(57)【要約】    【課題】  視準光学系の倍率を変更した場合でも、レーザ光が照射される範囲を観察者が正しく認識することができる測距装置を提供する。    【解決手段】  目標物体を視準するための視準光学系の透過型液晶表示パネル７に表示される視準領域２２の大きさを倍率に応じて変える。視準領域２２の大きさのパターンを複数用意し、倍率に応じて選択し、透過型液晶表示パネル７に表示する。【選択図】      図１
2006105769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの測定光を目標物体に向けて射出する送光光学系と、
前記目標物体で反射された前記測定光を受光する受光光学系と、
少なくとも前記測定光の視準領域を視野内に表示する視準領域設定手段と、倍率を変更する変倍光学系とを有し、前記目標物体を視準するための視準光学系と、
この視準光学系に設けられ、倍率に応じて前記測定光の視準領域の大きさを変化させるための表示領域変更手段と
を備えていることを特徴とする測距装置。
【請求項２】
前記変倍光学系はズームレンズであることを特徴とする請求項１記載の測距装置。
【請求項３】
前記表示領域変更手段は透過型液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１又は２記載の測距装置。
【請求項４】
前記表示領域変更手段は、表示素子と、この表示素子に表示された画像を前記視準光学系の一部を構成するレチクルに投影する投影レンズとで構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の測距装置。
【請求項５】
前記変倍光学系の倍率の変化に追随して前記視準領域の大きさが変化するように前記表示領域変更手段を制御する視準領域制御手段を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか1項記載の測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は測距装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ光を利用した測距装置は知られている(例えば、特公平７−１１６０１号公報参照)。
【０００３】
図９は従来の測距装置の光学系を説明する図である。
【０００４】
測距装置は送信光学系と視準光学系と受光光学系とを備えている。
【０００５】
送信光学系はレーザ発信器１１とレーザ光送信光学系１０とから構成される。
【０００６】
レーザ発信器１１から出射されたレーザ光はレーザ光送信光学系１０を通り目標物体（図示せず）に向けて送信される。
【０００７】
視準光学系は対物レンズ３と正立プリズム１と三角柱プリズム２とレチクル４と接眼レンズ５とから構成される。
【０００８】
視準光学系の光軸と送信光学系の光軸とは平行になるように予め調整されているため、目標物体を視準することにより目標物体にレーザ光を送信することができる。
【０００９】
受光光学系は対物レンズ３と正立プリズム１と三角柱プリズム２と集光レンズ７とピンホール８と光検出器９とから構成される。
【００１０】
目標物体で反射されたレーザ光は対物レンズ３、正立プリズム１、三角柱プリズム２を通過した後、集光レンズ７、ピンホール８を経て光検出器９で受光される。
【００１１】
正立プリズム１と三角柱プリズム２との間に設けられたダイクロイックミラー面Ｍ１によって分離された可視光がレチクル４の中心を通るときにレーザ光がピンホール８を通るように、レチクル４とピンホール８との位置が調整されているため、レチクル４の中心に目標物体が見えるように視準することにより目標物体からのレーザ光を光検出器９で受光することができる。
【００１２】
ところで、測距装置の倍率が一定である場合、目標物体が遠かったり目標物体が小さかったりしたときには目標物体を視準することは難しい。
【００１３】
これを解決する方法として、例えば接眼レンズをズーム式とすることが考えられる。
【００１４】
レーザ発信器１１から出射されたレーザ光はレーザ光送信光学系１０の焦点距離によって決定される角度をもって広がって測距しようとする目標物体に当り、広がりに応じた大きさの像が形成される。目標物体の像は光検出器９上に再結像される。光検出器９上に再結像される目標物体の像の大きさは光の効率的な利用を考慮して受光素子の大きさ以下とされる。
【００１５】
また、レーザ光を目で見ることはできないので、目標物体にレーザ光が当るとき、レーザ光がどの程度広がっているかを示すために、視準光学系のレチクルにはレーザ光の広がりを示す視準領域が表示される。
【００１６】
この視準領域の大きさが一定である場合、測距装置の倍率を変えたとき、目標物体の像が視準領域内に入っているにも拘らず、レーザ光を目標物体に当てることができず、測距不可能になったり、レーザ光の広がりが視準領域に対して十分に大きいにも拘らず、目標物体を認識しずらくなり、視準領域と目標物体とを合せることに手間取り、観察者に無用の緊張を強いることになる。
【００１７】
また、例えば目標物体の近傍に他の目標物体があった場合には、目標物体からの反射光だけでなく他の目標物体からの反射光も受光素子で受光され、正確な測距情報が得られないことがある。
【特許文献１】特公平７−１１６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は視準光学系の倍率を変更した場合でも、レーザ光が照射される範囲を観察者が正しく認識することができる測距装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、光源からの測定光を目標物体に向けて射出する送光光学系と、前記目標物体で反射された前記測定光を受光する受光光学系と、少なくとも前記測定光の視準領域を視野内に表示する視準領域設定手段と、倍率を変更する変倍光学系とを有し、前記目標物体を視準するための視準光学系と、この視準光学系に設けられ、倍率に応じて前記測定光の視準領域の大きさを変化させるための表示領域変更手段とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の測距装置において、前記変倍光学系はズームレンズであることを特徴とする。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の測距装置において、前記表示領域変更手段は透過型液晶表示パネルであることを特徴とする。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の測距装置において、前記表示領域変更手段は、表示素子と、この表示素子に表示された画像を前記視準光学系の一部を構成するレチクルに投影する投影レンズとで構成されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項記載の測距装置において、前記変倍光学系の倍率の変化に追随して前記視準領域の大きさが変化するように前記表示領域変更手段を制御する視準領域制御手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
この発明の測距装置によれば、視準光学系の倍率を変更した場合でも、レーザ光が照射される範囲を観察者が正しく認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１はこの発明の第１実施形態に係る測距装置の概念図である。
【００２７】
この測距装置ＭＤは送光光学系Ｂと受光光学系Ｃと視準光学系Ａとを備えている。
【００２８】
送光光学系Ｂは目標物体（図示せず）に向けて測距用レーザ光（測定光）を送信光として発するための光学系であり、レーザ発光素子（光源）１０とコリメートレンズ９とを備える。
【００２９】
レーザ発光素子１０は図示しない駆動回路によって駆動され、測距用レーザ光を射出する。
【００３０】
受光光学系Ｃは目標物体からの反射光（レーザ光）を受光するための光学系であり、集光レンズ１１とフィルタ１２と受光素子１３とを備える。
【００３１】
集光レンズ１１は目標物体からの反射光を受光素子１３に集光させる。
【００３２】
フィルタ１２はレーザ光だけを通し、レーザ光以外の波長の光をカットする特性を有する。
【００３３】
視準光学系Ａは目標物体を視準するための光学系であり、対物レンズ１とレンズ２，３，４と正立プリズム５と透過型液晶表示パネル７と接眼レンズ８とを備える。この実施形態では透過型液晶表示パネル７が表示領域変更手段を構成する。
【００３４】
レンズ２，３，４は倍率を変更する変倍光学系を構成する。図１の場合には図示のようにレンズ２とレンズ３との両方が移動して倍率が変わる。なお、倍率を変える方法は上記方法に限られるものではなく、例えばレンズ２だけを移動させるようにしてもよい。
【００３５】
正立プリズム５はレーザ光減衰部品６を備えている。正立プリズム５とレーザ光減衰部品６との間にはレーザ光だけを通過させ、可視光を反射させるダイクロイックミラー１５が設けられている。なお、レーザ光減衰部品６に代えてレーザ光吸収フィルタ（図示せず）を視準光学系Ａの光路（例えば正立プリズム５と透過型液晶表示パネル７との間）に配置するようにしてもよい。
【００３６】
また、視準光学系Ａは、変倍光学系の倍率を検出するためのレンズ２とレンズ３との移動量を検出する移動量検出部５０と、移動量検出部５０の出力（倍率）に基いてレーザ光の視準領域を選択・指示するコントローラ６０とを備えている。また、コントローラ６０はレーザ光の送信光と受信光との時間差から目標物体までの距離を演算する。更に、コントローラ６０は移動量検出部５０の出力に基いて視準領域の大きさを制御する。移動量検出部５０とコントローラ６０とで視準領域制御手段が構成される。
【００３７】
レーザ発光素子１０から射出し送光光学系Ｂを通って送信されたレーザ光はコリメートレンズ９によりコリメートされ、目標物体に照射される。
【００３８】
目標物体で反射・拡散されたレーザ光の一部は受光光学系Ｃの集光レンズ１１によって受光素子１３上に集光される。このとき、フィルタ１２によってレーザ光以外の波長の光がカットされ、Ｓ／Ｎ比が向上する。
【００３９】
また、目標物体で反射・拡散されたレーザ光と可視光とは対物レンズ１、レンズ２，３，４を通り、正立プリズム５に入る。正立プリズム５に入ったレーザ光はダイクロイックミラー１５を透過し、更に吸収面１４で吸収される。一方、正立プリズム５に入った可視光はダイクロイックミラー１５で反射され、透過型液晶表示パネル７、接眼レンズ８を経て眼（図示せず）に入る。したがって、接眼レンズ８にはレーザ光が向かわないため、観察者は安全に目標物体を視準できる。
【００４０】
レンズ２，３を光軸に沿って移動させることによって倍率を変更する。また、ピント調節は対物レンズ１又はレンズ４を移動させることにより行う。観察者は目標物体の像を透過型液晶表示パネル７に表示された視準領域等と一緒に接眼レンズ８によって観察する。
【００４１】
図２は透過型液晶表示パネルの平面図である。
【００４２】
透過型液晶表示パネル７はレチクルであり、その中心部に視準領域２２及びレーザ光領域２４が、上部に測定距離２１（図２では１００ｍ）が、下部に電源残量２３がそれぞれ表示される。
【００４３】
測距装置に設けられた測定ボタン（図示せず）を押したとき、コントローラ６０（図１参照）は演算された目標物体までの距離を透過型液晶表示パネル７に表示する。
【００４４】
レーザ光領域２４は送光光学系Ｂから射出されたレーザ光が当る領域である。目標物体に照射されるレーザ光の広がりは送光光学系Ｂのコリメータレンズ９の焦点距離によって決まる。
【００４５】
なお、一般に測距用に使用されるレーザ光は不可視光であるので、透過型液晶表示パネル７にレーザ光の広がりを示すために視準領域２２が表示される。
【００４６】
図３は目標物体の視準を説明する図である。
【００４７】
図３に示すように、透過型液晶表示パネル７の中心とレーザ発光素子１０（図１参照）及び受光素子１３とは予め定められた距離にある目標物体３０に一致するように調整されている。
【００４８】
そのため、目標物体３０を透過型液晶表示パネル７の視準領域２２に重ね合わせれば、レーザ光は目標物体３０にほぼ正しく照射され、反射光は受光素子１３上に集光される。
【００４９】
目標物体３０が予め定められた距離にない場合、透過型液晶表示パネル７の中心、レーザ発光素子１０（図１参照）及び受光素子１３の位置関係が変化するが、視準光学系Ａ、送信光学系Ｂ及び受光光学系Ｃのそれぞれの光軸が接近し、かつ目標物体３０までの距離が光軸間の距離に比べて十分大きければ三者の位置関係の変化は問題とならない。
【００５０】
図３では、レーザ光の広がりは目標物体３０の大きさとほぼ同じである。このとき、受光光学系Ｃの集光レンズ１１がレーザ光を見込む角αは、送信光学系Ｂから出射されるレーザ光を見込む角βと同じであり、集光レンズ１１の焦点距離によって受光素子１３上のレーザ光の広がりが決まる。
【００５１】
なお、レーザ光が受光素子１３より大きい場合、レーザ光がケラレ、光の利用効率が悪くなる。
【００５２】
また、レーザ光が受光素子１３より小さい場合、フィルタ１２を通過したレーザ光と同じ波長の光（背景光）の量が大きくなり、Ｓ／Ｎが悪くなる。
【００５３】
受光素子１３等を調整したときの誤差や近距離の測定で送信光学系Ｂの光軸と受光光学系Ｃの光軸とがなす角度θが大きくなった場合であってもレーザ光が受光素子１３からはみ出さないように、多少小さめにレーザ光の広がりが決められる。したがって、透過型液晶表示パネル７の視準領域２２（図２参照）の大きさは、受光素子１３と同程度の大きさとするのが好ましい。
【００５４】
次に、変倍光学系の倍率の変化と視準領域２２との関係を、図４Ａ〜図５Ｂに基いて説明する。
【００５５】
図４Ａ、図４Ｂは従来の測距装置に使用されている透過型液晶表示パネルの表示の一例を説明する図である。
【００５６】
図４Ａは倍率を高倍にして視準領域２２の大きさを決めたときの目標物体３０とレーザ光領域２４との関係を示している。前述のように、レーザ光は不可視光（例えば赤外光）であるため、接眼レンズ８（図１参照）を覗いたとき、透過型液晶表示パネル７の視準領域２２だけを見ることができる。
【００５７】
図４Ｂは図４Ａの状態から倍率を低倍にしたときの視準領域２２と目標物体３０とレーザ光領域２４との関係を示している。
【００５８】
図４Ｂからわかるように、目標物体３０とレーザ光領域２４との大きさの関係は変化しないが、目標物体３０及びレーザ光領域２４の大きさが視準領域２２に対して小さくなっている。
【００５９】
そのため、例えば、目標物体３０が破線で示すように視準領域２２の上方に位置したような場合、目標物体３０が視準領域２２内に入っているにも拘らず、レーザ光が目標物体３０に当らず、測距できないことがある。
【００６０】
図５Ａ、図５Ｂは従来の測距装置に使用されている透過型液晶表示パネルの表示の他の例を説明する図である。
【００６１】
図５Ａは倍率を低倍にして視準領域２２の大きさを決めたときの目標物体３０とレーザ光領域２４との関係を示している。
【００６２】
図５Ｂは図５Ａの状態から倍率を高倍にしたときの視準領域２２と目標物体３０とレーザ光領域２４との関係を示している。
【００６３】
図５Ｂからわかるように、目標物体３０とレーザ光領域２４との大きさの関係は変化しないが、目標物体３０及びレーザ光領域２４の大きさが視準領域２２に対して大きくなっている。
【００６４】
レーザ光領域２４が視準領域２２に対して十分に大きいにも拘らず、目標物体３０より視準領域２２が小さいため、実際には目標物体３０への正確な視準は必要ないが、観察者は視準領域２２を目標物体３０に合わせようとするので、視準作業に無用の緊張を強いることになる。
【００６５】
また、例えば目標物体３０の近傍に他の目標物体（図示せず）があった場合、目標物体３０からの反射光だけでなく他の目標物体からの反射光も受光素子１３で受光されてしまうため、正確な測距情報が得られないことがある。
【００６６】
図６Ａ、図６Ｂはこの発明の第１実施形態に係る測距装置に使用されている透過型液晶表示パネルの表示を説明する図である。
【００６７】
この実施形態では倍率の変更と同時に視準領域２２Ａを視準領域２２Ｂへと変更している。
【００６８】
図６Ａは倍率を高倍にして視準領域２２Ａの大きさを決めたときの目標物体３０とレーザ光領域２４との関係を示している。
【００６９】
図６Ｂは図６Ａの状態から倍率を低倍にしたときの視準領域２２Ｂと目標物体３０とレーザ光領域２４との関係を示している。
【００７０】
図６Ｂからわかるように、図４Ｂと同様に目標物体３０とレーザ光領域２４との大きさの関係は変化しない。また、透過型液晶表示パネル７の視準領域２２Ｂの大きさは倍率に連動して変化し、目標物体３０とレーザ光領域２４と視準領域２２Ｂとの大きさの関係が一定に保たれる。
【００７１】
倍率に連動して透過型液晶表示パネル７の視準領域の大きさを変化させる方法としては図７Ａ及び図７Ｂに示すものがある。
【００７２】
図７Ａ、図７Ｂは視準領域を説明する透過型液晶表示パネルの平面図である。
【００７３】
透過型液晶表示パネル７は、予め大きさの異なる視準領域２２Ａと視準領域２２Ｂとを備えており、物体を観察する場合、観察する倍率に応じた信号を移動量検出部５０が受け取り、コントローラ６０を介して視準領域２２Ａ又は視準領域２２Ｂを表示するようになっている。すなわち、高倍率観察のときは高倍率用の視準領域２２Ａが透過型液晶表示パネル７に表示され、低倍率用の視準領域２２Ｂが透過型液晶表示パネル７から消えた状態になる。逆に、低倍率観察のときは低倍率用の視準領域２２Ｂが透過型液晶表示パネル７に表示され、高倍率用の視準領域２２Ａが透過型液晶表示パネル７から消えた状態になる（図７Ａ及び図７Ｂ参照）。
【００７４】
この実施形態によれば、倍率を変更しても、測距装置を使用する観察者がレーザ光が照射される範囲を正しく認識することができる。その結果、誤測距がなく、測定精度の良い観察を行うことができる。しかも、観察時に目標物体３０を認識し易くなり、観察者に無用の緊張を強いることがない。
【００７５】
図８はこの発明の第２実施形態に係る測距装置の視準光学系の構成を説明する概念図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００７６】
この実施形態は倍率に連動して透過型液晶表示パネル（レチクル）７の視準領域２２の大きさを変化させる方法として、透過型液晶表示パネル７へ表示素子４０に表示された視準領域を投影する投影光学系を備える点で第１実施形態と相違する。
【００７７】
投影光学系は表示素子４０と投影レンズ４１とを備える。この実施形態では表示素子４０と投影レンズ４１とで表示領域変更手段が構成される。
【００７８】
表示素子４０としてはＬＥＤや液晶素子が用いられる。表示素子４０は視準領域や測定距離等の情報をコントローラ６０から受け取り、表示する。
【００７９】
表示素子４０の表示画像が視準光学系Ａの光路上に配置された透過型液晶表示パネル７に投影レンズ４１を用いて投影される。
【００８０】
透過型液晶表示パネル７に投影する表示画像が視準領域２２だけの場合、投影レンズ４１を倍率と連動するズームレンズとすることによって、表示素子４０の表示画像を変えることなく、透過型液晶表示パネル７に投影される視準領域２２の大きさを連続的に変えることができる。
【００８１】
この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００８２】
なお、上記各実施形態では、倍率に連動して視準領域の大きさを自動的に変えるようにしたが、視準領域制御手段を設けず、表示領域変更手段だけを設けて表示領域の大きさを手動で変えるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係る測距装置の概念図である。
【図２】図２は透過型液晶表示パネルの平面図である。
【図３】図３は目標物体の視準を説明する図である。
【図４Ａ】図４Ａは従来の測距装置に使用されている透過型液晶表示パネルの表示の一例を説明する図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは従来の測距装置に使用されている透過型液晶表示パネルの表示の一例を説明する図である。
【図５Ａ】図５Ａは従来の測距装置に使用されている透過型液晶表示パネルの表示の他の例を説明する図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは従来の測距装置に使用されている透過型液晶表示パネルの表示の他の例を説明する図である。
【図６Ａ】図６Ａはこの発明の第１実施形態に係る測距装置に使用されている透過型液晶表示パネルの表示を説明する図である。
【図６Ｂ】図６Ｂはこの発明の第１実施形態に係る測距装置に使用されている透過型液晶表示パネルの表示を説明する図である。
【図７Ａ】図７Ａは視準領域を説明する透過型液晶表示パネルの平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは視準領域を説明する透過型液晶表示パネルの平面図である。
【図８】図８はこの発明の第２実施形態に係る測距装置の視準光学系の構成を説明する概念図である。
【図９】図９は従来の測距装置の光学系を説明する図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  対物レンズ
２，３，４  レンズ
７  透過型液晶表示パネル
１０  レーザ発光素子（光源）
２２  視準領域
３０  目標物体
４０  表示素子
４１  投影レンズ
Ａ  視準光学系
Ｂ  送光光学系
Ｃ  受光光学系
【図１】
2006105769.tif 000003
【図２】
2006105769.tif 000004
【図３】
2006105769.tif 000005
【図４Ａ】
2006105769.tif 000006
【図４Ｂ】
2006105769.tif 000007
【図５Ａ】
2006105769.tif 000008
【図５Ｂ】
2006105769.tif 000009
【図６Ａ】
2006105769.tif 000010
【図６Ｂ】
2006105769.tif 000011
【図７Ａ】
2006105769.tif 000012
【図７Ｂ】
2006105769.tif 000013
【図８】
2006105769.tif 000014
【図９】
2006105769.tif 000015