JP2003270347A - 光波距離計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測点に向けて測距光を送光する測量機におい
て、視準望遠鏡を備えないことにより、小型軽量化とコ
ストダウンを図るとともに、任意高さに設置しても視準
作業が容易にできるようにする。 【解決手段】 この測量機は、赤色レーザ光の測距光
（Ｌ）を発する光源（２０）と、測距光を視準軸（Ｏ）
に沿って測点に向けて反射する反射プリズム（３０）
と、測点で反射して戻って来た測距光を集光する対物レ
ンズ（１０）と、この対物レンズの焦点位置に設置され
た受光素子（４０）とを備える。また、反射プリズムは
視準軸上で対物レンズの前方に設置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測点に向けて測距
光を送光する光波距離計、トータルステーション（電子
式測距測角儀）等の測量機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２に、従来の位相差方式の光波距離計
における光学系を示す。光波距離計は、視準軸（光軸）
Ｏ上に、対物レンズ１０、合焦レンズ１２、対物レンズ
で倒立した像を正立させるための正立プリズム１４、視
準軸Ｏを示す十字線が描かれた焦点板１６、接眼レンズ
１８を配置した視準望遠鏡Ｔを備えている。また、光波
距離計は、次に述べるように、測点に設置されたターゲ
ットまでの距離を測定するために、測点に設置されたタ
ーゲットに向けて測距光Ｌを送光する送光光学系と、タ
ーゲットから反射してきた測距光Ｌを受光するための受
光光学系とを備えている。

【０００３】送光光学系は、赤外線レーザ光の測距光Ｌ
１を発するレーザダイオード等のレーザ光源２と、レー
ザ光源２から発した測距光Ｌ１を平行光線にするコリメ
ータレンズ３と、測距光Ｌ１をさらに測距光Ｌ１を視準
軸Ｏに向けて反射する反射鏡４と、さらに測距光Ｌ１を
視準軸Ｏの沿ってターゲットに向けて反射する反射プリ
ズム５とからなる。反射プリズム５は、対物レンズ１０
の前方に配置された保護ガラス３８に固定される。

【０００４】受光光学系は、ターゲットで反射してきた
測距光Ｌ１を集光する対物レンズ１０と、視準軸Ｏ上に
配置されていて、対物レンズ１０を透過した測距光Ｌ１
を受光素子６に向けて反射するダイクロイックプリズム
７と、受光した測距光Ｌ１を電気信号に変換する受光素
子６とからなる。ダイクロイックプリズム７は、２つの
プリズムの接合面に誘電体を真空蒸着して反射面７０を
形成したもので、この反射面７０によって、赤外線は反
射するが、可視光は透過するようになっている。このよ
うに、ダイクロイックプリズム７の反射面７０は赤外線
を反射するので、赤外線の測距光Ｌ１は反射面７０で大
部分が反射され、レーザ光である測距光Ｌ１が作業者の
目に入ることがなく安全でありながら、反射面７０は可
視光を透過させるので、作業者が視準望遠鏡Ｔでターゲ
ットを確実に視準することができる。

【０００５】さて、レーザ光源２から発した測距光Ｌ１
は、ターゲットまで往復して受光素子６に入射し、電気
信号に変換される。ここで、受光素子６で変換された電
気信号と、レーザ光源２へ供給している基準電気信号と
の位相差から、ターゲットまでの距離を測定することが
できる。

【０００６】また、レーザ光源２から発した測距光Ｌ１
は、ビームスプリッタ６０により参照光６６として取り
出され、光ファイバ６８を経て受光素子６へ入射するよ
うにもなっている。測距光Ｌ１をターゲットに向けて送
光するか、参照光６６として取り出すかは、切換シャッ
ター６２、６４によって切換えられる。そして、この参
照光６６を用いた測定と、ターゲットで反射してきた測
距光Ｌ１による測定とにより測定値を求めている。

【０００７】測量に際しては、作業者は、視準望遠鏡Ｔ
を覗きながら、視準望遠鏡Ｔを水平方向と高度方向に回
転させて、ターゲットと焦点板１６に描かれた十字線と
を一致させることにより、ターゲットを視準軸Ｏ上に一
致させる視準作業が必要である。そこで、視準望遠鏡Ｔ
には、暗所でも十字線を見易くするために、光源８と、
光源８から発した照明光を焦点板１６に向けて反射する
反射鏡９からなる十字線照明装置が備えられることもあ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の光波
距離計等の測量機では、測量に際しては、測点に設置さ
れたターゲットを視準することが必要なため、視準望遠
鏡Ｔは必要不可欠なものである。しかし、この視準望遠
鏡Ｔは、精密に距離測定を行なうため、かなりの大きさ
があり、重くて高価であり、測量機の小型軽量化とコス
トダウンを阻んでいるといるという問題があった。ま
た、測量に際しては、作業者が視準望遠鏡Ｔを覗き易い
ように、測量機の高さを作業者の身長に合わせて設置し
なければならず、この測量機を適切な高さに設置すると
いう作業も煩わしいという問題もあった。

【０００９】そこで、本発明は、前記問題に鑑みてなさ
れたもので、測点に向けて測距光を送光する光波距離計
等の測量機において、視準望遠鏡を備えないことによ
り、小型軽量化とコストダウンを図るとともに、任意高
さに設置しても視準作業が容易にできるようにすること
を課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め請求項１に係る発明は、測距光を発する光源と、前記
測距光を視準軸に沿って測点に向けて反射する反射体
と、前記測点で反射して戻って来た前記測距光を集光す
る対物レンズと、該対物レンズの焦点位置に設置された
受光素子とを備えた光波距離計であって、前記測距光は
可視光のレーザ光であり、前記反射体は前記視準軸上で
前記対物レンズの前方に設置されたことを特徴とする。
これによって、測距光の照射点すなわちレーザスポット
を肉眼で見て、レーザスポットが測点と一致するように
光波距離計の向きを調節することによって、従来望遠鏡
を覗いて視準軸である十字線の交点と測点とを一致させ
ていた視準作業が、視準望遠鏡なしにできる。

【００１１】請求項２に係る発明では、請求項１に係る
発明において、前記測距光は赤色レーザ光であることを
特徴とする。これによって、レーザスポットを視認し易
くしている。

【００１２】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
記載の光波距離計を水平回転可能に支持する垂直軸と、
前記光波距離計を垂直回転可能に支持する水平軸を有す
る測量機であって、前記光波距離計の前記水平軸と前記
垂直軸回りの各回転角と、前記測点までの距離を測定し
て表示することを特徴とする。これによって、この測量
機においては、視準望遠鏡なしに視準作業ができるとと
もに、方位角、高度角、距離も測定できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の望ましい実施例で
ある位相差方式の光波距離計について詳細に説明する。
図１は、この光波距離計の縦断面図である。

【００１４】この光波距離計は、後述するように、測点
に設置されたターゲット５０までの距離を測定するため
に、測点に設置されたターゲット５０に向けて測距光Ｌ
を送光する送光光学系と、ターゲット５０から反射して
きた測距光Ｌを受光するための受光光学系とを備えてい
る。

【００１５】送光光学系は、視準光を兼ね備えた赤色レ
ーザ光の測距光Ｌを発するレーザダイオード等のレーザ
光源２０と、レーザ光源２０から発した測距光Ｌを平行
光線にするコリメータレンズ２２と、測距光Ｌを視準軸
Ｏ（光軸）方向へ反射する反射鏡２８と、反射鏡２８で
反射させた測距光Ｌを視準軸Ｏに沿ってターゲット５０
に向けて反射するとともに、視準軸Ｏを送光の視準軸と
受光の視準軸とに分ける反射プリズム３０又は反射鏡等
の反射体とからなる。この反射プリズム３０は、受光の
視準軸Ｏ上で対物レンズ１０の前方に配置された保護ガ
ラス３８に固定されている。また、送光光学系には、光
量絞り２４も配置されている。光量絞り２４は、周方向
に沿って濃淡が変化している円板を回転させることによ
って、測距光Ｌが円板を透過する際に、フィードバック
回路により自動的に光量を調節するものである。

【００１６】受光光学系としては、ターゲット５０で反
射された測距光Ｌを集光する対物レンズ１０と、対物レ
ンズ１０の焦点位置に設置され、集光された測距光Ｌを
受光して電気信号に変換する受光素子４０とを備える。
受光素子４０は、電気信号を処理する基板４２上に固定
されており、受光した測距光Ｌから距離を測定する方法
は、前述した従来の位相差方式の光波距離計と同じであ
る。

【００１７】また、参照光のための光学系として、ビー
ムスプリッタ６０と切換シャッター６２、６４と光ファ
イバー６８とを備える。そして、切換シャッター６２、
６４により、レーザ光源２から発した測距光Ｌを、ター
ゲット５０に向けて送光するか、参照光６６として光フ
ァイバ６８を経て受光素子４０へ導くかを切換えて、タ
ーゲット５０で反射してきた測距光Ｌによる測定と、参
照光６６による測定とが交互にできるようになってい
る。

【００１８】前述の送光光学系及び受光光学系の各部品
は、ハウジング３２内に固定されている。このハウジン
グ３２の軸受部３６は水平軸３４に支持されていて、ハ
ウジング３２は水平軸３４回りに垂直回転できるように
なっている。この軸受部３６は、ハウジング３２内に配
置され、縦断面が略「＜」の形をしていて、細くなった
方の先端部には、水平軸３４が枢支されるとともに、測
距光Ｌを通過させる孔が開けられており、拡がった方の
先端部には、ハウジング３２の前端部と対物レンズ１０
が固定されており、片持ち梁としてハウジング３２を支
えている。軸受部３６を片持ち梁としたことは、従来必
要であった視準望遠鏡Ｔが不要になったことにより、視
準望遠鏡Ｔの部品である合焦レンズ１２、正立プリズム
１４、焦点板１６、接眼レンズ１８等を支持するため
に、軸受部３６をハウジング３２の後端部まで延長する
必要がなくなったからである。このように、軸受部３６
を片持ち梁としたことにより、視準望遠鏡Ｔを単に省い
た以上に、光波距離計の小型軽量化を可能にしている。

【００１９】図示を省略するが、この水平軸３４を支持
する柱部を立設した台盤は、垂直軸回りに水平回転可能
に支持されており、ハウジング３２は任意の方向へ回転
できるようになっている。したがって、光波距離計から
測点までの距離は、前記水平軸３４と垂直軸の交点まで
の距離として、図示しない表示器に表示される。受光素
子４０と前記交点までの距離は、機械定数として距離測
定時に計算処理されて、前記ターゲット５０までの距離
が算出さられる。

【００２０】さらに、対物レンズ１０で集光された測距
光Ｌの進路をじゃまする水平軸３４には、受光素子４０
を頂点とし、対物レンズ１０を底面とする円錐の側面と
交わる部分の内側が刳り貫かれて、対物レンズ１０へ入
射した測距光Ｌが無駄なく受光素子４０へ入射するよう
になっている。

【００２１】この光波距離計で距離測定を行なうとき
は、レーザ光源２０から赤色レーザ光の測距光Ｌを発
し、この測距光Ｌを反射鏡２８と反射プリズム３０で反
射させて、測点に設置されたターゲット５０に向けて送
光する。ここで、作業者は、測距光Ｌの照射点すなわち
レーザスポット５２を肉眼で見て、レーザスポット５２
がターゲット５０の中心５４と一致するようにハウジン
グ３２の向きを調節する。そして、レーザスポット５２
が正確にターゲット５０の中心５４と一致したときに、
距離測定するようにしている。もちろん、測点にターゲ
ット５０を設置せず、直接測点に測距光Ｌを照射しても
距離測定は可能である。

【００２２】このように、この光波距離計では、従来の
ものに対して、レーザ光源２０を赤色光を発するものに
変更するだけで、従来必要であった視準望遠鏡Ｔを備え
ないので、視準望遠鏡Ｔの接眼レンズ１８、焦点板１
６、光源８と反射鏡９とからなる十字線照明装置、ダイ
クロイックプリズム７が不要となり、しかも新たな部品
は必要なく、小型軽量化及びコストダウンが可能とな
る。

【００２３】また、送光光学系は、視準軸Ｏ上で対物レ
ンズ１０の前方に反射プリズム３０を設置したので、測
距光Ｌを対物レンズ１０を通さずにターゲット５０に向
けて送光でき、測距光Ｌが対物レンズ１０で光波距離計
の内部へ反射することがなく、この反射光による測定誤
差が発生することを防止できる。また、反射プリズム３
０を対物レンズ１０の前方に設置したことによって、タ
ーゲット５０で反射して来た測距光Ｌが収束される対物
レンズ１０の後方に設置した場合よりも、測距光Ｌに対
する反射プリズム３０の影の影響を小さくでき、これに
よっても測定誤差が発生することを防止できる。

【００２４】ところで、本発明は、前記実施例に限るも
のではなく、種々の変形が可能である。たとえば、本発
明は、光波距離計以外にも、トータルステーション等、
測距光を測点に向けて送光する測量機の全てに適用可能
である。また、測距光Ｌとしては、前記実施例では、視
認し易い赤色を用いたが、測点付近の壁面等の色によっ
ては、その他の色を用いることも可能である。さらに、
レーザ光源２０、コリメータレンズ２２、光量絞り２４
を反射プリズム３０の真上に配置して、反射鏡２８を省
くことも可能である。

【００２５】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、次のよう
な効果を奏する。（１）可視光のレーザ光の測距光を発
する光源と、この測距光を視準軸に沿って測点に向けて
反射する反射体とを備えたから、この測距光の照射点す
なわちレーザスポットを肉眼で見て、レーザスポットが
測点と一致するように光波距離計の向きを調節すること
によって、視準望遠鏡がなくても容易に視準作業ができ
る。（２）従来必要であった視準望遠鏡が不要となるう
え、距離測定のためには、測点で反射して戻って来たレ
ーザ光を集光する対物レンズと、この対物レンズの焦点
位置に受光素子を設置するとともに、従来の光源を可視
光のレーザ光を発するものに変更することが必要なだけ
で、新たな部品は必要なく、光波距離計の小型軽量化及
びコストダウンが可能となる。（３）視準作業時に視準
望遠鏡を覗く必要がなく、光波距離計を任意の高さに設
置しても視準作業が容易であるので、作業者の負担が少
なく、能率的に測量を行なうことができる。

【００２６】請求項２に係る発明によれば、さらに、前
記測距光は赤色レーザ光であるから、レーザスポットを
視認し易く、視準作業がいっそう容易となる。

【００２７】請求項３に係る発明の測量機によれば、光
波距離計を水平回転可能に支持する垂直軸と、前記光波
距離計を垂直回転可能に支持する水平軸を有し、前記光
波距離計の前記水平軸と前記垂直軸回りの各回転角と、
前記測点までの距離を測定して表示したから、請求項１
又は２に係る発明と同じ効果を送するうえ、方位角、高
度角、距離も測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である光波距離計の縦断面図
である。

【図２】従来の光波距離計の光学系を示す図である。

【符号の説明】

１０ 対物レンズ ２０ レーザ光源（光源） ３０ 反射プリズム（反射体） ４０ 受光素子 Ｌ 測距光 Ｏ 視準軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J084 AA05 AB17 AC08 AD02 BA03 BA20 BA51 BA56 BB04 BB11 BB14 BB21 BB31 BB35 CA24 DA01 EA21 EA31

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測距光を発する光源と、前記測距光を
   視準軸に沿って測点に向けて反射する反射体と、前記測
   点で反射して戻って来た前記測距光を集光する対物レン
   ズと、該対物レンズの焦点位置に設置された受光素子と
   を備えた光波距離計であって、前記測距光は可視光のレ
   ーザ光であり、前記反射体は前記視準軸上で前記対物レ
   ンズの前方に設置されたことを特徴とする光波距離計。
2. 【請求項２】 前記測距光は赤色レーザ光であって視
   準軸を兼用していることを特徴とする請求項１に記載の
   光波距離計。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の光波距離計を
   水平回転可能に支持する垂直軸と、前記光波距離計を垂
   直回転可能に支持する水平軸を有する測量機であって、
   前記光波距離計の前記水平軸と垂直軸回りの各回転角
   と、前記測点までの距離を測定して表示することを特徴
   とする測量機。