JP2000206448A - ビ―ム変換装置及びそれを用いたレ―ザ測距装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カセグレン型望遠鏡を送受同軸に含むレーザ測
距装置の送信光学系に組み込み、望遠鏡２次鏡の遮蔽に
よる送信エネルギー損失を低減することを可能とするた
めの、ガウシアンビームを円筒型ビームに変換する光学
系を提供する。 【解決手段】光学的に鏡面状態に加工した二つの円錐面
２、３を備え、これら両円錐面２、３のうち、一つは円
錐の外面を他の一つは円錐の内面を反射面として、二つ
の円錐面の軸６を一致させて配置し、外面を反射面とす
る円錐面の軸よりビーム７を入射せしめ、軸対称に反射
する該反射面の反射光が内面を反射面とする円錐面に前
者と同様に軸対称に反射するように配置して、該二つの
円錐反射面を経た入射光ビームが２倍径に拡大されかつ
円筒型ビーム８に変換されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、送受信レーザ光が
カセグレン型望遠鏡を通過するような送受同軸光学系を
有するレーザレーダ装置に用いるビーム変換装置に係
り、特に人工衛星に設置した反射体にレーザを送信し、
遠距離を高精度で測定する人工衛星レーザ測距装置、お
よび該人工衛星レーザ測距装置に適用して有効なビーム
変換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、カセグレン型望遠鏡を送受共用の
光学系とするレーザ測距装置はその構造のため、望遠鏡
２次鏡の遮蔽による影響で送信レーザ中心部が標的に到
達しないという現象が発生していた。望遠鏡２次鏡によ
る遮蔽部分はガウシアン分布で近似されるビームの中心
部分にあたり、レーザエネルギー密度の最も高い領域で
ある。このため、送信エネルギー損失が大きく高軌道衛
星測距ではデータ取得数減少の一因となっていた。

【０００３】図５にカセグレン型望遠鏡を送受共用の光
学系とするレーザ測距装置の従来技術を示す。

【０００４】図５において、14はレーザを出力するため
のパルスレーザ発振器、15はレーザ光を分離するための
ビームスプリッター、16は光信号を電気信号に変換する
ためのスタート信号検出器、17はモータにより回転駆動
される円盤で、円盤外部の光透過部と光反射部が交互に
光軸を通過することにより送受信光を分離するための回
転チョッパー、18と19と20と21と22はレーザ光を望遠鏡
に導くためのクーデミラー、23は凸面鏡状の望遠鏡２次
鏡、24は凹面鏡状の望遠鏡主鏡、25は逆反射器を搭載し
た標的、26は光信号を電気信号に変換するためのストッ
プ信号検出器、27は望遠鏡の高度角回転軸、28は望遠鏡
の方位角回転軸である。

【０００５】図５に示す従来のレーザ測距装置におい
て、パルスレーザ発振器14により発せられた送信レーザ
光はビームスプリッタ15により2方向に分割され一方は
スタート信号検出器16に入射し、もう一方は回転チョッ
パー17の光反射部に入射する。スタート信号検出器16に
入射した送信レーザ光は、スタート検出器16により電気
信号に変換されてスタート信号として記録される。

【０００６】回転チョッパー1７の光反射部により反射
された送信レーザ光は、クーデミラー18〜22により反射
され、望遠鏡２次鏡23に入射する。望遠鏡２次鏡23と望
遠鏡主鏡24により所定のビーム径に拡大された送信レー
ザ光は、大気中に出射され、大気中を伝搬して標的25に
到達する。

【０００７】標的25には逆反射器が搭載されていて標的
25への入射方向と平行かつ逆向きに反射される。受信レ
ーザ光は大気中を伝搬後に再び望遠鏡主鏡24に集光さ
れ、望遠鏡主鏡24により集光された受信レーザ光は再び
22〜18を経て回転チョッパー17に入射する。

【０００８】回転チョッパー17の光透過部により受信レ
ーザ光のみが透過されてストップ検出器26に入射する。
ストップ検出器26に入射した受信レーザ光は電気信号に
変換され、電気信号はストップ信号として記録され、測
距が完了する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ測距装置
で生じていた望遠鏡２次鏡による送信レーザ光遮蔽の問
題について図６を参照して説明する。

【００１０】図６は一般的にレーザ測距装置（図５参
照）に用いられているカセグレン型望遠鏡を示していて
いる。9に示す形状のガウシアンビームがクーデミラー2
1に入射すると、クーデミラー21で反射され、さらにク
ーデミラー22で反射され、望遠鏡２次鏡23に到達する。
望遠鏡２次鏡23に入射したガウシアンビーム9は望遠鏡
２次鏡23により所定のビーム径にまで拡大されて望遠鏡
主鏡24に入射し、ビーム形状30となり大気中に出射され
る。

【００１１】望遠鏡主鏡24により反射されたレーザ光
は、望遠鏡２次鏡23による影響で、ガウシアンビーム中
心部分にあたるレーザエネルギー密度の最も高い斜線領
域32が遮断され、ガウシアンビーム周辺部にあたるレー
ザエネルギー密度の低い領域31のみが送信レーザ光とし
て大気中に出射されるという現象が発生する。

【００１２】つまり、このように従来のレーザ測距装置
では、ガウシアンビーム中心部分のエネルギー密度の最
も高い領域が、望遠鏡２次鏡に遮断されるという問題が
発生し、これがレーザ送信効率低下の一因となってい
た。

【００１３】本発明の目的は、入射ビームにおいてカセ
グレン望遠鏡２次鏡に相当する部分を中空にしたビーム
を形成し、望遠鏡２次鏡の遮蔽による送信エネルギー損
失を無くす、あるいは低減することを可能とするビーム
変換装置を提供することにある。

【００１４】本発明の他の目的は、従来のレーザ測距装
置に本発明によるビーム変換装置を付加することによ
り、カセグレン型望遠鏡２次鏡に於ける送信レーザ光の
遮蔽の影響を取り除くことを可能とするレーザ測距装置
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光学的に鏡面状態に加工した二つの円錐面
を備え、入射された光ビームを円筒型ビームに変換す
る、プリズムおよびミラー部材のうちいずれか一方で構
成される変換光学系を有し、前記変換光学系の二つの円
錐面のうち、一つは円錐の外面を他の一つは円錐の内面
を反射面として、二つの円錐面の軸を一致させて配置
し、外面を反射面とする円錐面の軸より光ビームを入射
せしめ、軸対称に反射する該反射面の反射光が内面を反
射面とする円錐面に前者と同様に軸対称に反射するよう
に配置して、該二つの円錐反射面を経た入射光ビームが
２倍径に拡大されかつ円筒型ビームに変換されるように
した。

【００１６】また、上記目的を達成するために本発明
は、光学的に鏡面状態に加工した二つの円錐面を備え、
入射された光ビームを円筒型ビームに変換する変換光学
系を有し、前記変換光学系の二つの円錐面のうち、一つ
は円錐の外面を他の一つは円錐の内面を反射面として、
該二つの円錐面の軸を一致させて配置し、該外面を反射
面とする円錐面の軸より光ビームを入射せしめ、軸対称
に反射する該反射面の反射光が該内面を反射面とする円
錐面に前者と同様に軸対称に反射するように配置し、該
二つの円錐反射面を経た入射ビームが円筒型ビームに変
換されるようにしたものであって、前記二つの円錐面の
相対位置関係は、出射されるべき円筒型ビームについて
予め定められた内半径および外半径のうち少なくとも一
方に応じて決定する。

【００１７】また、上記ビーム変換装置の変換光学系の
入射側に、入射される光ビームを縮小する縮小光学系を
さらに加え、当該装置へ入射する光ビームを、前記縮小
光学系、前記変換光学系を経て、該入射光ビームと同一
直径の円筒型ビームに変換する構成としてもよい。

【００１８】また、上記他の目的を達成するために本発
明は、カセグレン型望遠鏡を送信光軸に含むレーザ測距
装置において、前記カセグレン型望遠鏡へ入射されるレ
ーザビームを変換するために、上述した本発明によるビ
ーム変換装置を前記送信光軸上に配置する。

【００１９】ここで、前記ビーム変換装置から出射さ
れ、さらに前記カセグレン型望遠鏡により拡大された円
筒型ビームの中空部分の直径が、前記カセグレン型望遠
鏡の２次鏡の直径以上とすることが好ましい。また、円
筒型ビームの内径を前記カセグレン型望遠鏡の２次鏡の
直径と略一致させ、該円筒型ビームの外径を前記カセグ
レン型望遠鏡の主鏡の直径と略一致させる構成としても
よい。

【００２０】また、前記ビーム変換装置から出射される
円筒型ビームの内半径および外半径のうち少なくとも一
方を変更するための調整手段をさらに備える構成として
もよい。

【００２１】また、上記他の目的を達成するために本発
明は、カセグレン型望遠鏡を送信光軸に含むレーザ測距
装置において、前記カセグレン型望遠鏡へ入射されるレ
ーザビームを縮小する縮小光学系と、前記縮小光学系で
縮小されたレーザビームを円筒型ビームへ変換するため
の変換光学系と、前記変換光学系から出射される円筒型
ビームの内半径および外半径のうち少なくとも一方を変
更するための調整手段とを備える。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明を適用したビーム変換装置
の一実施形態を図１を用いて説明する。

【００２３】本実施形態におけるビーム変換装置1で
は、図１に示すような断面形状を軸６に対して回転させ
ることで形成される円錐面2と円錐面3とが、互いに平行
に、かつ両円錐面が共に軸6に対して45度で、かつ両円
錐軸が一致するように配置されている。

【００２４】本発明において上記2つの円錐面2、3を実
現する具体的手段は特に限定されるものではないが、例
えば内側面を光学的に鏡面状態となるように加工した中
空の円錐形状ミラーあるいはプリズムによって実現する
ことが好ましい。

【００２５】ビーム変換装置1内でのレーザ光伝搬光路
を図１により説明する。7に示すガウシアン形状の入射
ビーム（ビーム半径をwとし、1/e²パワーポイントの半
径wで定義されるスポットサイズのビーム）が軸6に沿っ
て平面4に入射する。平面4に入射したレーザ光は円錐面
2に向かう。レーザ光は円錐面2により光軸6に垂直な向
きで、かつ軸6に対して軸対称に全反射される。円錐面2
により全反射されたレーザ光は円錐面3に向かう。レー
ザ光は円錐面3により光軸6に平行な向きでかつガウシア
ン形状の入射ビーム7の伝搬方向と同方向に全反射され
る。円錐面3により全反射されたレーザ光は平面5を経て
出射される。

【００２６】図１のように、ビーム変換装置1を構成す
る二つの円錐面間距離を入射ビーム半径wの倍にして設
置することにより、出射されたビーム8の形状は入射ビ
ーム7に比べて、ビーム半径が２倍の2wになると同時
に、ビーム中心から半径wの領域が空間となる円筒型ビ
ームに変換され出力される。

【００２７】また、ビーム変換装置1の円錐面2と円錐面
3には高反射コーテイングが施されているものとする。
また、ビーム変換装置1がプリズムによって構成されて
いる場合には、平面4と平面5には無反射コーテイング処
理を施しておく。これらのコーテイング処理によりビー
ム変換装置1中での光減衰を最少にすることができる。

【００２８】なお、本実施形態のビーム変換装置では、
円錐外面２および円錐内面３は図１に示したように両円
錐面が平行でかつその間の距離が１／√２Ｗとなる相対
位置関係を有するとしているが、本発明における両円錐
面の相対位置関係はこれに限定されるものではなく、入
射してくるビームを中心部分が空洞となる円筒形のビー
ムに変換することができれば、両円錐面の相対位置関係
を他のものとしてもよい。

【００２９】次に、本発明によるビーム変換装置の他の
実施形態を、図２を参照して説明する。

【００３０】本実施形態のビーム変換装置は、上記図1
に示したビーム変換装置1とガリレオ式望遠鏡の組み合
わせにより実現されるもので、入射したビームと同じ直
径で、かつ中空のビームを出射するものである。

【００３１】ガリレオ型望遠鏡は、図２に示すように、
凸レンズ12と凹レンズ13の組み合わせにより構成され
る。ここで、凸レンズ12は焦点距離f、凹レンズ13は焦
点距離-f/2であり、凹レンズ13は凸レンズ12軸と同軸に
して設置されている。ビーム変換装置1は上記図１の実
施形態で説明したもので、入射ビーム径を2倍に変換す
ると同時にビームプロファイルを円筒型に変換する光学
素子である。

【００３２】本実施形態のビーム変換装置では、以上の
ビーム変換装置1、凸レンズ12、凹レンズ13をそれぞれ
図２に示すように直列設置する。すなわち、凸レンズ12
からf/2の距離に凹レンズ13を、凹レンズ13から任意の
距離にビーム変換装置1をそれぞれ軸あわせをした位置
に配置する。

【００３３】本実施形態のビーム変換装置においては、
最初、9に示す形状のガウシアンビーム（ビーム半径をr
とし、1/e²パワーポイントの半径rで定義されるスポッ
トサイズのビーム）が軸6に沿って凸レンズ12に入射す
る。入射後のガウシアンビーム9は凸レンズ13により集
光され、ビーム半径r/2に変換され、次に凹レンズ12に
よりによりコリメートされ、10に示す形状の半径r/2の
ガウシアンビームに変換される。

【００３４】次に、10に示す形状のガウシアンビーム
（ビーム半径をr/2とし、1/e²パワーポイントの半径r/2
されるスポットサイズのビーム）が軸6に沿ってビーム
変換装置の入射面4に入射する。ビーム変換装置1の入射
面4に入射後のガウシアンビーム10は、円錐内面2により
全反射を行ない、さらにその後に円錐内面3により全反
射を行ない、出射面5から出射される。

【００３５】出射されたビーム11の形状はビーム10に比
べて、ビーム半径が２倍のrになると同時に、ビーム中
心から半径r/2の領域が中空の円筒型ビームに変換され
出力される。出射された円筒型ビーム11の形状は半径r
のガウシアンビーム9に比べて、ビーム半径が同径のrに
なると同時に、ビーム中心から半径r/2の領域が中空の
円筒型ビームに変換され出力される。

【００３６】次に、本発明を適用したレーザ測距装置の
一実施形態を図３と図４を用いて説明する。

【００３７】本実施形態のレーザ測距装置は、上記図５
に示した従来のレーザ測距装置に、上記図２で説明した
入射したビームと同径の円筒形状のビームを出射するビ
ーム変換装置（以下では同径ビーム変換装置と呼ぶ）29
を追加したものである。ここでは、上述の各図と同じ構
成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。

【００３８】すなわち、本実施形態のレーザ測距装置で
は、図３に示すように、同径ビーム変換装置29をビーム
スプリッタ15と回転チョッパー17の間に挿入するもので
ある。このように同径ビーム変換装置29を挿入すること
で、パルスレーザ発振器14から出射されたガウシアンビ
ームは円筒型ビームに変換される。このため、同径ビー
ム変換装置29以降の光路では、円筒型ビームが伝搬して
カセグレン型望遠鏡に到達する。

【００３９】図４は従来のレーザ測距装置で生じていた
問題を、本実施形態の装置により解決した状態を示した
図である。

【００４０】同径ビーム変換装置29を挿入することによ
り、ガウシアンビームは円筒型ビーム11に変換される。
11に示す形状の円筒型ビームが、レーザ測距装置のクー
デミラー21に入射すると、該クーデミラー22で反射さ
れ、望遠鏡２次鏡23に到達する。望遠鏡２次鏡23に入射
した円筒型ビーム11は望遠鏡２次鏡23により所定のビー
ム径にまで拡大されて望遠鏡主鏡24に入射する。ここ
で、望遠鏡主鏡24により反射されたレーザ光はその円筒
形状から、望遠鏡２次鏡23を通過しない光路を通過し、
レーザ光は円筒形状33で大気中に出射される。

【００４１】このように、ガウシアンビームのエネルギ
ー密度の最も高い領域であるビーム中心部分が望遠鏡２
次鏡23を通過しない光学系を構成することにより、ビー
ム全域34が送信レーザ光として大気中に出射される。

【００４２】つまり、本実施形態の装置によれば、ガウ
シアンビーム中心部分でエネルギー密度の最も高い領域
が望遠鏡２次鏡23に遮断されることなくすべて大気中に
出射される。

【００４３】さらに、本実施形態のレーザ測距装置によ
れば、レーザ送信効率を向上させることが可能となる。
このため、実質的に送信パワーを増加させることと同じ
効果が得られ、衛星の初期補足等の測距動作が容易にな
る。

【００４４】なお、レーザ測距装置の代わりに、カセグ
レン型望遠鏡を送信光軸上に備える他のレーザレーダ装
置においても、本実施形態と同様に本発明によるビーム
変換装置を備えることによって、同様の効果が得られる
のは明らかである。

【００４５】次に、本発明を適用したビーム変換装置の
他の実施形態について図７〜１０を参照して説明する。

【００４６】本実施形態のビーム変換装置は、上記図１
の実施形態のビーム変換装置に加えて、当該ビーム変換
装置から出射される円筒型ビームの内半径と外半径とを
調整するための手段を備えている。

【００４７】最初、円筒型ビームの内半径を可変にする
方法について説明する。

【００４８】本実施形態のビーム変換装置では、図７に
示すように、円錐面２、３はそれぞれ配置位置が手動あ
るいは自動で調整可能であるように設置されたミラー部
材２００、３００によって形成され、調整前の状態では
半径ｗの入射ガウシアンビームが外半径２ｗ・内半径ｗ
の円筒型ビームに変換されるものとする。なお、図７
は、ミラー部材２００、３００の断面形状と、当該ビー
ム変換装置内でのレーザ光伝搬光路とを示している。

【００４９】円筒型ビームの内半径を変化させるために
は、軸を一致させて配置した２つの円錐面の相対位置
を、円錐面の軸に沿って変化させる。

【００５０】例えば図８に示すように、円錐形のミラー
部材２００を円錐軸に沿って図中矢印で示す方向に距離
Ｌだけ変化させると、移動後のミラー部材２００ａとミ
ラー部材３００とで形成される２つの円錐面によりレー
ザ光伝搬光路が変化する。すなわち、半径ｗの入射ガウ
シアンビームは円筒型ビームに変換されるが、その内半
径はｗからｗ＋Ｌとなる。このことから内半径は２つの
円錐面の相対的位置の変化分Ｌの関数となることがわか
る。

【００５１】ただし、以上の方法では内半径の変化に伴
い、外半径も２ｗから２ｗ＋Ｌに変化する。このため、
この方法によれば内半径と外半径を独立に変化させるこ
とができない。そこで、次に説明する外半径を変化させ
る方法を併用することにより、ビーム外半径のみを変化
させることが可能となり、外半径と内半径との比を独立
に調整することができる。

【００５２】次に、円筒型ビームの外半径を可変にする
方法について説明する。

【００５３】本方法では外半径を変化させるために、図
７に示すビーム変換装置に、レンズ１２、１３から構成
されるガリレオ式望遠鏡を追加する。この場合のレーザ
光伝搬光路を図９に示す。

【００５４】すなわち、ガリレオ望遠鏡を追加した場
合、半径ｗの入射ガウシアンビームは変換後に、外半径
がｗ＋ｎｗの円筒型ビームとなって出射される。このこ
とから外半径は入射ビーム半径ｗとガリレオ式望遠鏡倍
率ｎの関数となる。

【００５５】最後に、上記２つの方法を用いて円筒型出
射ビームの内半径と外半径とを独立して変化させる方法
について説明する。この場合のレーザ光伝搬光路を図１
０に示す。

【００５６】上述したように、円筒型出射ビームの内半
径、外半径は以下の数式により表される。

【００５７】内半径 ＝ ｗ＋Ｌ ……（数１） 外半径 ＝ ｎｗ＋ｗ＋Ｌ ……（数２） ここで、ｗ：入射ビーム半径 Ｌ：円錐面の軸に沿った２つの円錐面の相対位置の距離
変化分 ｎ：ガリレオ式望遠鏡の倍率 である。

【００５８】例えば、ｗ＝４０ｍｍの入射ガウシアンビ
ームを、 内半径：外半径 ＝ ３：４ ……（数３） の円筒型ビームに変換したい場合、上記数１〜数３を変
形することにより満足すべき条件を示す以下の式を得
る。

【００５９】１２０ｎ ＝ ４０＋Ｌ ……（数４） すなわち、上記数３を満たす円筒型ビームを生成するに
は、上記数４を満たすＬとｎとを選択すれば良い。例え
ば、Ｌ＝２０ｍｍとする場合は、ｎ＝１／２倍のガリレ
オ式望遠鏡を用いればよい。

【００６０】以上の方法によれば、ビーム変換装置から
出射される円筒型ビームの内半径と外半径を任意に設定
することが可能となる。

【００６１】また、本実施形態の方法はカセグレン型望
遠鏡を備えるレーザ測距装置にも同様に適用することが
できる。例えば、上記図５に示すような従来のレーザ測
距装置において、上記図９、１０に示すようなビーム変
換装置をカセグレン型望遠鏡へのレーザビームを入射す
るための送信光軸上に配置する。

【００６２】本実施形態を適用した装置によれば、レー
ザ光源から出射される任意の径のレーザビームを円筒型
ビームに変換する際に、カセグレン型望遠鏡の望遠鏡２
次鏡半径と望遠鏡主鏡半径の比と、円筒型ビームの内半
径と外半径の比とを一致させることが可能となる。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、望遠鏡２次鏡の遮蔽の
影響による送信効率の低下をおさえることが可能とな
り、それに伴い送信レーザ強度が増し、高々度衛星測距
への能力向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるビーム変換装置の一実施形態を示
す説明図。

【図２】本発明による同径ビーム変換装置の一実施形態
を示す説明図。

【図３】従来のレーザ測距装置への本発明の適用例を示
す説明図。

【図４】従来のレーザ測距装置で生じていた問題の解決
手法を示した説明図。

【図５】レーザ測距装置の従来例を示す説明図。

【図６】従来のレーザ測距装置で生じていた問題につい
て示した説明図。

【図７】本発明によるビーム変換装置の他の実施形態を
示した説明図。

【図８】本発明によるビーム変換装置の他の実施形態を
示した説明図。

【図９】本発明によるビーム変換装置の他の実施形態を
示した説明図。

【図１０】本発明によるビーム変換装置の他の実施形態
を示した説明図。

【符号の説明】

1 ・・・ビーム変換装置 2 ・・・ビーム変換装置の円錐外面（高反射コーテイン
グ） 3 ・・・ビーム変換装置の円錐内面（高反射コーテイン
グ） 4 ・・・ビーム変換装置の入射平面（無反射コーテイン
グ） 5 ・・・ビーム変換装置の出力平面（無反射コーテイン
グ） 6 ・・・ビーム変換装置の光軸 7 ・・・ガウシアンビーム（ビーム半径w） 8 ・・・円筒型ビーム（ビーム半径2w） 9 ・・・ガウシアンビーム（ビーム半径r） 10 ・・・ガウシアンビーム（ビーム半径r/2） 11 ・・・円筒型ビーム（ビーム半径r） 12 ・・・凸レンズ 13 ・・・凹レンズ 14 ・・・パルスレーザ発振器 15 ・・・ビームスプリッタ 16 ・・・スタート検出器 17 ・・・回転チョッパー 18 ・・・クーデミラー 19 ・・・クーデミラー 20 ・・・クーデミラー 21 ・・・クーデミラー 22 ・・・クーデミラー 23 ・・・望遠鏡２次鏡 24 ・・・望遠鏡主鏡 25 ・・・標的 26 ・・・ストップ検出器 27 ・・・高度角回転軸 28 ・・・方位角回転軸 29 ・・・同径ビーム変換装置 30 ・・・出射されるレーザ光（29を未使用時） 31 ・・・望遠鏡２次鏡23に遮蔽されないレーザ光30の
領域 32 ・・・望遠鏡２時鏡23に遮蔽されるレーザ光33の領
域 33 ・・・出射されるレーザ光（29を使用時） 34 ・・・望遠鏡２次鏡23に遮蔽されないレーザ光33の
領域 f ・・・ 凸レンズ10の焦点距離 −f/2 ・・ 凹レンズ11の焦点距離 w ・・・ガウシアンビーム半径（1/e²パワーポイント
で定義されるスポットサイズのビーム半径） r ・・・ガウシアンビーム半径（1/e²パワーポイント
で定義されるスポットサイズのビーム半径）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 洲崎 保司 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 Ｆターム(参考） 5J084 AA05 BA03 BB01 BB14 BB21 CA03 DA01 EA07

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学的に鏡面状態に加工した二つの円錐面
   を備え、入射された光ビームを円筒型ビームに変換す
   る、プリズムおよびミラー部材のうちいずれか一方で構
   成される変換光学系を有し、 前記変換光学系の二つの円錐面のうち、一つは円錐の外
   面を他の一つは円錐の内面を反射面として、二つの円錐
   面の軸を一致させて配置し、外面を反射面とする円錐面
   の軸より光ビームを入射せしめ、軸対称に反射する該反
   射面の反射光が内面を反射面とする円錐面に前者と同様
   に軸対称に反射するように配置して、該二つの円錐反射
   面を経た入射光ビームが２倍径に拡大されかつ円筒型ビ
   ームに変換されるようにしたことを特徴とするビーム変
   換装置。
2. 【請求項２】光学的に鏡面状態に加工した二つの円錐面
   を備え、入射された光ビームを円筒型ビームに変換する
   変換光学系を有し、 前記変換光学系の二つの円錐面のうち、一つは円錐の外
   面を他の一つは円錐の内面を反射面として、該二つの円
   錐面の軸を一致させて配置し、該外面を反射面とする円
   錐面の軸より光ビームを入射せしめ、軸対称に反射する
   該反射面の反射光が該内面を反射面とする円錐面に前者
   と同様に軸対称に反射するように配置し、該二つの円錐
   反射面を経た入射ビームが円筒型ビームに変換されるよ
   うにしたものであって、 前記二つの円錐面の相対位置関係は、出射されるべき円
   筒型ビームについて予め定められた内半径および外半径
   のうち少なくとも一方に応じて決定されるものであるこ
   とを特徴とするビーム変換装置。
3. 【請求項３】入射される光ビームを縮小する縮小光学系
   と、前記請求項２に記載の変換光学系とを備え、 前記入射光ビームは、前記縮小光学系を経て前記変換光
   学系へ入射され、該入射光ビームと同一直径の円筒型ビ
   ームに変換されることを特徴とする同径ビーム変換装
   置。
4. 【請求項４】カセグレン型望遠鏡を送信光軸に含むレー
   ザ測距装置において、 前記カセグレン型望遠鏡へ入射されるレーザビームを変
   換するために、請求項１〜３のいずれかに記載のビーム
   変換装置を前記送信光軸上に配置したことを特徴とする
   レーザ測距装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載のレーザ測距装置におい
   て、 前記ビーム変換装置から出射され、さらに前記カセグレ
   ン型望遠鏡により拡大された円筒型ビームの中空部分の
   直径が、前記カセグレン型望遠鏡の２次鏡の直径以上で
   あることを特徴とするレーザ測距装置。
6. 【請求項６】請求項４に記載のレーザ測距装置におい
   て、 前記ビーム変換装置から出射される円筒型ビームの内半
   径および外半径のうち少なくとも一方を変更するための
   調整手段をさらに備えることを特徴とするレーザ測距装
   置。
7. 【請求項７】カセグレン型望遠鏡を送信光軸に含むレー
   ザ測距装置において、 前記カセグレン型望遠鏡へ入射されるレーザビームを縮
   小する縮小光学系と、 前記縮小光学系で縮小されたレーザビームを円筒型ビー
   ムへ変換するための変換光学系と、 前記変換光学系から出射される円筒型ビームの内半径お
   よび外半径のうち少なくとも一方を変更するための調整
   手段とを備え、 前記変換光学系は、請求項１または２に記載のビーム変
   換装置の変換光学系であることを特徴とするレーザ測距
   装置。