レーザー距離計
【課題】光源からの光が受光光路に混入するのを防止し、小型で測定距離の長大化と測定精度の高精度化を図ることが可能なレーザー距離計を提供する。
【解決手段】レーザー距離計３００は、目標物体側から順に、対物レンズ３０、部分反射部材２０、プリズム部材５０、及び、接眼レンズ８０からなる視準光学系と、部分反射部材２０に設けられ、視準光学系の光路から第１の測定光路を分岐させる第１の光路分岐面２１ａと、プリズム部材５０内の一つの反射面であって、視準光学系の光路から第２の測定光路を分岐させる第２の光路分岐面５４ａと、第１の測定光路または第２の測定光路のいずれか一方に配置され、対物レンズ３０を介して目標物体に投射するための光を発射する光源１０と、第１の測定光路または第２の測定光路の他方に配置され、目標物体で反射して対物レンズ３０で集光した反射光を受光する受光素子４０と、を有する。
【解決手段】レーザー距離計３００は、目標物体側から順に、対物レンズ３０、部分反射部材２０、プリズム部材５０、及び、接眼レンズ８０からなる視準光学系と、部分反射部材２０に設けられ、視準光学系の光路から第１の測定光路を分岐させる第１の光路分岐面２１ａと、プリズム部材５０内の一つの反射面であって、視準光学系の光路から第２の測定光路を分岐させる第２の光路分岐面５４ａと、第１の測定光路または第２の測定光路のいずれか一方に配置され、対物レンズ３０を介して目標物体に投射するための光を発射する光源１０と、第１の測定光路または第２の測定光路の他方に配置され、目標物体で反射して対物レンズ３０で集光した反射光を受光する受光素子４０と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー距離計に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー距離計は、送光レンズ系と受光レンズ系とを有し、送光レンズ系を介して目標物体に光を投射し、その反射光を受光レンズ系を介して受光することでこの目標物体までの距離を測定する装置である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５０５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなレーザー距離計を小型化するために、単一の対物レンズで、視準、送光及び受光の全てを行うように構成することが考えられる。しかしながら、このような構成とすると、送光光路と受光光路とが接近して配置されることになるため、光源から発射された光の一部が、このレーザー距離計の内部で受光光路に混入してノイズとなり、Ｓ／Ｎ比を低下させ、距離測定精度が低下してしまうという課題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、光源からの光が受光光路に混入するのを防止し、小型で測定距離の長大化と測定精度の高精度化を図ることが可能なレーザー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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係るレーザー距離計は、目標物体側から順に、対物レンズ、部分反射部材、及び、正立プリズムからなる視準光学系と、部分反射部材に設けられ、視準光学系の光路から第１の測定光路を分岐させる第１の光路分岐面と、正立プリズム内の一つの反射面であって、視準光学系の光路から第２の測定光路を分岐させる第２の光路分岐面と、第１の測定光路または第２の測定光路のいずれか一方に配置され、対物レンズを介して目標物体に投射するための光を発射する光源と、第１の測定光路または第２の測定光路の他方に配置され、目標物体で反射して対物レンズで集光した光を受光する受光素子と、を有し、第１の光路分岐面を含み、この第１の光路分岐面から第２の光路分岐面までの間に存在する光学面毎の像側の次の光学面までの光軸上の距離をｄｉとし、各々の光学面の像側の媒質の屈折率をｎｉとし、対物レンズの焦点距離をｆとしたとき、次式
０．０５ ≦ （Σｄｉ／ｎｉ）／ｆ ≦ ０．５
の条件を満足することを特徴とする。
【０００７】
このようなレーザ距離計において、第１の光路分岐面は、可視光を透過し且つ前記光を反射する反射領域と、可視光及び前記光を透過する透過領域とを有することが好ましい。
【０００８】
また、このようなレーザ距離計において、第２の光路分岐面は、可視光を反射し且つ前記光を透過することが好ましい。
【０００９】
また、このようなレーザ距離計は、第１の光路分岐面に対する前記光の入射角をθ１としたとき、次式
２０° ≦ θ１ ≦ ４０°
の条件を満足することが好ましい。
【００１０】
また、このようなレーザ距離計は、第２の光路分岐面に対する前記光の入射角をθ２としたとき、次式
１５° ≦ θ２ ≦ ４０°
の条件を満足することが好ましい。
【００１１】
また、このようなレーザー距離計において、視準光学系は、対物レンズにより形成された像を観察する接眼レンズを有することが好ましい。
【００１２】
また、このようなレーザー距離計は、対物レンズの少なくとも一部を、視準光学系の光軸に対して直交する方向の成分を持つように移動させることが好ましい。
【００１３】
また、このようなレーザー距離計は、合焦に際し、対物レンズの少なくとも一部を、視準光学系の光軸に沿って移動させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るレーザー距離計を以上のように構成すると、送光光路と受光光路とが適度に距離を隔てて配置されるため、光源から発射された光の一部が、レーザー距離計の内部で受光光路に混入してノイズとなることが起こりにくく、小型で測定距離の長大化と測定精度の高精度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】測距のための送光及び受光の構成を説明するための説明図であって、部分反射部材の送光領域を反射領域とした場合を示す。
【図２】測距のための送光及び受光の構成を説明するための説明図であって、部分反射部材の送光領域を透過領域とした場合を示す。
【図３】送光領域を反射領域としたときのレーザー距離計の構成を示す説明図である。
【図４】送光領域を透過領域としたときのレーザー距離計の構成を示す説明図である。
【図５】対物レンズで防振及び合焦するためのレーザー距離計の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１に示すレーザ距離計１００を用いて、単一の対物レンズを用いて測距のための送光及び受光を行うための構成について説明する。このレーザー距離計１００は、半導体レーザーである光源１０と、部分反射部材２０と、対物レンズ３０と、受光素子４０と、を有して構成される。光源１０は、対物レンズ３０を含む送光レンズ系の焦点若しくはその近傍に配置されている。また、部分反射部材２０は、光軸に対して斜めに傾けて配置される部分反射面２１を有し、光源１０と対物レンズ３０との間に配置されている。この部分反射面２１は、３つの領域に分割されており、光軸を含むように位置する略矩形状の送光領域２１ａと、その上下に配置された略矩形状の２つの受光領域２１ｂと、から構成されている。また、この第１の実施形態においては、送光領域２１ａは光源１０からの光を反射する反射領域（Ｒ）として構成され、受光領域２１ｂは、対物レンズ３０側から入射してきた反射光を透過する透過領域（Ｔ）として構成されている。そしてこの受光領域２１ｂを透過した光が集光する位置（対物レンズ３０を含む受光レンズ系の焦点若しくはその近傍）に受光素子４０が配置されている。
【００１７】
このような構成のレーザー距離計１００において、光源１０からパルス状に発射されたレーザー光（以下、「測定光」とも呼ぶ）は、部分反射面２１の略中央部に形成された送光領域２１ａで反射されて対物レンズ３０に入射し、この対物レンズ３０で略平行光に変換されて図示しない目標物体に投射される。そして、この目標物体で反射し拡散された測定光（以下、「反射光」とも呼ぶ）は、その一部が対物レンズ３０に入射して集光され、部分反射面２１に形成された受光領域２１ｂを透過して受光素子４０に集光される。そのため、受光した反射光に応じてこの受光素子４０から出力される電気信号を図示しない距離算出部により処理し、測定光の発射から反射光の受光までの時間を測定することにより、この時間と光の速さを用いてレーザー距離計１００から目標物体までの距離を算出することができる。このように、測定光の送光と反射光の受光とを、共通の部分反射部材２０及び対物レンズ３０を用いて構成すると、このレーザー距離計１００を小型化することができる。
【００１８】
また、図２に示すレーザー距離計２００のように、部分反射部材２０に形成された部分反射面２１は、送光領域２１ａを透過領域（Ｔ）とし、２つの受光領域２１ｂを反射領域（Ｒ）として構成することもできる。この場合、光源１０から発射された測定光は、部分反射面２１の中央部に形成された送光領域２１ａを透過して対物レンズ３０に入射し、この対物レンズ３０で略平行光に変換されて図示しない目標物体に投射され、この目標物体で反射し拡散された反射光は、その一部が対物レンズ３０に入射して集光され、部分反射面２１に形成された受光領域２１ｂで反射されて受光素子４０に結像するように構成される。なお、このような構成においても、光源１０（発光部１０ａ）及び部分反射面２１（送光領域２１ａ及び受光領域２１ｂ）の配置については上述の通りである。
【００１９】
それでは、図３を用いて上述のレーザー距離計１００を基本構成として有し、目標物体を対物レンズ３０を介して視準しながら測距することができるレーザ距離計３００について説明する。このレーザー距離計３００は、物体側から順に、対物レンズ３０と、部分反射部材２０と、プリズム部材５０と、保護フィルター６０と、液晶表示素子７０と、接眼レンズ８０と、を有して構成される。また、部分反射部材２０の部分反射面２１で分岐された第１の測定光路上に、コンデンサレンズ１１と、光源１０と、が配置されている。なお、部分反射面２１の送光領域２１ａは、レーザー光（上述の測定光であって、赤外光）を反射し、可視光を透過するダイクロイックミラーで構成されている（すなわち、この部分反射部材２０は、ダイクロイックプリズムの構成を有している）。
【００２０】
光源１０から放射された測定光はコンデンサレンズ１１で集光されて部分反射部材２０の入射面２０ａから入射する。そして、この部分反射部材２０内で全反射を２回して部分反射面２１の送光領域２１ａに導かれる。なお、光源１０から発射されて部分反射面２１の送光領域２１ａに入射した測定光が、対物レンズ３０の光軸に沿って反射するように、この部分反射面２１の光軸に対する角度及び光源１０の位置が調整されている。そして、この部分反射面２１の送光領域２１ａで反射した測定光は対物レンズ３０で略平行光に変換され、目標物体に投射される。
【００２１】
なお、部分反射部材２０の入射面２０ａは、光源１０からの測定光がこの入射面２０ａに略垂直に入射するように構成されている。また、光源１０から放射されて部分反射面２１を透過した測定光（送光領域２１ａを透過した測定光または、受光領域２１ｂを透過した測定光）が、受光レンズ系に混入しないように、透過した測定光が入射する位置に、この測定光を吸収する赤外吸収フィルター２２が配置されている。
【００２２】
一方、目標物体に投射された測定光の一部はこの目標物体で反射して散乱され、その一部が上述のように対物レンズ３０に入射する。そして、この対物レンズ３０で集光されて部分反射部材２０に入射し、部分反射面２１の受光領域２１ｂを透過し、プリズム部材５０に入射する。このプリズム部材５０は、対物レンズ３０で形成される被写体（目標物体）の倒立像を正立像に変換する正立プリズムを構成する第１プリズム５１及び第２プリズム５２と、第２プリズム５２に接合されて、その接合面に目標物体を視準するための可視光を反射し、レーザ光である測定光（反射光）を透過することによりこれらの光を分離する第２の光路分岐面である波長分離面５４ａが形成された第３プリズム５３と、から構成されている。このように、第２プリズム５２及び第３プリズム５３でダイクロイックプリズム５４を形成している。この第２の光路分岐面（波長分離面５４ａ）で分岐された第２の測定光路上に、背景光遮断フィルター４１と、受光素子４０と、が配置されている。
【００２３】
部分反射部材２０の部分反射面２１（受光領域２１ｂ）を透過してプリズム部材５０の第１プリズム５１に入射した反射光は、この第１プリズム５１内で全反射を３回行い、第２プリズム５２に入射し、この第２プリズム５２と第３プリズム５３との接合面に形成された波長分離面５４ａに入射する。上述のように、この波長分離面５４ａはレーザー光を透過するため、反射光は波長分離面５４ａを透過して第３プリズム５３の射出面５３ａから射出し、背景光遮断フィルター４１を透過して受光素子４０に集光される。なお、このような反射光（目標物体で反射された測定光）には、この測定光以外の光が含まれているため、受光素子４０で受光されたときにノイズとなってＳＮ比を低下させてしまう。そのため、背景光遮断フィルター４１を用いて、測定光以外の光を極力遮断し、ＳＮ比を向上させている。また、第３プリズム５３の射出面５３ａは、反射光がこの射出面５３ａに略垂直に入射（射出）するように構成されている。
【００２４】
また、このような構成のレーザー距離計３００において、被写体（目標物体）から射出された光（可視光）は、対物レンズ３０で集光され、部分反射部材２０を透過して、第１プリズム５１に入射し、この第１プリズム５１内で３回全反射して第２プリズム５２に入射し、さらに、波長分離面５４ａに入射する。この波長分離面５４ａは、上述のように可視光を反射するため、目標物体からの可視光は波長分離面５４ａで反射し、さらに、第２プリズム５２内で１回全反射して第２プリズム５２から射出し、保護フィルター６０を透過した後、被写体の一次像（正立像）として結像される。この一次像と略同一位置には、液晶表示素子７０が配置されており、測定者は、接眼レンズ８０を介して、被写体の一次像と液晶表示素子７０に表示された画像とを重ね合わせて拡大観察することができる。このように、対物レンズ３０、正立プリズム（第１及び第２プリズム５１，５２）、保護フィルター６０、液晶表示素子７０及び接眼レンズ８０で構成された視準光学系により、測定者は目標物体の視準を行うことができる。
【００２５】
ここで、反射光（レーザー光）は、上述のように波長分離面５４ａを透過させることにより可視光から分離することができるが、この波長分離面５４ａで分離されずに残った（波長分離面５４ａで反射した）レーザー光が測定者の眼に届かないように、保護フィルター６０でこのようなレーザー光を除去している。
【００２６】
それでは、このようなレーザー距離計３００を構成するために光学系に要求される条件について説明する。まず、このレーザー距離計３００は、第１の光路分岐面（部分反射面２１の送光領域２１ａ）を含み、この第１の光路分岐面から第２の光路分岐面（波長分離面５４ａ）までの間に存在する光学面の各面から像側の次の光学面までの面間隔（光軸上の距離）をｄｉとし、各面の像側の媒質の屈折率をｎｉとし、対物レンズ３０の焦点距離をｆとしたとき、次式（１）を満足することが望ましい。なお、Σは、上記各面ｉにおいてｄｉ／ｎｉを演算しそれらの総和を求める関数である。
【００２７】
０．０５ ≦ （Σｄｉ／ｎｉ）／ｆ ≦ ０．５ （１）
【００２８】
条件式（１）は、手に持って使用される携帯型のレーザー距離計３００であって、光源１０から発射された測定光の一部が、このレーザー距離計３００の内部で受光光路に混入してノイズとなり、反射光検出のＳ／Ｎ比を低下させ、距離測定の精度が低下するのを防止するための条件である。この条件式（１）の下限値を下回ると、送光光路と受光光路が接近しすぎて、光源１０から発射された測定光の一部が、レーザー距離計３００の内部で受光光路に混入してノイズとなり、Ｓ／Ｎ比を低下させ、距離測定精度が低下する場合がある。反対に、条件式（１）の上限値を上回ると、レーザー距離計３００全体が大きくなり過ぎて、手に持って使用できるように小型化することが困難となる。
【００２９】
また、このレーザー距離計３００は、第１の光路分岐面（部分反射面２１の送光領域２１ａ）に入射して反射するときの測定光（光源１０から放射され、第１の光路分岐面で反射した後、対物レンズ３０の光軸上を進む光線）の入射角をθ１としたとき、次の条件式（２）を満足することが望ましい。
【００３０】
２０° ≦ θ１ ≦ ４０° （２）
【００３１】
条件式（２）は、第１の光路分岐面を適切に構成するための条件である。この条件式（２）の下限値を下回ると、距離測定に必要な測定光の光量を確保するために、部分反射部材（ダイクロイックプリズム）２０が大きくなり過ぎて、小型のレーザー距離計３００を提供することができなくなる。反対に、条件式（２）の上限値を上回ると、比較的少ない層数で、可視光を反射し、レーザー光（赤外光）を透過するのに十分な特性を有した送光領域２１ａが形成された部分反射部材（ダイクロイックプリズム）２０を作成するのが困難になる。
【００３２】
また、このレーザー距離計３００は、第２の光路分岐面（波長分離面５４ａ）に入射する反射光（目標物体で反射した光のうち、対物レンズ３０の光軸上を進み、第２の光路分岐面に入射する光線）の入射角をθ２としたとき、次の条件式（３）を満足することが望ましい。
【００３３】
１５° ≦ θ２ ≦ ４０° （３）
【００３４】
条件式（３）は、第２の光路分岐面を適切に構成するための条件である。この条件式（３）の下限値を下回ると、レーザー距離計３００の小型化に有効な正立プリズム（プリズム部材５０）の作成、または、その中で可視光を反射し、レーザー光（赤外光）を透過するダイクロイックプリズム５４を構成する反射面（波長分離面５４ａ）の選択が困難となる。反対に条件式（２）の上限値を上回ると、比較的少ない層数で、可視光を反射し、レーザー光（赤外光）を透過するのに十分な特性を有したダイクロイックプリズム５４を作成するのが困難になる。
【００３５】
また、図３に示すレーザー距離計３００は、第１の光路分岐面で測定光を対物レンズ３０の光軸上に重畳させ、第２の光路分岐面で反射光を受光素子４０側に分離するように構成した場合ついて示したが、図４に示すように、光源１０と受光素子４０の位置を逆にした図２に示すレーザー距離計２００を基本構成としても良く、以下、この図４に示すレーザー距離計４００の構成について説明する。なお、図３と同一の部材については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３６】
図４に示すレーザー距離計４００の場合、送光レンズ系は、光源１０側から順に、コンデンサレンズ１１と、上述の波長分離面５４ａが形成されたプリズム部材５０と、部分反射面２１が形成された部分反射部材２０と、対物レンズ３０と、から構成される。また、受光レンズ系は、測定物体側から順に、対物レンズ３０と、部分反射部材２０と、から構成される。ここで、部分反射面２１の受光領域２１ｂは、レーザー光（上述の測定光であって、赤外光）を反射し、可視光を透過するダイクロイックミラーで構成されている。すなわち、部分反射部材２０の部分反射面２１を構成する受光領域２１ｂ（第１の光路分岐面）で分岐された第１の測定光路上に背景光遮断フィルター４１及び受光素子４０が配置され、プリズム部材５０の波長分離面５４ａ（第２の光路分岐面）で分岐された第２の測定光路上にコンデンサレンズ１１及び光源１０が配置されている。さらに、図３に示す例では、対物レンズ３０で集光され、部分反射部材２０を透過した光（反射光または可視光）は、第１プリズム５１、第２プリズム５２の順で入射して第２の波長分岐面（波長分離面５４ａ）に入射したが、この図４では、第２のプリズム５２に入射し、波長分離面５４ａで分離された可視光が第１のプリズム５１に入射するように構成されている。
【００３７】
このようなレーザー距離計４００において、光源１０から発射された測定光は、コンデンサレンズ１１で集光されて入射面５３ａから第３プリズム５３に入射し、第２の光路分岐面である波長分離面５４ａに入射する。この波長分離面５４ａはレーザー光を透過するため、測定光はこの波長分離面５４ａを透過し第２プリズム５２に入射し、内部で全反射を１回してこの第２プリズム５２から出射する。そして、この測定光は部分反射部材２０に入射し、一部の測定光が第１の光路分岐面である部分反射面２１の送光領域２１ａを透過し、対物レンズ３０で略平行光に変換されて測定物体に投射される。なお、部分反射面２１で反射した測定光は赤外吸収フィルタ２２に入射して吸収されるため、この測定光が受光レンズ系に混入することはない。
【００３８】
一方、測定物体に投射された測定光の一部はこの測定物体で反射して散乱し、再び対物レンズ３０に入射して集光される。この対物レンズ３０で集光された反射光は部分反射部材２０に入射して部分反射面２１の受光領域２１ｂで反射し、さらに、この部分反射部材２０内で２回全反射して、射出面２０ａから射出し、背景光遮断フィルター４１を透過して受光素子４０に結像する。また、被写体（目標物体）から射出された光（可視光）は、対物レンズ３０で集光され、部分反射部材２０を透過して、第２プリズム５２に入射し、この第２プリズム５２内で全反射を１回して波長分離面５４ａに入射する。波長分離面５４ａは可視光を反射するため、この波長分離面５４ａで反射し、第１プリズム５１に入射して内部で３回全反射してこの第１プリズム５１を射出し、保護フィルター６０を透過した後、被写体の一次像（正立像）として結像される。この一次像と略同一位置には、液晶表示素子７０が配置されており、測定者は、接眼レンズ８０を介して、被写体の一次像と液晶表示素子７０に表示された画像とを重ね合わせて拡大観察することができる。
【００３９】
また、このレーザー距離計４００において、部分反射面２１を透過した反射光（送光領域２１ａまたは受光領域２１ｂを透過した反射光）は、第２プリズム５２に入射し、全反射を１回して波長分離面５４ａを透過して分離されるが、この波長分離面５４ａを透過できずに反射した反射光（レーザー光）は、保護フィルター６０でカットされるため測定者の眼に届くことはない。
【００４０】
なお、レーザ距離計３００を用いて説明した条件式は、このレーザ距離計４００にも適用することが可能である。このレーザ距離計４００の場合、条件式（２）においては、第１の光路分岐面（部分反射面２１の受光領域２１ｂ）に入射して反射する反射光（目標物体で反射した光のうち、対物レンズ３０の光軸上を進み、第１の光路分岐面で反射する光線）の入射角がθ１となり、条件式（３）においては、第２の光路分岐面（波長分離面５４ａ）に入射する測定光（光源１０から放射され、第２の光路分岐面を透過したのち、対物レンズ３０の光軸上を進む光線）の入射角がθ２となる。
【００４１】
また、上述したような手持ちの携帯式のレーザー距離計３００，４００では、手ブレによって視準している目標物体の像がブレるため、測定位置を定めにくいという課題があった。そこで、図３に示すレーザー距離計３００を構成する対物レンズの少なくとも一部を防振レンズとし、この防振レンズを光軸に対して直交する方向の成分を持つように移動させることにより、像のブレを抑えるように構成したレーザー距離計５００について説明する。なお、レーザー距離計３００と同一の部材については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４２】
図５に示すレーザー距離計５００は、図３に示すレーザー距離計３００の対物レンズ３０を、防振を行うために適したレンズ系（対物レンズ５３０）に置き換えている。すなわち、この対物レンズ５３０は、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、から構成され、第２レンズ群Ｇ２を光軸に対して直交する方向の成分を持つように移動させて防振を行うように構成されている。物体側に配置された第１レンズ群Ｇ１が正の屈折力を有することにより、この第１レンズ群Ｇ１で光束を絞ることができ、第２レンズ群Ｇ２の径を小さくすることができる。そのため、第２レンズ群Ｇ２は、防振のために移動させるのが容易になる。なお、この場合、手ブレを検出するためのジャイロセンサー（角速度センサーなど）を設け、検出されたブレを打ち消す方向に防振レンズを移動させるように構成する。
【００４３】
また、このような構成のレーザー距離計５００は、近距離物体との距離を測定する場合に、対物レンズ５３０の少なくとも一部を合焦レンズとし、この合焦レンズを光軸に沿って移動させることにより、近距離物体に合焦を行いその像を鮮明に観察できるように構成することができる。図５に示す構成のレーザー距離計５００においては、第２レンズ群Ｇ２を合焦レンズとしている。
【００４４】
なお、対物レンズ５３０全体を防振レンズや合焦レンズとして用いることもできるし、この対物レンズ５３０を３群以上のレンズ群で構成し、その一部を防振レンズや合焦レンズとすることができる。このとき、防振と合焦のそれぞれを異なるレンズ群で行っても良い。
【実施例】
【００４５】
それでは、上述したレーザー距離計３００，４００の構成に基づく実施例について説明する。
【００４６】
［第１実施例］
図３は、第１実施例に係るレーザー距離計３００の光学系の構成を示している。この図３に示すレーザー距離計３００において、測定物体から受光素子４０までの光路上には、測定物体側から順に、両凸レンズと両凹レンズとを接合した接合レンズからなる対物レンズ３０と、平板状の光学部材に部分反射面２１が形成された部分反射部材２０と、入射面及び射出面が平面の第１プリズム５１と、第２プリズム５２及び第３プリズム５３を接合した接合面に波長分離面５４ａを形成し、入射面及び射出面が平面のダイクロックプリズム５４と、平板状の背景光遮断フィルター４１と、が配置されている。
【００４７】
以下の表１に、第１実施例に係るレーザー距離計３００の測定物体から受光素子４０までの光路上にある光学部材の諸元値と、条件対応値を示す。この表１において、ｆは焦点距離を示す。また、諸元表において、第１欄ｍは光線の進行する方向に沿った測定物体側からのレンズ面の番号を、第２欄ｒは各レンズ面の曲率半径を、第３欄ｄは各光学面から次の光学面までの光軸上の距離を、第４欄ｎｄ及び第５欄νｄはｄ線に対する屈折率及びアッベ数を、それぞれ示している。なお、曲率半径0.000は平面を示し、空気の屈折率1.00000は省略してある。また、表１における面番号に対応する光学面を図３において、「ｍ」を付して表示している。ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離、曲率半径、面間隔、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。これらの符合の説明及び諸元表の説明は、以降の実施例においても同様である。
【００４８】
（表１）
ｆ＝112.0
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 73.370 5.0 1.51680 64.1
2 -43.200 2.0 1.62004 36.3
3 -142.755 61.3
4 0.000 2.0 1.51680 64.1
5 0.000 2.0 1.51680 64.1
6 0.000 2.0
7 0.000 33.9 1.51680 64.1
8 0.000 0.4
9 0.000 5.4 1.51680 64.1
10 0.000 3.1 1.51680 64.1
11 0.000 7.6
12 0.000 3.0 1.51680 64.1
13 0.000 5.3
14 0.000
（１）（Σｄｉ／ｎｉ）／ｆ＝0.265
（２）θ１＝30°
（３）θ２＝24°
【００４９】
このように、この第１実施例に係るレーザー距離計３００は、上記条件式（１）〜（３）を全て満足していることが分かる。なお、第１の光路分岐面２１ａは第５面に相当し、第２の光路分岐面５４ａは第１０面に相当し、受光素子４０は第１４面に相当する。
【００５０】
［第２実施例］
図４は、第２実施例に係るレーザー距離計４００の光学系の構成を示している。この図４に示すレーザー距離計４００において、測定物体から光源１０までの光路上には、測定物体側から順に、両凸レンズと両凹レンズとを接合した接合レンズからなる対物レンズ３０と、平板状の光学部材に部分反射面２１（受光領域２１ｂ）が形成された部分反射部材２０と、第２プリズム５２及び第３プリズム５３を接合した接合面に波長分離面５４ａが形成され、入射面及び射出面が平面のダイクロックプリズム５４と、測定物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなるコンデンサレンズ１１と、が配置されている。以下の表２に、第２の実施例に係るレーザー距離計４００の測定物体から光源１０までの光路上にある光学部材の諸元と、条件対応値を示す。
【００５１】
（表２）
ｆ＝112.0
ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 73.370 5.0 1.51680 64.1
2 -43.200 2.0 1.62004 36.3
3 -142.755 57.4
4 0.000 4.0 1.51680 64.1
5 0.000 6.0 1.51680 64.1
6 0.000 2.0
7 0.000 6.5 1.51680 64.1
8 0.000 8.1 1.51680 64.1
9 0.000 5.4 1.51680 64.1
10 0.000 3.0
11 8.000 2.0 1.75520 27.6
12 15.800 9.6
13 0.000
（１）（Σｄｉ／ｎｉ）／ｆ＝0.139
（２）θ１＝30°
（３）θ２＝24°
【００５２】
このように、この第２実施例に係るレーザー距離計４００は、上記条件式（１）〜（３）を全て満足していることが分かる。なお、第１の光路分岐面２１ｂは第５面に相当し、第２の光路分岐面５４ａは第９面に相当し、光源１０は第１３面に相当する。
【符号の説明】
【００５３】
２０ 部分反射部材 ２１ 部分反射面 ２１ａ 送光領域（第１の光路分岐面）
３０ 対物レンズ ４０ 受光素子
５０ プリズム部材（正立プリズム） ５４ａ 波長分離面（第２の光路分岐面）
８０ 接眼レンズ ３００，４００ レーザー距離計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー距離計に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー距離計は、送光レンズ系と受光レンズ系とを有し、送光レンズ系を介して目標物体に光を投射し、その反射光を受光レンズ系を介して受光することでこの目標物体までの距離を測定する装置である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５０５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなレーザー距離計を小型化するために、単一の対物レンズで、視準、送光及び受光の全てを行うように構成することが考えられる。しかしながら、このような構成とすると、送光光路と受光光路とが接近して配置されることになるため、光源から発射された光の一部が、このレーザー距離計の内部で受光光路に混入してノイズとなり、Ｓ／Ｎ比を低下させ、距離測定精度が低下してしまうという課題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、光源からの光が受光光路に混入するのを防止し、小型で測定距離の長大化と測定精度の高精度化を図ることが可能なレーザー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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係るレーザー距離計は、目標物体側から順に、対物レンズ、部分反射部材、及び、正立プリズムからなる視準光学系と、部分反射部材に設けられ、視準光学系の光路から第１の測定光路を分岐させる第１の光路分岐面と、正立プリズム内の一つの反射面であって、視準光学系の光路から第２の測定光路を分岐させる第２の光路分岐面と、第１の測定光路または第２の測定光路のいずれか一方に配置され、対物レンズを介して目標物体に投射するための光を発射する光源と、第１の測定光路または第２の測定光路の他方に配置され、目標物体で反射して対物レンズで集光した光を受光する受光素子と、を有し、第１の光路分岐面を含み、この第１の光路分岐面から第２の光路分岐面までの間に存在する光学面毎の像側の次の光学面までの光軸上の距離をｄｉとし、各々の光学面の像側の媒質の屈折率をｎｉとし、対物レンズの焦点距離をｆとしたとき、次式
０．０５ ≦ （Σｄｉ／ｎｉ）／ｆ ≦ ０．５
の条件を満足することを特徴とする。
【０００７】
このようなレーザ距離計において、第１の光路分岐面は、可視光を透過し且つ前記光を反射する反射領域と、可視光及び前記光を透過する透過領域とを有することが好ましい。
【０００８】
また、このようなレーザ距離計において、第２の光路分岐面は、可視光を反射し且つ前記光を透過することが好ましい。
【０００９】
また、このようなレーザ距離計は、第１の光路分岐面に対する前記光の入射角をθ１としたとき、次式
２０° ≦ θ１ ≦ ４０°
の条件を満足することが好ましい。
【００１０】
また、このようなレーザ距離計は、第２の光路分岐面に対する前記光の入射角をθ２としたとき、次式
１５° ≦ θ２ ≦ ４０°
の条件を満足することが好ましい。
【００１１】
また、このようなレーザー距離計において、視準光学系は、対物レンズにより形成された像を観察する接眼レンズを有することが好ましい。
【００１２】
また、このようなレーザー距離計は、対物レンズの少なくとも一部を、視準光学系の光軸に対して直交する方向の成分を持つように移動させることが好ましい。
【００１３】
また、このようなレーザー距離計は、合焦に際し、対物レンズの少なくとも一部を、視準光学系の光軸に沿って移動させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るレーザー距離計を以上のように構成すると、送光光路と受光光路とが適度に距離を隔てて配置されるため、光源から発射された光の一部が、レーザー距離計の内部で受光光路に混入してノイズとなることが起こりにくく、小型で測定距離の長大化と測定精度の高精度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】測距のための送光及び受光の構成を説明するための説明図であって、部分反射部材の送光領域を反射領域とした場合を示す。
【図２】測距のための送光及び受光の構成を説明するための説明図であって、部分反射部材の送光領域を透過領域とした場合を示す。
【図３】送光領域を反射領域としたときのレーザー距離計の構成を示す説明図である。
【図４】送光領域を透過領域としたときのレーザー距離計の構成を示す説明図である。
【図５】対物レンズで防振及び合焦するためのレーザー距離計の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１に示すレーザ距離計１００を用いて、単一の対物レンズを用いて測距のための送光及び受光を行うための構成について説明する。このレーザー距離計１００は、半導体レーザーである光源１０と、部分反射部材２０と、対物レンズ３０と、受光素子４０と、を有して構成される。光源１０は、対物レンズ３０を含む送光レンズ系の焦点若しくはその近傍に配置されている。また、部分反射部材２０は、光軸に対して斜めに傾けて配置される部分反射面２１を有し、光源１０と対物レンズ３０との間に配置されている。この部分反射面２１は、３つの領域に分割されており、光軸を含むように位置する略矩形状の送光領域２１ａと、その上下に配置された略矩形状の２つの受光領域２１ｂと、から構成されている。また、この第１の実施形態においては、送光領域２１ａは光源１０からの光を反射する反射領域（Ｒ）として構成され、受光領域２１ｂは、対物レンズ３０側から入射してきた反射光を透過する透過領域（Ｔ）として構成されている。そしてこの受光領域２１ｂを透過した光が集光する位置（対物レンズ３０を含む受光レンズ系の焦点若しくはその近傍）に受光素子４０が配置されている。
【００１７】
このような構成のレーザー距離計１００において、光源１０からパルス状に発射されたレーザー光（以下、「測定光」とも呼ぶ）は、部分反射面２１の略中央部に形成された送光領域２１ａで反射されて対物レンズ３０に入射し、この対物レンズ３０で略平行光に変換されて図示しない目標物体に投射される。そして、この目標物体で反射し拡散された測定光（以下、「反射光」とも呼ぶ）は、その一部が対物レンズ３０に入射して集光され、部分反射面２１に形成された受光領域２１ｂを透過して受光素子４０に集光される。そのため、受光した反射光に応じてこの受光素子４０から出力される電気信号を図示しない距離算出部により処理し、測定光の発射から反射光の受光までの時間を測定することにより、この時間と光の速さを用いてレーザー距離計１００から目標物体までの距離を算出することができる。このように、測定光の送光と反射光の受光とを、共通の部分反射部材２０及び対物レンズ３０を用いて構成すると、このレーザー距離計１００を小型化することができる。
【００１８】
また、図２に示すレーザー距離計２００のように、部分反射部材２０に形成された部分反射面２１は、送光領域２１ａを透過領域（Ｔ）とし、２つの受光領域２１ｂを反射領域（Ｒ）として構成することもできる。この場合、光源１０から発射された測定光は、部分反射面２１の中央部に形成された送光領域２１ａを透過して対物レンズ３０に入射し、この対物レンズ３０で略平行光に変換されて図示しない目標物体に投射され、この目標物体で反射し拡散された反射光は、その一部が対物レンズ３０に入射して集光され、部分反射面２１に形成された受光領域２１ｂで反射されて受光素子４０に結像するように構成される。なお、このような構成においても、光源１０（発光部１０ａ）及び部分反射面２１（送光領域２１ａ及び受光領域２１ｂ）の配置については上述の通りである。
【００１９】
それでは、図３を用いて上述のレーザー距離計１００を基本構成として有し、目標物体を対物レンズ３０を介して視準しながら測距することができるレーザ距離計３００について説明する。このレーザー距離計３００は、物体側から順に、対物レンズ３０と、部分反射部材２０と、プリズム部材５０と、保護フィルター６０と、液晶表示素子７０と、接眼レンズ８０と、を有して構成される。また、部分反射部材２０の部分反射面２１で分岐された第１の測定光路上に、コンデンサレンズ１１と、光源１０と、が配置されている。なお、部分反射面２１の送光領域２１ａは、レーザー光（上述の測定光であって、赤外光）を反射し、可視光を透過するダイクロイックミラーで構成されている（すなわち、この部分反射部材２０は、ダイクロイックプリズムの構成を有している）。
【００２０】
光源１０から放射された測定光はコンデンサレンズ１１で集光されて部分反射部材２０の入射面２０ａから入射する。そして、この部分反射部材２０内で全反射を２回して部分反射面２１の送光領域２１ａに導かれる。なお、光源１０から発射されて部分反射面２１の送光領域２１ａに入射した測定光が、対物レンズ３０の光軸に沿って反射するように、この部分反射面２１の光軸に対する角度及び光源１０の位置が調整されている。そして、この部分反射面２１の送光領域２１ａで反射した測定光は対物レンズ３０で略平行光に変換され、目標物体に投射される。
【００２１】
なお、部分反射部材２０の入射面２０ａは、光源１０からの測定光がこの入射面２０ａに略垂直に入射するように構成されている。また、光源１０から放射されて部分反射面２１を透過した測定光（送光領域２１ａを透過した測定光または、受光領域２１ｂを透過した測定光）が、受光レンズ系に混入しないように、透過した測定光が入射する位置に、この測定光を吸収する赤外吸収フィルター２２が配置されている。
【００２２】
一方、目標物体に投射された測定光の一部はこの目標物体で反射して散乱され、その一部が上述のように対物レンズ３０に入射する。そして、この対物レンズ３０で集光されて部分反射部材２０に入射し、部分反射面２１の受光領域２１ｂを透過し、プリズム部材５０に入射する。このプリズム部材５０は、対物レンズ３０で形成される被写体（目標物体）の倒立像を正立像に変換する正立プリズムを構成する第１プリズム５１及び第２プリズム５２と、第２プリズム５２に接合されて、その接合面に目標物体を視準するための可視光を反射し、レーザ光である測定光（反射光）を透過することによりこれらの光を分離する第２の光路分岐面である波長分離面５４ａが形成された第３プリズム５３と、から構成されている。このように、第２プリズム５２及び第３プリズム５３でダイクロイックプリズム５４を形成している。この第２の光路分岐面（波長分離面５４ａ）で分岐された第２の測定光路上に、背景光遮断フィルター４１と、受光素子４０と、が配置されている。
【００２３】
部分反射部材２０の部分反射面２１（受光領域２１ｂ）を透過してプリズム部材５０の第１プリズム５１に入射した反射光は、この第１プリズム５１内で全反射を３回行い、第２プリズム５２に入射し、この第２プリズム５２と第３プリズム５３との接合面に形成された波長分離面５４ａに入射する。上述のように、この波長分離面５４ａはレーザー光を透過するため、反射光は波長分離面５４ａを透過して第３プリズム５３の射出面５３ａから射出し、背景光遮断フィルター４１を透過して受光素子４０に集光される。なお、このような反射光（目標物体で反射された測定光）には、この測定光以外の光が含まれているため、受光素子４０で受光されたときにノイズとなってＳＮ比を低下させてしまう。そのため、背景光遮断フィルター４１を用いて、測定光以外の光を極力遮断し、ＳＮ比を向上させている。また、第３プリズム５３の射出面５３ａは、反射光がこの射出面５３ａに略垂直に入射（射出）するように構成されている。
【００２４】
また、このような構成のレーザー距離計３００において、被写体（目標物体）から射出された光（可視光）は、対物レンズ３０で集光され、部分反射部材２０を透過して、第１プリズム５１に入射し、この第１プリズム５１内で３回全反射して第２プリズム５２に入射し、さらに、波長分離面５４ａに入射する。この波長分離面５４ａは、上述のように可視光を反射するため、目標物体からの可視光は波長分離面５４ａで反射し、さらに、第２プリズム５２内で１回全反射して第２プリズム５２から射出し、保護フィルター６０を透過した後、被写体の一次像（正立像）として結像される。この一次像と略同一位置には、液晶表示素子７０が配置されており、測定者は、接眼レンズ８０を介して、被写体の一次像と液晶表示素子７０に表示された画像とを重ね合わせて拡大観察することができる。このように、対物レンズ３０、正立プリズム（第１及び第２プリズム５１，５２）、保護フィルター６０、液晶表示素子７０及び接眼レンズ８０で構成された視準光学系により、測定者は目標物体の視準を行うことができる。
【００２５】
ここで、反射光（レーザー光）は、上述のように波長分離面５４ａを透過させることにより可視光から分離することができるが、この波長分離面５４ａで分離されずに残った（波長分離面５４ａで反射した）レーザー光が測定者の眼に届かないように、保護フィルター６０でこのようなレーザー光を除去している。
【００２６】
それでは、このようなレーザー距離計３００を構成するために光学系に要求される条件について説明する。まず、このレーザー距離計３００は、第１の光路分岐面（部分反射面２１の送光領域２１ａ）を含み、この第１の光路分岐面から第２の光路分岐面（波長分離面５４ａ）までの間に存在する光学面の各面から像側の次の光学面までの面間隔（光軸上の距離）をｄｉとし、各面の像側の媒質の屈折率をｎｉとし、対物レンズ３０の焦点距離をｆとしたとき、次式（１）を満足することが望ましい。なお、Σは、上記各面ｉにおいてｄｉ／ｎｉを演算しそれらの総和を求める関数である。
【００２７】
０．０５ ≦ （Σｄｉ／ｎｉ）／ｆ ≦ ０．５ （１）
【００２８】
条件式（１）は、手に持って使用される携帯型のレーザー距離計３００であって、光源１０から発射された測定光の一部が、このレーザー距離計３００の内部で受光光路に混入してノイズとなり、反射光検出のＳ／Ｎ比を低下させ、距離測定の精度が低下するのを防止するための条件である。この条件式（１）の下限値を下回ると、送光光路と受光光路が接近しすぎて、光源１０から発射された測定光の一部が、レーザー距離計３００の内部で受光光路に混入してノイズとなり、Ｓ／Ｎ比を低下させ、距離測定精度が低下する場合がある。反対に、条件式（１）の上限値を上回ると、レーザー距離計３００全体が大きくなり過ぎて、手に持って使用できるように小型化することが困難となる。
【００２９】
また、このレーザー距離計３００は、第１の光路分岐面（部分反射面２１の送光領域２１ａ）に入射して反射するときの測定光（光源１０から放射され、第１の光路分岐面で反射した後、対物レンズ３０の光軸上を進む光線）の入射角をθ１としたとき、次の条件式（２）を満足することが望ましい。
【００３０】
２０° ≦ θ１ ≦ ４０° （２）
【００３１】
条件式（２）は、第１の光路分岐面を適切に構成するための条件である。この条件式（２）の下限値を下回ると、距離測定に必要な測定光の光量を確保するために、部分反射部材（ダイクロイックプリズム）２０が大きくなり過ぎて、小型のレーザー距離計３００を提供することができなくなる。反対に、条件式（２）の上限値を上回ると、比較的少ない層数で、可視光を反射し、レーザー光（赤外光）を透過するのに十分な特性を有した送光領域２１ａが形成された部分反射部材（ダイクロイックプリズム）２０を作成するのが困難になる。
【００３２】
また、このレーザー距離計３００は、第２の光路分岐面（波長分離面５４ａ）に入射する反射光（目標物体で反射した光のうち、対物レンズ３０の光軸上を進み、第２の光路分岐面に入射する光線）の入射角をθ２としたとき、次の条件式（３）を満足することが望ましい。
【００３３】
１５° ≦ θ２ ≦ ４０° （３）
【００３４】
条件式（３）は、第２の光路分岐面を適切に構成するための条件である。この条件式（３）の下限値を下回ると、レーザー距離計３００の小型化に有効な正立プリズム（プリズム部材５０）の作成、または、その中で可視光を反射し、レーザー光（赤外光）を透過するダイクロイックプリズム５４を構成する反射面（波長分離面５４ａ）の選択が困難となる。反対に条件式（２）の上限値を上回ると、比較的少ない層数で、可視光を反射し、レーザー光（赤外光）を透過するのに十分な特性を有したダイクロイックプリズム５４を作成するのが困難になる。
【００３５】
また、図３に示すレーザー距離計３００は、第１の光路分岐面で測定光を対物レンズ３０の光軸上に重畳させ、第２の光路分岐面で反射光を受光素子４０側に分離するように構成した場合ついて示したが、図４に示すように、光源１０と受光素子４０の位置を逆にした図２に示すレーザー距離計２００を基本構成としても良く、以下、この図４に示すレーザー距離計４００の構成について説明する。なお、図３と同一の部材については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３６】
図４に示すレーザー距離計４００の場合、送光レンズ系は、光源１０側から順に、コンデンサレンズ１１と、上述の波長分離面５４ａが形成されたプリズム部材５０と、部分反射面２１が形成された部分反射部材２０と、対物レンズ３０と、から構成される。また、受光レンズ系は、測定物体側から順に、対物レンズ３０と、部分反射部材２０と、から構成される。ここで、部分反射面２１の受光領域２１ｂは、レーザー光（上述の測定光であって、赤外光）を反射し、可視光を透過するダイクロイックミラーで構成されている。すなわち、部分反射部材２０の部分反射面２１を構成する受光領域２１ｂ（第１の光路分岐面）で分岐された第１の測定光路上に背景光遮断フィルター４１及び受光素子４０が配置され、プリズム部材５０の波長分離面５４ａ（第２の光路分岐面）で分岐された第２の測定光路上にコンデンサレンズ１１及び光源１０が配置されている。さらに、図３に示す例では、対物レンズ３０で集光され、部分反射部材２０を透過した光（反射光または可視光）は、第１プリズム５１、第２プリズム５２の順で入射して第２の波長分岐面（波長分離面５４ａ）に入射したが、この図４では、第２のプリズム５２に入射し、波長分離面５４ａで分離された可視光が第１のプリズム５１に入射するように構成されている。
【００３７】
このようなレーザー距離計４００において、光源１０から発射された測定光は、コンデンサレンズ１１で集光されて入射面５３ａから第３プリズム５３に入射し、第２の光路分岐面である波長分離面５４ａに入射する。この波長分離面５４ａはレーザー光を透過するため、測定光はこの波長分離面５４ａを透過し第２プリズム５２に入射し、内部で全反射を１回してこの第２プリズム５２から出射する。そして、この測定光は部分反射部材２０に入射し、一部の測定光が第１の光路分岐面である部分反射面２１の送光領域２１ａを透過し、対物レンズ３０で略平行光に変換されて測定物体に投射される。なお、部分反射面２１で反射した測定光は赤外吸収フィルタ２２に入射して吸収されるため、この測定光が受光レンズ系に混入することはない。
【００３８】
一方、測定物体に投射された測定光の一部はこの測定物体で反射して散乱し、再び対物レンズ３０に入射して集光される。この対物レンズ３０で集光された反射光は部分反射部材２０に入射して部分反射面２１の受光領域２１ｂで反射し、さらに、この部分反射部材２０内で２回全反射して、射出面２０ａから射出し、背景光遮断フィルター４１を透過して受光素子４０に結像する。また、被写体（目標物体）から射出された光（可視光）は、対物レンズ３０で集光され、部分反射部材２０を透過して、第２プリズム５２に入射し、この第２プリズム５２内で全反射を１回して波長分離面５４ａに入射する。波長分離面５４ａは可視光を反射するため、この波長分離面５４ａで反射し、第１プリズム５１に入射して内部で３回全反射してこの第１プリズム５１を射出し、保護フィルター６０を透過した後、被写体の一次像（正立像）として結像される。この一次像と略同一位置には、液晶表示素子７０が配置されており、測定者は、接眼レンズ８０を介して、被写体の一次像と液晶表示素子７０に表示された画像とを重ね合わせて拡大観察することができる。
【００３９】
また、このレーザー距離計４００において、部分反射面２１を透過した反射光（送光領域２１ａまたは受光領域２１ｂを透過した反射光）は、第２プリズム５２に入射し、全反射を１回して波長分離面５４ａを透過して分離されるが、この波長分離面５４ａを透過できずに反射した反射光（レーザー光）は、保護フィルター６０でカットされるため測定者の眼に届くことはない。
【００４０】
なお、レーザ距離計３００を用いて説明した条件式は、このレーザ距離計４００にも適用することが可能である。このレーザ距離計４００の場合、条件式（２）においては、第１の光路分岐面（部分反射面２１の受光領域２１ｂ）に入射して反射する反射光（目標物体で反射した光のうち、対物レンズ３０の光軸上を進み、第１の光路分岐面で反射する光線）の入射角がθ１となり、条件式（３）においては、第２の光路分岐面（波長分離面５４ａ）に入射する測定光（光源１０から放射され、第２の光路分岐面を透過したのち、対物レンズ３０の光軸上を進む光線）の入射角がθ２となる。
【００４１】
また、上述したような手持ちの携帯式のレーザー距離計３００，４００では、手ブレによって視準している目標物体の像がブレるため、測定位置を定めにくいという課題があった。そこで、図３に示すレーザー距離計３００を構成する対物レンズの少なくとも一部を防振レンズとし、この防振レンズを光軸に対して直交する方向の成分を持つように移動させることにより、像のブレを抑えるように構成したレーザー距離計５００について説明する。なお、レーザー距離計３００と同一の部材については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４２】
図５に示すレーザー距離計５００は、図３に示すレーザー距離計３００の対物レンズ３０を、防振を行うために適したレンズ系（対物レンズ５３０）に置き換えている。すなわち、この対物レンズ５３０は、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、から構成され、第２レンズ群Ｇ２を光軸に対して直交する方向の成分を持つように移動させて防振を行うように構成されている。物体側に配置された第１レンズ群Ｇ１が正の屈折力を有することにより、この第１レンズ群Ｇ１で光束を絞ることができ、第２レンズ群Ｇ２の径を小さくすることができる。そのため、第２レンズ群Ｇ２は、防振のために移動させるのが容易になる。なお、この場合、手ブレを検出するためのジャイロセンサー（角速度センサーなど）を設け、検出されたブレを打ち消す方向に防振レンズを移動させるように構成する。
【００４３】
また、このような構成のレーザー距離計５００は、近距離物体との距離を測定する場合に、対物レンズ５３０の少なくとも一部を合焦レンズとし、この合焦レンズを光軸に沿って移動させることにより、近距離物体に合焦を行いその像を鮮明に観察できるように構成することができる。図５に示す構成のレーザー距離計５００においては、第２レンズ群Ｇ２を合焦レンズとしている。
【００４４】
なお、対物レンズ５３０全体を防振レンズや合焦レンズとして用いることもできるし、この対物レンズ５３０を３群以上のレンズ群で構成し、その一部を防振レンズや合焦レンズとすることができる。このとき、防振と合焦のそれぞれを異なるレンズ群で行っても良い。
【実施例】
【００４５】
それでは、上述したレーザー距離計３００，４００の構成に基づく実施例について説明する。
【００４６】
［第１実施例］
図３は、第１実施例に係るレーザー距離計３００の光学系の構成を示している。この図３に示すレーザー距離計３００において、測定物体から受光素子４０までの光路上には、測定物体側から順に、両凸レンズと両凹レンズとを接合した接合レンズからなる対物レンズ３０と、平板状の光学部材に部分反射面２１が形成された部分反射部材２０と、入射面及び射出面が平面の第１プリズム５１と、第２プリズム５２及び第３プリズム５３を接合した接合面に波長分離面５４ａを形成し、入射面及び射出面が平面のダイクロックプリズム５４と、平板状の背景光遮断フィルター４１と、が配置されている。
【００４７】
以下の表１に、第１実施例に係るレーザー距離計３００の測定物体から受光素子４０までの光路上にある光学部材の諸元値と、条件対応値を示す。この表１において、ｆは焦点距離を示す。また、諸元表において、第１欄ｍは光線の進行する方向に沿った測定物体側からのレンズ面の番号を、第２欄ｒは各レンズ面の曲率半径を、第３欄ｄは各光学面から次の光学面までの光軸上の距離を、第４欄ｎｄ及び第５欄νｄはｄ線に対する屈折率及びアッベ数を、それぞれ示している。なお、曲率半径0.000は平面を示し、空気の屈折率1.00000は省略してある。また、表１における面番号に対応する光学面を図３において、「ｍ」を付して表示している。ここで、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離、曲率半径、面間隔、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。これらの符合の説明及び諸元表の説明は、以降の実施例においても同様である。
【００４８】
（表１）
ｆ＝112.0
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 73.370 5.0 1.51680 64.1
2 -43.200 2.0 1.62004 36.3
3 -142.755 61.3
4 0.000 2.0 1.51680 64.1
5 0.000 2.0 1.51680 64.1
6 0.000 2.0
7 0.000 33.9 1.51680 64.1
8 0.000 0.4
9 0.000 5.4 1.51680 64.1
10 0.000 3.1 1.51680 64.1
11 0.000 7.6
12 0.000 3.0 1.51680 64.1
13 0.000 5.3
14 0.000
（１）（Σｄｉ／ｎｉ）／ｆ＝0.265
（２）θ１＝30°
（３）θ２＝24°
【００４９】
このように、この第１実施例に係るレーザー距離計３００は、上記条件式（１）〜（３）を全て満足していることが分かる。なお、第１の光路分岐面２１ａは第５面に相当し、第２の光路分岐面５４ａは第１０面に相当し、受光素子４０は第１４面に相当する。
【００５０】
［第２実施例］
図４は、第２実施例に係るレーザー距離計４００の光学系の構成を示している。この図４に示すレーザー距離計４００において、測定物体から光源１０までの光路上には、測定物体側から順に、両凸レンズと両凹レンズとを接合した接合レンズからなる対物レンズ３０と、平板状の光学部材に部分反射面２１（受光領域２１ｂ）が形成された部分反射部材２０と、第２プリズム５２及び第３プリズム５３を接合した接合面に波長分離面５４ａが形成され、入射面及び射出面が平面のダイクロックプリズム５４と、測定物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなるコンデンサレンズ１１と、が配置されている。以下の表２に、第２の実施例に係るレーザー距離計４００の測定物体から光源１０までの光路上にある光学部材の諸元と、条件対応値を示す。
【００５１】
（表２）
ｆ＝112.0
ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 73.370 5.0 1.51680 64.1
2 -43.200 2.0 1.62004 36.3
3 -142.755 57.4
4 0.000 4.0 1.51680 64.1
5 0.000 6.0 1.51680 64.1
6 0.000 2.0
7 0.000 6.5 1.51680 64.1
8 0.000 8.1 1.51680 64.1
9 0.000 5.4 1.51680 64.1
10 0.000 3.0
11 8.000 2.0 1.75520 27.6
12 15.800 9.6
13 0.000
（１）（Σｄｉ／ｎｉ）／ｆ＝0.139
（２）θ１＝30°
（３）θ２＝24°
【００５２】
このように、この第２実施例に係るレーザー距離計４００は、上記条件式（１）〜（３）を全て満足していることが分かる。なお、第１の光路分岐面２１ｂは第５面に相当し、第２の光路分岐面５４ａは第９面に相当し、光源１０は第１３面に相当する。
【符号の説明】
【００５３】
２０ 部分反射部材 ２１ 部分反射面 ２１ａ 送光領域（第１の光路分岐面）
３０ 対物レンズ ４０ 受光素子
５０ プリズム部材（正立プリズム） ５４ａ 波長分離面（第２の光路分岐面）
８０ 接眼レンズ ３００，４００ レーザー距離計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標物体側から順に、対物レンズ、部分反射部材、及び、正立プリズムからなる視準光学系と、
前記部分反射部材に設けられ、前記視準光学系の光路から第１の測定光路を分岐させる第１の光路分岐面と、
前記正立プリズム内の一つの反射面であって、前記視準光学系の光路から第２の測定光路を分岐させる第２の光路分岐面と、
前記第１の測定光路または前記第２の測定光路のいずれか一方に配置され、前記対物レンズを介して前記目標物体に投射するための光を発射する光源と、
前記第１の測定光路または前記第２の測定光路の他方に配置され、前記目標物体で反射して前記対物レンズで集光した前記光を受光する受光素子と、を有し、
前記第１の光路分岐面を含み、前記第１の光路分岐面から前記第２の光路分岐面までの間に存在する光学面毎の像側の次の光学面までの光軸上の距離をｄｉとし、各々の前記光学面の像側の媒質の屈折率をｎｉとし、前記対物レンズの焦点距離をｆとしたとき、次式
０．０５ ≦ （Σｄｉ／ｎｉ）／ｆ ≦ ０．５
の条件を満足することを特徴とするレーザー距離計。
【請求項２】
前記第１の光路分岐面は、可視光を透過し且つ前記光を反射する反射領域と、可視光及び前記光を透過する透過領域とを有することを特徴とする請求項１に記載のレーザー距離計。
【請求項３】
前記第２の光路分岐面は、可視光を反射し且つ前記光を透過することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザー距離計。
【請求項４】
前記第１の光路分岐面に対する前記光の入射角をθ１としたとき、次式
２０° ≦ θ１ ≦ ４０°
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザー距離計。
【請求項５】
前記第２の光路分岐面に対する前記光の入射角をθ２としたとき、次式
１５° ≦ θ２ ≦ ４０°
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザー距離計。
【請求項６】
前記視準光学系は、前記対物レンズにより形成された像を観察する接眼レンズを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザー距離計。
【請求項７】
前記対物レンズの少なくとも一部を、前記視準光学系の光軸に対して直交する方向の成分を持つように移動させる請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーザー距離計。
【請求項８】
合焦に際し、前記対物レンズの少なくとも一部を、前記視準光学系の光軸に沿って移動させる請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザー距離計。
【請求項１】
目標物体側から順に、対物レンズ、部分反射部材、及び、正立プリズムからなる視準光学系と、
前記部分反射部材に設けられ、前記視準光学系の光路から第１の測定光路を分岐させる第１の光路分岐面と、
前記正立プリズム内の一つの反射面であって、前記視準光学系の光路から第２の測定光路を分岐させる第２の光路分岐面と、
前記第１の測定光路または前記第２の測定光路のいずれか一方に配置され、前記対物レンズを介して前記目標物体に投射するための光を発射する光源と、
前記第１の測定光路または前記第２の測定光路の他方に配置され、前記目標物体で反射して前記対物レンズで集光した前記光を受光する受光素子と、を有し、
前記第１の光路分岐面を含み、前記第１の光路分岐面から前記第２の光路分岐面までの間に存在する光学面毎の像側の次の光学面までの光軸上の距離をｄｉとし、各々の前記光学面の像側の媒質の屈折率をｎｉとし、前記対物レンズの焦点距離をｆとしたとき、次式
０．０５ ≦ （Σｄｉ／ｎｉ）／ｆ ≦ ０．５
の条件を満足することを特徴とするレーザー距離計。
【請求項２】
前記第１の光路分岐面は、可視光を透過し且つ前記光を反射する反射領域と、可視光及び前記光を透過する透過領域とを有することを特徴とする請求項１に記載のレーザー距離計。
【請求項３】
前記第２の光路分岐面は、可視光を反射し且つ前記光を透過することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザー距離計。
【請求項４】
前記第１の光路分岐面に対する前記光の入射角をθ１としたとき、次式
２０° ≦ θ１ ≦ ４０°
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザー距離計。
【請求項５】
前記第２の光路分岐面に対する前記光の入射角をθ２としたとき、次式
１５° ≦ θ２ ≦ ４０°
の条件を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のレーザー距離計。
【請求項６】
前記視準光学系は、前記対物レンズにより形成された像を観察する接眼レンズを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のレーザー距離計。
【請求項７】
前記対物レンズの少なくとも一部を、前記視準光学系の光軸に対して直交する方向の成分を持つように移動させる請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーザー距離計。
【請求項８】
合焦に際し、前記対物レンズの少なくとも一部を、前記視準光学系の光軸に沿って移動させる請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザー距離計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−９８２００（Ｐ２０１２−９８２００Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４７３４６（Ｐ２０１０−２４７３４６）
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（５０１４３９２６４）株式会社 ニコンビジョン (86)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（５０１４３９２６４）株式会社 ニコンビジョン (86)
【Ｆターム（参考）】
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