JP2019023650A - 光波距離測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学系の小型化を図る光波距離測定装置を提供する。【解決手段】測距光源６から発せられる測距光を測距光軸９上へ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し、受光素子１４へと導く受光光学系５とを具備し、前記投光光学系は測距光を測定対象物に向って偏向する投光光軸偏向部８を有し、前記受光光学系は同一平面上に配置された第１受光光軸偏向部１２と第２受光光軸偏向部１３とを有し、前記第１受光光軸偏向部は受光光軸４を前記第２受光光軸偏向部に向って偏向させ、該第２受光光軸偏向部は前記受光光軸を前記第１受光光軸偏向部と前記第２受光光軸偏向部とは異なる平面上に配置された前記受光素子に向って偏向させる様構成された。【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象物からの反射光を受光して測距を行う光波距離測定装置に関するものである。

レーザスキャナやトータルステーション等の測量装置は、反射プリズムを用いたプリズム測距、反射プリズムを用いないノンプリズム測距により測定対象物迄の距離を検出する光波距離測定装置を有している。

光波距離測定装置に用いられる光学系は、高倍率で且つ高解像度で視準できることが要求される。この為、光学系を構成するレンズ（或はレンズ群）の口径は大径となり、焦点距離も長くなっている。この為、光学系は大きく、又重量も蒿むものとなっていた。

光波距離測定装置は、複数のレンズからなるレンズ群を有し、入射光がレンズの屈折作用によって受光面上に結像される様になっている。該レンズ群は焦点距離ｆを有し、この焦点距離は光波距離測定装置の光学系が求められる性能によって決定される。

従って、光波距離測定装置の受光部は、レンズ群を収納可能な大きさが必要であり、光軸方向の長さは焦点距離ｆに依存することとなる。又、近年では、光波距離測定装置の小型化、軽量化が図られているが、光学系については、レンズ群の大きさ、焦点距離ｆの制約により、小型化が難しいものとなっていた。

特開２００４−６９６１１号公報 米国特許出願公開第２０１２／０２６２７００号明細書

本発明は、光学系の小型化を図る光波距離測定装置を提供するものである。

本発明は、測距光源から発せられる測距光を測距光軸上へ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し、受光素子へと導く受光光学系とを具備し、前記投光光学系は測距光を測定対象物に向って偏向する投光光軸偏向部を有し、前記受光光学系は同一平面上に配置された第１受光光軸偏向部と第２受光光軸偏向部とを有し、前記第１受光光軸偏向部は受光光軸を前記第２受光光軸偏向部に向って偏向させ、該第２受光光軸偏向部は前記受光光軸を前記第１受光光軸偏向部と前記第２受光光軸偏向部とは異なる平面上に配置された前記受光素子に向って偏向させる様構成された光波距離測定装置に係るものである。

又本発明は、前記投光光軸偏向部はビームスプリッタであり、反射測距光の光路上に中心部に孔が穿設された透明光学部材の光路長調整部材が設けられ、前記孔は前記ビームスプリッタを透過する反射測距光のみが通過する大きさであり、前記ビームスプリッタを通過して延長される反射測距光の光路長と、前記光路長調整部材を透過して延長される反射測距光の光路長とが等しくなる様前記光路長調整部材の板厚が設定された光波距離測定装置に係るものである。

又本発明は、前記測距光軸上に設けられた走査ミラーを更に具備し、前記測距光は前記走査ミラーにより回転照射される光波距離測定装置に係るものである。

又本発明は、前記走査ミラーの測定対象物側に窓部が設けられ、該窓部は前記走査ミラーと一体に回転する光波距離測定装置に係るものである。

又本発明は、撮像光軸と撮像光軸偏向部を有する撮像部を更に具備し、前記撮像光軸偏向部は前記撮像光軸を投光光軸及び前記受光光軸と同軸となる様偏向させる光波距離測定装置に係るものである。

又本発明は、レーザポインタ光軸とレーザポインタ光軸偏向部を有するレーザポインタ照射部を更に具備し、前記レーザポインタ光軸偏向部は前記レーザポインタ光軸を前記投光光軸と同軸になる様偏向させる光波距離測定装置に係るものである。

又本発明は、トラッキング光を発するトラッキング光源と、トラッキング光軸を前記第２受光光軸偏向部に向って偏向させるトラッキング光軸偏向部とを有するトラッキング光照明系を更に具備し、前記第２受光光軸偏向部をトラッキング光のみを透過させるダイクロイックミラーとした光波距離測定装置に係るものである。

又本発明は、トラッキング光軸とトラッキング光軸偏向部を有するトラッキング光照明系を更に具備し、前記トラッキング光軸偏向部は前記トラッキング光軸を前記投光光軸と同軸となる様偏向させる光波距離測定装置に係るものである。

更に又本発明は、前記撮像部は、トラッキング光の受光光学系を兼ねる様構成された光波距離測定装置に係るものである。

本発明によれば、測距光源から発せられる測距光を測距光軸上へ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し、受光素子へと導く受光光学系とを具備し、前記投光光学系は測距光を測定対象物に向って偏向する投光光軸偏向部を有し、前記受光光学系は同一平面上に配置された第１受光光軸偏向部と第２受光光軸偏向部とを有し、前記第１受光光軸偏向部は受光光軸を前記第２受光光軸偏向部に向って偏向させ、該第２受光光軸偏向部は前記受光光軸を前記第１受光光軸偏向部と前記第２受光光軸偏向部とは異なる平面上に配置された前記受光素子に向って偏向させる様構成されたので、前記受光光学系の光軸方向の長さを該受光光学系のレンズ群の焦点距離よりも小さくすることができ、前記受光光学系の小型化を図ることができるという優れた効果を発揮する。

本発明の第１の実施例に係る光波距離測定装置の光学系を示す側面図である。 （Ａ）は前記光波距離測定装置の光学系を示す背面図であり、（Ｂ）は前記光波距離測定装置の光学系を示す斜視図である。 本発明の第２の実施例に係る光波距離測定装置の光学系を示す側面図である。 本発明の第３の実施例に係る光波距離測定装置の光学系を示す側面図である。 本発明の第４の実施例に係る光波距離測定装置の光学系を示す側面図である。 前記光波距離測定装置の光学系の変形例を示す側面図である。 本発明の第５の実施例に係る光波距離測定装置の光学系を示す側面図である。 前記光波距離測定装置の光学系を示す正面図である。 本発明の第６の実施例に係る光波距離測定装置の光学系を示す正面図である。 （Ａ）は本発明の第７の実施例に係る光波距離測定装置の光学系を示す側面図であり、（Ｂ）は前記光波距離測定装置の光学系を示す背面図である。 本発明の第８の実施例に係る光波距離測定装置の光学系を示す正面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。尚、以下の実施例に於いて、同軸と称した場合には、同軸の場合に加えて略同軸の場合も含むものとする。

先ず、図１、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に於いて、本発明の第１の実施例に係る光波距離測定装置１について説明する。

該光波距離測定装置１は、例えばレーザスキャナやトータルステーション等の測量装置に適用される。該光波距離測定装置１は、投光光軸２を有する投光光学系３と、受光光軸４を有する受光光学系５とを有している。

前記投光光軸２上に測距光源６、コリメータレンズ７が設けられ、前記投光光軸２と前記受光光軸４とは交差し、交差点に投光光軸偏向部である投光偏向ミラー８が設けられている。又、前記受光光学系５は前記投光偏向ミラー８を通過した前記受光光軸４に設けられている。前記投光偏向ミラー８は、測距光が測定対象物（図示せず）を照射する様、前記投光光軸２を測距光軸９へと偏向する。該測距光軸９は前記受光光軸４と合致している。

前記測距光源６は、例えば半導体レーザ等であり、測距光として前記投光光軸２上に不可視光である赤外光又は可視光のレーザ光線を発する。又、前記測距光源６は、所要の光強度、所要のパルス間隔（周波数）等、所要の状態でレーザ光線が射出される様、図示しない制御部に制御される様になっている。

前記コリメータレンズ７は、測距光を平行光束とする様になっている。又、前記投光偏向ミラー８は、平行光束とされた測距光を反射可能な大きさを有している。

前記受光光軸４上には、前記投光偏向ミラー８、集光レンズ１１、第１受光光軸偏向部である第１偏向ミラー１２、第２受光光軸偏向部である第２偏向ミラー１３、受光素子１４が設けられている。

前記集光レンズ１１は、例えば無限共役レンズであり、平行光束として入射した反射測距光を前記第１偏向ミラー１２、前記第２偏向ミラー１３を経て前記受光素子１４に集光させる様になっている。尚、前記集光レンズ１１として、近距離受光光量を増やす為、多重非球面レンズを用いてもよい。又、前記集光レンズ１１は、複数枚のレンズで構成されていてもよい。

前記第１偏向ミラー１２は、外形形状が例えば８角形であり、反射側の上端角部が切除され面取部１５が形成される。又、前記第１偏向ミラー１２は、前記受光光軸４を、図１に於いて上方にθ1 、例えば６０°〜８０°偏向し、偏向された光軸４ａ上に前記第２偏向ミラー１３が設けられている。該第２偏向ミラー１３は前記光軸４ａを含み紙面に対して垂直な面内で、該光軸４ａに対してθ2 となる様に偏向する。前記第２偏向ミラー１３で偏向された光軸４ｂ上に前記受光素子１４が設けられている。

前記第２偏向ミラー１３は、前記受光素子１４に向って、前記受光光軸４を角度θ2 、例えば３０°〜６０°程度偏向する様になっている。従って、前記集光レンズ１１、前記第１偏向ミラー１２、前記第２偏向ミラー１３は同一平面内に設けられる。即ち、それらの中心が同一平面（図１では紙面）内に含まれる様に配設される。又、前記受光素子１４は、前記平面から離反した位置に設けられる。

ここで、前記集光レンズ１１の焦点距離は、該集光レンズ１１の主点の位置から前記第１偏向ミラー１２迄の光路長と、該第１偏向ミラー１２から前記第２偏向ミラー１３迄の光路長と、該第２偏向ミラー１３から前記受光素子１４迄の光路長を合計した長さとなっている。

前記測距光源６、前記コリメータレンズ７、前記投光偏向ミラー８によって前記投光光学系３が構成される。又、前記集光レンズ１１、前記第１偏向ミラー１２、前記第２偏向ミラー１３、前記受光素子１４により前記受光光学系５が構成される。

前記測距光源６より射出された測距光は、前記コリメータレンズ７にて平行光束とされ、前記投光偏向ミラー８に入射する。測距光は、該投光偏向ミラー８により前記測距光軸９上に反射され、測定対象物（図示せず）に照射される。

該測定対象物により反射された反射測距光は、前記投光偏向ミラー８の周囲を通過し、前記集光レンズ１１に入射する。該集光レンズ１１に集光された反射測距光は、前記第１偏向ミラー１２により反射され、前記第２偏向ミラー１３により反射され、前記受光素子１４に結像される。

反射測距光が前記受光素子１４に受光されると、図示しない制御部は該受光素子１４から発せられる受光信号に基づき測定対象物迄の距離を演算する。

上述の様に、第１の実施例では、前記受光光学系５が、同一平面上に設けられた前記集光レンズ１１、前記第１偏向ミラー１２、前記第２偏向ミラー１３と、前記第１偏向ミラー１２等とは異なる平面上に設けられた前記受光素子１４とを有している。即ち、前記受光光学系５の各光学部材が３次元に配置されている。

本実施例では、前記受光光軸４を３次元に屈曲させているので、前記受光光学系５の前記受光光軸４の方向の長さ（前記受光光学系５の収納空間の奥行き）を前記集光レンズ１１の焦点距離の長さよりも小さくすることができ、前記光波距離測定装置１の小型化を図ることができる。

又、前記第１偏向ミラー１２の反射側端部の角部が切除され、前記面取部１５が形成されているので、該面取部１５の切除部分だけ更に前記受光光学系５の光軸方向の長さを小さくすることができ、前記光波距離測定装置１の小型化を図ることができる。

尚、前記受光光学系５に、近距離での受光光量を増加させる特性を有するレンズを追加してもよい。該レンズが追加されることで、近距離での測定に於いて、前記投光偏向ミラー８により反射測距光が遮られることによる受光光量の不足を防止することができる。

次に、図３に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図３中、図１中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第２の実施例に於ける光波距離測定装置１では、投光光軸２と受光光軸４との交差位置に、投光光軸偏向部である厚みの薄いビームスプリッタ１６、例えばペリクル膜ビームスプリッタ等を設けている。尚、該ビームスプリッタ１６は、測距光の一部を反射し、残部を透過し、例えば反射率は５０％〜９５％程度である。又、該ビームスプリッタ１６は、投光光学系３の一部であると共に、受光光学系５の一部となっている。

例えば、ノンプリズム測距を行う場合、反射測距光は、測定対象物が所定の距離よりも遠い位置にある場合には、光束が広がった平行光束として光波距離測定装置１に受光される。測定対象物が所定の距離よりも近い位置にある場合には、光束が広がった拡散光として前記光波距離測定装置１に受光される。

従って、投光光軸偏向部として前記ビームスプリッタ１６を用い、反射測距光の一部が該ビームスプリッタ１６を透過する様にすることで、充分な反射測距光の受光光量を確保でき、安定した測定を行うことができる。

又、プリズム測距を行う場合、特に近距離のプリズム測距に於いて、反射光が充分に拡散せず幅の小さい平行光束のまま入射し、反射測距光が前記ビームスプリッタ１６に遮られる様な状態であっても、該ビームスプリッタ１６を透過する反射測距光により充分に光量を確保することができ、安定した測定が可能となる。

又、前記ビームスプリッタ１６の厚みが薄くなっているので、該ビームスプリッタ１６を透過する反射測距光と、該ビームスプリッタ１６の周囲を通過する反射測距光とで光路長差が殆ど発生せず、測定精度に影響を及ぼすことがない。

次に、図４に於いて、本発明の第３の実施例について説明する。尚、図４中、図１中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第３の実施例に於ける光波距離測定装置１では、投光光軸２と受光光軸４との交差位置に、投光光軸偏向部であるビームスプリッタ１７が設けられ、該ビームスプリッタ１７は測定精度に影響を与える程度の厚みを有している。該ビームスプリッタ１７と集光レンズ１１との間に光路長調整部材１８が設けられている。

該光路長調整部材１８は、例えば中心部に孔１９が形成されたガラス板等の透明光学部材となっており、全面に反射防止膜（ＡＲ膜）が形成されている。該孔１９の径は、前記ビームスプリッタ１７の投影された形状の直径と略同じ大きさであり、前記ビームスプリッタ１７を透過した反射測距光のみが前記孔１９を通過する大きさとなっている。尚、前記ビームスプリッタ１７の反射率、透過率は第２の実施例と同様である。

又、前記光路長調整部材１８の板厚は、反射測距光が前記ビームスプリッタ１７を透過する際に延長される光路長と、反射測距光が前記光路長調整部材１８を透過する際に延長される光路長とが等しくなる厚さとなっている。即ち、該光路長調整部材１８は、前記ビームスプリッタ１７を透過しない反射測距光の光路長を補正する様になっている。

尚、第３の実施例に於いて、前記ビームスプリッタ１７は、投光光学系３及び受光光学系５の一部となっており、前記光路長調整部材１８は、前記受光光学系５の一部となっている。

遠距離測定の場合、測定対象物により拡散反射された反射測距光のうち、一部は前記ビームスプリッタ１７を透過した後、前記孔１９を通過する。又、反射測距光の残部は、前記ビームスプリッタ１７の周囲を通過した後、前記光路長調整部材１８を透過する。

第３の実施例では、中心部に前記孔１９が形成された前記光路長調整部材１８を前記受光光軸４上に設け、前記光路長調整部材１８により前記ビームスプリッタ１７に入射することなく周囲を通過した反射測距光の光路長を補正するので、前記ビームスプリッタ１７を透過した反射測距光の光路長と、前記ビームスプリッタ１７の周囲を通過した反射測距光の光路長とを等しくすることができる。

従って、前記ビームスプリッタ１７を透過した反射測距光と、前記ビームスプリッタ１７の周囲を通過した反射測距光との光路長の差により測定結果に誤差が生じるのを防止することができ、測定精度を向上させることができる。

又、近距離でのプリズム測距の場合、反射測距光の光束の広がりは小さく、反射光束は前記ビームスプリッタ１７を透過し、前記孔１９を通過して受光素子１４に受光される。

次に、図５に於いて、本発明の第４の実施例について説明する。尚、図５中、図１中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第４の実施例に於ける光波距離測定装置１では、第１の実施例に於ける光波距離測定装置１の測距光軸９上に走査ミラー２１を設けている。該走査ミラー２１は、回転軸２２を中心に鉛直方向に回転可能となっており、制御部（図示せず）に前記走査ミラー２１が所定角度回転する様制御され、或は所定の回転速度で回転される様制御される様になっている。前記光波距離測定装置１、前記回転軸２２は、一体に水平方向に定速で回転可能となっている。

又、前記走査ミラー２１は、例えば前記測距光軸９を直角に偏向し、測距光を光波距離測定装置１の外部へと照射する。前記走査ミラー２１の回転によって、測距光が測定対象物（図示せず）を走査する。該測定対象物で反射された測距光は、反射測距光として前記走査ミラー２１に入射し、該走査ミラー２１によって受光光軸４上に反射される様になっている。

前記走査ミラー２１を設けたことで、前記測定対象物を走査することができ、該測定対象物の点群データを取得することができる。

図６は第４の実施例の変形例を示している。該変形例では、前記走査ミラー２１の測定対象物側に窓部２３が設けられる。該窓部２３は、例えばガラス板であり、前記走査ミラー２１により偏向された前記測距光軸９に対して傾斜して設けられている。前記窓部２３を傾斜させることで、該窓部２３での反射光の影響を除外することができる。

又、前記窓部２３は、前記走査ミラー２１に反射される測距光と、該走査ミラー２１に入射する反射測距光が透過可能な大きさを有しており、該走査ミラー２１と一体に回転する様になっている。

次に、図７、図８に於いて、本発明の第５の実施例について説明する。尚、図７中、図６中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第５の実施例に於ける光波距離測定装置１は、図６に示される第４の実施例の変形例に、撮像部２４を追加した構成となっている。

該撮像部２４は、撮像光軸２５上に設けられたＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の受光素子２６と、カメラレンズ群２７と、ダイクロイックミラー２８とから構成される。該ダイクロイックミラー２８は投光光軸２上に設けられ、前記ダイクロイックミラー２８の反射光軸が前記投光光軸２となっており、前記ダイクロイックミラー２８の透過光軸が前記撮像光軸２５となっている。前記投光光軸２は、前記ダイクロイックミラー２８で偏向され、更に投光偏向ミラー８で偏向されて、測距光軸９に合致する。尚、前記投光光軸２、前記撮像光軸２５は、前記測距光軸９に対して垂直な平面に含まれる様に配置される。

前記ダイクロイックミラー２８は、測距光を反射し、背景光等、測距光以外の波長の光を透過する光学特性を有し、測距光を前記投光偏向ミラー８に向って反射させる。又、測距光源６から射出された測距光が、前記ダイクロイックミラー２８に入射する様構成されている。尚、前記投光偏向ミラー８と前記ダイクロイックミラー２８とで投光光軸偏向部が構成され、前記投光偏向ミラー８により撮像光軸偏向部が構成される。

前記測距光は、前記ダイクロイックミラー２８により前記投光偏向ミラー８に向って反射される。更に、測距光は該投光偏向ミラー８、走査ミラー２１により反射され、測定対象物（図示せず）へと照射される。

該測定対象物からの反射測距光及び背景光は、前記測距光軸９に沿って前記走査ミラー２１に入射し、該走査ミラー２１により受光光軸４上に偏向される。

反射測距光のうち、前記投光偏向ミラー８の周囲を通過した反射測距光は、集光レンズ１１に集光され、第１偏向ミラー１２に反射され、第２偏向ミラー１３に反射され、受光素子１４に受光される。該受光素子１４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。

又、背景光のうち、前記投光偏向ミラー８に反射された背景光は、前記ダイクロイックミラー２８を透過し、前記カメラレンズ群２７を透して前記受光素子２６に受光される。
該受光素子２６からの受光信号に基づき、前記測定対象物の画像が取得される。

第５の実施例では、測距光が前記ダイクロイックミラー２８で反射された後、前記投光偏向ミラー８で前記測距光軸９上に偏向される様になっている。即ち、投光光軸２及び受光光軸４と同軸又は略同軸となる様に、前記ダイクロイックミラー２８が前記撮像光軸２５を偏向している。又、前記撮像部２４を前記受光光学系５の収納空間内に配置しているので、光学系を小型化することができ、前記光波距離測定装置１の小型化を図ることができる。

次に、図９に於いて、本発明の第６の実施例について説明する。尚、図９中、図８中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第６の実施例に於ける光波距離測定装置１は、図８に示される第５の実施例に、レーザポインタ照射部２９を追加した構成となっている。

該レーザポインタ照射部２９は、レーザポインタ光軸３１上に設けられたレーザポインタ光源３２と、レーザポインタ投光レンズ３３と、レーザポインタ光軸偏向部であるダイクロイックミラー３４とから構成される。投光光軸２上に前記ダイクロイックミラー３４が設けられ、該ダイクロイックミラー３４の分岐光軸が前記レーザポインタ光軸３１となっている。

前記レーザポインタ光源３２は、可視光であるレーザポインタ光を射出可能となっている。前記ダイクロイックミラー３４は、レーザポインタ光のみを反射し、測距光を透過する光学特性を有し、前記レーザポインタ光軸３１を前記投光光軸２へと偏向する様になっている。更に、撮像光軸２５上に設けられるダイクロイックミラー３５は、測距光を全反射し、レーザポインタ光、背景光については一部透過、一部反射し、好ましくは背景光については全透過する光学特性を有している。

レーザポインタ光の照射位置は、前記撮像部２４により取得された画像上から確認でき、測定点の位置を容易に確認することができる。

第６の実施例では、前記レーザポインタ光軸３１が前記ダイクロイックミラー３４により前記投光光軸２へと偏向される。即ち、該投光光軸２と同軸又は略同軸となる様に、前記ダイクロイックミラー３４が前記レーザポインタ光軸３１を偏向するので、光学系を小型化することができ、前記光波距離測定装置１の小型化を図ることができる。

次に、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）に於いて、本発明の第７の実施例について説明する。尚、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）中、図７、図８中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第７の実施例に於ける光波距離測定装置１は、図７、図８に示される第５の実施例に、トラッキング光照明系３６を追加した構成となっている。

該トラッキング光照明系３６は、トラッキング光軸３７上に設けられたトラッキング光源３８と、トラッキング光照明レンズ３９と、トラッキング光軸偏向部であるトラッキング光偏向ミラー４１とから構成される。

該トラッキング光偏向ミラー４１は、前記トラッキング光源３８から射出された可視光のトラッキング光を反射し、前記トラッキング光軸３７が受光光軸４と同軸又は略同軸となる様、前記トラッキング光軸３７を角度θ3 だけ、例えば５０°〜８０°程度偏向させる様配置されている。

又、前記トラッキング光軸３７上にダイクロイックミラー４２が設けられる。該ダイクロイックミラー４２は、トラッキング光のみを透過させ、トラッキング光以外の波長の光（測距光）を反射させる光学特性を有している。又、該ダイクロイックミラー４２は、第５の実施例に於ける第２偏向ミラー１３と同様、反射測距光を反射して受光素子１４に入射させる。更に、投光偏向ミラー８（図７参照）は、測距光を全反射し、トラッキング、背景光については一部透過、一部反射、好ましくは背景光について全透過の光学特性を有している。

前記トラッキング光源３８から射出されたトラッキング光は、前記トラッキング光偏向ミラー４１により反射され、前記ダイクロイックミラー４２を透過する。又、トラッキング光は、第１偏向ミラー１２に反射され、前記投光偏向ミラー８を透過し、走査ミラー２１（図７参照）に反射され、前記光波距離測定装置１の外部へと照射される。

測定対象物等により反射されたトラッキング光は、前記走査ミラー２１に反射され、前記投光偏向ミラー８に反射され、ダイクロイックミラー２８（図７参照）を透過して撮像部２４（図７参照）に受光される。

従って、該撮像部２４には背景光と共に反射トラッキング光が受光されることとなり、前記撮像部２４により画像が取得されると共に、トラッキング光が検出される。即ち、該撮像部２４はトラッキング光の受光光学系を兼ねるので、トラッキング光の受光光学系を別途設ける必要がなく、前記光波距離測定装置１の小型化を図ることができる。

第７の実施例では、前記トラッキング光軸３７が前記トラッキング光偏向ミラー４１により受光光軸４へと偏向される。即ち、該受光光軸４と同軸又は略同軸となる様に、前記トラッキング光偏向ミラー４１により前記トラッキング光軸３７が偏向されるので、光学系を小型化することができ、前記光波距離測定装置１の小型化を図ることができる。

次に、図１１に於いて、本発明の第８の実施例について説明する。尚、図１１中、図９中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第８の実施例に於ける光波距離測定装置１は、図９に示される第６の実施例に、トラッキング光照明系４３を追加した構成となっている。

該トラッキング光照明系４３は、トラッキング光軸４４上に設けられたトラッキング光源４５と、トラッキング光照明レンズ４６と、トラッキング光軸偏向部であるダイクロイックミラー４７とから構成される。前記トラッキング光照明系４３は、レーザポインタ照射部２９よりも測定対象物側に設けられる。投光光軸２上に前記ダイクロイックミラー４７が設けられ、該ダイクロイックミラー４７の分岐光軸が前記トラッキング光軸４４となっている。

前記トラッキング光源４５は、可視光であるトラッキング光を射出可能となっている。
又、前記ダイクロイックミラー４７は、トラッキング光のみを反射し、測距光やレーザポインタ光等を透過させる光学特性を有し、前記トラッキング光軸４４を前記投光光軸２へと偏向する様になっている。

前記トラッキング光源４５から射出されたトラッキング光は、前記ダイクロイックミラー４７に反射され、ダイクロイックミラー３５に反射され、投光偏向ミラー８に反射され、走査ミラー２１（図７参照）に反射されて前記光波距離測定装置１の外部へと照射される。前記ダイクロイックミラー３５は、測距光を全反射し、レーザポインタ光、トラッキング光等の可視光については一部透過、一部反射の光学特性を有する。

測定対象物等により反射されたトラッキング光は、前記走査ミラー２１に反射され、前記投光偏向ミラー８に反射され、前記ダイクロイックミラー３５を透過して撮像部２４に受光される。

従って、該撮像部２４には背景光と共に反射トラッキング光が受光されることとなり、前記撮像部２４により画像が取得されると共に、トラッキング光が検出される。即ち、該撮像部２４はトラッキング光の受光光学系を兼ねるので、トラッキング光の受光光学系を別途設ける必要がなく、前記光波距離測定装置１の小型化を図ることができる。

又、前記撮像部２４にはレーザポインタ光も受光されるので、該レーザポインタ光を画像上から確認でき、測定点の位置を容易に確認することができる。尚、トラッキング光、レーザポインタ光を独立して点滅可能としてもよい。トラッキング光、レーザポインタ光を消点して背景光のみの背景画像を取得し、次にトラッキング光を照射した画像、又レーザポインタ光を照射した画像を取得し、両画像から背景画像を減算する。これにより、トラッキング光のみの画像、レーザポインタ光のみの画像をそれぞれ取得することができる。

第８の実施例では、前記トラッキング光軸４４が前記ダイクロイックミラー４７により前記投光光軸２へと偏向される。即ち、該投光光軸２と同軸又は略同軸となる様に、前記ダイクロイックミラー４７により前記トラッキング光軸４４が偏向されるので、光学系を小型化することができ、前記光波距離測定装置１の小型化を図ることができる。

１ 光波距離測定装置
２ 投光光軸
３ 投光光学系
４ 受光光軸
５ 受光光学系
６ 測距光源
８ 投光偏向ミラー
９ 測距光軸
１２ 第１偏向ミラー
１３ 第２偏向ミラー
１４ 受光素子
１６ ビームスプリッタ
１７ ビームスプリッタ
１８ 光路長調整部材
１９ 孔
２１ 走査ミラー
２３ 窓部
２４ 撮像部
２８ ダイクロイックミラー
２９ レーザポインタ照射部
３１ レーザポインタ光軸
３４ ダイクロイックミラー
３５ ダイクロイックミラー
３６ トラッキング光照明系
３７ トラッキング光軸
３８ トラッキング光源
４１ トラッキング光偏向ミラー
４２ ダイクロイックミラー
４３ トラッキング光照明系
４７ ダイクロイックミラー

Claims (9)

1. 測距光源から発せられる測距光を測距光軸上へ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し、受光素子へと導く受光光学系とを具備し、前記投光光学系は測距光を測定対象物に向って偏向する投光光軸偏向部を有し、前記受光光学系は同一平面上に配置された第１受光光軸偏向部と第２受光光軸偏向部とを有し、前記第１受光光軸偏向部は受光光軸を前記第２受光光軸偏向部に向って偏向させ、該第２受光光軸偏向部は前記受光光軸を前記第１受光光軸偏向部と前記第２受光光軸偏向部とは異なる平面上に配置された前記受光素子に向って偏向させる様構成された光波距離測定装置。
2. 前記投光光軸偏向部はビームスプリッタであり、反射測距光の光路上に中心部に孔が穿設された透明光学部材の光路長調整部材が設けられ、前記孔は前記ビームスプリッタを透過する反射測距光のみが通過する大きさであり、前記ビームスプリッタを通過して延長される反射測距光の光路長と、前記光路長調整部材を透過して延長される反射測距光の光路長とが等しくなる様前記光路長調整部材の板厚が設定された請求項１に記載の光波距離測定装置。
3. 前記測距光軸上に設けられた走査ミラーを更に具備し、前記測距光は前記走査ミラーにより回転照射される請求項１又は請求項２に記載の光波距離測定装置。
4. 前記走査ミラーの測定対象物側に窓部が設けられ、該窓部は前記走査ミラーと一体に回転する請求項３に記載の光波距離測定装置。
5. 撮像光軸と撮像光軸偏向部を有する撮像部を更に具備し、前記撮像光軸偏向部は前記撮像光軸を投光光軸及び前記受光光軸と同軸となる様偏向させる請求項１〜請求項４のうちいずれか１項に記載の光波距離測定装置。
6. レーザポインタ光軸とレーザポインタ光軸偏向部を有するレーザポインタ照射部を更に具備し、前記レーザポインタ光軸偏向部は前記レーザポインタ光軸を前記投光光軸と同軸になる様偏向させる請求項５に記載の光波距離測定装置。
7. トラッキング光を発するトラッキング光源と、トラッキング光軸を前記第２受光光軸偏向部に向って偏向させるトラッキング光軸偏向部とを有するトラッキング光照明系を更に具備し、前記第２受光光軸偏向部をトラッキング光のみを透過させるダイクロイックミラーとした請求項５又は請求項６に記載の光波距離測定装置。
8. トラッキング光軸とトラッキング光軸偏向部を有するトラッキング光照明系を更に具備し、前記トラッキング光軸偏向部は前記トラッキング光軸を前記投光光軸と同軸となる様偏向させる請求項５又は請求項６に記載の光波距離測定装置。
9. 前記撮像部は、トラッキング光の受光光学系を兼ねる様構成された請求項７又は請求項８に記載の光波距離測定装置。

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