JPH062261U - 距離測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源に特殊な材料を使用したり、特殊な加工
をする必要なく、高精度に距離を測定できるようにす
る。 【構成】 光源１と測定対象物との間に、光源１から測
定対象物に向かう光に対しては損失が小さく、測定対象
物から光源１に向かう光に対しては損失が大きい方向性
結合手段（例えば、図１のコア径の小さい送光用ファイ
バ３ａと、コア径の大きい送光用ファイバ３ｂとの組み
合わせ）を挿入する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、測量・建築・工業計測分野で利用される距離測定装置に関するもの である。

【０００２】

【従来の技術】

光波を使用する距離測定装置は、半導体レーザー等の光源からの強度変調され た光や、パルス状の光を測定対象物に対して出射し、その反射光を受光素子にて 受光することにより、距離測定装置と測定対象物との間の距離によって変化する 出射変調光と受光信号との位相差や、光パルスの往復時間を測定して、測定対象 物までの距離を測定する。

【０００３】 図３は、光波を使用して距離を測定する距離測定装置の一例を示す。光源１か ら出射された光は、集光レンズ２および送光用ファイバ３を通って、送光用対物 レンズ４により平行光とされて、測定対象物（図示せず）に到達する。測定対象 物に到達した光は反射されて、受光用対物レンズ１１、受光用ファイバ１２、お よび集光レンズ１３を通って受光素子１４に入射する。

【０００４】 他方、測定対象物からの反射光の一部は、送光用対物レンズ４、送光用ファイ バ３および集光レンズ２を通って、再び光源１に戻ってくる。この戻ってきた光 の一部が光源１にて反射されて、集光レンズ２、送光用ファイバ３および送光用 対物レンズ４を通って、再び測定対象物に到達する。すなわち、正規の測距光よ りも一往復多く、光が、距離測定装置と測定対象物との間を行き来することにな る。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上述のように、従来の距離測定装置においては、測定対象物で反射され、装置 本体に戻ってきた光の一部が、装置本体で再び反射して測定対象物に向かうため 、光が、装置本体と測定対象物との間を一往復（またはそれ以上）余計に伝搬し た後に、受光素子に入射する。装置本体と測定物との間を一往復以上余計に伝搬 する光は、ほんのわずかであっても、測距精度に影響を与える。例えば、強度変 調光の位相差測定を利用した測距装置では、精密測定に用いる変調周波数の基本 波周期（例えば、精密測定用周波数１５ＭＨｚの場合、１０ｍ周期）における周 期的誤差を生じさせる。

【０００６】 光が装置本体と測定対象物との間を往復することは、装置本体の反射率を小さ くすることにより、具体的には、装置本体自身を反射率の低い塗料で塗装したり 、あるいはレンズに反射防止コートを施したりすることで、ある程度は改善でき る。

【０００７】 しかしながら、これらの対策で抑えることの出来ない反射もいくつか存在する 。その一つが光源での反射である。もちろん光源自体を反射率の低い材料で作成 したり、反射率の低い表面処理を行ったり、チップ端面に反射防止コートを施せ ば多少の改善は見込めるが、当然価格上昇や信頼性の低下を招き、また、これら の対策によって得られる反射光防止効果はあまり大きくない。

【０００８】 本考案は、このような状況に鑑みてなされたもので、光源に特殊な材料を使用 したり、特別な加工をする必要なく、高精度に距離を測定できる安価で信頼性の 高い距離測定装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案の距離測定装置は、光源と測定対象物との間に、光源から測定対象物に 向かう光に対しては損失が少なく、測定対象物から光源に向かう光に対しては損 失が大きい方向性結合手段を挿入することを特徴とする。

【００１０】

【作用】

上記構成の本考案の距離測距装置においては、光源から測定対象物まで到達す る本来の測距光は、損失が少ないため特に問題なく測距が可能である。他方、光 源から測定対象物に反射して戻ってきた光は、測定対象物から光源方向へ戻って 来る過程において損失が大きくなる。したがって、光源で再度反射して測定対象 物に向けて出射する光、すなわち本来の測距光よりも測定対象物との間を一往復 以上余計に伝搬する光は、小さなレベルとなり、この光に起因する測距誤差を抑 える事が可能となる。

【００１１】

【実施例】

図１は、本考案の距離測定装置の一実施例を示す。この実施例と図３の従来例 との相違は、送光用ファイバ部分である。この実施例においては、従来の送光用 ファイバ３の代わりに、光源１側すなわち集光レンズ２に接続されたコア径が小 さいファイバ３ａと、送光用対物レンズ４に接続されたコア径が大きいファイバ ３ｂを使用する。これらのコア径の異なるファイバ３ａおよび３ｂは、密着させ て接続されており、送光用ファイバ３ｂから、送光用ファイバ３ａへ入射できな かった光が、再び送光用ファイバ３ｂへ入射しないように構成されている。

【００１２】 光源１から出射された光は、集光レンズ２、送光用ファイバ３ａおよび３ｂを 通った後、送光用対物レンズ４により平行光とされて測定対象物（図示せず）に 到達する。測定対象物に到達した光は、反射されて、受光用対物レンズ１１、受 光用ファイバ１２および集光レンズ１３を通って受光素子１４に入射する。

【００１３】 他方、測定対象物からの反射光の一部は、送光用対物レンズ４を介して送光用 ファイバ３ｂに戻ってくる。しかし、送光用ファイバ３ｂに接続されている送光 用ファイバ３ａは、送光用ファイバ３ｂに比較してコア径が小さいため、多くの 光は送光用ファイバ３ａを経由して光源１に到達する事はない。したがって、光 源１からの再反射光を低減できる。

【００１４】 なお、光源１から出射されて、集光レンズ２、送光用ファイバ３ａおよび３ｂ を通って、測定対象物（図示せず）に向かう本来の測距光は、送光用ファイバ３ ｂのコア径が送光用ファイバ３ａに比べて十分大きいため、減衰が抑制されるか ら、距離測定に支障は生じない。

【００１５】 図３は、本考案の距離測定装置の別の実施例を示す。この実施例では、図１の 実施例の送光用ファイバ３ａおよび３ｂの代わりに、偏光ビームスプリッタ２０ ２、λ／４波長板２０３、無焦点レンズ２０４および吸収板２０６が設けられる 。

【００１６】 光源（この場合は偏光ビームである半導体レーザー等が望ましい）２０１から の出射光は、偏光ビームスプリッタ２０２を透過後、λ／４波長板２０３、無焦 点レンズ２０４および送光用対物レンズ４を通って、測定対象物に到達する。測 定対象物からの反射光は、受光用対物レンズ１１、受光用ファイバ１２および集 光レンズ１３を通って、受光素子１４に入射する。

【００１７】 一方、測定対象物からの反射光の一部は、送光用対物レンズ２０５、無焦点レ ンズ２０４およびλ／４波長板２０３を経て、偏光ビームスピリッタ２０２に戻 ってくる。この光はλ／４波長板２０３を２回通過しているため、偏光方向が９ ０゜回転しており、光源２０１の方向には戻らず、偏光ビームスプリッタ２０２ で反射され、吸収板２０６で吸収される。

【００１８】 このようにして、測定対象物からの反射光の内、再度測定対象物に向かって出 射される光を抑える事が出来る。

【００１９】

【考案の効果】

本考案の距離測定装置によれば、光源と測定対象物との間に、光源から測定対 象物に向かう光に対しては損失が少なく、測定対象物から光源に向かう光に対し ては損失が大きい方向性結合手段を挿入したので、光源から測定対象物まで到達 する本来の測距光は、損失が少ないため特に問題なく測距が可能であるとともに 、光源で再度反射して測定対象物に向けて出射する光は、小さなレベルとなるか ら、この光に起因する測距誤差を抑える事が可能となる。従って、光源に特殊な 材料を使用したり、特別な加工をする必要なく、安価且つ信頼性高く、しかも高 精度に距離を測定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の距離測定装置の一実施例の構成を示す
光学的構成図である。

【図２】本考案の距離測定装置の一実施例の構成を示す
光学的構成図である。

【図３】従来のの距離測定装置の一例の構成を示す光学
的構成図である。

【符号の説明】

１，２０１ 光源 ２，１３ 集光レンズ ３ａ，３ｂ 送光用ファイバ ４ 送光用対物レンズ １１ 受光用対物レンズ １２ 受光用ファイバ １４ 受光素子 ２０２ 偏光ビームスピリッタ ２０３ λ／４波長板

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光を測定対象物に出射し、そ
   の反射光を受光して測定対象物までの距離を測定する距
   離測定装置において、 前記光源と前記測定対象物との間に、前記光源から前記
   測定対象物に向かう光に対しては損失が少なく、前記測
   定対象物から前記光源に向かう光に対しては損失が大き
   い方向性結合手段を挿入した事を特徴とする距離測定装
   置。
2. 【請求項２】 前記方向性結合手段が、２種類のコア径
   の異なるファイバを使用して構成される事を特徴とする
   請求項１記載の距離測定装置。
3. 【請求項３】 前記方向性結合手段が、偏光ビームスプ
   リッタおよびλ／４波長板を使用して構成される事を特
   徴とする請求項１記載の距離測定装置。