JPH0363712B2 - - 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光用に、他方の半円側を
受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離装置は種々知られてお
り、視準光学系と光波測距光学系との光路を分岐
するための光路分割器の構成についても様々なタ
イプが実様化されている。同軸型の光波測距装置
として対物レンズ開口の一方の半円側を送光用
に、他方の半円側を受光用に用いた構成のもので
は、一般に、光軸に対して45度で斜設された半透
明鏡を用いて測距光学系の光路を分岐させている
が、このために半透明鏡を有するプリズムの光軸
方向の厚さが大きくなてつてこの分だけ視準光学
系の光路が長くなり装置全体の構成が大きくなら
ざるを得なかつた。また、一般には測距用の光は
赤外光であるため、光路分割路はダイクロイツク
ミラーによるのが有効ではあるが、ダイクロイツ
クミラーは一般に多層薄膜で形成されることか
ら、その特性上周知のように斜入射になるほど性
能が低下してしまい、この点でも未だ改良の余地
があつた。ダイクロイツクミラーを用いる場合に
入射角を小さくすれば、その性能が良くなり製造
も容易になることは薄膜技術において周知であ
り、これにもとづいてダイクロイツクミラーへの
入射角を45度より小さくした構成が、特開昭57−
86771号公報にて提案されている。しかしながら、
ここに開示された光波測距装置においても依然光
路分割器としてのプリズム中心厚が大きく、視準
光学系の小型化には不利であつた。

（発明の目的） 本発明の目的は、上述のごとき欠点を解消し、
視準光学系の光路長を大きくすることなく、コン
パクトな構成で操作性に優れた光波測距離装置を
提供することにある。

（発明の概要） 本発明は、対物レンズと接眼レンズを有する視
準光学系、前記対物レンズと前記接眼レンズとの
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
受光部材とを具備する同軸型光波測距装置におい
て、前記光路分割器は、前記視準光学系の光軸に
ほぼ垂直に形成された入射面とこれにほぼ平行な
第１射出面、及び該入射面と該第１射出面との間
に斜設された半透過鏡面とを有するプリズムから
なり、該プリズムは前記半透過鏡面で反射された
光束を前記入射面で全反射させると共に、該入射
面によつて全反射された光束を通過させる第２射
出面とを有する構成とし、さらに記光路分割器の
半透過鏡面の法線が前記視準光学系の光軸となす
角度θについて適切な範囲を見いだしたものであ
る。

すなわち、本発明では、光路分割器を半透過鏡
面と全反射面との２回反射によつて光路分岐する
構成としてたものであり、これにより視準光学系
との共通光路から光波測距光学系の光路を抽出す
るために必要なプリズムブロツクの光軸方向の厚
さをかなり小さくすることができ、従つて視準光
学系の光路長をあまり大きくすることなくコンパ
クトな光波測距装置を可能としたものである。
尚、本発明における半透過鏡面とは、反射光と透
過光とを波長域によつて分離し得るダイクロイツ
クミラー面を含むものと定義する。

（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
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６ａ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への入射角
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に、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が小さくなると、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、即ち入射出面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プリ
ズム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、また薄膜の製造も難しくな
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必要であり、本実施例で
はθが30度の構成を採用した。

また、ダイクロイツミラー面Ｄが対物レンズ光
軸Ａと交わる位置の近傍の微少領域には、何等蒸
着しない透過部を形成することが望ましく、これ
より、送信光路との分離を行い実質的に遮光板と
同等の機能をもたせることが可能である。そし
て、第１プリズムＰ１の底面６ｄには、この面で
の反射光がノイズとなるのを防ぐために、測距用
赤外光を吸収するフイルターを接合することが有
効であり、またこの面の角度を変えて反射光が受
信光光路に入射しないよういにすることも可能で
ある。尚、ダイクロイツクミラー面Ｄを挟む両プ
リズムＰ１，Ｐ２の屈折率が、両プリズムを接合
している接着剤の屈折率と等しくなるように構成
することが好ましい。

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負レンズ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
及び可視領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。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
フオートダイオード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。

このような測距光学系の基本構成において、受
信反射部材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と負レ
ンズ７と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部分１７ｂは、送信光
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、及び送信レンズ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
上の設計自由度が高い。第２に、測距光は赤外光
であるため、測距光学系の調整字には背景光カツ
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とが同軸で
あるため調整も極めて容易且つ正確になされ得
る。

尚、上記の実施例では、光源を送信レンズの焦
点位置に、また受光部材を受信レンズの焦点位置
に設けたが、光源及び受光部材を各焦点位置に直
接配置せずに、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、視準光学系の光
路から測距光学系の光路を分岐するための光路分
割器が小型なプリズムによつて構成されるため、
装置全体をコンパクトにまとめることが可能であ
る。そして、視準光学系の光路をさほど長くする
ことなく測距光学系を挿入することができるた
め、視準望遠鏡を自在に回転させることができ操
作性に優れるとともに、従来のセオドライトの光
学系に大きな変更をすることなく比較的簡単に光
波測距装置を構成することが可能である。尚、本
発明による光波測距装置は、測距用送信光を強度
変調するものに限らず、パルス光により測距を行
う場合にも有効であることは言うまでもない。

【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、Ｐ１……第１プリズム、Ｐ２……第２
プリズム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 対物レンズと接眼レンズを有する視準光学
   系、前記対物レンズと前記接眼レンズとの間に配
   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
   とを具備する同軸型光波測距装置において、前記
   光路分割器は、前記視準光学系の光軸にほぼ垂直
   に形成された入射面とこれにほぼ平行な第１射出
   面、及び該入射面と該第１射出面との間に斜設さ
   れた半透過鏡面とを有するプリズムからなり、該
   プリズムは前記半透過鏡面で反射された光束を前
   記入射面で全反射させると共に、該入射面によつ
   て全反射された光束を通過させる第２射出面とを
   有し、前記光路分割器の半透過鏡面の法線が前記
   視準光学系の光軸となす角度θが、 15°＜θ＜45° の範囲であることを特徴とする光波測距装置。