JPH0543090U - 光波測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】測定範囲を広くして、目に対する安全性を確保
する。 【構成】合焦レンズ１２の鏡筒１７の動きをリミットス
イッチ４１が検知することにより、測定距離の遠近を判
断し、リミットスイッチ４１の検出信号により電圧制御
回路４２およびＬＤドライブ回路４３がレーザ光源２３
を制御して、遠距離ではレーザ光源２３の光量を増し、
近距離ではレーザ光源２３の光量を減少させるように構
成したので、測定範囲を広くすることができるととも
に、光量を目に安全な状態に制御することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、レーザ光を合焦光学系を介して対象物に合焦させ、対象物からの反 射光に基づいて対象物までの距離を求める光波測距装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の光波測距装置としては、例えば、図４または図５に示すようなものがあ る。

【０００３】 図４に示す装置は、レーザ光源（レーザダイオード）８から発した光が、ハー フプリズム７、ダイクロイックプリズム３、対物レンズ１を介して平行光となっ て外部へ射出される。視準光学系は、対物レンズ１，ダイクロイックプリズム３ ，合焦レンズ２，ポロプリズム４，レチクル５，接眼レンズ６から成り、合焦レ ンズを光軸方向に移動させてターゲットの像を合焦させる。このとき、測距光学 系の平行系は維持される。

【０００４】 レーザを使用した測定機は通常、人の目に入るレーザ光の量が安全基準に従っ て規定されているが、このような平行系の構成をとった場合、瞳の径は対物レン ズ１の径に比べて小さいので出射パワーを上げても人の目に対する影響は比較的 小さく、安全基準に対して有利である。

【０００５】 図５に示す装置では、対物レンズ１、合焦レンズ２、ダイクロイックプリズム ３、ポロプリズム４、レチクル５および接眼レンズ６からなる視準光学系と、対 物レンズ１、合焦レンズ２、ダイクロイックプリズム３、ハーフプリズム７、レ ーザ光源（レーザダイオード）８からなる測距光学系とは共役になっており、接 眼レンズ６を通して測定対象物を視準し、合焦レンズ２を前後に移動させて視準 光学系を測定対象物に合焦させたとき測距光学系も同時に測定対象物に合焦する ような構成となっている。

【０００６】 この図５のような光波測距装置においては、測定対象物に当たる光束が細く集 束されているため測定対象物の表面が曲面になっていたり、傾いたりした場合で も測定位置を限定できる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、図５のような従来の光波測距装置では、出射した光束が細く集 束するので、測定対象物付近に人物がいた場合に、出射した光の全部がその人物 の瞳に入ることがあり得る。最長測定距離を長くするには高出力のレーザ光源を 使用すればよいが、レーザの出力が大きいと、近距離測定においては測定対象物 に合焦した状態の時に、その付近の人物の瞳に、出射した光の全部が入ると、目 に対する安全基準（ＪＩＳ Ｃ ６８０２）を満足しなくなり、本装置の使用上 の制約を受ける場合があるという問題点があった。

【０００８】 一方、近距離測定においても前記安全基準を満足するように低出力のレーザ光 源を使用すると、最長測定距離が小さくなり、測定能力が低下するという問題点 があった。

【０００９】 本考案は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、 安全でかつ測定能力を向上することができるようにした光波測距装置を提供する ことを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するための本考案の要旨とするところは、 レーザ光を合焦光学系を介して対象物に合焦させ、対象物からの反射光に基づ いて対象物までの距離を求める光波測距装置において、 レーザ光を出射する発光手段と、 前記合焦光学系に連動して、合焦すべき対象物の遠近を検知する動作検出手段 と、 該動作検出手段の検出信号に基づき、前記発光手段を制御して、近距離の対象 物に向けて出射される光量が遠距離の対象物に向けて出射される光量に比べて小 さくなるようにレーザ光の出射光量を変える光量制御手段とを備えたことを特徴 とする光波測距装置に存する。

【００１１】

【作用】

動作検出手段が、合焦光学系の位置から対象物の概略の距離を判断する。

【００１２】 動作検出手段の検出信号に基づいて、光量制御手段は、目の安全性が問題とな る距離でレーザ光の出射光量を変え、遠距離では光量を増し、近距離では光量を 減少させるように発光手段を制御し、それにより、光量を増やして測定範囲を広 くすることができるとともに、適宜光量を減少させて目に対する安全性を確保す ることができる。

【００１３】

【実施例】

以下、図面に基づき本考案の一実施例を説明する。

【００１４】 図１から図３は本考案の一実施例を示している。

【００１５】 図１に示すように、光波測距装置１０ａは、視準光学系１０と測距光学系２０ とを備えている。

【００１６】 視準光学系１０は合焦レンズ１２を有し、合焦レンズ１２の光軸上にダイクロ イックプリズム１３、ポロプリズム１４、レチクル１５および接眼レンズ１６の 順で配設されている。

【００１７】 測距光学系２０は合焦レンズ１２およびダイクロイックプリズム１３を共有し 、合焦レンズ１２の光軸上には対物レンズ２１が配され、ダイクロイックプリズ ム１３の上方にはハーフプリズム２２が配されている。ハーフプリズム２２の側 方には発光手段であるレーザダイオード（ＬＤ）２３が配設されている。ＬＤ２ ３を発したレーザ光は、ハーフプリズム２２、ダイクロイックプリズム１３、合 焦レンズ１２、対物レンズ２１を通って、測定対象物３４に集束するように構成 されている。

【００１８】 また、接眼レンズ１６を通して測定対象物３４を視準し、合焦レンズ１２を光 軸方向に移動させて視準光学系１０を測定対象物３４に合焦させたとき測距光学 系２０も同時に測定対象物３４に合焦するように構成されている。

【００１９】 ハーフプリズム２２の上方には受光器２４が配設されている。受光器２４は、 測定対象物３４中の目標点３５に合焦され、目標点３５で反射した散乱光のうち 測距光学系２０と同じ経路を通ってきた光がハーフプリズム２２を通して入射す るものである。

【００２０】 対物レンズ２１から出射するレーザ光のパワーをＰ、対物レンズ２１から目標 点３５までの最大到達距離をＬとすると、Ｌ∝Ｐ^1/2 が成立する。

【００２１】 従って、最大到達距離Ｌを延ばすにはＬＤ２３のレーザ光のパワーを増やせば 良いことになるが、一方、ＬＤ２３のレーザ光のパワーに関しては安全基準が定 められている。その安全基準は、前述したようにＪＩＳ Ｃ ６８０２に記載さ れ、瞳に入るレーザ光のパワーと時間の積で定義されている。

【００２２】 図２に示すように、対物レンズ２１からの出射光が合焦したときのスポット径 は、出射光が点光源ではないので、対物レンズ２１からスポットＳＰまでの距離 に比例して次第に大きくなる。

【００２３】 従って、対物レンズ２１から所定の距離隔たった臨界位置でスポット径と人間 の瞳の径が等しくなり、大気中を伝搬することによる光量の減衰を無視すれば、 その臨界位置より近い位置に合焦する場合には対物レンズ２１の出射光は全てそ の位置に居る人物の瞳に入射し、その位置より遠い位置に合焦する場合には距離 の２乗に反比例して瞳への入射光量は減少する。

【００２４】 図３は、対物レンズ２１から瞳までの距離と瞳に入射する光量の関係を、対物 レンズ２１から合焦したスポットＳＰまでの距離をパラメータとして表わしてい る。

【００２５】 ここで、Ｐ₀ は対物レンズの出射位置に瞳がある場合の瞳に入射する光量、Ｄ は対物レンズ径、ｄは瞳径で、太線は瞳が常に合焦点にあった場合の瞳への入射 光量特性を表わす。なお、プロットは合焦点の位置を表わし、瞳が合焦点より後 ろにある場合は、光量が小さくなるため考慮していない。

【００２６】 図３において、点灯時間から定まる瞳への入射光量の許容量がＰ₁ であるとす ると、測距距離がＬ₁ 以下のとき、瞳への入射光量が許容量Ｐ₁ を越えると考え られる。

【００２７】 そして、対物レンズから瞳までの距離がＬ_a まで近づいた時、スポット径と瞳 の径が等しくなり、瞳に入る光量は最大の値Ｐ_a になる。

【００２８】 図１に示すように、合焦レンズ１２と対物レンズ２１との間には動作検出手段 であるリミットスイッチ４１が設けられている。合焦レンズ１２の鏡筒１７には 被検知突起１８が形成され、リミットスイッチ４１は、安全基準を越える測距距 離Ｌ₁ に相当する位置に合焦レンズ１２が移動した際に、被検知突起１８に接す るように配設されている。リミットスイッチ４１は機械的な接点式のものに限ら ず、光学的な遮光式のもの等、オン／オフ信号が作れるものであればよい。

【００２９】 リミットスイッチ４１には電圧制御回路４２が接続されている。電圧制御回路 ４２は、リミットスイッチ４１のオン／オフ信号によりその出力電圧が可変する ものであり、電圧制御回路４２にはＬＤドライブ回路４３が接続され、ＬＤドラ イブ回路４３は電圧制御回路４２により出力電流を変化して、ＬＤ２３の発光パ ワーを変えるように構成されている。電圧制御回路４２およびＬＤドライブ回路 ４３が光量制御手段を構成している。

【００３０】 このような構成においては、測距距離Ｌ₁ を境にして遠距離と近距離でＬＤ２ ３の発光状態が変わると、測距値にオフセットが生じるおそれがある。

【００３１】 すなわち、通常、この種の光波測距装置では、電気系の温度変動等を補正する ために、参照用光路が設けられており、補正を可能にするため受信光量は測距用 光路と同じになっている。

【００３２】 従って測距用光路の発光パワーが切り換わったとき参照用光路の発光パワーも 切り換えれば、電気系の補正は可能であり、測距値のオフセットも生じないので あるが、この方法によると、近距離で発光パワーを下げたときに受信光量が小さ くなり、Ｓ／Ｎ（信号雑音比）が悪くなってしまう。

【００３３】 この対策として、参照用光路に設けられている固定の光学的フィルタを可変に し、近距離で発光パワーが下がったときに光学的フィルタを開けて受信光量を一 定にする方法がある。

【００３４】 また、参照用光路の発光パワーを一定にして、生じた測距値のオフセットを計 算によりキャンセルする方法もある。

【００３５】 次に作用を説明する。

【００３６】 遠距離測定をするときは、対物レンズ２１から測定対象物３４までの距離が長 くなる関係で、図２に示すように、スポットＳＰの径が瞳の径よりかなり大きく 、瞳に入る光量がＰ₁ 以下で少なく、安全基準を満足している。

【００３７】 遠距離測定から近距離測定に移行すべく、鏡筒１７を後退していくと、やがて 、図１において鏡筒１７を想像線で示すように、被検知突起１８がリミットスイ ッチ４１に接し、リミットスイッチ４１がオンし、電圧制御回路４２にオン信号 が出力される。このとき、対物レンズ２１から瞳までの距離がＬ₁ になって、瞳 に入る光量はＰ₁ である。

【００３８】 リミットスイッチ４１から電圧制御回路４２にオン信号が出力されると、電圧 制御回路４２がオン信号によりその出力電圧が可変する。出力電圧が可変すると 、ＬＤドライブ回路４３の出力電流が可変して、ＬＤ２３の発光パワーが半減す る。

【００３９】 それにより、瞳に入る光量がＰ₁ 以下になり、目に対する安全性を確保するこ とができる。

【００４０】 前記実施例おいては、ＬＤ２３の発光パワーの切り換えが、オン／オフ信号に よる切り換えを示したが、測定距離によって連続的に光量を変える手段も可能で ある。

【００４１】 例えば、合焦レンズ１２および鏡筒１７の前後の動きをポテンショメータの回 転量に変換し、この抵抗値の変化により、電圧制御回路４２の出力電圧を可変す るといった手段が考えられる。

【００４２】 この場合にも、オン／オフ信号による切り換えの場合と同様に参照光路の発光 パワーをフィルタで一定にするといったオフセット補正が必要になる。

【００４３】

【考案の効果】

本考案にかかる光波測距装置によれば、動作検出手段により合焦すべき対象物 の遠近を検出し、その検出信号に基づき、光量制御手段がレーザ光の光量を変え るようにしたので、遠距離ではレーザ光源の光量を増し、近距離ではレーザ光源 の光量を減少させるようにして、光量を増やして測定範囲を広くすることができ るとともに、適宜光量を減少させて目に対する安全性を確保することができる。

【００４４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す光波測距装置のブロッ
ク図である。

【図２】本考案の一実施例を示す対物レンズから出射す
る光と瞳に入る光の関係を表わす関係図である。

【図３】本考案の一実施例を示す瞳の位置による瞳への
入射光量の関係を表わす関係図である。

【図４】従来例を示す光波測距装置の光学配置図であ
る。

【図５】従来例を示す光波測距装置の光学配置図であ
る。

【符号の説明】

１０ａ…光波測距装置 １０…視準光学系１０ １２…合焦レンズ １３…ダイクロイックプリズム １４…ポロプリズム １５…レチクル １６…接眼レンズ １７…鏡筒 １８…被検知突起 ２０…測距光学系 ２１…対物レンズ ２２…ハーフプリズム ２３…レーザ光源 ３４…測定対象物 ３５…目標点 ４１…リミットスイッチ（動作検出手段） ４２…電圧制御回路 ４３…ＬＤドライブ回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光を合焦光学系を介して対象物に合
   焦させ、対象物からの反射光に基づいて対象物までの距
   離を求める光波測距装置において、 レーザ光を出射する発光手段と、 前記合焦光学系に連動して、合焦すべき対象物の遠近を
   検知する動作検出手段と、 該動作検出手段の検出信号に基づき、前記発光手段を制
   御して、近距離の対象物に向けて出射される光量が遠距
   離の対象物に向けて出射される光量に比べて小さくなる
   ようにレーザ光の出射光量を変える光量制御手段とを備
   えたことを特徴とする光波測距装置。