JPS5855470B2 - 光波測距装置における位相むら混合均質化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光波測距装置における位相むら混合均質化装
置に関する。

発光ダイオード等の発光素子に変調信号を与えて射出変
調光を発生させ、この射出変調光をたとえばコーナーキ
ューブ等の反射器により反射させ、反射変調光を受光素
子により受光し、射出変調光と反射変調光との位相差に
より距離測定を行なう光波測距装置は公知である。

ところで、一般に、上記発光ダイオードの射光変調光は
、位置の位和むもと角度の位相むらとを含んでいる。

ここで、位置の位相むらとは、発光ダイオードの発光位
置により位相の異なる変調光が射出されることであり、
他方、角度の位相むらとは、発光ダイオードの発光部が
厚さを有していることに起因して生じるものであって、
射出方向により位相の異なる変調光が射出されることで
ある。

また、位相むらのある発光ダイオードにより光波測距装
置を構成し、該光波測距装置で距離測定を行なう場合に
は、該光波測距装置の対物レンズから位相むらの生じて
いる射出光が射出されることにより、同じ距離の測定を
行なっても反射光に位相差が生じて測定距離値がばらつ
き、測定誤差が生ずる問題がある。

この位相むらの問題を解決するための従来提案された方
法としては、発光素子からの変調光を発光素子に密着さ
せたガラス棒に通して、ガラス棒内における変調光の繰
り返し反射により位相混合を行なう方法（％公昭５２−
３２２６０号公報）、変調光を不規則に交錯したオプテ
ィカルガイドに通して位相混合を行なう方法、発光面の
前方に集光レンズを入れ、ケーラー照明法を用いて位相
混合を行なう方法、および変調光をマルチレンズに通す
方法などがある。

しかし、ガラス棒を密着させる方法は、製造が困難で発
光素子の製造価格が高くなり、また変調光を不規則に交
錯したオプテイカルガイドに通す方法は、十分に有効な
位相むら混合を得るのに、直径数ミクロン以下のオプテ
ィカルエレメントが必要となり、そのようなオプティカ
ルエレメントの製造が現在の技術ではほとんど不可能で
あることから、この種オプティカルガイドによる位相む
らの混合均質化は不可能であると考えられていた。

さらに、ケーラー照明を用いる方法は、一般にケーラー
照明の倍率すなわち素子面積と対物レンズの直径の比が
十分にとれない問題があり、マルチレンズを用いる方法
は光量の損失が太きいという問題の他にマルチレンズの
均一性を得るのが困難であり、かつ位相むらは全方向に
おいて生じ、位相むらの定量的な制御が困難であるとい
う問題を有する。

本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであって
、より有効な位相むら混合均質化装置を提供することを
目的とするものであって、その構成上の目的とするとこ
ろは、前記発光素子の射出変調光束を焦光させるレンズ
手段と、その焦光位置に端面を有する一本の屈曲された
オプティカルファイバーとを有し、該オプティカルファ
イバーからの射出変調光を該オプティカルファイバーの
他端から上記反射器に向けて射出するように構成したこ
とである。

以下、本発明の実施例を図について説明すると、第１図
において、発光素子１からの変調光は、リレーレンズ２
を通って屈曲したオプティカルファイバー３の入射面Ａ
に投影結像される。

オプティカルファイバー３の屈折率と同一またはそれに
近い屈折率の透明板により構成された反射防止用板４．
５が、オプティカルファイバー３の両端に接着剤により
接着される。

この接着剤もオプティカルファイバー３の屈折率と同一
またはそれに近い屈折率であることが望ましい。

オプティカルファイバー３の射出側端は対物レンズ６に
対向して配置され、オプティカルファイバー３を射出し
た光束は対物レンズ６によって平行光束となり、図示さ
れない反射器に向って進む。

次に、以上の構成における発光素子１の位相むらの混合
均質化の効果を説明する。

第１に、位置による位相むらを有する発光素子１とオプ
ティカルファイバー３の入射端Ａとの間に空間がある場
合に、発光素子の位置による位相むらに起因して前記入
射端Ａに生じる角度による位相むらの発生を防止してい
る。

すなわち、発光素子１０発光部像をリレーレンズ２によ
ってオプティカルファイバー３の入射端Ａ上に結像しこ
の端面を二次光源とすることにより、上記角度による位
相むらが発生しない。

ここで、第１図は発光素子１０発光部像をリレーレンズ
２によってオプチカルファイバー３の入射端Ａ上に結像
した例を示しているが、オプチカルファイバー３の入射
端Ａを上記発光部像の結像位置の近傍であって、リレー
レンズ２によって発光素子１の射出変調光が集光してい
る位置に配置してもよい。

すなわち、オプチカルファイバー３の入射端Ａが発光素
子１の射出変調光が集光している位置に配置されれば、
光量を十分に確保できるとともに、様々な射出変調光が
オプチカルファイバー３に入射するから、入射端を２次
的光源とみなせ、角度による位相むらが発生しないから
である。

なお、発光素子１には何も密着されることがなく、発光
素子１の製造価格が従来と変らないのはもちろんである
。

第２に、混合均質化部材内での角度による位相むらの発
生を防止している。

混合均質化部材が上記従来技術のように屈曲していない
場合には、第２図に示すように、該部材内を直進する垂
直入射光速と側面で反射を繰り返す斜入射光速とでは光
路長が異なり、この光路長差はオプティカルファイバー
の長さ３０間、入射角度３０°であると約４．５ ｍｍ
となる。

この結果、この光路長差は、角度及び位置による位相む
らがまったくない発光素子からの光束を該オプティカル
ファイバーに入射させた場合にも、その射出端において
角度による位相むらを生じさせる。

しかし、上記本発明の構成においては混合均質化部材で
あるオプティカルファイバーを屈曲して配置することに
より混合均質化部材の射出端における角度による位相む
らの発生を防止している。

第３に、発光素子が有する角度及び位置による位相むら
も屈曲したオプティカルファイバー内で繰返して反射さ
せることにより混合均質化して解消する。

また、上記反射防止板４，５は、ダブティカルファイバ
ー３の入射端及び射出端における反射面を結像位置から
ずらす効果を有し、迷光による雑音の発生を防ぐ効果を
有する。

なお、上記反射板さらに、オプチカルファイバー３の入
射端及び射出端に反射防止コートを施すことによって、
端面における反射光を減少させ迷光による雑音の発生を
防止することもできる。

本発明の他の実施例のオプティカルファイバー３ａ 、
３ｂは、第３図及び第４図に示すように、その入射端及
び射出端を相互に偏心あるいは偏向させて配置する。

このようにオプティカルファイバーの入射端及び射出端
を偏心あるいは偏向させることにより、発光素子や対物
レンズを任意の位置に配置することができ、装置の小型
化、組立の容易化、発光素子・受光素子間の誘導防止等
の構造設計上の利益を有する。

以上説明したように、本発明は発光素子及び混合均質化
部材から発生する位相むらを有効に防止及び消滅させる
ことができ、光波距離装置の測定精度の向上に大きく貢
献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２図はオプ
ティカルファイバー内における光の反射を示す説明図、
第３図および第４図はオプティカルファイバーの他の形
態例を示す概略図である。 １・・・・・・発光素子、２・・・・・・リレーレンズ
、３・・・・・・オプティカルファイバー ４，５・・
・・・・反射防止板、６・・・・・・対物レンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発光素子からの射出変調光を反射器により反射させ
   、該反射変調光を受光素子によって受け、前記射出変調
   光と反射変調光との位相差により距離を測定する光波測
   距装置において、前記発光素子の射出変調光を集光させ
   るレンズ手段と、その集光位置に端面を有する一本の屈
   曲されたオプティカルファイバーとを有し、該オプティ
   カルファイバーからの射出変調光を該オプティカルファ
   イバーの他端から上記反射器に向けて射出するように構
   成したことを特徴とする光波測距装置における位和むも
   混合均質化装置。 ２ 上記オプティカルファイバーの端面に反射防止コー
   トが施されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の光波測距装置におげろ位相むら混合均質化装置
   。