特開 2024-116462 測量装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024116462

(43)【公開日】2024-08-28

(54)【発明の名称】測量装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20240821BHJP

【ＦＩ】

G01C15/00 103D

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023022095

(22)【出願日】2023-02-16

(71)【出願人】

【識別番号】000220343

【氏名又は名称】株式会社トプコン

(74)【代理人】

【識別番号】100083563

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 祥二

(72)【発明者】

【氏名】湯浅 太一

(57)【要約】      （修正有）

【課題】光学系の小型化を図る測量装置を提供する。
【解決手段】測定対象物に測距光３５を射出する発光素子２８を有する測距光射出部２３と、前記測定対象物からの反射測距光４７を受光する受光部３９を有する測距光受光部２４と、前記測距光射出部を制御し、前記受光部に対する前記反射測距光の受光結果に基づき前記測定対象物迄の距離を演算する演算制御部とを具備し、前記測距光受光部は、前記反射測距光を同一平面内で少なくとも１回内部反射させる受光プリズム４４を有し、該受光プリズムは前記反射測距光の入射面と反対側の面に、前記入射面側に窪んだ凹部６３が形成され、該凹部に前記受光部が配設される様構成された。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物に測距光を射出する発光素子を有する測距光射出部と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する受光部を有する測距光受光部と、前記測距光射出部を制御し、前記受光部に対する前記反射測距光の受光結果に基づき前記測定対象物迄の距離を演算する演算制御部とを具備し、前記測距光受光部は、前記反射測距光を同一平面内で少なくとも１回内部反射させる受光プリズムを有し、該受光プリズムは前記反射測距光の入射面と反対側の面に、前記入射面側に窪んだ凹部が形成され、該凹部に前記受光部が配設される様構成された測量装置。

【請求項2】

前記受光部は受光ファイバであり、該受光ファイバは上方に延出し、前記入射面に向って屈曲される様構成された請求項１に記載の測量装置。

【請求項3】

前記受光ファイバに受光される前記反射測距光の光軸が、前記反射測距光の入射面と反対側の面と平行又は略平行となる様に構成された請求項２に記載の測量装置。

【請求項4】

前記受光プリズムは、第１プリズムと、該第１プリズムと接合された第２プリズムと、該第２プリズムと接合された第３プリズムとで構成され、前記凹部は前記第１プリズムと前記第２プリズムとで形成され、前記反射測距光は前記第２プリズムと前記第３プリズムとの接合面に形成された分離面により前記凹部に向って反射される様構成された請求項１に記載の測量装置。

【請求項5】

前記測定対象物に前記測距光と同軸で追尾光を射出する追尾発光素子を有する追尾光射出部と、前記測定対象物からの反射追尾光を前記反射測距光と同軸で受光する追尾光受光部とを更に具備し、該追尾光受光部は前記分離面の透過側に配設されたセンサ基板に設けられた追尾受光素子を有し、前記受光プリズムは、同軸で入射した前記反射測距光と前記反射追尾光を前記分離面で分離させ、前記反射追尾光を前記追尾受光素子に受光される様構成された請求項４に記載の測量装置。

【請求項6】

前記第１プリズムの角部に面取り加工を施し、面取り部が形成され、該面取り部に反射防止塗料が塗布された請求項５に記載の測量装置。

【請求項7】

前記受光プリズムの前記反射追尾光の射出面に前記反射追尾光の光束と同径又は略同径のバンドパスフィルタが設けられ、前記射出面の前記バンドパスフィルタ以外の箇所に反射防止塗料が塗布された請求項６に記載の測量装置。

【請求項8】

前記面取り部と前記受光部と前記センサ基板の前記入射面と反対側の端部が略同一平面上に配置される様構成された請求項７に記載の測量装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定対象物の３次元座標を取得可能な測量装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

レーザスキャナやトータルステーション等の測量装置は、測定対象物として再帰反射性を有するプリズムを用いたプリズム測距、反射プリズムを用いないノンプリズム測距により測定対象物迄の距離を検出する光波距離測定装置を有している。

【0003】

測量装置では、測定対象物に向けて射出される測距光の光軸と、測定対象物から反射される反射測距光の光軸とを合致させる為に、測距光や反射測距光の光軸がミラー等により偏向される。又、測量装置の光学系を小型化する為、測距光や反射測距光の光軸を複数回偏向させる場合もある。

【0004】

測距光や反射測距光の光軸を複数回偏向させる場合、偏向方向によって発光素子や受光素子の配置が変化する。この為、発光素子や受光素子の配置によっては、測量装置の光学系の大型化を招く虞れがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－２５９９３号公報

【特許文献2】特開２０２１－１０１１５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、光学系の小型化を図る測量装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、測定対象物に測距光を射出する発光素子を有する測距光射出部と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する受光部を有する測距光受光部と、前記測距光射出部を制御し、前記受光部に対する前記反射測距光の受光結果に基づき前記測定対象物迄の距離を演算する演算制御部とを具備し、前記測距光受光部は、前記反射測距光を同一平面内で少なくとも１回内部反射させる受光プリズムを有し、該受光プリズムは前記反射測距光の入射面と反対側の面に、前記入射面側に窪んだ凹部が形成され、該凹部に前記受光部が配設される様構成された測量装置に係るものである。

【0008】

又本発明は、前記受光部は受光ファイバであり、該受光ファイバは上方に延出し、前記入射面に向って屈曲される様構成された測量装置に係るものである。

【0009】

又本発明は、前記受光ファイバに受光される前記反射測距光の光軸が、前記反射測距光の入射面と反対側の面と平行又は略平行となる様に構成された測量装置に係るものである。

【0010】

又本発明は、前記受光プリズムは、第１プリズムと、該第１プリズムと接合された第２プリズムと、該第２プリズムと接合された第３プリズムとで構成され、前記凹部は前記第１プリズムと前記第２プリズムとで形成され、前記反射測距光は前記第２プリズムと前記第３プリズムとの接合面に形成された分離面により前記凹部に向って反射される様構成された測量装置に係るものである。

【0011】

又本発明は、前記測定対象物に前記測距光と同軸で追尾光を射出する追尾発光素子を有する追尾光射出部と、前記測定対象物からの反射追尾光を前記反射測距光と同軸で受光する追尾光受光部とを更に具備し、該追尾光受光部は前記分離面の透過側に配設されたセンサ基板に設けられた追尾受光素子を有し、前記受光プリズムは、同軸で入射した前記反射測距光と前記反射追尾光を前記分離面で分離させ、前記反射追尾光を前記追尾受光素子に受光される様構成された測量装置に係るものである。

【0012】

又本発明は、前記第１プリズムの角部に面取り加工を施し、面取り部が形成され、該面取り部に反射防止塗料が塗布された測量装置に係るものである。

【0013】

又本発明は、前記受光プリズムの前記反射追尾光の射出面に前記反射追尾光の光束と同径又は略同径のバンドパスフィルタが設けられ、前記射出面の前記バンドパスフィルタ以外の箇所に反射防止塗料が塗布された測量装置に係るものである。

【0014】

更に又本発明は、前記面取り部と前記受光部と前記センサ基板の前記入射面と反対側の端部が略同一平面上に配置される様構成された測量装置に係るものである。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、測定対象物に測距光を射出する発光素子を有する測距光射出部と、前記測定対象物からの反射測距光を受光する受光部を有する測距光受光部と、前記測距光射出部を制御し、前記受光部に対する前記反射測距光の受光結果に基づき前記測定対象物迄の距離を演算する演算制御部とを具備し、前記測距光受光部は、前記反射測距光を同一平面内で少なくとも１回内部反射させる受光プリズムを有し、該受光プリズムは前記反射測距光の入射面と反対側の面に、前記入射面側に窪んだ凹部が形成され、該凹部に前記受光部が配設される様構成されたので、該受光部が前記受光プリズムから前記反対側の面側に突出することが防止され、前記測距光受光部の光学系の小型化及び装置全体の小型化を図ることができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１の実施例に係る測量装置を示す正断面図である。

【図2】（Ａ）は、第１の実施例に係る距離測定部を示す構成図であり、（Ｂ）は反射プリズムの側面図である。

【図3】（Ａ）は、反射追尾光に生じる位相差について説明する説明図であり、（Ｂ）は位相差を有する状態で取得された追尾像を示す説明図である。

【図4】第１の実施例に係る受光プリズムを示す展開図である。

【図5】反射又は透過時に反射追尾光に生じる位相差を説明する表である。

【図6】第２の実施例に係る距離測定部を示す構成図である。

【図7】第２の実施例に係る受光プリズムを示す展開図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

【0018】

先ず、図１に於いて、本発明の第１の実施例に係る測量装置について説明する。

【0019】

測量装置１は、例えばレーザスキャナであり、三脚（図示せず）に取付けられる整準部２と、該整準部２に取付けられた測量装置本体３とから構成される。

【0020】

前記整準部２は整準ネジ１０を有し、該整準ネジ１０により前記測量装置本体３の整準を行う。

【0021】

該測量装置本体３は、固定部４と、托架部５と、水平回転軸６と、水平回転軸受７と、水平回転駆動部としての水平回転モータ８と、水平角検出部としての水平角エンコーダ９と、鉛直回転軸１１と、鉛直回転軸受１２と、鉛直回転駆動部としての鉛直回転モータ１３と、鉛直角検出部としての鉛直角エンコーダ１４と、鉛直回転部である走査ミラー１５と、操作部と表示部とを兼用する操作パネル１６と、演算制御部１７と、記憶部１８と、距離測定部１９等を具備している。尚、前記演算制御部１７としては、本装置に特化したＣＰＵ、或は汎用ＣＰＵが用いられる。

【0022】

前記水平回転軸受７は前記固定部４に固定される。前記水平回転軸６は鉛直な軸心６ａを有し、前記水平回転軸６は前記水平回転軸受７に回転自在に支持される。又、前記托架部５は前記水平回転軸６に支持され、前記托架部５は水平方向に前記水平回転軸６と一体に回転する様になっている。

【0023】

前記水平回転軸受７と前記托架部５との間には前記水平回転モータ８が設けられ、該水平回転モータ８は前記演算制御部１７により制御される。該演算制御部１７は、前記水平回転モータ８により、前記托架部５を前記軸心６ａを中心に回転させる。

【0024】

前記托架部５の前記固定部４に対する相対回転角は、前記水平角エンコーダ９によって検出される。該水平角エンコーダ９からの検出信号は前記演算制御部１７に入力され、該演算制御部１７により水平角データが演算される。該演算制御部１７は、前記水平角データに基づき、前記水平回転モータ８に対するフィードバック制御を行う。

【0025】

又、前記托架部５には、水平な軸心１１ａを有する前記鉛直回転軸１１が設けられている。該鉛直回転軸１１は、前記鉛直回転軸受１２を介して回転自在となっている。尚、前記軸心６ａと前記軸心１１ａの交点が、測距光の射出位置であり、前記測量装置本体３の座標系の原点となっている。

【0026】

前記托架部５には、凹部２２が形成されている。前記鉛直回転軸１１は、一端部が前記凹部２２内に延出し、前記一端部に前記走査ミラー１５が固着され、該走査ミラー１５は前記凹部２２に収納されている。又、前記鉛直回転軸１１の他端部には、前記鉛直角エンコーダ１４が設けられている。

【0027】

前記鉛直回転軸１１に前記鉛直回転モータ１３が設けられ、該鉛直回転モータ１３は前記演算制御部１７に制御される。該演算制御部１７は、前記鉛直回転モータ１３により前記鉛直回転軸１１を回転させ、前記走査ミラー１５は前記軸心１１ａを中心に回転される。

【0028】

前記走査ミラー１５の回転角は、前記鉛直角エンコーダ１４によって検出され、検出信号は前記演算制御部１７に入力される。該演算制御部１７は、検出信号に基づき前記走査ミラー１５の鉛直角データを演算し、該鉛直角データに基づき前記鉛直回転モータ１３に対するフィードバック制御を行う。

【0029】

又、前記演算制御部１７で演算された水平角データ、鉛直角データや測定結果は、前記記憶部１８に保存される。該記憶部１８としては、磁気記憶装置としてのＨＤＤ、光記憶装置としてのＣＤ、ＤＶＤ、半導体記憶装置としてのメモリカード、ＵＳＢメモリ等種々の記憶手段が用いられる。該記憶部１８は、前記托架部５に対して着脱可能であってもよく、或は図示しない通信手段を介して外部記憶装置や外部データ処理装置にデータを送出可能としてもよい。

【0030】

前記記憶部１８には、測距作動を制御するシーケンスプログラム、測距作動により距離を演算する演算プログラム、水平角データ及び鉛直角データに基づき角度を演算する演算プログラム、距離と角度に基づき所望の測定点の３次元座標を演算するプログラム等の各種プログラムが格納される。又、前記演算制御部１７により各種プログラムが実行されることで、各種処理が実行される。

【0031】

前記操作パネル１６は、例えばタッチパネルであり、測距の指示や測定条件、例えば測定点間隔の変更等を行う操作部と、測距結果や画像等を表示する表示部とを兼用している。

【0032】

次に、図２（Ａ）を参照して、前記距離測定部１９について説明する。

【0033】

該距離測定部１９は、測距光射出部２３と測距光受光部２４と追尾光射出部２５と追尾光受光部２６とを有している。尚、前記測距光射出部２３と前記測距光受光部２４とにより測距部が構成され、前記追尾光射出部２５と前記追尾光受光部２６とにより追尾部が構成される。

【0034】

前記測距光射出部２３は、測距光軸２７を有している。又、前記測距光射出部２３は、発光側から順に、前記測距光軸２７上に設けられた発光素子２８、例えばレーザダイオード（ＬＤ）と、平行平面板２９と、コリメータレンズ３１と、ダイクロイックミラー３２とを有している。又、該ダイクロイックミラー３２の反射光軸上に偏向光学部材としての反射プリズム３３が設けられ、該反射プリズム３３の反射光軸上には前記走査ミラー１５が設けられている。更に、該走査ミラー１５の反射光軸上には、透明材料で形成され、前記走査ミラー１５と一体に回転する窓部３４が設けられている。

【0035】

尚、前記平行平面板２９、前記コリメータレンズ３１、前記ダイクロイックミラー３２、前記反射プリズム３３等は投光光学系３０を構成する。又、本実施例では、前記測距光軸２７と、前記ダイクロイックミラー３２で反射された前記測距光軸２７と、前記反射プリズム３３で反射された前記測距光軸２７とを総称して、該測距光軸２７としている。

【0036】

前記平行平面板２９は、例えば所定の板厚を有するガラス板であり、入射面及び射出面が前記測距光軸２７と直交する様に配置される。又、前記平行平面板２９は、図示しないソレノイド等の駆動機構により、前記測距光軸２７に対して挿脱可能となっており、測定対象物に応じて適宜前記平行平面板２９が挿脱される。即ち、測定対象物が再帰反射性を有するプリズム等であるプリズム測定を実行する場合は、前記平行平面板２９を前記測距光軸２７上に挿入し、測定対象物がプリズム以外のノンプリズム測距を実行する場合は、前記平行平面板２９を前記測距光軸２７上から取除く様構成される。

【0037】

前記平行平面板２９を前記測距光軸２７上へと挿入することで、前記発光素子２８より発せられた測距光３５の広がり角が前記平行平面板２９を介して拡大する様構成される。該平行平面板２９により拡大される広がり角φは、２～２０分の間で適宜設定される。本実施例では、前記平行平面板２９による前記測距光３５の広がり角φは、６分となっている。

【0038】

前記コリメータレンズ３１は、前記測距光軸２７上に前記平行平面板２９が挿入されていない状態では、前記測距光３５を平行光束とする。又、前記測距光軸２７上に前記平行平面板２９が挿入された状態では、前記測距光３５を僅かに発散させる。

【0039】

前記ダイクロイックミラー３２は、前記測距光３５を反射し、追尾光３６（後述）を透過する光学特性を有している。又、前記ダイクロイックミラー３２は、前記測距光３５と前記追尾光３６の共通光路上（前記測距光軸２７と追尾光軸３７（後述）の交差位置）に設けられ、前記測距光軸２７が前記追尾光軸３７と合致する様に前記測距光軸２７を偏向（反射）する。従って、前記測距光３５と前記追尾光３６とは同軸で測定対象物に向って照射される。

【0040】

前記反射プリズム３３は、２つの台形上のプリズムを接合させて形成される。２つのプリズムが接合された状態では、前記反射プリズム３３は直方体形状となる。前記測距光３５の入射面は前記測距光軸２７に対して直交し、前記反射プリズム３３の接合面３８は前記測距光軸２７に対して所定角度傾斜している。更に、前記反射プリズム３３の射出面は、前記接合面３８で反射された前記測距光軸２７が僅かに、例えば２．５°程度傾斜して入射する様構成されている。従って、前記反射プリズム３３の射出面で内部反射された前記測距光３５が受光部としての受光ファイバ（光ファイバ）３９に受光されるのを防止している。尚、前記接合面３８の傾斜角は、前記測距光軸２７が受光光軸４１（後述）及び前記軸心１１ａと合致する様、前記測距光軸２７を偏向（反射）させる角度となっている。又、前記受光部としては、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、或は同等の光電変換素子であってもよい。

【0041】

図２（Ｂ）に示される様に、前記接合面３８の中心部にはビームスプリッタ膜４２が形成される。前記ビームスプリッタ膜４２は、前記測距光３５の光束に合わせて楕円形状となっている。又、前記ビームスプリッタ膜４２の大きさは、前記平行平面板２９により発散された前記測距光３５の光束径と同等又は該光束よりも僅かに大きくなっている。更に、前記ビームスプリッタ膜４２は、例えば８０％の光を反射し、２０％の光を透過する光学特性を有している。

【0042】

尚、前記ビームスプリッタ膜４２に於ける反射率と透過率の割合は、用途や測定対象物迄の距離に応じて適宜設定される。例えば、測定対象物迄の距離が近い場合には、前記ビームスプリッタ膜４２を例えば反射率５０％～７０％、透過率３０％～５０％の範囲から選択するのが望ましい。又、測定対象物迄の距離が遠い場合には、前記ビームスプリッタ膜４２を例えば反射率７０％～９０％、透過率１０％～３０％の範囲から選択するのが望ましい。

【0043】

前記測距光受光部２４は、前記受光光軸４１を有している。又、前記測距光受光部２４は、受光側から順に、前記受光光軸４１上に設けられた受光部としての受光ファイバ３９と、受光プリズム４４を有すると共に、該受光プリズム４４で反射された前記受光光軸４１上に設けられた所定のＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）を有する受光レンズ４５を有している。

【0044】

前記受光プリズム４４は、分離面としてのダイクロイック膜４６（後述）を有している。前記受光プリズム４４は、測定対象物で反射された前記測距光３５（反射測距光４７）と、前記反射測距光４７と同軸で入射した前記追尾光３６（反射追尾光４８）を同一平面内で少なくとも１回反射させる様構成されている。又、前記ダイクロイック膜４６は、前記反射測距光４７を反射し、前記反射追尾光４８を透過する光学特性を有している。

【0045】

尚、前記受光プリズム４４、前記受光レンズ４５、前記反射プリズム３３等で受光光学系４９が構成される。又、本実施例では、前記受光光軸４１と、前記受光プリズム４４及び前記ダイクロイック膜４６で反射された前記受光光軸４１とを総称して、該受光光軸４１としている。

【0046】

前記追尾光射出部２５は、前記追尾光軸３７を有している。又、前記追尾光射出部２５は、発光側から順に、前記追尾光軸３７上に設けられた追尾発光素子５１、コリメータレンズ５２、前記ダイクロイックミラー３２を有すると共に、該ダイクロイックミラー３２の反射光軸上に設けられた前記反射プリズム３３を有している。

【0047】

尚、本実施例では、前記追尾光軸３７と前記反射プリズム３３によって反射された前記追尾光軸３７とを総称して、該追尾光軸３７としている。又、前記ダイクロイックミラー３２の反射側に前記測距光３５を発する前記発光素子２８が設けられ、前記ダイクロイックミラー３２の透過側に前記追尾光３６を発する前記追尾発光素子５１が設けられているが、前記ダイクロイックミラー３２の反射側に前記追尾発光素子５１を設け、前記ダイクロイックミラー３２の透過側に前記発光素子２８を設けてもよい。

【0048】

前記追尾発光素子５１は、例えばレーザダイオード（ＬＤ）であり、前記測距光３５とは波長の異なる近赤外波長の前記追尾光３６を射出する様構成されている。又、前記コリメータレンズ５２は、前記追尾発光素子５１から発せられた前記追尾光３６を平行光束とする様構成される。

【0049】

前記追尾光受光部２６は、追尾受光光軸５３を有している。又、前記追尾光受光部２６は、受光側から順に、前記追尾受光光軸５３上に設けられた追尾受光素子５４、バンドパスフィルタ６４、受光プリズム４４及び該受光プリズム４４の反射光軸上に設けられた前記受光レンズ４５を有している。

【0050】

尚、本実施例では、前記追尾受光光軸５３と前記受光プリズム４４で反射された前記追尾受光光軸５３とを総称して、該追尾受光光軸５３としている。

【0051】

前記追尾受光素子５４は、画素の集合体であるＣＣＤ、或はＣＭＯＳセンサであり、各画素は前記追尾受光素子５４上での位置が特定できる様になっている。例えば、各画素は、前記追尾受光素子５４の中心を原点とした画素座標を有し、該画素座標によって前記追尾受光素子５４上での位置が特定される。

【0052】

前記距離測定部１９は、前記演算制御部１７により制御される。前記発光素子２８から前記測距光軸２７上にパルス状の前記測距光３５が射出されると、該測距光３５は前記コリメータレンズ３１に入射する。又、前記測距光軸２７上に前記平行平面板２９が存在している場合には、前記測距光３５は前記平行平面板２９を介して広がり角が僅かに広がりながら前記コリメータレンズ３１に入射する。

【0053】

該コリメータレンズ３１は、前記発光素子２８から直接前記測距光３５が入射した場合には、該測距光３５を平行光束とする。又、前記コリメータレンズ３１は、前記平行平面板２９を介して前記測距光３５が入射した場合には、該測距光３５を僅かに発散させる。

【0054】

前記コリメータレンズ３１を透過した前記測距光３５は、前記反射プリズム３３の入射面に対して直角に入射し、該反射プリズム３３内部を透過して前記接合面３８（ビームスプリッタ膜４２）で前記受光光軸４１及び前記軸心１１ａと同軸になる様反射される。前記反射プリズム３３から射出される前記測距光３５は、前記走査ミラー１５によって直角に偏向され、前記窓部３４を介して測定対象物に照射される。前記走査ミラー１５が前記軸心１１ａを中心に回転することで、前記測距光３５は前記軸心１１ａと直交し、且つ前記軸心６ａを含む平面内で回転（走査）される。

【0055】

尚、前記窓部３４は、該窓部３４で反射された前記測距光３５が前記受光ファイバ３９に入射しない様、前記測距光軸２７の光軸に対して所定角度傾斜して設けられている。

【0056】

測定対象物で反射された前記反射測距光４７は、前記走査ミラー１５で直角に反射され、前記受光光学系４９を経て前記受光ファイバ３９で受光される。

【0057】

前記演算制御部１７は、前記発光素子２８の発光タイミングと、前記受光ファイバ３９の受光タイミングの時間差（即ち、パルス光の往復時間）と光速に基づき、前記測距光３５の１パルス毎に測距を実行し（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）、測定対象物迄の距離を演算する。尚、前記発光素子２８の発光のタイミング、即ちパルス間隔は、前記操作パネル１６を介して変更可能となっている。又、測距結果と前記水平角エンコーダ９及び前記鉛直角エンコーダ１４で得られた水平角データ及び鉛直角データに基づき、測定対象物の３次元座標を演算できる。

【0058】

又、前記測距光３５を所定のパルス間隔で射出しつつ、前記托架部５と前記走査ミラー１５とをそれぞれ定速で回転させることで、該走査ミラー１５の鉛直方向の回転と、前記托架部５の水平方向の回転との協動により、前記測距光３５が２次元に走査される。又、各パルス光毎に前記鉛直角エンコーダ１４、前記水平角エンコーダ９により鉛直角、水平角を検出することで、鉛直角データ、水平角データが取得できる。鉛直角データ、水平角データ、測距データとにより、測定対象物の３次元座標及び測定対象物に対応する３次元の点群データが取得できる。

【0059】

尚、前記距離測定部１９には内部参照光光学系５５が設けられている。該内部参照光光学系５５は、前記走査ミラー１５の下方に設けられたリファレンスプリズム５６を有し、前記発光素子２８から前記リファレンスプリズム５６迄の光路長と、該リファレンスプリズム５６から前記受光ファイバ３９の受光面迄の光路長は既知となっている。従って、前記リファレンスプリズム５６で反射された前記測距光３５を内部参照光とし、該内部参照光と前記反射測距光４７の受光タイミングの時間差と光速に基づき測距を行うことで、より高精度な測距が可能となる。

【0060】

又、測距作動と並行して、追尾発光素子５１から前記測距光３５とは異なる波長の前記追尾光３６が射出されると、前記コリメータレンズ５２で平行光束とされた後、前記ダイクロイックミラー３２により前記測距光３５と同軸となる様に偏向される。

【0061】

前記測距光３５と同軸で測定対象物に照射され、測定対象物で反射された反射追尾光４８は、前記受光光学系４９を通過する過程で、前記ダイクロイック膜４６で前記反射測距光４７と分離され、前記追尾受光素子５４で受光される。

【0062】

前記演算制御部１７は、前記追尾受光素子５４の中心と、該追尾受光素子５４に対する前記反射追尾光４８の受光位置との位置偏差に基づき、前記水平回転モータ８と前記鉛直回転モータ１３を駆動させ、測定対象物を追尾する様に構成される。

【0063】

次に、前記受光光学系４９の詳細について説明する。前記受光プリズム４４は、第１プリズム５８と第２プリズム５９と第３プリズム６０とから構成されている。尚、以下の説明では、図２（Ａ）中、紙面に対して上側を上、紙面に対して下側を下、紙面に対して右側を右、紙面に対して左側を左、紙面に対して奥側を奥、紙面に対して手前側を手前として説明する。

【0064】

前記第１プリズム５８は、所定の屈折率を有し、４つの反射面、即ち第１面５８ａ、第２面５８ｂ、第３面５８ｃ、第４面５８ｄを有する多角形のプリズムとなっている。前記第１面５８ａは、前記反射測距光４７及び前記反射追尾光４８の入射面であり、前記第１プリズム５８に入射する前記受光光軸４１及び追尾受光光軸５３と直交する様構成されている。又、前記第１面５８ａには全面に亘って反射防止膜（ＡＲコート）が設けられている。

【0065】

前記第２面５８ｂは、前記第１面５８ａと対向し、該第１面５８ａよりも面積が小さくなっており、前記第２面５８ｂの上端は前記第１面５８ａの上端よりも下側に位置し、前記第２面５８ｂの下端は前記第１面５８ａの下端よりも上側に位置している。更に、前記第２面５８ｂは、下方から上方に向って前記第１面５８ａから離反する様に所定角度傾斜する様構成されている。又、前記第２面５８ｂは、例えば鏡面加工が施されたミラーとなっている。

【0066】

前記第３面５８ｃは、前記第１面５８ａの上端と前記第２面５８ｂの上端との間に形成され、前記第１面５８ａから前記第２面に向って下方に所定角度傾斜する様に構成される。更に第４面５８ｄは、前記第１面５８ａの下端と前記第２面５８ｂの下端との間に前記第３面５８ｃと対向して設けられ、前記第１面５８ａから前記第２面５８ｂに向って上方に所定角度傾斜する様に構成される。又、前記第３面５８ｃは、例えば鏡面加工が施されたミラーとなっている。

【0067】

前記第１面５８ａと前記第３面５８ｃとで形成される角部には、面取り加工が施され、第１面取り部６１が形成される。又、前記第２面５８ｂと前記第３面５８ｃとで形成される角部には、面取り加工が施され、第２面取り部６２が形成される。尚、前記第１面取り部６１と前記第２面取り部６２は、前記第１プリズム５８内を内部反射する前記反射測距光４７の光路外に形成される。又、前記第１面取り部６１と前記第２面取り部６２には、反射防止塗料が塗布されている。

【0068】

前記第２プリズム５９は、所定の屈折率を有し、５つの面、即ち第１面５９ａと、第２面５９ｂと、第３面５９ｃと、第４面５９ｄと、第５面５９ｅとを有する５角形のプリズムとなっている。前記第１面５９ａは、前記第１プリズム５８内で反射された反射測距光４７が入射角０°で入射する入射面であり、前記第４面５８ｄと同一面積を有し、該第４面５８ｄと接合されている。即ち、前記第４面５８ｄと前記第１面５９ａは前記第１プリズム５８と前記第２プリズム５９とを接合させる接合面となる。

【0069】

前記第２面５９ｂは、前記第１面５９ａの左端から前記第１プリズム５８と離反する方向に延出する。又、例えば前記第１面５９ａと前記第２面５９ｂとの成す角度は例えば直角である。

【0070】

前記第３面５９ｃは、前記第２面５９ｂの下端から右側に向って前記第１面５９ａと対向する様に延出する。又、例えば前記第２面５９ｂと前記第３面５９ｃとの成す角度は例えば鈍角となる。

【0071】

前記第４面５９ｄは、前記第３面５９ｃの右端から前記第１プリズム５８と近接する方向に延出し、前記第５面５９ｅは、前記第４面５９ｄの上端と前記第１面５９ａの右端との間に形成される。又、前記第１面５９ａと前記第５面５９ｅとの成す角度は鈍角となっている。

【0072】

前記第４面５８ｄと前記第１面５９ａとは同一面積の面であり、接合されているので、第１プリズム５８の前記第２面５８ｂと前記第２プリズム５９の第５面５９ｅは連続する。又、前記第２面５８ｂは接合面を起点として下方から上方に向って前記反射測距光４７と前記反射追尾光４８の入射面（前記第１面５８ａ）から離反する方向に傾斜し、前記第５面５９ｅは接合面を起点として上方に向って前記第１面５８ａから離反する方向に傾斜している。従って、前記第２面５８ｂと前記第５面５９ｅとにより、前記第１面５８ａに向って窪んだ凹部６３が形成される。即ち、該凹部６３は、前記受光プリズム４４の前記反射測距光４７と前記反射追尾光４８の入射面の反対側の面に形成される。

【0073】

前記第３プリズム６０は、所定の屈折率を有し、４つの面、即ち第１面６０ａと、第２面６０ｂと、第３面６０ｃと、第４面６０ｄとを有する４角形のプリズムとなっている。前記第１面６０ａは、前記第２プリズム５９内を透過した前記反射測距光４７の入射面であり、前記第３面５９ｃと同一面積を有し、該第３面５９ｃと接合されている。即ち、該第３面５９ｃと前記第１面６０ａは前記第２プリズム５９と前記第３プリズム６０とを接合させる接合面となる。更に、前記第２プリズム５９と前記第３プリズム６０との接合面には、ダイクロイック膜４６が設けられている。

【0074】

前記第２面６０ｂは、前記第１面６０ａの左端から前記第２プリズム５９と離反する方向に延出する。又、前記第２面５９ｂと前記第２面６０ｂとは連続し、且つ面一となる。

【0075】

前記第３面６０ｃは、前記第２面６０ｂの下端から前記反射測距光４７と前記反射追尾光４８の入射面（前記第１面５８ａ）から離反する方向に延出する。又、例えば前記第２面６０ｂと前記第３面６０ｃとの成す角度は例えば直角であり、該第３面６０ｃは前記第１プリズム５８の前記第４面５８ｄ及び前記第２プリズム５９の前記第１面５９ａと平行となっている。更に、前記第３面６０ｃの右端と前記第１面６０ａの右端との間に第４面６０ｄが形成される。

【0076】

又、前記第３面６０ｃの中心には、所定の大きさはバンドパスフィルタ６４が設けられ、該バンドパスフィルタ６４の周囲には反射防止塗料６５が塗布されている。該バンドパスフィルタ６４の大きさは、前記ダイクロイック膜４６を透過する前記反射追尾光４８の光束径と同等又は僅かに大きくなっている。前記バンドパスフィルタ６４により、前記追尾光３６の波長とは異なる波長の光を前記反射追尾光４８から除去することができる。

【0077】

前記第５面５９ｅと対向し、前記ダイクロイック膜４６で反射される前記反射測距光４７の集光位置には、前記受光ファイバ３９の受光面が設けられている。該受光ファイバ３９の受光面は前記凹部６３に位置し、前記受光ファイバ３９は前記受光プリズム４４の奥側を通り、該受光プリズム４４の入射面側に向って屈曲されている。

【0078】

尚、前記ダイクロイック膜４６で反射された前記反射測距光４７の前記受光光軸４１は、前記第１プリズム５８の前記第２面５８ｂと平行又は略平行となっている。前記受光光軸４１と前記第２面５８ｂとが平行又は略平行となることで、最も突出する部分（前記受光ファイバ３９の曲げ半径だけ突出する部分）が前記受光プリズム４４の上方に位置することとなり、屈曲された前記受光ファイバ３９が前記第１プリズム５８から離反する方向に前記凹部６３から突出することを防止できる。即ち、前記受光光学系４９が前記受光光軸４１方向に拡大することを防止できる。又、前記受光ファイバ３９が前記第２面５８ｂに近接し、前記受光ファイバ３９の屈曲を妨げることを防止できる。

【0079】

前記第３面６０ｃと対向し、前記ダイクロイック膜４６を透過する前記反射追尾光４８の集光位置には、追尾受光素子５４が設けられている。又、該追尾受光素子５４は、センサ基板６６に設けられている。

【0080】

尚、前記第２面取り部６２の右端（下端）と、前記受光プリズム４４の入射面に向って屈曲された受光ファイバ３９の右端と、前記センサ基板６６の右端とは、略同一平面上に位置している。

【0081】

前記受光レンズ４５を透過した前記反射測距光４７と前記反射追尾光４８は、前記第１プリズム５８の前記第１面５８ａに対して直角に同軸で入射する。前記第１プリズム５８内に入射した前記反射測距光４７と前記反射追尾光４８は、前記第２面５８ｂ、前記第１面５８ａ、前記第３面５８ｃ、前記第１面５８ａで順次同一平面内で反射され、前記第４面５８ｄ（前記第１面５９ａ）に直角に入射する。

【0082】

前記第２プリズム５９内に入射した前記反射測距光４７と前記反射追尾光４８は、前記第３面５９ｃ（前記第１面６０ａ）、即ち分離面としての前記ダイクロイック膜４６に入射し、前記反射測距光４７と前記反射追尾光４８に分離される。

【0083】

前記反射測距光４７は、前記ダイクロイック膜４６で反射され、前記第５面５９ｅに直角に入射し、前記受光ファイバ３９に受光される。又、前記反射追尾光４８は、前記ダイクロイック膜４６を透過し、前記第３面６０ｃに直角に入射し、前記バンドパスフィルタ６４を通過する過程で前記追尾光３６の波長とは異なる波長の光が除去され、前記追尾受光素子５４に受光される。

【0084】

尚、前記窓部３４で反射された前記測距光３５や前記追尾光３６等、前記反射測距光４７と前記反射追尾光４８の光路外を通過する迷光は、前記第１面取り部６１や前記第２面取り部６２、或は前記反射防止塗料６５で吸収され、遮断される。従って、前記受光ファイバ３９や前記追尾受光素子５４への迷光の受光が防止される。

【0085】

ここで、前記反射測距光４７や前記反射追尾光４８等の光は、プリズム等に対して透過又は反射する際、透過面や反射面に対する入射角に対応して位相差（透過位相、反射位相）を生じる。

【0086】

図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、上記した位相差について説明する為の簡易的な説明図となっている。図３（Ａ）中、６７は受光レンズを示し、６８は矩形のプリズムを示し、６９は２次元の受光センサを示し、７１は前記プリズム６８に設けられたダイクロイック膜を示している。

【0087】

例えば、前記反射追尾光４８が前記受光レンズ４５に入射すると、前記反射追尾光４８は集光されつつ前記プリズム６８及び前記ダイクロイック膜７１を透過し、前記受光センサ６９に受光される。

【0088】

この時、前記ダイクロイック膜７１に入射する前記反射追尾光４８は平行光束ではなく、前記ダイクロイック膜７１は前記追尾受光光軸５３に対して直角ではない。この為、前記反射追尾光４８は、光束の面内位置によって前記ダイクロイック膜７１に対する入射角θが異なる。従って、前記ダイクロイック膜７１を透過した前記反射追尾光４８は、面内位置毎に位相差を生じ、図３（Ｂ）に示される様な、干渉縞を有する追尾像７２が前記受光センサ６９に結像する。

【0089】

通常、重心計算又は図心計算により前記追尾像７２の中心が演算される。然し乍ら、前記追尾像７２が干渉縞を有する場合、演算精度が低下し、中心の位置精度も低下する為、追尾精度が低下する。画像処理により干渉縞の影響を補正することも可能であるが、画像処理では干渉縞による位置精度の誤差を完全に補正することは困難である。又、干渉縞の補正の為に、個々の機械毎に干渉縞を測定し、プリズムのダイクロイック膜の製造時のバラツキにより生じる干渉縞の模様の個体差を校正することも可能であるが、組立てコストが増大する。

【0090】

そこで、本実施例は、前記受光プリズム４４の透過面及び反射面に対する入射角、及び膜の位相設定を調整し、前記反射追尾光４８に生じる位相差の低減を図っている。

【0091】

図４は、前記受光プリズム４４の展開図を示している。尚、図４中、前記反射追尾光４８のうち、前記第１面５８ａに対して入射角が０°となる（直交する）光線を主光線７３としている。又、前記反射追尾光４８のうち、図４中紙面に対して最も上側の光線をＹ＋光線７４とし、図４中紙面に対して最も下側の光線をＹ－光線７５としている。即ち、前記Ｙ＋光線７４と前記Ｙ－光線７５は、前記反射追尾光４８のうち、前記主光線７３と最も位相差が大きくなる光線となっている。

【0092】

又、図４中、前記主光線７３の入射面である前記第１面５８ａＡは、前記主光線７３の光軸に対して直交する平面となっている。又、１回目の反射面である前記第２面５８ｂ、２回目の反射面である前記第１面５８ａＢ、透過面である前記ダイクロイック膜４６（前記第４面５８ｄ、前記第１面５９ａ）は、前記主光線７３の光軸と直交する平面に対して正の傾きを有し、前記第１面５８ａＡに対しても正の傾きを有している。又、３回目の反射面である前記第３面５８ｃ及び４回目の反射面である前記第１面５８ａＣは、前記主光線７３の光軸と直交する平面に対して負の傾きを有し、前記第１面５８ａＡに対しても負の傾きを有している。

【0093】

前記反射追尾光４８は、前記追尾受光素子５４に受光される過程で、前記第２面５８ｂ、前記第１面５８ａ、前記第３面５８ｃ、前記第１面５８ａで順次反射され、前記ダイクロイック膜４６を透過する。即ち、前記反射追尾光４８は、前記受光プリズム４４内で５回反射面又は透過面を経由する。又、前記反射追尾光４８は、各反射面及び透過面を入射する毎に位相差が合算され、前記追尾受光素子５４には合計された位相差を有する前記追尾像７２が結像される。

【0094】

図５は、前記Ｙ＋光線７４のｐ偏光とｓ偏光、前記Ｙ－光線７５のｐ偏光とｓ偏光が、前記受光プリズム４４の各反射面及び透過面に入射した際の前記主光線７３を基準とした相対位相差と、各反射面及び透過面での位相差を合算した合計位相差（位相の角度変化）を示している。

【0095】

尚、図５中、ミラー１回目は１回目の反射である前記第２面５８ｂでの反射を示し、ミラー２回目は３回目の反射である前記第３面５８ｃでの反射を示す。前記第２面５８ｂと前記第３面５８ｃは共に鏡面加工が施されているので、同一又は類似膜質の反射面となる。又、反射防止膜１回目は２回目の反射である前記第１面５８ａでの全反射を示し、反射防止膜２回目は、４回目の反射である前記第１面５８ａでの全反射を示す。２回目の反射と４回目の反射は共に前記第１面５８ａでの反射となるので、２回目と４回目は同一又は類似膜質の反射面となる。

【0096】

図５に示される様に、反射面に於いては、前記主光線７３の入射角よりも入射角が大きい場合、ｐ偏光の光とｓ偏光の光はそれぞれ前記主光線７３に対して負の位相差を生じる。又、前記主光線７３の入射角よりも入射角が小さい場合、ｐ偏光の光とｓ偏光の光はそれぞれ前記主光線７３に対して正の位相差を生じる。一方で、透過面に於いては、前記主光線７３の入射角よりも入射角が大きい場合、ｐ偏光の光とｓ偏光の光はそれぞれ前記主光線７３に対して正の位相差を生じる。又、前記主光線７３の入射角よりも入射角が小さい場合、ｐ偏光の光とｓ偏光の光はそれぞれ前記主光線７３に対して負の位相差を生じる。

【0097】

例えば、前記主光線７３の光軸と直交する平面に対して正の傾きを有する反射面である前記第２面５８ｂに於いては、前記Ｙ＋光線７４が前記主光線７３に対して負の位相差を生じ、前記Ｙ－光線７５が前記主光線７３に対して正の位相差を生じる。又、前記主光線７３の光軸と直交する平面に対して負の傾きを有する反射面である前記第３面５８ｃに於いては、前記Ｙ＋光線７４が前記主光線７３に対して正の位相差を生じ、前記Ｙ－光線７５が前記主光線７３に対して負の位相差を生じる。

【0098】

一方で、前記主光線７３の光軸と直交する平面に対して正の傾きを有する透過面である前記ダイクロイック膜４６に於いては、前記Ｙ＋光線７４が前記主光線７３に対して正の位相差を生じ、前記Ｙ－光線７５が前記主光線７３に対して負の位相差を生じる。

【0099】

更に、前記主光線７３の入射角を基準とした入射角の大きさと、反射面又は透過面の膜質によって位相差が変化する。前記受光プリズム４４に於いては、同一膜質であり、傾きの正負が異なる１組の反射面を２組有している。

【0100】

上記した様に、反射面及び透過面が、入射角０°で前記主光線７３が入射する前記第１面５８ａ（前記主光線７３の光軸に対して直交する平面）に対して正の傾きを有するか負の傾きを有するかにより、前記反射追尾光４８は前記主光線７３に対して正の位相差又は負の位相差を生じる。即ち、反射面又は透過面が前記第１面５８ａに対して正の傾きを有する場合に生じる位相差と、反射面又は透過面が前記第１面５８ａに対して負の傾きを有する場合に生じる位相差とは正負が逆となる。従って、正負の傾きを有する反射面及び透過面を少なくとも１つずつ設けることで、前記反射追尾光４８に生じる前記主光線７３を基準とした位相差を相殺することができる。

【0101】

ここで、前記主光線７３、前記Ｙ＋光線７４、前記Ｙ－光線７５のｐ偏光に於ける合計位相差（位相の角度変化）をそれぞれδｐ０、δｐ＋、δｐ－とし、前記主光線７３、前記Ｙ＋光線７４、前記Ｙ－光線７５のｓ偏光に於ける合計位相差をそれぞれδｓ０、δｓ＋、δｓ－とした場合、δｐ０、δｐ＋、δｐ－、δｓ０、δｓ＋、δｓ－が以下の２つの式を満たす時、即ち所定の閾値の範囲内となる時、前記追尾像７２に干渉縞が生じないことがわかっている。
Δｐ＝ｍａｘ｛δｐ０、δｐ＋、δｐ－｝－ｍｉｎ｛δｐ０、δｐ＋、δｐ－｝≦１８０°－（式１）
Δｓ＝ｍａｘ｛δｓ０、δｓ＋、δｓ－｝－ｍｉｎ｛δｓ０、δｓ＋、δｓ－｝≦１８０°－（式２）

【0102】

前記受光プリズム４４に於いては、Δｐ＝ｍａｘ｛δｐ０、δｐ＋、δｐ－｝－ｍｉｎ｛δｐ０、δｐ＋、δｐ－｝＝４５°であり、Δｓ＝ｍａｘ｛δｓ０、δｓ＋、δｓ－｝－ｍｉｎ｛δｓ０、δｓ＋、δｓ－｝＝４９°となるので、所定の閾値の範囲内、即ち１８０°以内となり、（式１）と（式２）の両方を満たす。

【0103】

従って、前記反射追尾光４８を前記受光プリズム４４内で複数回内部反射させ、前記ダイクロイック膜４６を透過させた場合であっても、干渉縞のない前記追尾像７２を得ることができる。

【0104】

上述の様に、第１の実施例では、前記受光プリズム４４が前記第１プリズム５８と前記第２プリズム５９と前記第３プリズム６０の３つのプリズムから構成され、前記第１プリズム５８と第２プリズム５９とにより、前記反射測距光４７と前記反射追尾光４８の入射面（前記第１面５８ａ）と反対側の面に、前記第１面５８ａに向って窪んだ凹部６３を形成している。

【0105】

又、受光部である前記受光ファイバ３９は前記凹部６３に設けられると共に、前記第２面５８ｂに沿って上方に延出され、更に前記受光プリズム４４の奥側を通る様前記第１面５８ａ側へと屈曲されている。

【0106】

従って、前記受光ファイバ３９の曲げ半径に拘らず、該受光ファイバ３９が前記受光プリズム４４から前記入射面の反対側へと突出することがないので、前記走査ミラー１５で反射された前記受光光軸４１方向（図２中紙面に対して左右方向）の前記受光光学系４９の長さを短くすることができ、前記受光光学系４９及び前記測量装置１の小型化を図ることができる。

【0107】

又、前記第２面５８ｂは、前記ダイクロイック膜４６で反射された前記受光光軸４１と平行又は略平行となっており、前記受光ファイバ３９も前記第２面５８ｂと平行又は略平行に上方に延出している。従って、前記受光ファイバ３９が前記受光プリズム４４に接触することがなく、前記受光ファイバ３９が前記凹部６３より前記反射測距光４７と前記反射追尾光４８の入射面の反対側に突出することもなく、前記受光光学系４９を小型化することができる。更に、前記第２面取り部６２、前記受光ファイバ３９、前記センサ基板６６の右端とを略同一平面内へと配置することができるので、前記受光光学系４９を更に小型化することができる。

【0108】

又、前記受光プリズム４４に於いて、前記反射追尾光４８の前記主光線７３の光軸と直交する平面（前記第１面５８ａ）に対する傾斜を調整し、該平面に対して正の傾きと負の傾きを有する面を少なくとも１つずつ設けることで、反射又は透過の際に生じる前記反射追尾光４８の位相差を相殺することができる。

【0109】

従って、前記反射追尾光４８に生じる位相差を、干渉縞が出ない範囲まで低減させることができ、干渉縞のない前記追尾像７２を得ることができるので、該追尾像７２の重心の演算精度を向上させることができると共に、追尾精度を向上させることができる。

【0110】

又、前記受光プリズム４４内の各反射面及び透過面に於いて、前記主光線７３と直交する平面に対して正の傾きを有する面と負の傾きを有する面のうちの少なくとも１つずつが、反射面及び透過面の膜質が同一又は類似となっているので、合計位相差の調整難易度を低減することができる。

【0111】

又、前記反射測距光４７と前記反射追尾光４８は、前記受光プリズム４４により同一平面内で複数回内部反射された後、前記受光ファイバ３９と前記追尾受光素子５４に受光される様構成されている。従って、前記受光光軸４１方向（紙面に対して左右方向）の光路長を短くすることができ、前記距離測定部１９の小型化が図れると共に、前記測量装置１の軽量化を図ることができる。

【0112】

又、前記反射測距光４７及び前記反射追尾光４８の光路外に位置する前記受光プリズム４４の角部に面取り加工を施し、前記第１面取り部６１と前記第２面取り部６２を形成している。又、前記第３プリズム６０の第３面６０ｃに前記反射追尾光４８の光束径と同等又は略同等の大きさの前記バンドパスフィルタ６４を設け、前記第３面６０ｃの前記バンドパスフィルタ６４が設けられていない部分、即ち前記反射追尾光４８の光路外には反射防止塗料が塗布されている。

【0113】

従って、前記受光プリズム４４内を通過する迷光を、前記第１面取り部６１、前記第２面取り部６２、前記バンドパスフィルタ６４で遮断することができるので、迷光が前記受光ファイバ３９や前記追尾受光素子５４に受光され、測距精度や追尾精度の低下を防止することができる。

【0114】

尚、第１の実施例では、前記受光プリズム４４は前記反射追尾光４８を４回反射させ、１回透過させる構成であり、前記主光線７３に直交する平面に対して正又は負の傾きを有する反射面を２つずつ有している。又、第１の実施例では、膜質が同一且つ傾斜方向が異なる反射面を２組有している。

【0115】

一方で、前記受光プリズム４４は、前記主光線７３に直交する平面に対して正負の傾きを有する反射面が少なくとも１つずつあればよい。例えば、前記主光線７３に直交する平面に対して正負の傾きを有する反射面が１つずつであってもよい。或は、前記主光線７３に直交する平面に対して正の傾きの反射面が１つ、負の傾きの反射面が２つ以上であってもよいし、前記主光線７３に直交する平面に対して正の傾きの反射面が２つ以上、負の傾きの反射面が１つであってもよい。更に、反射面や透過面の膜質は必ずしも同一又は類似である必要はない。

【0116】

即ち、前記受光プリズム４４以外にも、前記反射追尾光４８が反射面や透過面を順次反射又は透過する過程で合算された合計位相差が、所定の閾値の範囲内となる受光プリズムであれば、本実施例の前記受光光学系４９に適用可能である。

【0117】

又、前記受光プリズム４４の反射面や透過面に、位相差を抑制する為の膜を別途蒸着してもよい。該膜の蒸着により前記反射追尾光４８の位相差を更に低減でき、追尾精度を更に向上させることができる。

【0118】

次に、図６、図７に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図６、図７中、図２、図４中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

【0119】

第２の実施例に於ける受光プリズム７７は、第１プリズム７９を有し、該第１プリズム７９の第１面７９ａに入射角０°で入射した反射測距光４７及び反射追尾光４８を、第２面７９ｂ、前記第１面７９ａ、第３面７９ｃで順次同一平面内で反射させた後、第４面７９ｄを介して前記第１プリズム７９と接合された第２プリズム８１の第１面８１ａに入射させる。

【0120】

即ち、前記受光プリズム７７は、前記反射測距光４７と前記反射追尾光４８を第１プリズム７９内で３回内部反射させ、前記第２プリズム８１に入射させる。その後、前記受光プリズム７７は、前記反射測距光４７を前記第２プリズム８１と第３プリズム８２の接合面である第３面８１ｃと第１面８２ａに設けられた前記ダイクロイック膜４６に入射させる様構成される。前記反射測距光４７は、分離面としてのダイクロイック膜７８で反射され、受光ファイバ３９で受光される。又、前記反射追尾光４８は、前記ダイクロイック膜７８、前記第３プリズム８２、前記バンドパスフィルタ６４を透過し、前記追尾受光素子５４に受光される。

【0121】

尚、第１の実施例と同様、前記第１面７９ａには全面に亘って反射防止膜（ＡＲコート）が設けられ、前記第２面７９ｂと前記第３面７９ｃは、全面に亘って鏡面加工が施されたミラーとなっている。

【0122】

第２の実施例に於いても、前記反射測距光４７と前記反射追尾光４８の入射面（前記第１面７９ａ）と反対側の面に於いて、前記第１プリズム７９は前記第２プリズム８１との接合面を起点として下方から上方に向って前記入射面から離反する方向に傾斜する面（前記第２面７９ｂ）を有し、前記第２プリズム８１は前記第１プリズム７９との接合面を基点として上方から下方に向って前記入射面から離反する方向に傾斜する面（第５面８１ｅ）を有する。

【0123】

従って、前記第２面７９ｂと前記第５面８１ｅとにより、前記受光プリズム７７に前記第１面７９ａ側に窪んだ凹部８３が形成される。

【0124】

又、第２の実施例に於いても、第１の実施例と同様に、前記凹部８３に前記受光ファイバ３９の受光面が配置され、該受光ファイバ３９は上方に延出し、前記第１面７９ａ側に屈曲される。一方で、第２の実施例では、前記ダイクロイック膜７８で反射された受光光軸４１は、前記第２面７９ｂと平行ではなく、前記受光光軸４１は前記第２面７９ｂから離反する方向に傾斜している。

【0125】

然し乍ら、前記受光ファイバ３９の最も突出する部分は前記受光プリズム７７の斜め上方に位置するので、前記受光プリズム７７から前記第１面７９ａに対して反対側への突出量は、前記受光ファイバ３９の曲げ半径よりも小さくなる。従って、前記受光光学系４９の受光光軸４１方向の大きさ（水平方向の大きさ）を小さくすることができ、距離測定部１９及び測量装置１の小型化を図ることができる。

【0126】

図７に示される様に、前記受光プリズム７７は、前記反射測距光４７の主光線７３の光軸と直交する平面（第１面７９ａＡ）に対して正の傾きを有する反射面である前記第２面７９ｂ及び第１面７９ａＢと、前記主光線７３の光軸と直交する平面に対して負の傾きを有する反射面である第３面７９ｃとを有している。

【0127】

第２の実施例に於いても、前記受光プリズム７７は、前記主光線７３の光軸と直交する平面に対して正の傾きを有する反射面と、負の傾きを有する反射面とを少なくとも１つずつ有している。従って、前記反射追尾光４８が前記第２面７９ｂと前記第１面７９ａＢでの反射の際に生じた負の位相差を、前記第３面７９ｃで反射する際に生じる正の位相差で相殺し、合計位相差（位相の角度変化）を所定の閾値以下まで低減することができるので、干渉縞のない追尾像７２（図３（Ｂ）参照）を得ることができ、追尾精度を向上させることができる。

【0128】

又、前記主光線７３の光軸と直交する平面に対して正の傾きを有する前記第２面７９ｂと、負の傾きを有する前記第３面７９ｃは、共に鏡面加工が施されたミラーとなっている。即ち、前記第２面７９ｂと前記第３面７９ｃが逆向きの傾きを有する同一又は類似膜仕様面の反射面となっているので、合計位相差の調整の難易度を低減することができる。

【符号の説明】

【0129】

１ 測量装置
１５ 走査ミラー
１７ 演算制御部
１９ 距離測定部
２３ 測距光射出部
２４ 測距光受光部
２５ 追尾光射出部
２６ 追尾光受光部
３５ 測距光
３６ 追尾光
３９ 受光ファイバ
４４ 受光プリズム
４６ ダイクロイック膜
４７ 反射測距光
４８ 反射追尾光
６３ 凹部
７７ 受光プリズム
７８ ダイクロイック膜
８３ 凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】