JP3554373B2

JP3554373B2 - 測距光学系

Info

Publication number: JP3554373B2
Application number: JP23367294A
Authority: JP
Inventors: 哲也中村; 一幸高橋; 悟立原
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1994-09-28
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: JPH0894354A

Description

【０００１】
本発明は、測距光学系に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
測距光学系は、例えば、光波測距装置に用いられている。図３はその従来例の構成を示す図で、同図において、１はＬＥＤなどの光源、２は受光素子、３はハーフミラー、４は対物レンズ系、５は光分岐のためのプリズムからなる光分割素子、６は像反転のためのプリズム、７は接眼レンズを示す。対物レンズ系４は前群４ａと後群４ｂとからなり、両者の間に、光分割素子５が位置している。
【０００３】
対物レンズ系４、光分割素子５、像反転プリズム６、および接眼レンズ７から構成される光学系は、測距対象物（一般的にコーナーキューブ）ＣＣを目で、すなわち可視光で、確認するための望遠鏡を構成している。
【０００４】
光源１は第１の光束として、赤外光を射出する。この赤外光は波長が８５０ｎｍ程度であり、第２の光束としての可視光とは異なる波長である。光源１から射出された赤外光は、ハーフミラー３を透過し、光分岐のための光分割素子５に達する。光分割素子５の分割面５ａには、赤外光を反射し、可視光を透過するための誘電体多層膜からなるダイクロイックコートが形成されている。従って、光源１からの赤外光はこのダイクロイックコートで反射され、対物レンズ系４の前群４ａを通過した後、コーナーキューブＣＣへ向かう。
【０００５】
測距対象物で反射された赤外光は、対物レンズ系４の前群４ａに戻り、ふたたび光分割素子５のダイクロイックコートで反射され、さらにハーフミラー３で反射されて受光素子２に入射する。
【０００６】
光波測距装置は、原理的には周知のように、光源１からの赤外光を、所定の周波数でパルス的に射出させ、この赤外光（測距光）が光源を出てからコーナーキューブＣＣに反射され受光素子２に入射するまでの時間を、測距光と参照光のパルスの位相のずれにより検知して測定対象物までの距離を算出する。
【０００７】
ところで、上記の構成に使用されるダイクロイックコートは、その分光特性がこのコートに入射する光の入射角に依存して変化するという性質がある。図４はこの分光特性を描いた線図で、縦軸は透過率（％）、横軸は光の波長である。実線は入射角が４５°、破線は３０°一点鎖線は１５°の場合の波長と透過率の関係をそれぞれ示している。入射角は、垂直入射の場合が０゜である。この図から、入射角が１５°の場合は、波長が可視光の限度である７５０ｎｍあたりまではほぼ１００％透過し、それ以上の長い波長はほぼ１００％反射することが分かる。次に、入射角が３０°の場合は、可視光の上限近くの７００ｎｍ近辺から透過率が低下し始めるが、７５０ｎｍ程度までは５０％近く透過でき、ほぼ目標どうりの特性を有すると言える。
【０００８】
しかし、入射角が４５°になると、可視光領域にある６００ｎｍあたりからの透過率が５０％以下に落ち込んでおり、７００ｎｍから７５０ｎｍの間では、透過率がほぼ０％になって、目で見る像の赤色成分が相当に減殺されてしまうことになる。また、観察者の眼が接眼レンズ７の光軸と直交する方向に少しずれただけで、観察している対象物の色調が変わってしまう。
【０００９】
一方、ダイクロイックコートに入射する光は、光源１からの発散光、又は測定対象物から戻ってきた光である収束光なので、ダイクロイックコートに入射する角度に幅がある。例えば、この反射膜５ａと対物レンズ４の光軸Ｏとのなす角αを６０°とすると、主光線（光軸と重なる入射光線）の入射角βは３０°である。しかし、上光線、下光線の入射角は、対物レンズのＦナンバーにもよるが、±１５°程度の幅があり、１５°から４５°の範囲に広がる。上述のように、入射角が３０°程度までは分光特性が許容限度内にあるが、４５°になると分光特性が悪化し、光の利用効率が大きく低下してしまうという問題がある。
【００１０】
【発明の目的】
本発明は、上記の問題の解決を図ったもので、ダイクロイックコート面に対する入射光線の角度が変化せず、よって光の利用効率が高く、接眼レンズと目の位置関係がずれても対象物の色調が変わらない測距光学系を提供することを目的としている。
【００１１】
【発明の概要】本発明は、測距用の光束を発する光源と；この光源からの光束を反射し、可視光を透過するダイクロイックコート面を有する光分割素子と；コリメータレンズ群、発散レンズ、及び、対物レンズ系を備え、ダイクロイック面で反射した光束を測距対象物に投光するとともに、該測距対象物で反射し再び該ダイクロイックコート面で反射した光束を集光する投受光光学系と；対物レンズ系、発散レンズ、集光光学系、及び、接眼レンズを備え、測距対象物で反射した光束のうち可視光束が光分割素子のダイクロイックコート面を透過する視準光学系と；を備えた測距光学系において、投受光光学系及び視準光学系中に、両光学系に共通する、光束が平行をなす平行光束系を設け、この平行光束系内に、光分割素子のダイクロイックコート面を位置させたことを特徴としている。
【００１２】
このように、平行光束中に、光分割素子のダイクロイックコート面を配置すれば、該コート面には常に平行光束が入射するので、分光特性に悪影響が生じることがない。平行光束系は、例えば、対物レンズ系と発散レンズからなるアフォーカルな光学系、あるいは、対物レンズと集光レンズからなるアフォーカルな光学系によって構成することができる。前者の場合、光学系の全長が短くなって小型化できるという利点があり、後者の場合、平行光束系内で一度結像が行われれるので像反転の為のプリズムが不要となりコストダウンとなる。
【００１３】
【発明の実施例】
以下に本発明の実施例を図面によって説明する。図１は本発明の第１実施例を示す構成図である。同図において、１１は光源１から発散された第１の光束を平行光にするコリメータレンズ群である。コリメータレンズ群１１、発散レンズ１２、及び対物レンズ系４は、投受光光学系を構成する。対物レンズ系４と発散レンズ１２はアフォーカル光学系２０を構成している。
【００１４】
一方、対物レンズ４、発散レンズ１２、集光光学系１３、及び接眼レンズ７は、視準光学系（望遠鏡）を構成する。発散レンズ１２と集光光学系１３との間は、この投受光光学系と視準光学系に共通する、光束が平行な平行光束系であり、この平行光束系内に、ダイクロイックコート面５ａを有する光分割素子５が配置されている。視準光学系は、可視光により、コーナーキューブＣＣなどの測距対象物を探し出すのに使用される。
【００１５】
すなわち、光源１から射出された測距光束としての赤外光は、波長が８５０ｎｍのＬＥＤ光で、ハーフミラー３を透過し、さらにコリメータレンズ群１１を通過して平行な光束にされ光分割素子５に入射し、ダイクロイックコートされた分割面５ａに達する。ダイクロイックコートは赤外光を反射するので、光源１からの光束はここで反射され、アフォーカルな光学系２０を通ってコーナーキューブＣＣに照射される。
【００１６】
コーナキューブＣＣから反射された測距光束である赤外光は、可視光と重畳してアフォーカルな光学系２０を通過して平行光の状態で光分割素子５へと進む。そして分割面５ａに達すると、赤外光は反射され、コリメータレンズ群１１を逆行し、ハーフミラー３で反射されて受光素子２に達する。コーナキューブＣＣ迄の距離は、前述のように、光源１を出てからコーナーキューブＣＣに反射され受光素子２に入射するまでの時間を、測距光と参照光のパルスの位相のずれにより検知することにより演算される。
【００１７】
一方、可視光は分割面５ａを透過し、集光光学系１３を通過して像反転のためのプリズム６を経て接眼レンズ７に達する。集光光学系１３の全部または一部を光軸方向に移動させることによって、視準光学系のピントを合わせることができる。
【００１８】
以上の構成において、光分割素子５の分割面５ａに入射する測距光束及び視準光束は、どちらも平行な光束にされているので、上光線と下光線は主光線と平行であり、主光線と同じ入射角となる。したがって、コリメータレンズ群１１の光軸とアフォーカルな光学系２０の光軸とのなす角γを適当に設定すれば、入射角を、分光特性に影響を与えない角度に設定できる。また、望遠鏡を使用する際に、目と接眼レンズ７の相対位置が変化しても色調が変化することはない。
【００１９】
図２は、本発明の第２実施例である。この実施例では、視準光学系のアフォーカルな光学系２０を、対物レンズ系４と正のパワーの集光レンズ１５とで構成し、この対物レンズ系４と集光レンズ１５との間で一度結像させている。また、集光光学系１６と接眼レンズ７との間でもさらに一度結像させている。このように対物レンズ系４から接眼レンズ７の間で２回結像させるので、視準光学系における像は正立像となり、実施例１で使用していた像反転プリスム６が不要になった。したがって、構成が簡易化され、望遠鏡の製造コストを低下させることができる。この他の構成は、第１の実施例と共通であり、共通要素には共通の符号を付した。
【００２０】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、測距光束を反射して可視光を透過するダイクロイックコート面を有する光分割素子が、投受光光学系と視準光学系に共通に設けた平行光束系内に位置しているので、該ダイクロイックコート面に入射する測距光束及び可視光束の入射角度は常に一定であり、上光線や下光線の入射角が主光線の入射角と一致するので、分光特性に影響を受けることがなくなった。また、本発明の測距光学系を測距光学系の望遠鏡に適用すると、接眼レンズと目の位置関係がずれても、対象物の色調が変わることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の測距光学系の第１実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例の構成を示す図である。
【図３】従来の測距光学系の構成を示す図である。
【図４】ダイクロイックコートの分光特性を示す線図である。
【符号の説明】
１光源
４対物レンズ系
５光分割素子
５ａ分割面
７接眼レンズ
１１コリメータ
２０アフォーカルな光学系

Claims

測距用の光束を発する光源と、
この光源からの測距光束を反射し、可視光を透過するダイクロイックコート面を有する光分割素子と、
コリメータレンズ群、発散レンズ、及び、対物レンズ系を備え、前記ダイクロイック面で反射した光束を測距対象物に投光するとともに、該測距対象物で反射し再び該ダイクロイックコート面で反射した光束を集光する投受光光学系と、
前記対物レンズ系、前記発散レンズ、集光光学系、及び、接眼レンズを備え、前記測距対象物で反射した光束のうち可視光束が前記光分割素子のダイクロイックコート面を透過する視準光学系と、
を備えた測距光学系において、
前記投受光光学系及び視準光学系中に、両光学系に共通する、光束が平行をなす平行光束系を設け、この平行光束系内に、前記光分割素子のダイクロイックコート面を位置させたことを特徴とする測距光学系。
請求項１において、前記平行光束系は、前記対物レンズ系と前記発散レンズからなるアフォーカルな光学系によって構成されている測距光学系。
測距用の光束を発する光源と、
この光源からの測距光束を反射し、可視光を透過するダイクロイックコート面を有する光分割素子と、
コリメータレンズ群、集光レンズ、及び、対物レンズ系を備え、前記ダイクロイック面で反射した光束を測距対象物に投光するとともに、該測距対象物で反射し再び該ダイクロイックコート面で反射した光束を集光する投受光光学系と、
前記対物レンズ系、前記集光レンズ、集光光学系、及び、接眼レンズを備え、前記測距対象物で反射した光束のうち可視光束が前記光分割素子のダイクロイックコート面を透過する視準光学系と、
を備えた測距光学系において、
前記投受光光学系及び視準光学系中に、両光学系に共通する、光束が平行をなす平行光束系を設け、
この平行光束系内に、前記光分割素子のダイクロイックコート面を位置させ、
前記平行光束系は、前記対物レンズ系と前記集光レンズからなるアフォーカルな光学系によって構成され、この対物レンズと集光レンズの間で一回結像する測距光学系。