JPH08304542A - 光波距離計 - Google Patents

光波距離計

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JPH08304542A
JPH08304542A JP7114640A JP11464095A JPH08304542A JP H08304542 A JPH08304542 A JP H08304542A JP 7114640 A JP7114640 A JP 7114640A JP 11464095 A JP11464095 A JP 11464095A JP H08304542 A JPH08304542 A JP H08304542A
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謙 蛭沼
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    • G01S17/32Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成でありながら、新たな二次反射迷
光を発生することなく、発光素子の発光面又は受光素子
の受光面での反射に起因する二次反射迷光を除去するこ
とができる光波距離計を提供する。 【構成】発光素子1から出射された測定光は、切換シャ
ッタ8,NDフィルタ9,送受分割プリズム3,対物レ
ンズ4を介して、反射器5に入射する。反射器5からの
戻り光のうち一部は、正常反射光として、対物レンズ
4,送受分割プリズム3,光量調整器10を介して受光
素子2に受光されるが、他の一部は、NDフィルタ9に
戻ってしまう。このNDフィルタ9は、入射した戻り光
を減衰させるとともに、一部を反射させる。但し、この
NDフィルタ9は、送光光路6Aに対して傾いている。
従って、反射光は、送光光路6Aから外れてしまい、二
次反射迷光にはならない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、測定対象点までの距
離を光学的に測定する光波距離計に関する。
【0002】
【従来の技術】光波距離計は、発光素子から測定対象点
に配置された反射鏡に向けて変調光を送光するととも
に、この反射鏡にて反射された変調光を受光素子により
受光して、出射時点での変調位相と受光時点での位相と
の位相差を検出することにより、測定対象点までの距離
を測定するものである。
【0003】このように光波距離計は、光の進行時間を
検出基本要素としているので、10 -7秒程度の位相差検
出精度が求められている。従って、正確な距離測定をす
るには、ノイズを除去して、送光された変調光に対する
正規の反射光のみを識別できるようにしなければならな
い。各種のノイズのうち特に問題であるのが、正規の反
射光と同じ周波数を持つ故に正規の反射光と区別しにく
い二次反射迷光である。この二次反射迷光とは、光波距
離計内の発光素子から変調光を出射する対物レンズまで
の送光光路,又は対物レンズから受光素子までの受光光
路内の高反射率部(例えば、発光素子の発光面,受光素
子の受光面,等)において正規の反射光が再反射される
ことによって生じる迷光である。即ち、一旦反射鏡にて
反射された正規の反射光が送光光路に戻った後に高反射
率部(発光素子の発光面等)で再反射されるか、正規の
反射光が受光光路に進んだ後に高反射率部(受光素子の
受光面等)で再反射されて、再度反射鏡に向けて照射さ
れることにより、生じる迷光である。
【0004】この二次反射迷光を除去するために、従来
より様々な提案がなされている。図6は、本出願人によ
り出願された実願昭57−56738号の構成を示すも
のである。図6において、モータ32により回転される
切換シャッタ38には、発光素子31から出射された変
調光を送光光路36Aに進ませるための測定光スリット
と参照光路37に進ませるための参照光スリットとが、
周方向に並んで形成されている。この測定光スリットに
は、透過光の光量を減衰させるNDフィルタ39が填め
られている。また、受光素子42の受光面上には、周方
向に向けて減衰率を連続的に変化させたNDフィルタか
ら構成された光量調整器40が、モータ43によって回
転位置調整自在に設けられている。このNDフィルタ3
9及び光量調整器40内を透過する総回数は、正規の反
射光であると2回だけであるが、発光素子31の発光面
又は受光素子42の受光面上で反射されて生じた二次反
射迷光であるとその出射時から数えて少なくとも4回と
なる。上述した従来の構成は、このようにして透過回数
に差が生じるように構成することにより、正規の反射光
の強度に対する二次反射迷光の強度を相対的に下げてい
るのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の構成で
は、確かに、発光素子及び受光素子での反射に起因する
二次反射迷光を、無視できる程度まで除去できる。
【0006】しかしながら、NDフィルタ39及び光量
調整器40を構成するNDフィルタの表面自体が高反射
部であるので、それらの表面において新たな二次反射迷
光41が発生してしまっていた。そして、この新たな二
次反射迷光41の影響により、満足いく測定精度を得る
ことができなかった。
【0007】なお、フィルムベースのNDフィルタ(N
Dフィルタ39)の場合は、干渉膜の蒸着によりNDフ
ィルタとして形成されるので、その表面での反射率を下
げるのは技術的に困難である。また、ガラスベースのN
Dフィルタ(光量調整器40)の場合は、表面反射を下
げるためには反射防止膜コーティングが必要となるの
で、高コストとなる。このように、二次反射迷光41を
除去するのは容易なことではなかった。
【0008】そこで、本発明は、簡単な構成でありなが
ら、新たな二次反射迷光を発生することなく発光素子の
発光面又は受光素子の受光面での反射に起因する二次反
射迷光を除去することができる光波距離計を提供するこ
とを、課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による光波距離計
の第1の態様は、測定対象点に配置された反射器に変調
光を測定光として照射するとともに、この反射器にて反
射された戻り光を受光して前記変調光の光射時の位相と
受光時の位相との位相差に基づいて前記反射器までの距
離を測定する光波距離計において、前記測定光を出射す
る発光手段と、前記戻り光を受光する受光手段と、前記
発光手段から前記反射器までの送光光路内において前記
測定光の光軸に斜交させた状態で配置された減光フィル
タとを備えたことを特徴とする(請求項1に対応)。
【0010】また、本発明による光波距離計の第2の態
様は、測定対象点に配置された反射器に変調光を測定光
として照射するとともに、この反射器にて反射された戻
り光を受光して前記変調光の光射時の位相と受光時の位
相との位相差に基づいて前記反射器までの距離を測定す
る光波距離計において、前記測定光を出射する発光手段
と、前記戻り光を受光する受光手段と、前記反射器から
前記受光手段までの受光光路内において前記戻り光の光
軸に斜交させた状態で配置された減光フィルタとを備え
たことを特徴とする(請求項2に対応)。
【0011】
【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の実施例を説
明する。各実施例の詳細な説明を行う前に、本発明の各
構成要件の概念を説明する。
【0012】(送光光路,受光光路)送光光路と受光光
路とは、一部が重複していても良いし、全てが重複して
いてもよい。減光フィルタは、これら送光光路及び受光
光路が互いに分離されている位置に配置されていても良
いし、それらが重複している位置に配置されていても良
い。従って、反射器の直前に配置されていてもその機能
を果たし得る。
【0013】送光光路と受光光路とが一部重複するよう
に構成する場合には、重複部分と分離部分の境界に光路
分割手段を配置することができる。この光路分割手段
は、反射器に至る共通光路を別個独立の光路である発光
手段からの送光光路と受光手段までの受光光路とに分割
する手段である。従って、ビームスプリッタであっても
良いし、反射鏡や反射プリズムであっても良いし、二股
状の光ファイバや導光波路であっても良い。さらに、発
光手段からの光路と受光手段までの光路とが別個の光学
系として構成されているときには、平行に配置されたこ
れら光学系の開口が光路分割手段を構成する。
【0014】(減光フィルタ)減光フィルタは固定式で
あっても良いし、光軸上に挿脱される可動式であっても
良い。可動式とする場合、発光手段から出射された測定
光を光路分割手段に送出する第1のスリットと測定光を
受光手段に送出する第2のスリットとを測定光の光路中
に交互に挿入する切換シャッタを組み込んで、この切換
シャッタの第1のスリットに減光フィルタを填め込んで
も良い(請求項4に対応)。この切換シャッタを平面状
として測定光の光軸に斜交して配置すれば、減光フィル
タが測定光の光軸に斜交するという条件が満たされる
(請求項5に対応)。また、この切換シャッタに測定光
の光軸に斜交するテーパ面を形成し、このテーパ面に減
光フィルタを填め込んだ第1のスリットを形成すれば、
減光フィルタが測定光の光軸に斜交するという条件が満
たされる(請求項6に対応)。
【0015】一方、可動式とする場合、周方向に減光率
を変化させた回転自在な円盤状のフィルタとして減光フ
ィルタを構成しても良い(請求項7に対応)。
【0016】
【実施例1】以下、本発明の第1実施例を、図1に基づ
いて説明する。 <実施例の構成>図1において発光素子1から出射され
た変調光は、測定光として、送光光路6Aに沿って切換
シャッタ8,NDフィルタ9,送受分割プリズム3,及
び対物レンズ4を通り、反射器5に入射する。この反射
器5にて反射された測定光の戻り光は、受光光路6Bに
沿って対物レンズ4,送受分割プリズム3,及び光量調
整器10を通り、受光素子2によって受光される。ま
た、発光素子1から出射された変調光の一部は、参照光
として、参照光路7に沿って切換シャッタ8及び光量調
整器10を通り、受光素子2によって受光される。以
下、これらの各構成部品の説明を行う。
【0017】発光手段としての発光素子1は、図示せぬ
変調回路によって所定の周波数信号で強度変調された変
調光を出射する発光ダイオードである。切換シャッタ8
は、モータ13によって特定の同期スピードで回転する
円形のシャッタである。この切換シャッタ8には、回転
中心からの半径距離を夫々異にする2種類の円弧状スリ
ットが、周方向に交互に形成されている。この円弧状ス
リットは、発光素子1から拡散出射された光の通過方向
を切り換える絞りとして機能する。即ち、長半径のスリ
ットを通過した光は測定光となり、短半径のスリットを
通過した光は参照光となる。切換シャッタ8が回転する
と、所定の周期で、これら測定光及び参照光が交互に切
換シャッタ8を通過することになる。
【0018】二等辺三角柱状の送受分割プリズム3は、
その二等辺に該当する斜面3a,3bが外反射面となっ
ている。発光素子1側の斜面3aは、測定光を対物レン
ズ4に向けて反射する。また、受光素子2側の斜面3b
は、対物レンズ4から戻ってきた測定光(戻り光)を受
光素子2に向けて反射する。なお、この送受分割プリズ
ム3から反射器5までの間の空間は、送光光及び戻り光
が往復する共通光路となっているので、図1には送光光
路6A及び受光光路6Bが共に描かれている。送受分割
プリズム3は、光路分割手段として、この共通光路を、
発光素子1に至りこの発光素子1から出射された測定光
を共通光路に導く送光光路6Aと、受光素子2に至り共
通光路を通ってきた戻り光を受光素子2に導く受光光路
6Bとに、分割するのである。また、対物レンズ4から
戻ってきた戻り光のうちの一部は、送受分割プリズム3
の発光素子1側斜面3aに入射して、この斜面3aにお
いて発光素子側に反射される。
【0019】減光フィルタとしてのNDフィルタ9は、
透過する光の光量を減衰するためのフィルタであり、切
換シャッタ8と送受分割プリズム3との間における測定
光の送光光路6Aに直交する面から5〜10度傾けて配
置されている。送受分割プリズム3の斜面3aにおいて
反射された対物レンズ4からの戻り光は、このNDフィ
ルタ9に入射することにより、減衰を受ける。従って、
その後でこの戻り光が発光素子1の発光面において再反
射されて再度NDフィルタ9を透過してきたとしても、
このNDフィルタ9を往復透過する事により、無視でき
る程度に減衰される。
【0020】また、NDフィルタ9に入射した送受分割
プリズム3からの戻り光の一部は、NDフィルタ9の表
面において反射される。但し、NDフィルタ9が送光光
路6Aに対して斜交していることにより、その反射光1
1は、入射角の二倍の角度で反射される。従って、反射
光11は、送光光路6Aから外れるので、二次反射迷光
となることがない。
【0021】対物レンズ4は、測定光を平行光にして反
射器5に送出するとともに、反射器5からの戻り光を受
光光路6Bに沿って受光素子2の受光面上に収束させる
ためのレンズである。即ち、発光素子1の発光面及び受
光素子2の受光面は、対物レンズ4の焦点と光学的に等
価な位置に配置されている。
【0022】反射器5は、測定対象地点に配置されたコ
ーナーキューブであり、送光光路6Aの方向如何に拘わ
らず、送光光路6Aと平行な方向に戻り光を反射させ
る。光量調整器10は、周方向に漸次透過率が変化する
円盤状のNDフィルタであり、モータ12によって回転
させられる。そして、測定対象点までの距離の遠近に応
じてその回転位置が調整され、常に同程度の光量が受光
素子2に入射するように、透過光に対する透過率が変化
される。なお、この光量調整器10を透過した後で受光
素子2の受光面において戻り光が再反射されたとして
も、反射器5にて戻されて再度受光素子2の受光面に入
射するまでには、この光量調整器10を往復透過しなけ
ればならない。従って、無視できる程度に減衰されるの
である。
【0023】また、光量調整器10の表面に入射した戻
り光の一部は、この光量調整器10の表面において反射
される。但し、この光量調整器10は、受光光路6Bに
直交する面から5〜10度傾けて配置されている。従っ
て、その反射光14は、入射角の二倍の角度で反射され
て受光光路6Bから外れてしまうので、二次反射迷光と
なることがない。
【0024】受光手段としての受光素子2は、受光した
戻り光を電気信号に変換する。電気信号に変換された戻
り光の位相は、図示せぬ位相差検出回路により、発光素
子1を変調させた変調信号の位相と比較され、両者の位
相差を示す位相差信号に変換される。なお、参照光も、
受光素子2により電気信号に変換され、図示せぬ位相差
検出回路により、その位相が発光素子1を変調させた変
調信号の位相と比較され、両者の位相差を示す位相差信
号に変換される。戻り光による位相差信号は、図示せぬ
距離算出回路により、参照光による位相差信号分を減算
されることによって誤差補正がなされた後に、距離値に
変換される。
【0025】<実施例の作用>本第1実施例によると、
NDフィルタ9は、従来のものと同様にして、発光素子
1の発光面での反射に起因する二次反射迷光を除去する
ことができる。同様に、光量調整器10は、従来のもの
と同様にして、受光素子2の受光面での反射に起因する
二次反射迷光を除去することができる。
【0026】しかも、本第1実施例では、NDフィルタ
9及び光量調整器10が光軸に直交する面から5〜10
度傾いているので、たとえそれらの表面において反射が
生じたとしても、その反射光11,14は送光光路6A
又は受光光路6Bから外れてしまい、二次反射迷光にな
ることがない。
【0027】従って、本第1実施例によると、測定精度
を悪化させる二次反射迷光をほぼ完全に除去することが
でき、測定精度を良くすることができる。なお、本第1
実施例では、NDフィルタ9が常時送光光路6A内に挿
入されている固定式としたが、測距離の仕様をクリアし
ている限り、モータによって回転されて送光光路6A内
に挿脱される構成であっても良い。
【0028】
【実施例2】以下、本発明の第2実施例を、図2に基づ
いて説明する。 <実施例の構成>本第2実施例は、第1実施例と比較し
て、切換シャッタ及びNDフィルタの構成のみが異な
る。従って、図2における図1と同じ構成に同じ参照番
号を付して、その他の説明を省略する。
【0029】本第2実施例の切換シャッタ16は、送光
光路6Aに直交する面に対して5〜10度傾けられて設
けられている。また、この切換シャッタ16を回転させ
るモータ15も、それに合わせて傾けられている。
【0030】図3に示すように、この切換シャッタ16
に形成された第1のスリットとして測定光を通過させる
長半径のスリット16aには、第1実施例のNDフィル
タ9と同機能のNDフィルタ17が填め込まれている。
従って、このNDフィルタ17の表面は、切換シャッタ
の表面と平行となるので、送光光路6Aに直交する面に
対して5〜10度傾くことになる。そのため、反射器5
からの戻り光がこのNDフィルタ17に入射しても、そ
の反射光18は入射角の2倍の角度で反射されて送光光
路6Aから外れてしまうので、二次反射迷光となること
がない。
【0031】なお、切換シャッタ16に形成された第2
のスリットとして参照光を通過させる短半径のスリット
16bには、NDフィルタははめ込まれていない。本第
2実施例は、その他の第1実施例の作用を全て奏するこ
とができる。但し、その重複説明は省略する。
【0032】
【実施例3】以下、本発明の第3実施例を、図4に基づ
いて説明する。 <実施例の構成>本第3実施例は、第1実施例と比較し
て、切換シャッタ及びNDフィルタの構成のみが異な
る。従って、図4における図1と同じ構成に同じ参照番
号を付して、その他の説明を省略する。
【0033】本第3実施例のモータ19は、第1実施例
のモータ13と同様に、送光光路6Aと平行に配置され
ている。図5に示すように、モータ19により回転され
る切換シャッタ20の中心部分は、送光光路6Aに直交
する方向の平面20aとなっており、参照光を通過させ
る第2のスリットとしての短半径のスリット20cが形
成されている。また、この切換シャッタ20の周縁部
は、テーパ状に傾いたテーパ面20bとなっており、測
定光を通過させる第1のスリットとしての長半径のスリ
ット20dが形成されている。このテーパ面20bは、
送光光路Aに直交する面に対して5〜10度傾いてこの
送光光路Aと交わる。
【0034】この切換シャッタ20のテーパ面20bに
形成された長半径のスリット20dには、第1実施例の
NDフィルタ9と同機能のNDフィルタ23が填め込ま
れている。従って、このNDフィルタ23の表面は、切
換シャッタ23のテーパ面20bと平行となるので、送
光光路6Aに直交する面に対して5〜10度傾いてこの
送光光路6Aと交わる。
【0035】そのため、反射器5からの戻り光がこのN
Dフィルタ23に入射しても、その反射光24は入射角
の2倍の角度で反射されて送光光路6Aから外れてしま
うので、二次反射迷光となることがない。
【0036】本第3実施例は、その他の第1実施例の作
用を全て奏することができる。但し、その重複説明は省
略する。
【0037】
【発明の効果】以上のように構成した本発明による光波
距離計によると、簡単な構成でありながら、新たな二次
反射迷光を発生することなく、発光素子の発光面又は受
光素子の受光面での反射に起因する二次反射迷光を除去
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例に光波距離計の光学構成
【図2】 本発明の第2実施例に光波距離計の光学構成
【図3】 図2における切換シャッタの平面図
【図4】 本発明の第3実施例に光波距離計の光学構成
【図5】 図4における切換シャッタの平面図
【図6】 従来の光波距離計の光学構成図
【符号の説明】
1 発光素子 2 受光素子 3 送受分割プリズム 4 対物レンズ 5 反射器 6A 送光光路 6B 受光光路 7 参照光路 8 切換シャッター 9 NDフィルター 10 光量調整器 11 反射光

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測定対象点に配置された反射器に変調光を
    測定光として照射するとともに、この反射器にて反射さ
    れた戻り光を受光して前記変調光の光射時の位相と受光
    時の位相との位相差に基づいて前記反射器までの距離を
    測定する光波距離計において、 前記測定光を出射する発光手段と、 前記戻り光を受光する受光手段と、 前記発光手段から前記反射器までの送光光路内において
    前記測定光の光軸に斜交させた状態で配置された減光フ
    ィルタとを備えたことを特徴とする光波距離計。
  2. 【請求項2】測定対象点に配置された反射器に変調光を
    測定光として照射するとともに、この反射器にて反射さ
    れた戻り光を受光して前記変調光の光射時の位相と受光
    時の位相との位相差に基づいて前記反射器までの距離を
    測定する光波距離計において、 前記測定光を出射する発光手段と、 前記戻り光を受光する受光手段と、 前記反射器から前記受光手段までの受光光路内において
    前記戻り光の光軸に斜交させた状態で配置された減光フ
    ィルタとを備えたことを特徴とする光波距離計。
  3. 【請求項3】前記反射器に至り前記測定光及び前記戻り
    光が往復する共通光路を、前記発光手段に至りこの発光
    手段から出射された前記測定光を前記共通光路に導く送
    光光路と、前記受光手段に至り前記共通光路を通って入
    射してきた前記戻り光をこの受光手段に導く受光光路と
    に、分割する光路分割手段を備えたことを特徴とする請
    求項1記載の光波距離計。
  4. 【請求項4】前記発光手段から出射された前記測定光を
    前記光路分割手段に送出する第1のスリットと前記測定
    光を前記受光手段に送出する第2のスリットとを前記測
    定光の光路中に交互に挿入する切換シャッタを更に備え
    るとともに、 前記第1のスリットに前記減光フィルタを填め込んだこ
    とを特徴とする請求項3記載の光波距離計。
  5. 【請求項5】前記切換シャッタは平面状であるとともに
    前記測定光の光軸に斜交していることを特徴とする請求
    項4記載の光波距離計。
  6. 【請求項6】前記切換シャッタは前記測定光の光軸に斜
    交するテーパ面を有するとともに、このテーパ面に前記
    第1のスリットが形成されていることを特徴とする請求
    項4記載の光波距離計。
  7. 【請求項7】前記減光フィルタは周方向に減光率を変化
    させた回転自在な円盤状のフィルタであることを特徴と
    する請求項2記載の光波距離計。
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