JP6396696B2 - 光波距離計 - Google Patents

Description

本発明は、測定光を照射して測定対象物までの距離を測定する光波距離計に関する。

測定光としての測定パルス光を照射してからその測定光（測定パルス光）が反射パルス光（反射光）として戻るまでの往復時間から、測定対象物までの距離を測定する光波距離計が知られている（例えば、特許文献１参照）。この光波距離計では、測定パルス光を測定対象物に照射し、測定パルス光（測定光）が測定対象物で拡散反射された反射パルス光（反射光）を受光素子で受光することで、測定パルス光と反射パルス光とに基づいて測定光の往復時間を求める。光波距離計では、距離測定の精度を高める観点から往復時間を適切に求めるために、取得した反射パルス光の波形が測定パルス光の波形と同一であることが望ましい。このため、光波距離計では、送る距離が長くなっても波形の変化を防止することのできるマルチモードのグレーデッドインデックスファイバ（以下ではＧＩファイバともいう）を用いて、受光光学系で受けた反射パルス光を受光素子まで送って当該受光素子に受光させることが考えられている。

特開２０１３−１１５５８号公報

ところで、上記した光波距離計では、例えば反射プリズムのように極めて大きな光量の反射パルス光（反射光）を生じさせるものを測定対象物とした場合、その反射パルス光もＧＩファイバを経て波形が維持されたまま受光素子で受光する。このため、光波距離計では、受光素子から出力する当該反射パルス光に対応する受光信号が劣化することで、往復時間を適切に求めることができなくなり、測定対象物までの距離を適切に測定することができなくなる虞がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、極めて大きな光量の反射光であっても適切に対応することを可能としつつ、測定対象物までの距離を高精度で測定することのできる光波距離計を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本願発明の光波距離計は、測定光を測定対象物に照射して前記測定対象物で反射された前記測定光を受光素子で受光し、前記測定対象物までの前記測定光の往復時間から前記測定対象物までの距離を測定する光波距離計であって、前記測定対象物で反射された前記測定光を受けて集光する受光光学系と、前記受光光学系で集光された前記測定光を前記受光素子へと伝搬する伝搬光路部と、を備え、前記伝搬光路部は、マルチモードのグレーデッドインデックスファイバと、マルチモードのステップインデックスファイバと、の組み合わせで構成されることを特徴とする。

前記伝搬光路部では、前記マルチモードのグレーデッドインデックスファイバが前記受光光学系からの入射端面を形成し、前記マルチモードのステップインデックスファイバが前記受光素子への出射端面を形成している構成とすることができる。

前記伝搬光路部では、前記マルチモードのステップインデックスファイバの長さ寸法の下限を約５０ｍｍとする構成としてもよい。

前記伝搬光路部は、前記受光光学系で受けた前記測定光の前記受光素子への到達時間を遅延させるべく前記受光光学系から前記受光素子に至る光路長を延長させる測距光路延長部を形成する構成とされていることとすることができる。

さらに、前記測定光を前記測定対象物に照射させることなく前記受光素子へと導く内部参照光路を備える構成としてもよい。

本発明の光波距離計によれば、極めて大きな光量の反射光であっても適切に対応することを可能としつつ、測定対象物までの距離を高精度で測定することができる。

前記伝搬光路部では、前記マルチモードのグレーデッドインデックスファイバが前記受光光学系からの入射端面を形成し、前記マルチモードのステップインデックスファイバが前記受光素子への出射端面を形成している構成があるときは、距離測定の精度を高めつつ受光素子から出力される受光信号の劣化を防止することができる。

前記伝搬光路部では、前記マルチモードのステップインデックスファイバの長さ寸法の下限を約５０ｍｍとする構成とすると、測定対象物の種類に拘わらず受光素子から出力する受光信号の劣化を防止することができる。

前記伝搬光路部は、前記受光光学系で受けた前記測定光の前記受光素子への到達時間を遅延させるべく前記受光光学系から前記受光素子に至る光路長を延長させる測距光路延長部を形成する構成とされているときは、受光光学系で受けた測定光の光量が低減することや波形の変化を防止しつつ、受光素子への到達時間を適切に遅延させることができるので、より適切に測定対象物までの距離を測定することができる。

さらに、前記測定光を前記測定対象物に照射させることなく前記受光素子へと導く内部参照光路を備える構成とすると、より適切に測定対象物までの距離を測定することができる。

本発明に係る光波距離計の一例としての実施例の光波距離計１０の構成を模式的に示す説明図である。 光波距離計１０に用いる測距光路延長部２１の構成を説明するための説明図である。 測距光路延長部２１に用いるＧＩファイバ２６の光学的な特性を説明するための説明図である。 ＧＩファイバ２６の光学的な特性を説明するために入射信号Ｓｉと出射信号Ｓｅ１とを示すグラフであり、縦軸は光量を示し、横軸は時間を示す。 測距光路延長部２１に用いるＳＩファイバ２７の光学的な特性を説明するための説明図である。 ＳＩファイバ２７の光学的な特性を説明するために入射信号Ｓｉと出射信号Ｓｅ２とを示すグラフであり、縦軸は光量を示し、横軸は時間を示す。 実験装置５０の構成を模式的に示す説明図である。 構成１および構成２に対する実験装置５０の撮像装置６１で撮影した結果を示す説明図であり、左図が構成１の撮影結果を示し、右図が構成２の撮影結果を示す。 構成１および構成３に対する実験装置５０の撮像装置６１で撮影した結果を示す説明図であり、左図が構成１の撮影結果を示し、右図が構成３の撮影結果を示す。 構成１、構成４から構成６に対する中心位置を視準した状態での実験装置５０の撮像装置６１で撮影した結果を示す説明図であり、上から順に、構成１の撮影結果、構成４の撮影結果、構成５の撮影結果、構成６の撮影結果を示す。 構成１、構成４から構成６に対する視準位置をずらして最も光量が大きくなる状態での実験装置５０の撮像装置６１で撮影した結果を示す説明図であり、上から順に、構成１の撮影結果、構成４の撮影結果、構成５の撮影結果、構成６の撮影結果を示す。 下限検証装置７０の構成を模式的に示す説明図である。 下限検証装置７０においてＳＩファイバ７４の長さ寸法を変化させつつ撮像装置７６で撮影した結果を示す説明図であり、上から順に、ＳＩファイバ７４の長さ寸法を、５００ｍｍ、４００ｍｍ、３００ｍｍとしたものを示す。 下限検証装置７０においてＳＩファイバ７４の長さ寸法を変化させつつ撮像装置７６で撮影した結果を示す説明図であり、上から順に、ＳＩファイバ７４の長さ寸法を、２００ｍｍ、１００ｍｍ、５０ｍｍとしたものを示す。 下限検証装置７０においてＳＩファイバ７４の長さ寸法を変化させつつ撮像装置７６で撮影した結果を示す説明図であり、上から順に、ＳＩファイバ７４の長さ寸法を、４０ｍｍ、３０ｍｍ、２０ｍｍとしたものを示す。

以下に、本願発明に係る光波距離計の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

先ず、本願発明に係る光波距離計の一例としての光波距離計１０の概略的な構成について説明する。この光波距離計１０は、図１に示すように、測定対象物１１に測定光としての測定パルス光Ｐｍを照射し、その測定パルス光Ｐｍ（測定光）が測定対象物１１により拡散反射された測定光の反射光としての反射パルス光Ｐｒを受光する。これにより、光波距離計１０は、測定光の測定対象物１１までの往復時間、すなわち測定パルス光Ｐｍを照射してから反射パルス光Ｐｒを受光するまでの時間から、測定対象物１１までの距離を測定する。その測定対象物１１は、光波距離計１０が用いられる場面に応じて変化するものであり、例えば、室内であれば家具や室内設備等であり、屋外であれば建物やトンネル等の構造物や樹木や地形等となる。

この光波距離計１０は、光学部１２と計測部１３とが図示を略す筐体内に収容されて構成されている。その光学部１２は、測定光としての測定パルス光Ｐｍを照射するとともに、測定対象物１１により拡散反射された測定光の反射光としての反射パルス光Ｐｒを受光（取得）する。計測部１３は、光学部１２から照射した測定パルス光Ｐｍと、光学部１２で取得した反射パルス光Ｐｒと、を用いて測定光の往復時間を求めて、測定対象物１１までの距離を測定する。この光学部１２は、パルス発光光源１４と光源駆動部１５と光路分割部１６と投光光学系１７と内部参照光路１８と受光光学系１９と測距光路延長部２１と光路結合部２２と受光素子２３とを備える。

そのパルス発光光源１４は、測定対象物１１までの距離を測定するための測定光を出射するものであり、本実施例ではレーザ光線のパルス光を出射する。このパルス発光光源１４は、光源駆動部１５からの駆動信号を受けてレーザ光線をパルス発光することでパルス光（測定光）を出射する。その光源駆動部１５は、後述するように計測部１３からのパルス発光信号により駆動されて、短いパルス幅であって大きな光量（短パルスで高ピーク）のパルス光（測定光）をパルス発光光源１４から出射させる。本実施例では、一例として、パルス発光光源１４から出射させるパルス光（測定光）におけるパルス幅を１ｎｓｅｃとしている。そのパルス発光光源１４からのパルス光（測定光）の出射方向に光路分割部１６が設けられている。

その光路分割部１６は、パルス発光光源１４から出射されるパルス光（測定光）の一部を投光光学系１７へ向けて進行させるとともに、その他部を内部参照光路１８へ向けて進行させる。すなわち、光路分割部１６は、パルス発光光源１４からの光路を、投光光学系１７と内部参照光路１８とに分岐する。後述するように、その投光光学系１７へと進行したパルス光（測定光）は、測定対象物１１を照射する測定パルス光Ｐｍとされ、内部参照光路１８へと進行したパルス光（測定光）は、内部参照光としての内部参照パルス光Ｐｉとされる。このため、光路分割部１６は、１つのパルス光（測定光）を測定パルス光Ｐｍと内部参照パルス光Ｐｉとに分割するものであって、そのパルス光（測定光）を投光光学系１７と内部参照光路１８とに誘導するパルス光誘導部として機能する。この光路分割部１６は、例えばビームスプリッター等の光学部材を用いて形成することができる。

投光光学系１７は、パルス発光光源１４から出射されて光路分割部１６により分割された一方のパルス光（測定光）を、測定パルス光Ｐｍとして測定対象物１１に向けて照射するための光路を形成する。この投光光学系１７は、例えば平行光束と（コリメート）する等のように測定パルス光Ｐｍを所定の形状に成形するための少なくとも１つの光学部材を用いて構成され、その成形された測定パルス光Ｐｍを用いて走査すべく当該測定パルス光Ｐｍの出射光軸を２次元に変化（偏向）させることが可能とされている。その出射光軸の２次元の変化（偏向）は、投光光学系１７自体の向きを変化させることや、走査ミラーを用いることで構成することができる。なお、投光光学系１７の構成は、測定パルス光Ｐｍを測定対象物１１に向けて照射することを可能とするものであれば、適宜設定すればよく、本実施例の構成に限定されるものではない。

内部参照光路１８は、パルス発光光源１４から出射されて光路分割部１６により分割された他方のパルス光（測定光）を、測定対象物１１に照射させることなく内部参照パルス光Ｐｉ（内部参照光）として受光素子２３へと導くための光路を形成する。この内部参照光路１８は、本実施例では、内部光路用の光ファイバを用いて構成される。なお、内部参照光路１８の構成は、パルス発光光源１４から出射されたパルス光（測定光）を測定対象物１１に照射させることなく内部参照パルス光Ｐｉ（内部参照光）として受光素子２３へと導くことを可能とするものであれば、適宜設定すればよく、本実施例の構成に限定されるものではない。

受光光学系１９は、照射された測定パルス光Ｐｍが測定対象物１１で拡散反射（反射）された反射光としての反射パルス光Ｐｒを、測距光路延長部２１を経て受光素子２３へと導くための光路を形成する。このため、受光光学系１９は、投光光学系１７と協働して測距光路２４を構成している。この受光光学系１９は、対物レンズ１９ａを含む少なくとも１つの光学部材で構成され、その対物レンズ１９ａで受けた反射パルス光Ｐｒを焦点位置に集光させる。受光光学系１９は、走査方向からの反射パルス光Ｐｒを受けるべく受光光軸を２次元に変化（偏向）させることが可能とされており、この構成は投光光学系１７と同様に構成することができる。この受光光学系１９は、投光光学系１７と対物レンズ１９ａを含む一部もしくは全部の光学部材を共用するものであってもよく、投光光学系１７とは別の光学部材を用いるものであってもよい。なお、受光光学系１９の構成は、測定対象物１１からの反射パルス光Ｐｒを受けることを可能とするものであれば、適宜設定すればよく、本実施例の構成に限定されるものではない。

測距光路延長部２１は、受光光学系１９で受けた反射パルス光Ｐｒの受光素子２３への到達時間を遅延させつつ、当該受光素子２３へと反射パルス光Ｐｒを伝搬する。これは、内部参照光路１８を経て受光素子２３へと到達する内部参照パルス光Ｐｉと、測定対象物１１で反射されて受光光学系１９を経て受光素子２３へと到達する反射パルス光Ｐｒと、の到達時間に差を作ることで、光路を切替えることなく単一の受光素子２３から出力される受光信号Ｓｒ（電気信号）を用いて測距することを可能とするためである。このため、測距光路延長部２１は、受光光学系１９から受光素子２３に至る光路の長さ（光路長）を延長させるものであって、受光光学系１９で受けた反射パルス光Ｐｒを遅延させて受光素子２３へと伝搬する。このことから、測距光路延長部２１は、受光光学系１９で受けた反射パルス光Ｐｒを受光素子２３へと伝搬する伝搬光路部として機能する。この測距光路延長部２１の構成については、後に説明する。測距光路延長部２１は、受光光学系１９から入射された反射パルス光Ｐｒを光路結合部２２へ向けて出射させる。

その光路結合部２２は、測距光路延長部２１を経た反射パルス光Ｐｒを受光素子２３へと導くとともに、内部参照光路１８を経た内部参照パルス光Ｐｉを受光素子２３へと導く。すなわち、光路結合部２２は、受光光学系１９から測距光路延長部２１を経た光路と、内部参照光路１８を経た光路と、を結合（合流）する。この光路結合部２２は、本実施例では、ハーフミラー等の光学部材と、それぞれの光路に対応する光学部材と、を用いて形成される。光路結合部２２は、本実施例では、測距光路延長部２１（受光光学系１９）からの反射パルス光Ｐｒを当該測距光路延長部２１に対応するコリメート光学部材により平行光束とし、ハーフミラーを透過させた後に、集光光学部材で集光して受光素子２３に導く。また、光路結合部２２は、本実施例では、内部参照光路１８からの内部参照パルス光Ｐｉを当該内部参照光路１８に対応するコリメート光学部材により平行光束とし、ハーフミラーで反射した後に、集光光学部材で集光して受光素子２３に導く。その集光光学部材は、ハーフミラーと受光素子２３との間に設けられ、両光路に共通のものとされている。

その受光素子２３は、光路結合部２２により導かれた測定光としての反射パルス光Ｐｒおよび内部参照パルス光Ｐｉを受光して光電変換し、それぞれの受光量に応じた受光信号Ｓｒとしての電気信号を計測部１３に出力する。受光素子２３は、フォトダイオード等の受光素子を用いて構成することができる。なお、受光素子２３は、測定光（反射パルス光Ｐｒおよび内部参照パルス光Ｐｉ）の光量が小さい（測定光が微弱である）場合には、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）等の高感度な受光素子を用いることが望ましい。

計測部１３は、光源駆動部１５にパルス発光信号を出力することにより、その光源駆動部１５を介してパルス発光光源１４の駆動（点灯動作）を制御する。また、計測部１３は、受光素子２３から内部参照パルス光Ｐｉの受光信号Ｓｒと反射パルス光Ｐｒの受光信号Ｓｒとが入力されると、その両受光信号Ｓｒから測定光の往復時間を求めて測定対象物１１までの距離を演算する。

次に、光波距離計１０による距離測定の概略を説明する。計測部１３が光源駆動部１５を介してパルス発光光源１４を駆動制御することにより、そのパルス発光光源１４からパルス光（測定光）を出射させる。そのパルス光（測定光）は、一部が光路分割部１６を経て投光光学系１７へ向けて進行し、その投光光学系１７から測定パルス光Ｐｍとして測定対象物１１に照射される。その測定対象物１１からは、照射された測定パルス光Ｐｍが拡散反射（反射）されることで反射光としての反射パルス光Ｐｒが戻ってくる。その反射パルス光Ｐｒは、受光光学系１９に入射した後に測距光路延長部２１を経ることで遅延されて、光路結合部２２を経て受光素子２３で受光される。すると、受光素子２３は、受光した反射パルス光Ｐｒに応じた受光信号Ｓｒを計測部１３に出力する。

また、パルス発光光源１４から出射されたパルス光（測定光）は、他部が光路分割部１６を経て内部参照光路１８を進行することにより内部参照パルス光Ｐｉとされる。その内部参照パルス光Ｐｉは、光路結合部２２を経て受光素子２３で受光される。すると、受光素子２３は、受光した内部参照パルス光Ｐｉに応じた受光信号Ｓｒを計測部１３に出力する。

その計測部１３は、反射パルス光Ｐｒと内部参照パルス光Ｐｉとのそれぞれについて受光した時点を示す受光時間を求める。そして、計測部１３は、反射パルス光Ｐｒの受光時間と内部参照パルス光Ｐｉの受光時間とを比較することで、その両受光時間の時間差を求める。この時間差は、パルス光（測定光）が光波距離計１０と測定対象物１１との間を往復した時間（往復時間）を示すこととなる。このため、計測部１３は、この時間差（測定光の往復時間）と光速とに基づいて、測定対象物１１までの距離を演算する。この受光時間の求め方、時間差（測定光の往復時間）の求め方および測定対象物１１までの距離の演算の詳細については、公知であるのでその説明は省略する。ここで、一般にこのように測定対象物１１までの距離を演算する際、受光素子２３やそこからの受光信号Ｓｒを処理するための検出回路等のドリフトが測定誤差として影響することが考えられる。ところが、計測部１３では、内部参照パルス光Ｐｉと反射パルス光Ｐｒとの時間差を求めていることから、検出回路等のドリフトの影響が相殺されるので、正確な距離の演算が可能となる。

ここで、反射パルス光Ｐｒの光量は、測距距離（測定対象物１１までの距離）に応じて変化する。この場合、内部参照光路１８から分岐させて補正用参照光路２５を設けるものとしてもよい。この補正用参照光路２５は、内部参照パルス光Ｐｉの光量の変化による遅延の影響を補正するものであり、分岐された内部参照パルス光Ｐｉを遅延させて受光素子２３へと導く。このように補正用参照光路２５を設ける場合、光路結合部２２は、測距光路延長部２１を経た反射パルス光Ｐｒと内部参照光路１８を経た内部参照パルス光Ｐｉとに加えて、補正用参照光路２５を経て遅延された内部参照パルス光Ｐｉを受光素子２３へと導くものとする。その場合、光路結合部２２は、上記したハーフミラー等の光学部材を第１光学部材とし、ハーフミラー等の第２光学部材を追加する。そして、光路結合部２２では、その第２光学部材を、補正用参照光路２５からの内部参照パルス光Ｐｉを透過させて第１光学部材に導くとともに、内部参照光路１８からの内部参照パルス光Ｐｉを反射して第１光学部材に導くものとする。これにより、光路結合部２２では、測距光路延長部２１（受光光学系１９）からの反射パルス光Ｐｒを第１光学部材が透過させて受光素子２３に導くとともに、補正用参照光路２５からの内部参照パルス光Ｐｉと内部参照光路１８からの内部参照パルス光Ｐｉとを第１光学部材で反射することで受光素子２３に導くことができる。

次に、本発明に係る実施例の光波距離計１０における特徴的な構成について、主に図２から図１５を用いて説明する。光波距離計１０では、測距光路延長部２１が、図２に示すように、マルチモードのグレーデッドインデックスファイバ（以下ではＧＩファイバともいう）２６と、マルチモードのステップインデックスファイバ（以下ではＳＩファイバともいう）２７と、が組み合わされて構成されている。

そのＧＩファイバ２６は、図３に示すように、屈折率ｎ１とされた中心のコア２６ａと、それを取り囲む屈折率ｎ２（＜ｎ１）のクラッド２６ｂと、それらを覆う被覆部２６ｃと、を有する。このＧＩファイバ２６では、コア２６ａにおいて、伝搬可能な全てのモードの伝搬時間を同一に近づけるべく、中心の屈折率が最も大きくかつ半径方向の外側に向かうにつれて屈折率が暫時的に小さくなるように屈折率ｎ１の分布を設定している（図３右側のプロファイル参照）。このため、ＧＩファイバ２６では、伝搬する光（光信号）のモード分散量Ｄ１を小さくすることができる。これにより、ＧＩファイバ２６では、図４に示すように、パルス波としての入射信号Ｓｉを一端から入射したものとすると、他端から出射信号Ｓｅ１を出射することができ、光量が低減することや波形が崩れることを防止しつつ光信号を伝搬することができる。このＧＩファイバ２６は、本実施例では、コア２６ａの径寸法を１００μｍ、クラッド２６ｂの径寸法（コア２６ａを含む）を１４０μｍとし、コア２６ａのＮＡを０．２９としている。

ＳＩファイバ２７は、図５に示すように、屈折率ｎ３とされた中心のコア２７ａと、それを取り囲む屈折率ｎ４（＜ｎ３）のクラッド２７ｂと、それらを覆う被覆部２７ｃと、を有する。このＳＩファイバ２７では、コア２７ａの屈折率ｎ３の分布を半径方向で見た位置に拘わらず一様に設定している（図５右側のプロファイル参照）。このため、ＳＩファイバ２７では、伝搬する光（光信号）のモード分散量Ｄ２が、ＧＩファイバ２６（モード分散量Ｄ１（図３参照））と比較して大きくなる。これにより、ＳＩファイバ２７では、図６に示すように、パルス波としての入射信号Ｓｉを入射したものとすると出射信号Ｓｅ２を出射することとなり、ＧＩファイバ２６（出射信号Ｓｅ１）と比較して、光量を低減させつつ分散させて光信号を伝搬する。このＳＩファイバ２７は、本実施例では、コア２７ａの径寸法を１０５μｍ、クラッド２７ｂ（コア２７ａを含む）の径寸法を１２５μｍとし、コア２７ａのＮＡを０．２２としている。

そして、本実施例の測距光路延長部２１では、図２に示すように、全長を７５００ｍｍとして、そのうちの２３０ｍｍをＳＩファイバ２７とするとともに残り（７２７０ｍｍ）をＧＩファイバ２６としている。そのＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とは、光の伝搬を可能としつつ互いに接続する接続箇所２８を介して組み合わせられている。その接続箇所２８は、本実施例では、融着により形成されている。なお、接続箇所２８は、ＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７との間での光の伝搬を可能としつつ互いに接続するものであれば、コネクタを用いるものであってもよく、光学部材を介在させるものであってもよく、単に両端面を付き合わせるものであってもよく、他の構成であってもよく、本実施例の構成に限定されるものではない。

また、本実施例の測距光路延長部２１では、入射端側すなわち受光光学系１９側にＧＩファイバ２６が設けられるとともに、出射端側すなわち光路結合部２２側にＳＩファイバ２７が設けられている。このため、測距光路延長部２１は、ＧＩファイバ２６における接続箇所２８とは反対側の端面により受光光学系１９を経た反射パルス光Ｐｒが入射される入射端面２６ｄを形成し、かつＳＩファイバ２７における接続箇所２８とは反対側の端面により伝搬した反射パルス光Ｐｒを出射する出射端面２７ｄを形成する。この測距光路延長部２１は、入射端面２６ｄが受光光学系１９の焦点位置に位置され、出射端面２７ｄが光路結合部２２における測距光路延長部２１のための入射位置に位置される。

このため、光波距離計１０では、図１に示すように、測定対象物１１からの反射パルス光Ｐｒを受光光学系１９（その対物レンズ１９ａ）で受けると、その反射パルス光Ｐｒを受光光学系１９で集光して測距光路延長部２１のＧＩファイバ２６（その入射端面２６ｄ（図２参照））に入射させる。そして、反射パルス光Ｐｒは、測距光路延長部２１においてＧＩファイバ２６から接続箇所２８を介してＳＩファイバ２７を伝搬され、その出射端面２７ｄ（図２参照）から光路結合部２２に出射されて受光素子２３で受光される。このため、光波距離計１０では、例えば反射プリズムのように極めて大きな光量の反射パルス光Ｐｒ（反射光）を生じさせるものを測定対象物１１とした場合であっても、受光素子２３から出力される反射パルス光Ｐｒに対応する受光信号Ｓｒの劣化を防止することができる。これについて、以下で説明する。

光波距離計１０では、短いパルス幅であって大きな光量（短パルスで高ピーク）のパルス光（測定光）を測定パルス光Ｐｍとして測定対象物１１に照射している。これにより、光波距離計１０では、測定パルス光Ｐｍが離れた位置にある測定対象物１１で拡散反射されることによる反射光としての反射パルス光Ｐｒを取得しても、その反射パルス光Ｐｒにおける光量を高精度な測量を可能とする観点から十分なものとすることができる。換言すると、光波距離計１０では、短いパルス幅であって大きな光量（短パルスで高ピーク）のパルス光（測定光）を用いることから、測定対象物１１での拡散反射を利用するものであっても、測定可能な距離を伸ばすことができるとともに高精度な測量を可能とすることができる。そして、光波距離計１０では、その反射パルス光Ｐｒを用いて高精度に距離測定を行うために、反射パルス光Ｐｒにおける光量が低減することや波形が崩れることを防止しつつ当該反射パルス光Ｐｒを受光素子２３に受光させることが望ましい。このため、光波距離計１０では、測距光路延長部２１にマルチモードのグレーデッドインデックスファイバを用いることが考えられる。すると、光波距離計１０では、受光光学系１９（対物レンズ１９ａ）で受けた反射パルス光Ｐｒをマルチモードのグレーデッドインデックスファイバで光路結合部２２まで伝搬して、受光素子２３に受光させることができる。このため、光波距離計１０では、離れた位置にある測定対象物１１で拡散反射された反射パルス光Ｐｒを用いて高精度な測量を行うことができる。

ところが、光波距離計１０では、上記したような構成とすると、例えば、測量作業において常用される反射プリズムのように極めて大きな光量の反射パルス光Ｐｒを生じさせるものを測定対象物１１とした場合、そこからの反射パルス光Ｐｒが極めて大きな光量となる。光波距離計１０では、その極めて大きな光量の反射パルス光Ｐｒを、受光光学系１９（対物レンズ１９ａ）で受けてマルチモードのグレーデッドインデックスファイバで光路結合部２２まで伝搬して、受光素子２３に受光させる。このため、受光素子２３では、光量が低減することや波形が崩れることが防止された反射パルス光Ｐｒを受光することとなるので、極めて大きな光量の反射パルス光Ｐｒを受光することとなる。すると、受光素子２３では、想定している光量よりも極めて大きな光量を受光することとなるので、その反射パルス光Ｐｒに対応して出力する受光信号Ｓｒを劣化させてしまう。特に、光波距離計１０では、短いパルス幅であって大きな光量の測定パルス光Ｐｍを用いることから、上記したグレーデッドインデックスファイバのコアの断面で見て局所的に極めて大きな光量の箇所が生じてしまうので、受光素子２３の受光面における局所的な箇所に大きな電流を生じさせることとなり、受光素子２３での受光信号Ｓｒの劣化を生じさせ易くなる。このため、光波距離計１０では、測定光の往復時間を適切に求めることができなくなり、測定対象物１１までの距離を適切に測定することができなくなる虞がある。

これに対し、光波距離計１０では、測距光路延長部２１をＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とを組み合わせるものとしている（図２参照）。このため、測距光路延長部２１では、モード分散量Ｄ２（図５参照）が大きいＳＩファイバ２７において、反射パルス光Ｐｒの光量を低減しつつ断面で見てコア２７ａの全体に渡って分散させることができる。これにより、光波距離計１０では、極めて大きな光量の反射パルス光Ｐｒを受光光学系１９（対物レンズ１９ａ）で受けた場合であっても、測距光路延長部２１としてのＧＩファイバ２６およびＳＩファイバ２７で光路結合部２２まで伝搬する際に、反射パルス光Ｐｒの光量を低減しつつコア２７ａの全体に渡って分散させる。このため、光波距離計１０では、反射プリズムのように極めて大きな光量の反射パルス光Ｐｒ（反射光）を生じさせるものを測定対象物１１とした場合であっても、受光素子２３から反射パルス光Ｐｒに対応して出力する受光信号Ｓｒの劣化を防止することができる。

このことを、図７に示す実験装置５０を用いて検証する。この実験装置５０は、レーザ出射部５１とコリメータ光学部材５２と反射ミラー５３とビームスプリッター５４と反射プリズム５５と受光光学部材５６と伝搬部５７と集光光学部材５８とフィルタ部材５９と撮像装置６１とを有する。そして、伝搬部５７として、７．５ｍのマルチモードのグレーデッドインデックスファイバのみを用いたもの（構成１とする）と、７．５ｍのマルチモードのグレーデッドインデックスファイバに１．０ｍのマルチモードのステップインデックスファイバを融着により接続したもの（構成２とする）と、７．５ｍのマルチモードのグレーデッドインデックスファイバに０．７５ｍのマルチモードのステップインデックスファイバを融着により接続したもの（構成３とする）と、の３種類を用いる。伝搬部５７は、受光光学部材５６の焦点位置に入射端面５７ａを位置させるとともに、集光光学部材５８の物体位置に出射端面５７ｂを位置させて配置されている。

実験装置５０では、レーザ出射部５１から出射したレーザ光をコリメータ光学部材５２で平行光束としてから反射ミラー５３で反射して、ビームスプリッター５４へと進行させる。そして、レーザ光は、ビームスプリッター５４で反射されることにより反射プリズム５５へと向かい、その反射プリズム５５で反射されてビームスプリッター５４へと戻り、そのビームスプリッター５４を透過して受光光学部材５６により集光される。その受光光学部材５６を経たレーザ光は、入射端面５７ａから伝搬部５７に入射し、その伝搬部５７で伝搬されて出射端面５７ｂから出射され、集光光学部材５８で集光されつつフィルタ部材５９を通る。そして、そのレーザ光の様子を撮像装置６１で撮影する。その撮影した結果を図８および図９に示す。なお、図８および図９では、伝搬部５７で伝搬されて出射端面５７ｂにおけるコア（構成１ではグレーデッドインデックスファイバのコア、構成２、３ではステップインデックスファイバのコア）に相当する箇所を円で示している。また、図８および図９では、レーザ光の光量が高い箇所ほど明るくなるものとして示している。そして、図８および図９の左図では、円を超えた上下に帯状に伸びる明るい箇所が存在しているが、これは撮像装置６１においてスミアが生じたものと考えられ、実際に出射端面５７ｂにおけるレーザ光の光量（明るさ）とは異なるものである。なお、この実験装置５０を用いた検証では、撮像装置６１での撮影結果（図８および図９）からレーザ光の光量（明るさ）として規格化した値を、光量のピーク値および平均光量として用いている。

図８では、左図が構成１での撮影結果を示し、右図が構成２での撮影結果を示す。その構成１（図８の左図）では、光量のピーク値が８６８であり、平均光量が４３．９であった。そして、構成１では、図８の左図に示すように、出射端面５７ｂのコアの内方における中心位置の近傍において、局所的にレーザ光の光量が高くなっていることが解る。これに対して、その構成２（図８の右図）では、光量のピーク値が１６４であり、平均光量が３９．６であった。そして、構成２では、図８の右図に示すように、出射端面５７ｂのコアの内方において、全体的に偏りなくレーザ光の光量が分散していることが解る。

同様に、図９では、左図が構成１での撮影結果を示し、右図が構成３での撮影結果を示す。なお、この図９では、構成３と測定条件を近付けるために、その構成３での撮影の際に構成１での撮影を再度行っている。このため、図８の左図と図９の左図とでは、同じ構成１に対する撮影結果ではあるがその様子および数値が多少異なるものとなっている。その構成１（図９の左図）では、光量のピーク値が８７２であり、平均光量が４３．５であった。そして、構成１では、図９の左図に示すように、出射端面５７ｂのコアの内方における中心位置の近傍において、局所的にレーザ光の光量が高くなっていることが解る。これに対して、その構成３（図９の右図）では、光量のピーク値が１９２であり、平均光量が３５．７であった。そして、構成３では、図９の右図に示すように、出射端面５７ｂのコアの内方において、全体的に偏りなくレーザ光の光量が分散していることが解る。

この実験装置５０を用いた検証結果から、マルチモードのグレーデッドインデックスファイバのみで伝搬部５７を形成した場合（構成１）には、撮像装置６１に入射するレーザ光において、中心位置の近傍に偏りが生じているとともに、局所的に光量が極めて高い箇所が存在している。これに対して、マルチモードのグレーデッドインデックスファイバにマルチモードのステップインデックスファイバを接続して伝搬部５７を形成した場合（構成２、３）には、撮像装置６１に入射するレーザ光において、全体的に偏りなくレーザ光の光量が分散しているとともに、光量のピーク値も大幅に低減されている。この構成２、３は、上述したようにマルチモードのグレーデッドインデックスファイバにマルチモードのステップインデックスファイバを接続したものであり、本実施例の光波距離計１０と同様の構成である。このため、光波距離計１０では、マルチモードのグレーデッドインデックスファイバのみで測距光路延長部２１を形成する場合とは異なり、反射プリズムのように極めて大きな光量の反射パルス光Ｐｒ（反射光）を生じさせるものを測定対象物１１とした場合であっても受光素子２３から反射パルス光Ｐｒに対応して出力する受光信号Ｓｒの劣化を防止できることがわかる。

ここで、伝搬部５７に入射するレーザ光を分散するのであれば、モードスクランブラを用いることも考えられる。そのモードスクランブラとしては、光ファイバを波状に数回湾曲させたり螺旋状としたりして形成したものがあげられる。そのモードスクランブラは、ＳＩファイバの一部または全部を湾曲（螺旋状）して形成するものであってもよく、ＧＩファイバの一部または全部を湾曲（螺旋状）して形成するものであってもよく、他の光ファイバを湾曲（螺旋状）させて形成してＳＩファイバもしくはＧＩファイバに接続するものであってもよい。また、モードスクランブラに用いる光ファイバとしては、マルチモードのステップインデックスファイバを用いてもよく、マルチモードのグレーデッドインデックスファイバを用いてもよく、他の光ファイバを用いるものであってもよい。

このことを鑑みて、図７に示す実験装置５０における伝搬部５７として、７．５ｍのマルチモードのグレーデッドインデックスファイバを用いるとともにそのマルチモードのグレーデッドインデックスファイバの一部または全部を湾曲（螺旋状）してモードスクランブラを設けたもの（構成４とする）と、７．５ｍのマルチモードのグレーデッドインデックスファイバに７．５ｍのマルチモードのステップインデックスファイバを融着により接続したもの（構成５とする）と、７．５ｍのマルチモードのグレーデッドインデックスファイバに７．５ｍのマルチモードのステップインデックスファイバを融着により接続するとともにそのマルチモードのステップインデックスファイバの一部または全部を湾曲（螺旋状）してモードスクランブラを設けたもの（構成６とする）と、を用意する。なお、この構成４および構成６では、モードスクランブラとして形成した湾曲（螺旋状）する箇所の長さ寸法を約５０ｍｍとしている。そして、上記した構成１と、この構成４から構成６と、を用いて、図８および図９と同様に、撮像装置６１で撮影した結果を図１０および図１１に示す。

その図１０は、反射プリズム５５における中心位置を視準した（受光光学部材５６から伝搬部５７（その入射端面５７ａ）に至る光軸上に位置させた）状態での撮影結果を示す。また、図１１は、反射プリズム５５における中心位置から視準位置をずらして最も光量が大きくなる状態での撮影結果を示す。この図１０および図１１では、最も上図が構成１での撮影結果を示し、上から２番目の図が構成４での撮影結果を示し、上から３番目の図が構成５での撮影結果を示し、最も下図が構成６での撮影結果を示す。この図１０および図１１においても、図８および図９と同様に、出射端面５７ｂにおけるコア（構成１、４ではグレーデッドインデックスファイバのコア、構成５、６ではステップインデックスファイバのコア）に相当する箇所を円で示している。また、図１０および図１１においても、図８および図９と同様に、レーザ光の光量が高い箇所ほど明るくなるものとして示している。

中心位置を視準した場合、構成１では、図１０の最も上図に示すように、出射端面５７ｂのコアの内方における中心位置の近傍において、局所的にレーザ光の光量が高くなっている。また、構成４であっても、図１０の上から２番目の図に示すように、構成１ほどではないが、出射端面５７ｂのコアの内方における中心位置の近傍において、局所的にレーザ光の光量が高くなっている。そして、構成５では、図１０の上から３番目の図に示すように、出射端面５７ｂのコアの内方において、全体的に偏りなくレーザ光の光量が分散している。同様に、構成６では、図１０の最も下図に示すように、出射端面５７ｂのコアの内方において、全体的に偏りなくレーザ光の光量が分散している。

また、視準位置をずらして最も光量が大きくなる状態とした場合、構成１では、図１１の最も上図に示すように、出射端面５７ｂのコアの内方における中心位置の近傍において、局所的にレーザ光の光量が高くなっている。また、構成４であっても、図１１の上から２番目の図に示すように、構成１ほどではないが、出射端面５７ｂのコアの内方における中心位置の近傍において、局所的にレーザ光の光量が高くなっている。そして、構成５では、図１１の上から３番目の図に示すように、出射端面５７ｂのコアの内方において、全体的に偏りなくレーザ光の光量が分散している。同様に、構成６では、図１１の最も下図に示すように、出射端面５７ｂのコアの内方において、全体的に偏りなくレーザ光の光量が分散している。

これらのことから、マルチモードのグレーデッドインデックスファイバの一部または全部にモードスクランブラを設けても（構成４）、モードスクランブラを設けない場合（構成１）と同様に、局所的にレーザ光の光量が高くなることを防止することが困難であることがわかる。これに対して、マルチモードのグレーデッドインデックスファイバにマルチモードのステップインデックスファイバを接続した場合（構成５、６）には、モードスクランブラを設けるか否かに拘わらず、撮像装置６１に入射するレーザ光において、全体的に偏りなくレーザ光の光量が分散しているとともに、光量のピーク値も大幅に低減されている。この構成５は、本実施例の光波距離計１０のようにマルチモードのグレーデッドインデックスファイバにマルチモードのステップインデックスファイバを接続したものであり、構成６は本実施例の光波距離計１０の構成にさらにモードスクランブラを設けたものである。このため、光波距離計１０では、マルチモードのグレーデッドインデックスファイバにモードスクランブラを設けて測距光路延長部２１を形成する場合とは異なり、反射プリズムのように極めて大きな光量の反射パルス光Ｐｒ（反射光）を生じさせるものを測定対象物１１とした場合であっても受光素子２３から反射パルス光Ｐｒに対応して出力する受光信号Ｓｒの劣化を防止することができることがわかる。この検証結果から、光波距離計１０では、測距光路延長部２１において、ＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とを組み合わせることを前提として、さらにモードスクランブラを設ける（他の光ファイバで形成したモードスクランブラを接続することも含む）ものであってもよい。

ここで、光波距離計１０では、測距光路延長部２１のＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７との組み合わせにおいて、ＳＩファイバ２７がどのくらいの長さ寸法があれば上記した効果が得られるのかを検証する。先ず、光波距離計１０では、受光光学系１９で受けた反射パルス光Ｐｒにおける光量が低減することや波形が崩れることを防止しつつ受光素子２３に受光させることが望ましい。これは、光波距離計１０では、測定対象物１１までの距離を算出する際、反射パルス光Ｐｒの受光時間と内部参照パルス光Ｐｉの受光時間とを比較することで両受光時間の時間差（測定光の往復時間）を求めることから、反射パルス光Ｐｒにおける光量が低減したり波形が崩れたりすると当該時間差を正確に求めることが困難となることによる。このため、光波距離計１０では、ＳＩファイバ２７で伝搬されることより生じる反射パルス光Ｐｒでの波形の広がりを、上記した時間差（測定光の往復時間）を正確に求めることを可能とする許容値に抑える必要がある。その反射パルス光Ｐｒでの波形の広がりは、ＳＩファイバ２７における伝搬速度に基づく時間差τで示すことができるので、ＳＩファイバ２７の長さ寸法をＬとすると、次式（１）で表すことができる。なお、式（１）では、ＳＩファイバ２７において、コア２７ａの屈折率をｎ３とし、クラッド２７ｂの屈折率をｎ４としている（図５参照）。また、Ｃは光速を示す。

τ＝Ｌ×（ｎ３−ｎ４）／Ｃ ・・・・（１）
このため、光波距離計１０では、測距光路延長部２１におけるＳＩファイバ２７の長さ寸法の上限を、反射パルス光Ｐｒにおける光量が低減することや波形が崩れることを防止しつつ受光素子２３に受光させるべく、式（１）を満たすものとする。

また、光波距離計１０では、上述したように、極めて大きな光量の反射パルス光Ｐｒ（反射光）を生じさせるものを測定対象物１１とした場合であっても、反射パルス光Ｐｒの光量を低減しつつ分散させることで受光素子２３から出力する受光信号Ｓｒの劣化を防止することを目的としている。その反射パルス光Ｐｒの光量を低減しつつ分散させることは、上述したように、主に測距光路延長部２１におけるＳＩファイバ２７が担うこととなる。このため、本実施例では、この目的を達成することを可能とするＳＩファイバ２７の長さ寸法の下限を、図１２に示す下限検証装置７０を用いて検証する。

先ず、極めて大きな光量の反射パルス光Ｐｒ（反射光）を生じさせる測定対象物１１として想定されるもののうち、最も大きな光量の反射パルス光Ｐｒを生じさせるものとして測量作業において常用される反射プリズムが考えられる。このことから、下限検証装置７０では、その反射プリズムで反射された反射パルス光Ｐｒ（反射光）に相当する光量の検証光Ｌｖを用いて光量を計測する。この下限検証装置７０は、検証光出射部７１とＧＩファイバ７２と接続箇所７３とＳＩファイバ７４と集光レンズ７５と撮像装置７６とを有する。

検証光出射部７１は、本実施例では、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）光源であり、検証光Ｌｖとして中心波長９８０ｎｍで線幅（周波数の幅）が±１０ｎｍであって出力が１．２ｍＷの光を出射するものとされている。集光レンズ７５は、検証光出射部７１から出射されＳＩファイバ７４を経た検証光Ｌｖを集光する。そして、撮像装置７６は、その検証光Ｌｖの様子を撮影可能とされている。このため、下限検証装置７０では、検証光出射部７１から出射され、ＧＩファイバ７２から接続箇所７３を介してＳＩファイバ７４を経た検証光Ｌｖの様子を、集光レンズ７５を介して撮像装置７６で撮影する。

下限検証装置７０では、ＧＩファイバ７２と接続箇所７３とＳＩファイバ７４とが、光波距離計１０における測距光路延長部２１すなわちＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とが接続箇所２８で接続されたものと同様の構成とされている。このため、本実施例では、ＧＩファイバ７２は、長さ寸法を７５００ｍｍとし、コア（２６ａ）の径寸法を１００μｍ、クラッド（２６ｂ）の径寸法を１４０μｍとし、コア（２６ａ）のＮＡを０．２９としている。また、ＳＩファイバ７４は、コア（２７ａ）の径寸法を１０５μｍ、クラッド（２７ｂ）の径寸法を１２５μｍとし、コア（２７ａ）のＮＡを０．２２としている。そして、接続箇所７３は、ＧＩファイバ７２とＳＩファイバ７４とを融着により接続している。この下限検証装置７０を用いたＳＩファイバ２７の長さ寸法の下限の検証では、ＳＩファイバ７４の長さ寸法を５００ｍｍから徐々に短くしていく。

その撮影した結果を図１３から図１５に示す。なお、図１３から図１５では、ＳＩファイバ７４の出射端面におけるコアに相当する箇所を円で示している。また、図１３から図１５では、検証光Ｌｖの光量が高い箇所ほど白くなるものとして示している（図１５参照）。なお、図１３から図１５では、円を超えた上下に帯状に伸びる明るい箇所と円を取り巻く明るい箇所とが存在しているが、これは撮像装置７６においてスミアが生じたものと考えられ、実際にＳＩファイバ７４の出射端面における検証光Ｌｖの光量（明るさ）とは異なるものである。

図１３では、上から順に、ＳＩファイバ７４の長さ寸法を、５００ｍｍ、４００ｍｍ、３００ｍｍとしたものを示す。また、図１４では、上から順に、ＳＩファイバ７４の長さ寸法を、２００ｍｍ、１００ｍｍ、５０ｍｍとしたものを示す。そして、図１５では、上から順に、ＳＩファイバ７４の長さ寸法を、４０ｍｍ、３０ｍｍ、２０ｍｍとしたものを示す。なお、図１３から図１５では、図８から図１１に示す撮像装置６１で撮影した結果とは見え方が異なるものとなっているが、これは下限検証装置７０では検証光出射部７１として発振波長幅の広いＳＬＤ光源を用いていることによる。

ＳＩファイバ７４の長さ寸法が５００ｍｍから３００ｍｍの間では、図１３に示すように、いずれの場合であっても全体的に偏りなくレーザ光の光量が分散している。また、ＳＩファイバ７４の長さ寸法が２００ｍｍから５０ｍｍの間では、図１４に示すように、いずれの場合であっても全体的に偏りなくレーザ光の光量が分散している。そして、ＳＩファイバ７４の長さ寸法が４０ｍｍとなると、図１５の最も上図に示すように、コアの内方における中心位置の近傍において、局所的にレーザ光の光量が高くなっている。加えて、ＳＩファイバ７４の長さ寸法が３０ｍｍおよび２０ｍｍであっても、図１５に示すように、コアの内方における中心位置の近傍において、局所的にレーザ光の光量が高くなっている。

この下限検証装置７０を用いた検証から、ＳＩファイバ７４の長さ寸法が５０ｍｍあれば、受光素子２３から出力する受光信号Ｓｒに劣化を生じさせない程度に分散できることがわかる。そして、ＳＩファイバ７４の長さ寸法が４０ｍｍ、３０ｍｍ、２０ｍｍの場合には、いずれであっても受光素子２３から出力する受光信号Ｓｒに劣化を生じさせる程に局所的にレーザ光の光量が高くなっている。この検証結果から、光波距離計１０における測距光路延長部２１のＳＩファイバ２７の長さ寸法の下限を約５０ｍｍとする。これにより、光波距離計１０では、測距光路延長部２１のＧＩファイバ２６に５０ｍｍ以上の長さ寸法のＳＩファイバ２７を組み合わせることで、極めて大きな光量の反射パルス光Ｐｒ（反射光）を生じさせるものを測定対象物１１とした場合であっても、反射パルス光Ｐｒの光量を低減しつつ分散させることで受光素子２３から出力する受光信号Ｓｒの劣化を防止することができる。このため、光波距離計１０では、反射パルス光Ｐｒが極めて大きな光量であっても適切に対応することができ、その反射パルス光Ｐｒを生じさせた測定対象物１１までの距離を高精度で測定することができる。

このように、本発明に係る光波距離計の一実施例としての光波距離計１０では、受光光学系１９で受けた反射パルス光Ｐｒ（測定光）を受光素子２３へと伝搬する伝搬光路部としての測距光路延長部２１を、ＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とを組み合わせて構成している。このため、光波距離計１０では、測距光路延長部２１において、ＳＩファイバ２７における光量を低減させつつ分散させて光信号を伝搬するという光学特性を利用しつつ、受光光学系１９で受けた反射パルス光Ｐｒを受光素子２３へと伝搬することができる。これにより、光波距離計１０では、極めて大きな光量の反射パルス光Ｐｒ（反射光）を生じさせるものを測定対象物１１とした場合であっても、受光素子２３から出力される反射パルス光Ｐｒに対応する受光信号Ｓｒの劣化を防止することができる。

また、光波距離計１０では、伝搬光路部（測距光路延長部２１）をＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とを組み合わせて構成している。このため、光波距離計１０では、測距光路延長部２１において、ＧＩファイバ２６における光量が低減することや波形が崩れることを防止しつつ光信号を伝搬するという光学特性を利用することができる。これにより、光波距離計１０では、反射パルス光Ｐｒ（測定光）を用いて高精度に距離測定を行うことができる。

さらに、光波距離計１０では、伝搬光路部（測距光路延長部２１）をＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とを組み合わせて構成している。このため、光波距離計１０では、送る距離が長くなっても波形の変化を防止しつつ、反射パルス光Ｐｒ（測定光）が極めて大きな光量であっても受光素子２３から出力される受光信号Ｓｒの劣化を防止することができる。このため、光波距離計１０では、距離測定の精度を高めつつ受光素子２３から出力される受光信号Ｓｒの劣化を防止することができる。

光波距離計１０では、伝搬光路部（測距光路延長部２１）をＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とを組み合わせて構成することにより、送る距離が長くなっても光量が低減することや波形の変化を防止しつつ、極めて大きな光量の反射パルス光Ｐｒ（反射光）に対しても受光素子２３からの受光信号Ｓｒの劣化を防止する。このため、光波距離計１０では、伝搬光路部（測距光路延長部２１）を極めて簡単に構成することができ、距離測定の精度を高めつつ受光素子２３から出力される受光信号Ｓｒの劣化を防止することができる。

光波距離計１０では、受光光学系１９で受けた反射パルス光Ｐｒを受光素子２３へと伝搬する伝搬光路部（測距光路延長部２１）を、ＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とを組み合わせて構成している。このため、光波距離計１０では、測定対象物１１の種類によって光量が大きく変化し得る反射パルス光Ｐｒ（測定光）の高精度の測定を可能とする程度に波形の変化を防止しかつ適度に分散させて光量を適切なものとした反射パルス光Ｐｒを受光素子２３に受光させることができる。これにより、光波距離計１０では、距離測定の精度を高めつつ受光素子２３から出力される受光信号Ｓｒの劣化を防止することができる。

光波距離計１０では、伝搬光路部（測距光路延長部２１）において、ＧＩファイバ２６が受光光学系１９からの入射端面２６ｄを形成し、ＳＩファイバ２７が受光素子２３への出射端面２７ｄを形成している。このため、光波距離計１０では、先ずＧＩファイバ２６において光量が低減することや波形が崩れることを防止しつつ反射パルス光Ｐｒ（測定光）を伝搬し、最後にＳＩファイバ２７において光量を低減させつつ分散させて反射パルス光Ｐｒ（測定光）を調整する。これにより、光波距離計１０では、距離測定の精度を高めつつ受光素子２３から出力される受光信号Ｓｒの劣化を防止することができる。

光波距離計１０では、伝搬光路部（測距光路延長部２１）におけるＳＩファイバ２７の長さ寸法の下限を約５０ｍｍとしている。このため、光波距離計１０では、極めて大きな光量の反射パルス光Ｐｒ（反射光）を生じさせる測定対象物１１として想定されるもののうち、最も大きな光量の反射パルス光Ｐｒを生じさせるものと考えられる反射プリズムを測定対象物１１とした場合であっても、受光素子２３から出力する受光信号Ｓｒの劣化を防止することができる。これにより、光波距離計１０では、測定対象物１１の種類に拘わらず、当該測定対象物１１までの距離を正確に測定することができる。

光波距離計１０では、ＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とを組み合わせて構成した伝搬光路部で、受光光学系１９で受けた反射パルス光Ｐｒ（測定光）の受光素子２３への到達時間を遅延させるべく受光光学系１９から受光素子２３に至る光路長を延長させる測距光路延長部２１を形成している。このため、光波距離計１０では、受光光学系１９から受光素子２３に至る光路長を延長させてもＧＩファイバ２６の長さ寸法を調節することにより、光量が低減することや波形の変化を防止しつつ反射パルス光Ｐｒを受光素子２３に受光させることができる。これにより、光波距離計１０では、受光光学系１９で受けた反射パルス光Ｐｒの光量が低減することや波形の変化を防止しつつ、受光素子２３への到達時間を適切に遅延させることができるので、より適切に測定対象物１１までの距離を正確に測定することができる。

光波距離計１０では、測定パルス光Ｐｍを測定対象物１１に照射させることなく受光素子２３へと導く内部参照光路１８を備え、その内部参照光路１８とは異なる光路であって受光光学系１９から受光素子２３に反射パルス光Ｐｒ（測定光）を伝搬する伝搬光路部（測距光路延長部２１）をＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とを組み合わせて構成する。このため、光波距離計１０では、測定対象物１１の種類によって光量が大きく変化し得る受光光学系１９で受けた反射パルス光Ｐｒに対してＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とを組み合わせることによる上記した効果を生じさせることができる。これにより、光波距離計１０では、そのＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とを組み合わせた伝搬光路部（測距光路延長部２１）を経た反射パルス光Ｐｒ（測定光）と、内部参照光路１８を経た内部参照パルス光Ｐｉ（内部参照光（測定光））と、を用いて測距を行うことができるので、より適切に測定対象物１１までの距離を正確に測定することができる。

光波距離計１０では、伝搬光路部（測距光路延長部２１）を単一のＧＩファイバ２６と単一のＳＩファイバ２７とを組み合わせて構成しているので、極めて簡単な構成で距離測定の精度を高めつつ受光素子２３から出力される受光信号Ｓｒの劣化を防止することができる。

したがって、本発明に係る光波距離計の一実施例としての光波距離計１０では、極めて大きな光量の反射光（反射パルス光Ｐｒ）であっても適切に対応することを可能としつつ、測定対象物１１までの距離を高精度で測定することができる。

なお、上記した実施例では、本発明に係る光波距離計の一実施例としての光波距離計１０について説明したが、測定光を測定対象物に照射して前記測定対象物で反射された前記測定光を受光素子で受光し、前記測定対象物までの前記測定光の往復時間から前記測定対象物までの距離を測定する光波距離計であって、前記測定対象物で反射された前記測定光を受けて集光する受光光学系と、前記受光光学系で集光された前記測定光を前記受光素子へと伝搬する伝搬光路部と、を備え、前記伝搬光路部は、マルチモードのグレーデッドインデックスファイバと、マルチモードのステップインデックスファイバと、の組み合わせで構成される光波距離計であればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

また、上記した実施例では、ＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とを融着により接続して伝搬光路部（測距光路延長部２１）を構成していたが、マルチモードのグレーデッドインデックスファイバとマルチモードのステップインデックスファイバとを組み合わせて、受光光学系１９で集光された反射光（反射パルス光Ｐｒ（測定光））を受光素子２３へと伝搬する伝搬光路部を構成するものであればよく、上記した実施例の構成に限定されるものではない。

さらに、上記した実施例では、伝搬光路部（測距光路延長部２１）において、ＧＩファイバ２６が受光光学系１９からの入射端面２６ｄを形成し、ＳＩファイバ２７が受光素子２３への出射端面２７ｄを形成している。しかしながら、マルチモードのグレーデッドインデックスファイバとマルチモードのステップインデックスファイバとを組み合わせて伝搬光路部を構成するものであれば、他の構成であってもよく、上記した実施例の構成に限定されるものではない。その伝搬光路部（測距光路延長部２１）の他の構成としては、例えば、ＳＩファイバ２７が受光光学系１９からの入射端面を形成し、ＧＩファイバ２６が受光素子２３への出射端面を形成することがあげられる。このような構成とすると、先ずＳＩファイバ２７において光量を低減させつつ分散させて反射パルス光Ｐｒ（測定光）を調整し、その後はその調整した反射パルス光Ｐｒ（測定光）をＧＩファイバ２６において光量が低減することや波形が崩れることを防止しつつ伝搬する。このため、このような構成とすると、光波距離計（１０）では、距離測定の精度を高めつつ受光素子２３から出力される受光信号Ｓｒの劣化を防止することができる。

上記した実施例では、受光光学系１９で受けた反射パルス光Ｐｒ（測定光）の受光素子２３への到達時間を遅延させるべく受光光学系１９から受光素子２３に至る光路長を延長させる測距光路延長部２１を、ＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とを組み合わせて構成している。しかしながら、受光光学系１９で受けた測定光（反射パルス光Ｐｒ）を受光素子２３へと伝搬する伝搬光路部をＧＩファイバ２６とＳＩファイバ２７とを組み合わせて構成するものであればよく、上記した実施例の構成に限定されるものではない。

以上、本発明の光波距離計を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１０ 光波距離計
１１ 測定対象物
１８ 内部参照光路
１９ 受光光学系
２１ （伝搬光路部の一例としての）測距光路延長部
２３ 受光素子
２６ （マルチモードのグレーデッドインデックスファイバの一例としての）ＧＩファイバ
２６ｄ 入射端面
２７ （マルチモードのステップインデックスファイバの一例としての）ＳＩファイバ
２７ｄ 出射端面
Ｐｍ （測定光の一例としての）測定パルス光
Ｐｒ （測定光の一例としての）反射パルス光

Claims (4)

1. 測定光を測定対象物に照射して前記測定対象物で反射された前記測定光を受光素子で受光し、前記測定対象物までの前記測定光の往復時間から前記測定対象物までの距離を測定する光波距離計であって、
   前記測定対象物で反射された前記測定光を受けて集光する受光光学系と、
   前記受光光学系で集光された前記測定光を前記受光素子へと伝搬する伝搬光路部と、を備え、
   前記伝搬光路部は、マルチモードのグレーデッドインデックスファイバと、マルチモードのステップインデックスファイバと、の組み合わせで構成され、
   前記伝搬光路部では、前記マルチモードのグレーデッドインデックスファイバが前記受光光学系からの入射端面を形成し、前記マルチモードのステップインデックスファイバが前記受光素子への出射端面を形成し、
   前記マルチモードのステップインデックスファイバのモード分散量が前記マルチモードのグレーデッドインデックスファイバのモード分散量よりも大きいことを特徴とする光波距離計。
2. 前記伝搬光路部では、前記マルチモードのステップインデックスファイバの長さ寸法の下限を約５０ｍｍとすることを特徴とする請求項１に記載の光波距離計。
3. 前記伝搬光路部は、前記受光光学系で受けた前記測定光の前記受光素子への到達時間を遅延させるべく前記受光光学系から前記受光素子に至る光路長を延長させる測距光路延長部を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光波距離計。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光波距離計であって、
   さらに、前記測定光を前記測定対象物に照射させることなく前記受光素子へと導く内部参照光路を備えることを特徴とする光波距離計。