ＡＦ機能を有する光波測距儀
【課題】ＡＦ化された光波測距儀の近距離測定における入射光量の低下及びそれに伴う測距精度の低下の問題点をより簡単に解決することを目的とする。
【解決手段】ＡＦ機能を有する光波測距儀において、視準望遠鏡の対物レンズ上に設定された異なる一対の瞳範囲を通過した光束により結像された一対の像によりピント位置を検出する位相差方式の焦点検出手段；及びこの焦点検出手段によって検出した焦点状態に基づいて上記視準望遠鏡の焦点調節レンズを合焦位置に駆動する合焦機構；を備えたＡＦ機能を有する光波測距儀において、上記送光反射部材を対物レンズの光軸中心に対して偏心させ、かつ上記位相差方式焦点検出手段の一対の瞳範囲と干渉しない位置に設けた。
【解決手段】ＡＦ機能を有する光波測距儀において、視準望遠鏡の対物レンズ上に設定された異なる一対の瞳範囲を通過した光束により結像された一対の像によりピント位置を検出する位相差方式の焦点検出手段；及びこの焦点検出手段によって検出した焦点状態に基づいて上記視準望遠鏡の焦点調節レンズを合焦位置に駆動する合焦機構；を備えたＡＦ機能を有する光波測距儀において、上記送光反射部材を対物レンズの光軸中心に対して偏心させ、かつ上記位相差方式焦点検出手段の一対の瞳範囲と干渉しない位置に設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視準望遠鏡を有する光波測距儀（ＥＤＭ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種測量機における距離の測定は、一般に測定対象物に投光される送光と反射光の位相差及び内部参照光での初期位相、又は送光と反射光の時間差から距離を演算する光波測距儀によって行われている。
【０００３】
この光波測距儀は一般に、視準望遠鏡の対物レンズの後方に光軸中心上に位置する送光ミラーを配置して、対物レンズの瞳中心から測距光を送光している。測定対象物からの反射光は、送光ミラーの周辺部を透過した反射光が波長選択フィルタ及び受光ミラーを介して捕捉される。
【０００４】
この光波測距儀では、測定対象物が近距離になるにつれて、該測定対象物からの反射光が送光ミラーによってけられる現象が生じ、受光素子への入射光量が低下するという問題がある。入射光量が低下すると、測距精度が低下する。従来、この近距離測定における受光素子への入射光量の低下及びそれに伴う測距精度の低下を防止するために、送光ミラーを対物レンズの光軸中心から偏心させて配置し、測距光を光軸中心に対して偏心させて送光することにより、近距離において送光ミラーによるけられを減少させる発明が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平４-３１９６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来の光波測距儀は、近距離の測定対象物に対しては入射光量の低下が減少するが、遠距離の測定対象物に対しても入射光量が減少する問題があった。
【０００６】
本発明は、ＡＦ化された光波測距儀の近距離測定における入射光量の低下及びそれに伴う測距精度の低下の問題点をより簡単に解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する本発明は、測定対象物を視準する視準望遠鏡、この視準望遠鏡の対物レンズの後方に位置する送光反射部材を介して測距光を送光する送光系と、測定対象物からの反射光のうち上記送光反射部材でけられない反射光を受光する受光系とを有する光波距離計、上記視準望遠鏡の対物レンズ上に設定された異なる一対の瞳範囲を通過した光束により結像された一対の像によりピント位置を検出する位相差方式の焦点検出手段、及びこの焦点検出手段によって検出した焦点状態に基づいて上記視準望遠鏡の焦点調節レンズを合焦位置に駆動する合焦機構を備えたＡＦ機能を有する光波測距儀において、上記送光反射部材を対物レンズの光軸中心に対して偏心させ、かつ上記位相差方式焦点検出手段の一対の瞳範囲と干渉しない位置に設けたことに特徴を有する。
【０００８】
より具体的には、上記送光反射部材の光軸に対する偏心方向は、上記一対の瞳範囲の離間方向と直交する方向に設定される。
【０００９】
好ましい実施形態では、光波距離計の送光系の発光素子からの測距光の送光反射部材への入射位置を対物レンズの光軸に近い位置と遠い位置とに変化させる入射位置変更手段と、上記焦点検出手段による検出情報に基づき、測定対象物が近距離か遠距離かに応じ、上記入射位置変更手段により、近距離のときには光軸から離れた位置に測距光を入射させ、遠距離のときには光軸に近い位置に測距光を入射させる制御手段とを備える。
【００１０】
他の好ましい他の実施形態では、光波距離計の送光系の発光素子からの測距光の送光反射部材への入射位置を対物レンズの光軸に近い位置と遠い位置とに変化させる入射位置変更手段と、上記合焦機構による焦点調節レンズの位置情報に基づき、測定対象物が近距離か遠距離かに応じ、上記入射位置変更手段により、近距離のときには光軸から離れた位置に測距光を入射させ、遠距離のときには光軸に近い位置に測距光を入射させる制御手段とを備える。
【００１１】
入射位置変更手段は、光波距離計の上記送光系の発光素子と送光反射部材との間に配置した、送光系光軸と直交する平面に対して傾斜した透光性平行平面板の入射角度変化により構成できる。
【００１２】
上記制御手段は、透光性平行平面板を、光波距離計の測定対象物が近距離か遠距離かに応じ、送光系光軸と直交する平面に対して反対方向に同一角度だけ揺動させることが好ましい。
【００１３】
上記光波距離計の構成要素は、上記位相差方式焦点検出手段の一対の瞳範囲と干渉しない位置に設けられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＡＦ化された光波測距儀の遠距離測定および近距離測定における入射光量の低下及びそれに伴う測距精度の低下の問題点をより簡単に解決できる光波測距儀を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１ないし図７は、本発明によるＡＦ機能を有する光波測距儀を測量機に適用した第一の実施形態を示している。視準望遠鏡１０は、図１に示すように、物体側（前方）から順に、対物レンズ１１、焦点調節レンズ１８、正立光学系（ポロプリズム）１２、焦点板１３、及び接眼レンズ１４を備えている。焦点板１３上には、その中心に、視準の際の目印となる十字線ヘアライン（視準線）１５が描かれている。焦点調節レンズ１８は光軸方向に可動であり、コーナーキューブプリズム（測定対象物）１６の距離に応じて位置調節することにより、その像を正しく焦点板１３の対物レンズ１１側の表面に結像させる。観察者は、この焦点板１３上の像を接眼レンズ１４を介して拡大観察する。
【００１６】
視準望遠鏡１０の対物レンズ１１の後方には、光波距離計２０の構成要素である送受光ミラー（送光反射部材）２１と、測距光を反射し可視光を透過する波長選択ミラー（波長選択フィルタ）２２とが順に配置されている。送受光ミラー２１は、対物レンズ１１の光軸上に斜めに位置する平行平面ミラーからなり、その対物レンズ１１側の面が送光ミラー２１ａ、波長選択ミラー２２側の面が受光ミラー２１ｂを構成している。
【００１７】
光波距離計２０の発光素子（ＬＤ）２３は、特定波長の測距光を発し、この測距光は、コリメータレンズ２４及び固定ミラー２５を介して、送光ミラー２１ａに入射する。送光ミラー２１ａに入射した測距光は、対物レンズ１１の光軸上を進む。
【００１８】
波長選択ミラー２２は、コーナーキューブプリズム１６で反射し対物レンズ１１を透過した、送受光ミラー２１でけられない測距光をさらに反射させて受光ミラー２１ｂに戻す作用をし、受光ミラー２１ｂは、その反射光を受光ファイバ２６の入射端面２６ａに入射させる。２７は、受光ファイバ２６を保持するホルダであり、送受光ミラー２１とともに、図示しない固定手段によって、対物レンズ１１の後方の空間に固定されている。
【００１９】
発光素子２３と固定ミラー２５の間の測距光路上には、切換ミラー２８と送光用ＮＤフィルタ２９が配置されている。切換ミラー２８は、発光素子２３からの測距光を固定ミラー２５に与えるか、直接受光ファイバ２６の入射端面２６ａに与えるかの切換を行うものである。送光用ＮＤフィルタ２９は、コーナーキューブプリズム１６に投光する測距光の光量調節用である。
【００２０】
受光ファイバ２６の出射端面２６ｂと受光素子３１との間には、集光レンズ３２、受光用ＮＤフィルタ３３及びバンドパスフィルタ３４が順に配置されている。受光素子３１は、演算制御回路４０に接続され、演算制御回路４０は、切換ミラー２８のアクチュエータ４１と測距結果表示器４２に接続されている。
【００２１】
以上の光波距離計２０は、周知のように、演算制御回路４０がアクチュエータ４１を介して切換ミラー２８を駆動し、発光素子２３からの測距光を固定ミラー２５に与える状態と、受光ファイバ２６の入射端面２６ａに直接与える状態とを作り出す。固定ミラー２５に与えられた測距光は、上述のように、送光ミラー２１ａと対物レンズ１１を介してコーナーキューブプリズム１６に投光され、その反射光が対物レンズ１１、波長選択ミラー２２及び受光ミラー２１ｂを介して入射端面２６ａに入射する。そして、このコーナーキューブプリズム１６で反射して受光ファイバ２６の入射端面２６ａに入射する測距光と、切換ミラー２８を介して入射端面２６ａに直接与えられた内部参照光とが受光素子３１によって受光され、演算制御回路４０が送光と反射光の位相差及び内部参照光での初期位相、又は送光と反射光の時間を検出し、コーナーキューブプリズム１６迄の距離を演算して、測距結果表示器４２に表示する。測距光と内部参照光の位相差または時間差による測距演算は周知である。
【００２２】
ポロプリズム１２には、光路分割面が形成されていて、その分割光路上に、位相差方式のＡＦ検出ユニット（焦点検出手段）５０が配置されている。このＡＦ検出ユニット５０は、焦点板１３と光学的に等価な焦点検出面５１の焦点状態、すなわち、前ピン、後ピン、等のデフォーカス量を検出するもので、図２にその概念図を示す。焦点検出面５１上に結像する対物レンズ１１による物体像は、集光レンズ５２及び基線長だけ離して配置した一対のセパレータレンズ（結像レンズ）５３によって分割され、この分割された一対の像は一対のＣＣＤラインセンサ５４上に再結像する。ラインセンサ５４は多数の光電変換素子を有し、各光電変換素子が、受光した物体像を光電変換して光電変換した電荷を積分（蓄積）し、積分した電荷をＡＦセンサデータとして出力し、演算制御回路４０に入力する。演算制御回路４０は、一対のＡＦセンサデータに基づいて、所定のデフォーカス演算によってデフォーカス量を算出し、レンズ駆動手段４３を介して、対物レンズ１１を合焦位置に移動させる。このようなデフォーカス演算は当業者周知である。演算制御回路４０には、ＡＦ開始スイッチ４４と測距開始スイッチ４５が接続されている。
【００２３】
以上のＡＦ検出ユニット５０は、各ラインセンサ５４に結像する一対の像を基準に考えると、対物レンズ１１上において異なる一対の瞳範囲１１Ａ、１１Ｂを通過した光束によりラインセンサ５４上に結像された一対の像でピント位置を検出することになる。瞳範囲１１Ａと１１Ｂの瞳範囲の形状は、各セパレータレンズ５３の近傍にそれぞれ配置するマスク５５によって設定することができる。なお、図２、ないし図３におけるハッチングは、この一対の瞳範囲に対応する部分（光路）を概念的に示している。
【００２４】
図３は、対物レンズ１１上のこの瞳範囲１１Ａと１１Ｂの位置関係、及び光波距離計２０の送受光ミラー２１と受光ファイバ２６（ファイバフォルダ２７）の位置関係を示している。瞳範囲１１Ａと１１Ｂの位置、形状及び方向は、ＡＦ検出ユニット５０の集光レンズ５２、セパレータレンズ５３、マスク５５、ラインセンサ５４の多数の光電変換素子より、ＡＦ性能を満足する値に定められているが、方向（対物レンズ１１の中心に対する瞳範囲の方向）はＡＦ検出に有利な方向に設定している。
【００２５】
本実施形態は、例えば以上の構成を有する測量機において、コーナーキューブプリズム１６で反射した測距光、特に近距離のコーナーキューブプリズム１６で反射した測距光を受光ファイバ２６の入射端面２６ａに十分な光量で入射させるため、送受光ミラー２１を対物レンズ１１の光軸Ｘ中心に対して偏心させて設けるとともに、発光素子２３から射出した測距光を対物レンズ１１の光軸Ｘ中心に対して偏心させて送光するようにしたものである。具体的には、例えば図４に示すように、送受光ミラー２１は対物レンズ１１の光軸Ｘよりも距離ｄだけ下方向に偏心させるとともに、発光素子２３が射出した縦長の光束断面形状を有する測距光（斜線部分）をしぼり７１により、下方向に同じ距離ｄだけ偏心させている。また、瞳範囲１１Ａと１１Ｂの位置を、光波距離計２０の送受光ミラー２１と受光ファイバ２６（ファイバフォルダ２７）（及びこれらの支持部材）に干渉しないように定めている。別言すると、瞳範囲１１Ａと１１Ｂの間のＡＦ不感帯１１Ｃ内に、送受光ミラー２１と受光ファイバ２６（ファイバフォルダ２７）（及びこれらの支持部材）を、対物レンズ１１の光軸を通る直径方向に並べ、瞳範囲１１Ａと１１Ｂをこの並び方向と平行な縦長に設定している。つまり、送受光ミラー２１の偏心方向は、一対の瞳範囲１１Ａ、１１Ｂの離間方向と直交する方向としている。
【００２６】
上記構成の本ＡＦ機能を有する光波測距儀の動作例を説明すると次の通りである。
第１ステップ
視準望遠鏡１０に付属した不図示の視準器からコーナーキューブプリズム１６を覗き、視準望遠鏡１０の光軸を概ねコーナーキューブプリズム１６に合致させる。
第２ステップ
ＡＦ開始スイッチ４４を押して上述のＡＦ動作を実行し、焦点調節レンズ１８を合焦位置に移動させる。
第３ステップ
合焦状態で、接眼レンズ１４を覗き、焦点板１３の十字線ヘアライン１５を正確にコーナーキューブプリズム１６に一致させる。このように十字線ヘアライン１５を正確にコーナーキューブプリズム１６に一致させることにより、光波距離計２０の測距光を正しくコーナーキューブプリズム１６に投光することができる。
第４ステップ
測距開始スイッチ４５を押して光波距離計２０による上述の測距動作を実行し、測距結果表示器４２に測距結果を表示する。
【００２７】
以上の測距動作において、測定距離が近距離であっても、送受光ミラー２１及び送光する測距光の偏心により、図１に示すように、送受光ミラー２１の上方には、発光素子２３から射出し、コーナーキューブプリズム１６で反射し、対物レンズ１１を透過した測距光が通過する光路が確保される。従って、発光素子２３から射出しコーナーキューブプリズム１６で反射した測距光の一部は、送受光ミラー２１でけられずにその上方を進み、受光ファイバ２６の入射端面２６ａに入射する（図１の斜線部分）。そのため測距精度が低下したり測距不能になったりすることがない。なお、測定距離が遠距離になるにつれて、コーナーキューブプリズム１６での反射光は広がって対物レンズ１１に入射するため、遠距離においては、送受光ミラー２１の有無または偏心に拘わらず、十分な光量で受光ファイバ２６に入射するため、測距精度の低下の問題は生じない。また、送受光ミラー２１と受光ファイバ２６（ファイバフォルダ２７）（及びこれらの支持部材）は、上述の通り、一対の瞳範囲１１Ａ、１１Ｂに干渉しない位置に設けられているため、一対の瞳範囲１１Ａ、１１Ｂを通過した光束を利用するＡＦユニット５０に悪影響を及ぼすことはなく、ＡＦ動作に支障をきたさない。従って、ＡＦ機能の性能を低下させることがない。
【００２８】
以上の実施形態では、発光素子２３が射出する測距光の光束断面形状を上下方向に延びる縦長形状としたが、その形状及び大きさは問わない。例えば、図５に示すように、測距光の光束断面形状を横長形状とし、あるいは図６に示すように、測距光の光束断面形状を円形とすることができる。いずれも送受光ミラー２１（送光ミラー２１ａ）の偏心量は、図４の場合と同様に距離ｄであるが、測距光の偏心量は図４とは異なり、距離ｄよりも長い距離ｄ'だけ光軸から下方に偏心させている。あるいは、測距光の光束断面形状は、図７に示すように、上部が欠けた形状としもよい。この形状は、具体的には、対物レンズ１１の光軸中心から該光束断面形状の欠けた部分の先端までの距離をａ、対物レンズ１１の光軸中心から測距光の光束断面の下端までの距離をｂ、送受光ミラー２１の偏心量をｄとした場合に、ｄ＝（ｂ-ａ）／２を満足する形状である。なお、この場合、送光断面の形状は楕円であり、楕円中心は対物レンズ１１の光軸と一致している。発光素子２３が射出する測距光の光束断面形状は問わないが、送受光ミラー２１は、対物レンズ１１の光軸中心から送受光ミラー２１の上端までの距離をｃとしたとき、ｂ＞ｃの関係となるように配置すればよい。
【００２９】
送受光ミラー２１及び測距光の光軸からの偏心量（距離ｄ又はｄ'）は、測定距離が近距離であってもコーナーキューブプリズム１６で反射した測距光が送受光ミラー２１の上方を通過し受光ファイバ２６の入射端面２６ａに導かれるように定める。送光ミラー２１ａに入射する光束の光軸からの偏心量が大きい程、コーナーキューブプリズム１６で反射した光束を、確実に送受光ミラー２１の上方を通過させて受光ファイバ２６の入射端面２６ａに入射させることができる。
【００３０】
図８〜図１４は、第二の実施形態を示している。本実施形態は、発光素子２３と切換ミラー２８の間に、入射位置変更手段としての傾斜平行平面板７０を配置し、この傾斜平行平面板７０を動作制御する点、及び固定ミラー２５と送光用ＮＤフィルタ２９の間の光路上にリレーレンズ７２を配置した点において第一の実施形態と異なる。以下、第一の実施形態と異なる点のみを説明し、同一要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３１】
傾斜平行平面板７０は、発光素子２３の光軸と直交する平面に対して傾斜していて、図１０に示すように、その幅及び厚さ方向の中心に、切換モータ７３の光軸と直交する往復駆動軸７３ａが結合されている。往復駆動軸７３ａが正逆に一定角度回動すると、傾斜平行平面板７０は、光軸と直交する平面に対して傾斜角θ１だけ傾斜した近距離位置Ａと、同平面に対して逆方向に傾斜角θ２だけ傾斜した遠距離位置Ｂの間を回動する（図８参照）。傾斜角θ１と傾斜角θ２は符号反対で絶対値は同一である。また、切換モータ７３は制御回路（制御手段）８０に接続されている。切換モータ７３にセンサが内蔵されていて、傾斜平行平面板７０が近距離位置Ａと遠距離位置Ｂのどちらに位置しているかを検知することができる。
【００３２】
この傾斜平行平面板７０は、光波距離計２０による測定対象物の距離が近距離か遠距離かに応じて、近距離位置Ａと遠距離位置Ｂのいずれかに位置する。例えば、測定距離が５ｍ程度以下の近距離のときに、図１１に示すように、傾斜平行平面板７０は近距離位置Ａに位置する。このとき、発光素子２３から射出された測距光（斜線部分）は傾斜平行平面板７０により屈折し（平行移動し）、送受光ミラー２１の送光ミラー２１ａ上に、対物レンズ１１の光軸Ｘから離れた位置に入射する。送光ミラー２１ａで反射した測距光は、コーナーキューブプリズム１６に向かい、コーナーキューブプリズム１６で反射した光束の一部は送受光ミラー２１でけられずに通過し、波長選択フィルタ２２、受光ミラー２１ｂで反射し、受光ファイバ２６の入射端面２６ａに入射する。そのため、受光素子３１に十分な光量で入射し測距精度は低下しない。逆に、測定距離が５ｍ程度を越える遠距離のときには、図１２に示すように、傾斜平行平面板７０は遠距離位置Ｂに位置する。このときは、発光素子２３から射出された測距光（斜線部分）は傾斜平行平面板７０により屈折し（平行移動し）、送受光ミラー２１の送光ミラー２１ａ上に、対物レンズ１１の光軸Ｘに近い位置に入射する。送光ミラー２１ａで反射した測距光は、コーナーキューブプリズム１６に向かい、コーナーキューブプリズム１６に向けて反射する。遠距離においてこの反射光束は、広がって進み、コーナーキューブプリズム１６で反射して対物レンズ１１に入射するため、送受光ミラー２１でけられずに十分な光量で受光ファイバ２６の入射端面２６ａに入射する。なお、傾斜平行平面板７０の傾斜角θ１と傾斜角θ２は、上述の通り、同一角度に設定されており、近距離位置Ａと遠距離位置Ｂにおける傾斜平行平面板７０の光路長は同一であるため、傾斜平行平面板７０を配設しても測距精度への影響はない。なお、コリメータレンズ２４とリレーレンズ７２の間の光束は平行光である。
【００３３】
焦点調節レンズ１８は、光軸方向に延びるラック１９ａを有し光軸方向に進退可能に設けられたレンズ枠１９に支持されていて、ラック１９ａは測量機本体に支持されたモータ６０の回転軸に固定されたピニオン６１に噛合している。従って、モータ６０を回転させるとレンズ枠１９に支持された焦点調節レンズ１８が光軸方向に移動する。モータ６０には、図９に示すように、エンコーダ６２が付設されている。このエンコーダ６２は例えば、モータ６０の回転軸に一体に設けた多数の径方向のスリットを有するスリット板６２ａと、フォトインタラプタ６２ｂよって構成され、モータ６０の回転量（角）を検知する。
【００３４】
図１３は、制御回路８０が司る制御系のブロック図であり、制御回路８０は、エンコーダ６２の検知信号に基づいて切換モータ７３を制御する。また、制御回路８０は記憶手段を有し、この記憶手段には、エンコーダ６２によって検知されるモータ６０の回転量（角）に対応する焦点調節レンズ１８の位置が近距離位置（近距離合焦位置）と遠距離位置（遠距離合焦位置）のどちらであるかの情報が記憶される。近距離とは、傾斜平行平面板７０が遠距離位置Ｂにあるとき、測定対象物であるコーナーキューブ１６で反射した測距光が送受光ミラー２１でけられて受光ファイバ２６の入射端面２６ａに入射する光量が不十分となる距離である。この限界近距離は、例えば送受光ミラー２１の大きさや受光ファイバ２６の径などによって設定することが可能である。
【００３５】
図１４は、測距スイッチ４５がオンされたときの傾斜平行平面板７０の動作を示している。以下の処理は制御回路８０によって実行される。まず、エンコーダ６２を介して焦点調節レンズ１８の位置を検出する（S101）。次に、記憶手段を参照し、検出した焦点調節レンズ１８の位置が近距離位置か遠距離位置かをチェックする（S102）。近距離位置なら（S102:Yes）、続いて、切換モータ７３に内蔵された角度センサを介して傾斜平行平面板７０が近距離位置Ａに位置しているかをチェックする（S103）。傾斜平行平面板７０が近距離位置Ａに位置していない場合には（S103:No）、傾斜平行平面板７０を近距離位置Ａに移動させる（S104）。また、焦点調節レンズ１８が近距離位置でないなら（S102:No）、続いて、切換モータ７３に内蔵された角度センサを介して傾斜平行平面板７０が遠距離位置Ｂにあるかをチェックし（S105）、傾斜平行平面板７０が遠距離位置Ｂに位置していない場合には（S105:No）、遠距離位置Ｂに移動させる（S106）。
【００３６】
この処理により、傾斜平行平面板７０は、焦点調節レンズ１８が近距離位置では近距離位置Ａに位置し、遠距離位置では遠距離位置Ｂに位置する。従って、視準望遠鏡１０が合焦状態にあるときの焦点調節レンズ１８の位置、つまり測定距離に応じた位置に傾斜平行平面板７０は位置し、発光素子２３が射出する測距光の送受光ミラー２１の送光ミラー２１ａへの入射角度を距離に応じて切り換えることができる。
【００３７】
以上は、焦点調節レンズ１８の位置に基づいて、測定距離が近距離か遠距離かを判断して制御する構成としたが、例えば、ＡＦ検出ユニット５０によって、測定距離範囲全域のデフォーカス量を検出できるならば、この値より直接、近距離、遠距離を判断して同様に制御してもよい。
【００３８】
以上の実施形態において、送受光ミラー２１の偏心方向を下方向としたが、一対の瞳範囲１１Ａ、１１Ｂと干渉しない位置であれば、他の方向に偏心させてもよい。
【００３９】
以上はＡＦ機能を有する光波測距儀を示したが、マニュアルフォーカスによる光波測距儀の場合、傾斜平行平面板７０を手動で揺動させることも原理的に可能である。さらに、手動で調節された焦点調節レンズ１８の位置を検知し、焦点調節レンズ１８の位置に対応する測定距離が近距離か遠距離かによって、傾斜平行平面板７０の位置を決定するように制御すればよい。
【００４０】
以上の実施形態では、発光素子２３から射出された測距光の送受光ミラー２１の送光ミラー２１ａへの入射位置変更手段として傾斜平行平面板７０を用いたが、互いに平行をなす２枚のミラーの一方を平行移動させる機構としてもよい。例えば、発光素子２３と切換ミラー２８との間に、図１５に示すように、互いに平行をなす２枚のミラー９１、９２を配設し、ミラー９２をＰ位置とＱ位置とに移動させる駆動機構を設ける。そして、発光素子２３から射出された測距光が、ミラー９２がＰ位置では対物レンズ１１の光軸Ｘに近い位置に入射し、Ｑ位置では対物レンズ１１の光軸Ｘから離れた位置に入射するようにミラー９１、９２を設定し、測定距離が近距離か遠距離かに応じてＰ位置とＱ位置を切り換えるように制御する。このとき、切替えにより発生した光路長変化は補正する。このように構成すると、第二の実施形態と同様に、測定距離に応じて発光素子２３から射出した測距光の送受光ミラー２１への入射角度を切り換えることができる。あるいは、図１６のように、しぼり７１を光軸に対して垂直方向に移動させて測距光の入射位置を変更してもよい。
【００４１】
また、以上の実施形態では、測定対象物としてコーナーキューブプリズム１６を配置した場合を示したが、コーナーキューブプリズムを配置しない場合においても同様に、近距離測定時の送受光ミラー２１によるけられを回避することができる。
【００４２】
なお、正立光学系としてのポロプリズム１２あるいはＡＦユニット５０への分岐光学系は、種々の変形例が知られており、本発明は以上の実施例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明によるＡＦ機能を有する光波測距儀を測量機に適用した第一の実施形態を示す系統接続図である。
【図２】図１のI矢視図であって、焦点検出手段（ＡＦユニット、位相差方式焦点検出手段）の概念図である。
【図３】図１のII-II線から見た、焦点検出手段の対物レンズ上の一対の瞳範囲と、送受光ミラー及び受光ファイバとの位置関係を示す図である。
【図４】図１のII-II線から見た、送受光ミラー、測距光、及び対物レンズの位置関係を示す図である。
【図５】図４における測距光の光束断面形状の別の例を示す図である。
【図６】図４における測距光の光束断面形状のさらに別の例を示す図である。
【図７】図４における測距光の光束断面形状のさらに別の例を示す図である。
【図８】本発明によるＡＦ機能を有する光波測距儀を測量機に適用した第二の実施形態を示す系統接続図である。
【図９】図８のIII矢視図であって、焦点調節レンズの駆動機構を示す図である。
【図１０】傾斜平行平面板の回転機構を示す斜視図である。
【図１１】図８の測量機における近距離の場合の測距光の光路を示す図である。
【図１２】図８の測量機における遠距離の場合の測距光の光路を示す図である。
【図１３】制御系の要部を示すブロック図である。
【図１４】制御回路による傾斜平行平面板の動作フローをフローチャートをもって示す図である。
【図１５】測距光の入射位置変更手段の別の例を示す図である。
【図１６】測距光の入射位置変更手段のさらに別の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 視準望遠鏡
１１Ａ １１Ｂ 瞳範囲
１１Ｃ ＡＦ不感帯
１２ ポロプリズム（正立光学系）
１３ 焦点板
１４ 接眼レンズ
１５ 十字線ヘアライン（視準線）
１６ コーナーキューブプリズム（測定対象物）
１８ 負のパワーの焦点調節レンズ
２０ 光波距離計
２１ 送受光ミラー（送光反射部材）
２１ａ 送光ミラー
２１ｂ 受光ミラー
２２ 波長選択フィルタ
２３ 発光素子
２４ コリメータレンズ
２５ 固定ミラー
２６ 受光ファイバ
２６ａ 入射端面
２６ｂ 出射端面
２７ ファイバフォルダ
２８ 切換ミラー
２９ 送光用ＮＤフィルタ
３１ 受光素子
３２ 集光レンズ
３３ 受光用ＮＤフィルタ
３４ バンドパスフィルタ
４０ 演算制御回路
４１ アクチュエータ
４２ 測距結果表示器
４３ レンズ駆動手段
４４ ＡＦ開始スイッチ
４５ 測距開始スイッチ
５０ ＡＦ検出ユニット（位相差方式焦点検出手段）
５１ 焦点検出面
５２ 集光レンズ
５３ セパレータレンズ
５４ ラインセンサ
５５ マスク
６２ エンコーダ
７０ 傾斜平行平面板（入射位置変更手段、透過性平行平面板）
７１ しぼり
７２ リレーレンズ
７３ 切換モータ
８０ 制御回路（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視準望遠鏡を有する光波測距儀（ＥＤＭ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種測量機における距離の測定は、一般に測定対象物に投光される送光と反射光の位相差及び内部参照光での初期位相、又は送光と反射光の時間差から距離を演算する光波測距儀によって行われている。
【０００３】
この光波測距儀は一般に、視準望遠鏡の対物レンズの後方に光軸中心上に位置する送光ミラーを配置して、対物レンズの瞳中心から測距光を送光している。測定対象物からの反射光は、送光ミラーの周辺部を透過した反射光が波長選択フィルタ及び受光ミラーを介して捕捉される。
【０００４】
この光波測距儀では、測定対象物が近距離になるにつれて、該測定対象物からの反射光が送光ミラーによってけられる現象が生じ、受光素子への入射光量が低下するという問題がある。入射光量が低下すると、測距精度が低下する。従来、この近距離測定における受光素子への入射光量の低下及びそれに伴う測距精度の低下を防止するために、送光ミラーを対物レンズの光軸中心から偏心させて配置し、測距光を光軸中心に対して偏心させて送光することにより、近距離において送光ミラーによるけられを減少させる発明が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平４-３１９６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来の光波測距儀は、近距離の測定対象物に対しては入射光量の低下が減少するが、遠距離の測定対象物に対しても入射光量が減少する問題があった。
【０００６】
本発明は、ＡＦ化された光波測距儀の近距離測定における入射光量の低下及びそれに伴う測距精度の低下の問題点をより簡単に解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する本発明は、測定対象物を視準する視準望遠鏡、この視準望遠鏡の対物レンズの後方に位置する送光反射部材を介して測距光を送光する送光系と、測定対象物からの反射光のうち上記送光反射部材でけられない反射光を受光する受光系とを有する光波距離計、上記視準望遠鏡の対物レンズ上に設定された異なる一対の瞳範囲を通過した光束により結像された一対の像によりピント位置を検出する位相差方式の焦点検出手段、及びこの焦点検出手段によって検出した焦点状態に基づいて上記視準望遠鏡の焦点調節レンズを合焦位置に駆動する合焦機構を備えたＡＦ機能を有する光波測距儀において、上記送光反射部材を対物レンズの光軸中心に対して偏心させ、かつ上記位相差方式焦点検出手段の一対の瞳範囲と干渉しない位置に設けたことに特徴を有する。
【０００８】
より具体的には、上記送光反射部材の光軸に対する偏心方向は、上記一対の瞳範囲の離間方向と直交する方向に設定される。
【０００９】
好ましい実施形態では、光波距離計の送光系の発光素子からの測距光の送光反射部材への入射位置を対物レンズの光軸に近い位置と遠い位置とに変化させる入射位置変更手段と、上記焦点検出手段による検出情報に基づき、測定対象物が近距離か遠距離かに応じ、上記入射位置変更手段により、近距離のときには光軸から離れた位置に測距光を入射させ、遠距離のときには光軸に近い位置に測距光を入射させる制御手段とを備える。
【００１０】
他の好ましい他の実施形態では、光波距離計の送光系の発光素子からの測距光の送光反射部材への入射位置を対物レンズの光軸に近い位置と遠い位置とに変化させる入射位置変更手段と、上記合焦機構による焦点調節レンズの位置情報に基づき、測定対象物が近距離か遠距離かに応じ、上記入射位置変更手段により、近距離のときには光軸から離れた位置に測距光を入射させ、遠距離のときには光軸に近い位置に測距光を入射させる制御手段とを備える。
【００１１】
入射位置変更手段は、光波距離計の上記送光系の発光素子と送光反射部材との間に配置した、送光系光軸と直交する平面に対して傾斜した透光性平行平面板の入射角度変化により構成できる。
【００１２】
上記制御手段は、透光性平行平面板を、光波距離計の測定対象物が近距離か遠距離かに応じ、送光系光軸と直交する平面に対して反対方向に同一角度だけ揺動させることが好ましい。
【００１３】
上記光波距離計の構成要素は、上記位相差方式焦点検出手段の一対の瞳範囲と干渉しない位置に設けられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＡＦ化された光波測距儀の遠距離測定および近距離測定における入射光量の低下及びそれに伴う測距精度の低下の問題点をより簡単に解決できる光波測距儀を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１ないし図７は、本発明によるＡＦ機能を有する光波測距儀を測量機に適用した第一の実施形態を示している。視準望遠鏡１０は、図１に示すように、物体側（前方）から順に、対物レンズ１１、焦点調節レンズ１８、正立光学系（ポロプリズム）１２、焦点板１３、及び接眼レンズ１４を備えている。焦点板１３上には、その中心に、視準の際の目印となる十字線ヘアライン（視準線）１５が描かれている。焦点調節レンズ１８は光軸方向に可動であり、コーナーキューブプリズム（測定対象物）１６の距離に応じて位置調節することにより、その像を正しく焦点板１３の対物レンズ１１側の表面に結像させる。観察者は、この焦点板１３上の像を接眼レンズ１４を介して拡大観察する。
【００１６】
視準望遠鏡１０の対物レンズ１１の後方には、光波距離計２０の構成要素である送受光ミラー（送光反射部材）２１と、測距光を反射し可視光を透過する波長選択ミラー（波長選択フィルタ）２２とが順に配置されている。送受光ミラー２１は、対物レンズ１１の光軸上に斜めに位置する平行平面ミラーからなり、その対物レンズ１１側の面が送光ミラー２１ａ、波長選択ミラー２２側の面が受光ミラー２１ｂを構成している。
【００１７】
光波距離計２０の発光素子（ＬＤ）２３は、特定波長の測距光を発し、この測距光は、コリメータレンズ２４及び固定ミラー２５を介して、送光ミラー２１ａに入射する。送光ミラー２１ａに入射した測距光は、対物レンズ１１の光軸上を進む。
【００１８】
波長選択ミラー２２は、コーナーキューブプリズム１６で反射し対物レンズ１１を透過した、送受光ミラー２１でけられない測距光をさらに反射させて受光ミラー２１ｂに戻す作用をし、受光ミラー２１ｂは、その反射光を受光ファイバ２６の入射端面２６ａに入射させる。２７は、受光ファイバ２６を保持するホルダであり、送受光ミラー２１とともに、図示しない固定手段によって、対物レンズ１１の後方の空間に固定されている。
【００１９】
発光素子２３と固定ミラー２５の間の測距光路上には、切換ミラー２８と送光用ＮＤフィルタ２９が配置されている。切換ミラー２８は、発光素子２３からの測距光を固定ミラー２５に与えるか、直接受光ファイバ２６の入射端面２６ａに与えるかの切換を行うものである。送光用ＮＤフィルタ２９は、コーナーキューブプリズム１６に投光する測距光の光量調節用である。
【００２０】
受光ファイバ２６の出射端面２６ｂと受光素子３１との間には、集光レンズ３２、受光用ＮＤフィルタ３３及びバンドパスフィルタ３４が順に配置されている。受光素子３１は、演算制御回路４０に接続され、演算制御回路４０は、切換ミラー２８のアクチュエータ４１と測距結果表示器４２に接続されている。
【００２１】
以上の光波距離計２０は、周知のように、演算制御回路４０がアクチュエータ４１を介して切換ミラー２８を駆動し、発光素子２３からの測距光を固定ミラー２５に与える状態と、受光ファイバ２６の入射端面２６ａに直接与える状態とを作り出す。固定ミラー２５に与えられた測距光は、上述のように、送光ミラー２１ａと対物レンズ１１を介してコーナーキューブプリズム１６に投光され、その反射光が対物レンズ１１、波長選択ミラー２２及び受光ミラー２１ｂを介して入射端面２６ａに入射する。そして、このコーナーキューブプリズム１６で反射して受光ファイバ２６の入射端面２６ａに入射する測距光と、切換ミラー２８を介して入射端面２６ａに直接与えられた内部参照光とが受光素子３１によって受光され、演算制御回路４０が送光と反射光の位相差及び内部参照光での初期位相、又は送光と反射光の時間を検出し、コーナーキューブプリズム１６迄の距離を演算して、測距結果表示器４２に表示する。測距光と内部参照光の位相差または時間差による測距演算は周知である。
【００２２】
ポロプリズム１２には、光路分割面が形成されていて、その分割光路上に、位相差方式のＡＦ検出ユニット（焦点検出手段）５０が配置されている。このＡＦ検出ユニット５０は、焦点板１３と光学的に等価な焦点検出面５１の焦点状態、すなわち、前ピン、後ピン、等のデフォーカス量を検出するもので、図２にその概念図を示す。焦点検出面５１上に結像する対物レンズ１１による物体像は、集光レンズ５２及び基線長だけ離して配置した一対のセパレータレンズ（結像レンズ）５３によって分割され、この分割された一対の像は一対のＣＣＤラインセンサ５４上に再結像する。ラインセンサ５４は多数の光電変換素子を有し、各光電変換素子が、受光した物体像を光電変換して光電変換した電荷を積分（蓄積）し、積分した電荷をＡＦセンサデータとして出力し、演算制御回路４０に入力する。演算制御回路４０は、一対のＡＦセンサデータに基づいて、所定のデフォーカス演算によってデフォーカス量を算出し、レンズ駆動手段４３を介して、対物レンズ１１を合焦位置に移動させる。このようなデフォーカス演算は当業者周知である。演算制御回路４０には、ＡＦ開始スイッチ４４と測距開始スイッチ４５が接続されている。
【００２３】
以上のＡＦ検出ユニット５０は、各ラインセンサ５４に結像する一対の像を基準に考えると、対物レンズ１１上において異なる一対の瞳範囲１１Ａ、１１Ｂを通過した光束によりラインセンサ５４上に結像された一対の像でピント位置を検出することになる。瞳範囲１１Ａと１１Ｂの瞳範囲の形状は、各セパレータレンズ５３の近傍にそれぞれ配置するマスク５５によって設定することができる。なお、図２、ないし図３におけるハッチングは、この一対の瞳範囲に対応する部分（光路）を概念的に示している。
【００２４】
図３は、対物レンズ１１上のこの瞳範囲１１Ａと１１Ｂの位置関係、及び光波距離計２０の送受光ミラー２１と受光ファイバ２６（ファイバフォルダ２７）の位置関係を示している。瞳範囲１１Ａと１１Ｂの位置、形状及び方向は、ＡＦ検出ユニット５０の集光レンズ５２、セパレータレンズ５３、マスク５５、ラインセンサ５４の多数の光電変換素子より、ＡＦ性能を満足する値に定められているが、方向（対物レンズ１１の中心に対する瞳範囲の方向）はＡＦ検出に有利な方向に設定している。
【００２５】
本実施形態は、例えば以上の構成を有する測量機において、コーナーキューブプリズム１６で反射した測距光、特に近距離のコーナーキューブプリズム１６で反射した測距光を受光ファイバ２６の入射端面２６ａに十分な光量で入射させるため、送受光ミラー２１を対物レンズ１１の光軸Ｘ中心に対して偏心させて設けるとともに、発光素子２３から射出した測距光を対物レンズ１１の光軸Ｘ中心に対して偏心させて送光するようにしたものである。具体的には、例えば図４に示すように、送受光ミラー２１は対物レンズ１１の光軸Ｘよりも距離ｄだけ下方向に偏心させるとともに、発光素子２３が射出した縦長の光束断面形状を有する測距光（斜線部分）をしぼり７１により、下方向に同じ距離ｄだけ偏心させている。また、瞳範囲１１Ａと１１Ｂの位置を、光波距離計２０の送受光ミラー２１と受光ファイバ２６（ファイバフォルダ２７）（及びこれらの支持部材）に干渉しないように定めている。別言すると、瞳範囲１１Ａと１１Ｂの間のＡＦ不感帯１１Ｃ内に、送受光ミラー２１と受光ファイバ２６（ファイバフォルダ２７）（及びこれらの支持部材）を、対物レンズ１１の光軸を通る直径方向に並べ、瞳範囲１１Ａと１１Ｂをこの並び方向と平行な縦長に設定している。つまり、送受光ミラー２１の偏心方向は、一対の瞳範囲１１Ａ、１１Ｂの離間方向と直交する方向としている。
【００２６】
上記構成の本ＡＦ機能を有する光波測距儀の動作例を説明すると次の通りである。
第１ステップ
視準望遠鏡１０に付属した不図示の視準器からコーナーキューブプリズム１６を覗き、視準望遠鏡１０の光軸を概ねコーナーキューブプリズム１６に合致させる。
第２ステップ
ＡＦ開始スイッチ４４を押して上述のＡＦ動作を実行し、焦点調節レンズ１８を合焦位置に移動させる。
第３ステップ
合焦状態で、接眼レンズ１４を覗き、焦点板１３の十字線ヘアライン１５を正確にコーナーキューブプリズム１６に一致させる。このように十字線ヘアライン１５を正確にコーナーキューブプリズム１６に一致させることにより、光波距離計２０の測距光を正しくコーナーキューブプリズム１６に投光することができる。
第４ステップ
測距開始スイッチ４５を押して光波距離計２０による上述の測距動作を実行し、測距結果表示器４２に測距結果を表示する。
【００２７】
以上の測距動作において、測定距離が近距離であっても、送受光ミラー２１及び送光する測距光の偏心により、図１に示すように、送受光ミラー２１の上方には、発光素子２３から射出し、コーナーキューブプリズム１６で反射し、対物レンズ１１を透過した測距光が通過する光路が確保される。従って、発光素子２３から射出しコーナーキューブプリズム１６で反射した測距光の一部は、送受光ミラー２１でけられずにその上方を進み、受光ファイバ２６の入射端面２６ａに入射する（図１の斜線部分）。そのため測距精度が低下したり測距不能になったりすることがない。なお、測定距離が遠距離になるにつれて、コーナーキューブプリズム１６での反射光は広がって対物レンズ１１に入射するため、遠距離においては、送受光ミラー２１の有無または偏心に拘わらず、十分な光量で受光ファイバ２６に入射するため、測距精度の低下の問題は生じない。また、送受光ミラー２１と受光ファイバ２６（ファイバフォルダ２７）（及びこれらの支持部材）は、上述の通り、一対の瞳範囲１１Ａ、１１Ｂに干渉しない位置に設けられているため、一対の瞳範囲１１Ａ、１１Ｂを通過した光束を利用するＡＦユニット５０に悪影響を及ぼすことはなく、ＡＦ動作に支障をきたさない。従って、ＡＦ機能の性能を低下させることがない。
【００２８】
以上の実施形態では、発光素子２３が射出する測距光の光束断面形状を上下方向に延びる縦長形状としたが、その形状及び大きさは問わない。例えば、図５に示すように、測距光の光束断面形状を横長形状とし、あるいは図６に示すように、測距光の光束断面形状を円形とすることができる。いずれも送受光ミラー２１（送光ミラー２１ａ）の偏心量は、図４の場合と同様に距離ｄであるが、測距光の偏心量は図４とは異なり、距離ｄよりも長い距離ｄ'だけ光軸から下方に偏心させている。あるいは、測距光の光束断面形状は、図７に示すように、上部が欠けた形状としもよい。この形状は、具体的には、対物レンズ１１の光軸中心から該光束断面形状の欠けた部分の先端までの距離をａ、対物レンズ１１の光軸中心から測距光の光束断面の下端までの距離をｂ、送受光ミラー２１の偏心量をｄとした場合に、ｄ＝（ｂ-ａ）／２を満足する形状である。なお、この場合、送光断面の形状は楕円であり、楕円中心は対物レンズ１１の光軸と一致している。発光素子２３が射出する測距光の光束断面形状は問わないが、送受光ミラー２１は、対物レンズ１１の光軸中心から送受光ミラー２１の上端までの距離をｃとしたとき、ｂ＞ｃの関係となるように配置すればよい。
【００２９】
送受光ミラー２１及び測距光の光軸からの偏心量（距離ｄ又はｄ'）は、測定距離が近距離であってもコーナーキューブプリズム１６で反射した測距光が送受光ミラー２１の上方を通過し受光ファイバ２６の入射端面２６ａに導かれるように定める。送光ミラー２１ａに入射する光束の光軸からの偏心量が大きい程、コーナーキューブプリズム１６で反射した光束を、確実に送受光ミラー２１の上方を通過させて受光ファイバ２６の入射端面２６ａに入射させることができる。
【００３０】
図８〜図１４は、第二の実施形態を示している。本実施形態は、発光素子２３と切換ミラー２８の間に、入射位置変更手段としての傾斜平行平面板７０を配置し、この傾斜平行平面板７０を動作制御する点、及び固定ミラー２５と送光用ＮＤフィルタ２９の間の光路上にリレーレンズ７２を配置した点において第一の実施形態と異なる。以下、第一の実施形態と異なる点のみを説明し、同一要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３１】
傾斜平行平面板７０は、発光素子２３の光軸と直交する平面に対して傾斜していて、図１０に示すように、その幅及び厚さ方向の中心に、切換モータ７３の光軸と直交する往復駆動軸７３ａが結合されている。往復駆動軸７３ａが正逆に一定角度回動すると、傾斜平行平面板７０は、光軸と直交する平面に対して傾斜角θ１だけ傾斜した近距離位置Ａと、同平面に対して逆方向に傾斜角θ２だけ傾斜した遠距離位置Ｂの間を回動する（図８参照）。傾斜角θ１と傾斜角θ２は符号反対で絶対値は同一である。また、切換モータ７３は制御回路（制御手段）８０に接続されている。切換モータ７３にセンサが内蔵されていて、傾斜平行平面板７０が近距離位置Ａと遠距離位置Ｂのどちらに位置しているかを検知することができる。
【００３２】
この傾斜平行平面板７０は、光波距離計２０による測定対象物の距離が近距離か遠距離かに応じて、近距離位置Ａと遠距離位置Ｂのいずれかに位置する。例えば、測定距離が５ｍ程度以下の近距離のときに、図１１に示すように、傾斜平行平面板７０は近距離位置Ａに位置する。このとき、発光素子２３から射出された測距光（斜線部分）は傾斜平行平面板７０により屈折し（平行移動し）、送受光ミラー２１の送光ミラー２１ａ上に、対物レンズ１１の光軸Ｘから離れた位置に入射する。送光ミラー２１ａで反射した測距光は、コーナーキューブプリズム１６に向かい、コーナーキューブプリズム１６で反射した光束の一部は送受光ミラー２１でけられずに通過し、波長選択フィルタ２２、受光ミラー２１ｂで反射し、受光ファイバ２６の入射端面２６ａに入射する。そのため、受光素子３１に十分な光量で入射し測距精度は低下しない。逆に、測定距離が５ｍ程度を越える遠距離のときには、図１２に示すように、傾斜平行平面板７０は遠距離位置Ｂに位置する。このときは、発光素子２３から射出された測距光（斜線部分）は傾斜平行平面板７０により屈折し（平行移動し）、送受光ミラー２１の送光ミラー２１ａ上に、対物レンズ１１の光軸Ｘに近い位置に入射する。送光ミラー２１ａで反射した測距光は、コーナーキューブプリズム１６に向かい、コーナーキューブプリズム１６に向けて反射する。遠距離においてこの反射光束は、広がって進み、コーナーキューブプリズム１６で反射して対物レンズ１１に入射するため、送受光ミラー２１でけられずに十分な光量で受光ファイバ２６の入射端面２６ａに入射する。なお、傾斜平行平面板７０の傾斜角θ１と傾斜角θ２は、上述の通り、同一角度に設定されており、近距離位置Ａと遠距離位置Ｂにおける傾斜平行平面板７０の光路長は同一であるため、傾斜平行平面板７０を配設しても測距精度への影響はない。なお、コリメータレンズ２４とリレーレンズ７２の間の光束は平行光である。
【００３３】
焦点調節レンズ１８は、光軸方向に延びるラック１９ａを有し光軸方向に進退可能に設けられたレンズ枠１９に支持されていて、ラック１９ａは測量機本体に支持されたモータ６０の回転軸に固定されたピニオン６１に噛合している。従って、モータ６０を回転させるとレンズ枠１９に支持された焦点調節レンズ１８が光軸方向に移動する。モータ６０には、図９に示すように、エンコーダ６２が付設されている。このエンコーダ６２は例えば、モータ６０の回転軸に一体に設けた多数の径方向のスリットを有するスリット板６２ａと、フォトインタラプタ６２ｂよって構成され、モータ６０の回転量（角）を検知する。
【００３４】
図１３は、制御回路８０が司る制御系のブロック図であり、制御回路８０は、エンコーダ６２の検知信号に基づいて切換モータ７３を制御する。また、制御回路８０は記憶手段を有し、この記憶手段には、エンコーダ６２によって検知されるモータ６０の回転量（角）に対応する焦点調節レンズ１８の位置が近距離位置（近距離合焦位置）と遠距離位置（遠距離合焦位置）のどちらであるかの情報が記憶される。近距離とは、傾斜平行平面板７０が遠距離位置Ｂにあるとき、測定対象物であるコーナーキューブ１６で反射した測距光が送受光ミラー２１でけられて受光ファイバ２６の入射端面２６ａに入射する光量が不十分となる距離である。この限界近距離は、例えば送受光ミラー２１の大きさや受光ファイバ２６の径などによって設定することが可能である。
【００３５】
図１４は、測距スイッチ４５がオンされたときの傾斜平行平面板７０の動作を示している。以下の処理は制御回路８０によって実行される。まず、エンコーダ６２を介して焦点調節レンズ１８の位置を検出する（S101）。次に、記憶手段を参照し、検出した焦点調節レンズ１８の位置が近距離位置か遠距離位置かをチェックする（S102）。近距離位置なら（S102:Yes）、続いて、切換モータ７３に内蔵された角度センサを介して傾斜平行平面板７０が近距離位置Ａに位置しているかをチェックする（S103）。傾斜平行平面板７０が近距離位置Ａに位置していない場合には（S103:No）、傾斜平行平面板７０を近距離位置Ａに移動させる（S104）。また、焦点調節レンズ１８が近距離位置でないなら（S102:No）、続いて、切換モータ７３に内蔵された角度センサを介して傾斜平行平面板７０が遠距離位置Ｂにあるかをチェックし（S105）、傾斜平行平面板７０が遠距離位置Ｂに位置していない場合には（S105:No）、遠距離位置Ｂに移動させる（S106）。
【００３６】
この処理により、傾斜平行平面板７０は、焦点調節レンズ１８が近距離位置では近距離位置Ａに位置し、遠距離位置では遠距離位置Ｂに位置する。従って、視準望遠鏡１０が合焦状態にあるときの焦点調節レンズ１８の位置、つまり測定距離に応じた位置に傾斜平行平面板７０は位置し、発光素子２３が射出する測距光の送受光ミラー２１の送光ミラー２１ａへの入射角度を距離に応じて切り換えることができる。
【００３７】
以上は、焦点調節レンズ１８の位置に基づいて、測定距離が近距離か遠距離かを判断して制御する構成としたが、例えば、ＡＦ検出ユニット５０によって、測定距離範囲全域のデフォーカス量を検出できるならば、この値より直接、近距離、遠距離を判断して同様に制御してもよい。
【００３８】
以上の実施形態において、送受光ミラー２１の偏心方向を下方向としたが、一対の瞳範囲１１Ａ、１１Ｂと干渉しない位置であれば、他の方向に偏心させてもよい。
【００３９】
以上はＡＦ機能を有する光波測距儀を示したが、マニュアルフォーカスによる光波測距儀の場合、傾斜平行平面板７０を手動で揺動させることも原理的に可能である。さらに、手動で調節された焦点調節レンズ１８の位置を検知し、焦点調節レンズ１８の位置に対応する測定距離が近距離か遠距離かによって、傾斜平行平面板７０の位置を決定するように制御すればよい。
【００４０】
以上の実施形態では、発光素子２３から射出された測距光の送受光ミラー２１の送光ミラー２１ａへの入射位置変更手段として傾斜平行平面板７０を用いたが、互いに平行をなす２枚のミラーの一方を平行移動させる機構としてもよい。例えば、発光素子２３と切換ミラー２８との間に、図１５に示すように、互いに平行をなす２枚のミラー９１、９２を配設し、ミラー９２をＰ位置とＱ位置とに移動させる駆動機構を設ける。そして、発光素子２３から射出された測距光が、ミラー９２がＰ位置では対物レンズ１１の光軸Ｘに近い位置に入射し、Ｑ位置では対物レンズ１１の光軸Ｘから離れた位置に入射するようにミラー９１、９２を設定し、測定距離が近距離か遠距離かに応じてＰ位置とＱ位置を切り換えるように制御する。このとき、切替えにより発生した光路長変化は補正する。このように構成すると、第二の実施形態と同様に、測定距離に応じて発光素子２３から射出した測距光の送受光ミラー２１への入射角度を切り換えることができる。あるいは、図１６のように、しぼり７１を光軸に対して垂直方向に移動させて測距光の入射位置を変更してもよい。
【００４１】
また、以上の実施形態では、測定対象物としてコーナーキューブプリズム１６を配置した場合を示したが、コーナーキューブプリズムを配置しない場合においても同様に、近距離測定時の送受光ミラー２１によるけられを回避することができる。
【００４２】
なお、正立光学系としてのポロプリズム１２あるいはＡＦユニット５０への分岐光学系は、種々の変形例が知られており、本発明は以上の実施例に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明によるＡＦ機能を有する光波測距儀を測量機に適用した第一の実施形態を示す系統接続図である。
【図２】図１のI矢視図であって、焦点検出手段（ＡＦユニット、位相差方式焦点検出手段）の概念図である。
【図３】図１のII-II線から見た、焦点検出手段の対物レンズ上の一対の瞳範囲と、送受光ミラー及び受光ファイバとの位置関係を示す図である。
【図４】図１のII-II線から見た、送受光ミラー、測距光、及び対物レンズの位置関係を示す図である。
【図５】図４における測距光の光束断面形状の別の例を示す図である。
【図６】図４における測距光の光束断面形状のさらに別の例を示す図である。
【図７】図４における測距光の光束断面形状のさらに別の例を示す図である。
【図８】本発明によるＡＦ機能を有する光波測距儀を測量機に適用した第二の実施形態を示す系統接続図である。
【図９】図８のIII矢視図であって、焦点調節レンズの駆動機構を示す図である。
【図１０】傾斜平行平面板の回転機構を示す斜視図である。
【図１１】図８の測量機における近距離の場合の測距光の光路を示す図である。
【図１２】図８の測量機における遠距離の場合の測距光の光路を示す図である。
【図１３】制御系の要部を示すブロック図である。
【図１４】制御回路による傾斜平行平面板の動作フローをフローチャートをもって示す図である。
【図１５】測距光の入射位置変更手段の別の例を示す図である。
【図１６】測距光の入射位置変更手段のさらに別の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 視準望遠鏡
１１Ａ １１Ｂ 瞳範囲
１１Ｃ ＡＦ不感帯
１２ ポロプリズム（正立光学系）
１３ 焦点板
１４ 接眼レンズ
１５ 十字線ヘアライン（視準線）
１６ コーナーキューブプリズム（測定対象物）
１８ 負のパワーの焦点調節レンズ
２０ 光波距離計
２１ 送受光ミラー（送光反射部材）
２１ａ 送光ミラー
２１ｂ 受光ミラー
２２ 波長選択フィルタ
２３ 発光素子
２４ コリメータレンズ
２５ 固定ミラー
２６ 受光ファイバ
２６ａ 入射端面
２６ｂ 出射端面
２７ ファイバフォルダ
２８ 切換ミラー
２９ 送光用ＮＤフィルタ
３１ 受光素子
３２ 集光レンズ
３３ 受光用ＮＤフィルタ
３４ バンドパスフィルタ
４０ 演算制御回路
４１ アクチュエータ
４２ 測距結果表示器
４３ レンズ駆動手段
４４ ＡＦ開始スイッチ
４５ 測距開始スイッチ
５０ ＡＦ検出ユニット（位相差方式焦点検出手段）
５１ 焦点検出面
５２ 集光レンズ
５３ セパレータレンズ
５４ ラインセンサ
５５ マスク
６２ エンコーダ
７０ 傾斜平行平面板（入射位置変更手段、透過性平行平面板）
７１ しぼり
７２ リレーレンズ
７３ 切換モータ
８０ 制御回路（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物を視準する視準望遠鏡；
この視準望遠鏡の対物レンズの後方に位置する送光反射部材を介して測距光を送光する送光系と、測定対象物からの反射光のうち上記送光反射部材でけられない反射光を受光する受光系とを有する光波距離計；
上記視準望遠鏡の対物レンズ上に設定された異なる一対の瞳範囲を通過した光束により結像された一対の像によりピント位置を検出する位相差方式の焦点検出手段；及び
この焦点検出手段によって検出した焦点状態に基づいて上記視準望遠鏡の焦点調節レンズを合焦位置に駆動する合焦機構；を備えたＡＦ機能を有する光波測距儀において、
上記送光反射部材を対物レンズの光軸中心に対して偏心させ、かつ上記位相差方式焦点検出手段の一対の瞳範囲と干渉しない位置に設けたことを特徴とするＡＦ機能を有する光波測距儀。
【請求項２】
請求項１記載のＡＦ機能を有する光波測距儀において、上記送光反射部材の光軸に対する偏心方向は、上記一対の瞳範囲の離間方向と直交する方向に設定されているＡＦ機能を有する光波測距儀。
【請求項３】
請求項１または２記載のＡＦ機能を有する光波測距儀において、さらに、光波距離計の送光系の発光素子からの測距光の送光反射部材への入射位置を対物レンズの光軸に近い位置と遠い位置とに変化させる入射位置変更手段と；上記焦点検出手段による検出情報に基づき、測定対象物が近距離か遠距離かに応じ、上記入射位置変更手段により、近距離のときには光軸から離れた位置に測距光を入射させ、遠距離のときには光軸に近い位置に測距光を入射させる制御手段と；を有するＡＦ機能を有する光波測距儀。
【請求項４】
請求項１または２記載のＡＦ機能を有する光波測距儀において、さらに、光波距離計の送光系の発光素子からの測距光の送光反射部材への入射位置を対物レンズの光軸に近い位置と遠い位置とに変化させる入射位置変更手段と；上記合焦機構による焦点調節レンズの位置情報に基づき、測定対象物が近距離か遠距離かに応じ、上記入射位置変更手段により、近距離のときには光軸から離れた位置に測距光を入射させ、遠距離のときには光軸に近い位置に測距光を入射させる制御手段と；を有するＡＦ機能を有する光波測距儀。
【請求項５】
請求項３または４記載のＡＦ機能を有する光波測距儀において、入射位置変更手段は、光波距離計の上記送光系の発光素子と送光反射部材との間に配置した、送光系光軸と直交する平面に対して傾斜した透光性平行平面板の入射角度変化からなっているＡＦ機能を有する光波測距儀。
【請求項６】
請求項５記載のＡＦ機能を有する光波測距儀において、上記制御手段は、透光性平行平面板を、光波距離計の測定対象物が近距離か遠距離かに応じ、送光系光軸と直交する平面に対して反対方向に同一角度だけ揺動させるＡＦ機能を有する光波測距儀。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項記載のＡＦ機能を有する光波測距儀において、上記光波距離計の構成要素は、上記位相差方式焦点検出手段の一対の瞳範囲と干渉しない位置に設けられているＡＦ機能を有する光波測距儀。
【請求項１】
測定対象物を視準する視準望遠鏡；
この視準望遠鏡の対物レンズの後方に位置する送光反射部材を介して測距光を送光する送光系と、測定対象物からの反射光のうち上記送光反射部材でけられない反射光を受光する受光系とを有する光波距離計；
上記視準望遠鏡の対物レンズ上に設定された異なる一対の瞳範囲を通過した光束により結像された一対の像によりピント位置を検出する位相差方式の焦点検出手段；及び
この焦点検出手段によって検出した焦点状態に基づいて上記視準望遠鏡の焦点調節レンズを合焦位置に駆動する合焦機構；を備えたＡＦ機能を有する光波測距儀において、
上記送光反射部材を対物レンズの光軸中心に対して偏心させ、かつ上記位相差方式焦点検出手段の一対の瞳範囲と干渉しない位置に設けたことを特徴とするＡＦ機能を有する光波測距儀。
【請求項２】
請求項１記載のＡＦ機能を有する光波測距儀において、上記送光反射部材の光軸に対する偏心方向は、上記一対の瞳範囲の離間方向と直交する方向に設定されているＡＦ機能を有する光波測距儀。
【請求項３】
請求項１または２記載のＡＦ機能を有する光波測距儀において、さらに、光波距離計の送光系の発光素子からの測距光の送光反射部材への入射位置を対物レンズの光軸に近い位置と遠い位置とに変化させる入射位置変更手段と；上記焦点検出手段による検出情報に基づき、測定対象物が近距離か遠距離かに応じ、上記入射位置変更手段により、近距離のときには光軸から離れた位置に測距光を入射させ、遠距離のときには光軸に近い位置に測距光を入射させる制御手段と；を有するＡＦ機能を有する光波測距儀。
【請求項４】
請求項１または２記載のＡＦ機能を有する光波測距儀において、さらに、光波距離計の送光系の発光素子からの測距光の送光反射部材への入射位置を対物レンズの光軸に近い位置と遠い位置とに変化させる入射位置変更手段と；上記合焦機構による焦点調節レンズの位置情報に基づき、測定対象物が近距離か遠距離かに応じ、上記入射位置変更手段により、近距離のときには光軸から離れた位置に測距光を入射させ、遠距離のときには光軸に近い位置に測距光を入射させる制御手段と；を有するＡＦ機能を有する光波測距儀。
【請求項５】
請求項３または４記載のＡＦ機能を有する光波測距儀において、入射位置変更手段は、光波距離計の上記送光系の発光素子と送光反射部材との間に配置した、送光系光軸と直交する平面に対して傾斜した透光性平行平面板の入射角度変化からなっているＡＦ機能を有する光波測距儀。
【請求項６】
請求項５記載のＡＦ機能を有する光波測距儀において、上記制御手段は、透光性平行平面板を、光波距離計の測定対象物が近距離か遠距離かに応じ、送光系光軸と直交する平面に対して反対方向に同一角度だけ揺動させるＡＦ機能を有する光波測距儀。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項記載のＡＦ機能を有する光波測距儀において、上記光波距離計の構成要素は、上記位相差方式焦点検出手段の一対の瞳範囲と干渉しない位置に設けられているＡＦ機能を有する光波測距儀。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−２９２７６７（Ｐ２００６−２９２７６７Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６１７６２（Ｐ２００６−１６１７６２）
【出願日】平成１８年６月１２日（２００６．６．１２）
【分割の表示】特願２０００−１５４２５５（Ｐ２０００−１５４２５５）の分割
【原出願日】平成１２年５月２５日（２０００．５．２５）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１２日（２００６．６．１２）
【分割の表示】特願２０００−１５４２５５（Ｐ２０００−１５４２５５）の分割
【原出願日】平成１２年５月２５日（２０００．５．２５）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
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