JP2007127475A - Light-wave distance meter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変調信号によって強度変調された測距光を測定光路と参照光路に送光し、測定光路上のターゲットで反射して戻ってきた反射光と参照光路からの光とを比較してターゲットまでの距離を求めることができる光波距離計に関する。 The present invention transmits distance measuring light whose intensity is modulated by a modulation signal to the measurement optical path and the reference optical path, and compares the reflected light reflected by the target on the measurement optical path and the light from the reference optical path. The present invention relates to a light wave rangefinder that can determine the distance to a target.
光波距離計としては、例えば、ターゲットに向けて照射された測距光(レーザ光線)による反射光と内部参照光路に照射された参照光との位相差を基にターゲットまでの距離を求めるようにした位相差方式の光波距離計が知られている。この種の光波距離計を用いて距離測定を行うに際しては、反射率の低い壁などをターゲットとするノンプリズム測定と、反射プリズムをターゲットとするプリズム測定が行われている。 As a light wave distance meter, for example, the distance to the target is obtained based on the phase difference between the reflected light by the distance measuring light (laser beam) irradiated toward the target and the reference light irradiated on the internal reference optical path. A phase difference type optical distance meter is known. When distance measurement is performed using this type of lightwave distance meter, non-prism measurement using a low-reflectance wall as a target and prism measurement using a reflective prism as a target are performed.
ノンプリズム測定(可視光)を行う場合、ターゲットの反射率が反射プリズムに比較して非常に小さいため、ターゲットに照射すべき測距光(レーザ光線)のパワーを非常に大きくするか、あるいは小さいパワーで測距光のビーム径を極力小さくし、ターゲットにおける単位面積当たりのエネルギー密度を大きくすることが必要である。しかし、照射すべき測距光の強度は安全性から制限される。この場合、ノンプリズム測定においては測定ポイントを特定する必要性と測定効率を考慮すると、測距光のビーム径を極力小さくすることが望ましい。一般にはターゲットの反射率はプリズムに比べて非常に低いので、ノンプリズム測定ではプリズム測定よりも測定距離が短くなる。 When performing non-prism measurement (visible light), the reflectivity of the target is much smaller than that of the reflective prism, so the power of the distance measuring light (laser beam) to be irradiated on the target is very large or small. It is necessary to make the beam diameter of the distance measuring light as small as possible with power and increase the energy density per unit area in the target. However, the intensity of the distance measuring light to be irradiated is limited due to safety. In this case, in the non-prism measurement, considering the necessity of specifying the measurement point and the measurement efficiency, it is desirable to make the beam diameter of the distance measuring light as small as possible. In general, the reflectivity of the target is very low compared to the prism, and therefore the measurement distance is shorter in the non-prism measurement than in the prism measurement.
一方、プリズム測定(非可視光)は、ノンプリズム測定よりもターゲットの反射率が高いので、長距離での測定が可能であるが、反射プリズムなどのターゲットを視準する際、大きなビーム径で照射する方がターゲットを捕らえ易くなるので、比較的大きなビーム広がりを有する測距光(レーザ光線)を用いることが望ましい。 On the other hand, prism measurement (invisible light) has a higher target reflectivity than non-prism measurement, so it can be measured over long distances. However, when collimating a target such as a reflective prism, Irradiation makes it easier to catch the target, so it is desirable to use distance measuring light (laser beam) having a relatively large beam spread.
このように、ノンプリズム測定(可視光)では測距光のビーム径を比較的小さくする必要があるのに対して、プリズム測定(非可視光)では測距光のビーム径を比較的大きくする必要があるので、ノンプリズム測定用に構成された光波距離計をそのままプリズム測定用に用いることは好ましくない。一方、ノンプリズム測定用の光波距離計とプリズム測定用の光波距離計を別々に構成したのでは不経済となる。 Thus, while the non-prism measurement (visible light) requires a relatively small beam diameter of the distance measuring light, the prism measurement (non-visible light) requires a relatively large beam diameter of the distance measuring light. Since it is necessary, it is not preferable to use a light wave distance meter configured for non-prism measurement as it is for prism measurement. On the other hand, it is uneconomical if the non-prism measuring light wave distance meter and the prism measuring light wave distance meter are configured separately.
そこで、1台の光波距離計でノンプリズム測定とプリズム測定ができるようにしたものが提案されている(特許文献1参照)。 In view of this, there has been proposed a non-prism measurement and prism measurement that can be performed with a single optical distance meter (see Patent Document 1).
前記従来技術においては、単一の光源を用いてノンプリズム測定とプリズム測定を行うに際して、ノンプリズム測定用の光路とプリズム測定用の光路を別々に設け、ノンプリズム測定時とプリズム測定時に光路切換手段を用いて光路の切り換えを行うようにしているため、光路切換手段を構成する機械的可動部の誤差などによっては光路等に狂いが生じたり、可動部の異常に伴って故障が発生したりすることが危惧される。 In the prior art, when performing non-prism measurement and prism measurement using a single light source, a non-prism measurement optical path and a prism measurement optical path are provided separately, and the optical path is switched during non-prism measurement and prism measurement. Since the optical path is switched using the means, the optical path may be distorted due to errors in the mechanically movable parts constituting the optical path switching means, or a failure may occur due to an abnormality of the movable parts. It is feared to do.
本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、機械的な可動部として、波長の異なる光を測距光と参照光に振り分ける手段を用いるだけで、ノンプリズム測定とプリズム測定を行うことにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to use a means for distributing light having different wavelengths into ranging light and reference light as a mechanical movable part. It is to perform prism measurement and prism measurement.
前記目的を達成するために、請求項1に係る光波距離計においては、波長の相異なる複数の光を変調信号で強度変調された光として発光する発光手段と、前記発光手段から一方の光を導入して第1の測距光または第1の参照光に振り分けるとともに、前記発光手段から他方の光を導入して第2の測距光または第2の参照光に振り分ける光分配手段と、前記光分配手段から第1の測距光を導入して測定光路に送光する第1の測距光送光手段と、前記光分配手段から第2の測距光を導入して発散させ、発散した第2の測距光を前記測定光路に送光する第2の測距光送光手段と、前記光分配手段から第1の参照光または第2の参照光を導入して参照光路に送光する参照光送光手段と、前記第1の測距光または前記第2の測距光の送光に伴って反射した反射光を受光したときに光電変換を行って測距信号を生成するとともに、前記参照光路から前記第1の参照光または第2の参照光を受光したときに光電変換を行って参照信号を生成する光電変換手段と、前記第1の測距光を基に得られた測距信号と前記第1の参照光を基に得られた参照信号とを比較してターゲットまでの距離を演算するとともに、前記第2の測距光を基に得られた測距信号と前記第2の参照光を基に得られた参照信号とを比較して前記ターゲットまでの距離を演算する演算手段とを備えて構成した。 In order to achieve the above object, in the optical distance meter according to claim 1, a light emitting means for emitting a plurality of lights having different wavelengths as light whose intensity is modulated by a modulation signal, and one light from the light emitting means. Introducing and distributing the first distance measuring light or first reference light to the second distance measuring light or second reference light by introducing the other light from the light emitting means and the light distribution means; A first distance measuring light transmitting means for introducing the first distance measuring light from the light distributing means and transmitting it to the measuring optical path; a second distance measuring light from the light distributing means for introducing and diverging; Second distance measuring light transmitting means for transmitting the second distance measuring light to the measurement optical path, and introducing the first reference light or the second reference light from the light distributing means to the reference optical path. A reference light transmitting means that emits light, and reflected with the transmission of the first distance measuring light or the second distance measuring light. When the reflected light is received, photoelectric conversion is performed to generate a ranging signal, and when the first reference light or the second reference light is received from the reference optical path, photoelectric conversion is performed to generate a reference signal. Calculating the distance to the target by comparing the photoelectric conversion means, the ranging signal obtained based on the first ranging light, and the reference signal obtained based on the first reference light A calculation means for calculating a distance to the target by comparing a distance measurement signal obtained on the basis of the second distance measurement light and a reference signal obtained on the basis of the second reference light; Configured.
(作用)波長の異なる光を変調信号で強度変調された光として発光手段で発光しているときに、ノンプリズム測定を行うときには、発光手段から一方の光を導入して第1の測距光または第1の参照光に振り分け、第1の測距光を測定光路に送光し、第1の参照光を参照光路に送光し、第1の測距光の送光に伴って測定物(ターゲット)で反射した反射光、例えば、反射率の低い壁などで反射した反射光を光電変換して測距信号を生成するとともに、参照光路からの第1の参照光を光電変換して参照信号を生成し、生成した測距信号と参照信号とを比較してターゲットまでの距離を求めることで、ノンプリズム測定を行うことができる。一方、プリズム測定を行うに際して、発光手段から他方の光を導入して第2の測距光または第2の参照光に振り分け、第2の測距光を導入して発散させ、発散した第2の測距光を測定光路に送光し、第2の参照光を参照光路に送光し、第2の測距光の送光に伴って測定物(ターゲット)で反射した反射光、例えば、反射プリズムで反射した反射光を光電変換して測距信号を生成するとともに、参照光路からの第2の参照光を光電変換して参照信号を生成し、生成した測距信号と参照信号とを比較してターゲットまでの距離を演算することで、プリズム測定を行うことができる。すなわち、波長の異なる光を測距光と参照光に振り分ける光分配手段、例えば、光路切換えシャッタを除き、他に機械的な要素で構成された可動部を用いて、測距光を送光するための光路を切り換えることなく、ノンプリズム測定とプリズム測定を行うことができ、信頼性の向上に寄与することができる。 (Function) When non-prism measurement is performed when light having different wavelengths is emitted by the light emitting means as light whose intensity is modulated by a modulation signal, the first ranging light is introduced by introducing one light from the light emitting means. Alternatively, the light is distributed to the first reference light, the first ranging light is transmitted to the measurement optical path, the first reference light is transmitted to the reference optical path, and the measurement object is transmitted along with the transmission of the first ranging light. The reflected light reflected by the (target), for example, the reflected light reflected by a low-reflectance wall or the like is photoelectrically converted to generate a ranging signal, and the first reference light from the reference optical path is photoelectrically converted and referenced. A non-prism measurement can be performed by generating a signal and comparing the generated distance measurement signal with a reference signal to obtain a distance to the target. On the other hand, when performing prism measurement, the other light is introduced from the light emitting means and distributed to the second distance measuring light or the second reference light, the second distance measuring light is introduced to diverge, and the diverged second light is emitted. The distance measurement light is transmitted to the measurement optical path, the second reference light is transmitted to the reference optical path, and the reflected light reflected by the measurement object (target) along with the transmission of the second distance measurement light, for example, The reflected light reflected by the reflecting prism is photoelectrically converted to generate a ranging signal, the second reference light from the reference optical path is photoelectrically converted to generate a reference signal, and the generated ranging signal and reference signal are By comparing and calculating the distance to the target, prism measurement can be performed. That is, the light distribution means that distributes the light having different wavelengths to the distance measurement light and the reference light, for example, the optical path switching shutter is excluded, and the distance measurement light is transmitted using a movable part constituted by other mechanical elements. Therefore, it is possible to perform non-prism measurement and prism measurement without switching the optical path, thereby contributing to improvement in reliability.
請求項2に係る光波距離計においては、請求項1に記載の光波距離計において、前記発光手段は、前記一方の光を可視光で発光する第1の発光素子と、前記他方のを赤外光で発光する第2の発光素子を備えて構成した。 According to a second aspect of the present invention, in the optical distance meter according to the first aspect, the light-emitting means includes a first light-emitting element that emits the one light with visible light, and the other the infrared light. A second light emitting element that emits light is provided.
(作用)一方の光を可視光を発生する第1の発光素子に、例えば、可視光レーザダイオードを用いることで、測距光(レーザ光線)のビーム径を極力小さくすることができ、より少ない光のパワーでノンプリズム測定を効率良く行うことができる。一方、他方の光を赤外光で発光する第2の発光素子に、例えば、赤外光レーザダイオードを用いることで、発散系の測距光を得ることができ、プリズム測定においてターゲット(反射プリズム)の視準をある程度ラフに行うことができ、測定作業が容易となる。 (Operation) For example, a visible light laser diode is used as the first light emitting element that generates visible light, and the beam diameter of the distance measuring light (laser beam) can be reduced as much as possible. Non-prism measurement can be performed efficiently with the power of light. On the other hand, by using an infrared laser diode, for example, as the second light emitting element that emits the other light with infrared light, divergent distance measuring light can be obtained, and the target (reflecting prism) can be obtained in prism measurement. ) Can be performed roughly to some extent, and the measurement work becomes easy.
以上の説明から明らかなように、請求項1に係る光波距離計によれば、信頼性の向上に寄与することができる。 As is clear from the above description, the light wave distance meter according to claim 1 can contribute to the improvement of reliability.
請求項2によれば、より少ない光のパワーでノンプリズム測定を効率良く行うことができるとともに、プリズム測定における測定作業を容易に行うことができる。 According to the second aspect, the non-prism measurement can be efficiently performed with less light power, and the measurement work in the prism measurement can be easily performed.
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施例を示す光波距離計のノンプリズム測定時のブロック構成図、図2は、本発明の一実施例を示す光波距離計のプリズム測定時のブロック構成図、図3は、光源の他の実施例を示す要部構成図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples. FIG. 1 is a block configuration diagram of a light wave distance meter according to an embodiment of the present invention during non-prism measurement, and FIG. 2 is a block configuration diagram of a light wave distance meter during prism measurement according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a main part configuration diagram showing another embodiment of the light source.
これらの図において、位相差方式の光波距離計10は、2波長発光レーザダイオード12、コリメートレンズ14、光路切換シャッタ16、コリメートレンズ18、光ファイバ20、ダイクロイックミラー22、コリメートレンズ24、赤外光用光ファイバ26、コリメートレンズ28、ダイクロイックミラー30、反射鏡32、34、対物レンズ36、ダイクロイックプリズム38、光量調整絞り40、受光ダイオード42、増幅・周波数変換器44、コントロールユニット46、可視光レーザダイオード用駆動回路48、赤外光レーザダイオード用駆動回路50を備え、視準光学系として対物レンズ36、合焦レンズ67、ダイクロイックプリズム38、焦点板68、接眼レンズ69とで構成されている。従って、ターゲット又は視準点をこの視準光学系で確認することができる。なお、焦点板68上には十字線が設けられ、十字線の交点が視準光学系の視準軸となっている。
In these drawings, a phase difference type optical
2波長発光レーザダイオード12は、光源として、可視光で発光する第1の発光素子としての可視光レーザダイオード12aと、赤外光で発光する第2の発光素子としての赤外光レーザダイオード12bを備えて構成されており、可視光レーザダイオード12aは、可視光レーザダイオード用駆動回路48を介してコントロールユニット46に接続され、赤外光レーザダイオード12bは、赤外光レーザダイオード用駆動回路50を介してコントロールユニット46に接続されている。
The two-wavelength light
コントロールユニット46は、各駆動回路48、50に対して変調信号100を出力する信号発生器としての機能を備えているとともに、駆動回路48を駆動するための選択信号102を駆動回路48に出力するとともに、駆動回路50を駆動するための選択信号104を駆動回路50に出力する信号処理器としての機能を備えて構成されている。変調信号100としては、例えば、周波数75MHz、250kHzなどの信号が用いられる。変調信号100が各駆動回路48、50に出力されているときに、コントロールユニット46から選択信号102が出力されて可視光LD用駆動回路48の駆動が行われたときには、可視光レーザダイオード12aから、変調信号100で強度変調された光、例えば、波長655nmのレーザ光線が発光されるようになっている。一方、変調信号100が出力されているときに、コントロールユニット46から選択信号104が出力されて赤外光LD用駆動回路50の駆動が行われたときには、赤外光レーザダイオード12bから、変調信号100で強度変調された光、例えば、波長780nmのレーザ光線が発光するようになっている。すなわち、可視光レーザダイオード12a、赤外光レーザダイオード12b、駆動回路48、50、コントロールユニット46は、波長の相異なる光を変調信号で強度変調された光として発光する発光手段として構成されている。2波長レーザダイオードは市販(例えば、ソニー:SLD6164、シャープ:GH30507T2A、ローム:RLD2WMUV2等)がある。
The
可視光レーザダイオード12aまたは赤外光レーザダイオード12bの発光による光はコリメータレンズ14に導入され、ほぼ平行光線となって光路切換シャッタ16に入射するようになっている。光路切換シャッタ16は平行平面ガラス52を備えており、平行平面ガラス52はコリメートレンズ14の光軸54上に45°傾斜固定して配置されている。平行平面ガラス52は、コリメートレンズ14を通過した光(レーザ光線)の一部をコリメートレンズ18側に反射し、それ以外の光を光軸54に沿ってそのまま通過させるようになっている。この光路切換シャッタ16は、平行平面ガラス52で反射した光を遮蔽するように、平行平面ガラス52の中心部を回動中心として回動自在に配置されている。
The light emitted by the visible
具体的には、前記平行平面ガラス52の性質を利用して、光路切換シャッタ16は、コリメートレンズ14とダイクロイックミラー22とを結ぶ光を通過させ、コリメートレンズ14とコリメートレンズ18とを結ぶ光を遮蔽する第1の位置(垂直位置)に回動したり、あるいは、コリメートレンズ14とダイクロイックミラー22とを結ぶ光を遮蔽し、コリメートレンズ14とコリメートレンズ18とを結ぶ光を通過させる第2の位置(90°位置)に回動したりするようになっている。
Specifically, by utilizing the property of the
この場合、光路切換シャッタ16は、可視光レーザダイオード12aが発光しているときに、第1の位置(垂直位置)にあるときには、可視光レーザダイオード12aの発光による光を第1の測距光としてダイクロイックミラー22側に振り分け、第2の位置(90°位置)にあるときには、可視光レーザダイオード12aの発光による光を第1の参照光としてコリメートレンズ18側に振り分けることになる。また、光路切換シャッタ16は、赤外光レーザダイオード12bが発光しているときに、第1の位置(垂直位置)にあるときには、赤外光レーザダイオード12bの発光による光を第2の測距光としてダイクロイックミラー22側に振り分け、第2の位置(90°位置)にあるときには、赤外光レーザダイオード12bの発光による光を第2の参照光としてコリメートレンズ18側に振り分けることになる。
In this case, when the visible
すなわち、光路切換シャッタ16と平行平面ガラス52は、可視光レーザダイオード12aの発光による光をコリメートレンズ14を介して導入し、導入した光(可視光)を第1の測距光と第1の参照光とに振り分けるとともに、赤外光レーザダイオード12aの発光による光をコリメートレンズ14を介して導入し、導入した光(赤外光)を第2の測距光と第2の参照光とに振り分ける光分配手段として構成されている。
That is, the optical
光路切換シャッタ16を通過した第1の測距光または第2の測距光はダイクロイックミラー22に入射するようになっている。ダイクロイックミラー22は、光路切換シャッタ16を通過した第1の測距光または第2の測距光のうち第1の測距光(可視光レーザダイオード12aの発光による測距光)のみを通過させ、第2の測距光(赤外光レーザダイオード12aの発光による測距光)をコリメートレンズ24側に反射させるようになっている。ダイクロイックミラー22を通過した第1の測距光は、ダイクロイックミラー22と同様に構成されたダイクロイックミラー30を通過した後、反射鏡32、34を介して測定光路56に向けて送光される。ダイクロイックミラー22および30は赤外光を反射し、可視光を通過させる作用を有している。なお、反射鏡34は対物レンズ36の後側に構成されていてもよい。
The first distance measuring light or the second distance measuring light that has passed through the optical
すなわち、ダイクロイックミラー22、30、反射鏡32、34は、光路切換シャッタ16によって振り分けられた第1の測距光を測定光路56に送光する第1の測距光送光手段として構成されており、可視光レーザダイオード12aの発光に従った第1の測距光は、図1に示すように、測定光路56上に存在する反射率の低い壁57などをターゲットとして出射されるようになっている。この場合、ノンプリズム用測定に使用される。
That is, the dichroic mirrors 22 and 30 and the reflecting mirrors 32 and 34 are configured as first distance measuring light transmitting means for transmitting the first distance measuring light distributed by the optical
一方、光路切換シャッタ16を通過した第2の測距光(赤外光レーザダイオード12bの発光による測距光)は、ダイクロイックミラー22で反射し、レンズ24で集光され赤外光用光ファイバ26内に導入され、光ファイバ26内を通過する過程で拡散し、発光面積がレーザダイオード時の数μmから光ファイバの径である数100μmφの発光面積を有した光として、コリメートレンズ28を介し、ダイクロイックミラー30に向けて出射され、このダイクロイックミラー30で反射したあと反射鏡32、34を介して測定光路56に送光される。
On the other hand, the second ranging light (ranging light by the light emitted from the
すなわち、ダイクロイックミラー22、コリメートレンズ24、赤外光用光ファイバ26、コリメートレンズ28、ダイクロイックミラー30、反射鏡32、34は、光路切換シャッタ16によって振り分けられた第2の測距光を測定光路56に送光する第2の測距光送光手段として構成されており、赤外光レーザダイオード12bの発光による第2の測距光は、図2に示すように、測定光路56上に存在する反射プリズム58をターゲットとして、反射プリズム58に向けて出射されるようになっている。この場合、プリズム用測定に使用される。
That is, the
赤外光用光ファイバ26は、コリメートレンズ24から入射された測距光(第2の測距光)を発散させ、発散した測距光をコリメートレンズ28に向けて出射するときに、測距光を発散系のビームとして出射するようになっている。
The optical fiber for infrared light 26 divides the distance measuring light (second distance measuring light) incident from the collimating
具体的には、赤外光レーザダイオード12bの発光面の大きさを約3μm2(≒3×1μm)とし、コリメートレンズ14の焦点距離を10mmとすると、コリメートレンズ14を通過した測距光の発散角は0°1′2″になる。また、赤外光レーザダイオード12bの代わりに、発光辺が約200μmの発光ダイオードを用い、コリメートレンズ14の焦点距離を100mmとすると、コリメートレンズ14を通過した測距光の発散角は0°6′53″になる。
Specifically, when the size of the light emitting surface of the
一方、赤外光用光ファイバ26として60μmのものを使用し、コリメートレンズ24の焦点距離を30mmとすると、光ファイバ26を通過した測距光の発散角は0°5′44″となる。すなわち、測距光を光ファイバ26を通過させることで、光源に発光ダイオードを用いたときとほぼ同じ発散角を得ることができる。
On the other hand, if a 60 μm
可視光レーザダイオード12aまたは赤外光レーザダイオード12bの発光に伴う測距光を測定光路56に向けて送光し、この測距光が測定光路56上に存在する壁57あるいは反射プリズム58などのターゲットで反射したときには、この反射光は反射鏡34を通過したあと対物レンズ36を介してダイクロイックプリズム38に入射し、ダイクロイックプリズム38で反射したあと光量調整絞り40を通過して受光ダイオード42に入射するようになっている。視準光学系の構成は前述した如く、ダイクロイックプリズム38は可視光の一部と赤外光を受光ダイオード42に導くようにフィルタ膜を設けていて、合焦レンズ67でターゲット又は目標物に合焦させるものである。一般には測距・測角儀であるトータルステーションに組込まれて使用される。
Ranging light accompanying light emission of the visible
光量調整絞り40は、例えば、モータ40a、回転板40b、モータ40aの回転軸40cで構成されている。回転板40bには、例えば、光の透過率が相異なる複数のフィルタが円周方向に沿って配置されており、モータ40aの回転に伴っていずれかのフィルタがダイクロイックプリズム38と受光ダイオード42とを結ぶ光路中に挿入されるようになっている。すなわち、ダイクロイックプリズム38と受光ダイオード42とを結ぶ光路中に、回転板40bのいずれかのフィルタを測定距離に応じて挿入することで、受光ダイオード42に入射する反射光の光量が常に一定になるように、光量調整できるようになっている。なお、回転板40のフィルタは公知のフィルタが使用できる。
The light
受光ダイオード42には、ターゲットからの反射光の他に、光ファイバ20からの参照光が入射するようになっており、光ファイバ20には、コリメートレンズ18から参照光が入射するようになっている。具体的には、内部参照光路を構成する光ファイバ20に近接して配置されたコリメートレンズ18には、光路切換シャッタ16によって振り分けられた第1の参照光または第2の参照光が入射するようになっている。すなわち、コリメートレンズ18は、光路切換シャッタ16によって振り分けられた第1の参照光(可視光レーザダイオード12aの発光による参照光)または第2の参照光(赤外光レーザダイオード12bの発光による参照光)を内部参照光路としての光ファイバ20に送光する参照光送光手段として構成されている。
In addition to the reflected light from the target, the reference light from the
受光ダイオード42は、ダイクロイックプリズム38を通過した反射光を受光したときに、反射光に対する光電変換を行って測距信号を生成し、一方、光ファイバ20を通過した第1の参照光または第2の参照光を受光したときに、各参照光に対する光電変換を行って参照信号を生成する光電変換手段として構成されており、受光ダイオード42の出力による測距信号または参照信号はそれぞれ増幅・周波数変換器44に出力されるようになっている。
When the
増幅・周波数変換器44は、測距信号または参照信号を増幅する増幅器を備えているとともに、測距信号または参照信号を、これらの信号よりも周波数の低い中間周波の測距信号または参照信号に変換するためのミキサー(混合器)や局部発振器を備えており、中間周波による測距信号または参照信号はそれぞれコントロールユニット46に供給されるようになっている。
The amplifier /
コントロールユニット46は、例えば、CPU、RAM、ROMなどを有するマイクロコンピュータや信号発生器などを備え、中間周波による測距信号または参照信号などを入力して各種の演算を行うように構成されている。例えば、コントロールユニット46は、可視光レーザダイオード12aの発光を基に生成された測距信号と参照信号との位相差を求め、この位相差を基に測定光路56上に存在する壁57などのターゲットまでの距離を演算する演算手段としての機能を備えているとともに、赤外光レーザダイオード12bの発光を基に生成された測距信号と参照信号との位相差を求め、この位相差を基に測定光路56上に存在する反射プリズム58などのターゲットまでの距離を演算する演算手段としての機能を備えて構成されている。
The
上記構成による光波距離計10を用いてノンプリズム測定を行うに際して、図1に示すように、作業者がコントロールユニット46に対して、可視光レーザダイオード12aを発光させるための操作を行うと、コントロールユニット46から駆動回路48に選択信号102が出力され、可視光レーザダイオード12aが発光する。このとき、光路切換シャッタ16がコリメートレンズ14とダイクロイックミラー22とを結ぶ光を通過させ、コリメートレンズ14とコリメートレンズ18とを結ぶ光を遮蔽する第1の位置(垂直位置)に回動すると、可視光レーザダイオード12aの発光による光は、コリメートレンズ14、平行平面ガラス52、光路切換シャッタ16を通過したあと、測距光(第1の測距光)として、ダイクロイックミラー22、30、反射鏡32、34を介して測定光路56上に存在する壁57などのターゲットに向けて出射される。このとき、ターゲットで反射した反射光は、反射鏡34、対物レンズ36、ダイクロイックプリズム38、光量強制絞り40を通過したあと受光ダイオード42に入射する。
When performing non-prism measurement using the optical
次に、光路切換シャッタ16が切り換えられて、コリメートレンズ14とダイクロイックミラー22とを結ぶ光を遮蔽し、コリメートレンズ14とコリメートレンズ18とを結ぶ光を通過させる第2の位置(90°位置)に回動すると、可視光ダイオード12aの発光による光は、コリメートレンズ14、平行平面ガラス52、光路切換シャッタ16を介してコリメートレンズ18に参照光(第1の参照光)として導入され、導入された参照光は光ファイバ20を介して受光ダイオード42に入射する。
Next, the optical
受光ダイオード42に入射した反射光は測距信号に変換され、増幅・周波数変換器44で増幅されたあと中間周波の測距信号としてコントロールユニット46に入力される。一方、受光ダイオード42に入射した参照光は参照信号に変換され、増幅・周波数変換器44で増幅されたあと中間周波の参照信号としてコントロールユニット46に入力される。コントロールユニット46においては、入力された測距信号と参照信号との位相差が求められ、この位相差を基に壁57などのターゲットまでの距離が求められる。この場合、測距光(第1の測距光)はビーム径が極力小さくなってターゲットに出射されるため、ターゲットまでの距離を効率良く求めることができる。
The reflected light incident on the
次に、プリズム測定を行うに際して、図2に示すように、作業者がコントロールユニット46に対して、赤外光レーザダイオード12bを発光させるための操作を行うと、コントロールユニット46から駆動回路50に選択信号104が出力され、赤外光レーザダイオード12bが発光する。このとき、光路切換シャッタ16がコリメートレンズ14とダイクロイックミラー22とを結ぶ光を通過させ、コリメートレンズ14とコリメートレンズ18とを結ぶ光を遮蔽する第1の位置(垂直位置)に回動すると、赤外光レーザダイオード12bの発光による光は、コリメートレンズ14、平行平面ガラス52、光路切換シャッタ16を通過したあと、測距光(第2の測距光)としてダイクロイックミラー22で反射し、コリメートレンズ24を通過したあと赤外光用光ファイバ26内に導入され、この光ファイバ26で発散したあと、コリメートレンズ28に入射する。発散した測距光はコリメートレンズ28を通過したあとダイクロイックミラー30で反射し、反射鏡32、34を介して測定光路56上に存在する反射プリズム58などのターゲットに向けて出射される。反射プリズム58で反射した反射光は、反射鏡34、対物レンズ36、ダイクロイックプリズム38、光量強制絞り40を通過したあと受光ダイオード42に入射する。
Next, when performing prism measurement, as shown in FIG. 2, when an operator performs an operation for causing the
次に、一定のタイミングで光路切換シャッタ16が切り換えられて、コリメートレンズ14とダイクロイックミラー22とを結ぶ光を遮蔽し、コリメートレンズ14とコリメートレンズ18とを結ぶ光を通過させる第2の位置(90°位置)に回動すると、赤外光レーザダイオード12bの発光による光は、コリメートレンズ14、平行平面ガラス52を通過したあとコリメートレンズ18に参照光(第2の参照光)として導入され、光ファイバ20を通過した参照光は受光ダイオード42に入射する。
Next, the optical
受光ダイオード42に入射した反射光は、測距信号に変換されたあと増幅・周波数変換器44で増幅されるとともに、中間周波の測距信号に変換されてコントロールユニット46に入力される。一方、受光ダイオード42に入射した参照光は参照信号に変換されたあと増幅・周波数変換器44で増幅されるとともに、中間周波の参照信号に変換されてコントロールユニット46に入力される。コントロールユニット46のおいては、入力された測距信号と参照光との位相差が求められ、この位相差を基に、測定光路56上に存在する反射プリズム58などのターゲットまでの距離が演算される。この際、赤外光レーザダイオード12bの発光に従った測距光は、赤外光用光ファイバ26で発散され、発散系の送光ビームとして反射プリズム58に向けて出射されるため、反射プリズム58をある程度ラフに視準しても、プリズム測定を正確に行うことができ、測定作業を容易に行うことができる。
The reflected light incident on the
このように、本実施例においては、光路切換えシャッタ16以外に機械的要素で構成された可動部を用いて、測距光の光路の切換えを行っていないため、可動部によって光路に狂いが生じたり、あるいは可動部の異常に伴って故障が生じたりするのを防止することができ、信頼性の向上に寄与することができる。
As described above, in this embodiment, since the optical path of the distance measuring light is not switched by using the movable part constituted by mechanical elements other than the optical
また、本実施例によれば、可視光レーザダイオード12aを用いることで、測距光(レーザ光線)のビーム径を極力小さくすることができ、ノンプリズム測定を効率良く行うことができるとともに、赤外光レーザダイオード12bを用いることで、発散系の測距光を得ることができ、プリズム測定においてターゲット58をある程度ラフに視準することができ、測定作業が容易となる。
Further, according to the present embodiment, by using the visible
本実施例においては、可視光レーザダイオード12aと赤外光レーザダイオード12bを2波長発光レーザダイオード12として、一体にしたものについて述べたが、図3に示すように、可視光レーザダイオード12aと赤外光レーザダイオード12bをそれぞれ個別に配置し、可視光レーザダイオード12aと光路切換シャッタ16との間にコリメートレンズ14a、ダイクロイックミラー60を配置し、光路切換シャッタ16と赤外光レーザダイオード12bとの間にコリメートレンズ14b、ダイクロイックミラー60を配置する構成を採用することもできる。
In this embodiment, the visible
10 光波距離計
12 2波長発光レーザダイオード
12a 可視光レーザダイオード
12b 赤外光レーザダイオード
14 コリメートレンズ
16 光路切換シャッタ
18 コリメートレンズ
20 光ファイバ
22 ダイクロイックミラー
24 レンズ
26 赤外光用光ファイバ
28 コリメートレンズ
30 ダイクロイックミラー
32、34 反射鏡
36 対物レンズ
38 ダイクロイックプリズム
40 光量調整絞り
42 受光ダイオード
44 増幅・周波数変換器
46 コントロールユニット
48、50 駆動回路
58 反射プリズム
DESCRIPTION OF
Claims (2)
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2011191106A (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Sokkia Topcon Co Ltd | Light-wave range finder |
CN109324318A (en) * | 2017-07-31 | 2019-02-12 | 赫克斯冈技术中心 | Including the rangefinder for considering the SPAD structure of multiple targets |
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-
2005
- 2005-11-02 JP JP2005319302A patent/JP2007127475A/en active Pending
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