JP2000221035A

JP2000221035A - Ａｆ測量機用反射鏡

Info

Publication number: JP2000221035A
Application number: JP2221299A
Authority: JP
Inventors: Mochiyume Takayama; 抱夢高山; Shunji Matsuo; 俊児松尾
Original assignee: Asahi Seimitsu KK
Current assignee: Pentax Precision Co Ltd
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【目的】トータルステーション、光波測距儀等のＡＦ
機能を有する測量機において、反射面に写る測量機に合
焦されることのない反射鏡を得る。【構成】反射面５３の前に、ＡＦ測量機の送光部が発
する測距光を透過させ、ＡＦ装置を作動させる可視光を
透過させない波長選択フィルタ５５を設けたＡＦ測量機
用反射鏡。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、視準望遠鏡とＡＦ装置を有する
測量機に用いる反射鏡に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】光波測距儀、トータルステ
ーションなどの測量機は、目標（目標物）を視準するた
めの視準望遠鏡を備え、さらに最近の測量機は、自動合
焦機能（ＡＦ機能）を備えている。このＡＦ機能は、視
準望遠鏡の焦点調節用のフォーカスレンズを透過した物
体光を焦点面と共役な共役面に導き、その共役面での焦
点状態を検出してフォーカスレンズのデフォーカス量を
演算し、そのデフォーカス量に基づいてフォーカスレン
ズを合焦位置に移動させるものである。このＡＦの原理
そのものは、よく知られており、ＡＦ一眼レフカメラに
広く用いられている。

【０００３】このＡＦ機能を備えた測量機は、測点にコ
ーナキューブ等の反射鏡を置き、この反射鏡を視準望遠
鏡で視準してＡＦ装置で合焦させ、送光部から発した測
距光を反射鏡で反射させて受光部に入射させ、公知のア
ルゴリズム（プログラム）により測距する。

【０００４】ところがこのＡＦ測量機では、そのＡＦ装
置から見ると、測距エリアの設定によっては、反射鏡が
単なる平面ミラーと等価に判断されることがあり、その
結果、反射鏡でなく、反射面に写るＡＦ測量機に合焦さ
れてしまうことがあった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、以上の問題意識に基づき、測
点に置く反射鏡の反射面にはＡＦ機能が働かず、従って
ＡＦ測量機には合焦動作が生じない反射鏡を得ることを
目的とする。また本発明は、反射面に写るＡＦ測量機に
は、ＡＦ動作が生じにくい反射鏡を得ることを目的とす
る。

【０００６】

【発明の概要】本発明は、第一の態様によると、ＡＦ測
量機の送光部からの測距光を受光部に向けて反射する反
射面を有する反射鏡において、反射面の前方に、ＡＦ測
量機の送光部が発する測距光を透過させ、ＡＦ装置を作
動させる可視光を透過させない波長選択フィルタを設け
たことを特徴としている。この態様によると、ＡＦ測量
機自体に合焦されることはない。

【０００７】測距光として、約７００〜９００ｎｍの近
赤外光を用いるとき、波長選択フィルタは、約７００〜
９００ｎｍの光を透過し、４００〜７００ｎｍの可視光
を透過させない波長選択フィルタとすることが好まし
い。波長選択フィルタ表面には、ＡＦ装置による合焦を
容易にするターゲットパターンを設けることが好まし
い。反射面は、具体的にはコーナーキューブプリズム反
射鏡の反射面とするのがよく、波長選択フィルタは、こ
のプリズム反射鏡の光束入射面にコーティングして形成
することができる。

【０００８】本発明は、別の態様によると、ＡＦ測量機
の送光部からの測距光を受光部に向けて反射する反射面
の前方に、表面にターゲットパターンを有する透光板を
設けたことを特徴としている。この態様によると、反射
面に写るＡＦ測量機に合焦される可能性を減らすことが
できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に示す測量機（トータルステ
ーションあるいは光波測距儀）は、光波測距儀、視準望
遠鏡及びＡＦ装置を有する。この測量機は、ＡＦ機能に
よる合焦モードと、測距機能による合焦モードとを選択
可能にしたもので、本出願人が別途特許出願している
（特願平１０−１０４５０１号）。

【００１０】この光波測距儀は、測距光を送出する送光
部１１、測距光を反射するダイクロイックプリズム１
３、測距光を目標物に対して射出する投光レンズおよび
反射鏡（例えばコーナーキューブ）５０で反射した測距
光を受光する受光レンズとしても機能する対物レンズ１
５、この対物レンズ１５から入射し、ダイクロイックプ
リズム１３で反射された測距光を反射するミラー１７、
ミラー１７で反射された測距光を受光する受光部１９、
及び送光部１１と受光部１９を制御すると共に測距値を
検知する測距演算部２１を備えている。送光部１１は、
測距ビーム発光手段として発光ダイオードあるいはレー
ザダイオードと、これらの素子を組み込んだ光学系を含
む送光ユニットなどで構成されている。ダイクロイック
プリズム１３は、測距光は反射するが、自然光（可視
光、約４００〜７００ｎｍ）は透過するように形成され
ている。そのため測距光としては通常、可視光領域から
外れた、例えば近赤外光領域（約７００〜９００ｎｍ）
の光が使用される。

【００１１】測距演算部２１は、送光部１１が射出した
測距光（内部参照光）および受光部１９が受光した測距
光に基づいて、位相差測定法、光レーダ法などによる公
知のアルゴリズムによって目標物までの距離を算出す
る。算出した距離は、図示しないが、表示パネルなどに
表示する。フォーカスレンズ位置演算部２３は、この測
距演算部２１が演算した距離に基づいて、その距離にあ
る目標物に合焦するに必要なフォーカスレンズ３１の移
動位置を演算する。

【００１２】一方、視準望遠鏡は、目標物側から順に、
対物レンズ１５、ダイクロイックプリズム１３、フォー
カスレンズ３１、正立プリズム３３、光分割プリズム
（光束分岐系）３４、焦点板３５及び接眼レンズ３７を
備えている。これらの視準望遠鏡と光波測距部は、図示
しないが一体に測量機本体に組み付けられていて、この
本体は、鉛直軸および水平軸を軸として方位、俯仰角調
節自在に基盤に装着されている。

【００１３】対物レンズ１５から入射した目標物光束
（可視光）は、ダイクロイックプリズム１３を透過し、
フォーカスレンズ３１、正立プリズム３３を介して、正
立実像として焦点板３５上あるいはその前後近傍に結像
される。作業者は、この像を、接眼レンズ３７を介して
拡大観察する。焦点板３５には、測距光を照射する目標
となる測距マークおよびその他測量に必要な十字線など
が設けられていて、作業者は、目標物の像を測距マーク
などと重なった状態で観察し、目標物が測距マーク内に
入るように、つまり測距光が視準物に当たるように視準
望遠鏡の方位、俯仰角を調節する。

【００１４】光分割プリズム３４によって分岐した光路
上には、焦点板３５と共役な共役面３５Ｃにおける焦点
状態（デフォーカス量）を検出する焦点検出センサ４１
が設けられている。焦点検出センサ４１は、共役面３５
Ｃの近傍に置いたラインセンサで受光した受光信号を、
焦点状態（デフォーカス量）演算部４２に出力するもの
で、具体的構成は種々知られている。図２は、その原理
の一例を示すもので、共役面３５Ｃの後方に、集光レン
ズ４１ａ、一対のセパレータレンズ４１ｂ、及び、各セ
パレータレンズ４１ｂの後方にそれぞれ位置するＣＣＤ
等の一対のラインセンサ４１ｃが配置されている。

【００１５】この一対のラインセンサ４１ｃに対する物
体像の入射位置は、目標物の像が共役面３５Ｃ上に正確
に結像しているとき（合焦）、共役面３５Ｃより前方に
結像しているとき（前ピン）、及び共役面３５Ｃより後
方に結像しているとき（後ピン）とでそれぞれ異なり、
かつ、合焦位置からのずれ量も、一対のラインセンサ４
１ｃ上への物体像の結像位置によって判断できる。一対
のラインセンサ４１ｃの出力を受けた焦点状態演算部４
２は、この出力をプリアンプ（図示せず）で増幅した
後、演算回路（図示せず）で演算することにより、合
焦、非合焦、前ピン、後ピンを検出し、共役面３５Ｃ上
でのデフォーカス量、及び合焦させるに必要なフォーカ
スレンズ３１の移動量を検出する。

【００１６】上記フォーカスレンズ位置演算部２３と焦
点状態演算部４２によるフォーカスレンズ３１の移動量
（移動位置）のデータは、合焦態様選択スイッチ４５を
介して、いずれか一方がフォーカスレンズ位置制御部４
４に与えられる。フォーカスレンズ位置制御部４４は、
フォーカスレンズ位置演算部２３と焦点状態演算部４２
のいずれか一方の出力と、フォーカスレンズ位置検知装
置２９が検知したフォーカスレンズ３１のレンズ位置デ
ータとに基づいて、モータなどを駆動源とするフォーカ
スレンズ駆動装置２７を動作させてフォーカスレンズ３
１を合焦位置に移動させる。

【００１７】従って、フォーカスレンズ３１の移動制御
は、合焦態様選択スイッチ４５によって、焦点状態（デ
フォーカス量）演算部４２をフォーカスレンズ位置制御
部４４に接続した状態では、自動合焦モードで行なわ
れ、フォーカスレンズ位置演算部２３をフォーカスレン
ズ位置制御部４４に接続した状態では、距離優先合焦モ
ードで行なわれることになる。また、マニュアルフォー
カス装置２８によって、フォーカスレンズ駆動装置２７
を駆動し、フォーカスレンズ３１を任意位置に移動させ
ることも可能である。さらに、合焦距離入力手段３０に
より特定距離を入力し、この入力距離に合焦するよう
に、フォーカスレンズ位置制御部４４を介してフォーカ
スレンズ３１を移動させることもできる。合焦距離入力
手段３０は、例えばキーボードや、各種メモリーからの
読出情報、あるいは通信情報を用いることができる。

【００１８】本発明は、例えば以上のような構成を有す
るＡＦ測量機に用いられる反射鏡５０を対象としてい
る。図１及び図３に示した反射鏡５０は、ケーシング５
１内にプリズムからなるコーナキューブプリズム反射鏡
５２を収納したもので、このプリズム反射鏡５２は、入
射面５４から入射した入射光を該入射光と平行にして出
射する反射面５３を備えている。このプリズム反射鏡５
２自体は周知であるが、本実施形態の反射鏡５０のケー
シング５１には、入射面５４の前面に位置させて、波長
選択フィルタ５５が支持されている。この波長選択フィ
ルタ５５は、送光部１１からの測距光は透過し、可視光
は透過しない波長透過特性を有する。つまり、波長選択
フィルタ５５は、測距のために用いられる光は透過し
て、プリズム反射鏡５２の入射面５４から反射面５３に
到達させ、反射面５３で反射した光を再び透過させて入
射面５４から出射させ、対物レンズ１５からダイクロイ
ックプリズム１３に入射させる。一方、波長選択フィル
タ５５は、ＡＦ系を動作させる可視光は、透過しない。

【００１９】図５は、この波長選択フィルタ５５の波長
透過特性の一例を示している。約４００〜７００ｎｍの
可視光は透過せず、約７００〜９００ｎｍの近赤外光
（測距光）は透過する。

【００２０】上記構成の反射鏡５０によると、送光部１
１から発しダイクロイックプリズム１３で反射した測距
光は、波長選択フィルタ５５を透過するので、プリズム
反射鏡５２の入射面５４から反射面５３に至り、該反射
面５３で反射して再びダイクロイックプリズム１３に戻
る。よって、通常の測距動作を行うことができる。一
方、可視光は、波長選択フィルタ５５に遮られてプリズ
ム反射鏡５２には至らない。つまり、ＡＦ測量機が反射
面５３に写ることはなく、ＡＦ系（焦点検出センサ４
１）がＡＦ測量機自体（つまり反射鏡５０の反射面５
３）をターゲットとして認識することがないため、ＡＦ
測量機に合焦してしまうという問題点は生じない。

【００２１】以上の波長選択特性を有する波長選択フィ
ルタ５５は、一様な赤黒い色となり、ＡＦ系の合焦精度
に悪影響を及ぼす可能性がある。このため、波長選択フ
ィルタ５５の表面には、図４に示すように、ターゲット
パターン５６を設けることが好ましい。このターゲット
パターン５６は、入射面５４から反射面５３への測距光
の入射と、反射面５３で反射して入射面５３に至る測距
反射光の出射を妨げることがないこと、波長選択フィル
タ５５の色と明瞭に区別されること、及びＡＦ系（焦点
検出センサ４１）が識別する明瞭なエッジを有するこ
と、の各条件を満足するものとする。図示例は、円形の
波長選択フィルタ５５の周辺部に、９０゜間隔で内側が
尖った白色の三角形状の線を描いたものである。

【００２２】本発明の別の実施形態は、波長選択フィル
タ５５に代えて、特別な波長選択性を持たない（つま
り、測距光も可視光も透過させる特性を有する）透光板
を設け、この透光板に、ターゲットパターン５６を形成
する態様である。この態様では、ＡＦ測量機の測距エリ
ア内に、いずれかのターゲットパターン５６を位置させ
ることが容易にできるから、反射面５３に写るＡＦ測量
機をターゲットと誤認することなく（誤認する可能性少
なく）、反射鏡５０に対するＡＦを実行することができ
る。

【００２３】また、波長選択フィルタは、プリズム反射
鏡５２の入射面５４に、コーティング膜として形成して
もよい。ターゲットパターン５６も入射面５４に直接形
成することができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明のＡＦ測量機用反射鏡によれば、
反射面に写るＡＦ測量機に合焦されてしまうという誤合
焦を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による反射鏡とこれを用いるＡＦ測量機
の一実施形態の要部をブロックで示す図である。

【図２】図１の焦点検出センサー部の具体例を示す図で
ある。

【図３】本発明による反射鏡の一実施形態を示す縦断面
図である。

【図４】図３の右側面図である。

【図５】波長選択フィルタの波長透過特性の一例を示す
グラフ図である

【符号の説明】

１１送光部１３ダイクロイックプリズム１５対物レンズ１７ミラー１９受光部２１測距部２３フォーカスレンズ位置演算部２５フォーカスレンズ位置制御部２７フォーカスレンズ駆動装置２９フォーカスレンズ位置検知装置３１フォーカスレンズ（焦点調節光学系）３３正立プリズム３４ハーフミラー（光束分岐系）３５焦点板３５Ｃ共役面３７接眼レンズ４１焦点検出センサ４２焦点状態（デフォーカス量）演算部４４フォーカスレンズ位置制御部４５合焦態様選択スイッチ５０反射鏡５１ケーシング５２プリズム反射鏡５３反射面５４入射面５５波長選択フィルタ５６ターゲットパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F112 AB05 BA02 CA02 CA06 DA05 DA10 DA19 DA21 DA25 DA26 FA03 2H039 AA01 AB03 AB14 AB22 AC03 2H051 AA12 BA27 CB02 CB07 CB20 CC03 CC04 CC13 CC14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測点に置く反射鏡を視準する視準望遠鏡
と、この視準望遠鏡を上記反射鏡に合焦させるＡＦ装置
と、反射鏡に向けて測距光を発する送光部と、この測距
光の反射光を受光する受光部とを有するＡＦ測量機；に
用いられる上記反射鏡であって、ＡＦ測量機の送光部からの測距光を受光部に向けて反射
する反射面、及びこの反射面の前方に位置し、上記ＡＦ
測量機の送光部が発する測距光を透過させ、ＡＦ装置を
作動させる可視光を透過させない波長選択フィルタ、を
有することを特徴とするＡＦ測量機用反射鏡。
【請求項２】請求項１記載の反射鏡において、測距光
は約７００〜９００ｎｍの近赤外光であり、波長選択フ
ィルタは、約７００〜９００ｎｍの光を透過し、４００
〜７００ｎｍの可視光を透過させない波長選択フィルタ
であるＡＦ測量機用反射鏡。
【請求項３】請求項１または２記載の反射鏡におい
て、上記波長選択フィルタ表面に、ターゲットパターン
が設けられているＡＦ測量機用反射鏡。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項記載の
反射鏡において、上記反射面はコーナーキューブプリズ
ム反射鏡に形成され、上記波長選択フィルタは、該プリ
ズム反射鏡の光束入射面にコーティングして形成されて
いるＡＦ測量機用反射鏡。
【請求項５】測点に置く反射鏡を視準する視準望遠鏡
と、この視準望遠鏡を上記反射鏡に合焦させるＡＦ装置
と、反射鏡に向けて測距光を発する送光部と、この測距
光の反射光を受光する受光部とを有するＡＦ測量機；に
用いられる上記反射鏡であって、ＡＦ測量機の送光部からの測距光を受光部に向けて反射
する反射面、及びこの反射面の前方に位置し、表面にタ
ーゲットパターンを有する透光板、を有することを特徴
とするＡＦ測量機用反射鏡。