JP2017072465A - Optical system of surveying device - Google Patents

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太一 湯浅
Taichi Yuasa
太一 湯浅
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size of a light-receiving optical system and further to reduce the size of an optical system in a surveying device.SOLUTION: An optical system 1 of a surveying device, comprises: a light projection optical system 2 for emitting range finder light; and a light-receiving optical system 3 for receiving reflected range finder light 30 from a measuring object. The light projection optical system includes a light projection optical axis 5, a range finder light source 15 for emitting range finder light, and an optical path deflection member 11 provided on the light projection optical axis. The light projection optical axis is deflected by the optical path deflection member. The range finder light is emitted via the light projection optical axis to the measuring object. The light-receiving optical system has a light reception optical axis 21 passing through the optical path deflection member, and an image formation lens 22 provided on the light reception optical axis. A mirror 24 is provided on a transmitted optical axis of the image formation lens. A range finder light receiving part 26 is provided on an optical axis deflected by the mirror. The reflected range finder light from the measuring object passes through the image formation lens and the mirror, and is imaged on the range finder light receiving part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は測量機の光学系に関するものである。   The present invention relates to an optical system of a surveying instrument.

測量機に用いられる光学系は、遠距離での受光光量確保の為、大口径のレンズを使用している。この為、光学系は大きく、又重量も蒿むものとなっていた。   The optical system used in the surveying instrument uses a large-diameter lens to secure the amount of received light at a long distance. For this reason, the optical system is large and has a heavy weight.

図7は、従来より用いられている受光部の光学系41を示している。   FIG. 7 shows an optical system 41 of a light receiving unit conventionally used.

単一又は複数のレンズからなるレンズ群42により結像光学部材が構成され、入射光がレンズの屈折作用によって受光面43上に結像されている。   An imaging optical member is constituted by a lens group 42 composed of a single lens or a plurality of lenses, and incident light is imaged on the light receiving surface 43 by the refractive action of the lens.

前記レンズ群42は、焦点距離f1を有し、この焦点距離は、測量機の光学系が求められる性能によって決定される。   The lens group 42 has a focal length f1, which is determined by the performance required of the optical system of the surveying instrument.

従って、受光部はこのレンズ群42を収納する大きさとなり、更に光軸方向の長さは前記焦点距離f1に依存することになる。   Accordingly, the light receiving portion is sized to accommodate the lens group 42, and the length in the optical axis direction depends on the focal length f1.

又、近年では、測量機の小型化、軽量化が図られているが、光学系については、レンズ群42の大きさ、焦点距離f1の制約により、小型化が難しいものとなっていた。   In recent years, the surveying instrument has been reduced in size and weight, but it has been difficult to reduce the size of the optical system due to restrictions on the size of the lens group 42 and the focal length f1.

米国特許出願公開第2012/0262700号明細書US Patent Application Publication No. 2012/0262700

本発明は受光光学系の小型化を図り、更に測量機に於ける光学系の小型化を可能とするものである。   The present invention is intended to reduce the size of the light receiving optical system and to further reduce the size of the optical system in the surveying instrument.

本発明は、測距光を射出する投光光学系と、測定対象物からの反射測距光を受光する受光光学系とを具備する測量装置の光学系であって、前記投光光学系は、投光光軸、測距光を発する測距光光源、及び前記投光光軸上に設けられた光路偏向部材を有し、前記投光光軸は前記光路偏向部材により偏向され、前記測距光は前記投光光軸を介して前記測定対象物に向けて射出され、前記受光光学系は、前記光路偏向部材を透過する受光光軸を有し、該受光光軸上に結像レンズが設けられ、該結像レンズの透過光軸上にミラーが設けられ、該ミラーで偏向された光軸上に測距受光部が設けられ、前記測定対象物からの前記反射測距光が前記結像レンズ、前記ミラーを経て前記測距受光部に結像される様に構成された測量機の光学系に係るものである。   The present invention is an optical system of a surveying instrument comprising a light projecting optical system that emits distance measuring light and a light receiving optical system that receives reflected distance measuring light from a measurement object, and the light projecting optical system includes: A projecting optical axis, a ranging light source that emits ranging light, and an optical path deflecting member provided on the projecting optical axis, the projecting optical axis being deflected by the optical path deflecting member, The distance light is emitted toward the measurement object via the light projecting optical axis, and the light receiving optical system has a light receiving optical axis that passes through the optical path deflecting member, and an imaging lens on the light receiving optical axis. Is provided, a mirror is provided on the transmission optical axis of the imaging lens, a distance measuring light receiving unit is provided on the optical axis deflected by the mirror, and the reflected distance measuring light from the measurement object is It relates to an optical system of a surveying instrument configured to form an image on the distance measuring light receiving unit through the imaging lens and the mirror.

又本発明は、前記投光光学系は、照明光を発する照明光源を有し、前記結像レンズは孔明きレンズであり、前記受光光軸上に光路分割部材が設けられ、該光路分割部材の透過光軸上に撮像部が設けられ、該撮像部の全部又は一部が前記結像レンズの孔に収納され、前記測距光、前記照明光は前記光路分割部材を介して前記測定対象物に向けて射出され、前記撮像部は前記光路分割部材を透過した反射照明光を受光する様構成された測量機の光学系に係るものである。   In the invention, the light projecting optical system includes an illumination light source that emits illumination light, the imaging lens is a perforated lens, and an optical path dividing member is provided on the light receiving optical axis. An imaging unit is provided on the transmitted optical axis of the imaging unit, and all or a part of the imaging unit is accommodated in the hole of the imaging lens, and the distance measuring light and the illumination light are measured through the optical path dividing member. The image pickup unit is directed to an optical system of a surveying instrument configured to receive reflected illumination light that has been emitted toward an object and transmitted through the optical path dividing member.

又本発明は、前記投光光学系は、照明光を発する照明光源を有し、前記結像レンズは孔明きレンズであり、前記受光光軸上に、前記結像レンズを挾んで物側に光路分割部材が設けられ、結像側に投光部ミラーが設けられ、前記光路分割部材の反射光軸上に反射照明光を受光する撮像部が設けられ、前記投光部ミラーの反射光軸上に前記投光光学系が設けられた測量機の光学系に係るものである。   In the invention, it is preferable that the light projecting optical system has an illumination light source that emits illumination light, the imaging lens is a perforated lens, and is placed on the light receiving optical axis with the imaging lens sandwiched on the object side. An optical path dividing member is provided, a light projecting part mirror is provided on the image forming side, an imaging part for receiving reflected illumination light is provided on the reflected optical axis of the optical path dividing member, and the reflected optical axis of the light projecting part mirror The present invention relates to an optical system of a surveying instrument on which the light projecting optical system is provided.

更に又本発明は、前記受光光軸上にビームスプリッタが設けられ、該ビームスプリッタの透過光軸上に前記投光光学系が設けられ、前記ビームスプリッタの反射光軸上に前記結像レンズ、前記ミラー、前記測距受光部が設けられた測量機の光学系に係るものである。   Furthermore, in the present invention, a beam splitter is provided on the light receiving optical axis, the light projecting optical system is provided on the transmitted optical axis of the beam splitter, the imaging lens on the reflected optical axis of the beam splitter, The present invention relates to an optical system of a surveying instrument provided with the mirror and the ranging light receiving unit.

本発明によれば、測距光を射出する投光光学系と、測定対象物からの反射測距光を受光する受光光学系とを具備する測量装置の光学系であって、前記投光光学系は、投光光軸、測距光を発する測距光光源、及び前記投光光軸上に設けられた光路偏向部材を有し、前記投光光軸は前記光路偏向部材により偏向され、前記測距光は前記投光光軸を介して前記測定対象物に向けて射出され、前記受光光学系は、前記光路偏向部材を透過する受光光軸を有し、該受光光軸上に結像レンズが設けられ、該結像レンズの透過光軸上にミラーが設けられ、該ミラーで偏向された光軸上に測距受光部が設けられ、前記測定対象物からの前記反射測距光が前記結像レンズ、前記ミラーを経て前記測距受光部に結像される様に構成されたので、前記受光光軸の直線長さが短くなり、光学系の小型化が可能となるという優れた効果を発揮する。   According to the present invention, there is provided an optical system for a surveying instrument comprising a light projecting optical system for emitting distance measuring light and a light receiving optical system for receiving reflected distance measuring light from an object to be measured. The system includes a light projecting optical axis, a distance measuring light source that emits distance measuring light, and an optical path deflecting member provided on the projecting optical axis, and the projecting optical axis is deflected by the optical path deflecting member, The distance measuring light is emitted toward the measurement object via the light projecting optical axis, and the light receiving optical system has a light receiving optical axis that passes through the optical path deflecting member, and is connected to the light receiving optical axis. An image lens is provided, a mirror is provided on the transmission optical axis of the imaging lens, a distance measuring light receiving unit is provided on the optical axis deflected by the mirror, and the reflected distance measuring light from the measurement object Is formed so as to form an image on the distance measuring light receiving section through the imaging lens and the mirror. Is is shortened, there is exhibited an excellent effect that size reduction of the optical system becomes possible.

第1の実施例に係る光学系の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical system which concerns on a 1st Example. 第2の実施例に係る光学系の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical system which concerns on a 2nd Example. (A)は、第3の実施例に係る光学系の概略構成図、(B)は、図3(A)のA矢視図である。(A) is a schematic block diagram of the optical system which concerns on a 3rd Example, (B) is A arrow line view of FIG. 3 (A). 第4の実施例に係る光学系の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical system which concerns on a 4th Example. 第5の実施例に係る光学系の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical system which concerns on a 5th Example. 第6の実施例に係る光学系の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the optical system which concerns on a 6th Example. 従来例の受光光学系の概略図である。It is the schematic of the light reception optical system of a prior art example. トラッキング受光用兼撮像用受光光学系に設けられる光学フィルタの透過特性図である。FIG. 6 is a transmission characteristic diagram of an optical filter provided in a tracking light-receiving and imaging light-receiving optical system.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本実施例の第1の実施例の光学系1の概略構成図を示しており、該光学系1が、測量機、例えばレーザスキャナに適用された場合を示している。   FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an optical system 1 of a first example of the present example, and shows a case where the optical system 1 is applied to a surveying instrument, for example, a laser scanner.

該光学系1は、投光光学系2、受光光学系3を具備している。   The optical system 1 includes a light projecting optical system 2 and a light receiving optical system 3.

前記投光光学系2は、投光光軸5を有し、該投光光軸5上に照明光源6、集光レンズ7、第1ダイクロイックミラー8、第2ダイクロイックミラー9、第3ダイクロイックミラー11が設けられている。前記投光光軸5は、前記第1ダイクロイックミラー8を透過し、前記第2ダイクロイックミラー9、前記第3ダイクロイックミラー11で偏向されている。   The light projecting optical system 2 has a light projecting optical axis 5, and an illumination light source 6, a condenser lens 7, a first dichroic mirror 8, a second dichroic mirror 9, and a third dichroic mirror on the light projecting optical axis 5. 11 is provided. The light projecting optical axis 5 passes through the first dichroic mirror 8 and is deflected by the second dichroic mirror 9 and the third dichroic mirror 11.

前記第1ダイクロイックミラー8、前記第2ダイクロイックミラー9、前記第3ダイクロイックミラー11はそれぞれ、光路を分割する光路分割部材として機能すると共に光路を偏向する光路偏向部材としても機能する。   Each of the first dichroic mirror 8, the second dichroic mirror 9, and the third dichroic mirror 11 functions as an optical path dividing member that divides an optical path and also functions as an optical path deflecting member that deflects the optical path.

前記第1ダイクロイックミラー8の反射光軸上にはレーザポインタ用光源13、集光レンズ14が設けられ、前記第2ダイクロイックミラー9の透過光軸上には測距光光源15、集光レンズ16が設けられている。   A laser pointer light source 13 and a condenser lens 14 are provided on the reflected optical axis of the first dichroic mirror 8, and a distance measuring light source 15 and a condenser lens 16 are provided on the transmitted optical axis of the second dichroic mirror 9. Is provided.

前記第1ダイクロイックミラー8は、前記照明光源6が発する照明光を透過し、前記レーザポインタ用光源13が発するレーザポインタ光を反射する光学特性を有する。   The first dichroic mirror 8 has an optical characteristic of transmitting the illumination light emitted from the illumination light source 6 and reflecting the laser pointer light emitted from the laser pointer light source 13.

又、前記第2ダイクロイックミラー9は、前記照明光、前記レーザポインタ光を反射し、前記測距光光源15が発する測距光を透過する光学特性を有する。   The second dichroic mirror 9 has an optical characteristic of reflecting the illumination light and the laser pointer light and transmitting the distance measuring light emitted from the distance measuring light source 15.

前記第3ダイクロイックミラー11は、前記レーザポインタ光、前記測距光を反射し、前記照明光に対してはハーフミラーである光学特性を有する。   The third dichroic mirror 11 has an optical characteristic that reflects the laser pointer light and the distance measuring light and is a half mirror for the illumination light.

前記第3ダイクロイックミラー11で偏向された前記投光光軸5は、更に回転ミラー18によって偏向され、偏向された光軸は測定対象物に向って測距光軸19として延出する。   The light projecting optical axis 5 deflected by the third dichroic mirror 11 is further deflected by a rotating mirror 18, and the deflected optical axis extends as a distance measuring optical axis 19 toward the measurement object.

又、前記回転ミラー18は、前記投光光軸5を回転中心として回転する。   The rotating mirror 18 rotates about the light projecting optical axis 5 as a rotation center.

前記受光光学系3は、受光光軸21を有する。該受光光軸21は前記測距光軸19と共通となっていると共に、前記回転ミラー18から前記第3ダイクロイックミラー11迄が前記投光光軸5と共通である。   The light receiving optical system 3 has a light receiving optical axis 21. The light receiving optical axis 21 is common to the distance measuring optical axis 19, and from the rotating mirror 18 to the third dichroic mirror 11 is common to the light projecting optical axis 5.

前記受光光軸21上に第1結像レンズ22、レンズ23、偏向部材としてのミラー24が設けられる。該ミラー24で偏向された光軸上に第2結像レンズ25、測距受光部26が設けられる。   A first imaging lens 22, a lens 23, and a mirror 24 as a deflection member are provided on the light receiving optical axis 21. On the optical axis deflected by the mirror 24, a second imaging lens 25 and a distance measuring light receiving unit 26 are provided.

前記第1結像レンズ22、前記レンズ23、前記第2結像レンズ25の協働により、入射する光束が前記測距受光部26に結像される様になっている。尚、前記第1結像レンズ22、前記レンズ23により、光束が前記測距受光部26に結像される様にすれば、前記第2結像レンズ25は省略することができる。   With the cooperation of the first imaging lens 22, the lens 23, and the second imaging lens 25, an incident light beam is imaged on the distance measuring light receiving unit 26. The second imaging lens 25 can be omitted if the first imaging lens 22 and the lens 23 form an image of the light flux on the distance measuring light receiving unit 26.

前記第1結像レンズ22の中心部には孔22aが設けられており、前記第1結像レンズ22は孔明きレンズとなっている。前記孔22aの大きさは、前記第3ダイクロイックミラー11によって遮られる光束部分と同等となっている。   A hole 22a is provided at the center of the first imaging lens 22, and the first imaging lens 22 is a perforated lens. The size of the hole 22a is equal to the light beam portion blocked by the third dichroic mirror 11.

該第3ダイクロイックミラー11を透過した前記受光光軸21上に撮像部27が設けられる。該撮像部27は、結像レンズ28、撮像素子29を有する。前記撮像部27の全て、或は一部が前記孔22aに収納される。   An imaging unit 27 is provided on the light receiving optical axis 21 that has passed through the third dichroic mirror 11. The imaging unit 27 includes an imaging lens 28 and an imaging element 29. All or part of the imaging unit 27 is accommodated in the hole 22a.

上記、第1の実施例の作動について説明する。   The operation of the first embodiment will be described.

前記測距光光源15は、測距光として可視光、或は不可視光のレーザ光を発し、前記測距光は前記第2ダイクロイックミラー9を透過し、前記第3ダイクロイックミラー11で反射され、更に前記回転ミラー18で反射されて、測定対象物に射出される。   The ranging light source 15 emits visible or invisible laser light as ranging light, the ranging light is transmitted through the second dichroic mirror 9 and reflected by the third dichroic mirror 11; Further, the light is reflected by the rotating mirror 18 and emitted to the measurement object.

該回転ミラー18が、鉛直方向に回転し、前記光学系1全体が水平方向に回転することで、測距光が所要範囲で走査される。   The rotating mirror 18 rotates in the vertical direction, and the entire optical system 1 rotates in the horizontal direction, so that the distance measuring light is scanned in a required range.

測定対象物で反射された測距光(以下、反射測距光30)は、前記回転ミラー18を介して入射し、該回転ミラー18で反射されて前記第1結像レンズ22に入射する。該第1結像レンズ22及び前記レンズ23を透過した前記反射測距光30は、前記ミラー24で反射され、前記第2結像レンズ25を経て前記測距受光部26に結像される。この時、前記反射測距光30は前記第3ダイクロイックミラー11、前記撮像部27等で遮蔽されるが、遮蔽は中心部に限定されるので、測定には影響ない。   Ranging light reflected by the measurement object (hereinafter, reflected ranging light 30) is incident through the rotating mirror 18, reflected by the rotating mirror 18, and incident on the first imaging lens 22. The reflected distance measuring light 30 transmitted through the first imaging lens 22 and the lens 23 is reflected by the mirror 24 and forms an image on the distance measuring light receiving unit 26 through the second imaging lens 25. At this time, the reflected distance measuring light 30 is shielded by the third dichroic mirror 11, the imaging unit 27, etc., but the shielding is limited to the central part, so that measurement is not affected.

前記測距受光部26からの受光信号に基づき、測定対象物迄の距離が測定される。   Based on the light receiving signal from the distance measuring light receiving unit 26, the distance to the measurement object is measured.

前記レーザポインタ用光源13からは、レーザポインタ光が発せられる。該レーザポインタ光には、視認可能な様に、赤色、緑色等、視認が容易な波長の光が用いられる。   Laser pointer light is emitted from the laser pointer light source 13. As the laser pointer light, light having a wavelength that is easy to visually recognize, such as red and green, is used so that the laser pointer light can be visually recognized.

該レーザポインタ光は、前記第1ダイクロイックミラー8、前記第2ダイクロイックミラー9、前記第3ダイクロイックミラー11で反射され、更に前記回転ミラー18により前記測距光軸19上に反射され、該測距光軸19と同一光軸で、測定点に照射される。   The laser pointer light is reflected by the first dichroic mirror 8, the second dichroic mirror 9, and the third dichroic mirror 11, and further reflected by the rotating mirror 18 on the distance measuring optical axis 19. The measurement point is irradiated with the same optical axis as the optical axis 19.

前記レーザポインタ光が、前記測距光軸19と同一光軸で照射されることで、測定点と前記レーザポインタ光の照射点が一致し、測定点、測定個所の認識が容易となる。   By irradiating the laser pointer light with the same optical axis as the distance measuring optical axis 19, the measurement point and the irradiation point of the laser pointer light coincide with each other, and the measurement point and the measurement location can be easily recognized.

又、測定対象物としてコーナキューブが用いられ、トラッキングが行われる場合は、前記照明光源6から照明光が発せられる。該照明光は、前記第1ダイクロイックミラー8を透過し、前記第2ダイクロイックミラー9、前記第3ダイクロイックミラー11で反射され、前記回転ミラー18を経て前記測距光軸19上に射出される。   Further, when a corner cube is used as a measurement object and tracking is performed, illumination light is emitted from the illumination light source 6. The illumination light passes through the first dichroic mirror 8, is reflected by the second dichroic mirror 9 and the third dichroic mirror 11, and is emitted onto the distance measuring optical axis 19 through the rotating mirror 18.

コーナキューブにより反射された照明光は、前記測距光軸19及び前記投光光軸5を経て、前記第3ダイクロイックミラー11を透過し、前記結像レンズ28により前記撮像素子29に結像される。   The illumination light reflected by the corner cube passes through the distance measuring optical axis 19 and the light projecting optical axis 5, passes through the third dichroic mirror 11, and is imaged on the image sensor 29 by the imaging lens 28. The

該撮像素子29は、反射光の受光位置を検出できる様になっている。該撮像素子29は、例えば、画素の集合体であり、CCD、CMOSセンサであり、各画素は受光位置を特定できる様になっている。更に、該撮像素子29の中心を前記受光光軸21が通過する様に設定し、該受光光軸21と受光位置との偏差を検出し、該偏差を0にする様に、前記測距光軸19をコーナキューブに追従させる様にすれば、トラッキングが実行できる。   The imaging device 29 can detect the light receiving position of the reflected light. The image sensor 29 is, for example, an aggregate of pixels, such as a CCD or CMOS sensor, and each pixel can specify a light receiving position. Further, the distance measuring light is set so that the light receiving optical axis 21 passes through the center of the image pickup device 29, the deviation between the light receiving optical axis 21 and the light receiving position is detected, and the deviation is set to zero. Tracking can be performed by making the shaft 19 follow the corner cube.

上述した様に、第1の実施例の光学系1では、測距光の受光光学系の光学要素として、前記ミラー24が用いられており、前記受光光軸21が前記ミラー24で偏向(図示では直角方向に偏向)された構成となっている。前記受光光軸21が前記ミラー24で偏向されることで、前記受光光軸21の直線長さが短くなる。   As described above, in the optical system 1 of the first embodiment, the mirror 24 is used as an optical element of the distance measuring light receiving optical system, and the light receiving optical axis 21 is deflected by the mirror 24 (illustrated). In this case, it is deflected in a right angle direction. Since the light receiving optical axis 21 is deflected by the mirror 24, the linear length of the light receiving optical axis 21 is shortened.

従って、図7で示される従来の受光光学系と比較すると明らかな様に、受光光学系の奥行が、大幅に短くなり、光学系の小型化が図れる。   Therefore, as is clear from the conventional light receiving optical system shown in FIG. 7, the depth of the light receiving optical system is significantly shortened, and the optical system can be downsized.

尚、ノンプリズムの近距離測定では、前記反射測距光30がアウトフォーカスした光となり、前記測距受光部26に集光する光量が減少するが、前記第1結像レンズ22又は前記第2結像レンズ25の周辺部の曲率を変更し、アウトフォーカスした光が前記測距受光部26に集光する様にすることで、近距離に於いても測定に必要な前記反射測距光30の光量を確保することができる。   In the short distance measurement of the non-prism, the reflected distance measuring light 30 becomes out-focused light, and the amount of light collected on the distance measuring light receiving unit 26 is reduced, but the first imaging lens 22 or the second light is reduced. By changing the curvature of the periphery of the imaging lens 25 so that the out-focused light is condensed on the distance measuring light receiving unit 26, the reflected distance measuring light 30 necessary for measurement even at a short distance. The amount of light can be secured.

尚、第1の実施例の光学系1が、レーザスキャナ以外の測量機、例えば、トータルステーションに設けられる場合は、前記回転ミラー18が省略される。   If the optical system 1 of the first embodiment is provided in a surveying instrument other than a laser scanner, for example, a total station, the rotating mirror 18 is omitted.

図2は、第2の実施例を示している。尚、図2中、図1中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 2 shows a second embodiment. 2 that are the same as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

第2の実施例では、撮像部27の配置を変更している。測距光の受光光学系の光学要素として、ミラー24が用いられ、受光光軸21が前記ミラー24で偏向される構成は、第1の実施例と同様である。   In the second embodiment, the arrangement of the imaging unit 27 is changed. The configuration in which the mirror 24 is used as the optical element of the light receiving optical system for the distance measuring light and the light receiving optical axis 21 is deflected by the mirror 24 is the same as in the first embodiment.

光路偏向部材としての投光部ミラー31が前記受光光軸21上で、且つ第1結像レンズ22とレンズ23との間に配設される。前記投光部ミラー31によって、投光光軸5は直角方向に偏向され、偏向された該投光光軸5は前記受光光軸21と合致し、回転ミラー18に入射する。尚、前記投光光軸5に投光光学系2が設けられることは、第1の実施例と同様である。   A light projecting mirror 31 as an optical path deflecting member is disposed on the light receiving optical axis 21 and between the first imaging lens 22 and the lens 23. The light projecting optical axis 5 is deflected in a right angle direction by the light projecting mirror 31, and the deflected light projecting optical axis 5 matches the light receiving optical axis 21 and enters the rotating mirror 18. The light projecting optical system 2 is provided on the light projecting optical axis 5 in the same manner as in the first embodiment.

又、前記投光光軸5(前記受光光軸21)上で、前記回転ミラー18と前記第1結像レンズ22との間には、第3ダイクロイックミラー11が設けられる。該第3ダイクロイックミラー11で分岐された光軸上には前記撮像部27が設けられる。尚、前記投光部ミラー31は、全反射ミラーであり、前記第3ダイクロイックミラー11は、測距光、レーザポインタ光を透過し、照明光に対してはハーフミラーとなっている。   A third dichroic mirror 11 is provided between the rotating mirror 18 and the first imaging lens 22 on the light projecting optical axis 5 (the light receiving optical axis 21). The imaging unit 27 is provided on the optical axis branched by the third dichroic mirror 11. The light projecting mirror 31 is a total reflection mirror, and the third dichroic mirror 11 transmits distance measuring light and laser pointer light, and is a half mirror for illumination light.

第2の実施例に於いても、前記受光光軸21が前記ミラー24で偏向され、前記受光光軸21の直線長さが短くなる。   Also in the second embodiment, the light receiving optical axis 21 is deflected by the mirror 24, and the linear length of the light receiving optical axis 21 is shortened.

尚、トラッキング機能が必要ない場合は、前記第3ダイクロイックミラー11、前記撮像部27は、省略される。   When the tracking function is not necessary, the third dichroic mirror 11 and the imaging unit 27 are omitted.

図3(A)、図3(B)は、第3の実施例を示している。尚、図3(A)、図3(B)中、図1中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。   3 (A) and 3 (B) show a third embodiment. 3A and 3B, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第3の実施例では、第1結像レンズ22として、孔のない通常のレンズが用いられている。更に、投光光学系2、撮像部27の配置が変更されている。   In the third embodiment, a normal lens without a hole is used as the first imaging lens 22. Further, the arrangement of the light projecting optical system 2 and the imaging unit 27 is changed.

受光光軸21上で、回転ミラー18と前記第1結像レンズ22との間に、投光部ミラー31が設けられる。該投光部ミラー31の反射光軸上に、光路分割部材としての第3ダイクロイックミラー11が設けられる。   On the light receiving optical axis 21, a light projecting mirror 31 is provided between the rotary mirror 18 and the first imaging lens 22. A third dichroic mirror 11 as an optical path dividing member is provided on the reflection optical axis of the light projecting mirror 31.

該第3ダイクロイックミラー11は、測距光、レーザポインタ光を反射し、照明光に対しては、一部透過、一部反射する光学特性を有する。   The third dichroic mirror 11 reflects the distance measuring light and the laser pointer light, and has optical characteristics of partially transmitting and partially reflecting the illumination light.

該第3ダイクロイックミラー11を透過する光軸上に、前記撮像部27が設けられる。前記第3ダイクロイックミラー11で分割され、図3(A)に於いて、紙面に対して垂直な方向に偏向される光軸は、投光光軸5となっており、該投光光軸5上に投光光学系2が設けられる。   The imaging unit 27 is provided on the optical axis that passes through the third dichroic mirror 11. The optical axis divided by the third dichroic mirror 11 and deflected in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 3A is a light projecting light axis 5. A projection optical system 2 is provided on the top.

該投光光学系2は、反射測距光30を遮らない様に、該反射測距光30の光路外に配設される。   The projection optical system 2 is disposed outside the optical path of the reflected distance measuring light 30 so as not to block the reflected distance measuring light 30.

第3の実施例に於いても、前記受光光軸21が前記ミラー24で偏向され、前記受光光軸21の直線長さが短くなる。   Also in the third embodiment, the light receiving optical axis 21 is deflected by the mirror 24, and the linear length of the light receiving optical axis 21 is shortened.

図4は、第4の実施例を示している。尚、図4中、図3中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。又、第4の実施例は、第3の実施例の変形例である。   FIG. 4 shows a fourth embodiment. 4 that are the same as those shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. The fourth embodiment is a modification of the third embodiment.

回転ミラー18と第1結像レンズ22との間に、投光部ミラー31を設け、該投光部ミラー31の反射光軸上に第3ダイクロイックミラー11を設ける。該第3ダイクロイックミラー11は、照明光に対してはハーフミラーとなっており、レーザポインタ光、測距光に対しては全反射する様になっている。   A light projecting mirror 31 is provided between the rotating mirror 18 and the first imaging lens 22, and the third dichroic mirror 11 is provided on the reflection optical axis of the light projecting mirror 31. The third dichroic mirror 11 is a half mirror for illumination light and is totally reflected for laser pointer light and distance measuring light.

投光光学系2の投光光軸5は、受光光軸21と平行となっており、前記第3ダイクロイックミラー11、前記投光部ミラー31によって偏向され前記受光光軸21と合致し、更に前記回転ミラー18によって偏向され、測距光軸19として測定方向に延出する。   The light projecting optical axis 5 of the light projecting optical system 2 is parallel to the light receiving optical axis 21 and is deflected by the third dichroic mirror 11 and the light projecting part mirror 31 to match the light receiving optical axis 21. The light is deflected by the rotating mirror 18 and extends in the measurement direction as a distance measuring optical axis 19.

前記第3ダイクロイックミラー11を透過する光軸上には撮像部27が設けられる。照明光の反射光は、前記第3ダイクロイックミラー11を透過して前記撮像部27で受光される。   An imaging unit 27 is provided on the optical axis that passes through the third dichroic mirror 11. The reflected light of the illumination light is transmitted through the third dichroic mirror 11 and received by the imaging unit 27.

該撮像部27で受光された反射光に基づきトラッキングが行われる。   Tracking is performed based on the reflected light received by the imaging unit 27.

図5は、第5の実施例を示している。尚、図5中、図3中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。又、第5の実施例は、第4の実施例の更に変形例である。   FIG. 5 shows a fifth embodiment. 5 that are the same as those shown in FIG. 3 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. The fifth embodiment is a further modification of the fourth embodiment.

第5の実施例では、受光光軸21上に投光部ミラー31が設けられ、該投光部ミラー31と回転ミラー18との間に第3ダイクロイックミラー11が設けられている。   In the fifth embodiment, a light projecting mirror 31 is provided on the light receiving optical axis 21, and the third dichroic mirror 11 is provided between the light projecting mirror 31 and the rotating mirror 18.

該第3ダイクロイックミラー11で前記受光光軸21に対して直角に分割された光軸上に撮像部27が設けられている。前記投光部ミラー31で偏向された光軸は、投光光軸5となっており、該投光光軸5上に投光光学系2が設けられる。   An imaging unit 27 is provided on the optical axis divided by the third dichroic mirror 11 at right angles to the light receiving optical axis 21. The optical axis deflected by the light projecting mirror 31 is a light projecting optical axis 5, and the light projecting optical system 2 is provided on the light projecting optical axis 5.

図6は、第6の実施例を示している。尚、図6中、図3中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 6 shows a sixth embodiment. In FIG. 6, the same components as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第6の実施例では、回転ミラー18に対向してビームスプリッタ35が配設される。尚、該ビームスプリッタ35は中心部のみビームスプリッタとしての光学特性を有し、他の部分は、単なるガラス板となっている。   In the sixth embodiment, a beam splitter 35 is disposed to face the rotating mirror 18. The beam splitter 35 has optical characteristics as a beam splitter only at the center, and the other part is a simple glass plate.

該ビームスプリッタ35の反射光軸が、受光光軸21となっており、該受光光軸21は前記ビームスプリッタ35によって直角方向に偏向される。前記ビームスプリッタ35で偏向された前記受光光軸21上に受光光学系3が設けられる。該受光光学系3の光学要素であるミラー24は、前記受光光軸21を更に90゜偏向する。従って、前記受光光軸21は、前記ビームスプリッタ35、前記ミラー24によって、180゜偏向される。   The reflected optical axis of the beam splitter 35 is a light receiving optical axis 21, and the light receiving optical axis 21 is deflected in a right angle direction by the beam splitter 35. A light receiving optical system 3 is provided on the light receiving optical axis 21 deflected by the beam splitter 35. A mirror 24 which is an optical element of the light receiving optical system 3 further deflects the light receiving optical axis 21 by 90 °. Accordingly, the light receiving optical axis 21 is deflected by 180 ° by the beam splitter 35 and the mirror 24.

前記ビームスプリッタ35を透過する光軸が、投光光軸5となっており、該投光光軸5に投光光学系2が設けられる。尚、第6の実施例ではレーザポインタ光の投光部が省略されて示されている。   The optical axis that passes through the beam splitter 35 is the light projecting optical axis 5, and the light projecting optical system 2 is provided on the light projecting optical axis 5. In the sixth embodiment, the laser pointer light projecting portion is omitted.

前記投光光軸5上に第2ダイクロイックミラー9が設けられ、該第2ダイクロイックミラー9の透過光軸上に照明光源6、集光レンズ7が設けられ、前記第2ダイクロイックミラー9の反射光軸上に測距光光源15、集光レンズ16が設けられる。前記第2ダイクロイックミラー9は、照明光を透過し、測距光を反射する光学特性を有している。   A second dichroic mirror 9 is provided on the light projection optical axis 5, an illumination light source 6 and a condenser lens 7 are provided on the transmission optical axis of the second dichroic mirror 9, and reflected light of the second dichroic mirror 9. A ranging light source 15 and a condenser lens 16 are provided on the axis. The second dichroic mirror 9 has an optical characteristic of transmitting illumination light and reflecting distance measuring light.

前記回転ミラー18と前記ビームスプリッタ35間の前記受光光軸21上に第3ダイクロイックミラー11が設けられる。該第3ダイクロイックミラー11は照明光に対してハーフミラーとなっており、該第3ダイクロイックミラー11の反射光軸上に、撮像部27が設けられる。   A third dichroic mirror 11 is provided on the light receiving optical axis 21 between the rotating mirror 18 and the beam splitter 35. The third dichroic mirror 11 is a half mirror for illumination light, and an imaging unit 27 is provided on the reflected optical axis of the third dichroic mirror 11.

第6の実施例では、前記受光光軸21が前記ビームスプリッタ35とミラー24によって、2度偏向されるので、前記受光光軸21の直線長さは更に短くなる。   In the sixth embodiment, since the light receiving optical axis 21 is deflected twice by the beam splitter 35 and the mirror 24, the linear length of the light receiving optical axis 21 is further shortened.

次に、第1の実施例〜第6の実施例に於いて、撮像部27には、以下の光学フィルタが設けられてもよい。   Next, in the first to sixth embodiments, the imaging unit 27 may be provided with the following optical filters.

一般に使用されるカメラに設けられる受光センサのRGB感度は図8に示される通りである。   The RGB sensitivity of a light receiving sensor provided in a commonly used camera is as shown in FIG.

可視光の波長は400nm〜700nmであるが、受光センサは赤外の領域にも感度を持っており、特に波長が810nm〜840nmでは、感度は低くなるもののRGB共に同等の感度となっている。   Although the wavelength of visible light is 400 nm to 700 nm, the light receiving sensor has sensitivity also in the infrared region, and particularly in the wavelength range of 810 nm to 840 nm, although the sensitivity is low, RGB has the same sensitivity.

この特性を利用し、トラッキング用の照明光として例えば、810nm〜840nmの波長の赤外光を用いた場合、図7中、曲線49で示す透過特性、即ち可視領域の波長を透過すると共に810nm〜840nmの範囲の波長を透過するフィルタを作成し、該フィルタを前記撮像部27の所要の位置に設ける。   When infrared light having a wavelength of, for example, 810 nm to 840 nm is used as illumination light for tracking using this characteristic, the transmission characteristic indicated by a curve 49 in FIG. 7, that is, a wavelength in the visible region is transmitted and 810 nm to A filter that transmits a wavelength in the range of 840 nm is created, and the filter is provided at a required position of the imaging unit 27.

このフィルタを設けることで、撮像素子29より自然な色味の画像が取得できると共に、トラッキングの反射光(赤外光)も受光できる様になる。従って、前記撮像素子29からの信号に基づきトラッキングが行える。   By providing this filter, an image having a natural color can be acquired from the image pickup element 29 and the reflected reflected light (infrared light) can be received. Accordingly, tracking can be performed based on the signal from the image sensor 29.

ダイクロイックミラーは、ビームスプリッタでもよく、或は波長域の一部をダイクロイックミラーとし、一部はビームスプリッタの特性を持った光学素子でもよい。   The dichroic mirror may be a beam splitter, or a part of the wavelength region may be a dichroic mirror and a part may be an optical element having the characteristics of a beam splitter.

受光光学系は、単一の非球面レンズを使用したものでもよい。   The light receiving optical system may use a single aspheric lens.

1 光学系
2 投光光学系
3 受光光学系
5 投光光軸
6 照明光源
7 集光レンズ
11 第3ダイクロイックミラー
13 レーザポインタ用光源
14 集光レンズ
15 測距光光源
16 集光レンズ
18 回転ミラー
19 測距光軸
21 受光光軸
22 第1結像レンズ
24 ミラー
26 測距受光部
27 撮像部
29 撮像素子
30 反射測距光
31 投光部ミラー
35 ビームスプリッタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical system 2 Light projection optical system 3 Light reception optical system 5 Light projection optical axis 6 Illumination light source 7 Condensing lens 11 3rd dichroic mirror 13 Light source for laser pointers 14 Condensing lens 15 Ranging light source 16 Condensing lens 18 Rotating mirror DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 Distance measuring optical axis 21 Light receiving optical axis 22 1st imaging lens 24 Mirror 26 Distance measuring light-receiving part 27 Image pick-up part 29 Image pick-up element 30 Reflective distance measuring light 31 Light projection part mirror 35 Beam splitter

Claims (4)

測距光を射出する投光光学系と、測定対象物からの反射測距光を受光する受光光学系とを具備する測量装置の光学系であって、前記投光光学系は、投光光軸、測距光を発する測距光光源、及び前記投光光軸上に設けられた光路偏向部材を有し、前記投光光軸は前記光路偏向部材により偏向され、前記測距光は前記投光光軸を介して前記測定対象物に向けて射出され、前記受光光学系は、前記光路偏向部材を透過する受光光軸を有し、該受光光軸上に結像レンズが設けられ、該結像レンズの透過光軸上にミラーが設けられ、該ミラーで偏向された光軸上に測距受光部が設けられ、前記測定対象物からの前記反射測距光が前記結像レンズ、前記ミラーを経て前記測距受光部に結像される様に構成された測量機の光学系。   An optical system of a surveying instrument comprising: a light projecting optical system that emits distance measuring light; and a light receiving optical system that receives reflected distance measuring light from a measurement object, the light projecting optical system comprising: An optical path deflecting member provided on the projecting optical axis, the projecting optical axis is deflected by the optical path deflecting member, and the ranging light is The light is emitted toward the measurement object via a light projecting optical axis, the light receiving optical system has a light receiving optical axis that passes through the optical path deflecting member, and an imaging lens is provided on the light receiving optical axis, A mirror is provided on the transmission optical axis of the imaging lens, a ranging light receiving unit is provided on the optical axis deflected by the mirror, and the reflected ranging light from the measurement object is the imaging lens, An optical system of a surveying instrument configured to form an image on the ranging light receiving unit through the mirror. 前記投光光学系は、照明光を発する照明光源を有し、前記結像レンズは孔明きレンズであり、前記受光光軸上に光路分割部材が設けられ、該光路分割部材の透過光軸上に撮像部が設けられ、該撮像部の全部又は一部が前記結像レンズの孔に収納され、前記測距光、前記照明光は前記光路分割部材を介して前記測定対象物に向けて射出され、前記撮像部は前記光路分割部材を透過した反射照明光を受光する様構成された請求項1に記載の測量機の光学系。   The projection optical system includes an illumination light source that emits illumination light, the imaging lens is a perforated lens, an optical path dividing member is provided on the light receiving optical axis, and the optical path dividing member is on a transmission optical axis The imaging unit is provided, and all or a part of the imaging unit is accommodated in the hole of the imaging lens, and the distance measuring light and the illumination light are emitted toward the measurement object through the optical path dividing member. The optical system of the surveying instrument according to claim 1, wherein the imaging unit is configured to receive reflected illumination light transmitted through the optical path dividing member. 前記投光光学系は、照明光を発する照明光源を有し、前記結像レンズは孔明きレンズであり、前記受光光軸上に、前記結像レンズを挾んで物側に光路分割部材が設けられ、結像側に投光部ミラーが設けられ、前記光路分割部材の反射光軸上に反射照明光を受光する撮像部が設けられ、前記投光部ミラーの反射光軸上に前記投光光学系が設けられた請求項1に記載の測量機の光学系。   The light projecting optical system includes an illumination light source that emits illumination light, the imaging lens is a perforated lens, and an optical path dividing member is provided on an object side of the light receiving optical axis with the imaging lens interposed therebetween. A projection mirror on the imaging side, an imaging unit for receiving reflected illumination light on the reflection optical axis of the optical path dividing member, and the projection on the reflection optical axis of the projection mirror. The optical system of a surveying instrument according to claim 1, further comprising an optical system. 前記受光光軸上にビームスプリッタが設けられ、該ビームスプリッタの透過光軸上に前記投光光学系が設けられ、前記ビームスプリッタの反射光軸上に前記結像レンズ、前記ミラー、前記測距受光部が設けられた請求項1に記載の測量機の光学系。   A beam splitter is provided on the light receiving optical axis, the light projecting optical system is provided on the transmitted optical axis of the beam splitter, and the imaging lens, the mirror, and the distance measuring device are provided on the reflected optical axis of the beam splitter. The optical system of a surveying instrument according to claim 1, further comprising a light receiving unit.
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