JPH11337642A

JPH11337642A - 光波測距装置

Info

Publication number: JPH11337642A
Application number: JP10143961A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shionoya; 孝塩野谷
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】光波測距装置の光学系と距離測定部分以外を、
基板上に光導波路を形成した光導波路デバイス構成し
て、装置のコンパクト化、軽量化を図る。【解決手段】光源からの光を測距光路または基準光路の
いずれか一方に切り替える光路切り替え手段１０と、測
距光路の送信光路からの光を測定対象物へ送信すると共
に、その反射光を受信して測距光路の受信光路に送る送
受信光学系と、基準光路内に設けられ光量を所定量減衰
する光量減衰手段３３と、測距光路の受信光路内に設け
られ受信光の光量を調整する受信光量調整手段３９と、
測距光路からの光または基準光路からの光を受けて電気
信号に変換する受光手段１３と、測距光路からの光と基
準光路からの光との関係から測定対象物までの距離を求
める距離測定手段１４とを基板上に形成された光導波路
で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光波測距装置に関
し、特に、光源と受光手段近傍における測距光路、基準
光路、光路切り換え手段、受光光量調整手段等を基板上
に設けた光導波路により構成した新規な構成の光波測距
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光波測距装置は、レーザ光を送出し、測
定対象物から戻ってくるレーザ光を受光し、その受光し
たレーザ光の位相や遅延時間に基づいて距離を計測す
る。図２１は、受光レーザ光の遅延時間に基づいて距離
を計測する従来の光波測距装置を示すブロック図であ
る。図２１において、光源であるレーザダイオード１０
１が発生したパルスレーザ光は、リレーレンズ１０２で
平行ビームとなり、ビームスプリッタ１０３へ入射す
る。ビームスプリッタ１０３は、パルスレーザ光を透過
光と反射光に分岐する。

【０００３】ビームスプリッタ１０３を透過した透過光
は、光路切り替えシャッタ１０４の位置を通過し、リレ
ーレンズ１０５で集光され、光ファイバ１０６に入射
し、それを通過して、リレーレンズ１０９で平行ビーム
となり、光量減衰フィルタ１１０で所定量の光量に減衰
し、ビームスプリッタ１１１を経由してリレーレンズ１
１２で集光され、基準パルス光として受光素子１１３へ
入射する。受光素子１１３は、入射した基準パルス光の
光量に応じた信号を距離測定手段１１４に出力する。上
記のビームスプリッタ１０３から光ファイバ１０６を経
由して１１１までの光路が、基準光路である。そして、
光路切り替えシャッタ１０４が基準光路側を開放（この
時、後述の測距光路側は閉鎖）に切り替えられていると
き、この基準光路を経由した基準パルス光が受光素子１
１３へ入射する。また、光量減衰フィルタ１１０の透過
率は、基準光路から受光素子１１３への入射光量を所定
値に減衰されるように組立時に調整される。

【０００４】一方、ビームスプリッタ１０３で反射され
た反射光は、光路切り替えシャッタ１０４の位置を通過
し、リレーレンズ１１５で集光され、光ファイバ１１６
に入射し、それを通過して、ビームスプリッタ１１９の
光軸付近にミラーがコーティングされた面１２０で反射
し、ダイクロイックミラー１２１で反射して、対物レン
ズ１２３から測定対象物（図示せず）へ向けて送信パル
ス光として送信される。測定対象物から戻ってきたパル
ス光は、対物レンズ１２３で受信され受信パルス光とな
る。この受信パルス光は、ダイクロイックミラー１２１
で反射され、ビームスプリッタ１１９の面１２０のミラ
ー以外の部分を通過し、光ファイバー１２４、リレーレ
ンズ１２５、光量調整フィルタ１２６を経由してビーム
スプリッタ１１１へ入射する。そして、ビームスプリッ
タ１１１で反射された光は、レンズ１１２で集光され受
光素子１１３へ入射する。

【０００５】上記のビームスプリッタ１０３から対物レ
ンズ１２３までが、測距光路の送信光路であり、対物レ
ンズ１２３からビームスプリッタ１１１を経由して受光
素子１１３までの経路が、測距光路の受信光路である。
受光素子１１３は、入射した受信パルス光の光量に応じ
た信号を距離測定手段１１４に出力する。なお、受信パ
ルス光が受光素子１１３へ入射するのは、光路切り替え
シャッタ１０４が測距光路側を開放状態に切り替えらて
いるときである。そして、距離測定手段１１４は、前記
基準パルス光による信号と前記受信パルス光による信号
との時間差から測定対象物までの距離を求める。

【０００６】また、距離測定に先立って、測定対象物
は、測定者によって、接眼レンズ１２７、レチクル１２
８、正立プリズム１２９、合焦レンズ１２２、対物レン
ズ１２３からなる視準光学系を通して観察され、合焦レ
ンズ１２２をＸ方向に調整して焦点合わせされている。
更に、測距光路の受信光路側経由で受光素子１１３へ入
射する受信パルス光の光量は、測距精度を確保するため
に、基準光路経由で受光素子１１３へ入射する基準パル
ス光の光量と同レベルとなるように光量調整フィルタ１
２６で調整される。光量調整フィルタ１２６は、円周方
向に光学濃度が連続的に変化している円形フィルタであ
り、光量調整フィルタ１２６の中心に回転軸を固定され
たモーター１３０によって回転され、受信パルス光の透
過率を調整する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の光波測距
装置は、光路切り替えシャッタや光量調整フィルタをモ
ータ等により機械的に動かすことにより、測距光路と基
準光路を切り替えたり、光の透過率の調整を行っていた
ため、光路切り替えシャッタや光量調整フィルタを駆動
する時間が長くなり、測距時間が長くなるという問題が
ある。

【０００８】更に、光路切り替えシャッタや光量調整フ
ィルタの駆動にモーターを用いているが、経時変化によ
りモーターが故障するという問題がある。

【０００９】更に、光波測距装置では、測距以外に測角
も同時に行うことが一般的であり、かかる装置では光の
送受信の光学系に加えて、基準光路と測距光路部分の光
学系及び測角用の機械系が必要であり、装置が大がかり
になり重くなり、測量中の運搬や、測量時の設置操作に
工数がかかるという問題がある。

【００１０】上記の様な問題を解決するために、光源と
受光素子部分に近い測距光路と基準光路とを１つの基板
上に形成した光導波路で構成して、装置をコンパクト
化、軽量化することが、例えば、特開平１−７４４８３
号公報で提案されている。この公報によれば、ニオブ酸
リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）の基板上に光導波路を形成
し、その光導波路で、測距光路と基準光路との切り換
え、送信されるコヒーレント光の強度を変調させたりす
ることが示されている。

【００１１】しかしながら、かかる公知例の提案する光
導波路の構成は、主に基準光と受信光との間の位相差か
ら測距する装置に適合する構造であり、また、ＬｉＮｂ
Ｏ₃の基板等を利用した電界光学効果という特殊な効果
を利用したものであるので、未だ現実の製品として実現
されていない。

【００１２】そこで、本発明の目的は、測距時間を短く
することができ、光路切り替え手段や光量調整フィルタ
等を小型軽量化し、更に、故障率が低い光波測距装置を
提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する為
に、本発明は、光源からの光を測距光路または基準光路
のいずれか一方に切り替える光路切り替え手段と、前記
測距光路の送信光路からの光を測定対象物へ送信すると
共に、前記測定対象物からの反射光を受信して前記測距
光路の受信光路に送る送受信光学系と、前記基準光路内
に設けられ光量を所定量減衰する光量減衰手段と、前記
測距光路の受信光路内に設けられ受信光の光量を調整す
る受信光量調整手段と、前記測距光路からの光または前
記基準光路からの光を受けて電気信号に変換する受光手
段と、前記受光手段が受光する前記測距光路からの光と
前記基準光路からの光との関係から前記測定対象物まで
の距離を求める距離測定手段とを有する光波測距装置に
おいて、前記基準光路と、前記測距光路の送信光路及び
受信光路と、前記光路切り替え手段と、前記光量減衰手
段と、前記受信光量調整手段とが基板上に形成された光
導波路で構成されていることを特徴とする。

【００１４】上記の構成によれば、光源と光学系及び光
学系と受光素子との間の基準光路、測距光路の送信光路
及び受信光路、光路切り替え手段、光量減衰手段及び受
信光量調整手段とを基板上に形成された光導波路で構成
することで、それらの光導波路デバイスで構成すること
ができ、装置のコンパクト化及び軽量化を図ることがで
きる。また、受光光量を調整することができるので、送
信光量を十分大きくすることができ、受信光量を距離測
定手段での電子回路に最適な光量に調整することができ
るので、より精度の高い測量を可能にすることができ
る。

【００１５】更に、上記の発明において、前記測距光路
の送信光路及び受信光路が、前記基板の端面から前記送
受信光学系に光学的に接続されてなることを特徴とす
る。基板の端面から光が送出され受信されるので、特別
の送出手段や受光手段を基板に設ける必要がない。

【００１６】更に、上記の発明において、前記光路切り
換え手段または前記受信光量調節手段は、光分岐路構造
の出力段を有し、前記出力段の前の前記基板上に形成さ
れた光導波路の屈折率を可変制御して、前記光分岐路構
造における分岐の比率を変化させることを特徴とする。
光導波路の屈折率を電気的手段により可変制御すること
で、スイッチング速度或いは光量調節速度を高速に行う
ことができ、測量時間を短縮することが可能になる。

【００１７】更に、上記の発明において、前記光路切り
換え手段または前記受信光量調節手段は、マッハツェン
ダー型の熱光学光スイッチで構成されることを特徴とす
る。光路切り替え手段をマッハツェンダー型の熱光学光
スイッチで構成することで、光路切り替えの電力を一方
に切り替える時にのみ消費すればよく、電力消費を少な
くすることができる。

【００１８】更に、上記の発明において、前記光量減衰
手段は、前記基準光路と前記測距光路の受信光路とが１
対の入力端に接続され、１対の出力端の一方からの光が
前記受光手段に導出される方向性光結合器で構成され、
前記基準光路から前記一方の出力端に導出する光量より
も前記受信光路から前記一方の出力端に導出する光量が
大きくなるように前記方向性光結合器が構成されている
ことを特徴とする。かかる構成にすることにより、基準
光路での光量減衰と測距光路の受光光路との合成とを一
つの方向性光結合器で構成することができる。

【００１９】更に、上記の発明において、前記受信光量
調整手段は、複数段で構成されていることを特徴とす
る。受光光量調節手段を複数段の光スイッチ等で構成す
ることにより、受光素子に入る受光光量を更に小さくす
ることができ、測定レンジをより広くすることができ
る。

【００２０】更に、上記の発明において、前記光路切り
換え手段は、前記光源からの光を分岐し、その分岐点か
らの光導波路と前記測距光路及び基準光路との間に、電
気的な制御に応答して機械的に移動するマイクロシャッ
ター手段が挿入されていることを特徴とする。光導波路
に電力消費の少ないマイクロシャッター手段を利用して
光路を遮断することにより、消費電力が少なくスイッチ
速度の速い光路切り替え手段を提供することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。しかしながら、本発明の技
術的範囲がその実施の形態に限定されるものではない。

【００２２】図１は、本発明の第１の実施の形態の光波
測距装置を示すブロック図である。図１において、光波
測距装置は、光源１、受光素子１３、距離測定装置１
４、光ファイバ１２、１６、光導波路デバイス２、ガラ
ス部材７、複合プリズム８、ダイクロイックミラー２
１、対物レンズ２３、接眼レンズ２７、レチクル２８、
正立プリズム２９、合焦レンズ２２から構成されてい
る。従来例と同様に、接眼レンズ２７から視準が行わ
れ、光源１からの光が対物レンズ２３から送信され、図
示しない測定対象物からの反射光が対物レンズ２３に受
信される。この実施の形態例では、光源１からの光の測
距光路と基準光路への光路切り換え手段、基準光路、光
量減衰手段及び光量調整手段等が、光導波路デバイス２
内に形成される。

【００２３】図２は、光導波路デバイス２の概略構成図
である。光導波路デバイス２はＳｉ基板で構成され、光
導波路の光が導波するコアの部分は不純物をドープした
ＳｉＯ₂で、光導波路のコアの周囲のクラッドの部分は
コアより屈折率が低いＳｉＯ ₂でそれぞれ構成される。
この光導波路デバイス２には、光源１の光を測距光路の
送信光路１１と基準光路１７とに切り替える光路切り替
え手段１０と、基準光路の光量を減衰する光量減衰手段
３３と、受光光量を調整する受光光量調整手段３９と、
測距光路の受光光路４０とが同一の基板上に形成され
る。

【００２４】光源のレーザダイオード１が発生したパル
スレーザ光は、光ファイバ１６へ入射する。光ファイバ
１６の端面は、光導波路デバイス２の基板の端面３に接
着剤により接続され、光ファイバ１６を通過した光は、
基板の端面３から直線光導波路９へ入射する。光導波路
９へ入射した光は、光スイッチ１０へ入射する。光スイ
ッチ１０は、入力光導波路９から入射した光を任意の光
量比で２本の出力光導波路１１，１７に出射する機能を
有する。第１の実施の形態では、光スイッチ１０は、周
知の屈折率分布制御型熱光学分岐スイッチである。

【００２５】ここで、屈折率分布制御型熱光学分岐スイ
ッチの動作原理を説明する。Ｙ分岐光導波路の分岐点の
手前に、光導波路９を挟む位置にヒータ１８とヒータ１
９が形成される。ヒータ１８、１９にはそれぞれ電源３
０、３１が接続され、一方のヒータに通電すると、その
ヒータ直下のクラッド層とコア層の部分の屈折率が増加
し、導波する光はこの高屈折率領域に引き寄きよせら
れ、そのヒータが設けられた側に分岐する分岐光導波路
側に光が出力される。ただし、２本の分岐光導波路１
１、１７を導波する光量の比は、ヒータに印加する電力
に依存し、図３のグラフのような特性を有する。即ち、
両方のヒータ１８、１９に通電していないときの光量の
分岐比は１：１であり、一方のヒータのみに少しずつ通
電すると、そのヒータ側に接続された分岐光導波路側の
光量が増加し、ある電力以上でほぼ片側の分岐光導波路
に大部分の光を導波させることができる。光スイッチ１
０では、ヒータ１８へＰ１以上の電力を印加し、ヒータ
１９へは通電しない場合、大部分の光は分岐導波路１１
側へ導波し、一方、ヒータ１９へＰ２以上の電力を印加
し、ヒータ１８へは通電しない場合、大部分の光は分岐
導波路１７へ導波する。このようにヒータへ印加する電
力を切り替えることにより、光路切り替えを行うことが
できる。しかも、この光スイッチの応答時間は、従来の
メカニカルなシャッタの切り換え時間よりもはるかに短
く、多数回に渡り基準光路と測距光路との切り換えが必
要な測量の時間を大幅に短くすることが可能になる。

【００２６】上記した通り、光スイッチ１０のヒータ１
９へＰ２以上の電力を印加し、ヒータ１８へは通電しな
い場合は、分岐導波路１７へ光が導波し、分岐光導波路
１７を導波した光は曲がり光導波路３２を導波し、方向
性結合器３３へ入射する。この方向性結合器３３は、周
知の光導波路素子であり、本実施の形態例では光量減衰
手段を構成する。

【００２７】ここで方向性結合器の動作原理について説
明すると、方向性結合器は２本のシングルモード光導波
路が近接して配置された領域を有し、この領域では導波
する光のモードは偶モードと奇モードの２つのモードに
変換される。偶モードと奇モードはそれぞれ伝搬速度が
異なるため、モード干渉を起こし、光が蛇行しながら導
波していく。そして、２本の光導波路が近接配置された
領域に接続する出力側の２本の分岐光導波路３４、３５
に導波する光量の比は、この近接配置の領域の長さに依
存して変化する。この現象を利用して、方向性結合器３
３における２本の光導波路の近接配置領域の長さを適当
に設定することにより、方向性結合器３３を、出力側の
分岐光導波路３５を導波する光の光量を減衰調整する光
量減衰フィルタとして機能させることができる。従っ
て、基準光路から受光素子１３への入射光量が所定値に
なるように、方向性結合器３３の光導波路の近接領域の
長さがあらかじめ設定される。

【００２８】分岐光導波路３５を導波した光は、Ｙ分岐
光導波路３６を通過し、直線光導波路３７を導波し、基
板の端部４から出射し、光ファイバ１２を通過して、基
準パルス光として受光素子１３へ入射する。分岐光導波
路１７、曲がり光導波路３２、方向性結合器３３、分岐
光導波路３５で基準光路が構成される。受光素子１３
は、入射（受光）した基準パルス光の光量に応じた信号
を距離測定手段１４に出力する。

【００２９】次に、光スイッチ１０のヒータ１８へＰ１
以上の電力を印加し、ヒータ１９へは通電しない場合
は、測距光路側である分岐導波路１１へ光が導波し、基
板の端面５から出射する。基板の端面５から出射した光
は、図１に示される通り、複合プリズム８へ入射する。
複合プリズム８は菱形プリズムと三角プリズムから構成
され、複合プリズムの面８ａには光軸の中心部にミラー
がコーティングされている。複合プリズムの面８ａのミ
ラー部で反射した光は、ダイクロイックミラー２１で反
射され、対物レンズ２３へ至る測距光路の送信光路側を
経由して、図示しない測定対象物へ向けて送信パルス光
として送信される。

【００３０】対物レンズ２３を通して測定対象物へ送信
された送信パルス光は、測定対象物で反射され、対物レ
ンズ２３で受信され受信パルス光となる。この受信パル
ス光は、ダイクロイックミラー２１で反射され、複合プ
リズム８に入射し、複合プリズムの面８ａのミラー部以
外の部分を通過し、全面にミラーがコーティングされて
いる面８ｂで反射し、基板の端面での集光点の位置を調
整するためのガラス部材７を通過して、基板の端面６か
ら直線光導波路３８に入射する。そして、光導波路３８
を導波した光は、受光光量調整手段である光スイッチ３
９へ入射する。

【００３１】第１の実施の形態では、光スイッチ３９も
前述の屈折率分布制御型熱光学分岐スイッチという種類
の光スイッチを用いる。従って、光スイッチ１０と同様
の構成を有し、分岐点の直前の光導波路３８の両側にヒ
ータが配置される。図３のグラフが示すように、ヒータ
への印加電力を変化させることにより、分岐光導波路４
０を導波する光量を変化させることができるので、この
屈折率分布制御型熱光学分岐スイッチは光量調整フィル
タとして機能させることができる。

【００３２】光スイッチ３９の分岐光導波路４０を導波
した光は、Ｙ分岐光導波路３６を経て直線光導波路３７
を導波し、基板の端面４から出射して光ファイバ１２を
通過し、受光素子１３へ入射する。以上の経路が測距光
路の受信光路側である。そして、受光素子１３は、入射
（受光）した受信パルス光の光量に応じた信号を距離測
定手段１４に出力する。

【００３３】距離測定手段１４は、前記基準パルス光に
よる信号と前記受信パルス光による信号との時間差から
測定対象物までの距離を求める。但し、距離測定手段１
４内の電子回路の信号強度に依存した誤差をなくす為
に、測距光路の受信光路側経由で受光素子１３へ入射す
る受信パルス光の光量は、基準光路経由で受光素子１３
へ入射する基準パルス光の光量と同レベルとなるように
光スイッチ３９で調整される。

【００３４】或いは、光源１からのレーザ光を強度変調
して所定の波長を持たせることで、距離測定手段１４
は、基準光と受信光の位相差を利用して、図示しない測
定対象物までの距離を求めることもできる。

【００３５】次に、光導波路デバイス２の製造方法につ
いて説明する。図４は製造工程を示す図であり、図２に
示された受光光量減衰手段の光スイッチ３９のＡ−Ｂ部
分の断面図である。まず、周知の火炎堆積法によりＳｉ
基板６０上にガラス微粒子を堆積し、下部クラッド層６
１と不純物がドープされたコア層６２を形成する（図４
（ａ））。その後熱処理を行って堆積した下部クラッド
層６１とコア層６２とを透明ガラス状態にする（図４
（ｂ））。次に、ドライエッチングによりコア層６２を
所望の光導波路パターンに形成する（図４（ｃ））。再
び火炎堆積法によりガラス微粒子を堆積し上部クラッド
層６３でコア層６２を覆う（図４（ｄ））。そして、熱
処理により上部クラッド層６３を透明ガラス状態にする
（図４（ｅ））。その後、ヒータ用の金属層６４を蒸着
し、エッチングによりコア層６２の両側の位置にヒータ
用のパターンを形成する（図４（ｆ））。

【００３６】上記の第１の実施の形態例の光導波路デバ
イス２において、屈折率分布制御型熱光学分岐スイッチ
１０，３９のスイッチング速度は、１ｍｓｅｃ以下であ
り、従来の機械式の光路切り替えシャッターや光量調整
フィルターを用いた場合に比べ高速動作が可能である。
従って、第１の実施の形態例では、基準光路と測距光路
の切り替え時間や、受光光量調整の時間が、従来の機械
式よりも短縮されるため、測距時間が短縮される。ま
た、光スイッチ１０，３９ではモーターを使用していな
いので、従来の機械式よりも故障の頻度が低くなり、故
障による距離の精度の低下が生じない。また、光導波路
デバイス２を用いることにより光学部品が小型軽量にな
るため、測距装置全体が小型軽量化されるので、装置の
運搬の労力が低減され、操作性も向上する。

【００３７】更に、第１の実施の形態例の光導波路デバ
イスでは、受光光路内に受光光量を調整する光スイッチ
が設けられる。従って、送信されるレーザ光の光量を十
分大きくしたまま、受光光量を微調整することができる
ので、測量レンジを広くし、測量環境に柔軟に対応する
ことができる。また、光導波路デバイスの基板の端面か
らレーザ光を送出し、端面から受信するので、光学系と
の間の光のロスを最小限にすることができる。

【００３８】図５は、本発明の第２の実施の形態の光波
測距装置の光導波路デバイスの概略構成図である。第１
の実施の形態の光導波路デバイスと同じ構成要素には同
じ引用番号を付した。

【００３９】第２の実施の形態の光導波路デバイス２で
は、第１の実施の形態の基準光路の曲がり光導波路３２
の代わりに、Ｙ分岐光導波路と光導波路基板の端面に形
成したミラー６９からなる光導波路素子６６を用いる。
かかる構成により、基準光路の分岐光導波路１７を導波
した光は、光導波路素子６６の分岐光導波路６７を導波
し、直線光導波路６８を導波し、光導波路の端面に形成
されたミラー６９で反射して、再び直線光導波路６８を
導波し、分岐光導波路７０を導波する。その他の構成要
素は第１の実施の形態と同じであり、測距動作も第１の
実施の形態の光波測距装置と同じである。

【００４０】第１の実施の形態の光導波路デバイスで
は、基準光路に曲がり光導波路３２が形成される。この
曲がり光導波路３２は、その曲率を大きくしてコンパク
ト化すると導波してくる光が曲がり部分で拡散して光量
のロスの原因となることから、光量ロスをなくすためあ
る程度曲率を小さくする必要がある。従って、その分、
光導波路デバイスを大型化してしまう。それに比較し
て、第２の実施の形態例では、端面５にミラー６９を利
用しているので、曲がり光導波路を利用する場合よりも
小さくすることができる。

【００４１】図６は、本発明の第３の実施の形態の光導
波路デバイスの概略構成図である。第１の実施の形態の
光導波路デバイスと同じ構成要素には同じ引用番号をつ
けた。

【００４２】第３の実施の形態の光導波路デバイス２で
は、第１の実施の形態の基準光路の曲がり光導波路３２
の代わりに、光導波路基板の端面７８、７９に接着した
ロッドレンズ７５、７７と、ロッドレンズ７５、７７に
接着した台形プリズム７６を用いる。この構造により、
基準光路の光導波路１７を導波した光は、基板の端面７
８から出射し、基板の端面７８から出射した光は基板の
端面に接着されたロッドレンズ７５で平行光となり、台
形プリズム７６の面７６ａと７６ｂで反射して、基板の
端面７９に接着されたロッドレンズ７７に入射し、ロッ
ドレンズ７７で基板の端面７９に集光される。その他の
構成要素は、第１の実施の形態と同じであり、測距動作
も同じである。

【００４３】第３の実施の形態例の場合も、第１の実施
の形態例の曲がり光導波路３２を有する場合に比較し
て、光量のロスを減らし光導波路デバイスのサイズを小
さくすることができる。また、第２の実施の形態例に比
較して、分岐光導波路がないので分岐光導波路による光
のロスをなくすこともできる。

【００４４】図７は、本発明の第４の実施の形態の光導
波路デバイスの概略構成図である。第１の実施の形態の
光導波路デバイスと同じ構成要素には同じ引用番号をつ
けた。

【００４５】第４の実施の形態の光導波路デバイス２で
は、第１の実施の形態の屈折率分布制御型熱光学分岐ス
イッチ１０、３９の代わりに、マッハツェンダー型熱光
学光スイッチ８０、８５を用いる。この光スイッチ８０
は、入射側と出射側に方向性結合器８３，８４が設けら
れ、それらの間の分岐した光導波路の一方にヒータ８１
が設けられる。そして、このヒータ８１により一方の分
岐光導波路８８の屈折率を変化させ、実質的な光導波路
長を変化させる。

【００４６】このマッハツェンダー型熱光学光スイッチ
の動作原理について簡単に説明する。まず、直線光導波
路９を導波した光は、マッハツェンダー型熱光学光スイ
ッチ８０の方向性結合器８３に入射する。方向性結合器
８３は３ｄＢカプラーという種類の方向性結合器で、方
向性結合器に接続した２本の光導波路８８、８９に等量
の光が導波するように機能する。光導波路８８を導波し
た光は、ヒータ８１が形成された領域を通過し、方向性
結合器８４へ入射する。光導波路８９を導波した光はそ
のまま方向性結合器８４へ入射する。ヒータ８１に電気
が通電していないときは、例えば方向性結合器８４から
出射する光はすべて分岐光導波路１７へ導波し、分岐光
導波路１１へは光はほとんど導波しない。前述のように
方向性結合器の２本のシングルモード光導波路が近接し
て配置された領域の長さを所定長に設定することによ
り、このような動作をさせることが可能となる。また、
電源８２からヒータ８１へ電気が通電した場合は、ヒー
タ８１の発熱により光導波路８８の屈折率が変化して、
その実質的な導波路長を変化させることができ、そこを
導波する光の位相を調整することができる。従って、２
本の光導波路８８、８９から方向性結合器８４へ入射す
るそれぞれの光の位相差が変化することにより、分岐光
導波路１１、１７から出射する光量比を調整することが
可能となる。

【００４７】ヒータ８１への印加電力と、分岐光導波路
１１、１７を導波する光の関係を、図８に示す。ある電
力Ｐ３以上では分岐光導波路１１にほとんど全ての光が
導波するようになり、ヒータ８１へ印加する電力を０と
Ｐ３で切り替えることにより、測距光路と基準光路で光
路切り替えを行うことができる。また、光スイッチ８５
では電源８７からヒータ８６への印加電力を０とＰ３の
間で変化させることにより、光導波路４０を導波する光
量を調整することができ、光スイッチ８５を光量調整フ
ィルタとして機能させることができる。その他の構成要
素は第１の実施の形態と同じであり、測距動作も同じで
ある。

【００４８】尚、光スイッチ８０における方向性結合器
８４の長さを適切に設定することにより、ヒータ８１に
通電している時に基準光路側の光導波路１７に光が導波
し、ヒータ８１に通電していない時に測距光路側の光導
波路１１に光が導波するようにすることもできる。

【００４９】このように、第４の実施の形態の光波測距
装置の光導波路デバイスでは、基準光路に切り替えてい
る間のみ、或いは測距光路に切り替えている間のみヒー
タ８１への通電をすればよく、それと反対方向に切り替
えるときはヒータ８１へ通電する必要がない。従って、
測量中のヒータ８１への通電時間が約半分で済むため、
消費電力を少なくすることができる。また、第４の実施
の形態例のマッハツェンダ型の熱光学光スイッチは、第
１〜第３の実施の形態例のＹ分岐構造の光スイッチに比
較して、Ｙ分岐構造部分での光量のロスがない。従っ
て、その分でも測距装置の電池の消費電力の節約をする
ことができる。

【００５０】図９は、本発明の第５の実施の形態の光導
波路デバイスの概略構成図である。第１の実施の形態と
同じ構成要素には同じ引用番号をつけた。

【００５１】第５の実施の形態の光導波路デバイス２で
は、第１の実施の形態の方向性結合器３３とＹ分岐光導
波路３６の代わりに、方向性結合器９０を用いる。その
他の構成要素は第１の実施の形態と同じである。第１の
実施の形態の方向性結合器３３とＹ分岐光導波路３６を
用いた場合には、Ｙ分岐光導波路３６の部分で光量が約
５０％損失するが、方向性結合器９０だけにすることに
より、特に測距光路を導波する光の損失を低減できる。

【００５２】即ち、方向性結合器９０の２つの光導波路
が近接して配置される領域の長さを調節することによ
り、基準光路側の光導波路１７から導波してくる光に対
しては、光導波路３７側への光量を小さくし、同時に測
距光路側の受光光路４０から導波してくる光に対して
は、光導波路３７側への光量を大きくすることができ
る。しかも、第１の実施の形態例の如くＹ分岐光導波路
３６の如き光量のロスをなくすことができる。

【００５３】このように第５の実施の形態の測距装置の
光導波路デバイスでは、第１の実施の形態例に比べて、
測距光路を導波する光の損失を低減できるので、測定対
象物の反射率が低い場合や測定対象物までの距離が長い
場合、そして測定環境が劣悪で受光光量が少ない場合に
も、受光素子１３での受光量が大きくなるので、精度良
く測距を行うことができる。

【００５４】図１０は、本発明の第６の実施の形態の光
導波路デバイスの概略構成図である。第１の実施の形態
の光導波路デバイスと同じ構成要素には同じ引用番号を
つけた。

【００５５】第６の実施の形態の光導波路デバイス２で
は、光源１と受光素子１３をそれぞれ基板の端面３、４
へ直接接合させている。より具体的には、基板の端面
３，４にコア層と同等の屈折率を有する接着剤により、
光源１のレーザダイオードと受光素子１３を接着する。
その結果、光を無反射状態で直接接続することができ、
光源１及び受光素子１３と光導波路デバイス２を接続す
る光ファイバが不要となる。その他の構成要素は第１の
実施の形態と同じである。

【００５６】図１１は、本発明の第７の実施の形態の光
波測距装置のブロック図である。第１の実施の形態と同
じ構成要素には同じ引用番号をつけた。

【００５７】第７の実施の形態の測距装置では、光導波
路デバイス２の端面５、６にも光ファイバ９１、９２を
接合させ、光導波路デバイス２から出射する光を光ファ
イバ９１、９２を経由させる。即ち、第１の実施の形態
の複合プリズム８とガラス部材７の代わりに、ビームス
プリッタ９３を用いる。このビームスプリッタ９３の面
９３ａの光軸付近には、ミラーがコーティングされてい
る。光ファイバ９１，９２を設けることにより、対物レ
ンズ２３の焦点距離に対応してビームスプリッタ９３を
経由する集光位置を、第１の実施の形態例の如くガラス
部材７を利用して移動させ、その位置に光導波路デバイ
スの端面を配置する必要がなくなる。その他の構成要素
は第１の実施の形態と同じである。

【００５８】このように第７の実施の形態の光波測距装
置の光導波路デバイスでは、光ファイバ９１、９２を用
いているため、光導波路デバイス２を他の光学部品から
離れた任意の位置に設置することができる。

【００５９】図１２は、本発明の第８の実施の形態の光
導波路デバイスの概略構成図である。第１の実施の形態
の光導波路デバイスと同じ構成要素には同じ引用番号を
つけた。なお、図１２では電源が省略されている。

【００６０】第８の実施の形態の測距装置の光導波路デ
バイス２では、光導波路デバイスの光導波路のコア部が
形成された領域以外の部分に、金属層９５ａ、９５ｂ、
９５ｃ、９５ｄ、９５ｅ、９５ｆが形成されている。ま
た、光源１は直線偏光の光を出射するレーザダイオード
であり、光ファイバ１６に偏波保持機能をもつ光ファイ
バを用いる。その結果、端面３から入射し直線光導波路
９を導波する光のモードが、ＴＭモードとなるような構
成となる。金属層９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄ、９
５ｅ、９５ｆは周知の金属クラデッィングとして機能
し、光導波路のクラッド層中の不要なＴＭモードの迷光
を除去する働きをする。その結果、この光導波路デバイ
ス構成では、光導波路のコア層から漏れたクラッド層中
の不要な迷光が金属クラデッィングにより除去されるた
め、その迷光が再度コア層内に進入して測距の精度を落
とすのを防止することができる。その他の構成要素は、
第１の実施の形態と同じであり、測距動作も第１の実施
の形態の光波測距装置と同じである。

【００６１】図１３は、本発明の第９の実施の形態の光
導波路デバイスの概略構成図である。第１の実施の形態
の光導波路デバイスと同じ構成要素には同じ引用番号を
つけた。

【００６２】第９の実施の形態の測距装置の光導波路デ
バイス２では、受光光量調整手段である光スイッチ３９
と分岐光導波路４０、４１の間に光スイッチ９７が設置
されている。光導波路３８を導波してきた光は、光スイ
ッチ３９により減衰されて光スイッチ９７側に導波す
る。そして、光スイッチ９７にて再度減衰されて、光導
波路４０に導波する。従って、受信された光は、二段階
に渡り光量調整される。その結果、分岐光導波路４０を
導波する光の最小光量をさらに小さくすることができ、
測距可能な範囲をより広くでき、また測距可能な条件が
より広くなる。その他の構成要素は、第１の実施の形態
と同じである。

【００６３】このように第９の実施の形態の光波測距装
置の光導波路デバイス２では、光スイッチを直列に配置
するにすることにより、測距精度、測距範囲が向上す
る。図１４は、本発明の第１０の実施の形態の光波測距
装置の光導波路デバイスの概略構成図である。第１の実
施の形態の光導波路デバイスと同じ構成要素には同じ引
用番号をつけた。

【００６４】第１０の実施の形態の測距装置の光導波路
デバイス２では、第１の実施の形態の屈折率分布制御型
熱光学分岐スイッチ１０、３９の代わりに、方向性結合
器の２本のシングルモード光導波路が近接して配置され
た領域上にヒーターが設置された方向性結合器熱光学ス
イッチ２００、２０１を用いる。

【００６５】ここで、方向性結合器熱光学スイッチの動
作原理について説明する。方向性結合器は、前述した通
り２つのシングルモード光導波路を接近して配置するこ
とにより、２つのモード（偶モードと奇モード）を発生
させ、近接して配置された領域の長さを適切に設定する
ことにより、両モードの干渉を調節し、分岐光導波路の
一方に一定の割合で光が導波するようにする。そこで、
本実施の形態例の方向性結合器熱光学スイッチでは、光
導波路上に設けたヒータにより導波路の屈折率を変化さ
せ、近接配置の領域の実質的な長さを変化させる。その
結果、両モードの干渉が調節され、分岐光導波路への光
の導波の程度が調節される。

【００６６】具体的に説明すると、直線光導波路９を導
波した光は、方向性結合器熱光学スイッチ２００に入射
する。方向性結合器の２本のシングルモード光導波路が
近接して配置された領域２０２上にはヒータ２０３が配
置されている。前述のように方向性結合器の２本のシン
グルモード光導波路が近接して配置された領域２０２の
長さは、ヒータ２０３に電力を印加しない時は、直線光
導波路９から入射した光がすべて分岐光導波路１１へ導
波し、分岐光導波路１７へは光がほとんど導波しないよ
うに設計されている。そして、電源２０４からヒータ２
０３へ電力を印加した時は、熱光学効果により２本のシ
ングルモード光導波路が近接して配置された領域２０２
の屈折率が変化し、２本のシングルモード光導波路が近
接して配置された領域２０２を導波する偶モードと奇モ
ードの伝搬速度の差が変化する。この現象は、２本のシ
ングルモード光導波路が近接して配置された領域２０２
の物理的な長さを変化させるのと同じ効果を有する。こ
のようにしてヒータ２０３への印加電力を調整すること
により、分岐光導波路１１、１７から出射する光量比を
調整することが可能となり、ある電力以上では全ての光
を分岐導波路１７へ導波させることができる。

【００６７】一方、受光光量を調節する手段である方向
性結合器熱光学スイッチ２０１でも、電源２０５からヒ
ータ２０６への印加電力を変化させることにより、光導
波路４０を導波する光量を調整させることができる。従
って、方向性結合器熱光学スイッチ２０１を光量調整フ
ィルタとして機能させることができる。その他の構成要
素は、第１の実施の形態と同じである。

【００６８】このように第１０の実施の形態の光波測距
装置の光導波路デバイスでは、基準光路に切り替えてい
る間のみヒータ２０３への通電をすればよく、測距光路
へ切り替えるときはヒータへ通電する必要がないので、
通電時間が約半分で済み、消費電力を少なくすることが
できる。また、方向性結合器を利用することにより、第
１の実施の形態例のＹ型の分岐路での光のロスをなくす
ことができる。

【００６９】図１５は、本発明の第１１の実施の形態の
光波測距装置の光導波路デバイスの概略構成図である。
第１の実施の形態の光導波路デバイスと同じ構成要素に
は同じ引用番号をつけた。

【００７０】第１１の実施の形態の測距装置の光導波路
デバイス２では、第１の実施の形態の光スイッチ１０の
代わりに、光導波路１１，１７の途中に設けられた溝２
０８と溝２０８内で移動する遮光板２０９、２１０と、
図示されない遮光板の移動手段からなる光スイッチ２０
７を用いる。この構成の光スイッチは特開平８−１５６
２０号公報に記載されている公知の光スイッチである。

【００７１】ここで、光スイッチ２０７の動作原理につ
いて説明する。図１６（ａ）、（ｂ）は、図１５のＣ−
Ｄ部の断面図である。光導波路の途中に、上部クラッド
層６３、コア層６２ａ、ｂ及び下部クラッド層６１を貫
通する溝２０８が形成されている。溝２０８内には、移
動手段２１１に取り付けられた遮光板２０９が挿入さ
れ、移動手段２１１によって遮光板２０９をＹ方向に上
下することにより、遮光板２０９が図１６（ａ）の位置
にある場合は、コア層６２ａから出射する光を遮りコア
層６２ｂへは光は導波せず、遮光板２０９が図１６
（ｂ）位置にある場合は、コア層６２ａから出射する光
を遮らずコア層６２ｂへ光が導波する。

【００７２】光スイッチ２０７においては、光導波路２
１２と１１との間と、光導波路２１３と１７との間と
に、それぞれ遮光板２０９、２１０が設けられ、直線導
波路９を導波した光は、Ｙ分岐導波路で分岐され、光導
波路２１２と光導波路２１３をそれぞれ直線導波路９の
光量の５０％の光量で導波する。そして、光スイッチ２
０９で遮光板２０９、２１０を移動させ、遮光板２０９
が光を遮り遮光板２１０が光を遮らないようにすると、
光導波路１１には光は導波せず、光導波路１７のみを光
が導波する。一方、光スイッチ２０７で遮光板２０９、
２１０を移動させ、遮光板２１０が光を遮り遮光板２０
９が光を遮らないようにすると、光導波路１７には光は
導波せず、光導波路１１のみを光が導波する。このよう
に、遮光板２０９、２１０の移動により基準光路と測距
光路とを切り替えることができる。遮光板の具体的な移
動手段としては、バイモルフ型素子、もしくは電磁式移
動手段を用いることができる。溝２０８での光の損失を
少なくするために、溝２０８内には屈折率整合剤を入れ
ておくのが好ましい。

【００７３】その他の構成要素は第１の実施の形態と同
じであり、測距動作も第１の実施の形態の光波測距装置
と同じである。

【００７４】図１７は、本発明の第１２の実施の形態の
光波測距装置の光導波路デバイスの概略構成図である。
第１の実施の形態の光導波路デバイスと同じ構成要素に
は同じ引用番号をつけた。

【００７５】第１２の実施の形態の測距装置の光導波路
デバイス２では、第１１の実施の形態の遮光板を移動す
る光スイッチの遮光板の移動に、静電気力により水平方
向に駆動されるくし形構造のリニアマイクロアクチュエ
ータを用いる。静電気力により駆動するくし形構造のリ
ニアマイクロアクチュエータは、例えば「静電気学会誌
１７巻５号（１９９３年）Ｐ３１７−３２７、藤田博之
著」に記述されている公知の素子である。

【００７６】光スイッチ２１４の動作原理は、光導波路
の一部に形成された溝２１５内に設置された固定電極２
１６と可動電極２１７の間に電圧を印加することによ
り、可動電極２１７を静電気力により基板と平行な方向
（図中上下方向）に移動させることにある。この上下方
向の駆動にともない、可動電極２１７に取り付けられた
遮光板２０９が、光導波路２１２と１１の間を導波する
光を遮ったり、遮らなかったりする。図１７の例では、
遮光板２０９は下側に移動して光を遮り、遮光板２１０
は下側に移動して光を遮らない状態となっている。従っ
て、光導波路１７のみを光が導波する。

【００７７】その他の構成要素は、第１の実施の形態と
同じであり、測距動作も第１の実施の形態の光波測距装
置と同じである。

【００７８】図１８は、本発明の第１３の実施の形態の
光波測距装置の光導波路デバイスの概略構成図である。
第１の実施の形態の光導波路デバイスと同じ構成要素に
は同じ引用番号をつけた。

【００７９】第１３の実施の形態の測距装置の光導波路
デバイス２では、第１の実施の形態の光スイッチ１０の
代わりに、光導波路の途中に設けられた溝２１９と、光
導波路からの光が溝２１９を横断するように光を通過す
るためのレンズ２２０、２２１、２２２、２２３と、溝
の底部に設けられたデジタルマイクロミラーデバイス２
２４、２２５からなる。この構成の光スイッチ２１８
は、特開平７−１５１９８５号公報に記載されている公
知の光スイッチである。

【００８０】ここで、光スイッチ２１８の動作原理につ
いて説明する。図１９（ａ）、（ｂ）は、図１８のＥ−
Ｆ部の断面図である。光導波路の途中に、上部クラッド
層６３、コア層６２ａ、ｂ及び下部クラッド層６１を貫
通する溝２１９が設けられている。溝２１９には、コア
層６２ａから出射した光を効率良く伝送するレンズ２２
０、２２１が設けられる。図１９（ａ）において、コア
層６２ａから出射した光は、レンズ２２０を通過し、デ
ジタルマイクロミラーデバイス２２４の上を通り、さら
にレンズ２２１を通過してコア層６２ｂへ入射する。

【００８１】デジタルミラーマイクロデバイス２２４の
ミラーの下部には、図示しない電極が設けられ、その電
極に電圧を印加すると、電極とデジタルマイクロミラー
デバイス２２４のミラーの間に静電気力が発生して、図
１９（ｂ）のようにデジタルマイクロミラーデバイス２
２４のミラーが偏向する。図１９（ｂ）では、コア層６
２ａから出射しレンズ２２０を透過した光は、デジタル
マイクロミラーデバイス２２４のミラーではね上げら
れ、コア層６２ｂへは伝わらない。

【００８２】さて、光スイッチ２１８において、光導波
路２２６と１１との間、及び光導波路２２７と１７との
間に、それぞれレンズ２２０、２２１、マイクロミラー
デバイス２２４、レンズ２２２、２２３、マイクロミラ
ーデバイス２２５が設けられる。直線導波路９を導波し
た光は、Ｙ分岐導波路で分岐され、直線導波路９の光量
の５０％の光量で、光導波路２２６と光導波路２２７と
をそれぞれ導波する。そして、光スイッチ２１８でデジ
タルマイクロミラーデバイス２２５のミラーを偏向さ
せ、デジタルマイクロミラーデバイス２２４のミラーを
偏向させないと、デジタルマイクロミラーデバイス２２
５のミラーが光を遮り、デジタルマイクロミラーデバイ
ス２２４のミラーが光を遮らないようになり、光導波路
１７には光は導波せず、光導波路１１のみを光が導波す
る。一方、光スイッチ２１８でデジタルマイクロミラー
デバイス２２４のミラーを偏向させ、デジタルマイクロ
ミラーデバイス２２５のミラーを偏向させないと、デジ
タルマイクロミラーデバイス２２４のミラーが光を遮
り、デジタルマイクロミラーデバイス２２５のミラーが
光を遮らないようになり、光導波路１１には光は導波せ
ず、光導波路１７のみを光が導波する。このように、マ
イクロミラーデバイスを利用して、基準光路と測距光路
を切り替えることができる。

【００８３】その他の構成要素は、第１の実施の形態と
同じであり、測距動作も第１の実施の形態の光波測距装
置と同じである。

【００８４】上記の第１１〜１３の実施の形態例では、
マイクロアクチュエータを利用して分岐した光導波路の
遮断を行う。即ち、従来例のシャッタに対応するもので
ある。但し、上記のマイクロアクチュエータは、それ自
体微小な可動シャッタであり、駆動に伴う消費電力は微
小である。更に、その可動距離が小さく、切り替え速度
も従来のモータによるシャッタよりも概して速い。

【００８５】上記の実施の形態では、時間遅延により測
距を行う光波測距装置について説明を行ったが、本発明
の光導波路デバイスを用いた光波測距装置は位相による
測距を行う光波測距装置にも適用できる。また、上記の
実施の形態では光源にレーザダイオードを用いたが、発
光ダイオードを用いても良い。

【００８６】更に、上記の実施の形態では同一の基板に
全ての光導波路が形成されていたが、２以上の基板に光
導波路を分けて形成することもできる。例えば、図２の
例において、曲がり光導波路３２の上下で２つの基板に
分けることにより、曲がり光導波路３２の形状に余裕を
もたせることができる。

【００８７】上記の実施の形態では、光スイッチとし
て、屈折率分布制御型熱光学分岐スイッチやマッハツェ
ンダ型熱光学光スイッチを用いたが、他の形態の熱光学
効果を利用した光スイッチを用いても良い。

【００８８】更に、上記の実施の形態では、光導波路を
形成する基板にＳｉを用い、光導波路にＳｉＯ₂や不純
物をドープしたＳｉＯ₂を用いたが、ポリマー、ＧａＡ
ｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体、ＬｉＮｂＯ₃、ＬｉＴａ
Ｏ₃等の光学結晶等を、基板や光導波路に用いても良
い。光導波路が電気光学効果を有する場合は、光スイッ
チとして電気光学効果を利用した光スイッチを使用する
ことができ、光導波路が音響光学効果を有する場合は、
音響光学効果を利用した光スイッチを用いることができ
る。また、光導波路が磁気光学効果を有する場合は、磁
気光学効果を利用した光スイッチを用いることができ
る。音響光学効果を利用した光スイッチとしては、例え
ば、ＳＡＷトランスデューサによる回折格子を利用して
入射光を０次光と透過光に分ける音響光学ブラッグセル
等を利用することができる。更に、磁気光学効果を利用
した光スイッチとしては、例えば、ファラデー効果を利
用したデバイスを用いることができる。

【００８９】更に、基板にＳｉを用いた場合は、受光素
子１３を基板に一体化することができ、基板にＧａＡ
ｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体を用いた場合は、受光素子
１３、発光素子１の両方を基板に一体化することができ
る。図２０に、Ｓｉ基板に受光素子を一体に形成した場
合の構成を示す。Ｓｉ基板６０上に形成されたクラッド
層６１の厚さが徐々に薄くなり、基板６０の端部に形成
された受光素子１３の基板６０内のＰＮ接合面にコア層
６２内に光が導かれる様に形成される。その結果、光導
波路を導波してきた光は、基板６０の表面に形成された
受光素子１３のＰＮ接合に対して上側から入射されるこ
とになる。

【００９０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、光
波測距装置における光源からの光の測距光路または基準
光路への切り替え手段と、基準光路内の光量減衰手段
と、測距光路内の受光光量調整手段とを基板上に形成さ
れた光導波路で構成することにより、上記の手段の部分
と基準光路の部分を光導波路デバイスでコンパクトに構
成することができる。しかも、切り替え手段や受光光量
減衰手段をモータを利用した機械的な手段を利用しない
ことにより、故障の原因を減らし測定精度の向上を図る
ことができる。

【００９１】更に、測定目標物から反射して戻ってきた
受光光量に対してその光量を調整する手段を設けること
により、送信光量を十分大きくし且つ受光光量を測定装
置等の電子回路に最適なレベルに調節することが可能な
り、光導波路デバイスとして最適な構成とすることがで
きる。

【００９２】また、本発明によれば、基板の端面から光
を送出し、受光することにより、特殊な送出手段、受信
手段を形成する必要はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の光波測距装置を示
すブロック図。

【図２】本発明の第１の実施の形態の光波測距装置に用
いられている光導波路デバイスの概略構成図。

【図３】屈折率分布制御型熱光学分岐スイッチの印加電
力と分岐光量の関係を示すグラフ。

【図４】光導波路デバイスの製造工程を示す図。

【図５】本発明の第２の実施の形態の光波測距装置に用
いられている光導波路デバイスの概略構成図。

【図６】本発明の第３の実施の形態の光波測距装置に用
いられている光導波路デバイスの概略構成図。

【図７】本発明の第４の実施の形態の光波測距装置に用
いられている光導波路デバイスの概略構成図。

【図８】マッハツェンダ型熱光学光スイッチの印加電力
と分岐光量の関係を示すグラフ。

【図９】本発明の第５の実施の形態の光波測距装置に用
いられている光導波路デバイスの概略構成図。

【図１０】本発明の第６の実施の形態の光波測距装置に
用いられている光導波路デバイスの概略構成図。

【図１１】本発明の第７の実施の形態の光波測距装置を
示すブロック図。

【図１２】本発明の第８の実施の形態の光波測距装置に
用いられている光導波路デバイスの概略構成図。

【図１３】本発明の第９の実施の形態の光波測距装置に
用いられている光導波路デバイスの概略構成図。

【図１４】本発明の第１０の実施の形態の光波測距装置
に用いられている光導波路デバイスの概略構成図。

【図１５】本発明の第１１の実施の形態の光波測距装置
に用いられている光導波路デバイスの概略構成図。

【図１６】本発明の第１１の実施の形態の光波測距装置
に用いられている光導波路デバイスの光スイッチの断面
図。

【図１７】本発明の第１２の実施の形態の光波測距装置
に用いられている光導波路デバイスの概略構成図。

【図１８】本発明の第１３の実施の形態の光波測距装置
に用いられている光導波路デバイスの概略構成図。

【図１９】本発明の第１３の実施の形態の光波測距装置
に用いられている光導波路デバイスの光スイッチの断面
図。

【図２０】基板に受光素子を一体に形成した場合の断面
図。

【図２１】従来の光波測距装置を示すブロック図。

【符号の説明】

１・・・光源２・・・光導波路デバイス７・・・ガラス部材８・・・複合プリズム９、３７、３８、６８、２１２、２１３、２２６、２２
７・・・直線光導波路１０、３９・・・屈折率分布制御型熱光学分岐スイッチ１１、１７、３４、３５、４０、４１、６７、７０・・
・分岐光導波路１２、１６、９１、９２、１０６、１１６、１２４・・
・光ファイバ１４、１１４・・・距離測定手段１８、１９、４２、４３、６４、８１、８６、２０３、
２０６・・・ヒータ２１、１２１・・・ダイクロイックミラー２２、１２２・・・合焦レンズ２３、１２３・・・対物レンズ２７、１２７・・・接眼レンズ２８、１２８・・・レチクル２９、１２９・・・正立プリズム３０、３１、４４、４５、８２、８７、２０４、２０５
・・・電源３２・・・曲がり導波路３３、８３、８４、９０・・・方向性結合器３６・・・Ｙ分岐光導波路６０・・・基板６１・・・下部クラッド層６２、６２ａ、６２ｂ・・・コア層６３・・・上部クラッド層７５、７７・・・ロッドレンズ７６・・・台形プリズム８０、８５・・・マッハツェンダ型熱光学光スイッチ９３、１１９・・・ビームスプリッタ９５（ａ）、９５（ｂ）、９５（ｃ）、９５（ｄ）、９
５（ｅ）、９５（ｆ）・・・金属層１０２、１０５、１０９、１１５、１１２、１２５・・
・リレーレンズ１０４・・・光路切り替えシャッタ１１０・・・光量減衰フィルタ１２６・・・光量調整フィルタ１３０・・・モーター２００、２０１・・・方向性結合器熱光学スイッチ２０７、２１４、２１８・・・光スイッチ２０８、２１５、２１９・・・溝２０９、２１０・・・遮光板２１１・・・移動手段２１６・・・固定電極２１７・・・可動電極２１９、２２０、２２１、２２２・・・レンズ２２４、２２５・・・デジタルマイクロミラーデバイス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を測距光路または基準光路の
いずれか一方に切り替える光路切り替え手段と、前記測距光路の送信光路からの光を測定対象物へ送信す
ると共に、前記測定対象物からの反射光を受信して前記
測距光路の受信光路に送る送受信光学系と、前記基準光路内に設けられ光量を所定量減衰する光量減
衰手段と、前記測距光路の受信光路内に設けられ受信光の光量を調
整する受信光量調整手段と、前記測距光路からの光または前記基準光路からの光を受
けて電気信号に変換する受光手段と、前記受光手段が受光する前記測距光路からの光と前記基
準光路からの光との関係から前記測定対象物までの距離
を求める距離測定手段とを有する光波測距装置におい
て、前記基準光路と、前記測距光路の送信光路及び受信光路
と、前記光路切り替え手段と、前記光量減衰手段と、前
記受信光量調整手段とが基板上に形成された光導波路で
構成されていることを特徴とする光波測距装置。
【請求項２】請求項１において、前記測距光路の送信光路及び受信光路が、前記基板の端
面から前記送受信光学系に光学的に接続されてなること
を特徴とする光波測距装置。
【請求項３】請求項１において、前記光路切り換え手段または前記受信光量調節手段は、
光分岐路構造の出力段を有し、前記出力段の前の前記基
板上に形成された光導波路の屈折率を可変制御して、前
記光分岐路構造における分岐の比率を変化させることを
特徴とする光波測距装置。
【請求項４】請求項３において、前記光路切り換え手段または前記受信光量調節手段は、
前記光導波路に近接して配置され、通電されることで発
熱して前記光導波路の屈折率を可変制御するヒータ線を
有することを特徴とする光波測距装置。
【請求項５】請求項１において、前記光路切り換え手段
または前記受信光量調節手段は、マッハツェンダー型の熱光学光スイッチで構成されることを特徴とする光波測
距装置。
【請求項６】請求項１において、前記光量減衰手段は、前記基準光路と前記測距光路の受
信光路とが１対の入力端に接続され、１対の出力端の一
方からの光が前記受光手段に導出される方向性光結合器
で構成され、前記基準光路から前記一方の出力端に導出
する光量よりも前記受信光路から前記一方の出力端に導
出する光量が大きくなるように前記方向性光結合器が構
成されていることを特徴とする光波測距装置。
【請求項７】請求項１〜５のいずれかの請求項におい
て、前記受信光量調整手段は、複数段で構成されていること
を特徴とする光波測距装置。
【請求項８】請求項１〜５のいずれかの請求項におい
て、前記光路切り換え手段は、前記光源からの光を分岐し、
その分岐点からの光導波路と前記測距光路及び基準光路
との間に、電気的な制御に応答して機械的に移動するマ
イクロシャッター手段が挿入されていることを特徴とす
る光波測距装置。