(57)【要約】変倍光学系を有する測量装置においては、倍率とパララックスとの関係によりＳ／Ｎが小さくなったりレーザー光が受光領域に入らなくなったりするという課題がある。測距計は、対象物を視準して視準対象の光学像を形成し、光学像の像振れを補正するために駆動される補正部材をその光路上に含む視準光学系と、視準光学系に加わる振れ量に基づいて補正部材を駆動する駆動部と、測定光を視準対象に出射する送光部と、視準対象からの戻り光を受光して受光信号を出力する受光部と、記測定光が出射されたタイミングと、受光部が戻り光を受光したタイミングとに基づいて視準対象までの距離を算出する距離算出部と、補正部材の駆動に応じて受光部の焦点距離を制御する変倍部とを備える。
2016030924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を視準して視準対象の光学像を形成し、前記光学像の像振れを補正するために駆動される補正部材をその光路上に含む視準光学系と、
前記視準光学系に加わる振れ量に基づいて前記補正部材を駆動する駆動部と、
測定光を前記視準対象に出射する送光部と、
前記視準対象からの戻り光を受光して受光信号を出力する受光部と、
前記測定光が出射されたタイミングと、前記受光部が前記戻り光を受光したタイミングとに基づいて前記視準対象までの距離を算出する距離算出部と、
前記補正部材の駆動に応じて前記受光部の焦点距離を制御する変倍部と
を備える測距計。
【請求項２】
前記視準光学系に加わる振れ量に基づいて前記補正部材の駆動量を演算する駆動量演算部をさらに備え、前記変倍部は、前記駆動量演算部で演算された前記駆動量に基づき、前記受光部の焦点距離を制御する請求項１に記載の測距計。
【請求項３】
前記演算された駆動量に基づいて駆動された前記補正部材の位置を検出する位置検出部をさらに備え、前記変倍部は、前記駆動量演算部で演算された前記駆動量および前記位置検出部で検出された前記位置の少なくとも一方に基づき、前記受光部の焦点距離を制御する請求項２に記載の測距計。
【請求項４】
前記変倍部は、前記振れ量、前記駆動量および前記補正部材の初期位置からの移動量の少なくともいずれかが大きいほど、前記受光部の前記焦点距離を短くする請求項３に記載の測距計。
【請求項５】
前記変倍部は、前記距離算出部により算出された前記距離にさらに基づいて、前記受光部の前記焦点距離を制御する請求項１から４のいずれか１項に記載の測距計。
【請求項６】
一旦、前記距離に基づいて、前記変倍部により前記受光部の前記焦点距離が制御されてから、改めて前記距離算出部に距離を算出して出力させる制御部をさらに備える請求項５に記載の測距計。
【請求項７】
前記変倍部は、前記距離算出部により算出された前記距離が予め定められた閾値よりも小さい場合に、前記受光部の前記焦点距離を短くする請求項５または６に記載の測距計。
【請求項８】
対象物を視準して視準対象の光学像を形成する視準光学系と、
測定光を視準対象に出射する送光部と、
前記視準対象からの戻り光を受光して受光信号を出力する受光部と、
前記測定光が出射されたタイミングと、前記受光部が前記戻り光を受光したタイミングとに基づいて前記視準対象までの距離を算出する距離算出部と、
前記距離算出部に入力された前記受光信号に基づいて、前記受光部の焦点距離を制御する変倍部と、
前記変倍部により前記受光部の前記焦点距離が制御されてから改めて入力された前記受光信号に基づいて前記距離算出部に距離を算出して出力させる制御部と
を備える測距計。
【請求項９】
前記変倍部は、前記距離算出部により算出された前記距離に基づいて、前記受光部の前記焦点距離を制御する請求項８に記載の測距計。
【請求項１０】
前記変倍部は、前記距離算出部により算出された前記距離に基づいて、予め定められた距離範囲に対して予め定められた焦点距離となるように前記受光部の前記焦点距離を制御する請求項９に記載の測距計。
【請求項１１】
前記変倍部は、前記予め定められた距離範囲が遠方側にあるほど、前記予め定められた焦点距離の長い焦点距離を用いる請求項１０に記載の測距計。
【請求項１２】
前記変倍部は、前記受光信号のノイズ値またはＳ／Ｎ比の少なくとも一方に基づいて、前記受光部の前記焦点距離を制御する請求項８に記載の測距計。
【請求項１３】
前記変倍部は、前記ノイズ値またはＳ／Ｎ比の少なくとも一方が予め定められた閾値より小さい場合に、前記受光部の前記焦点距離を長くする請求項１２に記載の測距計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距計に関する。
【背景技術】
【０００２】
受光光学系に変倍光学系を有する測量装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
［特許文献１］  特開昭６３−２８１０１２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
変倍光学系を有する測量装置においては、倍率とパララックスとの関係によりＳ／Ｎが小さくなったりレーザー光が受光領域に入らなくなったりするという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様における測距計は、対象物を視準して視準対象の光学像を形成し、光学像の像振れを補正するために駆動される補正部材をその光路上に含む視準光学系と、視準光学系に加わる振れ量に基づいて補正部材を駆動する駆動部と、測定光を視準対象に出射する送光部と、視準対象からの戻り光を受光して受光信号を出力する受光部と、記測定光が出射されたタイミングと、受光部が戻り光を受光したタイミングとに基づいて視準対象までの距離を算出する距離算出部と、補正部材の駆動に応じて受光部の焦点距離を制御する変倍部とを備える。【０００５】
本発明の第２の態様における測距計は、対象物を視準して視準対象の光学像を形成する視準光学系と、測定光を視準対象に出射する送光部と、視準対象からの戻り光を受光して受光信号を出力する受光部と、測定光が出射されたタイミングと、受光部が戻り光を受光したタイミングとに基づいて視準対象までの距離を算出する距離算出部と、距離算出部に入力された受光信号に基づいて、受光部の焦点距離を制御する変倍部と、変倍部により受光部の焦点距離が制御されてから改めて入力された受光信号に基づいて距離算出部に距離を算出して出力させる制御部とを備える。【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】測距計１０のブロック図である。
【図２】手振れ補正なしの状態における受光光学系の焦点距離ごとの受光領域と照射光領域との関係を説明する図である。
【図３】受光光学系の焦点距離に応じた照射光領域と受光領域との関係を示す図である。
【図４】受光光学系の焦点距離に応じた照射光領域と受光領域との関係を示す図である。
【図５】測距結果に応じて受光光学系の焦点距離を制御する一例を示すフロー図である。
【図６】受光信号のＳ／Ｎ比に応じて受光光学系の焦点距離を制御する一例を示すフロー図である。
【図７】手振れ補正時における受光光学系の焦点距離ごとの受光領域と照射光領域との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
図１は、本発明の第１実施形態における測距計１０のブロック図を示す。測距計１０は、送光部１００、受光部２００、視準光学系３００、振れ検出部４００、補正部５００、変倍部６００、距離算出部７００、制御部８００および測距ボタン９００を含む。
【００１０】
送光部１００は、測定光を視準対象に出射する。送光部１００は、対物レンズ１１０、補正レンズ５１０、正立プリズム１２０および発光部１３０を有する。以降の説明においては、測距計１０において送光部１００が測定光を出射する方向、すなわち図中の光線Ｂ３の矢印方向を前方と呼ぶ。なお、以降の説明においては、視準対象を対象物と呼ぶ場合がある。
【００１１】
発光部１３０は、単位時間当たりに予め定められた個数のパルス状の測定光を出射する。この場合に、発光部１３０は、例えば、毎秒数百から数千個のパルス光を測定光として出射する。発光部１３０の一例は、赤外線を発振する半導体レーザーである。以下、発光部１３０は赤外域の測定光を出射する例を用いて説明する。
【００１２】
正立プリズム１２０は、可視光帯域を反射して、赤外帯域を透過するダイクロイック反射面１２２と、可視光帯域に加えて赤外帯域についても高い反射率を有する全反射面１２４、１２６とを有する。測定光はダイクロイック反射面１２２を透過し、全反射面１２４において反射され、光線Ｂ２として測距計１０内を前方に向かって伝播する。さらに、正立プリズム１２０は、ダイクロイック反射面１２２、全反射面１２４、１２６および他の反射面を用いて、入射光線により形成される倒立鏡像を正立正像に反転させる。正立プリズム１２０の例は、ダハプリズム、ポロプリズム等である。
【００１３】
対物レンズ１１０は、測距計１０の前端に配され、前側の端面が測距の対象となる対象物に対向する。対物レンズ１１０の後側端面は、補正レンズ５１０を挟んで、正立プリズム１２０の前側端面に対向する。
【００１４】
受光部２００は、視準対象からの戻り光を受光して電気信号に変換した受光信号を出力する。受光部２００は、送光部１００および視準光学系３００とは別個の光学系である、受光レンズ２１０、変倍レンズ６１０、帯域透過フィルター２２０および受光素子２３０を含む。これにより、受光部２００は、送光部１００および視準光学系３００とは異なる光軸を有する。以降の説明では、受光部の光学系を受光光学系と呼ぶ場合がある。
【００１５】
受光レンズ２１０の後方には、変倍レンズ６１０、帯域透過フィルター２２０および受光素子２３０が順次配される。帯域透過フィルター２２０は、測定光を含む狭い波長帯域の光を透過し、他の波長帯域の光を遮断または減衰させる。受光素子２３０の例は、測定光の波長帯域に対して感度を有するフォトダイオード、フォトトランジスタ等である。測定光に対して背景光の影響を排除するという観点から、受光素子２３０の受光面積はより小さいことが好ましい。
【００１６】
上記受光部２００において、受光レンズ２１０には、測距計１０の前方に位置する対象物から反射または散乱された光線Ｃ１が入射する。光線Ｃ１は、受光レンズ２１０で集光されて光線Ｃ２として後方に向かって伝播し、帯域透過フィルター２２０を通過した後、受光素子２３０に受光される。
【００１７】
受光素子２３０は、受光した光信号を強度に対応した電気信号に変換する。受光素子２３０は、当該電気信号を、距離算出部７００へ出力する。
【００１８】
距離算出部７００は、測定光が出射されたタイミングと受光部２００が入射光を受光したタイミングとに基づいて、対象物までの距離を算出する。距離算出部７００は、増幅器、二値化回路、サンプリング回路、カウンタ回路、発振器などを含む。距離算出部７００は、受光素子２３０から出力された電気信号を、増幅器により増幅処理する。そして、距離算出部７００は、二値化回路にて予め定められた閾値を用いて、増幅処理された当該電気信号を二値化信号に変換する。さらに、距離算出部７００は、当該二値化信号をサンプリング回路にてデジタルサンプリングして、発振器のサンプリングクロックに同期した受光信号を生成する。
【００１９】
距離算出部７００は、受光信号のパルスにおけるサンプリングクロックのカウント値より、発光部１３０がパルス光を出射した時間と、対象物から反射等された入射光を受光素子２３０が受光した時間の時間差を算出する。距離算出部７００は、測定光の各パルス光に対して同様に時間差の算出処理を順次実行する。そして、受光信号におけるパルスの時間差を算出するごとに、内部メモリの当該時間差に該当するメモリアドレスに信号値を積算する。これにより、距離算出のためのヒストグラムが生成される。予め定められた個数のパルス光に対応する受光信号について当該処理が終わると、距離算出部７００は、積算値が最大のメモリアドレスを特定する。距離算出部７００は、当該メモリアドレスに該当する時間差Δｔを、対象物に対応する送受光の時間差であると認定する。
【００２０】
距離算出部７００は、当該認定した時間差Δｔに基づいて、対象物までの距離を演算する。具体的には、距離算出部７００は、当該時間差を下記の式にて距離に換算する。
ｌ=ｃ×Δｔ／２
ここで、ｌは対象物までの距離、ｃは光速である。距離算出部７００は、算出した対象物までの距離ｌの情報を制御部８００に送る。制御部８００は、距離算出部７００で求められた対象物までの距離等の情報を、レチクルプレート３２０に文字、画像等によりユーザに示す。
【００２１】
視準光学系３００は、対象物を視準して視準対象の光学像を形成する。視準光学系３００はレチクルプレート３２０および接眼レンズ３１０を有する。視準光学系３００はさらに、対物レンズ１１０と補正レンズ５１０および正立プリズム１２０を送光部１００と共有する。これにより、送光部１００と視準光学系３００とは見かけの光軸が一致する。ユーザは、視準光学系３００を通して前方を観察して対象物に対して視準を定める。
【００２２】
レチクルプレート３２０は、送光部１００の対物レンズ１１０の焦点位置に配置される。接眼レンズ３１０の前端は、測距計１０の内部においてレチクルプレート３２０の後端に対向する。レチクルプレート３２０は、視準指標および表示部を有する。視準指標の形状の例は、十字線、矩形枠、円形枠等である。表示部は、透過型の液晶等を用いて、対象物までの距離の計測結果を、文字、画像等によりユーザに示す。
【００２３】
視準光学系３００には、測距計１０の前方に位置する対象物から反射または散乱された光のうち、対物レンズ１１０の見込み角の範囲内を伝播する光線Ａ１が入射する。光線Ａ１は、対物レンズ１１０で光線Ａ２として集光し、正立プリズム１２０、レチクルプレート３２０および接眼レンズ３１０を通じて、測距計１０の後方に光線Ａ３として出射される。これにより、ユーザは、接眼レンズ３１０を通じて、対象物の正立正像を観察する。
【００２４】
ユーザが接眼レンズ３１０を通じて観察する対象物の像には、レチクルプレート３２０に配された視準指標が重畳される。よって、ユーザは、接眼レンズ３１０を通じて観察する像に視準指標が重畳されるように測距計１０を配向させて対象物に視準する。この場合に、上記の通り送光部１００と視準光学系３００とは見かけの光軸が一致するので、視準指標の示す位置に測定光が照射される。
【００２５】
振れ検出部４００は、検出方向が互いに交差する複数の角速度センサー等を備えて測距計１０に生じる振れを検出する。複数の角速度センサーは、例えば、測距計１０のピッチングおよびヨーイングを検出する方向に配される。角速度センサーの各々は、測距計１０が変位した場合に、情報として方向と大きさとを含む変位量に対応した振れ検出信号を補正部５００および制御部８００に出力する。
【００２６】
補正部５００は、補正レンズ５１０、補正制御部５２０および駆動量演算部５３０を含む。補正部５００は視準光学系３００の光路に配され、振れ検出部４００で検出された振れ量に基づいて、視準光学系３００で形成された視準対象の光学像の像ぶれを補正するために、補正レンズ５１０を駆動して視準光学系３００の光軸を補正する。
【００２７】
具体的には、駆動量演算部５３０は、振れ検出部４００の出力を周期的に参照して、補正レンズ５１０の駆動量を演算する。駆動量演算部５３０は、演算した当該駆動量に対応した補正信号を補正制御部５２０へ出力する。また、駆動量演算部５３０は、当該補正信号を制御部８００を介して、変倍制御部６２０へ出力する。補正制御部５２０は、当該補正信号に応じた駆動量で、補正レンズ５１０を駆動させることによって、視準光学系３００に生じる光軸の変動を補正する。当該駆動量には、方向と大きさの情報が含まれる。以降の説明では、視準光学系３００に生じる光軸の変動を補正する動作を手振れ補正動作と呼ぶ場合がある。また、上記駆動量に対応した対象物上における当該光軸の到達位置の変位量を、光軸の補正量と呼ぶ場合がある。当該光軸の補正量は、方向と大きさの情報が含まれる。
【００２８】
また、本実施形態において、補正制御部５２０は、補正レンズ５１０の位置を検出する位置検出部として機能する。補正制御部５２０は、周期的に補正レンズ５１０の位置を検出する。補正制御部５２０は、検出した補正レンズ５１０の位置に応じて、補正レンズ５１０の駆動量を帰還制御する。これにより、衝撃、振動等の外乱が加わった場合であっても、補正レンズ５１０の位置を精度よく制御できる。
【００２９】
なお、補正部５００は、常時補正動作をしてもよいが、ユーザが測距計１０を使用している期間に限って補正動作を実行してもよい。ユーザが測距計１０を使用していることは、例えば、接眼レンズ３１０を覗くユーザの目を検出して、補正部５００をオン／オフしてもよい。また、ユーザが測距ボタン９００を操作したことに基づいて補正部５００が動作を開始してもよい。その後に、予め定められた時間を超えてユーザの操作が無い場合に補正部５００の動作を停止してもよい。
【００３０】
補正レンズ５１０は、対物レンズ１１０の近傍において、補正制御部５２０により駆動されて、光線Ａ２、Ｂ２各々の光路を変位させる。これにより、測距計１０が変位した場合に光学的に当該変位を打ち消すように補正レンズ５１０を変位させることにより、ユーザが観察する像のブレを止めることができる。補正レンズ５１０は送光部１００にも共用されているので、測距計１０が変位しても同じ対象物に測定光を照射し続けることができる。
【００３１】
変倍部６００は、補正レンズ５１０の駆動に応じて、受光光学系の焦点距離を制御する。例えば、変倍部６００は、駆動量演算部５３０からの補正信号が示す補正レンズ５１０の駆動量に基づき、受光光学系の焦点距離を制御する。当該変倍部６００は、変倍レンズ６１０、変倍制御部６２０、変倍駆動部６３０および位置検出部６４０を含む。
【００３２】
変倍駆動部６３０には、例えば、ボイスコイルモーターやステッピングモーター等を用いることができる。位置検出部６４０には、例えば、ホール素子やＭＲ素子等を使用した磁気センサーのほかに、光学式位置検出センサー等を用いることができる。
【００３３】
変倍制御部６２０は、変倍駆動部６３０に変倍信号を出力して、変倍レンズ６１０を光軸方向に変位させる。これによって、受光レンズ２１０と変倍レンズ６１０との間隔が変化して、受光光学系の焦点距離が変化する。
【００３４】
また、位置検出部６４０は、周期的に変倍レンズ６１０の位置を検出して、当該位置に対応した信号である位置信号を変倍制御部６２０に出力する。変倍制御部６２０は、位置検出部６４０から取得した変倍レンズ６１０の位置信号に応じて、変倍レンズ６１０の駆動量を帰還制御する。
【００３５】
制御部８００は、測距計１０における測距動作を総合的に制御する。制御部８００の制御対象には、送光部１００、受光部２００、距離算出部７００等が含まれる。
【００３６】
図２は、手振れ補正なしの状態における受光光学系の焦点距離ごとの受光領域と照射光領域との関係を説明する図である。特に、測距計１０にて、ユーザ２２が測距を行っている様子を示す。
【００３７】
本実施形態における測距計１０の視準光学系３００と送光部１００とは光軸が一致しているので、測定光は対象物上の視準位置に照射される。対物レンズ１１０から出射した測定光は、特定の照射角で広がり、Ａ地点およびＢ地点における視準位置にそれぞれ照射光領域１２ｎ、１２ｆを形成する。図２において、Ａ地点、Ｂ地点は、測距計１０から、それぞれ近い距離と遠い距離にある代表的な地点である。
【００３８】
受光領域１４ｎ、１４ｆは、Ａ地点およびＢ地点において受光部２００が光を取り込む領域を示す。受光領域１４ｎ、１４ｆは、対象物までの距離と受光角θとで決まる。ここで受光角θは、受光レンズ２１０の焦点距離ｆと受光素子２３０の有効受光径とで決まる光の取り込み角である。
【００３９】
また、図２において、送光中心軸１６は、送光部１００から出射される測定光の中心軸および受光部２００角の中心軸を示す。受光中心軸１８は、受光部２００へ取り込まれる光の中心軸すなわち受光光学系の光軸を示す。
【００４０】
図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、受光光学系の焦点距離ｆが、それぞれｆｗ、ｆｍ、ｆｔである場合における受光領域と照射光領域との関係を示す。ここで、受光光学系の焦点距離は、ｆｔ＞ｆｍ＞ｆｗという関係にある。以後の説明においても、ｆｔ、ｆｍ、ｆｗの値の大小関係は不変とする。
【００４１】
測距計１０においては、Ｂ地点で照射光領域１２ｆの中心と受光領域１４ｆの中心とが凡そ一致するように調整されている。したがって、Ｂ地点以外の距離においては、照射光領域の中心と、受光領域の中心とが一致しない、いわゆるパララックスが生じる。図２において、送光中心軸１６と受光中心軸１８との較差がパララックスである。図２のＡ地点において、照射光領域１２ｎの中心は、受光領域１４ｎの中心から外側へ移動している。
【００４２】
また、図２で示すように、受光光学系の焦点距離ｆが長いほど受光角θは狭くなる。したがって、θｗ＞θｍ＞θｔという関係にある。したがって、例えばＡ地点において、図２（ａ）の受光領域１４ｎの径よりも図２（ｂ）受光領域１４ｎの径の方が大きい。
【００４３】
測距計１０において、照射光領域１２ｎ、１２ｆが受光領域１４ｎ、１４ｆに含まれる場合に測距が可能である。上述したように、受光光学系の焦点距離ｆが長くなるほど、受光角θは狭くなる。また、上述したように、Ｂ地点以外の距離においてはパララックスＰが生じている。したがって、図２に示したように、測距計１０において測距が可能な範囲の近側端ＮＰは、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と受光光学系の焦点距離ｆが長くなり受光角θが狭くなるに従い、ＮＰｗ、ＮＰｍ、ＮＰｔというように遠方側へ移動する。
【００４４】
図３は、受光光学系の焦点距離に応じた照射光領域と受光領域との関係を示す図である。具体的には、図３は、図２のＢ地点における受光領域１４ｆと照射光領域１２ｆとの関係を示している。図３（ａ）は、図２（ｂ）の状態を示しており、受光光学系の焦点距離ｆはｆｍである。また、図３（ｂ）は、図２（ｃ）の状態を示しており、受光光学系の焦点距離ｆはｆｔである。上述したように、焦点距離ｆの関係より、受光領域１４ｆは、図３（ａ）よりも図３（ｂ）の方が狭くなっている。
【００４５】
測距の精度は、受光素子２３０で検出される信号のＳ／Ｎ比によって変動する。ここで、Ｓ／Ｎ比は、当該信号における測定光に対応する信号レベルＳと、太陽光等の外乱光に対応する信号レベルＮとの比である。一般的に、当該Ｓ／Ｎ比が大きいほど、測距の精度は高くなる傾向がある。
【００４６】
受光領域に占める照射光領域の割合によって、Ｓ／Ｎ比は変動する。例えば、図３（ａ）のように、照射光領域１２ｆが受光領域１４ｆに占める割合が比較的小さい場合には、測定光に対する外乱光の取り込み量の割合が大きくなるため、Ｓ／Ｎ比は小さくなる。一方、図３（ｂ）のように、照射光領域１２ｆが受光領域１４ｆに占める割合が大きい場合には、測定光に対する外乱光の取り込み量の割合が小さくなるため、Ｓ／Ｎ比は大きくなる。
【００４７】
そこで、本実施形態における測距計１０は、Ｓ／Ｎ比が予め定められた閾値よりも小さい場合に、受光光学系の焦点距離ｆを長くする。これによって、Ｓ／Ｎ比を大きくして、特に遠くにある対象物に対する測距の精度を向上させることができる。詳細は後述する。
【００４８】
図４は、受光光学系の焦点距離に応じた照射光領域と受光領域との関係を示す図である。具体的には、図４は、図２のＡ地点における受光領域１４ｎと照射光領域１２ｎとの関係を示している。図４（ａ）は、図２（ｃ）の状態を示しており、受光光学系の焦点距離ｆはｆｔである。また、図４（ｂ）は、図２（ａ）の状態を示しており、受光光学系の焦点距離ｆはｆｗである。上述したように、焦点距離ｆの関係より、受光領域１４ｎは、図４（ａ）よりも図４（ｂ）の方が広くなっている。
【００４９】
図３の説明において、受光光学系の焦点距離ｆを長くすると、受光角θが狭くなるため、照射光領域が受光領域に占める割合が大きくなり、Ｓ／Ｎ比が大きくなるため、測距の精度が向上することを記した。
【００５０】
しかしながら、図２で説明したように、Ｂ地点以外の距離においては、パララックスＰが発生するため、照射光領域の中心と受光領域の中心はずれている。このため、受光光学系の受光角θが狭くなるに従い、測距計１０において測距が可能な範囲の近側端ＮＰは、遠方側に移動する。
【００５１】
図４（ａ）においては、照射光領域１２ｎが受光領域１４ｎに含まれないため、測距できない。一方、図４（ｂ）においては、照射光領域１２ｎが受光領域１４ｎに含まれるため、測距できる。このように、受光光学系の焦点距離ｆを短くするように制御することによって、近距離の対象物について測距できる。
【００５２】
そこで、本実施形態において、変倍部６００は、対象物までの距離が予め定められた閾値よりも小さい場合に、受光光学系の焦点距離ｆを短くするように制御する。
【００５３】
具体的には、変倍部６００は、照射光領域１２ｎが受光領域１４ｎにすべて含まれるように受光光学系の焦点距離ｆを制御する。更に具体的には、受光光学系の受光角θ（ｒａｄ）が以下の式を満足するように焦点距離ｆを制御する。
ｌ×θ＝｛（ｌ×θｅ）／２＋Ｐ｝×２
ここで、ｌは対象物の測距計からの距離、θｅは測定光の発散角（ｒａｄ）、Ｐはパララックスを示す。
【００５４】
本実施形態において、変倍部６００は、受光部２００の受光結果に基づいて、受光光学系の焦点距離を制御する。なお、当該受光結果には、距離算出部７００により算出された距離、Ｓ／Ｎ比が含まれる。
【００５５】
図５は、測距結果に応じて受光光学系の焦点距離を制御する一例を示すフロー図である。本フローにおいて、変倍部６００は、プレ測距動作で算出された距離に基づいて、予め定められた距離範囲に対して予め定められた焦点距離となるように受光光学系の焦点距離ｆを制御する。当該予め定められた距離範囲として、遠距離、中距離、近距離の３つの範囲が定められている。
【００５６】
本フローは、例えば、測距ボタン９００がユーザにより押下され、制御部８００が測距指令を受け付けることにより開始される。制御部８００は、プレ測距動作を開始して、距離算出部７００に対象物までの距離Ｄｐを算出させる（Ｓ１０１）。プレ測距動作とは、本実施形態において、本測距動作を実行する前に、焦点距離の制御目標を決めるために、対象物までの距離を計測する測距動作をいう。なお、本フローにおいて、受光光学系の焦点距離ｆは、ワイド端の焦点距離、すなわち受光光学系のとり得る最も短い焦点距離から始まる。
【００５７】
距離算出部７００は、制御部８００を介して、変倍部６００に距離Ｄｐの情報を出力する。変倍部６００は、距離Ｄｐが予め定められた閾値Ｄｍよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０２）。ここで、予め定められた閾値Ｄｍは、対象物が予め定められた遠距離の範囲にあるか否かを判定するための閾値である。距離Ｄｐが予め定められた閾値Ｄｍよりも大きいと判定した場合には（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、変倍部６００は、対象物は遠距離の範囲にあると判断して、予め定められた焦点距離ｆｔに受光光学系の焦点距離を変更する（Ｓ１０３）。
【００５８】
一方、距離Ｄｐが予め定められた閾値Ｄｍよりも大きくないと判定した場合には（Ｓ１０２：ＮＯ）、変倍部６００は、距離Ｄｐが予め定められた閾値Ｄｓよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１０４）。ここで、予め定められた閾値Ｄｓは、対象物が予め定められた近距離の範囲にあるのか、あるいは中距離の範囲にあるのかを判定するための閾値である。距離Ｄｐが予め定められた閾値Ｄｓよりも大きいと判断した場合には（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、変倍部６００は、対象物は中距離の範囲にあると判断して、予め定められた焦点距離ｆｍに受光光学系の焦点距離を変更する（Ｓ１０５）。距離Ｄｐが予め定められた閾値Ｄｓよりも大きくないと判断した場合には（Ｓ１０４：ＮＯ）、変倍部６００は、対象物は近距離の範囲にあると判断して、予め定められた焦点距離ｆｗに受光光学系の焦点距離を変更する（Ｓ１０６）。
【００５９】
受光光学系の焦点距離の変更を完了すると、変倍部６００は、制御部８００に焦点距離の変更動作が完了したことを示す変倍完了信号を出力する。当該変倍完了信号が入力されると、制御部８００は、本測距動作を開始して、距離算出部７００に対象物までの距離を算出させる（Ｓ１０７）。
【００６０】
制御部８００は、距離算出部７００が算出した距離をレチクルプレート３２０に表示する（Ｓ１０８）。その後、本フローを終了する。
【００６１】
図６は、測距結果に応じて受光光学系の焦点距離を制御する他の例を示すフロー図である。本フローにおいて、変倍部６００は、プレ測距動作で検出された受光信号のＳ／Ｎ比に応じて、受光光学系の焦点距離を制御する。
【００６２】
本フローは、例えば、測距ボタン９００がユーザにより押下され、制御部８００が測距指令を受け付けることにより開始される。制御部８００は、測距動作を開始して、距離算出部７００に対象物までの距離およびＳ／Ｎ比を算出させる（Ｓ２０１）。なお、本フローにおいて、受光光学系の焦点距離は、ワイド端の焦点距離から始まる。
【００６３】
距離算出部７００は、制御部８００を介して、変倍部６００にＳ／Ｎ比の情報を出力する。変倍部６００は、当該Ｓ／Ｎ比が予め定められたＳＮｔｈよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２０２）。当該Ｓ／Ｎ比が予め定められた閾値ＳＮｔｈよりも大きいと判定した場合には（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、ステップＳ２０６へ移行する。このとき、変倍部６００は、Ｓ／Ｎ比が予め定められた閾値ＳＮｔｈよりも大きいことを示す信号を制御部８００へ出力する。当該信号が出力されると、制御部８００は、距離算出部７００で算出された距離をレチクルプレート３２０に表示する（Ｓ２０６）。
【００６４】
一方、当該Ｓ／Ｎ比が予め定められたＳＮｔｈよりも大きくないと判定した場合には（Ｓ２０２：ＮＯ）、変倍部６００は、現在の受光光学系の焦点距離ｆがテレ端の焦点距離、すなわち受光光学系のとり得る最も長い焦点距離であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。
【００６５】
現在の受光光学系の焦点距離ｆがテレ端の焦点距離でないと判定した場合には（Ｓ２０３：ＮＯ）、ステップＳ２０４へ移行して、変倍部６００は、受光光学系の焦点距離を予め定められた値だけ長くする（Ｓ２０４）。受光光学系の焦点距離のインクリメントである当該予め定められた値は、ワイド端の焦点距離とテレ端の焦点距離の差を例えば１０分割した値としてもよい。そして、変倍部６００は、ステップＳ２０１へ移行する。このとき、変倍部６００は、変倍完了信号を制御部８００へ出力する。当該変倍完了信号が入力されると、制御部８００は、再び測距動作を開始する。
【００６６】
一方、現在の受光光学系の焦点距離ｆがテレ端の焦点距離であると判定した場合には（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、変倍部６００は、焦点距離ｆがテレ端に到達したことを示す変倍制限信号を制御部８００へ出力する。当該変倍制限信号が出力されると、制御部８００は、測距結果が得られたか否かを判定する（Ｓ２０５）。例えば、Ｓ／Ｎ比が低いため、１回の測距動作において、予め定められたパルス数を検出できない場合には、距離算出部７００は、測距結果として０を出力する。
【００６７】
制御部８００は、距離算出部７００から測距結果として０が出力された場合には、測距結果が得られなかったと判定する。一方、制御部８００は、距離算出部７００から測距結果として０以外の値が出力された場合には、測距結果が得られたと判定する。
【００６８】
測距結果が得られたと判定した場合には（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、制御部８００は、距離算出部７００が算出した距離をレチクルプレート３２０に表示する（Ｓ２０６）。一方、測距結果が得られなかったと判定した場合には（Ｓ２０５：ＮＯ）、制御部８００は、測距が失敗した旨を示すアラートをレチクルプレート３２０に表示する（Ｓ２０７）。以上の動作が完了すると、本フローは終了する。
【００６９】
図７は、手振れ補正時における受光光学系の焦点距離ごとの受光領域と照射光領域との関係を説明する図である。なお、図２と同じ部材には同じ符号を付け、図２の説明と重複する内容についての記載は省略する。
【００７０】
図７（ａ）は、測距動作において、手振れが発生していない状態を示す。図７（ｂ）から（ｄ）は、測距動作において、手振れにより測距計１０の重心回りに角度ａのピッチングが生じている状態を示す。補正部５００の手振れ補正動作により、照射光領域１２ｎ、１２ｆがそれぞれＡ地点、Ｂ地点において同一の位置に維持される。
【００７１】
図７において、送光中心軸１６ｂは、もしくは手振れ補正動作がなされる前の測定光の中心軸を示す。また、送光中心軸１６ａは、手振れ補正動作がなされた後の測定光の中心軸を示す。受光中心軸１８ａは、手振れ補正動作がなされた後の受光光学系の光軸を示す。
【００７２】
図７（ａ）、（ｂ）において、受光光学系の焦点距離ｆはｆｔである。また、図７（ｃ）、（ｄ）において、受光光学系の焦点距離ｆは、それぞれｆｍ、ｆｗである。
【００７３】
図７（ａ）では、Ｂ地点においてパララックスがない。一方、Ａ地点においては、パララックスＰがある。図７（ｂ）から（ｄ）では、手振れ補正動作に起因して、Ｂ地点においてパララックスＰｖｆが発生している。また、Ａ地点においてもパララックスＰｖｎが発生しており、パララックスの総量はＰ＋Ｐｖｎである。
【００７４】
図７（ｂ）から（ｄ）よりわかるように、本実施形態にかかる測距計１０においては、送光部１００および視準光学系３００の光軸の補正量は、送光中心軸１６ａと１６ｂとの較差に該当する。したがって、当該光軸の補正量は、パララックスＰｖｎ、Ｐｖｆと等価である。
【００７５】
また、図７のＢ地点においては、手振れ補正動作に起因して発生するパララックスＰｖｆの影響により、受光光学系の焦点距離ｆをｆｍまで変化させないと、受光領域１４ｆに照射光領域１２ｆが含まれないため、測距することができない。一方、Ａ地点においては、手振れ補正動作に起因して発生するパララックスＰｖｎの影響により、受光光学系の焦点距離ｆをｆｗまで変化させないと、受光領域１４ｎに照射光領域１２ｎが含まれないため、測距することができない。このように、対象物までの距離が近いほど、受光光学系の焦点距離ｆを短くする必要がある。
【００７６】
そこで、本実施形態において変倍部６００は、補正部５００で補正された光軸の補正量および距離算出部７００により算出された距離に基づいて、受光部２００の光学系の焦点距離を制御する。この場合に、光軸の補正量と補正レンズ５１０の駆動量とが対応しているので、変倍部６００は、補正レンズ５１０の駆動量および上記距離に基づいて焦点距離を制御する。変倍部６００は、照射光領域が受光領域にすべて含まれるように受光光学系の焦点距離ｆを制御する。これによって、比較的大きな振れに対する手振れ補正動作中であっても安定して測距することができる。
【００７７】
この場合に、図５で説明したフローと同様に、本測距に先立って、プレ測距動作で対象物までの距離を算出する。変倍部６００は、当該距離と駆動量とから焦点距離ｆを算出して、当該焦点距離となるように、変倍レンズ６１０を駆動する。その後、本測距動作が実行される。
【００７８】
なお、変倍部６００は、駆動量と距離との両方に基づいて焦点距離を制御することに代えて、対象物までの距離に関わらず駆動量に基づいて焦点距離を制御してもよい。この場合に、変倍部６００は、駆動量が大きいほど、受光光学系の焦点距離を短くする。これにより、変倍部６００は、照射光領域が受光領域にすべて含まれるように受光光学系の焦点距離ｆを制御する。
【００７９】
なお、上記図１において、対物レンズ１１０、受光レンズ２１０および接眼レンズ３１０、補正レンズ５１０および変倍レンズ６１０を一枚のレンズで代表して表した。しかしながら、これらのレンズは複数枚のレンズを含んでもよい。
【００８０】
発光部１３０は赤外線を発光することに代えて、紫外線を発光するものであってもよい。この場合には、正立プリズム１２０のダイクロイック反射面１２２も紫外線に対応したものが用いられる。
【００８１】
以上の説明では、視準光学系３００における光軸ブレを補正するために、光学部材として補正レンズ５１０を使用したが、補正レンズ５１０に替えて正立プリズム１２０を使用してもよい。また、他の補正部材として、入射面または出射面を形成する部材を揺動させることにより入射面と出射面とがなす頂角を変化させることができる可変頂角プリズム等を用いてもよい。
【００８２】
なお、以上において、変倍部６００は、受光領域に照射光領域のすべてが含まれるように受光光学系の焦点距離を制御したが、受光領域に照射光領域の少なくとも一部が入るように当該焦点距離を制御してもよい。例えば、受光領域に照射光領域の半分が入るように当該焦点距離を制御してもよい。また、対象物までの距離に応じて、照射光領域のうち、どの程度が受光領域に含まれるように当該焦点距離を制御するのかを対象物までの距離に応じて定めてもよい。
【００８３】
なお、以上において、プレ測距動作では、通常の測距動作の場合よりも少ない個数のパルス光で対象物までの距離を算出してもよい。
【００８４】
また、以上においては、時間差の信号値を積算したヒストグラムを用いて距離を算出する例を説明した。これに限られず、時間差の信号値の平均値から距離を算出する等、ヒストグラムを用いない場合に適用してもよい。
【００８５】
なお、以上においては、送光部１００と視準光学系３００とが共通の光軸を有する、いわゆる２眼タイプの測距計について説明した。しかしながら、送光部１００、受光部２００および視準光学系３００がそれぞれ異なる光軸を有する、いわゆる３眼タイプの測距計についても同様の処理、および制御を適用することができる。
【００８６】
なお、以上において、変倍部６００は、駆動量演算部５３０から出力される補正信号が示す駆動量に応じて受光光学系の焦点距離を制御したが、振れ検出部４００から出力される振れ検出信号が示す振れ量の大小に応じて、受光光学系の焦点距離を制御してもよい。また、位置検出部として機能する補正制御部５２０が周期的に検出する補正レンズ５１０の位置、または当該位置から算出できる初期位置からの移動量に応じて、受光光学系の焦点距離を制御してもよい。
【００８７】
なお、以上において、変倍部６００は、受光信号のＳ／Ｎ比に応じて受光光学系の焦点距離を制御する例について説明したが、受光信号のノイズ値に応じて受光光学系の焦点距離を制御してもよい。例えば、ノイズ値が大きいほど受光光学系の焦点距離が長くなるように制御してもよい。
【００８８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【００８９】
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００９０】
１０  測距計、１２ｎ、１２ｆ  照射光領域、１４ｎ、１４ｆ  受光領域、１６、１６ａ、１６ｂ  送光中心軸、１８、１８ａ  受光中心軸、２２  ユーザ、１００  送光部、１１０  対物レンズ、１２０  正立プリズム、１２２  ダイクロイック反射面、１２４、１２６  全反射面、１３０  発光部、２００  受光部、２１０  受光レンズ、２２０  帯域透過フィルター、２３０  受光素子、３００  視準光学系、３１０  接眼レンズ、３２０  レチクルプレート、４００  振れ検出部、５００  補正部、５１０  補正レンズ、５２０  補正制御部、５３０  駆動量演算部、６００  変倍部、６１０  変倍レンズ、６２０  変倍制御部、６３０  変倍駆動部、６４０  位置検出部、７００  距離算出部、８００  制御部、９００  測距ボタン
【図１】
2016030924.tif 000003
【図２】
2016030924.tif 000004
【図３】
2016030924.tif 000005
【図４】
2016030924.tif 000006
【図５】
2016030924.tif 000007
【図６】
2016030924.tif 000008
【図７】
2016030924.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月9日(2017.3.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像ブレを補正する第１の補正部材を有し、測定光を視準対象に出射する送光部と、
前記視準対象からの戻り光を受光して受光信号を出力する受光部と、
を有する測距計において、
前記第１の補正部材を駆動する駆動部と、
前記第１の補正部材の駆動により偏って進行する前記測定光を前記受光部に入射させる第２の補正部材と
を備える距離計。
【請求項２】
前記距離計に加わる振れ量に基づいて前記第１の補正部材を駆動する駆動量を算出する駆動量算出部を備え、前記第２の補正部材は、前記駆動量算出部で演算された前記駆動量に基づき、前記受光部の焦点距離を制御する請求項１に記載の距離計。
【請求項３】
前記距離計に加わる振れ量に基づいて前記第１の補正部材を駆動する駆動量を算出する駆動量算出部と、
前記演算された駆動量に基づいて駆動された前記第１の補正部材の位置を検出する位置検出部を備え、前記第２の補正部材は、前記駆動量算出部で演算された前記駆動量および前記位置検出部で検出された前記位置の少なくとも一方に基づき、前記受光部の焦点距離を制御する請求項１に記載の距離計。
【請求項４】
前記第２の補正部材は、前記振れ量、前記駆動量および前記第１の補正部材の初期位置からの移動量の少なくともいずれかが大きいほど、前記受光部の前記焦点距離を短くする請求項３に記載の距離計。
【請求項５】
前記測定光の送光から受光までの時間に基づいて距離を演算する距離算出部を備え、
前記第２の補正部材は、前記距離算出部により算出された前記距離にさらに基づいて、前記受光部の前記焦点距離を制御する請求項１から４のいずれか１項に記載の距離計。
【請求項６】
一旦、前記距離に基づいて、前記第２の補正部材により前記受光部の前記焦点距離が制御されてから、改めて前記距離算出部に距離を算出して出力させる制御部をさらに備える請求項５に記載の距離計。
【請求項７】
前記第２の補正部材は、前記距離算出部により算出された前記距離が予め定められた閾値よりも小さい場合に、前記受光部の前記焦点距離を短くする請求項５または６に記載の距離計。
【請求項８】
像ブレを補正する第１の補正部材を有し、対象物を視準する視準光学系と、
測定光を前記視準対象に出射する送光部と、
前記視準対象からの戻り光を受光して受光信号を出力する受光部と、
を有する測距計において、
前記第１の補正部材を駆動する駆動部と、
前記第１の補正部材の駆動により偏って進行する前記測定光を前記受光部に入射させる第２の補正部材と、
前記測定光の送光から受光までの時間に基づいて距離を演算する距離演算部と、
を備える測距計。
【国際調査報告】
2016030924.tif 000010
2016030924.tif 000011