JPS6031072A - 光波距離計用光学アダプタ - Google Patents

光波距離計用光学アダプタ

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JPS6031072A
JPS6031072A JP13874283A JP13874283A JPS6031072A JP S6031072 A JPS6031072 A JP S6031072A JP 13874283 A JP13874283 A JP 13874283A JP 13874283 A JP13874283 A JP 13874283A JP S6031072 A JPS6031072 A JP S6031072A
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light wave
light
optical
distance
distance measuring
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JP13874283A
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Fumio Otomo
文夫 大友
Nobuo Hori
信男 堀
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Tokyo Optical Co Ltd
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Tokyo Optical Co Ltd
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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】 本発明は、光波距離計用の光学アダプタに関するもので
ある。数十ＫＨｚから十数Ｍｌｌｚの変調周波数で変調
された距離用光波を被測距点に投光し、被測距点から反
射してくる光の前記測距用光波に対する時間遅れによる
位相差から被測距点までの距離を正確に測定する光波距
離計が主に測量分野で実用に供されている。
近年、光波距離計の測定操作の簡易さや測距精度が高い
ことに着目して、測量分野以外の計測分野においてもそ
の利用が検討されつつある。しかしながら、これら他の
計測分野に光波距離計を利用する場合、計測対象や計測
環境によっては光波距離計を設置する場所を確保できな
かったり、光波距離計に内蔵された電子回路がノイズを
受ける等の悪影響を光波距離計側に生じせしめる等の問
題があった。
一方、石油タンク等の液面高を光波距離計で計測すると
いう試みに対しては、光波距離計に内蔵された電子回路
に万一ショートやスパークが発生し、タンク内の揮発ガ
スを爆発させる危険性があるので、タンク内に光波距離
計を設置して計測に利用することはできないなど光波距
離計側から計測環境側へ与える悪影響の問題があった。
さらに、測量分野に目を戻せば、近年、アリダードと短
距離型光波距離計とを組合せた、所謂″光波アリダード
″が平板測量に利用され、省力化に貢献しているが、光
波距離計の大きな装置本体がアリダードに付加されてい
るため、一般的なアリダードに比べまだまだ操作性に問
題があった。
本願は、上述した種々の問題点を一挙に解決するために
なされたものである。
本発明の第１の目的は、従来の光波距離計に比較してよ
り広いｉｔ　８１！１分野、計測対象および計測環境に
利用できる光波距離計を提供することにある。
本発明の第２の目的は、従来の光波アリダードに比較し
てより小型で操作性の高い新規の光波アリダードを提供
することにある。
−ろ− 上記目的を達成するため本発明は、予め定められた変調
周波数で変調された測距用光波を発光する発光手段と、
該測距用光波の被測距点からの反射光波を受光する受光
手段とを有し、該測距用光波と該反射光波の時間遅れを
利用して前記被測距点の距離を測定する光波距離計に取
り付けられるアダプタであって、前記測距光波と前記反
射光波を導光するための少なくとも１本の先広導路手段
と、該先広導路手段を射出した測距光波を前記被測距点
に向けて投光し、また前記被測距点から反射してくる前
記反射光波を集光し、前記先広導路手段に導くための少
なくとも一眼の対物光学手段とから構成された点に特徴
がある。この構成により、本発明に係る光波距離計は、
測量分野以外のより広い分野にまで利用でき、また電子
回路等に起因する爆発の危険性からこれまで設置できな
かった環境下でも利用でき、さらに距離をディメンジョ
ンとする種々の測定に利用できる。
以下、本発明を良好な実施例を示す図面をもとに説明す
る。
−４＝ 第１図は本発明に係る光学アダプタを利用して光波距離
計を、原油タンクの液面高計測に利用した例を示す模式
図である。原油タンクＴの内側壁には、光学アダプタ１
００の対物光学手段である射出側対物レンズ系１０１が
その対物レンズを原油液面Ｓに対向するように取り付け
られている。射出側対物レンズ系１０１は先広導路手段
である導光管１０２を介して管理棟Ｍに設置された光波
距離計１に接続されている。光波距離計１から発光され
た測距光は導光管１０２を伝搬し射出側対物レンズ系１
０１から原油液面Ｓに向は照射され、この液面Ｓからの
反射光を再度対物レンズ系１０１で受けたのち導光管１
０２を通して光波距離計１にもどる。この光波距離削ｌ
で液面反射光と前述の測距光の時間遅れ、例えば位相差
を計測し、この位相差より対物レンズ系１０１　と原油
液面Ｓとの距離を精密に計測する。そして、予めタンク
Ｔの底面Ｂと対物レンズ系１０１との距離を精密に計測
しておき、その値と前記計測値の差から原油液面高Ｈを
正確に測定することができる。
第２図は上述の液面高計測システムのブロック図である
。この液面高計測システムは光波距離計１とこれに接続
される光学アダプタ１００とから構成される。
光波距離計１の分周器１０は発振器１１からの信号１５
Ｍ）ｌｚを分周して２つの信号７５ＫＨｚと３　ＫＨｚ
を発生する。合成器１３は発振器１１からの１５Ｍ１（
ｚおよび分周器１０からの３　ＫＨｚの差（１５ＭＨｚ
　−３Ｋ）Ｉｚ）の１４，９９７ＭＨｚの信号と、分周
器１０からの３　Ｋｔ（ｚの２４倍の７２Ｉｔ）ｌｚの
信号とを発生する。第１切換器１４は処理制御回路１５
からの信号１６によって１５Ｍ）Ｉｚか７５　Ｋ　Ｈｚ
かのいずれか一方の信号を出力する。
発光ダイオードからなる発光素子１Ｂは第１切換器１４
の出力信号で変調された光を放射する。この発光素子１
８を射出した変調光は測距光路２３と内部参照光路２４
とを切換えるシャッタ２５により測距光路２３か内部参
照光路２４のいずれかに射出される。
測距光路２３が選択された場合は変調光はプリズム２６
の斜面２６ａで反射されたのち対物レンズ２７で平行光
束とされ、光学アダプタ１００の入射側対物レンズ系１
０３の対物レンズ２８に入射する。対物レンズ２８を射
出した測距光２３ａは、プリズム２９の反射面２Ｑａで
反射され、導光管１０２を構成する送光オプティカルフ
ァイバ１０４の入射端１０４ａに結像され、発光素子１
８の２次光源像をこの入射端位置に作る。
送光オプティカルファイバ１０４を伝搬した測距光は射
出側対物レンズ系１０１に内蔵された射出端１０４ｂか
ら反射プリズム４０、対物レンズ４１を介して、測定対
像である原油液面Ｓに測距光２３ａを照射する。液面Ｓ
で反射された測距光は反射光２３ｂとして再び対物レン
ズ４１、反射プリズム４０を介して導光管１０２を前述
の送光側オプティカルファイバ１０４とともに構成する
受光側オプティカルファイバ１０５の入射端１０５ａに
入射され、反射光は受光側オプティカルファイバ１０５
内を伝搬したのち射出端１０５ｂから射光される。この
射光端１０５ｂは対物レンズ２８の焦点位置に配置され
ているため、受光側オプティカルファイバ１０５を射出
した反射光２３ｂはプリズム２９の反射面２９ｂを介し
て対物レンズ２８により平行光束となって光波距離計１
に入射され　７− る。光波距離計１の対物レンズ２７はこの反射光２３ｂ
をプリズム２６を介してアバランシェフォトダイオード
から成る受光素子３０に入射させる。シャッタ２５によ
り内部参照光路が選択された場合は、発光素子１８から
射出してくる変調光はプリズム２６の内部反射面２６ｃ
で反射され、直接受光素子３０に入射して受光される。
この内部参照光路は、光波距離計自身を構成する電気回
路の温度ドリフト等による位相変化が測距データに誤差
を生じないようにするためのもので、内部参照光路によ
る測定値を測距光路による測定値から減じることにより
、正確な測距データを得る。
第２切換器３１は処理制御回路１５からの信号１６によ
って１４，９９７ＭＨｚか７２ＫＨｚかのいずれかの信
号を出力する。受光素子３０からの出力はコンデンサ５
０を介して増幅器３２で増幅され、混合器３３に入力さ
れる。混合器３３は増幅器３２からの信号と第２切換器
３１からの信号を混合することによりビート信号を作り
それを検・波して３　ＫＨｚの正弦波を出力する。
波形整形器３４は３ＫＨｚの正弦波を矩形波に整形した
信号を出力する（以下、これをビートダウン信号という
）。ゲート回路３５は分局器ＩＯからの３Ｋ）Ｉ２の信
号をスタート信号とし、波形整形器３４からの信号をス
トップ信号としてその間にある発振器１１からの１．５
ＭＨｚの信号を計数器３６へ出力する。この信号を計数
器３６で計数することにより位相差を測定する。計数器
３６で得られる計数値はＮ回測定の合計数である。この
Ｎ回の回数を知るために分周器１０からの３　ＫＨｚの
信号が処理制御回路１５へ供給される。Ｎ回の計数が終
了すると処理制御回路１５から計数器３６ヘリセツト信
号３７が供給され計数器３６はリセット状態となる。Ｎ
回測定の計数値は処理制御回路で１／Ｎにして平均値を
もとめ、距離に換算して表示器３９に表示される。なお
、ここで得られる距離は光学アダプタの長さと、光学ア
ダプタ射出端から液面までの距離の合計であり、光学ア
ダプタの長さは読値のため、後者の値を減じることによ
り液面高をめることができる。
混合器３３の出力を３Ｋｌｌｚにするために、第１切換
器１４の出力信号と第２切換器３１の出力信号は、それ
ぞれ１５ＭＨｚの時１４　、９９７ＭＨｚ、７５ＫＨｚ
の時７２ＫＨｚの関係になるよう処理制御回路１５から
の信号１６により制御される。発光素子１８を１５ＭＨ
ｚと７５にＨｚの２種類の周波数で変調するのは１５Ｍ
Ｈｚは波長２０ｍに相当し、精測定用に使用させ、７５
ＫＨｚは波長４にｍに相当し粗測定に使用させるためで
ある。１５ＭＩＩｚ及び７５Ｋｌｌｚの周波数を混合器
３３によりそれぞれ３Ｋ１１７゜の周波数にするのは、
位相測定の分解能を高くするためであり、１５ＭＩＩｚ
あるいは７５ＫＨｚでの位相を３にＨｚの位相にして測
定するためである。
第３図は光学アダプタ１００の構成を示す部分断面図で
あり、前述の第２図と同一ないし均等な部位部材には同
一の符号を付して重複した説明を省略する。光波距離計
１の対物レンズ鏡筒２００には雄ネジ部２０１　が形成
され、この雄ネジ部２０１に光学アダプタ１００の入射
側対物レンズ系１０３の対物レンズ鏡筒２０２に嵌挿さ
れた取付はリング２０３の雌ネジ部２０４が螺合し、前
記入射側対物レンズ系１０３が光波距離計１に接続され
る。
１１− なお、対物レンズ鏡筒２０２の先端には位置出しピン２
０５が植設されており、このピンが光波距離計１側の鏡
筒２００に形成された係合穴２０６内に嵌挿されること
により、対物レンズ２７と、対物レンズ２８との光軸及
びプリズム２６とプリズム２９との互いの稜線２６ｄ、
　２９ｃとが一致するように構成されている。また、鏡
筒２０２の対物レンズ２８の前方には光軸を含むかたち
で鏡筒を横断する横長の絞り板２０７が設けられており
、これにより測距光と反射光とが互いに干渉して測距精
度を低下させないようにしている。また、本実施例では
対物レンズ２７゜２８及び４１はすべて同一のレンズ構
成を有し、部品の共通化によるコストダウンと、光学特
性の安定化に寄与している。
以」二、説明した実施例から理解されるように、この光
学アダプタ１００の射出側対物レンズ系１０１のみを原
油タンクＴ内に設置すればよく、光波距離計本体はタン
クから離れた管理棟Ｍ内に設置できるため、計測が楽で
あり、また多数の原油タンク′ｒ゛の液面Ｓの高さに集
中Ｂ１測することができる。
＝　１９− また、光波距離計本体をタンクＴ内に設置する必要がな
いため、それ自身が内蔵する電子回路のショー１へやス
パークによる爆発事故の危険性がなく防爆対策上好まし
い。
上記の導光管１０２を構成する送光用オプティカルファ
イバ１０４及び受光用オプティカルファイバ１０５は、
その長さが長いため、一般のＳＩ　（ＳｔｅｐＩｎｄｅ
ｘ）ファイバではそのファイバ内を伝搬する光線間で伝
搬距離に差が生じるため相互間に位相差を発生し、測距
データに誤差を生むことが考えられる。この欠点を解決
するためには、オプティカルファイバにＧＩ（Ｇｒａｄ
ｅｄ　Ｉｎｄｅｘ）ファイバを利用すればよい。これに
より、どの光線の伝搬光路長も同距離とすることができ
、オプティカルファイバに起因する位相差を排除するこ
とができる。
第４図は本発明の光学アダプタの第２実施例を示す光学
配置図であり、光学アダプタにより光波アリダードを構
成させた例である。アリダードは平板上に載置するため
の基台３００と基台３００の支柱３０１　に回動可能に
取り付けられた望遠鏡部３１０とから構成されている。
基台３００の長手方向側面には傾斜面３０１　が形成さ
れ、この傾斜面３０１には、各種縮尺のスケール３０２
が取り伺はネジ３０３により取り付けられ、測距値をも
とに平板の記録紙上に１ｌｌｌ＋距ポイントをプロン１
へするのに利用される。
”１１　ｍ　１部３１０は対物レンズ３１１　と、ダイ
クロイックプリズｌ、３１２．合焦レンズ３１３、正立
光学素子３】４、規準用レチクル板３１５及び接眼レン
ズ３１６とから構成され、被測距点を規準するための規
準望遠鏡を構成している。ダイクロイックプリズム３１
２のダイクロイック面３１２ａは測距光である赤外光反
射可視透過の反射面である。送光側オプティカルファイ
バ１０４を射出してくる第５図に示す発光素子１８から
の測距光２３ａは、プリズム３１７の反射面３１７ａで
反射されたのち、前記ダイクロイック面３１２ａで反射
され対物レンズ３１１により被測距点に置かれた図示し
ないリフレクタに向は射出される。被測距点のリフレク
タから反射してきた反射光２３ｂは再び対物レンズ３１
１に入射し、ダイクロイックプリズム３１２のダイクロ
イック面３１２ａで反射されたのち、プリズム３１７の
他方の反射面３１７ｂで反射後、受光側オプティカルフ
ァイバ１０５に入射する。受光側オプティカルファイバ
１０５を伝搬した反射光は第５図に示すように受光素子
３０で受光されたのち、前述第１実施例と同様の回路構
成をもつ計■す演算部４００で測距値がもとめられ表示
部３９に表示される。なお、入力キーボード４０１　は
各種の制御命令や補正データの入力あるいは測定値変換
命令を入力するためのキーボードである。
本実施例によれば規準望遠鏡内には導光管１０２の人出
端部及びダイクロイックプリズム３１２を組み込むだけ
でよく、従来のアリダード用望遠鏡とほとんど変らぬ大
きさで光波アリダードが提供できる。また、光波測距計
１は一般の光波距離計と同じ構成でよいため、小型化の
ための無理な設計や止むを得ない機能要素の削除をする
必要がない。
また、第５図のように光波測距計１を専用型にせず、光
学アダプタの入射側を第３図のように構成すれば一般の
光波距離計を兼用することができる。
なお、上述の第１、第２の実施例において導光１５− 管＋０２を送光側オブテーイカルファイバ１０４と受光
側オプティカルファイバ１０５の２本で送光側、受光個
別々に構成させたが、これは測距光と反射光との相互の
影響を防止するための好ましい態様であり、必ずしも必
須な構成ではない。また、第１実施例のように射出側対
物レンズ系を固定設置し、たびたびその位置を移動させ
ることのない計測分野では、この導光管１０２はオプテ
ィカルファイバで構成する必要はなく、公知のミラーと
レンズ系による硬性導光路でも十分である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１実施例の利用形態を示す模式図、
第２図は第１の実施例のシステム構成を示すブロック図
、第３図は第１の実施例の構成を示す部分断面図、第４
図は本発明の第２の実施例を示す光学配置図、第５図は
第２実施例の光波距離計を示すブロック図である。 ｌ・・・光波距離計、１８・・発光素子（発光手段）、
３０・・・受光素子（受光手段）、１ｏｏ・・・光学ア
ダプタ、１０１・・射出側対物レンズ系（対物光学手段
）、ＩＲ− 手続補正書（自発） 昭和５９年５月３１日 特許庁長官　殿 １、　事件の表示 昭和５８年特許願第１３８７４２号 ２、　発明の名称 光波距離計用光学アダプタ ３、　補正をする者 事件との関係　出願人 住　所　東京都板橋区蓮沼町７５番１号名　称　東京光
学機械株式会社 ４、代理人　〒１０３電話６６９−４４２１住　所　東
京都中央区日本橋蛎殻町１−１３−１２５、補正の対象 明細書及び図面 ６、　補正の内容 （１）明細書第６頁第１８行Ｆ距離」を「距離Ｌ」と補
正する。 （２）同第８頁第９行「測定対像」を「測定対象」と補
正する。 （３）同第９頁第１５行「信号を」を「信号を混合器３
３に」と補正する。 （４）　同第１０頁第２行〜第３行「（以下、これをビ
ートダウン信号という）」を削除する。 （５）　同頁第１５行〜第１９行「なお、ここで請求め
ることができる。」を［なお、ここで得られる距離は光
学アダプタの長さＱと、光学アダプタ射出端から液面ま
での距離Ｖの合計ｖ＋Ｑであり、光学アダプタの長さＱ
は既植であり、またタンクの底面までの距離Ｌ＋ｆｌは
予め精密測定しであるので油面高１１は Ｈ＝（Ｌ＋α）−（Ｖ＋Ｑ） としてめることができる。この計算は処理制御回路１５
で実行される。」と補正する。 （６）同第１２頁第３行「１側」を「側」と補正する。 （７）同第１４頁第２行「傾斜面３０１」を「傾斜面３
００ａＪと補正する（２ケ所）。 （８）同頁第１１行〜第１２行「赤外光反射可視透過」
を「赤外光反射可視光透過」と補正する。 （９）図面中、第１図を別紙の通り補正し、第２図およ
び第４図を別紙の朱書の通り補正する。 ２−

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）予め定められた変調周波数で変調された測距用光
    波を発光する発光手段と、該測距用光波の被測距点から
    の反射光波を受光する受光手段とを有し、該測距用光波
    と該反射光波の時間遅れを利用して前記被測距点の距離
    を測定する光波距離計に取り付けられる光学アダプタで
    あって、前記測距光波と前記反射光波を導光するための
    少なくとも１本の先払導路手段と、 該先払導路手段を射出した測距光波を前記被測距点に向
    けて投光し、また前記被測距点から反射してくる前記反
    射光波を集光し、前記先払導路手段に導くための少なく
    とも一眼の対物光学手段とから構成されたことを特徴と
    する光波距離計用光学アダプタ。
  2. （２）前記先払導路手段には、前記発光手段からの測距
    光波を取、り込み、また前記反射光波を前記受光手段へ
    投光するための少なくとも一眼の第２の対物光学手段を
    有して成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記銭
    の光波測距計用光学アダプタ。
  3. （３）前記先払導路手段は前記測距光波を導光するため
    の送光側オプティカルファイバと、前記反射光波を導光
    するための受光側オプティカルファイバとから構成され
    たことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
    記載の光波距離計用光学アダプタ。
  4. （４）前記オプティカルファイバはグレーディッドイン
    デックスファイバであることを特徴とする特許請求の範
    囲第３項記載の光波距離計用光学アダプタ。
  5. （５）前記第２対物光学手段は光波距離計の対物光学系
    部に係合するための係合手段を有して成ることを特徴と
    する特許請求の範囲第２項ないし第４項のいずれかに開
    戦の光波距離計用光学アダプタ。
  6. （６）前記第１の対物光学手段は、被測距点を規準する
    ための規準光学系を有して成ることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の光波距
    離計用光学アダプタ。
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