JPH08226969A

JPH08226969A - 位相差測定装置及び光波距離計における遮光板制御装置

Info

Publication number: JPH08226969A
Application number: JP7056595A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Yabe; 雅明矢部; Masahiro Oishi; 政裕大石; Jun Sasagawa; 潤笹川; Yasutaka Katayama; 康隆片山; Kazue Koshikawa; 和重越川; Takeshige Saito; 武重斉藤
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1995-02-21
Filing date: 1995-02-21
Publication date: 1996-09-03
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: JP3572464B2

Abstract

(57)【要約】［目的］本発明は遮光板制御装置に係わり、特に、測
定光路と内部光路の切替動作を確実に行うことのできる
光波距離計における遮光板制御装置を提供することを目
的とする。［構成］本発明は、光波距離計の光学手段に形成され
た測定光路が、光源部からの光を測定対称物に対して送
出し、距離測定手段の内部に参照光路を形成し、光路切
替手段が、測定光路と該参照光路とを切替え、光路検出
手段が光路切替手段で選択されている光路を検出する様
になっており、この光路検出手段が、選択されている光
路の切替の始点と、切替の終点を検出する様になってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遮光板制御装置に係わ
り、特に、測定光路と内部光路の切替動作を確実に行う
ことのできる位相差測定装置や光波距離計における遮光
板制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光波距離計は、光源部の発光から受光手
段の受信パルスの受信までの時間差又は変調光による位
相差から測定対象物までの距離を測定する様に構成され
ているが、この光波距離計内の光路には、測定光路と内
部光路の２つが存在している。光波距離計内には、２つ
の光路を切り替えるための光路切替装置が備えられてい
る。

【０００３】この光路切替装置は、マイクロコンピュー
タ等の演算処理手段からの命令信号や制御信号により、
２つの光路の切り替えを行う様に構成されており、切り
替え手段には、パルスモータやソレノイド等が使用され
ていた。

【０００４】また、マイクロコンピュータ等の演算処理
手段を使用しない機械的切替手段を採用した光路切替装
置も存在していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光路切替装置は、切替えられた光路の検出は不要で
あったが、パルスモータやソレノイド等の切り替え手段
の動作による時間的遅延が生じるという問題点があっ
た。

【０００６】更に上記従来の機械的切替手段を採用した
光路切替装置は、２つの光路を瞬時に切り替えることが
できない上、切替動作中には、不適切な動作となる部分
が生じるという問題点があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
案出されたもので、基準光を発光するための光源部と、
この光源部からの光を目的物に対して送出するための光
学手段と、この目的物からの反射光を受光し、電気信号
の受信パルスに変換するための受光手段と、前記光源部
の発光から該受光手段の受信パルスの受信までの位相差
を測定するための位相差測定装置であって、前記光源部
からの光を目的物に対して送出するための光学手段に形
成された測定光路と、前記位相差測定装置の内部に形成
された参照光路と、前記測定光路と該参照光路とを切替
るための光路切替手段と、この光路切替手段で選択され
ている光路を検出するための光路検出手段とを備えてお
り、この光路検出手段は、選択されている光路の切替の
始点と、切替の終点を検出する様に構成されている。

【０００８】また本発明は、基準光を発光するための光
源部と、この光源部からの光を測定対象物に対して送出
するための光学手段と、この測定対象物からの反射光を
受光し、電気信号の受信パルスに変換するための受光手
段と、前記光源部の発光から該受光手段の受信パルスの
受信までの時間差から測定対象物までの距離を測定する
ための距離測定手段とからなる光波距離計において、前
記光源部からの光を測定対称物に対して送出するための
光学手段に形成された測定光路と、前記距離測定手段の
内部に形成された参照光路と、前記測定光路と該参照光
路とを切替るための光路切替手段と、この光路切替手段
で選択されている光路を検出するための光路検出手段と
を備えており、この光路検出手段は、選択されている光
路の切替の始点と、切替の終点を検出する様に構成され
ている。

【０００９】そして本発明は、光路検出手段の検出出力
が、測定光路と、参照光路と、その何れの光路でもない
という３種類の出力にすることもできる。

【００１０】更に本発明の光路切替手段は、測定光路と
参照光路との何れかの光路を選択するための切替部材
と、この切替部材を駆動するためのものであり、基準ク
ロックと同期する駆動手段とから構成されており、光路
検出手段は、少なくとも１個の検出素子からなり、前記
光路検出手段の検出出力が、前記基準クロックと同期す
る様に構成することもできる。

【００１１】そして本発明の光路検出手段は少なくとも
２個の検出素子からなり、この１個の検出素子は、測定
光路又は参照光路の何れかが選択される切替の始点を検
出するためのものであり、他の１個の検出素子は、測定
光路又は参照光路の何れかが選択される切替の終点を検
出する様に構成することもできる。

【００１２】また本発明の光路検出手段は、測定光路又
は参照光路の一部の光を検出素子により受光する構成に
することもできる。

【００１３】更に本発明の光路切替手段は、測定光路と
参照光路との何れかの光路を選択するための切替部材
と、この切替部材を駆動するためのものであり、基準ク
ロックと同期する駆動手段とから構成されており、光路
検出手段は、前記切替部材の位置を検出するための少な
くとも１個の検出素子と、この検出素子の検出信号と前
記基準クロックに基づき、前記光路の切替状態を認識す
るための制御手段とから構成することもできる。

【００１４】

【作用】以上の様に構成された本発明は、光源部が基準
光を発光し、光学手段が光源部からの光を測定対象物に
対して送出し、受光手段が、この測定対象物からの反射
光を受光し、電気信号の受信パルスに変換し、位相差測
定装置が、光源部の発光から該受光手段の受信パルスの
受信までの位相差を測定する様になっており、光学手段
に形成された測定光路が、光源部からの光を測定対称物
に対して送出し、距離測定手段の内部に参照光路を形成
し、光路切替手段が、測定光路と該参照光路とを切替
え、光路検出手段が光路切替手段で選択されている光路
を検出する様になっており、この光路検出手段が、選択
されている光路の切替の始点と、切替の終点を検出する
様になっている。

【００１５】また本発明は、光源部が基準光を発光し、
光学手段が光源部からの光を測定対象物に対して送出
し、受光手段が、この測定対象物からの反射光を受光
し、電気信号の受信パルスに変換し、距離測定手段が、
光源部の発光から該受光手段の受信パルスの受信までの
時間差から測定対象物までの距離を測定する様になって
おり、光学手段に形成された測定光路が、光源部からの
光を測定対称物に対して送出し、距離測定手段の内部に
参照光路を形成し、光路切替手段が、測定光路と該参照
光路とを切替え、光路検出手段が光路切替手段で選択さ
れている光路を検出する様になっており、この光路検出
手段が、選択されている光路の切替の始点と、切替の終
点を検出する様になっている。

【００１６】そして本発明の光路検出手段が、測定光路
と、参照光路と、その何れの光路でもないという３種類
の検出出力を出力することもできる。

【００１７】更に本発明の光路切替手段は、切替部材
が、測定光路と参照光路との何れかの光路を選択させ、
基準クロックと同期する駆動手段が切替部材を駆動する
様になっており、少なくとも１個の検出素子からなる光
路検出手段の検出出力が、基準クロックと同期する様に
することもできる。

【００１８】そして本発明の少なくとも２個の検出素子
からなる光路検出手段の１個の検出素子が、測定光路又
は参照光路の何れかが選択される切替の始点を検出する
様になっており、他の１個の検出素子が、測定光路又は
参照光路の何れかが選択される切替の終点を検出する様
にすることもできる。

【００１９】また本発明の光路検出手段の検出素子が、
測定光路又は参照光路の一部の光を受光する様にするこ
ともできる。

【００２０】更に本発明の光路切替手段は、切替部材
が、測定光路と参照光路との何れかの光路を選択させ、
基準クロックと同期する駆動手段が切替部材を駆動する
様になっており、光路検出手段の１個の検出素子が切替
部材の位置を検出し、制御手段が、検出素子の検出信号
と基準クロックに基づき、光路の切替状態を認識する様
にすることもできる。

【００２１】

【実施例】

【００２２】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００２３】第３図に示す様に本実施例の光波距離計
は、レーザダイオード１と、コンデンサレンズ２と、コ
ンデンサレンズ３と、一対の分割プリズム４１、４２
と、光路切替装置５と、内部光路６ａと、ＡＰＤ７１
と、ファイバー８と、プリズム９と、対物レンズ１０か
ら構成されている。そして、コーナキューブ１１は、光
波距離計本体から離れた位置に配置される測定対象物に
該当するものであり、光パルスを反射する機能を有して
いる。

【００２４】レーザダイオード１とコンデンサレンズ２
１、２２と発光側光ファイバー８１と分割プリズム４１
とプリズム９と対物レンズ１０とが光学手段に該当す
る。

【００２５】レーザダイオード１は光源部に該当するも
ので、本実施例のレーザダイオード１はパルスレーザダ
イオードが採用されており、比較的大きなピークパワー
を持ち、デューティ比が０.０１％程度のパルス波を発
生させることができる。光路切替装置５は光束を切り替
えるものである。受光素子７は受光手段に該当するもの
であり、レーザダイオード１から発射されたパルス光線
を受光できる素子であれば足りる。本実施例の受光素子
７には、ＡＰＤ７１が採用されている。

【００２６】光ファイバー８は、発光側光ファイバー８
１と受光側光ファイバー８２とから構成されている。

【００２７】分割プリズム４１は、第１のハーフミラー
４１１と第２のハーフミラー４１２とから構成されてお
り、分割プリズム４２は、第１のハーフミラー４２１と
第２のハーフミラー４２２とからなっている。レーザダ
イオード１側と分割プリズム４１の間は、発光側光ファ
イバー８１で結ばれている。更に分割プリズム４２と受
光素子７側との間は、受光側光ファイバー８２で結ばれ
ている。

【００２８】発光パルスがレーザダイオード１から発射
されると、コンデンサレンズ２１、２２により発光側光
ファイバー８１の入力端８１ａに結合される。発光側光
ファイバー８１により、光パルスは分割プリズム４１に
送られる。分割プリズム４１の第１のハーフミラー４１
１を透過したパルス列は、光路切替装置５を介して、外
部測距光路６ｂに射出可能となっている。分割プリズム
４１の第１のハーフミラー４１１で反射され、更に第２
のハーフミラー４１２で反射されたパルスは、光路切替
装置５を介して、内部測距光路６ａに射出可能となって
いる。光路切替装置５は、内部測距光路６ａと外部測距
光路６ｂを切り替えるためのものである。従って、光路
切替装置５が外部測距光路６ｂを選択した場合には、光
パルスはプリズム９で反射された後、対物レンズ１０に
より外部に射出される。

【００２９】なお、内部測距光路６ａは参照光路に該当
し、外部測距光路６ｂが測定光路に該当するものであ
る。

【００３０】対物レンズ１０から射出されたパルスは、
コーナキューブ１１で反射され、再び対物レンズ１０で
受光されプリズム９に送られる。受光されたパルス列
は、プリズム９で反射されて分割プリズム４２に送ら
れ、分割プリズム４２の第１のハーフミラー４２１を透
過した受信パルス光は、受光側光ファイバー８２の受光
端８２ａに結合される。

【００３１】なお光路切替装置５が内部測距光路６ａを
選択した場合には、発光パルスは、内部測距光路６ａを
通って分割プリズム４２に送られる。そして光パルス
は、分割プリズム４２に内蔵された第１のハーフミラー
４２１と第２のハーフミラー４２２で反射され、受光側
光ファイバー８２の受光端８２ａに結合される様になっ
ている。

【００３２】そして受光側光ファイバー８２の射出端８
２ｂから射出された光パルスは、コンデンサレンズ３
１、３２によりＡＰＤ７１に結合する様になっており、
受光素子７で電流パルスに変換される様になっている。

【００３３】そして図４に基づいて、光波距離計の電気
的構成を説明する。光波距離計の電気的構成は、水晶発
信器９１００と第１の分周器９１１０とシンセサイザー
９１２０と第２の分周器９１３０とパルス・レーザー・
ダイオード９１とパルス・レーザー・ダイオードドライ
バー９１５０とＡＰＤ９７１とアンプ９１６０と波形整
形回路９１７０とカウンタ９１８０とピークホールド回
路９１９０とレベル判定回路９２００とバンドパスフィ
ルタ９２１０とサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）９２２０と
ＡＤコンバータ９３００とメモリ９４００とＣＰＵ９５
００とから構成されている。

【００３４】水晶発振器９１００から出力された周波数
ｆ_Sの基準信号は、第１の分周器９１１０とシンセサイ
ザー９１２０とバンドパスフィルタ９２１０とカウンタ
９１８０とに供給されている。第１の分周器９１１０に
供給された周波数ｆ_Sの基準信号は、第１の分周器９１
１０で１／（ｎ−１）に分周されてシンセサイザー９１
２０に送られる。シンセサイザー９１２０は、第１の分
周器９１１０から供給された周波数ｆ_Sの基準信号をｎ
倍した後、第２の分周器９１３０に送出する様になって
いる。第２の分周器９１３０は、シンセサイザー９１２
０から供給された信号を１／ｍに分周し、周波数ｆ_Mの
測定信号を作る様になっている。

【００３５】そして測定信号ｆ_Mは、パルス・レーザー
・ダイオードドライバー９１５０に送られ、パルス・レ
ーザー・ダイオード９１を駆動する発光タイミング信号
となると共に、ＣＰＵ９５００に対して発光確認信号と
して供給される。更に測定信号ｆ_Mは、ピークホールド
回路９１９０とカウンタ９１８０とに、リセット信号と
して供給される。

【００３６】パルス・レーザー・ダイオードドライバー
９１５０は、第２の分周器９１３０の出力信号ｆ_Mに基
づき、パルス・レーザー・ダイオード９１を発光させる
様になっている。発光パルスは、送光光学系を介して外
部測距光路に送出される。そしてコーナーキューブから
反射された光パルスは、受光光学系で受光され、ＡＰＤ
９７１で電気信号に変換される。そしてＡＰＤ９７１で
変換された電気信号は、アンプ９１６０で増幅され、波
形整形回路９１７０で２値化のディジタル信号に変換さ
れた後、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）９２２０、ＡＤコ
ンバータ９３００及びカウンタ９１８０に送られる。

【００３７】水晶発振器９１００から出力された周波数
ｆ_Sの基準信号は、バンドパスフィルタ９２１０に供給
されて正弦波信号となり、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）
９２２０に送られる。サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）９２
２０は、バンドパスフィルタ９２１０からの正弦波信号
を、波形整形回路９１７０からのディジタル信号により
サンプルホールドする。このサンプルホールドされた値
は、ＡＤコンバータ９３００に送られ、ホールド後一定
期間後にＡＤ変換される。そしてＡＤ変換されたデータ
は、メモリ９４００の予め決められたアドレス上に記憶
される様になっている。

【００３８】なおアンプ９１６０からの出力は、ピーク
ホールド回路９１９０にも供給され、受信パルス光の波
高値が保持される。そしてレベル判定回路９２００は、
得られた波高値が、ＡＰＤ９７１及びアンプ９１６０の
正常動作範囲に入っているか否かを判断し、この結果を
ＣＰＵ９５００に送信する様になっている。この結果、
ＣＰＵ９５００は波高値が適正範囲内にある場合のみ、
ＡＤ変換からのデータを有効データとして処理する様に
なっている。

【００３９】なお、基準信号ｆ_Sと測定信号ｆ_Mとは、

【００４０】ｆ_M＝（ｎ／（ｍ（ｎ±１）））ｆ_S ・・・・・・第１式

【００４１】ｍ＝ｍ’ｎ＋１である。・・・・・・第２式

【００４２】但し、ｍ、ｎは整数である

【００４３】となっている。

【００４４】ここでｍ’が整数の場合のみ、サンプルホ
ールド（Ｓ／Ｈ）９２２０は、バンドパスフィルタ９２
１０からの正弦波信号を各受信パルス毎に、基準信号ｆ
_Sの周期のｎ分の一ずづ位相がずれながら順序よくホー
ルドし、周期ｆ_Lの低周波の階段状の信号を出力する。

【００４５】周期ｆ_Lは、測定信号ｆ_Mがｎ回で１周期と
なるので、

【００４６】ｆ_L＝ｆ_M／ｎ＝（１／（ｍ（ｎ±１））ｆ_S ・・・・・・第４式

【００４７】となる。

【００４８】従ってサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）９２２
０から出力される波形は、周波数ｆ_Lで繰り返し、ｎ個
のホールド値から構成される。このためメモリ９４００
は、ｎ個以上のメモリから構成される。メモリ９４００
は各発光パルス毎にＣＰＵ９５００によりアドレスがイ
ンクリメントされる様になっている。そしてＡＤ変換さ
れたディジタルデータは、ＣＰＵ９５００を介して順次
メモリ９４００に記憶されている。ＣＰＵ９５００とメ
モリ９４００とは加算手段に該当するものであり、記憶
されたメモリ９４００上の任意のアドレスのデータと、
ＡＤ変換されたデータを加算し、再びメモリ９４００上
に記憶させる様になっている。

【００４９】またｎ＋１回目以降のデータは１周期目と
同じ位相関係になるので、レベル判定回路９２００の値
が適正であれば、前回までの周期のデータと加算し、後
に平均化操作を施すことにより、ＡＤ変換データ精度を
高めることができる。

【００５０】以上の様にして得られたメモリ９４００上
のデータから、フーリエ変換の手法により位相を計算す
る様になっている。同様に内部参照光路についても演算
を行い、光波距離計本体から被測定点であるコーナーキ
ューブまでの距離は、

【００５１】Ｌ＝（θ₀−θ₁）＊（１／２π）＊（Ｃ／ｆ_S）＊（１／２）・・第１２式

【００５２】但し、Ｃは光速、θ₀は外部測距光路での
測定位相、θ₁は内部測距光路での測定位相である。

【００５３】を計算することにより求めることができ
る。

【００５４】カウンタ９１８０は、基準周波数ｆ_Sを第
２の分周器９１３０で分周された信号から、波形整形回
路９１７０の出力信号までの時間をカウントし、このカ
ウント数をＣＰＵ９５００に送信する様になっている。
そしてＣＰＵ９５００は、外部測距光路におけるカウン
ト値と、内部測距光路におけるカウント値との差から、
光波距離計本体から被測定点であるコーナーキューブま
での概略距離を求め、更に上記第１２式による精密距離
Ｌを組み合わせることにより、計測距離を算出すること
ができる。

【００５５】ここで、光路切替装置５について詳細に説
明する。

【００５６】光路切替装置５は、円弧状の光路切替板５
１と、この光路切替板５１を回動させるためのパルスモ
ーター５２と、光路を検出するための光路検出器５３と
から構成されている。光路切替板５１は切替部材に該当
し、パルスモーター５２は駆動手段に該当するものであ
る。

【００５７】そして、内部測距光路６ａと外部測距光路
６ｂは、光路切替板５１の中心に対して対称な位置に配
置されており、光路切替板５１により光路が遮蔽可能に
構成されている。

【００５８】本実施例のパルスモーター５２は、１８度
ステップ角となっており、２０ステップで１回転する様
に構成されている。

【００５９】光路検出器５３は、光路切替装置５が切り
替えた光路を検出するためのもので、本実施例の光路検
出器５３には、ホトインタラプタが採用されている。本
実施例では、２ステップ回転後である３６度ステップ角
に相当する位置に配置されている。なお、光路検出器５
３は、ホトインタラプタに限定されるものではなく、光
路を検出することのできるセンサーであれば、何れのセ
ンサーを採用することができる。

【００６０】図２に示す様に、制御手段５０００の制御
信号に基づき、モータ駆動手段５１００を駆動すれば、
モータ駆動手段５１００がパルスモーター５２に対し
て、所定の駆動電力を供給する様に構成されている。

【００６１】パルスモーター５２が回転すると、図５に
示す様に、光路検出器５３から信号ａが出力される。即
ち、光路切替板５１により光路検出器５３が遮蔽された
状態の信号ａは、ＬＯＷレベルとなり、遮蔽されない状
態の信号ａはＨＩＧＨレベルとなっている。

【００６２】しかしながらパルスモーター５２は、モー
タ駆動手段５１００からのパルス状の駆動信号（信号Ｃ
ＬＫ）が印加されても、直ちに駆動することはない。こ
のため、信号ＣＬＫと信号ａとには時間差が存在する。

【００６３】また、次の駆動信号（信号ＣＬＫ）が与え
られた瞬間のパルスモーター５２の位置は、その前の状
態が確定していることを意味するので、光路検出器５３
からの信号ａと、駆動信号（信号ＣＬＫ）とをクロック
としてフリップフロップ出力させると、信号Ｘを得るこ
とができる。

【００６４】そして、ステップ角が小さいパルスモータ
ー５２を利用した場合には、測定光（外部測距光路６ｂ
の光）及び参照光（内部測距光路６ａの光）の光束を極
端に小さくするか、或いは、測定光及び参照光の光束
を、光路切替板５１の中心との位置から離さない限り、
測定光及び参照光の両方を出力してしまい、確実な光路
の切り替えができないという問題点がある。

【００６５】そこで、測定光及び参照光の光路が重複す
ることを防止するため、本実施例では、信号Ｘより３ス
テップ分遅延した信号Ｙを形成する。

【００６６】ここで、Ｘ信号の立ち上がりを内部測距光
路６ａ（参照光路）の終了とし、Ｘ信号の立ち下がりを
外部測距光路６ｂ（測定光路）の終了とする。更に、Ｙ
信号の立ち上がりを外部測距光路６ｂ（測定光路）の開
始とし、Ｙ信号の立ち下がりを内部測距光路６ａ（参照
光路）の開始とすれば、Ｙ信号の立ち上がりからＸ信号
の立ち下がりまでが、外部測距光路６ｂ（測定光路）が
選択されている時間であり、Ｙ信号の立ち下がりからＸ
信号の立ち上がりまでが、内部測距光路６ａ（参照光
路）が選択されている時間となる。

【００６７】ここで、外部測距光路６ｂ（測定光路）が
選択されている時間にＨｉｇｈレベルとなる信号をＱ１
とし、内部測距光路６ａ（参照光路）が選択されている
時間にＨｉｇｈレベルとなる信号をＱ２とする。

【００６８】また、Ｘ信号がＨｉｇｈレベルの時を１と
し、ＬＯＷレベルの時を０とする。同様に、Ｙ信号がＨ
ｉｇｈレベルの時を１とし、ＬＯＷレベルの時を０と
し、Ｑ１信号及びＱ２信号も同様に、Ｈｉｇｈレベルの
時を１とし、ＬＯＷレベルの時を０とする。

【００６９】図５に示す様に、まず、Ｘ信号が１で、か
つ、Ｙ信号も１である時間は、Ｑ１信号も常に１とな
り、外部測距光路６ｂ（測定光路）が選択されることに
なる。また、Ｘ信号が０で、かつ、Ｙ信号も０である時
間は、Ｑ２信号が常に１となり、内部測距光路６ａ（参
照光路）が選択されることになる。

【００７０】そしてＸ信号が１で、Ｙ信号が０である場
合には、測定光路でも参照光路でもないことになる。同
様に、Ｘ信号が０で、Ｙ信号が１である場合も、測定光
路でも参照光路でもないことになる。

【００７１】従って、信号Ｘと、このＸ信号より３ステ
ップ分遅延した信号Ｙとを利用すれば、測定光路と参照
光路とを完全に切り変えることのできるＱ１信号とＱ２
信号とを得ることができる。

【００７２】以上の様に構成された本実施例は、制御手
段５０００が、光路検出器５３から信号ａを入力し、Ｑ
１信号及びＱ２信号を形成することにより、現在の選択
されている光路が、外部測距光路６ｂ（測定光路）であ
るか、内部測距光路６ａ（参照光路）であるかを認識す
ることができる。

【００７３】ここで、図６（ａ）及び図６（ｂ）に基づ
いて、光路切替板５１の位置関係を詳細に説明する。本
実施例の光路切替板５１は、時計方向に回転するとすれ
ば、外部測距光路６ｂ（測定光路）から２ステップ分
（３６度ステップ角）前の位置に光路検出器５３が設け
られている。従って本実施例の光路検出器５３は、外部
測距光路６ｂ（測定光路）の切替の始点と、切替の終点
を検出するためのものである。

【００７４】図６（ａ）の（イ）は、光路切替板５１の
後部が、外部測距光路６ｂ（測定光路）から２ステップ
分（３６度ステップ角）前の位置にある場合を示す図で
ある。この状態で、光路検出器５３の遮蔽が解除され、
信号ａがＨＩＧＨレベルとなる。図５に示す様に、この
時のＸ信号、Ｙ信号、Ｑ１信号は、全てＬＯＷレベル
（０）であり、Ｑ２がＨＩＧＨ（１）となっている。従
って、内部測距光路６ａ（参照光路）が選択されている
こととなり、図６（ａ）の（イ）に示す状態と一致する
ことが判る。

【００７５】次に、図６（ａ）の（ロ）は、光路切替板
５１が１ステップ分（１８度ステップ角）回転した状態
を示す図である。この場合には、信号ａがＨＩＧＨレベ
ルとなり、Ｘ信号もＨＩＧＨレベル（１）となる。しか
しながらＹ信号は、３ステップ分遅れるため、Ｙ信号は
ＬＯＷレベル（０）となり、Ｑ１信号とＱ２信号が、共
にＬＯＷ（０）となる。これは、図６（ａ）の（ロ）に
示す様に、内部測距光路６ａ（参照光路）と外部測距光
路６ｂ（測定光路）が共に、開放されており、どちらか
一方を選択できない状態である。

【００７６】同様に、図６（ａ）の（ハ）は、光路切替
板５１が、更に１ステップ分（１８度ステップ角）回転
した状態を示す図である。この状態では図６（ａ）の
（ハ）と同様に、Ｑ１信号とＱ２信号とが共にＬＯＷ
（０）となり、内部測距光路６ａ（参照光路）と外部測
距光路６ｂとが選択されない状態である。即ち、Ｙ信号
が遅延される３ステップ分の間は、光路のどちらか一方
を選択できない状態であると認識され、Ｑ１信号とＱ２
信号の何れもがＬＯＷレベル（０）となる。

【００７７】そして、図６（ａ）の（ニ）では、外部測
距光路６ｂ（測定光路）が開放され、内部測距光路６ａ
（参照光路）が遮蔽される様になっている。この場合に
は図５に示す様に、Ｘ信号がＨＩＧＨレベル（１）とな
ると共に、Ｙ信号もＨＩＧＨレベル（１）となり、Ｑ１
信号がＨＩＧＨレベル（１）となる。この結果、外部測
距光路６ｂ（測定光路）が選択されたことを制御手段５
０００が認識し、Ｑ１信号を出力することができる。

【００７８】また、図６（ｂ）の（ホ）に示す状態で
は、光路検出器５３の出力信号ａがＨＩＧＨとなる最終
の状態であり、Ｑ１信号がＨＩＧＨレベル（１）とな
り、外部測距光路６ｂ（測定光路）が選択されているこ
とが認識されている。

【００７９】更に、図６（ｂ）の（ヘ）となれば、光路
切替板５１の前部が光路検出器５３を遮蔽して、信号ａ
がＬＯＷレベルとなり、Ｘ信号もＬＯＷレベル（０）と
なる。Ｙ信号は３ステップ分遅れているため、ＨＩＧＨ
（１）レベルとなっている。従って、Ｑ１信号とＱ２信
号がＬＯＷレベル（０）となり、内部測距光路６ａ（参
照光路）と外部測距光路６ｂ（測定光路）のどちらか一
方を選択できない状態であることが認識される。この状
態が３ステップ分続くことは、外部測距光路６ｂ（測定
光路）の選択時と同様である。

【００８０】そして、図６（ｂ）の（ト）の状態になれ
ば、Ｙ信号がＬＯＷレベル（０）となり、Ｑ２信号がＨ
ＩＧＨ（１）となる。この結果、内部測距光路６ａ（参
照光路）が選択されたことを制御手段５０００が認識
し、Ｑ２信号を出力することができる。

【００８１】以上の様に制御手段５０００は、内部測距
光路６ａ（参照光路）と外部測距光路６ｂ（測定光路）
の何れかが、完全に選択されたことを認識することがで
き、それぞれに対応するＱ２信号及びＱ１信号を出力す
ることができる。従って、光波距離計は、Ｑ１信号とＱ
２信号を受信することにより、光路の切替に対応するこ
とが可能となる。

【００８２】なお上記実施例は、測定光路と、参照光路
と、その何れでもない３個の出力を光路検出器５３が検
出出力するものである。なお遅延時間は、３ステップに
限ることなく、適宜変更することができる。

【００８３】また、パルス状の駆動信号（信号ＣＬＫ）
は、基準クロックに該当するものであり、光路検出器５
３の検出出力は基準クロックに同期している。

【００８４】次に、光路切替装置５のパルスモーター５
２が、ＤＣモータである場合第１の変形例を説明する。
ＤＣモータは、パルスモーター５２に比較して円滑に回
転するため、図７に示す様に、２個の光路検出器５３
ａ、５３ｂを使用することにより、Ｘ信号とＹ信号と同
様な信号を得ることができる。

【００８５】即ち、本第１の変形例の光路切替装置５ａ
は、円弧状の光路切替板５１と、この光路切替板５１を
定速で回動させるためのＤＣモータと、光路を検出する
ための第１の光路検出器５３ａと第２の光路検出器５３
ｂとから構成されている。ＤＣモータの回転が円滑なた
め、第１の光路検出器５３ａの検出信号（Ｘ信号に相
当）から遅れて、第２の光路検出器５３ｂから検出信号
（Ｙ信号に相当）を出力させることができる。この円弧
状の光路切替板５１の回転による検出時間差を利用し、
遅延信号を得ることができる。

【００８６】以上の様に構成された第１変形例は、円弧
状の光路切替板５１により、測定光路と参照光路とを切
り替える様になっている。

【００８７】なお、本第１の変形例の光路切替装置５ａ
は、測定光路と参照光路とを、円弧状の光路切替板５１
の中心から対称な位置に配置しているが、必ずしも対称
である必要がなく、中心からの距離も適宜定めることが
できる。更に、光路切替板５１は、円弧状に限定するも
のではなく、適宜の形状にすることが可能である。

【００８８】また本第１実施例は、光路切替板５１を回
転させる構成となっているが、光路切替板５１と同様な
形状の穿設穴を形成した板部材を設け、この板部材を回
転させる構成にすることもできる。

【００８９】更に、円弧状の光路切替板５１に代えて、
矩形の光路切替板５１ａを使用した第２の変形例を図８
に基づいて説明する。

【００９０】この第２の変形例は、矩形の光路切替板５
１ａの往復運動させることにより光路を切り替えるもの
である。

【００９１】本第２の変形例の光路切替装置５ｂは、矩
形の光路切替板５１ａと、この光路切替板５１ａを往復
運動させるための往復運動手段と、光路を検出するため
の第１の光路検出器５３ａと第２の光路検出器５３ｂと
から構成されている。往復運動手段５５は、ＤＣモータ
の回転駆動力をクランク等の運動機構を用いて往復運動
に変換し、光路切替板５１ａを往復駆動させる様になっ
ている。

【００９２】第１変形例と同様に、ＤＣモータの回転が
円滑なため矩形の光路切替板５１ａを定速で駆動するこ
とができ、第１の光路検出器５３ａの検出信号（Ｘ信号
に相当）から遅れて、第２の光路検出器５３ｂから検出
信号（Ｙ信号に相当）を出力させることができる。即
ち、矩形の光路切替板５１ａが定速で駆動されるので、
検出時間差を利用し、遅延信号を得ることができる。

【００９３】なお、第１変形例及び第２変形例のその他
の構成は、上記実施例と同様であるから説明を省略す
る。

【００９４】次に、２個の光路検出器５３を使用した第
３変形例を説明する。図９に示す様に、本第３の変形例
の光路切替装置５ｃは、円弧状の光路切替板５１と、こ
の光路切替板５１を回動させるためのパルスモータ５２
と、光路を検出するための第１の光路検出器５３ａと第
２の光路検出器５３ｂとから構成されている

【００９５】第１の光路検出器５３ａは、内部測距光路
６ａ（参照光路）と外部測距光路６ｂ（測定光路）の切
替の始点を検出するためのものであり、第２の光路検出
器５３ｂは、内部測距光路６ａ（参照光路）と外部測距
光路６ｂ（測定光路）の切替の終点を検出するためのも
のである。

【００９６】第１の光路検出器５３ａと第２の光路検出
器５３ｂとを使用することにより、光路の切替を確実に
行うことができる。

【００９７】本第３実施例のその他の構成は、上記実施
例と同様であるから、説明を省略する。

【００９８】なお上記実施例等は、外部測距光路６ｂ
（測定光路）、内部測距光路６ａ（参照光路、その何れ
でもないという３個の状態を認識しているが、他の状態
を定義し、少なくとも３個の状態を認識するという構成
にすることもできる。

【００９９】更に、光路検出器５３に入射させる光は、
外部測距光路６ｂ（測定光路）又は内部測距光路６ａ
（参照光路）の光の一部を取り込んでもよい。そして適
宜のオプチカルガイド、切替板等を利用して光を導くこ
とも可能である。

【０１００】また切り替える光路も、３個以上とするこ
ともできる。

【０１０１】なお、上述の実施例等は、時間差を測定す
ることにより距離を測定する光波距離計で説明したが、
位相差を測定するための位相差計として使用できること
は言うまでもない。

【０１０２】

【効果】以上の様に構成された本発明は、光波距離計に
おいて、光源部からの光を測定対称物に対して送出する
ための光学手段に形成された測定光路と、前記距離測定
手段の内部に形成された参照光路と、前記測定光路と該
参照光路とを切替るための光路切替手段と、この光路切
替手段で選択されている光路を検出するための光路検出
手段とを備えており、この光路検出手段は、選択されて
いる光路の切替の始点と、切替の終点を検出する様に構
成されているので、測定光路と参照光路とを確実に切り
替えることができるという卓越した効果がある。

【０１０３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の光路切替装置５を説明する図であ
る。。

【図２】本実施例の光路切替装置５の電気的構成を説明
する図である。。

【図３】本実施例の光波距離計の構成を示す図である。

【図４】本実施例の光波距離計の電気的構成を示す図で
ある。

【図５】本実施例の電気的信号を説明する斜視図であ
る。

【図６（ａ）】本実施例の光路切替装置５の動作を説明
する図である。

【図６（ｂ）】本実施例の光路切替装置５の動作を説明
する図である。

【図７】第１変形例の光路切替装置５ａを説明する図で
ある。

【図８】第２変形例の光路切替装置５ｂを説明する図で
ある。

【図９】第３変形例の光路切替装置５ｃを説明する図で
ある。

【符号の説明】

５光路切替装置５１円弧状の光路切替板５２パルスモーター５３光路検出器５３ａ第１の光路検出器５３ｂ第２の光路検出器６ａ内部測距光路６ｂ外部測距光路５０００制御手段５１００モータ駆動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者片山康隆東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社トプコン内 (72)発明者越川和重東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社トプコン内 (72)発明者斉藤武重東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社トプコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基準光を発光するための光源部と、この
光源部からの光を目的物に対して送出するための光学手
段と、この目的物からの反射光を受光し、電気信号の受
信パルスに変換するための受光手段と、前記光源部の発
光から該受光手段の受信パルスの受信までの位相差を測
定するための位相差測定装置であって、前記光源部から
の光を目的物に対して送出するための光学手段に形成さ
れた測定光路と、前記位相差測定装置の内部に形成され
た参照光路と、前記測定光路と該参照光路とを切替るた
めの光路切替手段と、この光路切替手段で選択されてい
る光路を検出するための光路検出手段とを備えており、
この光路検出手段は、選択されている光路の切替の始点
と、切替の終点を検出する様に構成されていることを特
徴とする位相差測定装置における遮光板制御装置。
【請求項２】基準光を発光するための光源部と、この
光源部からの光を測定対象物に対して送出するための光
学手段と、この測定対象物からの反射光を受光し、電気
信号の受信パルスに変換するための受光手段と、前記光
源部の発光から該受光手段の受信パルスの受信までの時
間差から測定対象物までの距離を測定するための距離測
定手段とからなる光波距離計において、前記光源部から
の光を測定対称物に対して送出するための光学手段に形
成された測定光路と、前記距離測定手段の内部に形成さ
れた参照光路と、前記測定光路と該参照光路とを切替る
ための光路切替手段と、この光路切替手段で選択されて
いる光路を検出するための光路検出手段とを備えてお
り、この光路検出手段は、選択されている光路の切替の
始点と、切替の終点を検出する様に構成されていること
を特徴とする光波距離計における遮光板制御装置。
【請求項３】光路検出手段の検出出力が、測定光路
と、参照光路と、その何れの光路でもないという３種類
の出力となっている請求項１又は２記載の遮光板制御装
置。
【請求項４】光路切替手段は、測定光路と参照光路と
の何れかの光路を選択するための切替部材と、この切替
部材を駆動するためのものであり、基準クロックと同期
する駆動手段とから構成されており、光路検出手段は、
少なくとも１個の検出素子からなり、前記光路検出手段
の検出出力が、前記基準クロックと同期している請求項
１又は２記載の遮光板制御装置。
【請求項５】光路検出手段が少なくとも２個の検出素
子からなり、この１個の検出素子は、測定光路又は参照
光路の何れかが選択される切替の始点を検出するための
ものであり、他の１個の検出素子は、測定光路又は参照
光路の何れかが選択される切替の終点を検出するための
ものである請求項１又は２記載の遮光板制御装置。
【請求項６】光路検出手段は、測定光路又は参照光路
の一部の光を検出素子により受光する構成となっている
請求項１又は２記載の遮光板制御装置。
【請求項７】光路切替手段は、測定光路と参照光路と
の何れかの光路を選択するための切替部材と、この切替
部材を駆動するためのものであり、基準クロックと同期
する駆動手段とから構成されており、光路検出手段は、
前記切替部材の位置を検出するための少なくとも１個の
検出素子と、この検出素子の検出信号と前記基準クロッ
クに基づき、前記光路の切替状態を認識するための制御
手段とから構成されている請求項１又は２記載の遮光板
制御装置。