JPS6159442B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転円板型チヨツパに関するもので
あり、更に詳細に述べるならば、例えば光波距離
計のような信号処理のために測定用光束と基準用
光束とを一つの受光部に交互に入射する必要のあ
る装置に使用することができる小型の回転円板型
チヨツパに関するものである。

放射温度計、光波距離計等には、測定光を断続
的に遮断するためにチヨツパが設けられている。
例えば、放射温度計では、測温対象からの測定用
放射光と内部基準熱源又は光源からの基準用放射
光を交互に光電検出素子に入れて検出素子の感度
変化を補償するために使用されている。更に、光
波距離計では、測距光と基準光とを交互に光電検
出素子に入れるために使用されている。このよう
な目的のために、従来のチヨツパは、光束を断続
的に遮断するためのチヨツパ円板を電動機で連続
回転させるように構成され、かつ光電素子に交互
に入射する光束を区別するための同期信号発生装
置としてチヨツパの特定の回転変位角で信号を発
生する投光ユニツトと受光ユニツトが設けられて
いた。

しかしながら、電動機に交流式のものを使用す
る場合には、電動機の大きさからチヨツパを小型
化するには限界があり、直流式のものを使用する
場合、この問題に加えてブラシの寿命の問題もあ
る。更に、従来、同期信号発生装置を別途に設け
なければならず、この点においても小型化の問題
がある。

そこで、本発明は、上述した問題を解決して駆
動源としてパルスモータを使用することにより駆
動源を小型にすると同時に、別途に同期信号発生
装置を設ける必要をなくした小型化チヨツパを提
供せんとするものである。更に、本発明は、ダイ
ナミツクバランスのよいチヨツパを提供せんとす
るものである。

本発明によるならば、チヨツパ円板即ち回転円
板をパルスモータによつて駆動することにより小
型化チヨツパを得ることができる。さらに回転円
板は不透光性材料により形成され、透光部は開口
により形成されるが、それら開口が回転軸に関し
対称の関係にあるため、ダイナミツクバランスの
よいチヨツパを得ることができる。

なお、本発明において、パルスモータによる回
転とは、１方向のステツプ回転駆動だけではな
く、往復回転駆動をも含む意味で用いる。

以下、本発明による回転円板型チヨツパを光波
距離計に適用した実施例を添付図面を参照して説
明する。

第１図及び第２図は、光波距離計用光学系を組
込んだ経緯儀を示すものであり、経緯儀の光学系
を収容するハウジング１は、垂直軸まわりに回転
可能な回転台２上に、水平軸３まわりに俯仰およ
び反転可能に配置されている。ハウシング１内に
収容される視準光学系は、測距の光学系の対物レ
ンズを兼ねる前置対物レンズ４と負レンズ５とか
らなる対物レンズ系、正立系のレンズ６、および
接眼レンズ７からなる。正立系レンズ６は合焦の
ためにも使用されるもので、リズムにより置換え
ることもできる。

角度読取系は視準光学系の側方にあつて、ハウ
ジングの外部に配置された俯仰旋回角度の表示を
視準望遠鏡接眼部近傍において読取るもので、投
光部８、反射鏡９、レンズ１０，１１および接眼
レンズ１２からなる。角度の表示はデジタル又は
目盛（マイクロ読み）である。

視準光学系の前置対物レンズ４と、後置対物レ
ンズ５との間には、可視光を透過し測距光を反射
するダイクロイツクプリズム１３が、角度読取光
学系の反対方向に反射光軸を有するように配置さ
れている。プリズム１３の反射光軸上にはハーフ
ミラー１４が配置されており、測距用の変調光を
発生する発光素子１５からの測距光は、リレーレ
ンズ１６および両端面に反射防止をほどこし１本
のライトガイド１７を経てハーフミラー１４に入
射し、該ハーフミラー１４により反射されてダイ
クロイツクプリズム１３に向けられ、該ダイクロ
イツクプリズム１３により反射されて、前置対物
レンズ４を通つて目的物に投射される。

ハーフミラー１４を透過した光を受けるように
両端面に反射防止をほどこした１本のライトガイ
ド１８の端部が配置され、該ライドガイド１８の
他端から出た光は、レンズ１９を経て受光素子２
０に入射するようになつている。さらに、発光素
子１５からのレンズ１６およびライトガイド１７
を経てライトガイド端部から出射する光をライト
ガイド１８の入射端に向けて反射する反射鏡２５
により、基準光光路が形成される。ライトガイド
１７の射出端およびライトガイド１８の入射端に
対応して、それぞれパルスモータ２１、パルスモ
ーターにより駆動されるチヨツパ円板２３及び
NDフイルタ駆動シヤフト２２により駆動される
可変NDフイルタ２４が配置されている。チヨツ
パ円板２３は、ライトガイド１７から出射する光
をハーフミラー１４又は反射鏡２５のいずれかに
向けるように光路の切替を行ない、可変NDフイ
ルタ２４は駆動シヤフト２２により回転され、測
距光又は基準光の一方又は両方の光量を調整する
ものである。

第３図は、測距経緯儀に上述した如く設けられ
たパルスモータ２１とチヨツパ円板２３とからな
るチヨツパ付近の部分拡大図である。パルスモー
タ２１は、例えば第二精工舎製MES−３型（５
mmφ×7.5mm）のような超小型パルスモータであ
り、その回転軸３１にブツシング３２を介してチ
ヨツパ円板即ち回転円板２３が固定されている。
回転円板２３のブツシング３２への固定は、接着
剤を使用する。回転円板２３へ測距光を投射する
ライトガイド１７を構成する光フアイバ３３は、
その先端で反射防止の為接着剤３４を介してガラ
ス板３５に取付けられ、回転円板２３へ測距光を
投射するように位置づけられている。

回転円板２３は、不透光性材料で作られ、例え
ば、直径14mm、厚さ0.05mmという極めて薄く小さ
なものである。回転円板２３には、第４図に示す
如く、基準光束透過用の開口３６及び３７と、測
距光束透過用の開口３８及び３９が設けられてい
る。これら開口の位置については、後に詳細に述
べる。

第５図は、パルスモータの構造とその駆動回路
を概略的に示すものである。図示の実施例に使用
するパルスモータは、等角度に配置された３つの
巻線４１，４２，４３と、２極ロータ４４を有し
ている。巻線４１と４２の接続点は接地され、巻
線４１と４３の接続点は、駆動トランジスタ４５
を介して直流源（＋Ｂ）に接続され、巻線４２と
４３の接続点は、駆動トランジスタ４６を介して
直流源（＋Ｂ）に接続されている。駆動トランジ
スタ４５は、増幅器４７を介して駆動パルス発生
器（不図示）から駆動パルスを受けるようになさ
れ、駆動トランジスタ４６は、増幅器４７へ供給
されるパルスと反転関係にあるパルスを増幅器４
８を介して受けるようになされている。

それ故、第６図のａに示す如き駆動パルスが増
幅器４７へ供給され、第６図のｂに示す如き駆動
パルスが増幅器４８へ供給されるとすると、区間
Ａの時、駆動トランジスタ４５がオンとなり、巻
線４１と、直列となる巻線４２と４３とに並列に
電流が流れ、ロータ４４は、第５図に示す如く、
ロータ４４のＳ極が巻線４１へ向き、Ｎ極が巻線
４２と４３の中間に向くような位置をとる。次の
区間Ｂになると。駆動トランジスタ４５はオフと
なり、反対に駆動トランジスタ４６がオンとな
り、巻線４２と、直列となる巻線４１と４３とに
並列に電流が流れ、巻線４３の極性が反転する。
これにより、ロータ４４は、ロータ４４のＮ極が
巻線４２に向い、Ｓ極が巻線４１と４３の中間に
向うような位置へ、即ち第５図において時計方向
へ60゜回転する。そして、次の区間Ａにより、反
時計方向へ60゜回転して第５図に示す位置とな
る。従つて、回転円板２３は、60゜の角度で往復
回転運動し、第４図に示す基準光束透過位置と、
それから時計方向に60゜回転した測距光束透過位
置とをとる。このようにして、チヨツパは、基準
光束と測距光束を交互に透過遮断し、この透過遮
断動作は、増幅器４７及び４８へ印加される駆動
パルスと完全に同期している。

以上から明かなように、超小型パルスモータを
使用することにより、チヨツパ全体を小型化する
ことができ、また、パルスモータは、駆動パルス
と完全に同期して動作するので、回転円板の回転
により光路を断続的に遮られる投光装置と受光装
置とを有するような同期信号発生装置を別途に設
ける必要がなくなり、チヨツパ装置をその分小型
化でき且つ構造を簡略化できる。

更に、第５図に示す如き駆動回路を使用するこ
とにより、駆動パルスのパルスが欠けても、駆動
パルスとの同期がずれることが全くない。

また、駆動側で光束の断続を制御することが可
能である。例えば光波距離計に使用した場合、測
距光の外部光路がかげろうや車両等により遮断さ
れることがある。このような場合、測距光が一定
時間継続して受光されるまでチヨツパを切換えな
い方が測定時間を短縮できる。それ故、受光状態
を感知して駆動パルスを制御する装置と組合せる
ことにより、光束の断続を積極的に制御すること
ができる。このような制御は、従来の通常のモー
タを使用してチヨツパ円板を一方向にのみ連続回
転するチヨツパでは不可能である。更に、２位置
往復駆動であるので、駆動回路が簡単である。

図示の実施例では、パルスモータを60゜の往復
回転をさせたが、駆動方法又はモータの極数を適
当に選択することにより、30゜、90゜、120゜、
180゜等のほかの任意の角度で往復回転運動させ
ることもできる。

次に、回転円板の開口のパターンについて説明
する。回転円板を小さくすればするほど、チヨツ
パを小型化できるが、次のような回転円板小型化
上の制約がある。第１の制約は、回転円板を小さ
くすると、それに伴い開口も小さくしなければな
らず、回転円板の加工、組立に高精度が要求さ
れ、且つチヨツパの位置決めも困難となる。第２
に、チヨツパを使用する装置によつては光束を細
くすることが難しい場合もあり、そのような場合
には、開口を大きいものにしなければならない。
第３の制約は、回転円板を装着した時のパルスモ
ータの応答特性の問題である。回転円板を如何に
小型化軽量にしても、回転円板が回転した時の慣
性の影響は避けられない。第７図は、前述した
MES−３型パルスモータに前述した直径14mm厚
さ0.05mmの回転円板を設けた場合のパルスモータ
の応答特性である。第５図の縦軸は回転変位角で
あり、横軸は時間である。第５図のグラフから明
らかなように、駆動後約10ミリ秒で約30゜変位
し、約30ミリ秒で90゜近くまで変位し、約50ミリ
秒で60゜近くで安定する。それ故、そのようなオ
ーバーシユートを吸収できるほどの長さの開口が
必要である。第４図に示す如く、往復回転運動の
各安定点が基準光束用開口３６と測距光束用開口
３８との境界から30゜の位置にある場合、開口３
６と３８の長さが角度にして60゜以下となると、
駆動30ミリ秒近くのオーバーシユートにより光束
が遮られる恐れがある。以上の理由により、開口
はある程度の大きさが必要である。

更に、回転円板の重心と回転軸が一致すること
及びダイナミツクバランスがとれていることが好
ましい。そのために、回転円板に設けた開口は、
回転軸に対して点対称になつていることが好まし
い。それ故、基準光束用開口３６に対して点対称
に開口３７が設けられ、測距光束用開口３８に対
して点対称に開口３９が設けられている。

以上の点を総合的に勘案すると、第７図に示す
如き特性を持つパルスモータを使用する場合、第
４図に示す如き４分割パターンに開口を設けるこ
とが最も好ましい。しかし、それ以上の数の開口
を回転軸に関して対称になるように、すなわち基
準光束用開口の各々は回転軸に関し等距離で、か
つ回転方向に等間隔になるように形成し、測距光
束用開口の各々も同様な位置関係を持つように形
成してもよい。

更に、図示の実施例では60゜の往復回転運動と
したが、一方向に90゜のステツプ回転とすること
も可能である。また、図示の実施例では、２つの
光束を断続したが、１つの光束を断続できるよう
にすることも当然にできることも明らかである。

なお、本発明では回転円板として不透光性材料
を用いているが例えば薄いサフアイアからなる透
光性材料上に蒸着で不透光性のパターンを形成す
れば蒸着物質の質量は無視できるので例えば第８
図の如きパターンでもダイナミツクバランスのよ
いチヨツパを得ることができる。しかしながら透
光性材料に不透光性パターンを蒸着することは、
材料費及び蒸着加工費が高く、また透過部表面の
反射やホコリ附着により透過率が減少する欠点が
ある。さらに回転軸に回転円板を固定するための
穴をあける作業は、サフアイア、ガラス等の透光
性材料においては一般に困難であるという欠点を
有するものである。本発明は、この欠点をも解消
し得るものである。

さらにまた円板に鏡面によるパターンを形成す
ることによる反射方式が考えられるが、この場合
本発明の如く非反射部（鏡面部を除く部分）の反
射光量を０にすることが不可能であり、その用途
に制限があるという欠点を有するものである。本
発明は上述の欠点をも解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、チヨツパを内蔵した測距経緯儀の水
平断面図、第２図はその垂直断面図、第３図は、
第１図のチヨツパのチヨツパ付近の部分拡大図、
第４図は、第３図のチヨツパ円板の開口パターン
図、第５図は、第３図のチヨツパのパルスモータ
の駆動回路図、第６図は、第５図の駆動回路に供
給されるクロツクパルス図、第７図は、パルスモ
ータの応答特性を示すグラフ、そして第８図は、
チヨツパ円板のもう１つのパターン図である。 １……ハウジング、４……前置対物レンズ、５
……合焦用後置対物レンズ、７……接眼レンズ、
８……光の投光部、８′……俯抑旋回角度表示
部、１３……ダイクロイツクプリズム、１４……
ハーフミラー、１５……発光素子、１７，１８…
…ライトガイド、２０……受光素子、２１……パ
ルスモータ、２３……チヨツパ円板、３３……光
フアイバ、３６，３７，３８，３９……開口、４
１，４２，４３……巻線、４４……ロータ、４
５，４６……駆動トランジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の光路に沿つて受光部に投射される基準
   光束と、前記第１の光路とは異なる第２の光路に
   沿つて前記受光部に投射される測定光束とを交互
   に透過遮断して、基準光束と測定光束とを１つの
   受光部に交互に入射させるための回転円板型チヨ
   ツパにおいて、 軸心から等距離で円周方向等間隔に設けられた
   少なくとも２つの第１の開口からなる基準光束用
   開口部と、前記第１の開口とは異なつた半径で軸
   心から等距離の位置に円周方向等間隔で第１の開
   口と交互に配列された少なくとも２つの第２の開
   口からなる測定光束用開口部とを有し不透光性材
   料からなる回転円板と、 前記回転円板を、回転軸に固定するともに、前
   記第１の開口を前記第１の光路内に挿入して第１
   の開口により基準光束を透過させ、同時に前記第
   ２光路における測定光束を遮断する第１の回転変
   位位置と、前記第２の開口を前記第２の光路内に
   挿入し第２の開口により測定光束を透過させ、同
   時に前記第１光路における基準光束を遮断する第
   ２の回転変位位置とに交互に回転変位させるよう
   に所定パルス信号により回転制御されるパルスモ
   ータと、からなることを特徴とする回転円板型チ
   ヨツパ。