(57)【要約】      （修正有）【課題】複雑な装置を必要とせず簡易な手段でミスポインティングエラーを低減する技術を提供する。【解決手段】中心が高く周辺が低くなる強度分布を有する測距光を発光する発光部１０と、測定対象物を経由した測距光を受光する受光部４０と、測距光を、測定対象物を経由させて受光部４０に導くための測距光学系２０とを備え、反射プリズム測距およびノンプリズム測距を行う測量装置１であって、測距光学系２０は、開口絞り２２を備え、開口絞り２２は、反射プリズム測距時に測距光路内に配置され、開口絞り２２の開口部２２Ａの水平幅および垂直幅は、０よりも大きく、ノンプリズム測距用ビームの水平方向および垂直方向それぞれの断面における強度分布の半値全幅の０．５倍以下である。【選択図】図１
2018141698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心が高く周辺が低くなる強度分布を有する測距光を発光する発光部と、
測定対象物を経由した前記測距光を受光する受光部と、
前記測距光を、前記測定対象物を経由させて前記受光部に導くための測距光学系とを備え、
反射プリズム測距およびノンプリズム測距を行う測量装置であって、
前記測距光学系は、開口絞りを備え、
前記開口絞りは、反射プリズム測距時に測距光路内に配置され、
前記開口絞りの開口部の水平幅および垂直幅は、０よりも大きく、ノンプリズム測距用ビームの水平方向および垂直方向それぞれの断面における前記強度分布の半値全幅の０．５倍以下であることを特徴とする測量装置。
【請求項２】
中心が高く周辺が低くなる強度分布を有する測距光を発光する発光部と、
測定対象物を経由した前記測距光を受光する受光部と、
前記測距光を、前記測定対象物を経由させて前記受光部に導くための測距光学系とを備え、
反射プリズム測距およびノンプリズム測距を行う測量装置であって、
前記開口絞りは、反射プリズム測距時に測距光路内に配置され、
前記開口絞りは、反射プリズム測距用ビームを、ノンプリズム測距用ビームの中心強度の８４％以上の範囲に制限すること特徴とする測量装置。
【請求項３】
反射プリズム測距用ビームの水平幅Ｗｈおよび垂直幅Ｗｖと、前記測距光の波長λが、３×１０−４≦λ/Ｗｈ＜１
かつ
３×１０−４≦λ/Ｗｖ＜１
の関係を満たす請求項１または２に記載の測量装置。
【請求項４】
前記反射プリズム測距時に、前記開口絞りとともに凹レンズが測距光路中に挿入されるようになっている請求項１〜３のいずれかに記載の測量装置。
【請求項５】
前記開口絞りの開口部の形状が長方形である請求項１〜４のいずれかに記載の測量装置。
【請求項６】
前記開口絞りの開口部の形状が楕円形である請求項１〜５のいずれかに記載の測量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光線を用いて、測定対象物までの距離を測定する測量装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一台の装置で、測距光をプリズムに反射させて測定対象物を測距する反射プリズム測距機能と、測距光を測定対象物に直接照射して測定対象物を測距するノンプリズム測距機能とを併せ持つようにした測量装置が知られている（特許文献１）。
【０００３】
このような装置において、ノンプリズム測距では、測距光として高出力を必要とするため、光源から出射する光束をなるべく多く取り込み、光利用効率を高めた光学系を用いる必要がある。一方、反射プリズム測距では、測距光として、ノンプリズム測距ほどの出力は必要とされない。また安全性等の理由から、レーザ光線の強度は制限されるため、減衰フィルタなどにより、出射出力が下げられている。
【０００４】
ところが、ノンプリズム測距にあわせて光の利用効率を高めた光学系を用いて、反射プリズム測距を行うと、照射する測距光の強度中心から僅かに反射プリズムが外れることに起因する測距値のズレ（以下において、「ミスポインティングエラー」という。）が大きくなるという問題があった。
【０００５】
この問題を解決するための手段として、特許文献１の測量装置は、光源から出射される光をミキシングするミキシング装置を備えている。また、ミキシング装置の例としては、特許文献２に開示されているようなものも挙げられる。しかし、このようなミキシング装置は、位相板、それを回転するための駆動手段、光ファイバや光ファイバに測距光を集光するレンズ等を必要とし、構成を複雑にするものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２１２０５９号公報
【特許文献２】特許第４３２８９１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明者らは、ミスポインティングエラーの原因について検討した。図９を参照して説明する。ノンプリズム測距では、測距光であるノンプリズム測距用ビームＢｎは、高出力が求められるので、高ＮＡ（開口数）のコリメートレンズ１３を用いて光源１２からの周辺光をも高効率で取り込み、ノンプリズム測距用開口絞り１４により回折限界光となる大きなビーム径Ｄに制限されて出射される。このノンプリズム測距用ビームＢｎの強度は、図中央のグラフに示すような、ビームの中心が高く周辺になるほど低くなる、所謂ガウス分布を示す。そこで、このビームを用いて反射プリズムを測距したところ、ビームの強度と距離値との間には、図左のグラフに示すように、ビーム強度中心に対して強度が低下するほど距離値の誤差が大きくなるというという相関関係があるという知見が得られた。また、反射プリズムを測定するような遠距離では、反射プリズムの大きさは、測距光のビームの大きさに対して相対的に小さくなるので、強度中心から反射プリズムがずれると、強度の低い周辺領域で測定することになる。以上のことから、測距用ビームＢｎ内で、参照光に基づく内部基準信号に対する光源の発光タイミングのズレが起こり、ビーム内のどの部分の光が測定対象物に照射され反射してくるかによって内部基準信号との時間差が変化することで、測定される距離値がビーム内で変化し、ミスポインティングエラーが起こると考えられる。
【０００８】
以上のことから、発明者らは、測距光の光路中に開口絞りを挿入することにより、使用するビーム内の強度を一様にすれば、複雑な構成を必要とせずにミスポインティングエラーを低減できるという発想のもとに本発明を提案するものである。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、複雑な装置を必要とせず簡易な手段でミスポインティングエラーを低減する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の測量装置は、中心が高く周辺が低くなる強度分布を有する測距光を発光する発光部と、測定対象物を経由した前記測距光を受光する受光部と、前記測距光を、前記測定対象物を経由させて前記受光部に導くための測距光学系とを備え、反射プリズム測距およびノンプリズム測距を行う測量装置であって、前記測距光学系は、開口絞りを備え、前記開口絞りは、反射プリズム測距時に測距光路内に配置され、前記開口絞りの開口部の水平幅および垂直幅は、０よりも大きく、ノンプリズム測距用ビームの水平方向および垂直方向それぞれの断面における前記強度分布の半値全幅の０．５倍以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の別の態様の測量装置は、中心が高く周辺が低くなる強度分布を有する測距光を発光する発光部と、測定対象物を経由した前記測距光を受光する受光部と、前記測距光を、前記測定対象物を経由させて前記受光部に導くための測距光学系とを備え、反射プリズム測距およびノンプリズム測距を行う測量装置であって、前記開口絞りは、反射プリズム測距時に測距光路内に配置され、前記開口絞りは、反射プリズム測距用ビームを、ノンプリズム測距用ビームの中心強度の８４％以上の範囲に制限すること特徴とする。
【００１２】
上記態様において反射プリズム測距用ビームの水平幅Ｗｈおよび垂直幅Ｗｖと、前記測距光の波長λが、３×１０−４≦λ/Ｗｈ＜１かつ３×１０−４≦λ/Ｗｖ＜１の関係を満たすことも好ましい。
【００１３】
また、上記態様において、前記反射プリズム測距時に、前記開口絞りとともに凹レンズが測距光路中に挿入されるようになっていることも好ましい。
【００１４】
また、上記態様において、前記開口絞りの形状が長方形であることも好ましい。
【００１５】
また、上記態様において、前記開口絞りの形状が楕円形であることも好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の測量装置によれば、複雑な装置を必要とせず簡易な手段でミスポインティングエラーを低減する技術を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る測量装置の光学系の構成を示す図である。
【図２】上記実施の形態に係る測量装置の発光部および開口絞り周辺の光束を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図３】（ａ）は上記実施形態に係る反射プリズム測距用開口絞りの一例を示す図であり、（ｂ）は同開口絞りの他の一例を示す図である。
【図４】上記実施の形態に係る測量装置の測距光のビーム幅とビーム強度の関係を示す図である。
【図５】上記実施の形態に係る測量装置の動作を説明するブロック図である。
【図６】上記実施の形態に係る測量装置の測定のフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る測量装置の光学系の構成を示す図である。
【図８】（ａ）は実施例１の測距光で反射プリズムを測定した場合の、（ｂ）比較例１の測距光で反射プリズムを測定した場合のミスポインティングエラーの値を示す図である。
【図９】ノンプリズム測距用のビームでプリズムを測定した場合の光強度と距離値の分布の相関関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る測量装置１の光学系を示すものである。測量装置１は、トータルステーションであり、発光部１０、測距光学系２０、参照光学系３０、受光部４０および接眼光学系（望遠鏡）５０を備える。
【００２０】
まず発光部１０について説明する。発光部１０は、発光光軸１１を有し、発光光軸１１上に、光軸が合致するように、光源１２、コリメートレンズ１３、ノンプリズム測距用開口絞り１４およびシャッタ部１５が配置されている。光源１２は、例えば、６９０ｎｍの可視光を測距光として射出する、レーザ発光素子である。コリメートレンズ１３は、光源１２からの光をコリメートし、平行光にしてシャッタ部１５へと導くレンズである。ノンプリズム測距用開口絞り１４は、黒色板に矩形や円形の孔を空けた絞りであり、測距光のビーム径を、ノンプリズム測距に適応するように制限している。シャッタ部１５は、固定されたビームスプリッタ１６と、図示しないアクチュエータにより、矢印Ｘに示すように可動する遮蔽板１７とを備え、遮蔽板１７により、測距光学系２０を通過する測距光路と参照光学系３０を通過する参照光路とのいずれか一方を遮蔽することで光路を切り替える。
【００２１】
次に、測距光学系２０について説明する。測距光学系２０は、発光光軸の延長と合致する測距光軸２１を有し、測距光軸２１上に反射プリズム測定用開口絞り（以下、単に「開口絞り」という。）２２、減光部材２３、第１の偏向ミラー２４が配置され、第１の偏向ミラー２４の反射光軸２５上に第２の偏向ミラー２６が合致するように配置されている。開口絞り２２は、特に限定されないが、長方形の開口を有する黒色の板である。開口絞り２２については、後で詳述する。
【００２２】
減光部材２３は、所謂ＮＤ（中性濃度）フィルタであり、測距光の光量を、反射プリズム測距に適した光量に減衰する。開口絞り２２および減光部材２３は、共に、図示しないアクチュエータに接続され、ノンプリズム測距を行う場合には測距光路ＯＰ２０から待避し、反射プリズム測距を行う場合には測距光路ＯＰ２０に挿入されるようになっている。第１の偏向ミラー２４および第２の偏向ミラー２６は、光を反射するものであればよく、光を全反射するミラーやダイクロイックミラーを用いることができる。
【００２３】
参照光学系３０は、発光部１０と後述する受光部４０との間に設けられ、ビームスプリッタ１６の分岐光の光軸と合致する参照光軸３１を有し、参照光軸３１上に集光レンズ３２および光ファイバ３３の一端３３ａが設けられている。光ファイバ３３の他端３３ｂは、受光部４０の近傍に配置され、出射光の光軸上に受光素子４５が配置されるようになっており、伝達された参照光を、集光レンズ３４を介して受光素子４５に照射する。
【００２４】
受光部４０は、測距光が、測定対象物により反射された反射光の光軸と合致する受光光軸４１を有し、受光光軸４１上に、対物レンズ４２及びダイクロイックプリズム４３が配置され、ダイクロイックプリズム４３の反射光軸４４上に、受光素子４５が配置されている。受光素子４５としては、例えばアバランシェホトダイオード（ＡＰＤ）などが用いられるが、これに限定されない。
【００２５】
接眼光学系５０は、受光光軸４１の延長と合致する接眼光軸５１を有し、接眼光軸５１上に、合焦レンズ５２、正立プリズム５３、視準板５４、接眼レンズ５５が配置されている、所謂望遠鏡である。合焦レンズ５２は、接眼光軸５１上を前後に移動可能に取り付けられて焦点を調整する。正立プリズム５３は、例えばポロプリズム等の、正立像に変換するプリズムである。視準板５４は、十字等の視準線（レチクル）を設けた透明な板である。ユーザは、接眼レンズ５５により、目視により視準することができる。
【００２６】
次に本発明の要部である、開口絞り２２について説明する。図２（ａ）は開口絞り２２の正面図である。図３（ａ），（ｂ）は、発光部１０および開口絞り２２周辺の光束を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。開口絞り２２の開口部２２Ａは、水平幅Ａｈおよび垂直幅Ａｖを有する長方形である。図３（ａ）に示すように、ノンプリズム測距用ビームＢｎは、その水平断面において、中心が高く周辺が低くなる強度分布を示すが、開口部２２Ａの水平幅Ａｈは、０よりも大きく、ノンプリズム測距用ビームＢｎの水平断面における強度分布の半値全幅ＦＷＨＭｈの０．５倍以下となるように設定されている。また、図３（ｂ）に示すように、ノンプリズム測距用ビームＢｎは、その垂直断面において、中心が高く周辺が低くなる強度分布を示すが、開口部２２Ａの垂直幅Ａｖは、０よりも大きく、ノンプリズム測距用ビームＢｎの垂直断面における強度分布の半値全幅ＦＷＨＭｖの０．５倍以下となるように設定されている。この開口部２２Ａによって、プリズム測距用ビームＢｐは、図３に示す通り、開口部２２Ａの大きさ（水平幅Ａｈ，垂直幅Ａｖ）に制限されることになる。
【００２７】
このようにして、反射プリズム測距用ビームＢｐの水平ビーム幅Ｗｈは、開口部２２Ａの水平幅Ａｈの大きさ、すなわち、０よりも大きく、ノンプリズム測距用ビームＢｎの水平断面における強度分布の半値全幅ＦＷＨＭｈの０．５倍以下の範囲に制限され、反射プリズム測距用ビームＢｐの垂直ビーム幅Ｗｖは、開口部２２Ａの垂直幅Ａｖの大きさ、すなわち、ノンプリズム測距用ビームＢｎの垂直断面における強度分布の半値全幅ＦＷＨＭｖの０．５倍以下の範囲に制限される。このように構成することにより、コリメートレンズ１３の開口数（ＮＡ）が制限され、測距光の強度分布をほぼ一様にする作用をもたらす。この結果、光源の測距光ビーム内の光線の発光タイミングのズレが小さくなり、ミスポインティングエラーを低減することができる。
【００２８】
また、図４に示すように、開口部２２Ａの水平幅Ａｈを、ノンプリズム測距用ビームＢｎの水平断面における強度分布の半値全幅ＦＷＨＭｈの０．５倍に設定すると、反射プリズム測距用ビームＢｐの水平幅Ｗｈはノンプリズム測距用ビームＢｎの水平断面における強度分布の半値全幅ＦＷＨＭｈの０．５倍となるが、この時、ピーク強度Ｂｎｍａｘの８４％以上の強度の光のみが反射プリズム測距用ビームＢｐとして出射されることになる。このことは、ビームの垂直方向についても同様である。したがって、開口部２２Ａの水平幅Ａｈおよび垂直幅Ａｖを、水平方向および垂直方向それぞれのノンプリズム測距ビームＢｎｍａｘのピーク強度の８４％以上になるように設定すれば、コリメートレンズ１３の開口数を制限することになり、測距光の強度分布をほぼ一様にする作用をもたらす。したがって、測距ビーム内光線の発光タイミングのズレが小さくなり、ミスポインティングエラーが低減される。
【００２９】
また、反射プリズム測距用ビームの水平幅Ｗｈおよび垂直幅Ｗｖと、光源光の波長λが、３×１０−４≦λ/Ｗｈ＜１
かつ
３×１０−４≦λ/Ｗｖ＜１
の関係を満たしていることが好ましい。λ/Ｗｈおよびλ/Ｗｖを３×１０−４以上とすることにより、反射プリズム測距用ビームＮｐを適度に発散させることが可能となり、少なくとも、全角２′以上発散させることができる。一方、λ/Ｗｈとλ/Ｗｖが１より大きくなる、すなわち、反射プリズム測距用ビームの水平幅Ｗｈおよび垂直幅Ｗｖがそれぞれλより小さくなると光が開口部２２Ａを抜けて伝搬しなくなってしまう。このような構成によれば、大気の揺らぎがある環境でも、安定して遠距離のプリズムを測定することができるようになる。
【００３０】
また、開口絞り２２の開口部２２Ａは、長方形であるので、容易に加工をすることができる。
【００３１】
図３（ｂ）は、開口絞りの他の例を示す。開口絞り１２２の開口部１２２Ａは、ノンプリズム測距用ビームＢｎの形状に略相似な楕円形状である。この場合、開口部１２２Ａの水平幅Ａｈ１および垂直幅Ａｖ１は、図３（ｂ）のように設計する。このような構成により、最も効率よくビームを利用することができる。
【００３２】
なお、開口絞り２２，１２２は、上記のような、板に開口を設けた構成に限られず、測距光のビーム径を開口部２２Ａ，１２２Ａの大きさに制限して、反射プリズム測距に適合したものとする、任意の形式の絞りを用いることができ、例えば、素子により、光の透過性を変化させることにより、光を部分的に遮蔽してビームの形状を制限するようなものでもよい。また、開口部の形状は、上記の例に限らず、円形、正方形、多角形等任意の形状に設計することができる。
【００３３】
以下、図１および図５を参照して、測量装置１の動作について説明する。演算制御部６０からの指令により光源１２から発射された光は、コリメートレンズ１３でコリメートされ、シャッタ部１５へと導かれる。演算制御部６０は、シャッタ部１５を制御して、測距光路ＯＰ２０と内部測距光路ＯＰ３０の選択を行う。測距光路ＯＰ２０が選択されている場合、シャッタ部１５を通過した光は、測距光として、測距光路ＯＰ２０に導かれ、測定対象物である反射プリズム７０に照射され、反射プリズム７０で反射された後、受光部４０の対物レンズ４２およびダイクロイックプリズム４３を通って受光素子４５へと導かれる。
【００３４】
一方、参照光路ＯＰ30が選択されている場合は、シャッタ部１５で分岐された光が、参照光としてレンズ３２により集光され、光ファイバ３３の一端３３ａに入射して、光ファイバ３３の他端部３３ｂから出射されて、レンズ３４で集光され、受光素子４５へと導かれる。受光部４０は、演算制御部６０に接続されており、測距光および参照光の受光信号に基づいて反射プリズムまでの距離が演算される。演算によって得られた結果は、表示部７０に表示される。参照光は、光源１２の温度変化等による測距値の変動を補正するために利用される。また、演算制御部６０は、以下のように、アクチュエータ２８を駆動して、開口絞り２２および減光部材２３の測距光路ＯＰ２０への挿入および待避を制御する。
【００３５】
図６は測量装置１の測定方法のフローチャートである。まず、ステップＳ１でユーザが測定をスタートすると、ステップＳ２に移行して、ユーザは測距モードの選択を行う。
【００３６】
ステップＳ２で、ノンプリズム測距が選択されると、ステップＳ２１に移行し、演算制御部６０は、アクチュエータを駆動して、開口絞り２２および減光部材２３を測距光路より待避する（図１矢印Ｙ参照）。この結果、ノンプリズム測距用ビームＢｎは、図１に点線で示すコリメート光として出射される。
【００３７】
一方、ステップＳ２で反射プリズム測距が選択されると、ステップＳ２２に移行し、演算制御部６０は、アクチュエータ２８を駆動して、開口絞り２２と減光部材２３を、測距光路ＯＰ２０中に挿入する（図１矢印Ｙ参照）。この結果、反射プリズム測距用ビームＢｐのビーム幅は、開口絞り２２の開口部２２Ａの幅に制限されるとともに、減光部材２３により、反射プリズム測距に適した光量に減衰される。
【００３８】
ステップＳ２１またはＳ２２が完了すると、それぞれ、ステップＳ３に移行し、測距を行う。測距が完了すると、ステップＳ４に移行して、測定結果を表示部７０に出力し、測定を終了する。
【００３９】
（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る測量装置の光学系の構成を示す図である。第２の実施の形態に係る測量装置１０１は、第１の実施の形態の測量装置１において、測距光路ＯＰ１２０上、開口絞り２２の後方、すなわち測定対象物側に、凹レンズ２７を配置し、反射プリズム測距時に、開口絞り２２と一体的に測距光路ＯＰ１２０に挿入され、ノンプリズム測距時には、開口絞り２２と一体的に測距光路ＯＰ１２０から待避するようにしたものである（矢印Ｚ参照）。したがって、第１の実施の形態と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
このような構成とすると、開口絞り２２によりビーム径を制限された測距光は、凹レンズ２７に入射して、凹レンズ２７の作用によって、実線で示すような発散光となる。その結果、反射プリズム８０に照射されるビーム径が広がり、遠距離のプリズムを測定する際に、大気の揺らぎがある環境であっても安定して測距をすることができる。
【００４１】
なお、凹レンズ２７の配置は、測距光路ＯＰ１２０上の、開口絞り２２の後方に限られず、開口絞り２２の光路前方、すなわち光源１２側であってもよい。
【００４２】
通常、レンズを光路中に出し入れする場合、ノンプリズム測距時の光軸と、プリズム測距時の光軸を一致させる必要があるため、開口絞り２２に対するレンズの位置を調整する必要がある。しかし、上記構成によれば、開口絞り２２と凹レンズ２７とが一体的に光路中に出し入れされるため、開口絞り２２に対するレンズの位置を調整する必要がなく、凹レンズ２７単体を出し入れする場合よりも、出し入れ位置の再現性の要求が緩和される。
【実施例】
【００４３】
表１は、第１の実施の形態に係る光学系に、開口絞り２２として、開口部２２Ａの水平幅Ａｈおよび垂直幅Ａｖが、それぞれノンプリズム測距用ビームＢｎの水平断面および垂直断面における強度分布の半値全幅ＦＷＨＭｈおよびＦＷＨＭｈのそれぞれ０．５倍の、長方形の開口を有する板を用いた場合（実施例１）、と開口絞り２２を用いない場合（比較例１）、かつ光源光の波長λした場合に反射プリズム測距用ビームＢｐの水平幅Ｗｈおよび垂直幅Ｗｖが、３×１０−４≦λ/Ｗｈ＜１かつ３×１０−４≦λ/Ｗｖ＜１の関係を満たすようにして測定した、ビームの強度分布のシミュレーション結果を示す。すなわち、実施例１は、反射プリズム測距時の、比較例１は、ノンプリズム測距時のシミュレーション結果である。表中、１段目は、発光部１０を出射した直後のビームプロファイル、２段目は、１００ｍ先での光強度分布、３段目は、２段目に示した水平断面における強度分布を示す。
【００４４】
表１を参照すると、１段目より、比較例１では、高ＮＡのコリメートレンズ１３により、光源１２からガウス分布となる光強度分布で発した光に対して、強度分布の周辺部まで効率よく取り込んでいることがわかる。ここで、光の利用効率は、約９０％である。
【００４５】
一方、実施例１では、光源１２から出射される楕円形のビームの光強度分布に合わせて、横長の長方形の開口絞り２２を測距光路中に挿入しているため、ビーム幅（水平幅Ｗｈ，垂直幅Ｗｖ）は、それぞれの方向の強度分布の半値全幅ＦＷＨＭｈ，ＦＷＨＭｖの０．５倍となり、発光部１０の出射直後の強度分布は１段目のように、比較例１の強度分布の中心部のみを切り出した状態となる。また、２，３段目より、１００ｍ先では回折により、縦１２６ｍｍ、横６０ｍｍとなり、全角２′以上に広がっていることがわかる。
【００４６】
【表１】
2018141698.tif 000003
【００４７】
図８は、（ａ）実施例１の測距光で反射プリズムを測定した場合と、（ｂ）比較例１の測距光で反射プリズムを測定した場合の、ミスポインティングエラーの値を示す。反射プリズム中心に対して上下左右±１′の範囲で測距光の強度中心をずらした（ミスポイントした）時の誤差は、比較例では−１．５ｍｍ〜＋５．８ｍｍであるのに対して、実施例１では、−０．２ｍｍ〜＋０．８ｍｍにまで低減された。
【００４８】
表２は、第１の実施の形態に係る光学系の、開口絞り１２２として、図３（ｂ）に示すような形状である、開口部１２２Ａの水平幅Ａｈ１および垂直幅Ａｖ１が、それぞれノンプリズム測距用ビームＢｎの水平断面および垂直断面における強度分布の半値全幅ＦＷＨＭｈおよびＦＷＨＭｈのそれぞれ０．５倍の、楕円形の開口部を有する板を用いた場合（実施例２）、と開口絞りを用いない場合（比較例１）、かつ光源光の波長λした場合に反射プリズム測距用ビームＢｐの水平幅Ｗｈおよび垂直幅Ｗｖが、３×１０−４≦λ/Ｗｈ＜１かつ３×１０−４≦λ/Ｗｖ＜１の関係を満たすようにして測定した、ビームの強度分布のシミュレーション結果を示す。写真は、それぞれの発光部出射直後のビームプロファイルである。
【００４９】
【表２】
2018141698.tif 000004
【００５０】
この結果より、開口絞り１２２の開口部１２２Ａを、ノンプリズム測距用ビームの形状と略相似する楕円形状に構成すると、開口絞り１２２から出射されるビームの形状も楕円形状に制限され、必要とされる強度の光を最適な効率で利用できることがわかる。
【００５１】
以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、上記の実施の形態および実施例は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５２】
１，１０１  測量装置
１０発光部
２０，１２０  測距光学系
２２，１２２  開口絞り
２２Ａ，１２２Ａ  開口部
２７  凹レンズ
４０  受光部
【図１】
2018141698.tif 000005
【図２】
2018141698.tif 000006
【図３】
2018141698.tif 000007
【図４】
2018141698.tif 000008
【図５】
2018141698.tif 000009
【図６】
2018141698.tif 000010
【図７】
2018141698.tif 000011
【図８】
2018141698.tif 000012
【図９】
2018141698.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月29日(2018.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る測量装置の光学系の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は上記実施の形態に係る反射プリズム測距用開口絞りの一例を示す図であり、（ｂ）は同開口絞りの他の一例を示す図である。
【図３】上記実施の形態に係る測量装置の発光部および開口絞り周辺の光束を示す図であり、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は側面図である。
【図４】上記実施の形態に係る測量装置の測距光のビーム幅とビーム強度の関係を示す図である。
【図５】上記実施の形態に係る測量装置の動作を説明するブロック図である。
【図６】上記実施の形態に係る測量装置の測定のフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る測量装置の光学系の構成を示す図である。
【図８】（ａ）は実施例１の測距光で反射プリズムを測定した場合の、（ｂ）比較例１の測距光で反射プリズムを測定した場合のミスポインティングエラーの値を示す図である。
【図９】ノンプリズム測距用のビームでプリズムを測定した場合の光強度と距離値の分布の相関関係を説明する図である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
また、反射プリズム測距用ビームの水平幅Ｗｈおよび垂直幅Ｗｖと、光源光の波長λが、３×１０−４≦λ/Ｗｈ＜１
かつ
３×１０−４≦λ/Ｗｖ＜１
の関係を満たしていることが好ましい。λ/Ｗｈおよびλ/Ｗｖを３×１０−４以上とすることにより、反射プリズム測距用ビームＢｐを適度に発散させることが可能となり、少なくとも、全角２′以上発散させることができる。一方、λ/Ｗｈとλ/Ｗｖが１より大きくなる、すなわち、反射プリズム測距用ビームの水平幅Ｗｈおよび垂直幅Ｗｖがそれぞれλより小さくなると光が開口部２２Ａを抜けて伝搬しなくなってしまう。このような構成によれば、大気の揺らぎがある環境でも、安定して遠距離のプリズムを測定することができるようになる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
以下、図１および図５を参照して、測量装置１の動作について説明する。演算制御部６０からの指令により光源１２から発射された光は、コリメートレンズ１３でコリメートされ、シャッタ部１５へと導かれる。演算制御部６０は、シャッタ部１５を制御して、測距光路ＯＰ２０と参照光路ＯＰ３０の選択を行う。測距光路ＯＰ２０が選択されている場合、シャッタ部１５を通過した光は、測距光として、測距光路ＯＰ２０に導かれ、測定対象物である反射プリズム７０に照射され、反射プリズム７０で反射された後、受光部４０の対物レンズ４２およびダイクロイックプリズム４３を通って受光素子４５へと導かれる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
一方、参照光路ＯＰ30が選択されている場合は、シャッタ部１５で分岐された光が、参照光としてレンズ３２により集光され、光ファイバ３３の一端３３ａに入射して、光ファイバ３３の他端部３３ｂから出射されて、レンズ３４で集光され、受光素子４５へと導かれる。受光部４０は、演算制御部６０に接続されており、測距光および参照光の受光信号に基づいて反射プリズムまでの距離が演算される。演算によって得られた結果は、表示部８０に表示される。参照光は、光源１２の温度変化等による測距値の変動を補正するために利用される。また、演算制御部６０は、以下のように、アクチュエータ２８を駆動して、開口絞り２２および減光部材２３の測距光路ＯＰ２０への挿入および待避を制御する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
このような構成とすると、開口絞り２２によりビーム径を制限された測距光は、凹レンズ２７に入射して、凹レンズ２７の作用によって、実線で示すような発散光となる。その結果、反射プリズム７０に照射されるビーム径が広がり、遠距離のプリズムを測定する際に、大気の揺らぎがある環境であっても安定して測距をすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記開口絞りの開口部の形状が楕円形である請求項１〜４のいずれかに記載の測量装置。