JPS60211382A - 校正光路を備える光波距離計 - Google Patents

校正光路を備える光波距離計

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JPS60211382A
JPS60211382A JP6806684A JP6806684A JPS60211382A JP S60211382 A JPS60211382 A JP S60211382A JP 6806684 A JP6806684 A JP 6806684A JP 6806684 A JP6806684 A JP 6806684A JP S60211382 A JPS60211382 A JP S60211382A
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optical path
optical system
lens
calibration
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Yoshiisa Narutaki
能功 鳴瀧
Tadashi Iizuka
正 飯塚
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497Means for monitoring or calibrating

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は送出光と反射光とを用いて光学的に距離を測定
する光波距離計に関する。
背景技術とその問題点 一般にこの種の光波距離計は、小型化のために送光光学
系と受光光学系とを同軸配置したものが多い。送光量よ
りも反射光量が大巾に少ないので、大口径受光レンズ(
対物レンズ)を必要とし、従って、送光光学系は対物レ
ンズ鏡筒内に同軸配置されるのが常である。
ところが光波距離計として、より長い測距性能や測点に
反射器を置かない直接測距性能力が要求される場合、送
光系の光源出力を大きくし、また受光素子の感度を大に
する必要が生ずる。
このような場合、送光光源の出力を強化すると、対物レ
ンズ内側面や鏡筒内面などを経てわずがな機械内反射光
が受光素子に迷光として受光され、測定値に大きな誤差
が生ずる。また受光素子の惑度を上げると、受光素子が
発光源からの電気的誘導を受け易くなり、測定誤差の原
因となる。
更に、光波距離計の測距性能を増強するには、上述の誤
差要因に対処する外に校正光学系による校正(キャリブ
レーション)をより正確にしなければならない。校正光
学系は、測定点からの反射を介在させずに発光源の光を
鏡筒内において受光素子に直接導入する光学系であって
、この校正光により、装置内の光路長及び電気回路の位
相変化に基く測距誤差を除去する修正演算をけうことが
できる。
校正光学系は、測定用光学系と物理条件が返信している
のが望ましいが、現実には、鏡筒内において発光源の送
出光の一部をプリズムやミラー等の反射器又はオプティ
カルファイバー等を使って受光素子に導入するようにし
ているので、正確な校正が期待出来ない。
発明の目的 本発明は上述の問題にかんがみ、送光光学系と受光光学
系との光学的及び電気的分離を確実にし、あわせて校正
光学系の物理条件を測定光学系に近づけることにより、
より高性能で測距誤差が少ない光波距離計を得ることを
目的とする。
実施例 以下本発明の構成を実施例に基いて説明する。
第1図は本発明を適用した光波距離計の縦断面図である
第1図において、外筒l (本体鏡筒)内には大口径の
受光レンズ2が取付けられ、その後方光軸上の焦点には
受光素子3及び検出回路4が設けられている。受光レン
ズ2の前方における外筒lの開口端には平行ガラス板5
が嵌め込まれている。
この平行ガラス板5の内側面における光軸中心には、光
軸に対して45度を成す斜面8を有する直角プリズム6
が貼付けられている。そして外筒1の外側に設けられた
送光部7からの送出光9が平行ガラス板5と平行に直角
プリズム6の斜面8に入射され、全反射又は鏡面反射に
よって直角に折り曲げられて、平行ガラス板5を通して
測定点に向かって導出される。
送光部7は外筒1の側部に取付けられたハウジング10
内に収容されていて、送出光9の発光源である発光素子
11、その駆動回路12及びコリメータレンズ13を備
えている。発光素子11がらの光はコリメータレンズ1
3で平行光束に直され、外筒lに形成された孔14を介
して前記の直角プリズム6の斜面8に入射される。
平行ガラス板5を通して測定点に向がって導出された送
出光8は、測定点上の反射物に当たって反射される。反
射光15は、平行ガラス板5を通って受光レンズ2に入
射され、受光素子3に集光される。受光素子3の光電変
換出力は検出回路4に入力され、位相検出によって測定
点までの距離が算出される。
なお送光光路には絞り17が介在され、絞り調整モータ
18によって駆動ギヤ19を介して絞り17が回動され
ることにより、送出光の光量調整が行われる。
以上の構成によれば、送光光学系と受光光学系とが直交
し、また受光レンズの前方に送光光学系が位置するので
、相互の光学的干渉を著しく減小させることができる。
つまり従来の受光レンス2の後方に送光光学系を配置し
た構成のように受光レンズ2の内側面や外筒1の内側面
からの反射光が迷光(漏れ光)として受光素子3に入射
することが無くなり、発光素子11の出力を増強するが
、或いは受光素子3の感度を上げることにより、測距限
界を延長し、又分解能を高めることができる。
また受光部と送光部7とは夫々外筒l及びハウジング1
0によって電気的にも分離し得る。このため駆動回路1
2内のキャリア発振器などからの放射電界を遮へいする
ことができ、従って受光素子3及び検出回路4への電気
的誘導を排除して、より高出力の受光又はより高感度の
受光が可能となる。
また送光部7を受光系外筒1外に配置しているので、受
光レンズ2の有効面積が送光部7の駆動回路12等によ
って妨害されて減少することが無く、従って従来と同じ
光量の送出光を用いて受光感度をより高めることが可能
である。
しかも第1図のように送出光8の光束径を受光レンズ径
に対して十分に小さく絞り込むことが可能である。これ
は測定点に反射プリズムを置かないような所謂ダイレク
ト測距の場合に有効である。
即ち、測定点に反射プリズムを置く場合には、反射光は
送出光とほぼ同じ径の平行光束であるが、ダイレクト測
距の場合には、第2図に示すように、被測定物20に当
たった平行送出光9は、反射後に発散(乱反射)して反
射光15として受光レンズ2に入射する。従って送出光
8の光束径を小さくして、被測定物20に当てる光エネ
ルギーの分散をより少なくすると共に、有効面積の大き
い受光レンズ2によって発散した反射光15を効率良く
集めることにより、高分解能のダイレクト測距が可能と
なる。
反射光15が平行光束でないようなダイレクト測距を行
う場合、受光レンズ2と受光素子3との間に介在させた
補正レンズ21を調整することにより、受光素子3の入
射光量を最大にすることができ、よりS/Nの高い測距
情報を得ることができる。これは特に数m〜十数mの至
近距離を測定する場合に有効であって、反射光15を受
光レンズ2で収束させ、更に補正レンズ21の光軸方向
位置を調整することにより、受光素子3の光電変換面に
おいて合焦させることができる。補正レンズ21は外筒
1の外から位IF4m整可能になっていて、例えば受光
レベルの表示器を見ながら調整操作することにより、或
いは予め機械的に距離目盛を刻んだ位置に合わせること
により、合焦状態を得ることができる。
補正レンズ21は、規準望遠鏡の合焦調整部に機械的に
連動関係になっているのが望ましい。規準望遠鏡は外筒
lに沿って外側に取付けられた鏡筒23内に収容されて
いる。この望遠鏡に外光を導入するために、送受光系の
平行ガラス板5の内側面中心に貼付けられた直角プリズ
ム6の斜面8には、更にもう一つの直角プリズム24が
貼付けられている。この直角プリズム24を貼付けた場
合には、直角プリズム6の斜面8における全反射性能が
失われるので、この場合には、プリズム6及び24の接
合面である一方側の斜面8にコーティングを施して斜面
8を半透鏡として使用してし)る。コーテイング材とし
ては、外部からの可視光は通過するが、発光素子11 
(発光ダイオードや半導体レーザなど)から放出される
特定の波長の光に対しては斜面8において95%以上の
鏡面反射が生ずるような材料が選ばれている。
従って測定点からの外光25は、平行ガラス板5、プリ
ズム6を通り、その斜面8のコーテイング膜を透過し、
更に直角プリズム24の反対側の斜面26にて全反射さ
れ、外筒lに形成された孔27を通して望遠鏡筒23の
前端部に配設された直角プリズム28に入射される。こ
の直角プリズム28で更に90度折り曲げられた外光は
、望遠鏡の対物レンズ29、正立レンズ30.31を通
り、接眼レンズ系32に導びかれる。
接眼レンズ系32の一部のレンズ33は通常の望遠鏡の
ように光軸方向に位置調整可能であり、その調整により
合焦状態を得て、′光波距離計の光軸を被測定物の測定
中心点に正しく合わせることができる。
既述の如くにこの接眼レンズ系32のレンズ33の調整
操作機構と受光系の補正レンズ21の調整機構とを第1
図の点線34で示すように機械的に連動させることによ
り、非常に使い謄手のよい距離計を得ることができる。
即ち、規準望遠鏡の接眼レンズ調整により被測定物に正
しく規準させれば、受光光学系補正レンズ21も自′動
的にほぼ合焦位置に移動され、受光素子3において最大
感度の受光を行うことができる。
第1図の実施例に示す規準光学系によれば、規準光学系
の光軸と測定光学系の光軸とを一敗させることができる
ので、正確な規準が可能である。
また受光レンズ2の前方に規準光学系のためのプリズム
24が置かれているから、受光光学系を妨害することが
少ない。つまり受光レンズ2の後方に規準光学系のため
のプリズムを置けば、入射外光が受光レンズ2で収束さ
れた分だけ受光素子3への妨害度は増えることになる。
また規準光学系に受光レンズ2 (対物レンズ)が介在
されないから、規準像が歪むことが少ない。
更に、第1図の実施例では、上述の規準光学系の直角プ
リズム24を利用して校正光路を構成している。校正光
学系は、測定点からの反射を介在させずに発光源の光を
鏡筒内において受光素子に直接導入する光学系であって
、この校正光により、装置内の光路長及び電気回路の位
相変化に基く測距誤差を除去する修正演算を行うことが
できる。
校正光路はハウジング10内において送光光路に2回反
射形の菱形プリズム36が介在されることによって構成
される。この菱形プリズム36は回転シャッター板37
上に取付けられていて、測距時には送出光9が回転シャ
ッター板37の孔を透過し、また校正時にはシャッター
モータ38によって回転シャッター板37が回転されて
、菱形プリズム36が送光光路中に介在されるようにな
っている。
校正時には、送光素子11からの光がコリメータレンズ
18を経て菱形プリズム36に入射され、2回反射によ
って送光光軸に対して光路が平行移動される。菱形プリ
ズム36の出射光は、外筒1に送光系の孔14に隣接し
て形成された孔39を通して規準系の直角プリズム24
の斜面26に入射され、ここで90度折り曲げられてか
ら受光レンズ2の光軸中心部を通して受光素子3に導び
かれる。これにより装置内において発光素子11がら受
光素子3に至る直接の校正光路40 (点線)が形成さ
れ、必要な校正演算を行うことができる。
なお規準系の直角プリズム24の斜面26を反射面とし
て利用するために、斜面26にはコーティングが施され
ている。規準光路では直角プリズム24の斜面26を全
反射面として利用しているから、斜面26のコーティン
グが規準系に影響を与えることはない。直角プリズム2
4の側斜面8.26のコーテイング材は同種のものであ
ってよい。
この校正光路では、直角プリズム24を規準光路と兼用
しているから、構成が簡単であり、また製造組立時の光
路調整作業も容易である。また送光系のコリメータレン
ズ13及び受光系の受光し □ンズ2が共に校正光路に
含まれるような構成であるから、校正光路が測定光学系
の物理条件により近くなり、従って校正を正確にして測
距精度を向上させることができる。この結果、第1図の
構成において高出力発光素子11及び高感度受光素子3
を用いて測長限界を延ばしても、高い測距精度を得るこ
とができる。
発明の効果 本発明は上述の如く、受光レンズの前方に平行ガラス板
を配置し、その内側面に光軸に対して45度を成す外向
き反射面及び内向き反射面を設けて、この外向き反射面
に向かって測定光を導出して測定光を外に送出すると共
に、光源の光が上記内向き反射面に入射するように光路
を変更して測定光が受光レンズを介して直接に受光素子
に導入されるようにした校正光学系を設けたものである
この構成により、送光光学系と受光光学系とを光学的及
び電気的にほぼ完全に分離できるから、迷光や電気的誘
導によって測長誤差が増えることがなく、従って高出力
発光素子や高感度受光素子を用いて、測長距離がより長
くしかも測長精度がより高い光波距離計が得られる。ま
た受光光学系の像空間が送光光学系によって妨害される
度合いも少ないから、受光レンズの径を有効に使ってよ
り高感度の測距を行うことができる。
また校正光路中に受光レンズが介在されるので、校正光
学系の物理条件が測定光学系に近づき、より精度を上げ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す光波距離計の縦断面図
、第2図は測定点における光路図である。 なお図面に用いられた符号において、 1−−−−−−−−−−−−−−−−一外筒2−−−−
−−−−−−〜受光レンズ 3−−−−−−−−−−−−−−−−一受光素子4−・
−−−−一−−−−−−−検出回路5−=−一−−〜−
−−−−〜−−平行ガラス板6−−−−=−−−−〜−
=−・ 直角プリズム7−−−−−−−−−−−−−送
光部 8−一−−=〜−−−−−−・−−−−−斜面9−−−
−−−−−・・・−−−−−・・−送出光10−−−−
−・−−−−−−・・ハウジング11−・・−・−・−
−−−−−−一発光素子13−−−−−・−・・・−コ
リメータレンズ14−・−・・・・−・・・孔 15−・・−−−−−・・−・−−−−一反射光20・
・−−−−−−・・・−−−−−・・−被測定物21−
−−−−−−・−・−−−−−−−一補正レンズ24−
・−一−−−−−・−−−−−・・直角プリズム25−
−−−・・−・−・・−−−−一外光26−−−−−−
−−・−−−−一一一斜面29−・・−−−−−・−・
・−−−−一対物レンズ36・−−−一−−・−・・−
−−−一・−菱形プリズム37・・−−−一一一−−−
−−−−−−−−回転シャソター板40・−−−−一−
・・−・−・−・−校正光路である。 代理人 上屋 勝 〃 常包芳男

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 受光レンズ及びその光軸焦“点位置に置かれた受光部を
    鏡筒内に収容して成る受光光学系と、上記受光レンズの
    光軸前方において上記鏡筒の開口端部に嵌め込まれた平
    行ガラス板と、この平行ガラス板の内側の光軸中心にお
    いて光軸に対して略45度を成すように光軸前方に向け
    て付設された外向き反射面と、上記外向き反射面の背後
    で光軸に対して略45度を成すように光軸後方に向けて
    付設された内向き反射面と、上記鏡筒外から上記外向き
    反射面に向けて送出光を導出して上記平行ガラス板を介
    して上記送出光を対象物に送出するようにした送光光学
    系と、挿脱自在の光路変更手段を上記送光光学系に介在
    させることによって送出光を上記内向き反射面に向けて
    導出させて上記受光レンズを介して上記受光素”子に収
    束させるようにした校正光学系とを具備することを特徴
    とする校正光路を備える光波距離計。
JP6806684A 1984-04-05 1984-04-05 校正光路を備える光波距離計 Granted JPS60211382A (ja)

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JPS60211382A true JPS60211382A (ja) 1985-10-23
JPH027035B2 JPH027035B2 (ja) 1990-02-15

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5208642A (en) * 1992-04-29 1993-05-04 Optec Co. Ltd. Electro-optical distance meter
JP2014149171A (ja) * 2013-01-31 2014-08-21 Topcon Corp 光波距離計
JP2017090128A (ja) * 2015-11-05 2017-05-25 船井電機株式会社 測定装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017090128A (ja) * 2015-11-05 2017-05-25 船井電機株式会社 測定装置

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