光波距離計
【課題】 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。
【解決手段】 ノンプリズム測定時に、可視光レーザダイオード１２ａの光を、ダイクロイックミラー２２、３０、反射鏡３２、３４を介してターゲットと光ファイバ２０に出射し、プリズム測定時には、赤外光レーザダイオード１２ｂの光を、ダイクロイックミラー２２に導入して赤外光用光ファイバ２６側に反射させ、このファイバ２６で発散した光を、ダイクロイックミラー３０から反射鏡３２、３４を介して反射プリズム５８と光ファイバ２０に出射し、ターゲットからの反射光または光ファイバ２６からの参照光を受光ダイオード４２で測距信号または参照信号に変換し、両者の位相差を基にターゲットまでの距離を求める。
【解決手段】 ノンプリズム測定時に、可視光レーザダイオード１２ａの光を、ダイクロイックミラー２２、３０、反射鏡３２、３４を介してターゲットと光ファイバ２０に出射し、プリズム測定時には、赤外光レーザダイオード１２ｂの光を、ダイクロイックミラー２２に導入して赤外光用光ファイバ２６側に反射させ、このファイバ２６で発散した光を、ダイクロイックミラー３０から反射鏡３２、３４を介して反射プリズム５８と光ファイバ２０に出射し、ターゲットからの反射光または光ファイバ２６からの参照光を受光ダイオード４２で測距信号または参照信号に変換し、両者の位相差を基にターゲットまでの距離を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２１２０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
（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。
【００１２】
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。
【００１３】
（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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】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である。
【図２】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である。
【図３】光源の他の実施例を示す要部構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
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
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２１２０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
（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。
【００１２】
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。
【００１３】
（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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】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である。
【図２】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である。
【図３】光源の他の実施例を示す要部構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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前記測定光路で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なる光波距離計。
【請求項２】
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、前記他方の光を赤外光で発光する第２の発光素子を備えてなることを特徴とする光波距離計。
【請求項１】
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前記測定光路で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なる光波距離計。
【請求項２】
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、前記他方の光を赤外光で発光する第２の発光素子を備えてなることを特徴とする光波距離計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１２７４７５（Ｐ２００７−１２７４７５Ａ）
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３１９３０２（Ｐ２００５−３１９３０２）
【出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【出願人】（０００１４８６２３）株式会社ソキア (114)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２日（２００５．１１．２）
【出願人】（０００１４８６２３）株式会社ソキア (114)
【Ｆターム（参考）】
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