(57)【要約】【課題】  可視光に色味の劣化の影響を与えずに光束を分別できる測距装置を提供する。【解決手段】  測距装置は、測定光を照射する測定光源（１）と、対物レンズ（３）と、接眼レンズを有する視準光学系（６〜９）と、対物レンズの光軸に垂直な平面と平面及び対物レンズの光軸に傾斜する第一傾斜面とを有する光路分別部材（２）と、光路分別部材を介して目標物から反射された測定光を受光する受光素子（４）と、を備える。第一傾斜面は、視準光学系で使用する光の波長と測定光の波長とをそれぞれ分別する波長分別機能を有し、以下の条件を満足する。  （Ｓｉｎ−１（１／ｎ）＋Ｓｉｎ−１（１／ｎ（ＳｉｎθＦＮＯ）））／２＜θ１＜３０°  θ１：対物レンズの光軸に対して垂直な平面と前記第一傾斜面とのなす角度；  ＦＮＯ：対物レンズＦナンバー；  θＦＮＯ：θＦＮＯ＝ｔａｎ−１（１／２ＦＮＯ）；  ｎ：光路分別部材を構成する部材の測定光の波長の屈折率。【選択図】図１
2010243236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標物へ測定光を照射する測定光源と、
前記目標物からの光を集光させる対物レンズと、
前記目標物の空間像を拡大して視認観察させる接眼レンズを有する視準光学系と、
前記対物レンズの光軸に対して垂直な平面と、前記平面及び前記対物レンズの光軸に対して傾斜する第一傾斜面とを有する光路分別部材と、
前記光路分別部材を介して前記目標物から反射された測定光を受光する受光素子と、を備える測距装置であって、
前記光路分別部材の第一傾斜面は、前記視準光学系で使用する光の波長と前記測定光の波長とをそれぞれ分別する波長分別機能を有するとともに、以下の条件を満足することを特徴とする測距装置。
（Ｓｉｎ−１（１／ｎ）＋Ｓｉｎ−１（１／ｎ（ＳｉｎθＦＮＯ）））／２＜θ１＜３０°
θ１：対物レンズの光軸に対して垂直な平面と前記第一傾斜面とのなす角度；
ＦＮＯ：対物レンズＦナンバー；
θＦＮＯ：θＦＮＯ＝ｔａｎ−１（１／２ＦＮＯ）；
ｎ：光路分別部材を構成する部材の測定光の波長の屈折率。
【請求項２】
前記測定光は、前記対物レンズと前記光路分別部材との間に配置された反射部材により前記目標物まで照射されることを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
【請求項３】
前記測定光は、前記光路分別部材を介して前記目標物まで照射され、
前記光路分別部材は、前記第一傾斜面と逆向きでほぼ対称的な角度に傾斜するとともに、前記目標物まで照射される測定光と前記目標物から反射された測定光とを分別する第二傾斜面を有し、
前記光路分別部材は、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の測距装置。
０．２・ｆ／ｎ＜ｄ＜０．２９・ｆ／ｎ
ｄ：光路分別部材の対物レンズの光軸に対して垂直な平面から、前記第一傾斜面と前記第二傾斜面が交わる点である頂点までの長さ。
【請求項４】
前記光路分別部材は、前記第二傾斜面に取り付けられ第二傾斜面とは異なる第三傾斜面を有する補助光学部材を有し、
前記光路分別部材は以下の条件を満足すことを特徴とする請求項３に記載の測距装置。
１≦ｈ２／ｈ１≦１．２５
ｈ１：前記測定光が前記第二傾斜面に入射する位置（測定光光軸）と前記光路分別部材における対物レンズ光軸位置との垂直方向の距離； 
ｈ２：前記測定光が前記第三傾斜面に入射する位置（測定光光軸）と前記光路分別部材における対物レンズ光軸位置との垂直方向の距離。
【請求項５】
前記第二傾斜面に予め定めた形状の反射体を有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の測距装置。
【請求項６】
前記反射体が、輪帯状又は半円状の形状であることを特徴とする請求項５に記載の測距装置。
【請求項７】
前記第一傾斜面は、ダイクロイックコートが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の測距装置。
【請求項８】
前記測定光源は、赤外のパルス光を供給するパルスレーザ光源を含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視準光学系の対物レンズを測定光学系に兼用したいわゆる同軸型の測距装置に関する。特に、可視光に色味の劣化等の影響を与えずに、効率よく目標物から反射された測定光と可視光を分別することができ、且つ小型化及び軽量化できる測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の測距装置として、特許文献１に開示された測距装置が知られている。特許文献１に開示された測距装置は、視準光学系の対物レンズを測定光学系に兼用している。測距装置の視準光学系では、対物レンズと合焦レンズとから構成される主レンズ系と、この主レンズ系により形成される目標物の空間像の位置に設けられた焦点板と、その焦点板上に形成される空間像を拡大観察するための接眼レンズとを有している。
【０００３】
そして、主レンズ系における対物レンズと焦点板との間には、距離を測定するための測定光学系が設けられている。測定光学系には、目標物に測定光を射出するための光源が設けられ、目標物から反射されてきた測定光を検出するための検出器が設けられている。また、視準光学系で使用する波長と測定光学系で使用する波長を分別するためにダイクロイックプリズムが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３２５２４０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、目標物の距離を測定する際にコーナーキューブを使用しない、いわゆるノンプリズム方式が採用されている。このようなノンプリズム方式は、図４に示されたような構成である。合焦レンズ６が対物レンズ３とダイクロイックプリズム１５との間に配置され、目標物の空間像が焦点板８に結像される。観測者は、合焦レンズ６を光軸方向へ移動させれば目標物の空間像を焦点板８に焦点させ、接眼レンズ９を介してその空間像を観察できる。
【０００６】
このようなノンプリズム方式は、目標物を限定せずに任意のポイントを測定することができるので非常に便利である。しかしながら、目標物は散乱面であることが多く、コーナーキューブと比較して著しく受光量が少なくなってしまう。
【０００７】
一般的にダイクロイックコートの特徴として、コート面への入射角が変化すると、分別する波長域が変化してしまうという性質がある。近年、測定光に可視域の波長（６５０ｎｍ程度）を利用し、レーザーポインターとして目標物上に照射して視準位置を目視認識する方法が提案されている。この場合、測定光学系の測定光の波長（６５０ｎｍ程度）と視準光学系の可視光の波長とは共に可視域であるために、ダイクロイックコートによる波長分別が非常に重要となる。ダイクロイックコートは、可視光に色味の劣化等の影響を与えずに、効率よく測定光学系の測定光と視準光学系の可視光とを分別することが重要となる。
【０００８】
また、過酷な自然環境、気象条件の下で測距作業をする際にも測距装置を持ち運ばなくてはならないことを考えると、より測距装置を小型化、軽量化することが作業能率の面からも望ましく、光路分別部材の小型化が重要となってくる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明の係る測距装置は、目標物へ測定光を照射する測定光源と、目標物からの光を集光させる対物レンズと、目標物の空間像を拡大して視認観察させる接眼レンズを有する視準光学系と、対物レンズの光軸に対して垂直な平面と平面及び対物レンズの光軸に対して傾斜する第一傾斜面とを有する光路分別部材と、光路分別部材を介して目標物から反射された測定光を受光する受光素子と、を備える。
【００１０】
そして光路分別部材の第一傾斜面は、視準光学系で使用する光の波長と測定光の波長とをそれぞれ分別する波長分別機能を有するとともに、以下の条件を満足する。
（Ｓｉｎ−１（１／ｎ）＋Ｓｉｎ−１（１／ｎ（ＳｉｎθＦＮＯ）））／２＜θ１＜３０°
θ１：対物レンズの光軸に対して垂直な平面と第一傾斜面とのなす角度；
ＦＮＯ：対物レンズＦナンバー；
θＦＮＯ：θＦＮＯ＝ｔａｎ−１（１／２ＦＮＯ）；
ｎ：光路分別部材を構成する部材の測定光の波長の屈折率。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の測距装置によれば、可視光に色味の劣化等の影響を与えずに、効率よく反射された測定光と可視光を分別することができる。また、光路分別部材により目標物まで照射される測定光と目標物から反射された測定光とを有効に分別することができる。
【００１２】
また、過酷な自然環境、気象条件の下で測距作業をするために測距装置を持ち運ぶことを考えて、光路分別部材の小型化及び測距装置の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第一実施例に係る第一測距装置１００の概略構成を示す説明図である。
【図２】（ａ）は、反射体の形状を示す図面である。  （ｂ）は、第一測距装置１００の光路分別手段２の概略構成を示す説明図である。
【図３】第二実施例に係る第二測距装置２００の概略構成を示す説明図である。
【図４】従来に係る測距装置の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて、本発明に係る測距装置の最良の実施形態として、第一測距装置１００と第二測距装置２００との実施例について詳しく説明するが、これに限定されるわけではない。
【００１５】
＜第一測距装置１００の構成＞
図１は、本発明に係る第一測距装置１００の構成を示す図面である。図２（ａ）は、本発明の第一測距装置１００の光路分別手段２の構成を示す図面である。図２（ｂ）は、反射体の形状を示す図面である。図１に示されたように、第一測距装置１００は、対物レンズ３と、合焦レンズ６と、正立プリズム７と、焦点板８と、接眼レンズ９とを含む。
測定光学系において、測距するための光を測定光と定義する。本実施形態においては、理解を助けるために、この測定光のうち光源から射出されて目標物までの光を送信光と定義し、この送信光が目標物で反射されてきた光を受信光と定義する。また、目標物から視準光学系に入る可視域の光を可視光と定義する。
【００１６】
第一測距装置１００は、対物レンズ３と、合焦レンズ６と、正立プリズム７と、焦点板８と、接眼レンズ９とから、第一測距装置１００の視準光学系を構成する。観測者は、目標物（図示せず）を視認する際に、この合焦レンズ６を移動させることによって、目標物の像を焦点板８で結像させ、この空間像を接眼レンズ９で拡大して目標物を視認することができる。
【００１７】
また、第一測距装置１００は、目標物へ送信光を照射する光源１と、目標物で反射されてきた受信光と目標物からの可視光とを分別する光路分別手段２と、光路分別手段２から反射された受信光を受信する受光素子４とを含む。第一測距装置１００は、光源１と、光路分別手段２と、対物レンズ３と、ＡＰＤなどの受光素子４とから第一測距装置１００の測定光学系を構成する。第一測距装置１００の測定光学系は、対物レンズ３を視準光学系と共用している。
【００１８】
測定光学系に用いる光源１として、一般に赤色の波長光（６５０ｎｍ程度）が好ましい。観測者は送信光が目標物へ照射されたか認識できるからである。このように光源１からの送信光の波長は、レーザーポインターの機能を持たせる場合６５０ｎｍ程度にすることが好ましいが、レーザーポインターの機能を持たさない場合には７００ｎｍ〜１２００ｎｍ程度の範囲にすることもできる。例えば光源１としてレーザ光やＬＥＤによるものを使用することができる。ここで利用する光源１としては特に限定されるものではないが、レーザ光を使用する場合には、ＬＥＤより輝度が高く、特に効率よく送受光できる利点がある。また、パルス方式のレーザ光を使用すれば、多少の強度変動では受光タイミングにズレを生じないため、ゆらぎの影響を受け易い絞った光束に対しても測定誤差が生じにくいので特に有効である。
【００１９】
第一測距装置１００は、光源１から送信光を射出したタイミングと、受光素子４に入射した受信光のタイミングとにより、目標物までの距離を測定する。
【００２０】
また、本実施例の光源には、直接パルスレーザなどの光源１を配置する代わりに、パルスレーザを第一測距装置１００の外部に配置し、外部のパルスレーザからオプチカルファイバー（図示せず）の出射端を光源１の近傍に配置してもよい。
【００２１】
光路分別手段２は、二等辺プリズムＰ１と、第１三角形プリズムＰ２と、第２三角形プリズムＰ３とを備える。光路分別手段２は、目標物への送信光と目標物で反射された受信光とを分別したり、受信光と目標物からの可視光とを分別したりする機能を有している。
【００２２】
二等辺プリズムＰ１は、二等辺三角形のプリズムの３つの角をカットすることにより形成されている。二等辺プリズムＰ１は大きさを小さくするために３つの角がカットされているのであって、必ずしも角をカットする必要はない。二等辺プリズムＰ１は、対物レンズ３の光軸ＯＡと平行する二つの平面Ｒ２および平面Ｒ４と、光軸ＯＡと直交する二つの平面Ｒ１および平面Ｒ３とを備える。平面Ｒ２、平面Ｒ３および平面Ｒ４はカットされた面である。
【００２３】
さらに、二等辺プリズムＰ１は平面Ｒ１と光軸ＯＡとに対して傾斜する第一傾斜面Ｒ１２と第二傾斜面Ｒ１３とを備える。第一傾斜面Ｒ１２と第二傾斜面Ｒ１３とは、二等辺三角形の二つの辺であるので、お互いに逆向きでほぼ対称的な角度で傾斜されている。
【００２４】
二等辺プリズムＰ１の第一傾斜面Ｒ１２で、二等辺プリズムＰ１と補助光学部材である第１三角形プリズムＰ２とが接合される。また第二傾斜面Ｒ１３で、二等辺プリズムＰ１と補助光学部材である第２三角形プリズムＰ３とが接合される。第１三角形プリズムＰ２の一面は、二等辺プリズムＰ１の平面Ｒ３と平行になることが好ましい。しかし、図１に描かれるように、第１三角形プリズムＰ２の一面は、二等辺プリズムＰ１の平面Ｒ３と同一面である必要はない。
【００２５】
二等辺プリズムＰ１の第一傾斜面Ｒ１２には、波長で光を分別するダイクロイックコートが形成されている。このダイクロイックコートは、視準光学系で使用される可視域の可視光の波長と受信光の波長とをそれぞれ分別する。即ち、第一傾斜面Ｒ１２に形成されたダイクロイックコートは、目標物から反射されて対物レンズ３を透過して入射された光を、受信光と目標物からの可視光とに分別する。
【００２６】
二等辺プリズムＰ１を通過した目標物からの可視光は、ダイクロイックコートを透過して、合焦レンズ６に入射される。合焦レンズ６は、合焦レンズ６が光軸ＯＡ方向に移動することにより、正立プリズム７を介して目標物からの可視光を焦点板８に焦点させる。正立プリズム７は焦点板８で正立像になるように目標物からの可視光を反射される。観測者は接眼レンズ９で焦点板８の正立像を拡大して目標物を視認することができる。ダイクロイックコートで分別された受信光は、光路分別手段２の内部で反射されて、光路分別手段２の第二傾斜面Ｒ１３を透過して、受光素子４に入射される。
【００２７】
また、二等辺プリズムＰ１の第二傾斜面Ｒ１３で、送信光と受信光とを分別する特定形状の反射体が形成されている。この反射体は、二等辺プリズムＰ１の内部で反射されてきた受信光を透過させ、光源１から射出された送信光を反射させる。第一傾斜面Ｒ１２における波長の分別と第二傾斜面Ｒ１３における送信光と受信光との分別とについて、その構造及び作用について図２を使って詳しく説明する。
【００２８】
次に、第一測距装置１００の光路について説明する。
まず、光源１から射出された送信光は、リレー光学系１１を経由して射出される。この送信光は、対物レンズ３の光軸ＯＡから離れた二等辺プリズムＰ１の平面Ｒ１に入射される。平面Ｒ１に入射した送信光は第二傾斜面Ｒ１３で反射され、再び平面Ｒ１に向かう。第二傾斜面Ｒ１３から平面Ｒ１へ向かう送信光は、入射角が浅いため平面Ｒ１で全反射して、第一傾斜面Ｒ１２に向かう。送信光は、第一傾斜面Ｒ１２でも全反射されて、平面Ｒ１に対して垂直に入射する。平面Ｒ１に垂直に入射した送信光は、平面Ｒ１を通過して二等辺プリズムＰ１から射出される。二等辺プリズムＰ１から射出された送信光は、対物レンズ３を透過して、目標物に照射される。
【００２９】
目標物に照射された送信光はこの目標物で反射又は散乱され、反射された受信光は再度対物レンズ３を透過して、再び光路分別部材２に向かう。受信光は、二等辺プリズムＰ１の平面Ｒ１に入射され、第一傾斜面Ｒ１２に向かう。受信光は、第一傾斜面Ｒ１２におけるダイクロイックコートにより反射される。その後入射角が浅く入った受信光は、平面Ｒ１で全反射されて、第二傾斜面Ｒ１３を透過して第２三角形プリズムＰ３に入射する。第２三角形プリズムＰ３に入射した受信光は、第２三角形プリズムＰ３の一つの辺である平面Ｒ５を透過して受光素子４に入射する。光源１からの送信光の光路と目標物から反射された受信光の光路とは、殆ど重複されているが、この第二傾斜面Ｒ１３で、送信光と受信光とを分別することができる。
【００３０】
一方、目標物からの可視光は、対物レンズ３を透過して光路分別部材２に入射する。目標物からの可視光は、第一傾斜面Ｒ１２を透過して、視準光学系に入射される。目標物からの可視光は焦点板８で空間像を結像させられ、観測者は接眼レンズ９で拡大して目標物の空間像を視認することができる。即ち、光路分別部材２の第一傾斜面Ｒ１２におけるダイクロイックコートにより、受信光と目標物からの可視光とを分別して、視準光学系に入らないようにする。
【００３１】
以下、図２に基づいて、光路分別部材２の第一傾斜面Ｒ１２における波長の分別機能と第二傾斜面Ｒ１３における送信光と受信光との分別機能とについてそれぞれ説明する。図２（ａ）は反射体の形状を示す図面であり、（ｂ）は光路分別手段２の概略構成を示す説明図である。
【００３２】
第二傾斜面Ｒ１３における送信光と受信光との分別機能について説明する。この送信光と受信光との分別機能は、第二傾斜面Ｒ１３に送信光および受信光の一方の光束を反射させる特定形状の反射体ＲＢを蒸着することにより形成される。図２（ａ）に示されたように、この反射体ＲＢの形状として、中央が反射領域である反射体ＲＢ１、左右のどちらかが反射領域である半円状の反射体ＲＢ２、中央が透過領域で周囲の輪帯が反射領域である反射体ＲＢ３などがある。
【００３３】
光源１から射出された送信光から判断して、第二傾斜面Ｒ１３で送信光に必要な範囲に反射体ＲＢが形成される。たとえば、図２（ｂ）に示されるように光源１から送信光が二等辺プリズムＰ１の平面Ｒ１に入射する場合には、中央が反射領域である反射体ＲＢ１が好ましい。送信光は拡散しておらず、その光束径が小さいまま反射体ＲＢ１で反射される。その一方、反射された受信光は、目標物から散乱していることも多く、また距離が長いため光束が広がっていることが多い。したがって、対物レンズ３のＮＡを送信光のＮＡよりも大きくしておくと送信光の外周側から受信光が光路分別部材２に入射する。このため受信光は第二傾斜面Ｒ１３の反射体ＲＢ１の外側を通過することになる。
【００３４】
また、図示しないが、光源１と受光素子４とは配置場所を入れ替えても第一測距装置１００として成立する。すなわち、光源１から送信光が第２三角形プリズムＰ３の平面Ｒ５に入射しても、目標物の測距が可能である。このように光源１から送信光が第２三角形プリズムＰ３の平面Ｒ５から入射する場合には、中央が透過領域で周囲の輪帯が反射領域である反射体ＲＢ３が好ましい。
【００３５】
受光素子４は受光量が大きい方が精度よく受信光を検出できる。そのためには、対物レンズ３のＦナンバーを小さくすると有利となる。しかしながら、対物レンズ３のＦナンバー（ＦＮＯ）を小さくすると、対物レンズ３の光軸中心と周辺部との光束とで、第一反射面Ｒ１２に施されているダイクロイックコートに対する入射角の差が大きくなってしまい、波長による分別性能が劣化してしまう。
【００３６】
また、対物レンズ３のＦナンバーが小さくなるに従い、光路分別部材２の平面Ｒ１に対する対物レンズ３の周辺部からの光束の角度が小さくなっていき、臨界角を超えてしまうと全反射しなくなってしまう。
【００３７】
そこで、光路分別部材２の第一傾斜面Ｒ１２が下記の条件を満たすことが好ましい。第一傾斜面Ｒ１２におけるダイクロイックコートは、公知の波長選択性を持たせた薄膜を形成する方法でよい。
【００３８】
即ち、光路分別部材２の第一傾斜面Ｒ１２は、視準光学系で使用する可視光の波長と受信光の波長とを分別する波長分別機能を有し、対物レンズ３のＦナンバーとの関係で以下の条件を満足する。
（Ｓｉｎ−１（１／ｎ）＋Ｓｉｎ−１（１／ｎ（ＳｉｎθＦＮＯ）））／２＜θ１＜３０°  （１）
θ１：対物レンズ３の光軸ＯＡに対して垂直な平面Ｒ１と第一傾斜面Ｒ１２とのなす角度；
ＦＮＯ：対物レンズ３のＦナンバー；
θＦＮＯ：θＦＮＯ＝ｔａｎ−１（１／２ＦＮＯ）；
ｎ：光路分別部材２を構成する部材の測定光（受信光）の波長の屈折率である。
【００３９】
上記式（１）を満足することで、波長分別部材であるダイクロイックコートでの波長分別性能の劣化を抑えるとともに、平面Ｒ１での全反射を満足することができる。式（１）により光路分別部材２の形状に大きくかかわる角度θ１を規定している。この角度θ１を規定することで、波長分別部材であるダイクロイックコートの波長分別性能の劣化を抑えつつ、光路分別部材２の平面Ｒ１で反射光束にロス無く全反射するような形状とすることが可能となる。
【００４０】
平面Ｒ１で全反射に最も不利な光束は図２（ｂ）に示される実線θＦＮＯの光束が光路分別部材２に入射する場合である。この入射角を、対物レンズの有効系φと焦点距離ｆから求まる角をθＦＮＯとして求めている。そしてこの光束が光路分別部材２の平面Ｒ１で全反射するように、すなわち臨界角θｃｒｉがより大きくなるようにすればよい。
【００４１】
式（１）の下限を下回ると平面Ｒ１に対する反射光束の角度が小さくなり、臨界角を満足せずに全反射しなくなってしまう。また、式（１）の上限を上回ると平面Ｒ１での全反射には有利となるが、二等辺プリズムＰ１の大型化につながるとともにダイクロイックコートの波長分別性能の劣化につながり好ましくない。
【００４２】
更に、本実施例の光路分別部材２が、下記の式（２）と式（３）とを満足することで、光路分別部材２の大きさを小型にすることが可能となる。
０．２・ｆ／ｎ＜ｄ＜０．２９・ｆ／ｎ・・・・（２）
ｄ：光路分別部材２の対物レンズ３の光軸ＯＡに対して垂直な平面Ｒ１から、第一傾斜面Ｒ１２と第二傾斜面Ｒ１３が交わる点である頂点までの長さ。
１≦ｈ２／ｈ１≦１．２５・・・・（３）
ｈ１：送信光が第二傾斜面Ｒ１３に入射する位置（測定光光軸）と光路分別部材２における対物レンズ光軸位置との垂直方向の距離；
ｈ２：送信光が第三傾斜面Ｒ５に入射する位置（測定光光軸）と光路分別部材２における対物レンズ光軸位置との垂直方向の距離である。
【００４３】
式（２）は、式（１）を満足した状態において、光路分別部材２の厚さｄを対物レンズ３の焦点距離に応じて最適な値にすることができる。式（２）の下限を下回ると二等辺プリズムＰ１の小型化にはつながるが、対物レンズ３からの受信光を十分に取り入れるための有効径を二等辺プリズムＰ１の入射面で確保することができなくなる。また、式（２）の上限を上回ると二等辺プリズムＰ１の大型化につながるとともに硝材を通る光路長も長くなり、光源１および受光素子４などの配置に制約がでてきてしまう。
【００４４】
また、式（３）により、光路分別部材２の高さについても最適な値にすることが可能となる。式（３）の下限を下回ると、二等辺プリズムＰ１における平面Ｒ１での入射光束と射出光束の光軸が平行ではなくなり、平面Ｒ１での入射出光束の光軸の屈折作用につながり好ましくない。また、式（３）の上限を上回ると第２三角形プリズムＰ３の光束の射出位置が対物レンズ光軸位置と離れていくので、光路分別部材２が大型化してしまう。
【００４５】
更に対物レンズ３のFナンバーを以下の範囲にすると、受光量を多く確保しつつ、第一測距装置１００の大型化を抑え、更に視準光学系での収差の劣化も抑えられて好ましい。
１．４≦Ｆナンバー≦２    ・・・・（４）
【００４６】
本実施例に係る光路分別部材２は、波長の分別機能及び送信光と受信光との分別機能を同時に備える。それとともに、上記のような条件を満足することにより、構成された第一測距装置１００を更に小型化、軽量化を実現することができる。特に、過酷な自然環境、気象条件の下で測距作業をする際に小型化、軽量化が求められている。
【００４７】
また、受光素子４での受信光の光量レベルは、目標物との距離及び反射率によって大きく異なるが、不図示の内部参照光とのバランスをとるために、受光素子４の前にアテニュエータを設けて、このアテニュエータにより調節することもできる。この場合、アテニュエータは受信光及び内部参照光の両方にかかっていることが多いが、内部参照光量を固定し、受信光のみにかかるようにしても同様な効果が得られ、この場合には配置上の自由度を増やすことができる。
【００４８】
また、内部参照光を得るための構成としては、光源１とリレー光学系１１との光路間にハーフミラー又は光束の一部を反射される微少な反射ミラー等を設け、このハーフミラーあるいは反射ミラーを反射した光を受光素子４に導くようにすることもできる。このとき、特にハーフミラー等で光量を分別するようにすれば、送信系の光路内で位相ムラや位相変動等が生じても、キャンセルできるので高精度な測距が可能となる。
【００４９】
＜第二測距装置２００の構成＞
図３は発明の第二実施例に係る第二測距装置２００の概略構成を示す説明図である。以下、図３に基づいて、第二測距措置２００について詳しく説明する。その中で、第一測距装置１００と同じ部分の説明を省略し、異なる部分だけを説明する。
【００５０】
第二測距装置２００は、光源の部分および光路分別部材２の構成を除いて、第一測距装置１００の構成と略同じである。
第２実施例の第二測距装置２００において、光源１から射出した送信光は、光路分別部材２−１を介せず、対物レンズ３に入射されて目標物に照射される。図３に示されるように、光源１からの送信光はリレー光学系１１を介して、反射部材１２で対物レンズ３の光軸ＯＡ方向に反射される。反射部材１２で反射された送信光は、光路分別部材２−１を介さずに目標物に向けて射出される。
【００５１】
この反射部材１２は、光源１からの送信光をほぼ全反射するミラーを使用することができる。この場合、送信光の光束径に合わせて送信光のロスの無いような小さなサイズの円形ミラーにして、且つ目標物からの受信光、目標物からの可視光に影響の少ない大きさにすれば良い。
【００５２】
第２実施例の光路分別部材２−１は、第１実施例の光路分別部材２と異なり、二等辺プリズムＰ１と第１三角形プリズムＰ２とを備える。光路分別部材２−１は、受信光と目標物からの可視光とを分別したりする機能を有している。
【００５３】
二等辺プリズムＰ１の第一傾斜面Ｒ１２で、二等辺プリズムＰ１と補助光学部材である第１三角形プリズムＰ２とが接合される。第二傾斜面Ｒ１３にはプリズムが接合されない。送信光は反射部材１２で反射されるため、第二傾斜面Ｒ１３で送信光と受信光とを分別する必要がないからである。このため、第二傾斜面Ｒ１３には、図２（ａ）で示された反射体ＲＢが形成されていない。
【００５４】
次に、第二測距装置２００の光路について説明する。
反射部材１２で反射された送信光は、目標物に照射される。この目標物で反射又は散乱された受信光は、再度対物レンズ３を透過して、再び光路分別部材２−１に向かう。受信光は、二等辺プリズムＰ１の平面Ｒ１に入射され、第一傾斜面Ｒ１２に向かう。受信光は、第一傾斜面Ｒ１２におけるダイクロイックコートにより反射される。その後入射角が浅く入った受信光は、平面Ｒ１で全反射されて、第二傾斜面Ｒ１３を透過して受光素子４に入射する。
【００５５】
一方、目標物からの可視光は、対物レンズ３を透過して光路分別部材２に入射する。目標物からの可視光は、第一傾斜面Ｒ１２を透過して、視準光学系に入射される。光路分別部材２の第一傾斜面Ｒ１２におけるダイクロイックコートにより、受信光と目標物からの可視光とを分別して視準光学系に入らない。
【００５６】
第２実施例においても、受光素子４は受光量が大きい方が精度よく受信光を検出できる。そのためには、対物レンズ３のＦナンバーを小さくすると有利となる。しかし、対物レンズ３のＦＮＯを小さくすると、第一反射面Ｒ１２に施されているダイクロイックコートに対する入射角の差が大きくなってしまい、波長による分別性能が劣化してしまう。また、対物レンズ３のＦナンバーが小さくなるに従い、光路分別部材２の平面Ｒ１に対する対物レンズ３の周辺部からの光束の角度が小さくなっていき、臨界角を超えてしまうと全反射しなくなってしまう。
【００５７】
このため、第１実施例と同様に、第一傾斜面Ｒ１２と対物レンズ３のＦナンバーとの関係は、以下の条件を満足するようにすることが好ましい。
（Ｓｉｎ−１（１／ｎ）＋Ｓｉｎ−１（１／ｎ（ＳｉｎθＦＮＯ）））／２＜θ１＜３０°  （１）
θ１：対物レンズ３の光軸ＯＡに対して垂直な平面Ｒ１と第一傾斜面Ｒ１２とのなす角度；
ＦＮＯ：対物レンズ３のＦナンバー；
θＦＮＯ：θＦＮＯ＝ｔａｎ−１（１／２ＦＮＯ）；
ｎ：光路分別部材２を構成する部材の測定光（受信光）の波長の屈折率である。
【００５８】
更に、第２実施例の光路分別部材２−１は、下記の式（２）を満足することで、光路分別部材２−１の大きさを小型にすることが可能となる。
０．２・ｆ／ｎ＜ｄ＜０．２９・ｆ／ｎ・・・・（２）
ｄ：光路分別部材２の対物レンズ３の光軸ＯＡに対して垂直な平面Ｒ１から、第一傾斜面Ｒ１２と第二傾斜面Ｒ１３が交わる点である頂点までの長さ。
【００５９】
以上、本発明の測距装置について最良の実施例に基づいて説明したが、これに限定されるわけではない。当業者であれば、本発明に開示された技術内容に基づいて様々な変更又は改良を行うことができるが、実質的に本発明の範囲に属すべきである。
【００６０】
例えば、改良の一例として、本発明において、合焦レンズ６が光路分別部材２と正立プリズム７との間に設置されているが、合焦レンズ６を光路分別部材２と対物レンズ３との間に設置することもできる。
【符号の説明】
【００６１】
１  …  光源
２、２−１  …  光路分別部材
３  …  対物レンズ
４  …  受光素子
５  …  対物レンズ光軸
６  …  合焦レンズ 
７  …  正立プリズム
８  …  焦点板
９  …  接眼レンズ
１１  …  リレー光学系
Ｐ１  …  二等辺プリズム
Ｐ２  …  第１三角形プリズム
Ｐ３  …  第２三角形プリズム
Ｒ１、Ｒ３  …  光軸に垂直する平面
Ｒ２、Ｒ４  …  光軸に平行する平面
Ｒ５  …  第三傾斜面
Ｒ１２  …  第一傾斜面
Ｒ１３  …  第二傾斜面
１００  …  第一測距装置
２００  …  第二測距装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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