(57)【要約】【課題】光源の配光特性に応じて光源の取り付け状態を設定する必要がなく、光量を極力減らすことなく良好な光量を得る。【解決手段】光源２３０からの測定光を被測定物に照射して得られた被測定物からの反射光と、光源２３０から取得された内部参照光と、に基づいて被測定物までの距離を測定する光波距離計において、光源からの測定光の光束を絞る絞り部材２２４を備え、この絞り部材２２４の絞り開口２２４ａを光源２３０からの射出光の特性に影響を受けない形状である円形とした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの測定光を被測定物に照射して得られた被測定物からの反射光と、
前記光源から取得された内部参照光と、に基づいて被測定物までの距離を測定する光波距離計において、
前記光源からの測定光の光束を絞る絞り部材を備え、
前記絞り部材の絞り開口の形状を前記光源からの射出光の特性に影響を与えない形状としたことを特徴とする光波距離計。
【請求項２】
前記絞り開口の形状を円形としたことを特徴とする請求項１に記載の光波距離計。
【請求項３】
前記絞り開口の形状を楕円形としたことを特徴とする請求項１に記載の光波距離計。
【請求項４】
前記絞り開口の形状を多角形としてことを特徴とする請求項１に記載の光波距離計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定物で反射された測定光を受光する受光光学系と、測定物に測定光を照射する射出光学系とを備え、目標までの距離を測定する光波距離計に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の光波距離計は、変調した所定波長領域の測定光を被測定物に照射し、被測定物からの反射光を受光して、内部参照光と受光された測定光との位相差から測定物までの距離を測定する。
【０００３】
図５は従来の光波距離計の構成を示す断面図である。この光波距離計４００は、対物レンズ４１０と、２つの反射面を備えるプリズム４２０と、光源４３０と、射出光学系４４０と、反射鏡４５０と、ダイクロイックミラー４６０と、視準光学系４７０と、受光素子４８０とを備える。
【０００４】
対物レンズ４１０は、光軸Ｏａに配置した３枚のレンズで構成される。プリズム４２０は、対物レンズ４１０の後方の光軸Ｏａ上に配置され、光軸Ｏａに対して４５度の角度をなす平行２つの反射面、すなわち測定光を射出する方向に反射する射出用反射面４２１と、入射した測定光を受光素子４８０に向け反射する受光用反射面４２２とを備える。
【０００５】
光源４３０は所定波長領域の光を発生する。射出光学系４４０は、光軸Ｏａと平行な光軸Ｏｂに配置され、光源４３０からの光を平行光にするコリメータ４４１と、測定光を断続的に遮断する光チョッパ４４２と、絞り部材４４３とを備える。反射鏡４５０は、光軸Ｏｂに４５度の角度で配置され射出光学系４４０からの測定光の方向を９０度変更して、プリズム４２０の射出用反射面４２１に向け、光軸Ｏｃに沿って測定光を反射する。この射出用反射面４２１で反射された測定光は、対物レンズ４１０を経て測定物に射出される。
【０００６】
測定物からの反射光は、対物レンズ４１０を経てダイクロイックミラー４６０に至る。ダイクロイックミラー４６０は、入射した光から、所定波長帯域の測定光を反射し、他の光を透過させ視準光学系４７０に射出する。ダイクロイックミラー４６０で反射された測定光は、プリズム４２０の受光用反射面４２２で反射され、受光素子４８０に入射する。
【０００７】
このような光波距離計において絞り部材は、光源からの光を絞るものであり、光源から射出される光の配光特性に合わせて選択される。すなわち、光源からの光が最も効率よく射出されるように選定され、設置される。特許文献１には、絞りとしてスリット状の絞りが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−１４９１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の絞り部材の開口形状は、光源の配光特性に合わせて設定される。このため、光源の配光特性に合わせて、光源と絞り部材の角度関係（光軸を中心とする回転位置関係）が適切でないと、光源からの光が減少してしまう。このため、例えば絞り部材又は光源の角度位置（光軸を中心とする角度位置）が適正となるように調整しければならない。
また、従来の細長いスリットでは、プリズムでの測定範囲が縦方向は広い（測定範囲が余っていて）が、横方向が狭い（測定範囲を広く取っていた）。このため、回折作用による光の回り込みが縦横で偏りが生じ、絞りのボケを生じていた。
更に、光源の配光特性は個体により異なることがあり、光源における配光特性を個体別に予め把握して、絞り部材の開口形状を選定したり、光源又は絞り部材の取付け角度を設定したりしなければならず手間がかかるという問題がある。
【００１０】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、回折現象によるぼけの発生を防止するとともに、光源の配光特性に応じて光源の取り付け状態を設定する必要がなく、光量を極力減らすことなく良好な光量が得られる光波距離計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】
【００１１】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、光源からの測定光を被測定物に照射して得られた被測定物からの反射光と、前記光源から取得された内部参照光と、に基づいて被測定物までの距離を測定する光波距離計において、前記光源からの測定光の光束を絞る絞り部材を備え、前記絞り部材の絞り開口の形状を前記光源からの射出光の特性に影響を与えない形状としたことを特徴とする光波距離計である。
【００１２】
同じく請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光波距離計において、前記絞り開口の形状を円形としたことを特徴とする。
【００１３】
同じく請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の光波距離計において、前記絞り開口の形状を楕円形としたことを特徴とする。
【００１４】
同じく請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の光波距離計において、前記絞り開口の形状を多角形としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る光波距離計によれば、回折現象によるぼけの発生を防止するとともに、配置する光源の配光特性に応じて光源又は絞り部材の取り付け状態を設定する必要がなく良好な光量の光束を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る光波距離計を示す正面図である。
【図２】同光波距離計を示す断面図である。
【図３】同光波距離計の光学系を示すものであり、（ａ）は測定光射出の状態を示す模式図、（ｂ）は内部参照光射出の状態を示す模式図である。
【図４】同光波距離計の絞り部材の構成を示す光波距離計の斜視図である。
【図５】従来の光波距離計の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態に係る光波距離計について説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１実施形態に係る光波距離計を示す正面図である。第１実施形態に係る光波距離計１００は、図１に示すように、三脚（図示せず）に取り付けられる基台部１０１に架台１０２が設けられ、この架台１０２には光学系を含む望遠鏡部１０３が支持されている。前記基台部１０１は整準ねじ１０４を有し、架台１０２が水平となる様に整準可能となっている。架台１０２は鉛直軸心を中心に回転可能であり、望遠鏡部１０３は水平軸心を中心に回転可能となっている。また、架台１０２には表示部１０６を有する操作入力部１０７が設けられ、前記表示部１０６には測定対象物までの距離の測定値等が表示される。
【００１９】
次に光波距離計１００の光学系について説明する。図２は同光波距離計を示す断面図、図３は同光波距離計の光学系を示すものであり、（ａ）は測定光射出の状態を示す模式図、（ｂ）は内部参照光射出の状態を示す模式図である。
【００２０】
光波距離計１００は、筐体１１０内に、鏡筒１２０と、ベース部１３０が形成されている。また、図２に示すように、光波距離計１００は、光学系２００として、受光光学系である対物レンズ系２１０と、測定光を射出して測定物に照射する射出光学系２２０と、対物レンズ系２１０からの測定光を光ファイバ２６０に導く射出反射光学系２４０とを備える。また光学系２００は、受光反射光学系２５０と、視準光学系２７０とを備える。光ファイバ２６０は、光センサー２６１（図３参照）に測定光を導く。視準光学系２７０は対物レンズ系２１０からの被測定物像を目視できるようにして、光波距離計１００の方向を決定したり補正したりするために使用される。
【００２１】
対物レンズ系２１０は、鏡筒１２０に配置され、被測定物であるプリズム２８０に向かう第１光軸Ｏ１を備え、被測定物からの光を集光する。対物レンズ系２１０は、３枚のレンズを備えており、各種収差が補正され全体で正のパワーを備える。射出光学系２２０は、ベース部１３０に配置され、第１光軸Ｏ１と平行な第２光軸Ｏ２を備え、光源２３０からの光を平行光である測定光として射出する。光源２３０は、例えば赤外線を発生するレーザーダイオードである。
【００２２】
射出光学系２２０は、コリメータレンズ２２１と、射出光を断続的に遮断し射出光を、光源から取得された内部参照光として取り出す台形プリズム２２５を備えたチョッパ２２６と、マイコンなどにより制御されて外光束光量を調整するサーキュラー２２２と手動で回転位置を設定することにより内部参照光の光量を調整する濃度フィルター３１０、と絞り部材２２４とを備える。濃度フィルター３１０は、円周上に濃度勾配を備えた円板状の部材である。また、サーキュラー２２２は、測定光出射光量の調整用に円周上に濃度勾配が付いている濃度フィルターを備え、サーキュラー駆動モータ２２３で回転駆動される円板状の部材である。
【００２３】
更に、チョッパ２２６はチョッパ駆動モータ２２７で回転駆動され、所定のタイミングで、第２光軸Ｏ２上のコリメータレンズ２２１の前側に出没するように駆動される。ここで、チョッパ２２６には、コリメータレンズ２２１を覆う板部２２６ａが形成されている。また、台形プリズム２２５は、図３（ｂ）に示すように２つの反射面２２５ａ、２２５ｂを備え、内部参照光を光センサー２６１に導く。
【００２４】
測定光の射出時には、図３（ａ）に示すように、チョッパ２２６は、コリメータレンズ２２１の射出口から外れ、光源２３０からの光は、サーキュラー２２２で断続的に遮られながら反射鏡２４１に向け、射出される。尚、図３（ａ）において、内部参照光の光軸を一点鎖線で示し、測定光の光路を矢印付の実線で示している。３（ａ）示した状態では、内部参照光は生成されてない。
【００２５】
内部参照光の射出時には、図３（ｂ）に示すように、チョッパ２２６はコリメータレンズ２２１の射出口に台形プリズム２２５の反射面２２５ａが配置される状態となる。この状態で、光源２３０からの光は、コリメータレンズ２２１を経て、台形プリズム２２５の反射面２２５ａ、２２５ｂで反射されて濃度フィルター３１０に向け射出される。濃度フィルター３１０で濃度調整された内部参照光は、光ファイバ２６３に入射する。このとき、コリメータレンズ２２１の開口は、板部２２６ａで完全に覆われるので、対物レンズ系２１０側には光は入射しない。光ファイバ２６３は、光ファイバ２６０と合流し、光ファイバ２６３からの内部参照光と、光ファイバ２６０からの測定光は同一の光センサー２６１で検出される。尚、図３（ｂ）において、内部参照光の光路を矢印付の実線で示し、測定光の光軸を一点鎖線で示している。３（ｂ）示した状態では、測定光は生成されてない。
【００２６】
射出反射光学系２４０は、第２光軸Ｏ２上に斜めに反射面を形成した反射鏡２４１と、対物レンズ系２１０の入射側（外側）に配置される第２反射手段である送光反射プリズム２４２とを備える。送光反射プリズム２４２は第１光軸Ｏ１上に傾斜した反射面２４２ａを備える。この例では対物レンズ系２１０の外側には、平行平面ガラスであるカバーガラス２８１が配置され、送光反射プリズム２４２は、このカバーガラス２８１の内側に接着されて配置されている。
【００２７】
受光反射光学系２５０は、ダイクロイックミラー２５１と、このダイクロイックミラー２５１からの光を直角方向に反射する受光反射部材である受光反射プリズム２５２とから構成される。ダイクロイックミラー２５１は、鏡筒１２０に配置され、対物レンズ系２１０から第１光軸Ｏ１に沿って入射する光のうち、所定波長帯域の光である測定光を反射する。他の帯域の光は透過して、鏡筒１２０に配置された視準光学系２７０に入射する。光波距離計１００のオペレーターは、視準光学系２７０を用いて、視準を行うことができる。受光反射プリズム２５２は、第１光軸Ｏ１に４５度の角度で形成された反射面２５２ａを有し、ダイクロイックミラー２５１からの光を光ファイバ２６０に向け反射する。
【００２８】
このような光波距離計１００では、光センサー２６１で検出した測定物であるプリズム２８０からの測定光と、光ファイバ２６３からの内部参照光とに基づいて被測定物であるプリズム２８０までの距離を演算する。
【００２９】
次に絞り部材２２４の構成について説明する。図５は同光波距離計の絞り部材の構成を示す光波距離計の斜視図である。絞り部材２２４は、遮光性の薄板で構成され、光軸の一には円形状の絞り開口２２４ａが開設されている。これにより、回折現象によるぼけの発生を防止するとともに、光源２３０からの測定光であるレーザー光の配光特性が、例えば断面において一方向に伸びた縦楕円形であったとしても、個別の光源の配光特性に応じて光源の取り付け状態を設定する必要がなく、光量を極力減らすことなく良好な光量を得ることができる。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る光波距離計１００では、図４に示すように、濃度フィルター３１０は、濃度勾配を形成した濃度勾配フィルム３１１と、濃度が一定、例えば透明な保護フィルム３１２とを重ねて、固定ねじ３１３を望遠鏡部１０３に配置されたベース部１３０の濃度フィルター取付部１３１に配置したものである。濃度勾配フィルム３１１および保護フィルム３１２は合成樹脂フィルムで構成される。そして、保護フィルム３１２が回転しても、濃度勾配フィルム３１１は保護フィルム３１２につれて回転することがないよう、接合せずに取り付けられる。
【００３１】
なお、上記例では、絞り部材の絞り開口を円形としたが、射出光の特性に影響を与えない形状であれば、楕円形、多角形等他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１００：光波距離計
１１０：筐体
１２０：鏡筒
１３０：ベース部
１３１：濃度フィルター取付部
２００：光学系
２１０：対物レンズ系
２２０：射出光学系
２２４：絞り部材
２２４ａ：絞り開口
２３０：光源
２４０：射出反射光学系
２４１：反射鏡
３１０：濃度フィルター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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