JP2017067672A - 光波距離計 - Google Patents

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Abstract

【課題】反射鏡の角度調整後の固定時における軸部材の回転を防止し、反射鏡の角度調整を容易かつ正確に行う。
【解決手段】光源230から取得された測定光を被測定物であるプリズム280に照射して得られた被測定物からの反射光と、光源230から取得され、記測定光の方向を変更する反射鏡241を備え測定物までの距離を測定する。反射鏡241は保持部材320の保持穴部340に保持された軸部材243に配置され、保持穴部340は、軸部材243に接触する第1接触面と、第1接触面との間で前記軸部材を挟む第2接触面と、軸部材と離間して配置される離間面とを備え、スリット部492を調整ボルト360で変形することにより軸部材243を回動可能状態又は固定状態に保持される。
【選択図】図5

Description

本発明は、測定物で反射された測定光を受光する受光光学系と、測定物に測定光を照射する射出光学系とを備え、測定物までの距離を測定する光波距離計に関する。
上述の光波距離計は、変調した所定波長領域の測定光を被測定物に照射し、被測定物からの反射光を受光して、内部参照光と受光された測定光との位相差から測定物までの距離を測定する。
図6は従来の光波距離計の構成を示す断面図である。この光波距離計400は、対物レンズ410と、2つの反射面を備えるプリズム420と、光源430と、射出光学系440と、反射鏡450と、ダイクロイックミラー460と、視準光学系470と、受光素子480とを備える。
対物レンズ410は、光軸Oaに配置した3枚のレンズで構成される。プリズム420は、対物レンズ410の後方の光軸Oa上に配置され、光軸Oaに対して45度の角度をなす平行2つの反射面、すなわち測定光を射出する方向に反射する射出用反射面421と、入射した測定光を受光素子480に向け反射する受光用反射面422とを備える。
光源430は所定波長領域の光を発生する。射出光学系440は、光軸Oaと平行な光軸Obに配置され、光源430からの光を平行光にするコリメータ441と、測定光を断続的に遮断する光チョッパ442とを備える。反射鏡450は、光軸Obに45度の角度で配置され射出光学系440からの測定光の方向を90度変更して、プリズム420の射出用反射面421に向け、光軸Ocに沿って測定光を反射する。この射出用反射面421で反射された測定光は、対物レンズ410を経て測定物に射出される。
測定物からの反射光は、対物レンズ410を経てダイクロイックミラー460に至る。ダイクロイックミラー460は、入射した光から、所定波長帯域の測定光を反射し、他の光を透過させ視準光学系470に射出する。ダイクロイックミラー460で反射された測定光は、プリズム420の受光用反射面422で反射され、受光素子480に入射する。
このような光波距離計400の射出光学系440における反射鏡450は、製造時に角度調整される。このため、反射鏡450は、角度可変、かつ所定の角度に固定可能に構成される。図7は従来の光波距離計における反射鏡の取り付け状態を示す正面図である。反射鏡450は、光波距離計400本体に配置された支持部材490に、軸部材500を介して配置される。軸部材500は円柱部材である。また、支持部材490は、ブロック状の部材であり、軸部材500がはめ込まれる断面円形の穴部491と、この穴部491に連通するスリット部492とが形成される。スリット部492の間隔寸法を変更することで、穴部491が変形して穴部491内に配置された軸部材500を回動可能としたり、軸部材500を固定したりできる。
支持部材490には、スリット部492の隙間寸法を変更する調整ボルト493が配置される。調整ボルト493は、スリット部492を挟む支持部材490の上側部材490aに開設された挿入孔494に挿入され、下側部材490bに形成されたねじ穴495にねじ込まれる。調整ボルト493の締め付け状態を変更することにより、軸部材500を挿入した穴部491の寸法を調整し、反射鏡450が取付けられた軸部材500の取り付け角度を調整し、適正角度に配置された軸部材500を回転しないように固定することができる。これにより、反射鏡450の組立て時に反射鏡450を適正角度に調整し、この角度を保つように固定する。
特開2014−149171号公報
しかし、従来の光波距離計400において、反射鏡450の角度設定は細心の注意を払う必要があり、手間と時間がかかるという問題がある。これは、軸部材500を固定するに際しては、直径が縮められる穴部491の内面、特に穴部491の上側に位置するスリット部492側の内面491aが軸部材500の表面に接触してしまい、適正に角度調整された反射鏡450の角度が変更されてしまうからである。
本発明は上述した課題に鑑みたものであり、反射鏡の角度調整後の固定時における軸部材の回転を防止し、反射鏡の角度調整を容易かつ正確に行うことができる光波距離計を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、光源からの測定光を被測定物に照射して得られた被測定物からの反射光と、前記光源から取得された内部参照光と、に基づいて被測定物までの距離を測定する光波距離計において、前記測定光、反射光、及び前記内部参照光の少なくとも一つの光の方向を変更する少なくとも一つの反射鏡を備え、前記反射鏡は円柱状の軸部材に配置され、前記軸部材は、前記光波距離計の本体に配置された保持部材に形成された軸受保持部に配置され、前記軸受保持部は、前記保持部材に開設されかつ前記軸部材が挿入される保持穴部と、前記保持部材に形成され前記保持穴部に連通するとともに変形されることで前記保持穴部の形状を変更する調整スリット部とを備え、更に前記保持穴部は、前記軸部材の中心より下側の外周面の少なくとも一部を含む面に接触する第1接触面と、前記第1接触面以外に配置され前記第1接触面との間で前記軸部材を挟む第2接触面と、前記内周面のうち少なくとも前記調整スリット部に隣接しかつ前記軸部材と離間して配置される離間面と、を備えることを特徴とする光波距離計である。
同じく請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光波距離計において、前記反射鏡は、前記測定光を反射することを特徴とする。
同じく請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の光波距離計において、前記保持部材に配置され、前記調整スリット部を変形させる調整部材を備えることを特徴とする。
同じく請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の光波距離計において、前記保持穴部のうち少なくとも前記軸部材の中心より上側部分を構成する内周面の半径は、前記軸部材の外周面の半径より大きく形成されていることを特徴とする。
同じく請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の光波距離計において、前記保持穴部のうち前記軸部材の中心より下側部分を構成する内周面の半径は、前記軸部材の外周面の半径より大きく形成されていることを特徴とする。
本発明に係る光波距離計によれば、反射鏡の角度調整後の固定時において、保持穴部の下側接触面と挟持接触面とが軸受部材の外周面に接触して軸受部材を確実に固定できる一方、固定時に離間面が軸受部材に接触せず軸部材の無用の回転が防止でき、反射鏡を容易かつ正確に固定する行うことができる。
本発明の第1実施形態に係る光波距離計を示す正面図である。 同光波距離計を示す断面図である。 同光波距離計の光学系を示すものであり、(a)は測定光射出の状態を示す模式図、(b)は内部参照光射出の状態を示す模式図である。 同光波距離計の反射鏡の取付け状態を示す正面図である。 本発明の他の実施形態に係る光波距離計を示すものであり、(a)は本発明の第2実施形態に係る光波距離系における反射鏡の取付け状態を示す正面図、(b)は本発明の第3実施形態に係る同反射鏡の取付け状態を示す正面図、(c)は本発明の第4実施形態に係る同反射鏡の取付け状態を示す正面図である。 従来の光波距離計の構成を示す断面図である。 従来の光波距離計における反射鏡の取り付け状態を示す正面図である。
本発明を実施するための形態に係る光波距離計について説明する。
<第1実施形態>
図1は本発明の第1実施形態に係る光波距離計を示す正面図である。第1実施形態に係る光波距離計100は、図1に示すように、三脚(図示せず)に取り付けられる基台部101に架台102が設けられ、この架台102には光学系を含む望遠鏡部103が支持されている。前記基台部101は整準ねじ104を有し、架台102が水平となる様に整準可能となっている。架台102は鉛直軸心を中心に回転可能であり、望遠鏡部103は水平軸心を中心に回転可能となっている。また、架台102には表示部106を有する操作入力部107が設けられ、前記表示部106には測定対象物までの距離の測定値等が表示される。
次に光波距離計100の光学系について説明する。図2は同光波距離計を示す断面図、図3は同光波距離計の光学系を示すものであり、(a)は測定光射出の状態を示す模式図、(b)は内部参照光射出の状態を示す模式図、である。
光波距離計100は、筐体110内に、鏡筒120と、ベース部130が形成されている。また、図2に示すように、光波距離計100は、光学系200として、受光光学系である対物レンズ系210と、測定光を射出して測定物に照射する射出光学系220と、対物レンズ系210からの測定光を光ファイバ260に導く射出反射光学系240とを備える。また光学系200は、受光反射光学系250と、視準光学系270とを備える。光ファイバ260は、光センサー261(図3参照)に測定光を導く。視準光学系270は対物レンズ系210からの被測定物像を目視できるようにして、光波距離計100の方向を決定したり補正したりするために使用される。
対物レンズ系210は、鏡筒120に配置され、被測定物であるプリズム280に向かう第1光軸O1を備え、被測定物からの光を集光する。対物レンズ系210は、3枚のレンズを備えており、各種収差が補正され全体で正のパワーを備える。射出光学系220は、ベース部130に配置され、第1光軸O1と平行な第2光軸O2を備え、光源230からの光を平行光である測定光として射出する。光源230は、例えば赤外線を発生するレーザーダイオードである。射出光学系220は、コリメータレンズ221と、射出光を断続的に遮断し射出光を、光源から取得された内部参照光として取り出す台形プリズム225を備えたチョッパ226と、マイコンなどにより制御されて外光束光量を調整するサーキュラー222と手動で回転位置を設定することにより内部参照光の光量を調整する濃度フィルター310、と絞り224とを備える。濃度フィルター310は、円周上に濃度勾配を備えた円板状の部材である。また、サーキュラー222は、測定光出射光量の調整用に円周上に濃度勾配が付いている濃度フィルターを備え、サーキュラー駆動モータ223で回転駆動される円板状の部材である。
更に、チョッパ226はチョッパ駆動モータ227で回転駆動され、所定のタイミングで、第2光軸O2上のコリメータレンズ221の前側に出没するように駆動される。ここで、チョッパ226には、コリメータレンズ221を覆う板部226aが形成されている。また、台形プリズム225は、図3(b)に示すように2つの反射面225a、225bを備え、内部参照光を光センサー261に導く。
測定光の射出時には、図3(a)に示すように、チョッパ226は、コリメータレンズ221の射出口から外れ、光源230からの光は、サーキュラー222で断続的に遮られながら反射鏡241に向け、射出される。尚、図3(a)において、内部参照光の光軸を一点鎖線で示し、測定光の光路を矢印付の実線で示している。3(a)示した状態では、内部参照光は生成されてない。
内部参照光の射出時には、図3(b)に示すように、チョッパ226はコリメータレンズ221の射出口に台形プリズム225の反射面225aが配置される状態となる。この状態で、光源230からの光は、コリメータレンズ221を経て、台形プリズム225の反射面225a、225bで反射されて濃度フィルター310に向け射出される。濃度フィルター310で濃度調整された内部参照光は、光ファイバ263に入射する。このとき、コリメータレンズ221の開口は、板部226aで完全に覆われるので、対物レンズ系210側には光は入射しない。光ファイバ263は、光ファイバ260と合流し、光ファイバ263からの内部参照光と、光ファイバ260からの測定光は同一の光センサー261で検出される。尚、図3(b)において、内部参照光の光路を矢印付の実線で示し、測定光の光軸を一点鎖線で示している。3(b)示した状態では、測定光は生成されてない。
射出反射光学系240は、第2光軸O2上に斜めに反射面を形成した反射鏡241と、対物レンズ系210の入射側(外側)に配置される第2反射手段である送光反射プリズム242とを備える。送光反射プリズム242は第1光軸O1上に傾斜した反射面242aを備える。この例では対物レンズ系210の外側には、平行平面ガラスであるカバーガラス281が配置され、送光反射プリズム242は、このカバーガラス281の内側に接着されて配置されている。
受光反射光学系250は、ダイクロイックミラー251と、このダイクロイックミラー251からの光を直角方向に反射する受光反射部材である受光反射プリズム252とから構成される。ダイクロイックミラー251は、鏡筒120に配置され、対物レンズ系210から第1光軸O1に沿って入射する光のうち、所定波長帯域の光である測定光を反射する。他の帯域の光は透過して、鏡筒120に配置された視準光学系270に入射する。光波距離計100のオペレーターは、視準光学系270を用いて、視準を行うことができる。受光反射プリズム252は、第1光軸O1に45度の角度で形成された反射面252aを有し、ダイクロイックミラー251からの光を光ファイバ260に向け反射する。
このような光波距離計100では、光センサー261で検出した測定物であるプリズム280からの測定光と、光ファイバ263からの内部参照光とに基づいて被測定物であるプリズム280までの距離を演算する。
次に反射鏡241の取付け状態について説明する。図4は光波距離計の反射鏡の取付け状態を示す正面図である。反射鏡241は円柱状の軸部材243に配置されている。また、軸部材243は、光波距離計の本体であるベース部130に配置されたブロック状の保持部材320に形成された軸受保持部330に保持されている。この軸受保持部330は、保持部材323に開設されかつ軸部材243が挿入される保持穴部340と、前記保持部材に形成され保持穴部340に連通するとともに間隔寸法が変更されて変形されることで保持穴部340の形状を変更する調整スリット部350とを備える。
本実施形態では、調整スリット部350は、保持穴部340から保持部材320の端部にかけて形成された切込みであり、調整スリット部350を上側部321と、下側部322とに分割する。
更に、保持部材323には、調整スリット部350を変形させ、この調整スリット部350の間隔寸法を変更する調整部材として調整ボルト360を備える。調整ボルト360は保持部材320の上側部321に開設された挿入穴324から軸部362が挿入され、保持部材320の下側に設けられた雌ねじ部325にねじ込まれる。これより、調整ボルト360の頭部361が保持部材320の上側部321を押し、調整スリット部350の間隔を変更し、保持穴部340を変形させる。
また、保持穴部340は、軸部材243の中心より下側の外周面の少なくとも一部を含む面に接触する第1接触面341と、第1接触面341以外の外周面に配置され第1接触面341との間で軸部材243を挟む第2接触面342と、保持穴部340の内周面のうち少なくとも調整スリット部350に隣接し、かつ軸部材243と離間して配置される離間面343と、を備える。
この実施形態では、保持穴部340の内面のうち、軸部材243の中心Oより上側部分を構成する上側内周面340uの半径ruは、軸部材243の半径rcより大きく形成されている。また、保持穴部340のうち軸部材243の中心Oより下側部分を構成する下側内周面340dの半径ruは、軸部材243の半径rcと略同じとしている。
本実施形態において、反射鏡241の角度を調整するに際しては、調整ボルト360をゆるめ、軸部材243が保持穴部340内で回転させる。これにより、反射鏡241の角度を設定する。反射鏡241の角度を設定した後、調整ボルト360をねじ込んで軸部材243を保持穴部340に固定する。このとき、軸部材243は、保持穴部340の第1接触面341と第2接触面342で挟まれる。しかし、離間面343は軸部材243に接触しないので、軸部材243に無用の力が作用せず、軸部材243は設定された角度から変動することなく保持穴部340に固定される。このため、反射鏡241の角度調整を容易かつ正確に行うことができる。
<第2実施形態>
図5(a)は本発明の第2実施形態に係る光波距離計の反射鏡の取付け状態を示す正面図である。第2実施形態に係る光波距離計は、保持穴部340の形状が上述した第1実施形態と異なっている他は同一の構成を備える。
第2実施形態において、保持穴部340は、軸部材243の中心より下側の外周面の少なくとも一部を含む面に接触する第1接触面341と、上側内周面340uに配置され第1接触面341との間で軸部材243を挟む第2接触面342とを備える。また、保持穴部340は、上側内周面340uに形成されるとともに、調整スリット部350に隣接し、かつ軸部材243と離間して配置される離間面343と、下側内周面340dに形成されるとともに、調整スリット部350に隣接し、かつ軸部材243と離間して配置される離間面344と、を備える。
第2実施形態では、保持穴部340のうち軸部材243の中心Oより上側部分を構成する上側内周面340uの半径ruは、軸部材243の半径rcより大きく形成されている。また、保持穴部340のうち軸部材243の中心Oより下側部分を構成する下側内周面340dの半径ruは、軸部材243の半径rcより大きく形成されている。
第2実施形態において、反射鏡241の角度を調整するに際しては、調整ボルト360をゆるめ、軸部材243が保持穴部340内で回転できるようにする。この状態で、反射鏡241の角度を設定する。反射鏡241の角度を設定した後、調整ボルト360をねじ込んで軸部材243を保持穴部340に固定する。このとき、軸部材243は、保持穴部340の第1接触面341と第2接触面342で挟まれる。しかし、離間面343及び離間面344は軸部材243に接触しないので、軸部材243に無用の力が作用せず、軸部材243は設定された角度から変動することなく保持穴部340に固定される。このため、反射鏡241の角度調整を容易かつ正確に行うことができる。
<第3実施形態>
図5(b)は本発明の第2実施形態に係る光波距離計の反射鏡の取付け状態を示す正面図である。また、保持穴部340の形状が上述した第1実施形態と異なっている他は同一の構成を備える。同一の部材には同一の符号が付されている。
第3実施形態において、保持穴部340は、軸部材243の中心より下側の外周面の少なくとも一部を含む面に接触する第1接触面341と、上側内周面340uに配置され第1接触面341との間で軸部材243を挟む第2接触面342と、上側内周面340u及び下側内周面340dに形成されるとともに、調整スリット部350に隣接し、かつ軸部材243と離間して配置される離間面343と、を備える。
第3実施形態では、保持穴部340のうち軸部材243の中心Oより上側部分を構成する上側内周面340uの半径ruは、軸部材243の半径rcより大きく形成されている。また、保持穴部340のうち軸部材243の中心Oより下側部分を構成する下側内周面340dの半径ruは、軸部材243の半径rcよりやや大きく形成されている。
第3実施形態において、反射鏡241の角度を調整するに際しては、調整ボルト360をゆるめ、軸部材243が保持穴部340内で回転できるようにする。この状態で、反射鏡241の角度を設定する。反射鏡241の角度を設定した後、調整ボルト360をねじ込んで軸部材243を保持穴部340に固定する。このとき、軸部材243は、保持穴部340の第1接触面341と第2接触面342で挟まれる。しかし、離間面343及び離間面344は軸部材243に接触しないので、軸部材243に無用の力が作用せず、軸部材243は設定された角度から変動することなく保持穴部340に固定される。このため、反射鏡241の角度調整を容易かつ正確に行うことができる。
<第4実施形態>
図5(c)は本発明の第4実施形態に係る光波距離計の反射鏡の取付け状態を示す正面図である。第4実施形態に係る光波距離計は、保持穴部340の形状が上述した第1実施形態と異なっている他は同一の構成を備える。
第4実施形態において、保持穴部340は、軸部材243の中心より下側の外周面の少なくとも一部を含む面に接触する第1接触面341と、上側内周面340uに配置され第1接触面341との間で軸部材243を挟む第2接触面342とを備える。また、本実施形態では、上側内周面340uに形成されるとともに、調整スリット部350に隣接し、かつ軸部材243と離間して配置される離間面343と、下側内周面340d及びに形成されるとともに、調整スリット部350に隣接し、かつ軸部材243と離間して配置される離間面344と、保持穴部340の調整スリット部350と反対側に配置され、かつ軸部材243と離間した離間面345を備える。
第4実施形態では、保持穴部340のうち軸部材243の中心Oより上側部分を構成する上側内周面340uの半径ruは、軸部材243の半径rcより大きく形成されている。また、保持穴部340のうち軸部材243の中心Oより下側部分を構成する下側内周面340dの半径ruは、軸部材243の半径rcより大きく形成されている。
第4実施形態において、反射鏡241の角度を調整するに際しては、調整ボルト360をゆるめ、軸部材243が保持穴部340内で回転できるようにする。この状態で、反射鏡241の角度を設定する。反射鏡241の角度を設定した後、調整ボルト360をねじ込んで軸部材243を保持穴部340に固定する。このとき、軸部材243は、保持穴部340の第1接触面341と第2接触面342で挟まれる。しかし、離間面343、離間面344、離間面345は軸部材243に接触しないので、軸部材243に無用の力が作用せず、軸部材243は設定された角度から変動することなく保持穴部340に固定される。このため、反射鏡241の角度調整を容易かつ正確に行うことができる。
尚、上記各例にあって反射鏡は、光源からの測定光を反射するものとして説明したが、光波距離計の構成に応じ、被測定物からの反射光や、内部参照光を反射する反射鏡とすることができる。
100:光波距離計
110:筐体
120:鏡筒
130:ベース部
131:濃度フィルター取付部
200:光学系
210:対物レンズ系
220:射出光学系
230:光源
240:射出反射光学系
241:反射鏡
243:軸部材
320:保持部材
321:上側部
322:下側部
323:保持部材
330:軸受保持部
340:保持穴部
340d:下側内周面
340u:上側内周面
341:第1接触面
342:第2接触面
343:離間面
344:離間面
345:離間面
350:調整スリット部
360:調整ボルト(調整部材)

Claims (5)

  1. 光源からの測定光を被測定物に照射して得られた被測定物からの反射光と、
    前記光源から取得された内部参照光と、に基づいて被測定物までの距離を測定する光波距離計において、
    前記測定光、反射光、及び前記内部参照光の少なくとも一つの光の方向を変更する少なくとも一つの反射鏡を備え、
    前記反射鏡は円柱状の軸部材に配置され、
    前記軸部材は、前記光波距離計の本体に配置された保持部材に形成された軸受保持部に配置され、
    前記軸受保持部は、前記保持部材に開設されかつ前記軸部材が挿入される保持穴部と、前記保持部材に形成され前記保持穴部に連通するとともに変形されることで前記保持穴部の形状を変更する調整スリット部とを備え、
    更に前記保持穴部は、前記軸部材の中心より下側の外周面の少なくとも一部を含む面に接触する第1接触面と、前記第1接触面以外に配置され前記第1接触面との間で前記軸部材を挟む第2接触面と、少なくとも前記調整スリット部に隣接しかつ前記軸部材と離間して配置される離間面と、を備えることを特徴とする光波距離計。
  2. 前記反射鏡は、前記測定光を反射することを特徴とする請求項1に記載の光波距離計。
  3. 前記保持部材に配置され、前記調整スリット部を変形させる調整部材を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光波距離計。
  4. 前記保持穴部のうち少なくとも前記軸部材の中心より上側部分を構成する内周面の半径は、前記軸部材の外周面の半径より大きく形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の光波距離計。
  5. 前記保持穴部のうち前記軸部材の中心より下側部分を構成する内周面の半径は、前記軸部材の外周面の半径より大きく形成されていることを特徴とする請求項4に記載の光波距離計。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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