JPH04370783A

JPH04370783A - 測距装置

Info

Publication number: JPH04370783A
Application number: JP3173353A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kadomatsu; 門松　雄次
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-06-19
Filing date: 1991-06-19
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: JP3252401B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルスレーザ光を利用
した測距装置における測距光学系の構成に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の測距装置において、視準光学系の
対物レンズを測距光学系に兼用した測距装置が種々知ら
れている。一例を示せば、測距装置の視準光学系では、
対物レンズと合焦レンズとから構成される主レンズ系と
、この主レンズ系により形成される目標物体の空間像の
位置に設けられた焦点板と、その焦点板上に形成される
空間像を拡大観察するための接眼レンズとを有している
。

【０００３】そして、主レンズ系における対物レンズと
合焦レンズとの間には、目視観察用の可視光を透過させ
る一方で測距用の赤外光を反射させるダイクロイックプ
リズムが設けられており、このダイクロイックプリズム
により反射される光路中に測距光学系が設けられている
。この測距光学系は、送信系と受信系とに分割するため
の分割部材を有し、送信系には目標物に赤外光を投光す
るための光源が、受信系には目標物からの反射光を検出
するための検出器が夫々設けられている。

【０００４】以上のような構成を有する従来の測距装置
による測距方法は、目標物にコーナーキューブ等を配置
し、このコーナーキューブからの反射光を受信光として
検出することにより距離の計測を行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測距の
ためには、目標物にコーナーキューブをわざわざ配置し
なければならず、特に遠距離での測距においては、コー
ナーキューブの設置は面倒であり、迅速な測距ができな
い問題かある。さらに、コーナーキューブを目標物に設
置せずに、目標物からの反射光を検出しようとすると以
下の問題がある。まず、■この測距値は測距光束が当た
っている範囲での平均値となり、目標物の反射率及び形
状により、正確な測距が難しく、検出誤差を招きやすい
。■目標物からの検出光（反射光）の光強度が弱いため
、かなり強い光強度の光源を必要とする。

【０００６】そこで、第２図に示す如く、対物レンズ１
とダイクロイックプリズム３との間に合焦レンズ２を配
置し、焦点板５上の空間像を接眼レンズ６を通して目視
観察での合焦時に、合焦レンズ２を光軸方向へ移動させ
れば、測距光も同時に目標物に集光（合焦）できるよう
な測距装置が提案されている。これにより、コーナーキ
ューブを用いることなく測距が可能となる。しかしなが
ら、連続発振するレーザ光を測距光束として目標物上で
集光して測距を行うと、光束径が小さくなるのでレーザ
光が大気のゆらぎの影響を受けやすく、測距精度に悪影
響（誤差が大きくなる）を及ぼす問題がある。

【０００７】また、目標物上にコーナーキューブを設置
する必要がない分だけ、比較的強い光強度の光源７を使
用する必要があるため、受信光に対する送信光の強度比
が大きくなる。この結果、光学系内部での内面反射等に
よる迷光が検出器１１で検出されてしまう恐れがある。さらに、第２図に示す如く、ハーフミラー３１による送
受信光学系の分割では、送信光の光路と受信光の光路と
の殆どが重複しているため、迷光による悪影響を受易い
問題を包含している。

【０００８】加えて、連続発信する高出力のレーザ光を
光源とした場合、ダイクロイックプリズムの光学特性の
劣化に伴い視準光学系へ検出光が漏れたり、送受信光の
光学系内部での内面反射等による迷光がダイクロイック
プリズムを通過して視準光学系へ入り込んでしまい、観
察者の目に悪影響を及ぼす恐れがある。

【０００９】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされて
ものであり、高い測距検出精度を確保しながら、高い安
全性を有する測距装置を提供することを第１の目的とし
ている。さらに、本発明では、測距光学系の光路をコン
パクトかつ効率良く引き回して、測距装置の小型化及び
十分なる検出光量の確保に伴う高性能化を図ることを第
２の目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のために、
本願請求項１記載の発明に係る測距装置では、対物レン
ズと合焦レンズとによって被検物からの光束を結像させ
て空間像を形成する主レンズ系と、前記空間像を拡大し
て視認観察させる接眼レンズを有する視準光学系と、前
記主レンズ系と空間像形成位置との間に配置され、可視
域の波長光と赤外域の波長光とを分別する波長分別部材
と、前記分別された赤外域の波長光の光路中に配置され
、被検物検出のための送信光と被検物からの受信光とを
分割する送受信光分割部材と、前記送受信光分割部材か
らの受信光を受光する受光手段とを有し、前記送受信光
分割部材へ前記送信光としての赤外光を供給する光源が
、パルス光を供給するパルスレーザ光源で構成されてい
る。

【００１１】本願請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明に係る測距装置において、前記送受信光分割部材
の送受信光分割面に予め定めた形状の反射体を有する。

【００１２】本願請求項３記載の発明では、前記反射体
が輪帯状の形状であり、本願請求項４記載の発明では、
前記反射体が半円状の形状であることを特徴とする。

【００１３】本願請求項５記載の発明では、請求項２，
３又は４記載の発明に係る測距装置において、前記波長
分別部材と前記送受信光分割部材とが、一体的に構成さ
れた一つの光学部材からなるものである。

【００１４】

【作用】本発明は上記のように構成されているため、以
下の作用を奏する。即ち、本発明では主レンズ系を視準
光学系と測距のための赤外域の波長光の光学系（以下、
測距光学系という。）とで共用し、視準光学系で視認し
た被測距対象物に関し、測距光学系の光源から供給され
るパルスレーザ光を使用して、送受信間の時間から測距
対象物までの距離を測定する。そして、観測者が視準光
学系で視認する際には、視準光学系を合焦させて空間像
を形成し、これを接眼レンズで拡大して目視する。

【００１５】ここで、主レンズ系を共用しているため、
視準光学系を合焦状態とすると、測距光学系も合焦状態
となるように構成される。このため、測距光学系におい
て測距の際に光源から射出されたパルスレーザ光は、被
測距対象物の目標点に集光され、この目標点で反射され
たパルスレーザ光は、測距光学系の受信部に集光される
。

【００１６】ところで、主レンズ系と空間像形成位置と
の間に配された波長分別部材は、視準光学系に用いる可
視域の波長光と測距光学系に用いる赤外域の波長光とを
分別し、視準光学系と測距光学系とを分離する。そして
、分離された測距光学系では、その光路中に配された送
受信光分割部材により、送信光の光路と受信光の光路と
を、それぞれ光源と受信手段とに分割している。

【００１７】ここで、本発明では測距光学系に用いる赤
外域の波長光としてパルスレーザ光を使用している。こ
れは、従来光源として使われているＬＥＤより輝度が高
く、本発明のように目標点に測距光を集光させる方式を
採用して光束を絞った場合にも効率よく送受光できるた
めである。また、本発明で採用したパルス方式の場合は
、多少の強度変動では受光タイミングにズレを生じない
ため、ゆらぎの影響を受け易い絞った光束に対しても測
定誤差が生じにくく特に有効である。

【００１８】さらに、本発明では主レンズ系で視準光学
系と測距光学系とを共軸としているがため、目標物又は
光学系内部で反射した光が視準光学系に入り込むと、従
来の装置では観測者の目の安全性に問題があったが、本
発明で採用したパルスレーザでは、発光時間が短いので
総エネルギーが小さくなり、高出力でもより安全である
。

【００１９】次に、請求項２記載の発明では、送受信光
部材の送受信光分割面に予め定められた形状の反射体を
設けているが、これは分離性のよい送受信光分割方式と
するためである。即ち、この分割方式によれば、ダイナ
ミックレンジ（光量調整範囲）が広く、本発明では使用
するレーザ光が高出力であるため、送受信光の分離性が
よく、測距光以外の迷光の影響を受けにくいからである
。

【００２０】更に、送受信光分割方式についてこの他に
も色々な方法があるが、請求項３記載の発明では、輪帯
状の形状を有する反射体を設け、迷光に対してより有利
な同心円分割方式としている。また、請求項４記載の発
明では、分割面に半円状の形状を有する反射体を設け、
分割が容易な半円分割方式を採用している。

【００２１】さらに、請求項５記載の発明では、波長分
別部材と送受信光分割部材とを、一体的に構成された一
つの光学部材で構成しているため、装置の光路を簡易化
し、小型化を図ることができるものとしている。以下、
実施例を通じ本発明をさらに詳しく説明する。

【００２２】

【実施例】図１（ａ）　は本発明の一実施例に係る測距
装置の概略構成を示すものである。この図において、対
物レンズ１、合焦レンズ２、正立プリズム４、焦点板５
、接眼レンズ６で視準光学系が構成されており、合焦レ
ンズ２の移動によって目標Ａの像を焦点板５上に結像さ
せ、この空間像を接眼レンズ６で拡大して目標Ａを視認
する。

【００２３】この測距光学系は、対物レンズ１、合焦レ
ンズ２からなる主レンズ系を視準光学系と共用している
。そして、台形プリズム３ａと直角プリズム３ｂとで構
成され、両プリズムの接合面３３に可視光と測距光とを
分別するダイクロイック面を有するダイクロイックプリ
ズム３ａ，３ｂと、ダイクロイックプリズム中の台形プ
リズム３ａに接合された補助プリズム３ｃと、パルスレ
ーザ光（赤外光）を供給する光源７と、受光部１１等か
ら構成されている。

【００２４】ここで、光源７から出た測距光は、シャッ
ター８を通過し、接合面３１を介して接合された補助プ
リズム３ｃの入射面３５に入射し、その内部の反射面３
６で一旦全反射した後、接合面３１からダイクロイック
プリズム中の台形プリズム３ａに入射する。

【００２５】この接合面３１には、台形プリズム３ａの
平面３２から側面３１に達する光束の一部を反射するた
めの所定形状の反射体が設けられている。このため、光
源７からの送信光はこの反射体の裏面で一部が制限され
、一方目標物で反射した光（受信光）の一部が反射され
る。本実施例ではこの接合面３１に輪帯状の反射体を設
けてある。

【００２６】従って、接合面３１を介して光束径が小さ
くなった送信光束は、面３２で全反射された後、ダイク
ロイック面３３で反射され、面３２から垂直に出射する
。その後、合焦レンズ２、対物レンズ１を通過して目標
Ａに達する。ここで、視準光学系を合焦させると、主レ
ンズ系を共用する測距光学系も合焦され、光源７から出
た測距光は目標Ａ上に収束する。

【００２７】そして、目標Ａで反射した測距光の一部（
測距光学系の輪帯域を通過する光束）は、測距受信光と
して再び対物レンズ１に入射し、合焦レンズ２を介して
、ダイクロイックプリズム中の台形プリズム３ａの面３
２に垂直に入射する。さらに、ダイクロイック面３３で
反射した後、面３２で全反射し、接合面３１に施された
輪帯形状の反射体の（透過部を除く）鏡面部で反射し、
面３２から垂直に射出して受光部１１へ向かう。

【００２８】そして、受光部１１に入射した受信光と光
源７から射出した送信光とのレーザパルスのタイミング
から目標Ａまでの距離を測定する。ここで、受光部１１
での受信光の光量レベルは目標点の距離及び反射率によ
って大きく異なるため、不図示の内部参照光とのバラン
スをとるために、受光部１１の前に設けられたアテニュ
エータ（減衰器）９で調整される。この場合、アテニュ
エータは受信光および内部参照光の両方にかかっている
ことが多いが、内部参照光量を固定し、受信光のみにか
かるようにしても同様の効果が得られ、この場合には配
置上の自由度が増す。

【００２９】なお、内部参照光を得るための構成として
は、光源７とシャッター８との光路間にハーフミラーあ
るいは光束の１部を反射される微少な反射ミラー等を設
け、このハーフミラーあるいは反射ミラーを反射した光
を受光部１１に導くようにすれば良い。このとき、特に
ハーフミラー等で光量で分割するようにすれば、送信系
の光路内で位相ムラや位相変動等が生じても、キャンセ
ルできるので高精度な測距が可能となる。

【００３０】本実施例では、背景光カットフィルター１
０が受信光学系中アテニュエータ９と受光部１１との間
に配置されている。これは、測距光以外の波長の背景光
をカットして、受信光のＳ／Ｎ比を向上させる機能を有
している。

【００３１】ところで、従来の強度変調光では変調周波
数で電気的にも背景光をカットできたが、パルスレーザ
光ではそれができないため、より高性能な狭波長帯域の
フィルターが必要とされる。ここで、背景カットフィル
ターは、一般に色ガラスフイルターと薄膜とで形成され
ているが、薄膜では光の入射角によってカット波長がシ
フトするため、狭波長帯域にするためには、入射角はで
きるだけ一定であることが好ましい。

【００３２】このため、受信光のＮＡで決まる角度をθ
Ｒ　とすると受信光の入射角は０°〜θＲ　なってしま
うが、図１ｂのように受信光の受光位置にオプティカル
ファイバーＦ、その後方にリレーレンズ系１２をそれぞ
れ設けて、その平行系に近い部分に背景光カットフィル
ター１０ａを配置すれば、入射角をほぼ一定に保持する
ことができるため、高性能な狭波長帯域の背景光カット
フイルターを構成することができる。

【００３３】なお、本実施例の光源７及び受光部１１に
は、必要に応じてオプチカルファイバーＦを配置して、
２次光源、２次受光部としてもよい（図１ｂ参照）。

【００３４】次に、本実施例のダイクロイックプリズム
３ａ，３ｂは、接合面３１に設けられた反射体で測距の
ための送受信光束を分割すると共に、ダイクロイック面
３３で可視域の波長光と赤外域の波長光とを分別してお
り、一つの光学部材で波長分別部材と送受信光分割との
機能を持たせていることが特徴の一つである。そこで、
ダイクロイックプリズム３ａ，３ｂの波長分別機能につ
いて説明する。

【００３５】まず、本実施例においてはダイクロイック
面３３自体は、公知の波長選択性を持たせた薄膜を形成
する方法で構成されている。そして、本実施例における
ダイクロイック面３３は面３２から垂直に出射した受信
光の入射角が３０度となるように構成されている。これ
は、ダイクロイック面３３の特性を考慮しかつ小型化を
図るためである。

【００３６】即ち、本来ダイクロイック面３３を構成す
る薄膜の特性上、入射角は０度に近い方が好ましい。し
かし、反射光軸の分離性を向上させるためには、入射角
が４５度に近いほうが好ましく、従来例の多くは４５度
入射の方式を採用している。本実施例では、これらの双
方を考慮し、かつ入射光軸上の厚さを薄くするために３
０度入射としている。

【００３７】そして、ダイクロイック面３３で反射され
た赤外域の測距光をダイクロイックプリズム３内の面３
２で全反射させることで、ダイクロイックプリズム３の
小型化をも図っている。

【００３８】次に、この実施例では、ダイクロイックプ
リズム３ａ，３ｂと補助プリズム３ｃとを接合させ、そ
の接合面３１に予め定められた形状（本実施例では輪帯
形状）の反射体を設け、送受信光を分離性のよい送受信
光分割方式で分離している。ここで、接合面３１には反
射域と透過域とが存在すれば良く、上記の如くプリズム
３ｃ自体は必須のものではない。即ち、前記の補助プリ
ズム３ｃは、送信系の光路を変更して受信系の部材等と
同様な位置に光源等を配設し、装置全体の小型化を図る
為に設けたものだからであり、接合面３１には反射域と
透過域とが存在すれば良い。

【００３９】そして、接合面３１の反射域に設けられた
反射体で受信光を反射させ、面３２から垂直に射出され
るように、接合面３１の傾きが決定される。即ち、ダイ
クロイック面３３は入射光と３０度の傾きで構成されて
いるが、この入射光からみると接合面３１はダイクロイ
ック面３３とは反対の方向にやはり３０度の傾きを持つ
ように構成されている。

【００４０】以上のように、ダイクロイックプリズム３
ａ，３ｂの各面、即ち入射面並びに射出面と内部反射面
となる面３２は受信光軸と垂直に形成され、ダイクロイ
ック面３３と接合面３１とは受信光軸に対して互いに逆
向きに３０度の傾きを持つように構成されている。そし
て、ダイクロイックプリズム３の各面を上記のように構
成したことで、ダイクロイックプリズム３の光軸方向の
厚みを抑えると共に、受信系部材を出射面と垂直な方向
の位置に配置できるため、装置自体の小型化が図られて
いる。

【００４１】次に、この接合面３１に設けた反射体の一
例を図３，図４に示す。まず、図３ａに示すように、瞳
（光束）を半円状に分割する形状の反射体を設け、片側
（点線部、及び斜線部）を鏡面とすれば、反射体を設け
ない部分が透過部を形成し、この透過部から送信光束が
送られ、反射部から受信光束を受入れる構造となる。も
ちろん、図３ｂに示すように送受信系を逆にしてもよく
、この場合は反射部が送信光束、透過部が受信光束とな
る。

【００４２】一方、図４ａに示すように、瞳（光束）を
同心円状に分割する形状の反射体を設け、その周辺部Ｒ
（点線部及び斜線部）を鏡面とすれば、透過部Ｔから送
信光束が送られ、反射部Ｒから受信光束を受入れる構造
となる。この場合でも、図４ｂのように送受信系を逆に
してもよく、この場合には同心円中心部Ｒを鏡面として
、反射部Ｒが送信光束、透過部Ｔが受信光束となる。

【００４３】また、ダイクロイックプリズム３の出射端
面（図４ａでは３２面、図４ｂでは３５面）の出射光軸
上には、送信光からの迷光を避けるために、受光面より
同心円中心部を見込んだ角より小さい見込角の遮光部Ｓ
を設けてある。尚、ダイクロイックプリズム３と、光源
７及び受光面１１との間に、図５に示すようなレンズ系
を設ければ測距光学系の焦点距離を目的に応じて変更し
たり、光路長を変更したり、ＮＡの小さい部分に背景光
フィルター１０ｂを入れてみたり、視準系と異なる赤外
光での収差補正を専用に行ったりすることもできる。

【００４４】次に、ダイクロイックプリズム３ａ，３ｂ
の構成について図６を参照しながら具体的に説明する。図６は図１にて示したダイクロイックプリズム３ａ，３
ｂ及びこれに接合された補助プリズム３ｃの様子をより
具体的に示した図である。

【００４５】図６に示す如く、ダイクロイックプリズム
３ａ，３ｂは、ダイクロイック面としての斜面３３で接
合された台形プリズム３ａと直角プリズム３ｂとから成
っている。ここで、台形プリズム３ａは、互いに等しい
傾斜の第１斜面３３及び第２斜面３１と、互いに平行な
第１平面３２と第２平面３４とを有しており、互いに等
しい傾斜角を持つ斜面３３，３１及び底面３２によって
形成される形状は、２等辺三角形となっている。なお、
この台形プリズム３ａは、この３つの面（３１，３２，
３３）により形成される２等辺三角形の頂点部を切欠い
た形状を有しているが、互いに等しい傾斜角を持つ斜面
３３，３１と底面３２とで２等辺三角形状となるプリズ
ムとしても良い。

【００４６】このダイクロイックプリズム３ａ，３ｂは
、主レンズ系（対物レンズ１と合焦レンズ２）の光軸に
対して垂直な第１平面３２と、これと平行な第２平面３
４及び第３平面３７を有している。台形プリズム３ａの
第１斜面上に形成された波長分別面としてのダイクロイ
ック面３３において反射された赤外光Ｂ０　は、その後
第１平面３２で全反射した後、台形プリズム３ａの第２
斜面３１に達する。

【００４７】この第２斜面３１には、所定形状（本実施
例では輪帯状）の反射体が設けられている。そして、こ
の反射体は台形プリズム３ａの第２斜面３１を反射した
光（図６では受信光）のみを反射光Ｂ１　として反射さ
せる機能を有すると共に、台形プリズム３ａの第２斜面
３１から補助プリズム３ｃを介して入射する光Ｂ２　（
図６では送信光）の１部を反射体（鏡面部）の裏面で制
限し、反射体以外の透過部を通過した光のみを台形プリ
ズム３ａ内部に導く機能を有する。従って、第２斜面３
１は、送信光と受信光とを独立な光路に分離する送受信
光分割面となっている。

【００４８】そして、第２斜面３１の反射体で反射した
赤外光Ｂ１　は、これの光軸と垂直な第１平面３２を射
出する。このとき、この第１平面３２を射出した赤外光
Ｂ１　の光軸は、主レンズ系の光軸と互いに平行となっ
ている。以上のように、送信光路の内の一方の光路（図
６では受信光路）をＭ字状に引き回せるため、極めて簡
単なダイクロイックプリズム３ａ，３ｂの構成にもかか
わらず、格段なる測距装置のコンパクト化が原理的に可
能となっている。

【００４９】次に、ダイクロイックプリズム３ａ，３ｂ
の最適な構成について説明する。図６に示す如く、プリ
ズム３ａの第１平面３２と第１斜面３３（ダイクロイッ
ク面）とのなす角をθ１　、ダイクロイック面３３を反
射した光束が第１平面３２に入射する時の入射角をθ２
　とするとき、ダイクロイック面３３で反射された光束
が、第１平面３２に達するには、以下の条件を満足する
必要がある。 θ２　≧０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　…（１）　式

【００５０】ま
た、ダイクロイック面３３を反射した光束が、プリズム
３ａの第１平面３２で全反射するためには、以下の条件
を満足する必要がある。ｎ３ａ・ｓｉｎ（９０°−θ２　）≧１　　　　　　　
　　　　　　　…（２）　式但し、ｎ３ａはプリズム３
ａの屈折率である。

【００５１】また、図６に示される幾何学的な関係より
、以下の条件が成立する。 θ２　＝９０°−２θ１　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　…（３）　式

【００５２】従って、上式
（１）　〜（３）　式より、以下の条件が成立する。１／２［ｓｉｎ−１（１／ｎ３ａ）］≦θ１　≦４５°
　　　　　　　　…（４）　式

【００５３】また、プリ
ズム３ａの基本的な形状が２等辺三角形であるため、第
１平面３２に対する第１斜面３３及び第２斜面３１との
なす角はθ１　であり、プリズム３ａに入射する光束Ｂ
０　と射出する光束Ｂ１とは互いに平行となる。

【００５４】そこで、プリズム３ａにおいて第１斜面３
３と第２斜面３１とにより形成される頂点から第１平面
３２（底面）までの距離（高さ）をｄとし、プリズム３
ａに入射する光束Ｂ０　（の中心）とこれと平行に射出
する光束Ｂ１　（の中心）との間の距離をｈとするとき
、以下の条件が成立する。　　　　　　ｄ＝ｈ／（ｔａｎ　２θ１　）　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　…　（５）式

【０
０５５】以上の如く、プリズム３ａを構成するには、上
記の条件（４）　及び（５）　式を満足することが好ま
しい。なお、θ１　の値が小さいと第１斜面３３に施さ
れたダイクロイック面の光学性能が向上する反面、大き
いと上式（５）　式よりプリズム３ａの大きさをｄを小
さくすることができる。したがって、上式（４）　式の
範囲内で使用目的に応じて最適な値を選ぶことがより望
ましい。

【００５６】つぎに、楔状の補助プリズム３ｃについて
の最適な構成について説明する。この補助プリズム３ｃ
は、送信光路と受信光路の内の一方の光路（図６では送
信光路）を所定方向に反射させている。このため、補助
プリズム３ｃの配置により、送信系と受信系とを近づけ
て配置することか可能となり、測距装置のコンパクト化
を十分に実現している。

【００５７】ここで、プリズム３ａとプリズム３２ｃと
の接合面３１を通過した光が第３斜面３６に達するため
には、第３斜面３６に入射する光束の入射角をθ４　と
するとき、以下の条件を満足する必要がある。 θ４　≦　　９０°　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　…（６）　式

【００５８】また、
第３斜面３６に入射する光束がこの第３斜面３６にて全
反射するためには、以下の条件を満足する必要がある。ｎ３ｃ・ｓｉｎ　θ４　≧１　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　…（７）　式但し、ｎ３ｃはプリ
ズム４ｃの屈折率である。

【００５９】また、図６に示される幾何学的な関係より
、以下の条件が成立する。 θ４　＝θ１　＋θ３　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　…（８）　式

【００６０】したが
って、上式（６）　〜（８）　式より、以下の条件が成
立する。　　　　　　　　　　ｓｉｎ−１（１／ｎ３ａ）　−θ
１　≦θ３　≦９０°−θ１　　　　　　　　　…（９
）　式

【００６１】以上のように、楔状のプリズム３ｃ
の第３斜面３６にて光束を全反射させて反射面３６での
光量損失を無くすためには、上記の条件（９）　式を満
足することが好ましい。なお、第３斜面３６を全反射し
た光束が射出面３５（第４斜面）に対して垂直に射出す
るためには、第３斜面３６と第４斜面３５とのなす角θ
５　が、第３斜面３６に入射する光束の入射角θ４　と
等しくなるように構成すれば良い。

【００６２】また、楔状のプリズム３ｃの第３斜面３６
に反射膜を形成すれば、上式（９）　の第３斜面３６で
の全反射の条件を満足しなくても良く、θ３　の許容範
囲は、次式の如く広くなる。 θ３　≦９０°−θ１　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　…（１０）式

【００６３】しかしなが
ら、反射面を施した分だけコストアップを招くのみなら
ず、反射率が低下するため、上記条件（９）　式を満足
することが望ましい。

【００６４】また、光束Ｂ１　と光束Ｂ２　とのなす角
εには以下の如き関係が成立する。 ε＝２θ４　−２θ１　＝２θ３　　　　　　　　　　
　　　　　…（１１）式但し、θ３　は斜面３１と斜面
３６とのなす角である。

【００６５】従って、θ３　は条件（９）　式の許す限
り小さく構成すれば、（１１）式よりεの値も小さくで
きるため、光束Ｂ２　側の光学系を装置の中においてコ
ンパクトに収めることができる。

【００６６】ところで、測距光学系の光路をコンパクト
かつ効率良く引き回して、測距装置の小型化及び十分な
る検出光量の確保に伴う高性能化を図るという観点に立
てば、図６に示した如き、補助プリズム３ｃが接合され
たダイクロイックプリズム３ａ，３ｂは、図１の実施例
の測距装置の如く合焦レンズ２と焦点板５（空間像位置
）との間に配置される場合に限るものでなく、一般的な
測距装置の如く対物レンズと合焦レンズとの間に設けら
れる場合にも適用することができる。すなわち、図６似
示した如き複合型ダイクロイックプリズムは、一般的な
強度変調光による測距装置にも適用することができる。

【００６７】また、測距光学系の光路をコンパクトかつ
比較的効率良く引き回すという観点に立てば、図６に示
した３つのプリズムで構成される複合型プリズム（３ａ
，３ｂ，３ｃ）中の補助プリズム３ｃは必須のものでは
ない。

【００６８】そこで、図７にはこの場合におけるダイク
ロイックプリズム３ａ，３ｂの断面図を示している。図
７中のプリズム３ａ及び３ｂは、図６と実質的に同一で
あるため説明を省略するが、相違するところはプリズム
３ａの第２斜面３１が反射面で形成されている点である
。

【００６９】図７に示したダイクロイックプリズムは、
図１の実施例の測距装置の如く合焦レンズと焦点板５（
空間像位置）との間に図７の如きプリズムを配置しても
良く、さらには一般的な測距装置の如く対物レンズと合
焦レンズとの間に図７の如きプリズムを配置しても良い
。この両者の場合において、送信系と受信系との二つの
光路に分割するための光路分割部材を、プリズム３ａを
介した測距光路Ｂ１　中に配置することが望ましい。な
お、図７に示したダイクロイックプリズム３ａ，３ｂは
、強度変調光による測距装置にも適用できることは言う
までもない。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、測距光
学系を視準光学系と同軸で構成し、視準光学系と同時に
測距光学系が合焦されるので、測距光束が絞られ、効率
よく強い光が戻るため、低反射物体に対しても測距が可
能になる。

【００７１】さらに、従来の強度変調方式ではゆらぎに
よる受信光の強度変動によって位相誤差が生じ測距精度
を悪化させる問題があったが、本発明では測距光にパル
スレーザ光を使用しているため、絞られた光束であって
も大気のゆらぎの影響を受けにくく、位相誤差が生じな
いため測距精度が向上する。

【００７２】また、視準光学系を測距光学系と同軸で構
成しているため、目標又は光学系内部で反射したレーザ
光が観察者の目に入ってくる恐れがあるが、パルスレー
ザ光を使用しているため、発光時間が短いので総エネル
ギーが小さくなり、高出力でも安全である。

【００７３】一方、従来技術のようなハーフミラーでの
送受信系の分割では有害戻り光が混入してしまう恐れが
あったが、本発明の請求項２〜５記載の測距光学系にお
いては、反射体を用いて送受信分割に光路を完全に分割
する光束分割方式を採用するため、コストの低減が図れ
る簡素な構成にもかかわらず、有害光を有効に遮断する
ことができる。

【００７４】特に、請求項３に記載した発明によれば同
心円分割方式を採用するので、有害光が混入しやすい受
信系光軸近辺の光が有効に遮断され、更に、ダイクロイ
ックプリズム、もしきは補助プリズム射出面の遮光部Ｓ
でも通常測距光をさえぎることなく遮断されるので、効
率の良いより優れた遮光性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る測距装置の概略構成を
示す説明図である。

【図２】従来の測距装置の概略構成を示す説明図である
。

【図３】本発明の一実施例に係る測距装置のダイクロイ
ックプリズムの一例を示す説明図である。

【図４】本発明の他の実施例に係る測距装置のダイクロ
イックプリズムの一例を示す説明図である。

【図５】本発明の他の実施例に係る測距装置のダイクロ
イックプリズムおよび測距光学系の一例を示す説明図で
ある。

【図６】本発明の他の実施例に係る測距装置の補助プリ
ズムが接合されたダイクロイックプリズムの一例を示す
説明図である。

【図７】本発明の他の実施例に係る測距装置の補助プリ
ズムを持たないダイクロイックプリズムの一例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１…対物レンズ２…合焦レンズ３…ダイクロイックプリズム３３…ダイクロイック面３１…送受信光路分割面（接合面）４…正立プリズム５…焦点板６…接眼レンズ７…光源（パルスレーザ）８…シャッター９…アテニュエーター１０，１０ａ，１０ｂ…背景光カットフィルター１１…
受光部Ａ…目標物Ｆ…オプチカルファイバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　対物レンズと合焦レンズとによって被
検物からの光束を結像させて空間像を形成する主レンズ
系と、前記空間像を拡大して視認観察させる接眼レンズ
を有する視準光学系と、前記主レンズ系と空間像形成位
置との間に配置され、可視域の波長光と赤外域の波長光
とを分別する波長分別部材と、前記分別された赤外域の
波長光の光路中に配置され、被検物検出のための送信光
と被検物からの受信光とを分割する送受信光分割部材と
、前記送受信光分割部材からの受信光を受光する受光手
段とを有し、前記送受信光分割部材へ前記送信光として
の赤外光を供給する光源が、パルス光を供給するパルス
レーザ光源で構成されていることを特徴とする測距装置
。
【請求項２】　　前記送受信光分割部材の送受信光分割
面に予め定めた形状の反射体を有することを特徴とする
請求項１記載の測距装置。
【請求項３】　　前記反射体が、輪帯状の形状であるこ
とを特徴とする請求項２記載の測距装置。
【請求項４】　　前記反射体が、半円状の形状であるこ
とを特徴とする請求項２記載の測距装置。
【請求項５】　　前記波長分別部材と前記送受信光分割
部材とが、一体的に構成された一つの光学部材からなる
ことを特徴とする請求項２，３又は４記載の測距装置。