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JPH09152333A - 合焦式測距装置 - Google Patents

合焦式測距装置

Info

Publication number
JPH09152333A
JPH09152333A JP7333986A JP33398695A JPH09152333A JP H09152333 A JPH09152333 A JP H09152333A JP 7333986 A JP7333986 A JP 7333986A JP 33398695 A JP33398695 A JP 33398695A JP H09152333 A JPH09152333 A JP H09152333A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
target object
focusing
lens
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7333986A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadahiko Hoshi
忠彦 星
Yuji Kadomatsu
雄次 門松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP7333986A priority Critical patent/JPH09152333A/ja
Publication of JPH09152333A publication Critical patent/JPH09152333A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Focusing (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コーナーキューブの面取部に起因する誤測距
を確実に回避する。 【解決手段】 送光光学系と受光光学系と視準光学系と
を備えた合焦式測距装置において、目標物体が所定の反
射物体(たとえばコーナーキューブ)であるときに、対
物レンズを介した光の集光点が対物レンズの光軸に沿っ
て目標物体から実質的に位置ずれするように合焦レンズ
を駆動するための駆動手段を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は合焦式測距装置に関
し、特に目標物までの光路を往復したパルスレーザ光に
基づいて目標までの距離を測定する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来の合焦式測距装置の構成を
概略的に示す図である。図4の装置において、LD(レ
ーザーダイオード)7からのレーザー光は、分割プリズ
ム6、ダイクロイックプリズム3、合焦レンズ2および
対物レンズ1を介して、目標物体(不図示)に達する。
目標物体からの反射光は、対物レンズ1および合焦レン
ズ2を介して、ダイクロイックプリズム3に入射する。
【0003】ダイクロイックプリズム3で反射された光
は、分割プリズム6を介してAPD(アパランシェフォ
トダイオード)8に達する。一方、ダイクロイックプリ
ズム3を透過した可視光は、焦点板4上に目標物体の像
を形成する。焦点板4上に形成された目標物体の像は、
接眼レンズ5によって拡大観察される。なお、LD7と
焦点板4とは光学的に共役に配置されている。したがっ
て、合焦レンズ2を光軸に沿って駆動しながら接眼レン
ズ5を介して目標物を視準した状態において、送信光は
目標物体上に集光する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
合焦式測距装置では送信レーザー光が目標物体上に集光
する。したがって、目標物体までの距離が小さい場合す
なわち近距離を測距する場合には、目標物体上に形成さ
れるレーザースポット径は非常に小さくなる。
【0005】ところで、目標物体として用いられるコー
ナーキューブでは、その中心部分に荒刷面からなる面取
部が形成されている。したがって、近距離にあるコーナ
ーキューブの中心を視準して測距しようとすると、形成
されるレーザースポットが荒刷面よりも小さくなる場合
がある。その結果、送信光の大部分が荒刷面で散乱して
いまい、正確な測距を行うことができなくなるという不
都合があった。
【0006】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、コーナーキューブの面取部に起因する誤測距
を確実に回避することのできる合焦式測距装置を提供す
ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、第1発明においては、合焦レンズおよび対物レンズ
を介して目標物体上に光を集光するための送光光学系
と、前記対物レンズおよび前記合焦レンズを介した前記
目標物体からの反射光を光分割するための光分割手段
と、前記光分割手段を介して分割された一方の前記目標
物体からの反射光を受光するための受光光学系と、前記
光分割手段を介して分割された他方の前記目標物体から
の反射光に基づいて前記目標物体を視準するための視準
光学系とを備えた合焦式測距装置において、前記目標物
体が所定の反射物体であるときに、前記対物レンズを介
した光の集光点が前記対物レンズの光軸に沿って前記目
標物体から実質的に位置ずれするように前記合焦レンズ
を駆動するための駆動手段を備えていることを特徴とす
る合焦式測距装置を提供する。
【0008】第2発明においては、合焦レンズおよび対
物レンズを介して目標物体上に光を集光するための送光
光学系と、前記対物レンズおよび前記合焦レンズを介し
た前記目標物体からの反射光を光分割するための光分割
手段と、前記光分割手段を介して分割された一方の前記
目標物体からの反射光を受光するための受光光学系と、
前記光分割手段を介して分割された他方の前記目標物体
からの反射光に基づいて前記目標物体を視準するための
視準光学系とを備えた合焦式測距装置において、前記目
標物体が所定の反射物体であって前記目標物体までの距
離が所定距離よりも小さいときに警告を発するための警
告手段を備えていることを特徴とする合焦式測距装置を
提供する。
【0009】第3発明においては、合焦レンズおよび対
物レンズを介して目標物体上に光を集光するための送光
光学系と、前記対物レンズおよび前記合焦レンズを介し
た前記目標物体からの反射光を光分割するための光分割
手段と、前記光分割手段を介して分割された一方の前記
目標物体からの反射光を受光するための受光光学系と、
前記光分割手段を介して分割された他方の前記目標物体
からの反射光に基づいて前記目標物体を視準するための
視準光学系とを備えた合焦式測距装置において、前記目
標物体が所定の反射物体であるときに、前記送光光学系
の光軸に対して送光光束を傾けさせるための光束傾斜手
段を備えていることを特徴とする合焦式測距装置を提供
する。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の合焦式測距装置では、合
焦レンズを光軸に沿って駆動することによって、たとえ
ばコーナーキューブのような所定の反射部材の面取部上
に光が集光しないようにする。すなわち、対物レンズの
光軸に沿って送信光の集光点を面取部から実質的に位置
ずれさせるか、あるいはコーナーキューブに向かう光を
ほぼ平行光束にする。こうして、コーナーキューブ上に
形成される光スポット径を面取部よりも実質的に大きく
し、面取部の外側に形成された反射面からの光を受光し
て正確な測距を行うことができる。なお、遠距離測距の
場合にはコーナーキューブ上に形成される光スポット径
が十分大きくなるので、近距離の場合に限って合焦レン
ズを駆動するようにしてもよい。
【0011】また、第2発明では、目標物体がコーナー
キューブであって近距離測距を行う場合には、たとえば
警告音や警告灯を介して警告を発する。この警告に基づ
いて、コーナーキューブの面取部に起因する誤測距を回
避するための動作を作業者が適宜行うことができる。誤
測距を回避するための動作として、たとえば視準中心を
コーナーキューブの中心から外したり、合焦レンズを光
軸に沿って駆動してコーナーキューブの面取部上におけ
る集光を回避することができる。
【0012】さらに、第3発明によれば、送光光束を光
軸に対して傾けさせることによって、コーナーキューブ
の面取部の外側に形成された反射面上に光を集光させ
る。こうして、コーナーキューブの面取部に起因する誤
測距を確実に回避することができる。この場合も、近距
離の場合に限って光束を傾けさせるようにしてもよい。
【0013】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図1は、本発明の第1実施例にかかる合焦式測
距装置の構成を概略的に示す図である。図1の装置にお
いて、たとえばLD(レーザーダイオード)のような光
源7から射出された送信レーザー光は、分割プリズム6
で図中下方に反射された後、ダイクロイックプリズム3
に入射する。
【0014】ダイクロイックプリズム3の分割面に形成
されたダイクロイック膜は、レーザー光を反射し且つ可
視光を透過する特性を有する。したがって、ダイクロイ
ックプリズム3に入射した送信レーザー光は、図中左側
に反射された後、光軸AXに沿って移動可能な合焦レン
ズ2に入射する。合焦レンズ2を介した送信光は、対物
レンズ1を介して、目標物体であるコーナーキューブ1
0に入射する。コーナーキューブ10からの反射光すな
わち受信レーザー光は、対物レンズ1および合焦レンズ
2を介して、ダイクロイックプリズム3に入射する。
【0015】ダイクロイックプリズム3で図中上方に反
射されたレーザー光は、分割プリズム6を透過した後、
たとえばAPD(アパランシェフォトダイオード)のよ
うな受光素子8に達する。APD8からの出力信号は、
信号処理回路11の入力に接続されている。また、信号
処理回路11の出力は、スピーカ13のような警告手段
に接続されている。
【0016】このように、LD7、分割プリズム6、ダ
イクロイックプリズム3、合焦レンズ2および対物レン
ズ1は、目標物体であるコーナーキューブ10に光を集
光するための送光光学系を構成している。また、対物レ
ンズ1、合焦レンズ2、ダイクロイックプリズム3、分
割プリズム6およびAPD8は、送信レーザー光に対す
る目標物体であるコーナーキューブ10からの反射光を
受光するための受光光学系を構成している。
【0017】一方、コーナーキューブ10からの反射光
のうちダイクロイックプリズム3を透過した可視光は、
焦点板4上にコーナーキューブ10の像を形成する。焦
点板4上に形成されたコーナーキューブ10の像は、接
眼レンズ5によって拡大観察される。このように、対物
レンズ1、合焦レンズ2、ダイクロイックプリズム3、
焦点板4および接眼レンズ5は、目標物体であるコーナ
ーキューブ10を視準するための視準光学系を構成して
いる。
【0018】なお、LD7と焦点板4とは光学的に共役
に配置されている。したがって、合焦レンズ2を光軸A
Xに沿って駆動しながら接眼レンズ5を介してコーナー
キューブ10を視準した状態において、送信光はコーナ
ーキューブ10上に集光する。
【0019】測距動作においては、まず視準光学系を介
してコーナーキューブ10を視準した状態で、送光光学
系を介して送信光を送光し、受光光学系を介して受信光
を受光する。受光光学系のAPD8で光電変換された出
力信号は、信号処理回路11に入力される。信号処理回
路11では、コーナーキューブ10までの光路を往復し
た光の情報に基づいてコーナーキューブ10までの距離
を求める。信号処理回路11で求めた距離が特定距離よ
りも小さい場合には、スピーカ13から警告音が発生す
る。
【0020】このように、第1実施例では、コーナーキ
ューブで近距離測距を行う場合、警告音が発生する。し
たがって、作業者は、この警告に基づいて、コーナーキ
ューブの面取部に起因する誤測距が発生していることを
知ることができる。そこで、たとえば視準中心をコーナ
ーキューブの中心から外したり、合焦レンズを光軸に沿
って駆動したりして、送信光がコーナーキューブの面取
部だけに集光するのを防止することができる。その結
果、コーナーキューブの面取部に起因する誤測距を回避
することができ、高精度な測距が可能となる。
【0021】図2は、本発明の第2実施例にかかる合焦
式測距装置の構成を概略的に示す図である。第2実施例
では、スピーカ13が取り除かれ、LD7と分割プリズ
ム6との間の光路中に平行平面板9が設けられ、平行平
面板9がモータ12によって駆動される点だけが第1実
施例と相違している。したがって、図2において、図1
の構成要素と基本的に同じ機能を有する要素には同じ参
照符号を付している。以下、第1実施例との相違点に着
目して第2実施例を説明する。
【0022】図2の装置において、LD7からの送信光
は、分割プリズム6およびダイクロイックプリズム3、
合焦レンズ2および対物レンズ1を介して、コーナーキ
ューブ10に入射する。コーナーキューブ10からの反
射光すなわち受信光は、対物レンズ1、合焦レンズ2、
ダイクロイックプリズム3および分割プリズム6を介し
て、APD8に達する。
【0023】また、平行平面板9が、LD7と分割プリ
ズム6との間の光路中において光軸AXに垂直に配置さ
れている。そして、平行平面板9は、モータ12の出力
軸の回転に応じて、図中矢印で示すように光軸AXに垂
直な軸線回りに回転するようになっている。このよう
に、平行平面板9およびモータ12は、LD7からの送
信光を光軸AXに対して傾けさせるための光束傾斜手段
を構成している。
【0024】第2実施例では、APD8からの出力信号
は信号処理回路11に供給され、信号処理回路11では
コーナーキューブ10までの距離を求める。そして、信
号処理回路11で求めた距離が特定距離よりも小さい場
合には、平行平面板9を駆動するための駆動信号をモー
タ12に供給する。そして、モータ12は、図中矢印で
示すように平行平面板9を光軸AXに垂直な軸線回りに
回転させる。その結果、LD7からの送信光を光軸AX
に対して傾斜させ、送信光の集光点がコーナーキューブ
の面取部の外側に形成された反射面に移動する。こうし
て、コーナーキューブの面取部に起因する誤測距を回避
することができ、高精度な測距が可能となる。
【0025】図3は、本発明の第3実施例にかかる合焦
式測距装置の構成を概略的に示す図である。第3実施例
では、スピーカ13が取り除かれ、合焦レンズ2を光軸
AXに沿って駆動するためのモータ14が設けられてい
る点だけが第1実施例と相違している。したがって、図
3において、図1の構成要素と基本的に同じ機能を有す
る要素には同じ参照符号を付している。以下、第1実施
例との相違点に着目して第3実施例を説明する。
【0026】図3の装置において、LD7からの送信光
は、分割プリズム6およびダイクロイックプリズム3、
合焦レンズ2および対物レンズ1を介して、コーナーキ
ューブ10に入射する。コーナーキューブ10からの反
射光すなわち受信光は、対物レンズ1、合焦レンズ2、
ダイクロイックプリズム3および分割プリズム6を介し
て、APD8に達する。また、合焦レンズ2が、モータ
14の出力軸の回転に応じて、図中矢印で示すように光
軸AXに沿って往復移動するようになっている。
【0027】第3実施例では、APD8からの出力信号
は信号処理回路11に供給され、信号処理回路11では
コーナーキューブ10までの距離を求める。そして、信
号処理回路11で求めた距離が特定距離よりも小さい場
合には、合焦レンズ2を駆動するための駆動信号をモー
タ14に供給する。そして、モータ14は、図中矢印で
示すように合焦レンズ2を光軸AXに沿って移動させ
る。その結果、対物レンズ1を介した送信光の集光点を
光軸AXに沿ってコーナーキューブの面取部からずらせ
ることができる。
【0028】この場合、たとえば送信光の集光点が無限
遠になるように、換言すれば対物レンズ1を介した送信
光がほぼ平行光束になるように、合焦レンズ2を駆動し
てもよい。こうして、送信光がコーナーキューブの面取
部の外側に形成された反射面にも入射する。その結果、
コーナーキューブの反射面からの受信光を受光すること
ができ、コーナーキューブの面取部に起因する誤測距を
回避することができる。
【0029】なお、上述の第1実施例では、警告手段と
してスピーカを使用する例を示している。しかしなが
ら、警告手段としてたとえばLEDからなる警告灯を用
いることもできる。
【0030】
【効果】以上説明したように、本発明では、合焦レンズ
を光軸に沿って駆動することによって、コーナーキュー
ブの面取部上に光が集光しないようにする。あるいは、
コーナーキューブに対して近距離測距を行う場合には、
警告を発する。あるいは、送光光束を光軸に対して傾け
させることによって、コーナーキューブの面取部の外側
に形成された反射面上に光を集光させる。こうして、本
発明では、コーナーキューブの面取部に起因する誤測距
を確実に回避することができ、高精度な測距を行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例にかかる合焦式測距装置の
構成を概略的に示す図である。
【図2】本発明の第2実施例にかかる合焦式測距装置の
構成を概略的に示す図である。
【図3】本発明の第3実施例にかかる合焦式測距装置の
構成を概略的に示す図である。
【図4】従来の合焦式測距装置の構成を概略的に示す図
である。
【符号の説明】
1 対物レンズ 2 合焦レンズ 3 ダイクロイックプリズム 4 焦点板 5 接眼レンズ 6 分割プリズム 7 LD 8 APD 9 平行平面板 10 コーナーキューブ 11 信号処理回路 12,14 モータ 13 スピーカ
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02B 7/28 G02B 7/11 H G03B 13/36 G03B 3/00 A

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 合焦レンズおよび対物レンズを介して目
    標物体上に光を集光するための送光光学系と、前記対物
    レンズおよび前記合焦レンズを介した前記目標物体から
    の反射光を光分割するための光分割手段と、前記光分割
    手段を介して分割された一方の前記目標物体からの反射
    光を受光するための受光光学系と、前記光分割手段を介
    して分割された他方の前記目標物体からの反射光に基づ
    いて前記目標物体を視準するための視準光学系とを備え
    た合焦式測距装置において、 前記目標物体が所定の反射物体であるときに、前記対物
    レンズを介した光の集光点が前記対物レンズの光軸に沿
    って前記目標物体から実質的に位置ずれするように前記
    合焦レンズを駆動するための駆動手段を備えていること
    を特徴とする合焦式測距装置。
  2. 【請求項2】 前記駆動手段は、前記対物レンズを介し
    て前記目標物体に向かう光がほぼ平行光束になるように
    前記合焦レンズを駆動することを特徴とする請求項1に
    記載の合焦式測距装置。
  3. 【請求項3】 前記駆動手段は、前記目標物体までの距
    離が所定距離よりも小さいときに前記合焦レンズを駆動
    することを特徴とする請求項1または2に記載の合焦式
    測距装置。
  4. 【請求項4】 合焦レンズおよび対物レンズを介して目
    標物体上に光を集光するための送光光学系と、前記対物
    レンズおよび前記合焦レンズを介した前記目標物体から
    の反射光を光分割するための光分割手段と、前記光分割
    手段を介して分割された一方の前記目標物体からの反射
    光を受光するための受光光学系と、前記光分割手段を介
    して分割された他方の前記目標物体からの反射光に基づ
    いて前記目標物体を視準するための視準光学系とを備え
    た合焦式測距装置において、 前記目標物体が所定の反射物体であって前記目標物体ま
    での距離が所定距離よりも小さいときに警告を発するた
    めの警告手段を備えていることを特徴とする合焦式測距
    装置。
  5. 【請求項5】 合焦レンズおよび対物レンズを介して目
    標物体上に光を集光するための送光光学系と、前記対物
    レンズおよび前記合焦レンズを介した前記目標物体から
    の反射光を光分割するための光分割手段と、前記光分割
    手段を介して分割された一方の前記目標物体からの反射
    光を受光するための受光光学系と、前記光分割手段を介
    して分割された他方の前記目標物体からの反射光に基づ
    いて前記目標物体を視準するための視準光学系とを備え
    た合焦式測距装置において、 前記目標物体が所定の反射物体であるときに、前記送光
    光学系の光軸に対して送光光束を傾けさせるための光束
    傾斜手段を備えていることを特徴とする合焦式測距装
    置。
  6. 【請求項6】 前記光束傾斜手段は、前記目標物体まで
    の距離が所定距離よりも小さいときに前記送光光束を傾
    けさせることを特徴とする請求項5に記載の合焦式測距
    装置。
JP7333986A 1995-11-29 1995-11-29 合焦式測距装置 Pending JPH09152333A (ja)

Priority Applications (1)

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JP7333986A JPH09152333A (ja) 1995-11-29 1995-11-29 合焦式測距装置

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JP7333986A JPH09152333A (ja) 1995-11-29 1995-11-29 合焦式測距装置

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JPH09152333A true JPH09152333A (ja) 1997-06-10

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ID=18272218

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7333986A Pending JPH09152333A (ja) 1995-11-29 1995-11-29 合焦式測距装置

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JP (1) JPH09152333A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6753951B2 (en) 2001-08-06 2004-06-22 Nikon Trimble Co., Ltd. Focusing type distance measurement apparatus
JP2007309950A (ja) * 2001-08-06 2007-11-29 Nikon-Trimble Co Ltd 合焦式距離測定装置
JP2011095026A (ja) * 2009-10-28 2011-05-12 Kyocera Corp 被写体距離推定装置

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