JPH0330115B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は視準光学系の対物レンズを光波測距光
学系に兼用した光波測距装置、特に、対物レンズ
開口の一方の半円側を送信光用に、他方の半円側
を受信光用に用いた同軸型の光波測距装置に関す
る。

（発明の背景） 従来、視準光学系の対物レンズを光波測距光学
系に兼用した光波測距装置は種々知られており、
光波測距光学系の構成については様々なタイプが
実用化されている。測距精度を高く維持するため
には、受信光にノイズ光を混入しないようにする
ことは勿論であるが、送信光路及び受信光路とを
それぞれ精密に位置合わせする必要があり、設計
上のみならず製造、組立並びに調整においては多
大の困難を伴うものであつた。また、調整を容易
にするためには各光学系に専用の部材を設けるこ
とも可能であるが、複雑な構成にならぜるを得
ず、装置全体の構成も大きくなりがちであつた。

（発明の目的） 本発明の目的は、優れた測距精度を有しつつ
も、組立、調整が容易で、しかも簡単な構成から
なる光波測距装置を提供することにある。

（発明の概要） 本発明は、対物レンズ、合焦レンズ、接眼レン
ズを順次配置した視準光学系を有し、前記対物レ
ンズと前記合焦レンズとの間に配置された光路分
割器、そして該光路分割器で分岐された光路にて
前記対物レンズの光軸上に一体的に配置された送
信光反射部材と受信光反射部材、及び前記送信光
反射部材へ送信光を供給する光源と前記受信光反
射部材からの光束を受光する受光部材とを有する
同軸型光波測距装置において、前記光路分割器
と、前記一体的に配置された送信光反射部材と受
信光反射部材との間に、補助レンズを配置するこ
とによつて前記対物レンズと該補助レンズとでア
フオーカル系を形成し、前記送信光反射部材と前
記受信光反射部材との両反射面が互いに直交する
構成としたものである。

（実施例） 以下、実施例に基づいて本発明を説明する。第
１図は本発明による光波測距装置の一実施例の構
成を示す光路図である。対物レンズ１、合焦レン
ズ２、正立プリズム３、焦点板４及び接眼レンズ
５が順次配置されて視準光学系が構成されてい
る。対物レンズ１と合焦レンズ２との間には、赤
外光を反射して可視光を透過するためのダイクロ
イツクミラー面を有する光路分割器６が配置され
ている。

光路分割器６はダイクロイツクミラー面として
の斜面Ｄで貼合わされた直角プリズムＰ１と台形
プリズムＰ２とから成り、対物レンズ１の光軸Ａ
に対して垂直な入射面６ａ、これと平行な第１射
出面６ｂを有している。半透過鏡面としてのダイ
クロイツクミラー面Ｄは、赤外光を反射し同時に
可視光を透過する機能を持ち、ここで反射された
赤外光は入射面６ａで全反射された後、台形状プ
リズムＰ２の斜面に相当する第２射出面６ｃを透
過する。従つて、第１射出面６ｂからは視準用の
可視光が射出し、第２射出面６ｃからは測距用の
赤外光が射出する。

ここで、ダイクロイツクミラー面Ｄの入射角θ
即ち、対物レンズ１の光軸Ａとダイクロイツクミ
ラー面Ｄの法線とのなす角度は、以下のようにし
て定められる。

まずθの下限についてみると、光路分割器を
小型にするために、光路分割器の入射面６ａで
は、対物レンズ１からの入射光束とダイクロイツ
クミラー面Ｄからの反射光束とを重畳させなけれ
ばならず、このために入射面は鏡面ではなく透明
な全反射面でなければならない。従つて、入射面
６ａでの臨界角の制約を受け、プリズムＰ２の屈
折率をｎとするとき、 θ＞1/2・arcsin１／ｎ (1) の条件を満たすことが必要である。また同時に、
θが小さくすると、光路分割器６を射出する測
距光の光路が視準光学系の光軸と平行に近くなる
ため、送信光反射部材８、受信光反射部材９や送
信用レンズ１１、受信用レンズ１２等を有する測
距光学素子群の配置が難しくなる。

他方、θの上限についてみれば、θが大きく
なるほど視準光学系の光路から測距光学系の光路
を分岐させるための光路分割器の光軸方向の厚
さ、即ち入射面６ａと第１射出面６ｂとの間隔が
大きくなり、視準光学系を長大化してしまう。ま
た、ダイクロイツクミラー面Ｄで反射された測
距光学系の光軸が全反射面としての入射面６ａと
交わる点Ｑは、θが大きくなつて45度に近づくほ
ど視準光学系の光軸から遠くなるため、第２プリ
ズムＰ２が大きくなり装置全体が大型化してしま
う。さらに、薄膜技術において周知のように、
入射角θが大きくなるとダイクロイツクミラーの
特性が悪化するためあまり大きな入射角とするこ
とができず、また製造も難しくなる。

上記のごとき観点より、ダイクロイツクミラー
面Ｄはその法線が対物レンズの光軸に対してなす
角度θは、具体的には、 15゜＜θ＜45゜ の範囲に設定することが望ましく、本実施例では
θが30度の構成を採用した。

さて、上記の如きダイクロイツクミラー面を有
するプリズムから成る光路分割器６によつて分岐
された測距光学系の光路上には、補助レンズとし
ての負レンズ７が設けられており、対物レンズ１
とこの負レンズとでいわゆるガリレオ型アフオー
カル系が形成されている。従つて、対物レンズ１
に入射する無限遠物体からの光束はレンズ７の射
出後に平行光束となる。このような平行光束中の
光路上には、光軸Ａを境界として送信光を反射す
るための送信光反射部材８と受信光を反射するた
めの受信光反射部材９とが設けられている。送信
光反射部材８は互いに直交する入射面８ａと射出
面８ｂを有し、さらに45度の斜面８ｃは赤外領域
及び可視域において高い反射率を有する銀蒸着さ
れた裏面鏡となつている。この反射面は光波測距
のためには赤外領域のみ反射すれば十分である
が、製造上の調整においては可視光で行う方が便
利であるので、調整の容易さのために可視域での
反射率も高めておくのが有効である。そして、送
信光反射部材８は斜面８ｃによつて、受信光反射
部材９に形成された45度の第１斜面９ａに接合支
持されている。受信光反射部材９は第１斜面９ａ
と逆向きの45度で表面反射面に形成された第２の
斜面９ｂを有し、この第２斜面９ｂは測距用赤外
光の反射率が最大になるような薄膜を蒸着した表
面鏡として形成されている。両反射部材による送
信光光路と受信光光路とが対物レンズ１及び負レ
ンズ７の光軸に対して共に直交し、同一直線上に
位置する如く構成されている。

送信光反射部材８及び受信光反射部材９とによ
り互いに分岐された送信光光路と受信光光路と
は、依然として平行光束が維持されており、送信
光光路中には送信用正レンズ１１が、受信光光路
中には受信用正レンズ１２がそれぞれ配置されて
いる。そして、送信用正レンズ１１の焦点上には
光源としての発光ダイオード１０が設けられ、受
信用正レンズ１２の焦点上には受光部材としての
フオトダイオード１３が設けられている。ここ
で、光源１０、送信レンズ１１、送信光反射部材
８、負レンズ７、光路分割器６、対物レンズ１で
測距光学系の送信光路が形成され、対物レンズ
１、光路分割器６、負レンズ７、受信光反射部材
９、受信レンズ１２受光部材１３で測距光学系の
受信光路が形成されている。また、光源１０から
送信レンズ１１、受信レンズ１２を介して受光部
材１３へ直接達する光路により基準光光路が形成
されている。本実施例では、送信光反射部材８と
受信光反射部材９との各反射面の傾斜角を各入射
面に対して共に45度としたが、この角度に限定さ
れるものではなく、両反射部材の反射面が互いに
直交しさえすれば、送信レンズ１１と受信レンズ
１２との光軸を同一直線上に合致させることがで
きるため、基準光光学系を送受信光光学系の一部
と完全に共用できて基準光光路としての専用部材
を何等設ける必要がなく、極めて簡単な構成にす
ることができる。

このような測距光学系の基本構成において、受
信光反射部材９と受信レンズ１２との間には、ノ
イズとして入射してくる受信光以外の波長の光を
カツトするための背景光カツトフイルター１４が
配置されている。そして、送信光と基準光とを切
り換えるために、送信レンズの光軸から偏心した
回転軸を中心として回転可能な光路切換器１５
が、光源１０と送信レンズ１１との間に設けら
れ、受信光と基準光との強度を揃えるための回転
フイルター１６が受信レンズ１２と受光部材１３
との間に設けられている。また、送信光が直接に
受信光路又は基準光路へ入らないように、且つ基
準光が受信光路へ入らないように、対物レンズ１
及び負レンズ７の光軸に沿つて配置された遮光板
１７が設けられている。遮光板１７は、第２図Ａ
の側面図及び第２図Ｂの平面図に示す如く、中心
部に基準光を通過するための開口部１７ａを有
し、負レンズ７側の端部の光軸近傍の部分１７ｂ
は光軸近傍の光束が受信光路に混入しないように
屈曲部に形成されている。

送信レンズ１１と負レンズ７との間、負レンズ
７と受信レンズ１２との間、及び発信レンズ１１
と受信レンズ１２との間がそれぞれ平行系である
ことにより、次のような利点がある。

まず、一般に送信光学系については、光源の大
きさが一定であるとすれば、送信光学系全体とし
ての焦点距離は短い方が送信角度を大きくするこ
とができ、測距可能な許容範囲を広くできる傾向
にあり、本発明の構成においては送信レンズ１１
の焦点距離を変えることによつて、送信光学系の
全長を大きく変更することなく送信光学系全体と
しての焦点距離を短くすることができ、基本構成
上の説明自由度が高い。第２に、測距光は赤外光
であるため、測距光学系の調整時には背景光カツ
トフイルター１４を外して調整を行う必要がある
が、平行光束中に背景光カツトフイルターが配置
されているため、このフイルターの挿脱による焦
点ズレ及び光軸ズレを生ずることがなく、可視光
観察によつて赤外光に対しても十分な調整を行う
ことが可能である。しかも、背景光カツトフイル
ターに入射する光束が収斂や発散光束ではないた
め、このフイルターを形成する多層薄膜の角度特
性による悪影響を受ける恐れがない。第３には、
基準光学系の光路が送信光学系の一部及び受信光
学系の一部で共用されて形成されるため、基準光
学系としての専用部材を必要とせず簡単な構成で
あると共に、光源１０と受光部材１３とが同一光
軸上に配置されているため、調整も極めて容易且
つ正確になされ得る。

そして、光源と受光部材とを同一直線上に配置
し、且つこれらを視準光学系の光軸を含む平面と
同一平面上に配置する構成とすれば、視準光学系
と測距光学系とを一体的に構成しても視準望遠鏡
鏡筒の幅方向を大きくすることがなく、一般的セ
オドライトと同様に視準望遠鏡を装置本体に対し
鉛直面内で回転自在に構成するについては何等制
約とならない。

尚、上記の実施例では光源を送信レンズ１１の
焦点位置に、また受光部材を受信レンズ１２の焦
点位置に設けたが、光源及び受光部材を各焦点位
置に直接位置せずに、オプテイカルフアイバーで
それぞれの光束を導くように構成し得ることはい
うまでもない。

（発明の効果） 以上の如く、本発明によれば、光源、受光部
材、送信光反射部材、受信光反射部材等測距光学
系の重要な素子群が補助レンズによる平行光路上
にて一体的に配置されるため、これらの素子群を
平行光束を境界として分離独立して組立調整を行
うことができる。そしてその後、別途に組立調整
された対物レンズ、合焦レンズ等を含む視準光学
系と光路分割器、補助レンズを有する本体に対し
て、これらの重要素子群を取りつければ良いた
め、各部材の高精度な組立調整を簡単に行うこと
が可能である。しかも、光波測距用の基準光光路
としての専用部材を設ける必要がないため、構成
を複雑化することなく装置全体を小型に構成する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光波測距装置の一実施例
の構成を示す光路図、第２図Ａ及びＢは測距光学
系に設けられる遮光板の側面図及び平面図であ
る。 〔主要部分の符号の説明〕、１……対物レンズ、
２……合焦レンズ、５……接眼レンズ、６……光
路分割器、７……負レンズ、８……送信光反射部
材、９……受信光反射部材、１０……光源、１１
……送信レンズ、１２……受信レンズ、１３……
受光部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 対物レンズ、合焦レンズ、接眼レンズを順次
   配置した視準光学系を有し、前記対物レンズと前
   記合焦レンズとの間に配置された光路分割器、該
   光路分割器で分岐された光路中にて前記対物レン
   ズの光軸上に一体的に配置された送信光反射部材
   と受信光反射部材、及び前記送信光反射部材へ送
   信光を供給する光源と前記受信光反射部材からの
   光束を受光する受光部材とを有する同軸型光波測
   距装置において、前記光路分割器と、前記一体的
   に配置された送信光反射部材と受信光反射部材と
   の間に、補助レンズを配置することによつて前記
   対物レンズと該補助レンズとでアフオーカル系を
   形成し、前記送信光反射部材と前記受信光反射部
   材との両反射面が互いに直交する構成としたこと
   を特徴とする光波測距装置。