射する。

レーザ光源１１から測距光が射出された時間と受光素子１４で測距光が検出された時間との時間差から目標物体までの距離が算出される。なお、送光光学系Ｉ２と受光光学系Ｉ３は、対物レンズ１からハーフミラー１５までの光路を共用している。また、対物レンズ１とダイクロイックミラー２までの光路は、視準光学系Ｉ１の光軸Ａを共用している。

スポット光学系Ｉ４は、スポット光を射出する可視レーザ光源８と、コリメートレンズ９と、光軸Ａに略４５度傾けて配置された微小なミラー１０、及び対物レンズ１とで構成されている。

可視レーザ光源８から射出されたスポット光は、コリメートレンズ９で所定のサイズのスポット光にされ、ミラー１０で反射され、対物レンズ１を通過して目標物体に平行光束、あるいは、ほぼ平行光束として照射される。

目標物体で散乱されたスポット光は、対物レンズ１で集光され合焦レンズ３、正立プリズム４を介して焦点板５に入射する。また、目標物体がコーナーキューブであって、コーナーキューブにより光軸が射出光の光軸Ａからずれる場合、対物レンズ１に入射したスポット光はミラー１０で反射されること無く合焦レンズ３、正立プリズム４を介して焦点板５に入射する。

なお、上述の実施の形態では、可視レーザ光源８と測距光のレーザ光源１１は別体としたが、測距用のレーザ光源１１をスポット光用のレーザ光源と共用しても良い。共用した場合には、光学部材８，９，１０が不要となり低コスト化を達成することができる。

このような距離測定装置１００において、図２（ａ）に示すように、視準光学系Ｉ１の後側焦点位置が焦点板５にある場合、即ち無限遠の目標物体に合焦している状態では、目標物体がコーナーキューブであると、反射されたスポット光がコーナーキューブまでの距離にかかわらず焦点板５に集光され、接眼レンズ６を介して眼視されて眩しく感じる。

実施の形態にかかる距離測定装置１００では、スポット光の眩しさを軽減するために、ユーザが、スポット光を発光しようとするとき、制御部３０は、視準光学系Ｉ１の後側焦点位置を焦点板５からずらした所定位置に合焦レンズ３を光軸Ａに沿って駆動部２３を介して移動すると共に、駆動部２３で合焦レンズ３が所定位置にあるか否かを検出する。例えば、オートフォーカス機構を有し、駆動部２３としてパルスモータを使用し駆動パルス数をカウントすることで合焦レンズ３の位置検出を行うことができる。そして制御部３０は合焦レンズ３が所定位置にあることを検出した後、可視レーザ光源８を発光させるように制御する。この結果、焦点板５では、スポット光がぼけた状態となり、接眼レンズ６を介して眼視したときのスポット光の眩しさを軽減することが出来る。

なお、合焦レンズ３が所定位置にあるか否かの検出は、駆動部２３で行っても良いし、別途位置検出器を配置しても良い。例えば、マニュアルフォーカス機構のように合焦レンズ３を手動で動かす場合は、視準光学系Ｉ１の後側焦点位置を焦点板５からずらした所定位置に位置検出器を配設し、この位置検出器からの検出信号を制御部３０が受信することで、制御部３０が可視レーザ光源８を発光するように制御することで眩しさの軽減を達成できる。

また、図２（ｂ）に示すように、視準光学系Ｉ１の接眼レンズ３と焦点板５との間の光路上にスポット光を遮光する遮光部材１２を、合焦レンズ３が所定位置に移動したときに視準光学系Ｉ１の後側焦点位置近傍に配設することが望ましい。このように遮光部材１２を配設することで、スポット光を良好に遮光することができ、接眼レンズ６を介して眼視したときの眩しさを軽減することができる。また、焦点板５から離れた位置に遮光部材１２を配設することで、視野が遮られることも無く視準観察への影響も最小限に押えることができる。また遮光部材１２を配設しているため、コーナーキューブのような高反射率の目標物体でも効果的に眩しさを軽減することができる。

また、遮光部材１２は、合焦レンズ３と焦点板５との間の光路中に、例えばガラス板に蒸着や塗装などにより遮蔽部を作成した遮光部材１２を配置しても良い。或いは遮蔽部材１２を正立プリズム４のいずれかの面に配置しても良い。

（変形例）
図３は、実施の形態にかかる距離測定装置の変形例を示す図である。上記実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。変形例にかかる距離測定装置１１０では、正立プリズム４の１つの反射面をハーフミラー４ａで形成し、ハーフミラー４ａを透過したスポット光の光量を受光素子１３で検出する。ここで受光素子１３の受光面は、合焦レンズ３を前述と同様に視準光学系Ｉ１の後側焦点位置を焦点板５からずらした所定位置に配置したとき、視準光学系Ｉ１の後側焦点位置近傍にあり、かつ焦点板５とは非共役な位置に配設されている。これにより、視準光学系Ｉ１の後側焦点位置におけるスポット光の光量を計測することができ、視準光学系Ｉ１の後側焦点位置が焦点板５にあるときのスポット光の光量を検出することができる。

受光素子１３からの信号は制御部３０に伝達され、入射しているスポット光の光量が検出される。この結果、スポット光の光量が規定値を越える場合、制御部３０は駆動部２３を介して合焦レンズ３を所定位置に維持する。これによりユーザが接眼レンズ６を介して目標物体を眼視したときの眩しさを軽減することができる。

一方、スポット光の光量が規定値以下の場合には、視準光学系Ｉ１の後側焦点位置を焦点板５に一致させても眩しくないので、制御部３０は駆動部２３を介して合焦レンズ３を移動して焦点板５に合焦させる。この結果、目標物体に合焦し、かつスポット光が眩しくない状態で接眼レンズ６を介して目標物体を眼視することができる。

以上述べたように、上記実施の形態にかかる距離測定装置１００、１１０では、視準光学系Ｉ１の後側焦点位置を焦点板５からずらすことで、接眼レンズ６を介して目標物体を眼視したときにスポット光の眩しさを軽減することができる。

また、視準光学系Ｉ１の後側焦点位置が焦点板５からずれた所定位置に合焦レンズ３があるか否かを検出してスポット光の発光を制御することで、スポット光が焦点板５に集光して眩しすぎる状態になることを防止することができる。

また、視準光学系Ｉ１の後側焦点位置が焦点板５からずれた所定位置に合焦レンズ３を配置した時の視準光学系Ｉ１の後側焦点位置近傍にスポット光の遮光部材１２を配設することで、更に眩しさを軽減することができる。

また、スポット光の光量を検出する受光素子１３を設け、スポット光の光量が規定値を越えている場合、合焦レンズ３を焦点板５に後側焦点位置が無い状態に維持することで、接眼レンズ６を介して目標物体を眼視したときのスポット光の眩しさを軽減することができると共に、スポット光の強度が規定位置以下の場合には、接眼レンズ６を介して目標物体を眼視したとき、スポット光が眩しくない状態にすることができる。

実施の形態にかかる距離測定装置の概略構成図である。 合焦レンズの位置と後側焦点位置の関係を説明する図であり、（ａ）は後側焦点位置が焦点板にある場合、（ｂ）は後側焦点位置が焦点板からずれた所定位置にある場合をそれぞれ示す。 実施の形態にかかる距離測定装置の変形例を示す図である。

符号の説明

１ 対物レンズ
２ ダイクロイックミラー
３ 合焦レンズ
４ 正立プリズム
５ 焦点板
６ 接眼レンズ
８ 可視レーザ光源
９ コリメートレンズ
１０ ミラー
１１ レーザ光源
１２ 遮光部材
１３、１４ 受光素子
１５ ハーフミラー
２３ 駆動部
３０ 制御部
Ａ 光軸
Ｉ１ 視準光学系
Ｉ２ 送光光学系
Ｉ３ 受光光学系
Ｉ４ スポット光学系
１００、１１０ 距離測定装置

Claims (7)

1. 目標物体を視準する視準光学系と、
   前記視準光学系の焦点板に前記目標物体の像を結像する合焦レンズと、
   前記目標物体に測距光を送光する送光光学系と、
   前記目標物体からの前記測距光の反射光を受光する受光光学系と、
   前記目標物体にスポット光を照射する可視レーザ光源部と、
   前記合焦レンズが所定位置に配置されたことを検出する検出手段と、
   前記検出手段の信号に基づき前記可視レーザ光源部を駆動して前記目標物体に前記スポット光を照射する制御手段と、
   を有することを特徴とする距離測定装置。
2. 前記合焦レンズの所定位置は、前記視準光学系の後側焦点位置が前記焦点板からずれるように配置された位置であることを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。
3. 前記焦点板と前記合焦レンズとの間の光路中に前記スポット光を遮光する遮光部材を有し、
   前記遮光部材は、前記合焦レンズが所定位置に配置されたとき、前記視準光学系の後側焦点位置近傍に配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の距離測定装置。
4. 前記合焦レンズは、前記合焦レンズを前記視準光学系の光軸に沿って移動する駆動手段を有し、
   前記制御手段は、前記駆動手段を介して前記合焦レンズを所定位置に位置付けすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の距離測定装置。
5. 前記目標物体からの前記スポット光の反射光を検出するスポット光受光部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の距離測定装置。
6. 前記スポット光受光部で検出される光量が規定値を超えるとき、前記合焦レンズは前記所定位置に固定されることを特徴とする請求項５に記載の距離測定装置。
7. 前記送光光学系の光源は、前記可視レーザ光源部を兼ねていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の距離測定装置。

Images