JP5738005B2 - 光波距離測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、測量のための光波距離測定装置に関する。

例えば、測量のための光波距離測定装置として、測定点に対してパルスレーザ光線を照射し、測定点からのパルス反射光を受光して、出射光と反射光との時間差および／または位相差を計測することで距離測定を行うものが知られている。このものでは、視準方向を中心とする所定の視野の視認を可能とすべく撮像光学系とそこで取得した画像を表示する表示部とを備え、その視野（画像）内の所望の位置の距離測定を可能とする光波距離測定装置が考えられている（例えば、特許文献１参照）。この光波距離測定装置では、マイクロスキャナ要素を用いてビーム経路を変えることにより、視準方向の変更を招くことなく所望の位置の距離測定を行う。

特表２００８−５２７３６０号公報

しかしながら、上記した光波距離測定装置では、書面上では所望の位置の距離測定を行うことが可能ではあるが、単にマイクロスキャナ要素を用いることを開示するのみであって具体的な構成が示されていないことから、実際には、所望の位置の距離測定を行うことは困難である。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、視準方向の変更を招くことなく所望の位置の測定を可能とする光波距離測定装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、光源からの出射光を目標物へ向けて出射するとともに該目標物からの反射光を受光部で受光し、前記出射光と前記反射光とに基づいて距離測定を行う光波距離測定装置であって、前記光源から前記目標物への照射光軸に至る光路には、前記光源の出射光軸に対して前記出射光の方向を傾斜させるべく反射させる偏向反射機構が設けられ、該偏向反射機構は、前記光源から見て前記偏向反射機構よりも前記目標物側の前記出射光軸上もしくは前記照射光軸上の所定位置と光学的に共役の関係とされ、前記光源から前記照射光軸に至る光路には、前記偏向反射機構による偏向位置の制御のための制御用光学系が設けられ、前記制御用光学系は、前記光源と前記偏向反射機構との間で前記出射光とは異なる制御指示光を前記出射光軸上に出射し、前記偏向反射機構と前記所定位置との間で前記出射光軸上もしくは前記照射光軸上から前記制御指示光を光位置センサへと反射し、前記偏向反射機構は、前記光位置センサへの前記制御指示光の入射位置に基づいて、前記出射光軸に対する前記出射光の方向の傾斜が調整されることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光波距離測定装置であって、前記制御用光学系では、前記制御指示光を可視光とし、前記制御用光学系は、前記偏向反射機構と前記所定位置との間で前記出射光軸上もしくは前記照射光軸上から前記制御指示光の一部を前記光位置センサへと反射するとともに、前記制御指示光の残部を前記照射光軸上で前記目標物へ向けて進行させることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の光波距離測定装置であって、さらに、前記照射光軸を中心とする所定の視野の観察を可能とする観察光学系を備え、前記偏向反射機構は、前記観察光学系の前記視野上での位置に基づいて、前記出射光軸に対する前記出射光の方向を傾斜させることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光波距離測定装置であって、前記偏向反射機構は、ＭＥＭＳミラーであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光波距離測定装置であって、前記偏向反射機構は、ガルバノミラーであることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光波距離測定装置であって、前記光源から前記偏向反射機構に至る光路には、前記目標物において前記出射光により形成される照射領域の大きさ寸法を変更するための照射領域切換手段が設けられていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光波距離測定装置であって、前記照射領域切換手段は、前記光源から前記偏向反射機構へと向かう光束を拡散させる拡散光学部材により構成されていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の光波距離測定装置であって、前記照射領域切換手段は、前記光源から前記偏向反射機構へと向かう光束の拡がり角を変更する屈折光学部材により構成されていることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光波距離測定装置であって、さらに、前記照射光軸を中心とする所定の視野の画像の取得を可能とする画像取得手段と、該画像取得手段により取得された画像の表示が可能とされた表示手段と、該表示手段に表示された前記画像における測定点の特定のための測定点特定手段と、該測定点特定手段により特定された前記画像における前記測定点に基づいて、前記偏向反射機構における反射方向を設定する制御演算手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の光波距離測定装置によれば、偏向反射機構により出射光の方向（進行方向）の出射光軸に対する傾斜を調整することが可能とされており、その出射光が照射光軸上で目標物へ向けて出射されることから、視準方向の変更を招くことなく所望の位置へ向けて測距のための出射光を照射することができ、当該所望の位置の距離測定を行うことができる。

また、測距のための出射光の方向の出射光軸に対する傾斜を設定する偏向反射機構が、光源から見て偏向反射機構よりも目標物側の出射光軸上もしくは照射光軸上の所定位置と光学的に共役の関係とされていることから、照射光軸に対する出射光（その進行方向）の傾斜を設定する観点において、目標物に対する実質的な出射位置を出射光軸上もしくは照射光軸上の所定位置とすることができる。このため、偏向反射機構で出射光（その進行方向）の出射光軸に対する傾斜を調整することで、実際に出射する測距のための出射光の方向を設定することができる。

上記した構成に加えて、さらに、前記照射光軸を中心とする所定の視野の観察を可能とする観察光学系を備え、前記偏向反射機構は、前記観察光学系の前記視野上での位置に基づいて、前記出射光軸に対する前記出射光の方向を傾斜させることとすると、観察光学系による視認に基づいて測定点を設定することができるので、容易に所望の位置を特定することができる。

上記した構成に加えて、前記偏向反射機構は、ＭＥＭＳミラーであることとすると、極めて小さな構成とすることができるとともに、出射光による照射位置の極めて高い調整精度を得ることができ、その調整速度を極めて高いものとすることができる。

上記した構成に加えて、前記偏向反射機構は、ガルバノミラーであることとすると、極めて小さな構成とすることができるとともに、出射光による照射位置の極めて高い調整精度を得ることができ、その調整速度を極めて高いものとすることができる。

上記した構成に加えて、前記光源から前記偏向反射機構に至る光路には、前記目標物において前記出射光により形成される照射領域の大きさ寸法を変更するための照射領域切換手段が設けられていることとすると、視準方向の変更を招くことなく所望の位置へ向けて測距出射光Ｅｓを照射することができかつ当該所望の位置の距離測定を行うことができるとともに、距離測定を行う当該所望の位置（測定点）としての領域を変更することができる。

上記した構成に加えて、前記照射領域切換手段は、前記光源から前記偏向反射機構へと向かう光束を拡散させる拡散光学部材により構成されていることとすると、容易に照射領域切換手段を形成することができる。

上記した構成に加えて、前記照射領域切換手段は、前記光源から前記偏向反射機構へと向かう光束の拡がり角を変更する屈折光学部材により構成されていることとすると、容易に照射領域切換手段を形成することができる。

上記した構成に加えて、さらに、前記照射光軸を中心とする所定の視野の画像の取得を可能とする画像取得手段と、該画像取得手段により取得された画像の表示が可能とされた表示手段と、該表示手段に表示された前記画像における測定点の特定のための測定点特定手段と、該測定点特定手段により特定された前記画像における前記測定点に基づいて、前記偏向反射機構における反射方向を設定する制御演算手段と、を備えることとすると、表示手段に表示された画像において測定点を設定することができ、その画像における測定点に基づいて出射光軸に対する測距のための出射光の方向の傾斜を設定することができるので、容易に所望の位置の距離測定を行うことができる。

本願発明に係る光波距離測定装置の実施例１の光波距離測定装置１０を模式的に示す斜視図である。 光波距離測定装置１０の機能構成を示すブロック図である。 光波距離測定装置１０の鏡筒部４の光学的構成を示す説明図である。 光波距離測定装置１０における偏向反射部３４の構成を示す説明図である。 光波距離測定装置１０における偏向反射部３４の偏向反射素子３４ａを示す説明図である。 表示部６に表示された画像Ｐを示す説明図である。 制御演算部１９にて実行される偏向位置制御処理内容を示すフローチャートである。 要素の入力による特徴点の測量の具体例を説明するための説明図であり、（ａ）は第２望遠鏡部１１を経て第２撮像部１２により取得した画像Ｐ１が表示部６に表示された様子を示し、（ｂ）は第１望遠鏡部８を経て第１撮像部９により取得した画像Ｐ２が表示部６に表示された様子を示し、（ｃ）は電柱Ｕｐとその中心軸線Ｕｏとの位置関係を示している。 実施例１の他の例としての光波距離測定装置１０´の光学的構成を示す図３と同様の説明図である。 実施例２の光波距離測定装置１０Ａおよびそのための遠隔操作機２５を模式的に示す斜視図である。 実施例２の光波距離測定装置１０Ａの光学的構成を示す図３と同様の説明図である。 図１１の二点鎖線で囲まれた箇所を拡大して示す説明図であり、（ａ）は拡散板部５６ａが反射光軸Ｌｒ上に挿入されていない状態を示し、（ｂ）は拡散板部５６ａが反射光軸Ｌｒ上に挿入された状態を示している。 拡大測距照射点Ｉｍｅを用いた測量の具体例を説明するための説明図であり、（ａ）は表示部６の表示における縮小測距照射点Ｉｍｎと拡大測距照射点Ｉｍｅと大きさ寸法の関係性を示し、（ｂ）は視準方向を測量用具２６へと大略向けた状態を示し、（ｃ）は（ｂ）に等しい視準方向においてプリズム２６ｂの位置に応じる偏向位置とされた状態を示している。 実施例２の変形例１の光波距離測定装置１０Ｂの光学的構成を示す図３と同様の説明図である。 図１２の二点鎖線で囲まれた箇所を拡大して示す説明図であり、（ａ）はプリズム部７２ａが反射光軸Ｌｒ上に位置された状態を示し、（ｂ）はプリズム部７２ａが反射光軸Ｌｒ上から離脱された状態を示している。 実施例２の変形例２の光波距離測定装置１０Ｃの光学的構成を示す図３と同様の説明図である。 実施例２の変形例３の光波距離測定装置１０Ｄの光学的構成を示す図３と同様の説明図である。 実施例２の変形例４の光波距離測定装置１０Ｅの光学的構成を示す図３と同様の説明図である。 実施例３の光波距離測定装置１０Ｆの光学的構成を示す図３と同様の説明図である。 実施例４の光波距離測定装置１０Ｇの光学的構成を示す図３と同様の説明図である。 実施例５の光波距離測定装置１０Ｈの光学的構成を示す図３と同様の説明図である。 実施例６の光波距離測定装置１０Ｉの光学的構成を示す図３と同様の説明図である。

以下に、本願発明に係る光波距離測定装置の各実施例について図面を参照しつつ説明する。

先ず、本願発明に係る実施例１の光波距離測定装置１０の概略的な構成について説明する。図１は、本願発明に係る光波距離測定装置の一例としての光波距離測定装置１０を模式的に示す斜視図である。図２は、光波距離測定装置１０の機能構成を示すブロック図である。

光波距離測定装置１０は、測定する対象とする目標物（図６の符号Ｏ参照）へ向けて光（出射光）を出射し、その目標物により反射されて戻ってきた反射光を受光し、出射光と反射光との時間差および／または位相差を計測することで距離測定を行うことが可能とされた光波距離測定装置（ＥＤＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｍｅｔｅｒ））としての機能を有する。この光波距離測定装置１０は、図１および図２に示すように、実施例１ではトータルステーションであり、整準部１と、基盤部２と、托架部３と、鏡筒部４と、を備える。

整準部１は、図示を略す三脚に取付けられる箇所であり、光波距離測定装置１０（鏡筒部４）の傾きを検出することができる。基盤部２は、その整準部１に対する傾斜角を変更可能に整準部１に設けられている。托架部３は、基盤部２に対する鉛直軸心を中心に回転可能に設けられている。この托架部３には、表示部６（表示手段）と操作入力部７とが設けられている。この操作入力部７は、光波距離測定装置１０における各種機能を利用するための操作部であり、入力操作された情報を後述する制御演算部１９（図２参照）へと出力する。

鏡筒部４は、托架部３に水平軸心を中心（以下、耳軸回転中心Ｃｈ（図３等参照）とも言う）に回転可能に設けられている。その鏡筒部４には、光波距離測定装置１０の概略の視準方向を設定するための照星照門５が設けられている。鏡筒部４は、測定対象物を視準する第１望遠鏡部８と、その第１望遠鏡部８の光学系を通して視準方向の画像（望遠画像）を取得する第１撮像部９（図２参照）と、を有する。また、鏡筒部４は、第１望遠鏡部８よりも低倍率で広範囲な視野を有する第２望遠鏡部１１と、その第２望遠鏡部１１の光学系を介して視準方向あるいは略視準方向の画像（広角画像）を取得する第２撮像部１２（図２参照）と、を有する。この鏡筒部４には、第１望遠鏡部８の光学系を共有する測距部１３（図２参照）が内蔵されている。この測距部１３は、測距光を射出するとともに測定対象物からの反射光を受光して、その測定対象物までの光波距離測定を行う。

その鏡筒部４を水平軸心回りに回転可能とする托架部３には、水平駆動部１４と水平測角部１５とが設けられている（図２参照）。その水平駆動部１４は、基盤部２に対して托架部３を鉛直軸心回りにすなわち水平方向に回転させることができる。水平測角部１５は、その托架部３の基盤部２に対する水平回転角を検出することにより、視準方向の水平角を検出（測角）することができる。

また、托架部３には、鉛直駆動部１６と鉛直測角部１７とが設けられている（図２参照）。その鉛直駆動部１６は、托架部３に対して鏡筒部４を水平軸心（耳軸回転中心Ｃｈ（図３等参照））回りにすなわち鉛直方向に回転させることができる。鉛直測角部１７は、その鏡筒部４の托架部３に対する鉛直角を検出することにより、視準方向の鉛直角を検出（測角）することができる。

さらに、托架部３には、制御ユニット１８（図２参照）が内蔵されている。その制御ユニット１８は、水平駆動部１４および鉛直駆動部１６（図２参照）の駆動を制御して托架部３および鏡筒部４を適宜回転させることにより、当該鏡筒部４を所定の方向に向けることができるとともに所定の範囲を走査することができる。また、制御ユニット２７は、第１望遠鏡部８および第２望遠鏡部１１の切替えを制御することにより、所要の倍率の画像を取得することができる。さらに、制御ユニット１８は、測距部１３（図２参照）を制御して所定の測定点の測距を行うことができる。このため、整準部１、基盤部２、托架部３、鏡筒部４、照星照門５、第１望遠鏡部８（第１撮像部９）、第２望遠鏡部１１（第２撮像部１２）、測距部１３、水平駆動部１４、水平測角部１５、鉛直駆動部１６、鉛直測角部１７が、制御ユニット１８により駆動制御される測量ユニットとして機能する。

その制御ユニット１８は、図２に示すように、表示部６、操作入力部７、制御演算部１９、記憶部２０、画像処理部２１、撮像部選択部２２、および画像記憶部２３を有する。

制御演算部１９は、記憶部２０に格納されたプログラムにより、制御ユニット１８の動作を統括的に制御する。記憶部２０には、測定に必要な計算プログラムや、各部の動作のための駆動制御処理プログラムや、画像処理を行う為の画像処理プログラムや、画像の解析を行う為の画像解析処理プログラムや、後述する偏向反射部３４を用いた測定位置の指定（偏向位置の調整）の為の駆動処理プログラム等のプログラムが格納されている。

制御演算部１９には、測距部１３、水平測角部１５および鉛直測角部１７からの測定のための出力値が入力される。制御演算部１９は、それらの出力値に基づき、距離測定、高低角、水平角の測定（算出）を行い、測定結果を記憶部２０に格納するとともに表示部６に表示させる。

撮像部選択部２２は、第１撮像部９と第２撮像部１２との選択のために設けられている。この選択された第１撮像部９または第２撮像部１２により取得（撮像）された画像は、画像記憶部２３に格納されかつ表示部６に表示される。画像処理部２１は、画像記憶部２３に格納された画像（例えば前記第１撮像部９で取得した画像）に適宜画像処理を施し、その画像を画像記憶部２３に格納するとともに表示部６に表示する。

次に、本願発明に係る実施例１の光波距離測定装置１０の鏡筒部４（第１望遠鏡部８（第１撮像部９）および測距部１３）の光学的な構成について図３を用いて説明する。図３は、光波距離測定装置１０の鏡筒部４（第２望遠鏡部１１および第２撮像部１２を除く）の光学的構成を示す説明図である。

鏡筒部４には、図３に示すように、出射光学系３０と、受光光学系６０と、観察光学系８０と、が設けられている。出射光学系３０は、測定する対象とする目標物（例えば、図６の符号Ｏ参照）へ向けて光（出射光）を出射すべく、照射光軸Ｌｉに沿う測距出射光Ｅｓを目標物へ向けて対物レンズ群４１から出射する出射光路を形成するものである。この出射光学系３０は、測距用光源３１と、レンズ３２と、ハーフミラー３３と、偏向反射部３４と、その間に設けられたレンズ群３５と、レンズ群３６と、偏光ビームスプリットミラー３７と、レンズ群３８と、反射鏡３９と、両面ミラー４０と、対物レンズ群４１と、を備える。

測距用光源３１は、制御演算部１９（図２参照）の制御下で位相および強度が適宜調整された光（測距出射光Ｅｓ）を出射するものであり、実施例１では、パルスレーザダイオード（ＰＬＤ）が用いられている。この測距用光源３１の出射光軸（出射光軸Ｌｅ）上に、レンズ３２とハーフミラー３３と偏向反射部３４とが配置されている。レンズ３２は、測距用光源３１から出射された測距出射光Ｅｓを出射光軸Ｌｅに平行な光束とする。ハーフミラー３３は、この平行光束の一部を透過させるとともに、残部を後述する反射鏡４６が配置された分岐出射光軸Ｌｂ上へと反射する。

偏向反射部３４は、ハーフミラー３３を経た一部の平行光束（測距出射光Ｅｓ）すなわちその進行方向の出射光軸Ｌｅに対する傾斜を変更する偏向反射機構であり、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓによる照射光軸Ｌｉ上とは異なる位置への照射を可能とするものである。この偏向反射部３４は、制御演算部１９の制御下で、出射光軸Ｌｅに対する傾斜の方向およびその度合い（測距出射光Ｅｓの偏向位置）の調整が可能とされている。ここで傾斜の方向とは、出射光軸Ｌｅを基準とする放射方向を言い、出射光軸Ｌｅを中心とする円周上の全周に渡る位置へと向かう方向を言う。偏向反射部３４は、出射光軸Ｌｅに直交する平面に沿う２つの直交する軸線回りの回動が自在とされた反射面を形成して構成されている。

この偏向反射部３４は、実施例１では、図４に示すように、出射光軸Ｌｅ上において、レンズ群３５を挟むように対を為して設けられた偏向反射素子３４ａおよび偏向反射素子３４ｂで構成され、一方が出射光軸Ｌｅに直交する平面に沿う軸線回りの傾斜度合いを変更可能な反射面を形成し、他方が出射光軸Ｌｅに直交する平面に沿いかつ一方側の軸線とは直交する軸線回りの傾斜度合いを変更可能な反射面を形成している。その偏向反射素子３４ａおよび偏向反射素子３４ｂでは、基準状態（回動の基準となる状態であり回動角度が０の状態）において、自らへと入射する側の出射光軸Ｌｅと、それを反射した側の出射光軸Ｌｅと、を含む平面に直交するように回動軸線３４ｃ、３４ｄが設定されており、両回動軸線３４ｃ、３４ｄは、出射光路において互いに直交する位置関係とされている。この両回動軸線３４ｃ、３４ｄは、実施例１では、空間座標で見て互いに直交する位置関係とされている。このため、偏向反射部３４では、偏向反射素子３４ａを回動軸線３４ｃ回りに適宜回動させることにより、測距出射光Ｅｓの進行方向を出射光軸Ｌｅに直交する平面上の一方向（ｘ軸方向とも言う）に変位させることができ、かつ偏向反射素子３４ｂを回動軸線３４ｄ回りに適宜回動させることにより、測距出射光Ｅｓの進行方向を出射光軸Ｌｅに直交する平面上の他方向（ｙ軸方向とも言う）に変位させることができる。すなわち、回動軸線３４ｃは、ｙ軸方向に沿って設けられ、回動軸線３４ｄは、ｘ軸方向に沿って設けられている。

この偏向反射素子３４ａおよび偏向反射素子３４ｂは、実施例１では、図５に示すように、Ｓｉ基板をフォトリソグラフィ手法でエッチング作成したＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ ｅｌｅｃｔｒｏ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）ミラーにより形成されている。なお、偏向反射素子３４ａと偏向反射素子３４ｂとは、設定された軸線方向が異なることおよび設置位置が異なることを除くと、同じ構成であることから、図５および以下の説明では、偏向反射素子３４ａについて述べることとする。

偏向反射素子３４ａは、図５に示すように、円盤状のミラー板３４ｅと、その周面に直径方向に延びる一対の軸部３４ｆと、その各延出端に設けられたバネ部３４ｇと、そこに連結された固定部３４ｈと、各軸部３４ｆに設けられた可動櫛歯３４ｉと、その各可動櫛歯３４ｉが臨まされた固定櫛歯３４ｊと、を有する。この偏向反射素子３４ａでは、制御演算部１９の制御下において、各固定櫛歯３４ｊに適宜電圧が印加されることにより、ミラー板３４ｅが軸部３４ｆ、３４ｆを中心にして矢印Ａ１方向に適宜回動される。

レンズ群３５は、図３に示すように、偏向反射部３４における偏向反射素子３４ａと偏向反射素子３４ｂとの間で出射光軸Ｌｅ上に設けられており、偏向反射素子３４ａの反射面における出射光軸Ｌｅ上の中心位置３４ｐと、偏向反射素子３４ｂの反射面における出射光軸Ｌｅ上の中心位置３４ｑと、を光学的に共役の関係とする。このレンズ群３５は、実施例１では、偏向反射素子３４ａ（その反射面）で反射された平行光束（測距出射光Ｅｓおよび後述する制御指示光Ｅｃ）を、互いの焦点を経た後に再び平行光束として偏向反射素子３４ｂ（その反射面）へと向かわせるテレセントリック光学系を構成している。その偏向反射素子３４ｂは、平行光束をレンズ群３６へ向けて反射する。

レンズ群３６は、偏向反射素子３４ｂ（その反射面）で反射された平行光束を、互いの焦点を経た後に再び平行光束として偏光ビームスプリットミラー３７へと向かわせるテレセントリック光学系を構成している。その偏光ビームスプリットミラー３７は、後述する制御指示用光源４２から出射されてハーフミラー３３、偏向反射部３４、レンズ群３５およびレンズ群３６を経た平行光束（制御指示光Ｅｃ）の一部を透過させるとともに、残部を後述する光位置センサ４５へと反射する。また、偏光ビームスプリットミラー３７は、後述する追尾用光源５１から出射されてレンズ５２を経た拡大光束（追尾光Ｅｔ）をレンズ群３８へ向けて出射光軸Ｌｅ上へと反射する。

レンズ群３８は、偏光ビームスプリットミラー３７を経た一部の平行光束（測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃ）およびそこで反射された拡大光束（追尾光Ｅｔ）を、両面ミラー４０の第１反射面４０ａに適合する大きさの径寸法とすべくビーム径が拡大していく拡大光束とする。このレンズ群３８は、レンズ群３６との協働により、偏向反射素子３４ｂの反射面における出射光軸Ｌｅ上の中心位置３４ｑと、出射光軸Ｌｅ上の出射位置Ｅと、を光学的に共役の関係とする。換言すると、この出射光路では、出射光軸Ｌｅ上の任意の位置に出射位置Ｅを形成するように、中心位置３４ｑに対してレンズ群３６およびレンズ群３８が設けられている。

反射鏡３９は、レンズ群３８を経た拡大光束（測距出射光Ｅｓ、制御指示光Ｅｃおよび追尾光Ｅｔ）を両面ミラー４０の第１反射面４０ａへ向けて反射する。その両面ミラー４０の第１反射面４０ａは、反射鏡３９により反射された拡大光束を、照射光軸Ｌｉ上で対物レンズ群４１へ向けて反射する。その対物レンズ群４１は、拡大光束とされた測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃを照射光軸Ｌｉに略平行な光束として、その測距出射光Ｅｓを照射光軸Ｌｉ上で出射させる。ここで、対物レンズ群４１は、径寸法が出射する測距出射光Ｅｓの径寸法よりも大きくされている。ここでいう略平行とは、平行な状態を含んで出来る限り広がり角度を抑えることを言い、望ましくは１０″〜２０″程度の広がり角度とすることを言う。

また、出射光学系３０では、偏向反射部３４による測距出射光Ｅｓの偏向位置の制御のための制御用光学系および測距位置を指し示す指示位置標示光学系として機能する、制御指示用光源４２と、レンズ４３と、レンズ４４と、光位置センサ４５と、が設けられている。制御指示用光源４２は、制御演算部１９の制御下で位相および強度が適宜調整された光を出射するものであり、実施例１では、可視光（可視帯域の波長の光）を出射可能なレーザダイオード（ＬＤ）が用いられている。これは、制御指示用光源４２からの出射光（制御指示光Ｅｃ）が、指示位置標示光学系としての機能も併せ持つものとされていることによる。

この制御指示用光源４２の出射光軸（制御指示光軸Ｌｃ）上に、レンズ４３が配置されるとともに、上述したハーフミラー３３が配置されている。レンズ４３は、制御指示用光源４２から出射された制御指示光Ｅｃを制御指示光軸Ｌｃに平行な光束とする。このレンズ４３により平行光束とされた制御指示光Ｅｃは、ハーフミラー３３で反射されることにより、出射光軸Ｌｅ上を進行することとなる。この出射光軸Ｌｅ上の制御指示光Ｅｃは、測距出射光Ｅｓと同様に偏向反射部３４で偏向されて、レンズ群３５およびレンズ群３６を経て、偏光ビームスプリットミラー３７へと向かう。この偏光ビームスプリットミラー３７は、上述したように、レンズ群３６を経た制御指示光Ｅｃの一部を透過させるとともに、残部をレンズ４４へ向けて制御指示光軸Ｌｃ上に反射する。

そのレンズ４４は、偏光ビームスプリットミラー３７により反射された残部の制御指示光Ｅｃを光位置センサ４５（その受光面）上に集光する。その光位置センサ４５は、制御指示光軸Ｌｃに直交する受光面を形成し、その受光面上における制御指示光Ｅｃの入射位置を検出するものであり、その検出信号を制御演算部１９に出力する。光位置センサ４５は、実施例１では、ＰＳＤ（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ（光位置センサ））で構成されている。なお、偏光ビームスプリットミラー３７を透過した一部の制御指示光Ｅｃは、測距出射光Ｅｓと同様に、レンズ群３８、反射鏡３９、両面ミラー４０の第１反射面４０ａおよび対物レンズ群４１を経て、照射光軸Ｌｉ上で出射される。

さらに、出射光学系３０では、測距のための基準出射光学系として機能する、反射鏡４６と、レンズ４７と、第１光ファイバ４８と、測距光路切換部４９と、が設けられている。反射鏡４６は、ハーフミラー３３により反射された残部の測距出射光Ｅｓをレンズ４７へ向けて反射すべく分岐出射光軸Ｌｂ上に設けられており、そのレンズ４７は、反射鏡４６で反射された測距出射光Ｅｓを第１光ファイバ４８の一端に設けられた入射端面４８ａに集光する。この測距出射光Ｅｓは、後述するように、第１光ファイバ４８の他端に設けられた出射端面４８ｂから出射されることとなる。測距光路切換部４９は、測距用光源３１から出射されレンズ３２を経て平行光束とされた測距出射光Ｅｓが、出射光軸Ｌｅに沿って進行して対物レンズ群４１から照射光軸Ｌｉ上で出射されることと、分岐出射光軸Ｌｂに沿って進行して第１光ファイバ４８の出射端面４８ｂから出射されることと、の切り換えを行うものである。この測距光路切換部４９は、実施例１では、モータ４９ａの先端に遮光板４９ｂが取り付けられて構成されており、遮光板４９ｂが出射光軸Ｌｅ上または分岐出射光軸Ｌｂ上のいずれかに位置するように、モータ４９ａが制御演算部１９により適宜駆動制御される。

ついで、出射光学系３０では、視準方向を目標物の移動に追尾させる追尾光学系として機能する、追尾用光源５１と、レンズ５２と、が設けられている。追尾用光源５１は、制御演算部１９の制御下で光の出射およびその停止が適宜調整されるものであり、実施例１では、レーザダイオード（ＬＤ）が用いられている。この追尾用光源５１の出射光軸（追尾光軸Ｌｔ）上に、レンズ５２が配置されるとともに、上述した偏光ビームスプリットミラー３７が配置されている。レンズ５２は、追尾用光源５１から出射された追尾光Ｅｔを追尾光軸Ｌｔに沿いつつビーム径が拡大していく拡大光束とする。このレンズ５２により拡大光束とされた追尾光Ｅｔは、偏光ビームスプリットミラー３７で反射されることにより、出射光軸Ｌｅ上を進行することとなる。この出射光軸Ｌｅ上の追尾光Ｅｔは、測距出射光Ｅｓと同様に、レンズ群３８、反射鏡３９、両面ミラー４０の第１反射面４０ａおよび対物レンズ群４１を経て、照射光軸Ｌｉ上で出射される。この対物レンズ群４１から出射される追尾光Ｅｔは、観察光学系８０による視野（図６の画像Ｐ参照）と略同程度の拡がり角となるように、追尾用光源５１およびレンズ５２が設定されている。なお、この追尾光Ｅｔは、後述するように、目標物で反射された後に追尾エリアＣＣＤ８５で受光されることにより、当該目標物の位置の検出およびその追尾を可能とする。

受光光学系６０は、出射光学系３０（対物レンズ群４１）から照射光軸Ｌｉに沿って出射された測距出射光Ｅｓが、その目標物から対物レンズ群４１を経る照射光軸Ｌｉに沿う測距反射光Ｒｓを取得するための反射光路を形成するものである。この受光光学系６０は、両面ミラー４０および対物レンズ群４１に加えて、ミラー６１と、反射鏡６２と、レンズ６３と、ハーフミラー６４と、レンズ６５と、第２光ファイバ６６と、レンズ６７と、レンズ６８と、受光素子６９と、ＮＤフィルタ装置７０と、レンズ７１と、を有する。

ミラー６１は、照射光軸Ｌｉ上であって、対物レンズ群４１の後方（両面ミラー４０が位置する側）に設けられている。このミラー６１は、平坦な反射面６１ａが照射光軸Ｌｉに対して直交するように設けられており、対物レンズ群４１を経ることによりビーム径が縮小していく縮小光束とされた測距反射光Ｒｓを、両面ミラー４０の第２反射面４０ｂへ向けて反射する。このため、ミラー６１は、対物レンズ群４１よりも小さな径寸法とされるとともに、両面ミラー４０よりも大きな径寸法とされている。なお、本実施例では、ミラー６１は、観察光学系８０（後述する視準光学系）の形成のためにハーフミラーが用いられている。この第２反射面４０ｂにより反射された測距反射光Ｒｓは、反射鏡６２に至る。実施例１では、第２反射面４０ｂと反射鏡６２との間に、対物レンズ群４１の（後側）焦点が位置されており、レンズ６３が凸レンズとされている。

反射鏡６２は、両面ミラー４０の第２反射面４０ｂにより反射された測距反射光Ｒｓを、レンズ６３へ向けて反射する。この測距反射光Ｒｓが、第２反射面４０ｂにより反射された後に進行する方向およびレンズ６３が設けられた軸線を反射光軸Ｌｒとする。この反射光軸Ｌｒ上に、ハーフミラー６４とレンズ６５とが設けられ、その延長位置に第２光ファイバ６６の入射端面６６ａが位置されている。

このレンズ６３は、入射された測距反射光Ｒｓを反射光軸Ｌｒに平行な光束とする。この平行光束とされた測距反射光Ｒｓは、ハーフミラー６４を経てレンズ６５に入射する。そのハーフミラー６４は、測距用光源３１から出射されハーフミラー３３により反射されて第１光ファイバ４８（その入射端面４８ａ）に入射されることにより、その出射端面４８ｂから出射された測距出射光Ｅｓを、反射光軸Ｌｒ上でレンズ６５へ向けて反射する。その出射端面４８ｂから出射された測距出射光Ｅｓは、後述するようにレンズ７１により平行光束とされている。

そのレンズ６５は、（後側）焦点位置が第２光ファイバ６６の入射端面６６ａ上となるように設けられており、ハーフミラー６４を経た平行光束である測距反射光Ｒｓおよびハーフミラー６４により反射された平行光束である測距出射光Ｅｓを集光して、第２光ファイバ６６の入射端面６６ａに入射させる。その第２光ファイバ６６の入射端面６６ａに入射した測距反射光Ｒｓおよび測距出射光Ｅｓは、第２光ファイバ６６を介してレンズ６７へ向けて受光光軸Ｌｇ上に導かれる。

レンズ６７は、第２光ファイバ６６の出射端面６６ｂから出射された測距反射光Ｒｓおよび測距出射光Ｅｓを受光光軸Ｌｇに平行な光束とする。この平行光束とされた測距反射光Ｒｓおよび測距出射光Ｅｓを集光するために、レンズ６８が設けられている。このレンズ６８は、受光素子６９の受光面に入射するように、測距反射光Ｒｓおよび測距出射光Ｅｓを集光する。その受光素子６９は、受光面に光が入射すると、その光量に応じた電気信号を出力するものであり、本実施例では、ＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）が用いられている。

また、レンズ６３とハーフミラー６４との間には、ＮＤフィルタ装置７０が設けられている。このＮＤフィルタ装置７０は、円板状を呈するＮＤフィルタ部７０ａと、それを回転させるモータ７０ｂとを有する。ＮＤフィルタ部７０ａは、基準点からの角度位置に従って透過量が漸次的に変化するフィルタ部材である。ＮＤフィルタ装置７０は、ＮＤフィルタ部７０ａの一部が反射光軸Ｌｒ上に位置するように設けられており、制御演算部１９の制御下でモータ７０ｂが駆動されることにより、レンズ６３を経た測距反射光Ｒｓとしてレンズ６５すなわち受光素子６９（その受光面６９ａ）に入射する光量を調節する。

さらに、第１光ファイバ４８の出射端面４８ｂからの分岐出射光軸Ｌｂ上にレンズ７１が設けられ、その延長位置にハーフミラー６４が位置されている。レンズ７１は、出射端面４８ｂから出射された測距出射光Ｅｓを分岐出射光軸Ｌｂに平行な光束とする。

観察光学系８０は、出射光学系３０（対物レンズ群４１）から照射光軸Ｌｉに沿って出射された測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃが照射される目標物を観察するものであり、その視野（図６の画像Ｐ参照）が測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの拡がり角よりも大きく設定されている。この観察光学系８０は、結像レンズ８１と、撮像素子８２と、レンズ駆動部８３と、ビームスプリッタ８４と、追尾エリアＣＣＤ８５と、を有する。ビームスプリッタ８４、結像レンズ８１および撮像素子８２は、照射光軸Ｌｉ上であって、ミラー６１の後方（対物レンズ群４１が位置する側とは反対側）に設けられている。結像レンズ８１は、ハーフミラーであるミラー６１およびビームスプリッタ８４を透過した光（目標物からの測距反射光Ｒｓを含む）を撮像素子８２上に結像させる。レンズ駆動部８３は、結像レンズ８１の結像位置を撮像素子８２上とすべく当該結像レンズ８１を照射光軸Ｌｉ上で移動させる。

その撮像素子８２は、その受光面に光が入射すると、その光量に応じた電気信号を、制御演算部１９を介して画像処理部２１（図２参照）へ出力する。画像処理部２１は、撮像素子８２から出力された電気信号を適宜画像処理して画像信号を生成し、この画像信号を表示部６（図２参照）へと出力する。すなわち、撮像素子８２は、第１撮像部９として機能する。表示部６は、図６に示すように、画像処理部２１からの画像信号に応じて、所定の視野すなわち画角に設定された画像Ｐを表示する。観察光学系８０における視野は、実施例１では、対物レンズ群４１と結像レンズ８１とにより±１°に設定されており、撮像素子８２として１／４ｉｎｃｈのカラーＣＭＯＳで、解像度がＳＸＧＡ（１２８０×１０２４）のものを採用すると、３″程度の分解能を有するものとすることができる。

これにより、光波距離測定装置１０の使用者は、表示部６の表示画面を目視することで、照射光軸Ｌｉを目標物（例えば、符号Ｏ参照）に向けることを容易なものとすることができるとともに、照射光軸Ｌｉ上にある目標物を観察することができる。このため、対物レンズ群４１および結像レンズ８１が第１望遠鏡部８（第１撮像部９）としての視準光学系として機能するとともに、その視準光学系と撮像素子８２と画像処理部２１と表示部６とが視準装置として機能することとなる。

また、図３に示すように、出射光学系３０（対物レンズ群４１）から照射光軸Ｌｉに沿って出射されて目標物で反射された追尾光Ｅｔは、対物レンズ群４１を経ることによりビーム径が縮小していく縮小光束とされ、ミラー６１を経てビームスプリッタ８４に到達し、そのビームスプリッタ８４により、追尾エリアＣＣＤ８５へ向けて追尾光軸Ｌｔ上に反射される。その追尾エリアＣＣＤ８５は、追尾光軸Ｌｔに直交する受光面を形成し、その受光面上における追尾光Ｅｔの入射位置を検出するものであり、その検出信号を制御演算部１９（図２参照）に出力する。制御演算部１９は、この追尾光学系において、追尾用光源５１を点滅させて、その追尾光Ｅｔが入射されたときと入射されなかったときとの追尾エリアＣＣＤ８５での検出値の差分に基づいて、目標物の位置を判断する。また、制御演算部１９は、追尾光学系を用いた目標物の位置に応じて、水平駆動部１４および鉛直駆動部１６（図２参照）の駆動を制御して托架部３および鏡筒部４を適宜回転させることにより、移動する目標物に視準方向を合致させる所謂自動追尾を行う。さらに、制御演算部１９は、追尾光学系を用いた目標物の位置に応じて自動追尾を行う際、托架部３および鏡筒部４を回転させることに替えてあるいは協働させて、偏向反射部３４を適宜調整することにより、移動する目標物に視準方向を合致させる所謂自動追尾を行うこともできる。

このため、光波距離測定装置１０では、出射光学系３０の測距用光源３１から出射させた測距出射光Ｅｓを、レンズ３２、ハーフミラー３３、偏向反射部３４、レンズ群３５、レンズ群３６、偏光ビームスプリットミラー３７、レンズ群３８、反射鏡３９、両面ミラー４０の第１反射面４０ａおよび対物レンズ群４１を経て、照射光軸Ｌｉ上の平行な光束として出射することにより、この照射光軸Ｌｉ上に位置する測定対象とする目標物（例えば、図６の符号Ｏ参照）を照射することができる。

ここで、目標物からの測距反射光Ｒｓは、照射光軸Ｌｉに対して略平行な光束として対物レンズ群４１に入射する。光波距離測定装置１０は、対物レンズ群４１に入射した測距反射光Ｒｓを、ミラー６１、両面ミラー４０の第２反射面４０ｂ、反射鏡６２、レンズ６３、ハーフミラー６４およびレンズ６５を経て、第２光ファイバ６６の入射端面６６ａに入射させ、その出射端面６６ｂからレンズ６７およびレンズ６８を経て、受光素子６９（その受光面６９ａ）に入射する。

また、光波距離測定装置１０では、測距光路切換部４９による光路の切り換えにより、出射光学系３０の測距用光源３１から出射させた測距出射光Ｅｓを、レンズ３２を経てハーフミラー３３で反射させ、反射鏡４６、レンズ４７を経て、第１光ファイバ４８の入射端面４８ａに入射させ、その出射端面４８ｂからレンズ７１を経てハーフミラー６４で反射させ、レンズ６５を経て、第２光ファイバ６６の入射端面６６ａに入射させ、その出射端面６６ｂからレンズ６７およびレンズ６８を経て、受光素子６９（その受光面６９ａ）に入射させる。

これにより、制御演算部１９は、受光素子６９からの出力信号に基づいて、測距出射光Ｅｓと測距反射光Ｒｓとの時間差および／または位相差を計測することで、目標物までの距離測定を行う。この一連の流れが測距動作となる。このため、出射光学系３０および受光光学系６０が測距部１３としての測距光学系として機能することとなる。なお、実施例１では、この測距部１３（測距光学系）による距離測定の基準位置が、耳軸回転中心Ｃｈに設定されている。

光波距離測定装置１０では、照射光軸Ｌｉ上で対物レンズ群４１から出射される測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃが、対物レンズ群４１よりも小さな径寸法であって略平行な光束として出射されることに対し、観察光学系８０の視野が測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの拡がり角よりも大きく設定されていることから、図６に示すように、観察光学系８０の視野内における極めて小さな領域（符号Ｉｍ参照）に測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃを照射することができる。換言すると、光波距離測定装置１０では、観察光学系８０の視野内すなわち表示部６に表示された画像Ｐ内における極めて小さな領域に測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃによる測距照射点Ｉｍを形成することができる。また、出射光学系３０では、出射光軸Ｌｅ上において、測距出射光Ｅｓの進行方向を出射光軸Ｌｅに対して傾斜させる偏向反射部３４が設けられていることから、この偏向反射部３４を適宜調節することにより、観察光学系８０の視野（表示部６に表示された画像Ｐ）内での測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃによる照射位置（測距照射点Ｉｍ）を調節することができる。以下では、これについて説明する。

光波距離測定装置１０では、出射光学系３０に、偏向反射部３４による偏向位置の制御のための制御用光学系が設けられており、その制御指示用光源４２から出射されレンズ４３を経た制御指示光Ｅｃが、ハーフミラー３３で反射されることにより、測距出射光Ｅｓと同一の光路を通り、偏光ビームスプリットミラー３７により反射されレンズ４４を経て光位置センサ４５に至る。このため、光波距離測定装置１０では、光位置センサ４５（その受光面）における制御指示光軸Ｌｃに対する制御指示光Ｅｃの入射位置を調整することにより、観察光学系８０の視野（表示部６に表示された画像Ｐ）内での出射光軸Ｌｅに対する測距出射光Ｅｓの進行方向の位置を設定する。

図７は、本実施例における制御演算部１９（制御ユニット１８）にて実行される偏向位置制御処理内容を示すフローチャートである。以下、図７のフローチャートの各ステップについて図６を用いて説明する。

ステップＳ１では、表示部６に画像Ｐを表示させて、ステップＳ２へ進む。このステップＳ１では、観察光学系８０の撮像素子８２による画像データの取得を開始し、その撮像素子８２からの出力信号に基づく画像Ｐを表示部６に表示させる。

ステップＳ２では、ステップＳ１での画像Ｐの表示に続き、その画像Ｐにおける測定点を特定して、ステップＳ３へ進む。このステップＳ２では、画像Ｐにおける任意の箇所を測定点（図６の符号Ｉｍ参照）として特定する。この測定点の特定は、実施例１では、使用者が指定することにより行う。この使用者による指定は、操作入力部７によるものであってもよく表示部６にタッチパネルの機能を搭載して直接画面に触れて行うものであってもよい。

ステップＳ３では、ステップＳ２での画像Ｐにおける測定点の特定に続き、偏向反射部３４の調整を実行して、ステップＳ４へ進む。このステップＳ３では、制御用光学系において、光位置センサ４５の受光面における制御指示光軸Ｌｃに対する制御指示光Ｅｃの入射位置が、画像Ｐにおいて特定した測定点位置となるように、偏向反射部３４を適宜調整（偏向反射素子３４ａおよび偏向反射素子３４ｂの回動角度を適宜調整）して、出射光軸Ｌｅに対する測距出射光Ｅｓの進行方向の位置を設定する。

ステップＳ４では、ステップＳ３での偏向反射部３４の調整の実行に続き、測距動作を実行して、偏向位置制御処理を終了する。このステップＳ４では、測距出射光Ｅｓと測距反射光Ｒｓとを受光素子６９に入射させ、その受光素子６９からの出力信号に基づいて、測距出射光Ｅｓと測距反射光Ｒｓとの時間差および／または位相差を計測することで、特定された測定点（図６の符号Ｉｍ参照）までの距離測定を行う。この測距動作の際、指示位置標示光学系として制御指示用光源４２から出射してレンズ４３を経た制御指示光Ｅｃの一部を、偏光ビームスプリットミラー３７により反射されレンズ４４を経て光位置センサ４５で取得することとなるが、この光位置センサ４５の受光面における制御指示光軸Ｌｃに対する制御指示光Ｅｃの入射位置を、偏向反射部３４における調整位置（偏向反射素子３４ａおよび偏向反射素子３４ｂの回動角度）の情報、すなわち画像Ｐ（視野内）において特定された測定点位置の位置情報として、記憶部２０に格納する。

この光波距離測定装置１０では、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２へと進むことにより、使用者が操作入力部７（表示部６）を用いて表示部６に表示された画像Ｐにおける任意の位置を測定点として指定すると、ステップＳ３→ステップＳ４へと進むことにより、実際の風景における測定点（測距照射点Ｉｍ）に測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃを照射することができ、その測距照射点Ｉｍの距離測定およびその位置情報の取得を行うことができる。このことから、光波距離測定装置１０において、図７のフローチャートが、鏡筒部４、表示部６および動作状況入力部としての操作入力部７（表示部６）との協働により、視野内の所望の位置の距離測定を行うべく偏向位置を調節する偏向位置調節手段となる。

なお、図７のフローチャートでは、ステップＳ２において、測定点の特定が表示部６に表示された画像Ｐ上で使用者が指定することにより行うものとされていたが、画像解析により行うものであってもよく、予め設定されているものであってもよく、実施例１に限定されるものではない。ここで、画像解析により行う場合、例えば、特徴点（建物の角や稜線等）の自動抽出を行って当該特徴点を測定点として特定することや、予め登録された目標物（電柱、橋、特定形状の建物等）の自動抽出を行って当該目標物を測定点として特定すること、等があげられる。また、予め設定する場合、例えば、観察光学系８０の視野において予め測定点を設定することや、当該視野においてランダムで測定点を特定することや、当該視野における所定の範囲を走査すること、等があげられる。

また、目標物が、上述したように特徴点を自動抽出することが困難である場合、使用者が要素を入力することにより、その特徴点を計算により測定する構成とすることができる。この自動抽出が困難な特徴点とは、例えば、複雑な形状の角や稜線、立体物の中心位置等を言う。以下では、このことについて説明する。

要素とは、特徴点の性質を表すものであり、例えば、面、稜線、角（頂角）、球面、円柱、円筒、円錐、楕円等をいう。このような各要素は、予め選択可能に設定しておき、記憶部２０（図２参照）に格納しておく。また、各要素に対して、その特徴点の抽出に必要な測定点の個数、およびその抽出のための各測定点の設定基準を予め設定し、それらを要素毎に対応させて記憶部２０（図２参照）に格納しておく。この測定点の個数および設定基準とは、例えば、要素が３つの面による角（頂角）である場合、特徴点としての頂角を算出するためには３つの面を特定する必要があり、各面を特定するためには当該各面において少なくとも３箇所を特定する必要があることから、測定点の個数が９となり、その設定基準が各面において３つずつとなる。このため、図６に示す目標物Ｏを例にすると、当該目標物Ｏに対して、要素として３つの面による角（頂角）が選択された場合、第１面Ｏｓ１において３つの測定点（符号Ｉｍ参照）を設定し、第２面Ｏｓ２において３つの測定点（符号Ｉｍ参照）を設定し、第３面Ｏｓ３において３つの測定点（符号Ｉｍ参照）を設定する。この測定点の設定は、使用者に入力させるものであってもよく、画像解析により行うものであってもよい。すると、光波距離測定装置１０では、上述したように、偏向位置を調節しつつ各測定点（符号Ｉｍ参照）の距離測定を行い、制御演算部１９において、各測定点（符号Ｉｍ参照）の測定結果（測定基準位置に対する空間座標位置）から第１面Ｏｓ１と第２面Ｏｓ２と第３面Ｏｓ３との交点を算出することにより、特徴点しての目標物Ｏの頂角Ｏａを測定することができる。

次に、この要素の入力による特徴点の測量の具体例について、図８を用いて説明する。この具体例では、図８に示す電柱Ｕｐの中心軸線Ｕｏ（図８（ｃ）参照）の位置（空間座標）を測定するものとする。先ず、使用者は、操作入力部７への操作により、表示部６における表示を、第２望遠鏡部１１を経て第２撮像部１２により取得した画像Ｐ１（図８（ａ）参照）とする。使用者は、画像Ｐ１における電柱Ｕｐを目標物の中心位置（Ｕｏ）を測定するために、要素として特徴点が中心軸線に設定された円柱を選択する。その後、電柱Ｕｐを中央に位置させるように、第１望遠鏡部８を経て第１撮像部９により取得した画像Ｐ２（図８（ｂ）参照）に切り替える。すなわち、測距部１３（図２参照）と光学系を共有する視準光学系により取得した電柱Ｕｐの拡大画像を、画像Ｐ２として表示部６に表示させる。この画像（遠鏡部（撮像部））の切り換えは、使用者による画像Ｐ１における電柱Ｕｐ（その周辺位置）の指定によるものであってもよく、画像Ｐ１を画像解析することによるものであってもよい。すると、選択された要素は、円柱であって特徴点が中心軸線に設定されていることから、測定点の個数が３となり、その設定基準が中心軸線方向に直交する方向で見て互いに異なる位置となる。このため、図８（ｂ）に示すように、電柱Ｕｐにおいて、水平方向で見て異なる位置に３つの測定点（符号Ｉｍ参照）を設定する。この各測定点の設定は、使用者に入力させるものであってもよく、画像解析により行うものであってもよい。すると、光波距離測定装置１０では、上述したように、偏向位置を調節しつつ各測定点（測距照射点Ｉｍ参照）の距離測定を行い、制御演算部１９において、各測定点（符号Ｉｍ参照）の測定結果（空間座標）から電柱Ｕｐの表面のおける３つの測定点（符号Ｉｍ参照）すなわち同一円周上に位置する３点に対する中心位置（中心軸線Ｕｏ（図８（ｃ）参照））を算出することにより、特徴点しての電柱Ｕｐの中心軸線Ｕｏの位置（空間座標）を測定することができる。

このように、本願発明に係る光波距離測定装置１０では、出射光学系３０の出射光軸Ｌｅ上に設けられた偏向反射部３４により測距出射光Ｅｓの偏向位置（測距出射光Ｅｓの照射光軸Ｌｉに対する傾斜の方向およびその度合い）の調整が可能とされていることから、視準方向の変更を招くことなく所望の位置へ向けて測距出射光Ｅｓを照射することができ、当該所望の位置の距離測定を行うことができる。

また、光波距離測定装置１０では、出射光学系３０において、偏向反射部３４により測距出射光Ｅｓの偏向位置が設定される箇所となる偏向反射素子３４ｂの中心位置３４ｑを、その出射光軸Ｌｅが一致される照射光軸Ｌｉ上の出射位置Ｅと、光学的に共役の関係とするように設定されていることから、照射光軸Ｌｉに対する傾斜の方向およびその度合いを設定する観点において、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓの実質的な出射位置を出射位置Ｅとすることができる。このため、偏向反射部３４で測距出射光Ｅｓの偏向位置を調整することで、実際に対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓの進行方向を設定することができるので、所望の位置の距離測定を行うことができる。

さらに、光波距離測定装置１０では、偏向反射部３４が出射光軸Ｌｅに直交する平面において直交する２つの軸線回りの傾斜度合いを一対の偏向反射素子３４ａと偏向反射素子３４ｂとで調整するものであって、その偏向反射素子３４ａの中心位置３４ｐと偏向反射素子３４ｂの中心位置３４ｑとが光学的に共役の関係とされ、かつ偏向反射素子３４ｂの中心位置３４ｑと照射光軸Ｌｉ上の出射位置Ｅが光学的に共役の関係とされていることから、照射光軸Ｌｉに対する傾斜の方向およびその度合いを設定する観点において、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓの実質的な出射位置を出射位置Ｅとすることができる。このため、偏向反射素子３４ａおよび偏向反射素子３４ｂの回動姿勢を調整することで、実際に対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓの進行方向を設定することができるので、所望の位置の距離測定を行うことができる。

光波距離測定装置１０では、照射光軸Ｌｉ上の出射位置Ｅを、照射光軸Ｌｉに対する傾斜の方向およびその度合いを設定する観点における実質的な出射位置とすることができるので、その実質的な出射位置（出射部）を小型化することができる。

光波距離測定装置１０では、照射光軸Ｌｉに対する傾斜の方向およびその度合いを実際に設定する位置と、実質的な出射位置と、を離間させることができるので、光学的な構成の自由度を高めることができ、全体の小型化に貢献することができる。

光波距離測定装置１０では、偏向反射部３４が、偏向反射素子３４ａで出射光軸Ｌｅに直交する平面に沿う軸線（ｙ軸）回りの傾斜度合いを変更するものとするとともに、偏向反射素子３４ｂで出射光軸Ｌｅに直交する平面に沿いかつ一方側の軸線とは直交する軸線（ｘ軸）回りの傾斜度合いを変更するものとされていることから、平面上の一方向（ｘ軸方向とも言う）に変位に対しては偏向反射素子３４ａのみを調整すればよく、平面上の他方向（ｙ軸方向とも言う）に変位に対しては偏向反射素子３４ｂのみを調整すればよいので、所望の位置としての測距照射点Ｉｍの形成のための調整制御を容易なものとすることができる。

光波距離測定装置１０では、偏向反射部３４としての偏向反射素子３４ａおよび偏向反射素子３４ｂがＭＥＭＳミラーで形成されていることから、極めて小さな構成とすることができるとともに、極めて高い測距出射光Ｅｓの偏向位置の調整精度を得ることができ、その調整速度を極めて高いものとすることができる。

光波距離測定装置１０では、観察光学系８０の視野内で、出射光軸Ｌｅに対する測距出射光Ｅｓの進行方向の位置を設定することができることから、観察光学系８０による視認に基づいて測定点を設定することができるので、容易に所望の位置を特定することができる。

光波距離測定装置１０では、表示部６に表示された画像Ｐにおいて測定点を設定することができ、その画像Ｐにおける測定点に基づいて出射光軸Ｌｅに対する測距出射光Ｅｓの進行方向の位置を設定することができるので、容易に所望の位置の距離測定を行うことができる。

光波距離測定装置１０では、出射光学系３０において、偏向反射部３４による偏向位置の制御のための制御用光学系が設けられており、その制御指示用光源４２から出射されレンズ４３を経た制御指示光Ｅｃが、ハーフミラー３３で反射されることにより、測距出射光Ｅｓと同一の光路を通り、偏光ビームスプリットミラー３７により反射されレンズ４４を経て光位置センサ４５に至る構成とされていることから、光位置センサ４５（その受光面）における制御指示光軸Ｌｃに対する制御指示光Ｅｃの入射位置を調整することにより、観察光学系８０の視野内での出射光軸Ｌｅに対する測距出射光Ｅｓの進行方向の位置を設定することができる。

光波距離測定装置１０では、出射光学系３０において、測距位置を指し示す指示位置標示光学系が設けられており、その制御指示用光源４２から出射されレンズ４３を経た制御指示光Ｅｃが、ハーフミラー３３で反射されることにより、測距出射光Ｅｓと同一の光路を通り、測距出射光Ｅｓとともに照射光軸Ｌｉ上で対物レンズ群４１から出射されることから、偏向反射部３４により偏向位置が調整された測距出射光Ｅｓが照射する位置と同一地点に視認可能な制御指示光Ｅｃを照射して照射スポット（測距照射点Ｉｍ）を形成することができる。このため、使用者は、特定した測定点に適合する位置の距離測定を実行しているか否かを容易に確認することができる。換言すると、当該照射スポットを用いることにより、実際の光景における測定点を適切に特定することができる。

光波距離測定装置１０では、偏向反射部３４により測距出射光Ｅｓの偏向位置の調整が可能とされていることから、偏向位置の調整を優先的に用いることにより、電力消費量を抑制することができる。これは、以下のことによる。例えば、作業者が持つプリズムや土木機械に設けられたプリズムを目標物として、追尾光学系を用いて目標物の位置に応じて自動追尾を行うものとする。この場合、抑揚の緩やかな現場であると、目標物としてのプリズムは、基本的には、水平方向には大きく移動するが、鉛直方向には移動に伴う小刻みな上下動が生じるのみであって大きく移動することはない。このため、このような状況において自動追尾を行う場合、水平方向へはプリズム（目標物）の移動に応じて視準方向を変更するとともに、鉛直方向へは偏向反射部３４による偏向位置の調整のみを行うものとすることで、プリズムの移動に対応することができる。このため、この自動追尾では鉛直駆動部１６を動作させる必要がなくなるので、電力消費量を抑制することができる。この場合、加えて、偏向反射部３４による偏向位置の調整のみでプリズム（目標物）における鉛直方向への変位に対応させることから、プリズムの上下動が極めて短い間隔で生じている場合であっても適切に追従することができるので、自動追尾の精度を向上させることができる。

したがって、本願発明に係る光波距離測定装置１０では、視準方向の変更を招くことなく所望の位置の測定を可能とすることができる。

なお、実施例１では、観察光学系８０が結像レンズ８１を用いて撮像素子８２上に結像させ、そこからの出力信号に基づく画像Ｐを表示部６に表示させる構成とされていたが、図９に示すように、使用者が直接覗き込む望遠鏡として構成してもよい。この光波距離測定装置１０´では、撮像素子８２に換えて、照準部８６と接眼レンズ８７とが設けられている。この照準部８６は、図示は略すが視野内に照準線を形成するものであり、接眼レンズ８７は、観察光学系８０の光学系を経た光景の使用者に視認を可能とするものである。また、図示は略すが、図３の観察光学系８０において、結像レンズ８１よりも撮像素子８２側の光路を分岐して、一方を撮像素子８２上に結像させるものとするとともに、他方を図９のように照準部８６および接眼レンズ８７へと向かうものとしてもよい。

また、実施例１では、偏向位置の調整のために図７のフローチャートに示す制御処理を行うものとされていたが、表示部６に表示された画像Ｐ上で指定された位置に基づいて、偏向反射部３４による偏向位置の調整を行って、指定された位置の距離測定を行うものであればよく、実施例１に限定されるものではない。

次に、本発明の実施例２に係る光波距離測定装置１０Ａについて、図１０から図１３を用いて説明する。この実施例２は、実施例１の光波距離測定装置１０において、測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃを対物レンズ群４１から拡大光束として出射することと、略平行光束として出射することとの切り換えを可能とする照射領域切換手段が設けられた例である。この実施例２の光波距離測定装置１０Ａは、基本的な構成は上記した実施例１の光波距離測定装置１０と同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施例２の光波距離測定装置１０Ａでは、図１０に示すように、遠隔操作機２５による遠隔操作が可能とされている。その光波距離測定装置１０Ａでは、通信部２４（図２の二点鎖線参照）が設けられている。その通信部２４は、遠隔操作機２５における通信部（図示せず）を介して、制御演算部１９と遠隔操作機２５（その制御演算部）との間での無線によるデータの授受を可能とするものである。

遠隔操作機２５は、表示部２５ａと操作入力部２５ｂとを有する。表示部２５ａは、遠隔操作機２５の制御演算部（図示せず）の制御下で、表示部６と同様の情報を表示することができる。また、操作入力部２５ｂは、操作入力部７と同様に、光波距離測定装置１０Ａにおける各種機能を利用するための操作部であり、入力操作された情報を遠隔操作機２５の制御演算部（図示せず）へと出力する。その制御演算部は、遠隔操作機２５における通信部（図示せず）および通信部２４を介して、操作入力部２５ｂへの操作情報を制御演算部１９（図２参照）へと送信する。これにより、光波距離測定装置１０Ａでは、表示部６での各種情報の表示と操作入力部７での操作とが可能であるとともに、遠隔操作機２５の表示部２５ａでの各種情報の表示と操作入力部２５ｂでの操作とが可能である。

この光波距離測定装置１０Ａでは、図１１および図１２に示すように、出射光学系３０Ａにおいて、照射領域切換手段として、ハーフミラー３３と偏向反射部３４との間に、出射光軸Ｌｅ上にレンズ５３、レンズ５４および絞り５５が設けられるとともに、それに関連して拡散装置５６が設けられている。そのレンズ５３とレンズ５４とは、互いの焦点位置に絞り５５が設けられて構成されており、ハーフミラー３３を経た平行光束（測距出射光Ｅｓ）を、互いの焦点を経た後に再び平行光束として偏向反射部３４（偏向反射素子３４ａ（その反射面））へと向かわせるテレセントリック光学系を構成している。

拡散装置５６は、板状を呈する拡散板部５６ａと、それを回転させるモータ５６ｂとを有する。拡散板部５６ａは、入射した光束を拡散しつつ透過させる拡散光学部材である。拡散装置５６は、拡散板部５６ａを、絞り５５よりもレンズ５３側で出射光軸Ｌｅ上に出入を可能とする位置に設けられており、制御演算部１９の制御下でモータ５６ｂが駆動されることにより、拡散板部５６ａを適宜出射光軸Ｌｅ上に位置させる。

この出射光学系３０Ａでは、拡散板部５６ａが出射光軸Ｌｅ上に挿入されていない場合（図１２（ａ）参照）、実施例１の出射光学系３０すなわち光波距離測定装置１０と同様の作用が得られる。換言すると、観察光学系８０の視野内すなわち表示部６または遠隔操作機２５の表示部２５ａに表示された画像Ｐ内における極めて小さな領域に測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃによる測距照射点Ｉｍ（以下では、この小さな測距照射点を縮小測距照射点Ｉｍｎ（図１３（ａ）参照ともいう）を形成することができる。

他方、拡散板部５６ａが出射光軸Ｌｅ上に挿入されている場合（図１２（ｂ）参照）、レンズ５３により集光される測距出射光Ｅｓが、レンズ５３の焦点位置に到達する前に拡散板部５６ａにより拡散される。ところが、その拡散板部５６ａのレンズ５４側には、絞り５５が設けられていることから、当該絞り５５（その内径寸法）と出射光軸Ｌｅ上で拡散板部５６ａの位置とにより、レンズ５４へと向かう測距出射光Ｅｓの拡がり角を設定することができる。すなわち、観察光学系８０の視野内すなわち表示部６または遠隔操作機２５の表示部２５ａに表示された画像Ｐ内において、縮小測距照射点Ｉｍｎよりも大きな領域に測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃによる測距照射点Ｉｍ（以下では、この大きな測距照射点を拡大測距照射点Ｉｍｅ（図１３（ａ）参照ともいう）を形成することができる。

次に、この光波距離測定装置１０Ａにおいて、拡散板部５６ａを出射光軸Ｌｅ上に挿入した状態における距離測定の具体例について、図１３を用いて説明する。この説明では、観察光学系８０の視野内すなわち表示部６または遠隔操作機２５の表示部２５ａの表示において、切り換えられる縮小測距照射点Ｉｍｎと拡大測距照射点Ｉｍｅとが図１３（ａ）に示すような関係とされているものとする。

この具体例では、測量用具２６を用いてプリズム測距を行うものとする。その測量用具２６は、図１３（ｂ）、（ｃ）に示すように、ポール２６ａにプリズム２６ｂが設けられて構成されている。このプリズム測距のために、作業者は、縮小測距照射点Ｉｍｎから拡大測距照射点Ｉｍｅ（図１３（ａ）参照）へと切り替える。その後、視準方向を測量用具２６へと向かうように変更する（図１３（ｂ）参照）。このとき、後述するように、厳密に視準方向を測量用具２６へと向ける必要はない。この変更した視準方向において、図１３（ｂ）に示すように、拡大光束となる測距出射光Ｅｓを出射して、観察光学系８０の視野内（表示部６（表示部２５ａ）の表示）に拡大測距照射点Ｉｍｅを形成する。ここで、その拡大測距照射点Ｉｍｅには、プリズム２６ｂの一部のみが位置しているものとする。そのプリズム２６ｂからの測距反射光Ｒｓの一部は、ミラー６１およびビームスプリッタ８４を経て追尾エリアＣＣＤ８５で取得することができる。このため、制御演算部１９（図２参照）は、追尾エリアＣＣＤ８５からの出力信号に基づいて、その受光面上における測距反射光Ｒｓの入射位置、すなわち観察光学系８０の視野内（表示部６の表示）におけるプリズム２６ｂの位置を特定することができる。すると、制御演算部１９（図２参照）は、特定した位置に基づいて、偏向反射部３４を適宜調整（偏向反射素子３４ａおよび偏向反射素子３４ｂの回動角度を適宜調整）して、出射光軸Ｌｅに対する測距出射光Ｅｓの進行方向の位置を設定する。この偏向位置において、拡大光束となる測距出射光Ｅｓを出射することにより、図１３（ｃ）に示すように、プリズム２６ｂが中心に位置するように、拡大測距照射点Ｉｍｅを形成することができる。このため、プリズム２６ｂからの測距反射光Ｒｓをより適切に取得することができるので、そのプリズム２６ｂまでの距離測定をより適切に行うことができる。このとき、視準方向の情報と偏向反射部３４の偏向位置の情報とを勘案することにより、当該プリズム２６ｂの位置（測定基準位置に対する空間座標位置）を正確に取得することができる。

実施例２の光波距離測定装置１０Ａでは、基本的に実施例１の光波距離測定装置１０と同様の構成であることから、基本的に実施例１と同様の効果を得ることができる。

それに加えて、実施例２の光波距離測定装置１０Ａでは、拡散装置５６の拡散板部５６ａを出射光軸Ｌｅ上に挿入することにより、照射光軸Ｌｉ上で対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃを拡大光束とすることができる。すると、目標物において測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃにより照射される領域、すなわち目標物上に形成する照射スポット（拡大測距照射点Ｉｍｅ）の大きさ寸法が、拡散板部５６ａが挿入されることなく平行光束として出射された測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃにより形成される照射スポット（縮小測距照射点Ｉｍｎ）の大きさ寸法よりも大きくなる。このため、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの径寸法を適宜切り換えることができ、目標物上に形成する照射スポット（測距照射点Ｉｍ）の大きさ寸法を適宜切り換えることができる。これにより、上述したように視準方向の変更を招くことなく所望の位置へ向けて測距出射光Ｅｓを照射することができ、当該所望の位置の距離測定を行うことができるとともに、視準方向の変更の有無に拘らず距離測定を行う当該所望の位置（測定点）としての領域を変更することができる。

また、実施例２の光波距離測定装置１０Ａでは、拡散装置５６の拡散板部５６ａを出射光軸Ｌｅ上に挿入することにより、照射光軸Ｌｉ上で対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃを拡散光とすることができ、目標物上に形成する照射スポットの大きさ寸法を変更する（縮小測距照射点Ｉｍｎおよび拡大測距照射点Ｉｍｅ参照）ことができる。

さらに、実施例２の光波距離測定装置１０Ａでは、絞り５５（その内径寸法）と出射光軸Ｌｅ上の拡散板部５６ａの位置とにより、照射光軸Ｌｉ上で対物レンズ群４１から拡大光束として出射する制御指示光Ｅｃの拡がり角（拡大測距照射点Ｉｍｅの大きさ寸法）を設定することができる。このため、例えば、制御指示光Ｅｃの拡がり角を、観察光学系８０による視野（図６の画像Ｐ参照）と略同程度の拡がり角に設定することにより、当該制御指示光Ｅｃを用いて追尾を行うことができるので、追尾用光源５１およびレンズ５２を無くすことができる。このため、より小型化に貢献することができる。

実施例２の光波距離測定装置１０Ａでは、上述したプリズム測距の具体例のように、視準方向を、測定する対象とする目標物（具体例ではプリズム２６ｂ（測量用具２６）へと、大略向けるだけで、当該目標物までの距離等を正確に測定することができる。このため、測定作業をより簡易なものとすることができるとともに、測定作業に要する時間を大幅に短縮することができる。

実施例２の光波距離測定装置１０Ａでは、遠隔操作機２５を用いることにより、離れた場所であっても第１撮像部９または第２撮像部１２により取得（撮像）された画像を見ながら測定作業を行うことができる。

したがって、本願発明に係る光波距離測定装置１０Ａでは、視準方向の変更を招くことなく所望の位置の測定を可能とすることができる。

ここで、上記した実施例２では、照射領域切換手段として、レンズ５３、レンズ５４、絞り５５および拡散装置５６を設けられていたが、目標物において測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃにより照射される領域（目標物上に形成する照射スポット（測距照射点Ｉｍ）の大きさ寸法（縮小測距照射点Ｉｍｎおよび拡大測距照射点Ｉｍｅ））の切り換えを可能するものであればよく、上記した実施例２に限定されるものではない。以下では、照射領域切換手段の他の形態を各変形例として説明する。なお、以下の各変形例は、本願発明に係る光波距離測定装置に適用する照射領域切換手段の他の形態を説明するものであることから、基本的な構成としては実施例１の光波距離測定装置１０もしくは実施例２の光波距離測定装置１０Ａを用いて説明を行い、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

［変形例１］
変形例１の光波距離測定装置１０Ｂでは、図１４および図１５に示すように、出射光学系３０Ｂにおいて、照射領域切換手段として、ハーフミラー３３と偏向反射部３４との間に、光路切換装置７２と、レンズ７３と、第３光ファイバ７４と、レンズ７５と、が設けられている。光路切換装置７２は、プリズム部７２ａと、それを回転させるモータ７２ｂとを有する。プリズム部７２ａは、全体に柱状を呈するプリズムで構成されている。このプリズム部７２ａは、平坦な入射面７２ｃと、その入射面７２ｃに対して４５度の傾斜を為して対向する第１反射面７２ｄと、その入射面７２ｃに平行な第２反射面７２ｅと、その第２反射面７２ｅに対して４５度の傾斜を為して対向しかつ入射面７２ｃと平行とされた平坦な出射面７２ｆと、を有する。

出射光学系３０Ｂでは、ハーフミラー３３から偏向反射部３４に至る出射光路において、出射光軸Ｌｅが平行にずれて設定されている。光路切換装置７２は、ハーフミラー３３を経た出射光軸Ｌｅ上にプリズム部７２ａの入射面７２ｃを直交するように位置させるとともに、偏向反射部３４に至る出射光軸Ｌｅ上にプリズム部７２ａの出射面７２ｆを直交するように位置させることが可能とされている。また、ハーフミラー３３を経た出射光軸Ｌｅ上には、レンズ７３が設けられ、そのレンズ７３は、出射光軸Ｌｅ上において、入射される平行光束（測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃ）を第３光ファイバ７４の一端に設けられた入射端面７４ａに集光する。さらに、偏向反射部３４に至る出射光軸Ｌｅ上には、第３光ファイバ７４の他端に設けられた出射端面７４ｂが設けられ、その出射端面７４ｂから出射される平行光束は、出射光軸Ｌｅ上でレンズ７５を経て偏向反射部３４（その偏向反射素子３４ａ）へと向かう。光路切換装置７２は、制御演算部１９の制御下でモータ７２ｂが駆動されることにより、プリズム部７２ａを適宜出射光軸Ｌｅ上に位置させることができる。

また、出射光学系３０Ｂでは、偏光ビームスプリットミラー３７と反射鏡３９との間に設けられたレンズ群３８Ｂの一方のレンズ３８Ｂａが液体レンズで構成されている。このレンズ３８Ｂａは、図示は略すが、制御演算部１９の制御下で厚さ寸法すなわち焦点距離の調整が可能とされている。

このため、出射光学系３０Ｂでは、プリズム部７２ａが出射光軸Ｌｅ上に位置されると、プリズム部７２ａが出射光路を形成する。すなわち、ハーフミラー３３を経た一部の平行光束（測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃ）は、図１５（ａ）に示すように、入射面７２ｃからプリズム部７２ａに入射し、プリズム部７２ａ内において第１反射面７２ｄより反射されて第２反射面７２ｅへと向かい、その第２反射面７２ｅより反射されて出射面７２ｆから出射されて、偏向反射部３４（その偏向反射素子３４ａ）へ向けた出射光軸Ｌｅ上に導かれる。この状態では、実施例１の出射光学系３０すなわち光波距離測定装置１０と同様の作用が得られる。

また、出射光学系３０Ｂでは、プリズム部７２ａが出射光軸Ｌｅ上から離脱されると、レンズ７３、第３光ファイバ７４およびレンズ７５が出射光路を形成する。すなわち、ハーフミラー３３を経た一部の平行光束（測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃ）は、図１５（ｂ）に示すように、レンズ７３により第３光ファイバ７４の入射端面７４ａに集光され、第３光ファイバ７４内を進行する際に拡散されて、その出射端面７４ｂから出射される。出射端面７４ｂから出射された光束は、レンズ７５を経て偏向反射部３４（その偏向反射素子３４ａ）へ向けた出射光軸Ｌｅ上に導かれる。ここで、第３光ファイバ７４を経た測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃにおける照射光軸Ｌｉ上で対物レンズ群４１から出射される際のビーム径および拡がり角は、第３光ファイバ７４の径寸法およびレンズ７５の設定により、適宜設定することができる。この変形例１では、レンズ７５が、出射端面７４ｂから出射された光束を、プリズム部７２ａを経た測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの径寸法（レンズ３２により設定された径寸法）よりも大きな径寸法であって出射光軸Ｌｅに平行な光束とする。この状態では、実施例２の出射光学系３０Ａすなわち光波距離測定装置１０Ａにおいて、拡散板部５６ａを出射光軸Ｌｅ上に挿入した状態と同様の作用が得られる。このため、第３光ファイバ７４は、入射した光束を拡散しつつ透過させる拡散光学部材として機能する。

さらに、出射光学系３０Ｂでは、レンズ群３８Ｂのレンズ３８Ｂａの焦点距離を適宜変更することにより、照射領域切換手段による切換状態に拘らず、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃにおける拡がり角を適宜調整することができる。

［変形例２］
変形例２の光波距離測定装置１０Ｃは、実施例２の光波距離測定装置１０Ａにおける照射領域切換手段の拡散装置５６の構成が異なる例である。光波距離測定装置１０Ｃでは、図１６に示すように、出射光学系３０Ｃにおいて、照射領域切換手段としての拡散装置５６Ｃが、板状を呈する平行板ガラス部５６Ｃａと、それを回転させるモータ５６ｂとを有する構成とされている。その平行板ガラス部５６Ｃａは、入射した光束の透過を許すガラス材料からなり板部材である。拡散装置５６Ｃは、平行板ガラス部５６Ｃａを、出射光路において平行光束とされていない箇所の出射光軸Ｌｅ上に出入を可能とする位置に設けられており、変形例２では、レンズ５３とレンズ５４との間に出入を可能とする位置に設けられている。この拡散装置５６Ｃは、光波距離測定装置１０Ａと同様に、制御演算部１９の制御下でモータ５６ｂが駆動されることにより、平行板ガラス部５６Ｃａを適宜出射光軸Ｌｅ上に位置させる。この出射光学系３０Ｃでは、平行板ガラス部５６Ｃａが出射光軸Ｌｅ上に位置されると、平行板ガラス部５６Ｃａでの屈折作用により、偏向反射部３４（その偏向反射素子３４ａ）に至る光束の拡がり角を変更することができる。このため、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの拡がり角を適宜切り換えることができる。このため、実施例２の光波距離測定装置１０Ａと同様に、制御指示光Ｅｃの拡がり角を、観察光学系８０による視野（図６の画像Ｐ参照）と略同程度の拡がり角に設定することにより、当該制御指示光Ｅｃを用いて追尾を行うことができるので、追尾用光源５１およびレンズ５２を無くすことができる。このことから、平行板ガラス部５６Ｃａは、入射した光束の拡がり角を変更して透過させる屈折光学部材として機能する。

［変形例３］
変形例３の光波距離測定装置１０Ｄは、実施例２の光波距離測定装置１０Ａにおける照射領域切換手段の構成が異なる例である。光波距離測定装置１０Ｄでは、図１７に示すように、出射光学系３０Ｄにおいて、照射領域切換手段として、レンズ５３と液体レンズ５７とが設けられている。すなわち、光波距離測定装置１０Ａ（図１１参照）からの比較では、レンズ５４に替えて液体レンズ５７が設けられるとともに、拡散装置５６がないものとされている。その液体レンズ５７は、出射光軸Ｌｅ上のレンズ５３と偏向反射部３４（その偏向反射素子３４ａ）との間に設けられており、図示は略すが、制御演算部１９の制御下で厚さ寸法すなわち焦点距離の調整が可能とされている。出射光学系３０Ｄでは、液体レンズ５７の焦点距離を、実施例１の光波距離測定装置１０におけるレンズ５４（図３参照）と同様のものとすることで、当該光波距離測定装置１０と同様の作用を得ることができる。また、出射光学系３０Ｄでは、液体レンズ５７の焦点距離を適宜変更することで、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの拡がり角を適宜変更することができる。このことから、液体レンズ５７は、入射した光束の拡がり角を変更して透過させる屈折光学部材として機能する。

このため、実施例２の光波距離測定装置１０Ａと同様に、制御指示光Ｅｃの拡がり角を、観察光学系８０による視野（図６の画像Ｐ参照）と略同程度の拡がり角に設定することにより、当該制御指示光Ｅｃを用いて追尾を行うことができるので、追尾用光源５１およびレンズ５２を無くすことができる。

また、変形例３の光波距離測定装置１０Ｄでは、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの拡がり角を適宜変更することができることから、目標物の大きさおよびそこまでの距離に応じて、当該目標物に適合する大きさ寸法のスポット光とすることができる。このため、目標物までの距離測定および目標物を自動追尾することを、より適切に行うことができる。

［変形例４］
変形例４の光波距離測定装置１０Ｅは、実施例２の光波距離測定装置１０Ａにおける照射領域切換手段の構成が異なる例である。光波距離測定装置１０Ｅでは、図１８に示すように、出射光学系３０Ｅにおいて、照射領域切換手段として、レンズ５３とレンズ駆動機構５８とが設けられている。すなわち、光波距離測定装置１０Ａ（図１１参照）からの比較では、レンズ５４に替えてレンズ駆動機構５８が設けられるとともに、拡散装置５６がないものとされている。そのレンズ駆動機構５８は、レンズ５３と偏向反射部３４（その偏向反射素子３４ａ）との間で出射光軸Ｌｅ上に設けられたレンズ部５８ａと、それを出射光軸Ｌｅ方向に移動させる駆動部５８ｂと、を有する。レンズ部５８ａは、光波距離測定装置１０Ａのレンズ５４と同様のレンズであり、基準位置とされると、レンズ５３との協働によりテレセントリック光学系を構成する設定とされている。駆動部５８ｂは、モータの出力軸にピニオンが設けられて構成されており、そのピニオンがレンズ部５８ａに設けられたラックと噛み合わされている。このレンズ駆動機構５８では、制御演算部１９の制御下で駆動部５８ｂが駆動されることにより、レンズ部５８ａを適宜出射光軸Ｌｅ上で移動させることができる。出射光学系３０Ｅでは、レンズ部５８ａを基準位置とすることで、実施例１の光波距離測定装置１０と同様の作用を得ることができる。また、出射光学系３０Ｅでは、レンズ部５８ａの出射光軸Ｌｅ上での位置を適宜変更することで、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの拡がり角を適宜変更することができる。このため、実施例２の光波距離測定装置１０Ａと同様に、制御指示光Ｅｃの拡がり角を、観察光学系８０による視野（図６の画像Ｐ参照）と略同程度の拡がり角に設定することにより、当該制御指示光Ｅｃを用いて追尾を行うことができるので、追尾用光源５１およびレンズ５２を無くすことができる。このことから、レンズ駆動機構５８は、入射した光束の拡がり角を変更して透過させる屈折光学部材として機能する。

次に、本発明の実施例３に係る光波距離測定装置１０Ｆについて、図１９を用いて説明する。この実施例３は、実施例２の光波距離測定装置１０Ａにおいて、出射光学系の構成が異なるものとされた例である。この実施例３の光波距離測定装置１０Ｆは、基本的な構成は上記した実施例２の光波距離測定装置１０Ａと同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施例３の光波距離測定装置１０Ｆでは、図１９に示すように、出射光学系３０Ｆにおいて、照射光軸Ｌｉ上で対物レンズ群４１よりも外方（物体側であり照射光軸Ｌｉ上でミラー６１とは反対側）に反射部７６が設けられ、受光光学系６０Ｆにおいて、照射光軸Ｌｉ上で対物レンズ群４１よりもミラー６１側に反射部７７が設けられている。すなわち、光波距離測定装置１０Ａ（図１１参照）からの比較では、両面ミラー４０に替えて反射部７６および反射部７７が設けられている。この反射部７６および反射部７７は、それぞれ反射面７６ａ、反射面７７ａを形成するものであり、実施例３では、三角プリズムにより構成されている。また、受光光学系６０Ｆでは、光波距離測定装置１０Ａ（図１１参照）と比較して、反射光路においてレンズ６３Ｆの後に反射鏡６２Ｆが設けられており、ＮＤフィルタ装置７０ＦがＮＤフィルタ部７０Ｆａの一部を分岐出射光軸Ｌｂ上のレンズ７１とハーフミラー６４との間に位置させることを可能とするように設けられている。

この出射光学系３０Ｆでは、反射鏡３９が、レンズ群３８Ｆを経た光束（測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃ）を反射部７６の反射面７６ａへ向けて反射するように設けられ、その反射部７６（その反射面７６ａ）は、反射鏡３９により反射された光束を、照射光軸Ｌｉ上で外方（物体側）へ向けて反射する。このように、出射光学系３０Ｆでは、レンズ群３８Ｆを経た光束（測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃ）が対物レンズ群４１を経ることなく出射されることから、レンズ群３８Ｆは、偏光ビームスプリットミラー３７を透過した平行光束（測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃ）を、径寸法を変更した略平行な光束として出射するように設定されている。このレンズ群３８Ｆにより設定される径寸法は、対物レンズ群４１の径寸法よりも小さいものとされている。このため、反射部７６の反射面７６ａは、光波距離測定装置１０Ａにおける両面ミラー４０の第１反射面４０ａと同様の機能を有する。出射光学系３０Ｆでは、反射部７６の反射面７６ａにおける照射光軸Ｌｉ（出射光軸Ｌｅ）上の中心位置７６ｂが、偏向反射素子３４ｂの反射面における出射光軸Ｌｅ上の中心位置３４ｑと、光学的に共役の関係とされている。このため、出射光学系３０Ｆでは、反射部７６の反射面７６ａの中心位置７６ｂを、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓ（正確には、対物レンズ群４１を経ることなくその手前位置から出射する）の実質的な出射位置とすることができる。

また、受光光学系６０Ｆでは、ミラー６１が、対物レンズ群４１を経ることによりビーム径が縮小していく縮小光束（測距反射光Ｒｓ）を反射部７７の反射面７７ａへ向けて反射するように設けられ、その反射部７７（その反射面７７ａ）は、反射鏡３９により反射された光束（測距反射光Ｒｓ）を、レンズ６３Ｆへ向けて反射光軸Ｌｒ上に反射する。そのレンズ６３Ｆは、反射部７７（その反射面７７ａ）で反射された光束を反射光軸Ｌｒに平行な光束とし、その平行光束とされた測距反射光Ｒｓは、反射鏡６２Ｆによりハーフミラー６４へ向けて反射光軸Ｌｒ上に反射される。

さらに、受光光学系６０Ｆでは、基準点からの角度位置に従って透過量が漸次的に変化するフィルタ部材であるＮＤフィルタ部７０Ｆａが、分岐出射光軸Ｌｂ上のレンズ７１とハーフミラー６４との間に位置させることを可能とするように設けられていることから、制御演算部１９の制御下でモータ７０ｂが駆動されることにより、第１光ファイバ４８の出射端面４８ｂから分岐出射光軸Ｌｂ上に出射されてレンズ７１を経た測距出射光Ｅｓとしてレンズ６５すなわち受光素子６９（その受光面６９ａ）に入射する光量を調節する。

なお、実施例３の光波距離測定装置１０Ｆでは、出射光学系３０Ｆにおいて、拡散装置５６の拡散板部５６ａを出射光軸Ｌｅ上に挿入すると、照射光軸Ｌｉ上で対物レンズ群４１から拡大光束として出射する制御指示光Ｅｃの拡がり角が、観察光学系８０による視野（図６の画像Ｐ参照）と略同程度の拡がり角となるように設定されている。これに伴って、光波距離測定装置１０Ａにおける追尾用光源５１およびレンズ５２がないものとされており、制御指示光Ｅｃを用いて追尾を行うものとされている。

実施例３の光波距離測定装置１０Ｆでは、基本的に実施例２の光波距離測定装置１０Ｆと同様の構成であることから、基本的に実施例２と同様の効果を得ることができる。

それに加えて、実施例３の光波距離測定装置１０Ｆでは、出射光学系３０Ｆにおいて、対物レンズ群４１を経ることなく測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃを出射することができるとともに、その実質的な出射位置を照射光軸Ｌｉ上で対物レンズ群４１よりも外方に設けられた反射部７６の反射面７６ａの中心位置７６ｂとすることができることから、偏向位置（照射光軸Ｌｉに対する傾斜の方向およびその度合い）が調整されることにより光路長が変化することを防止することができるので、より適切に測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの偏向位置を偏向反射部３４により調整することができる。

したがって、本願発明に係る光波距離測定装置１０Ｆでは、視準方向の変更を招くことなく所望の位置の測定を可能とすることができる。

次に、本発明の実施例４に係る光波距離測定装置１０Ｇについて、図２０を用いて説明する。この実施例４は、実施例２の光波距離測定装置１０Ａにおいて、偏向反射部の構成が異なるものとされた例である。この実施例４の光波距離測定装置１０Ｇは、基本的な構成は上記した実施例２の光波距離測定装置１０Ａと同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施例４の光波距離測定装置１０Ｇでは、図２０に示すように、出射光学系３０Ｇにおいて、出射光軸Ｌｅ上でレンズ５４とレンズ群３６との間に、偏向反射部３４Ｇのみが設けられている。すなわち、光波距離測定装置１０Ａ（図１１参照）からの比較では、偏向反射部３４に替えて偏向反射部３４Ｇが設けられるとともに、レンズ群３５がないものとされている。

偏向反射部３４Ｇは、出射光軸Ｌｅ上において、対向された反射鏡３４Ｇａおよび偏向反射素子３４Ｇｂで構成されている。その反射鏡３４Ｇａは、出射光路に固定的に設けられており、レンズ５４を経た光束（測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃ）を、偏向反射素子３４Ｇｂへ向けて出射光軸Ｌｅ上に反射する。偏向反射素子３４Ｇｂは、出射光軸Ｌｅに直交する平面に沿う２つの直交する軸線回りの回動が自在とされた反射面を形成している。すなわち、偏向反射素子３４Ｇｂは、光波距離測定装置１０Ａの偏向反射部３４における回動軸線３４ｃ（ｙ軸方向）および回動軸線３４ｄ（ｘ軸方向）回りに（図４参照）反射面を回動可能な構成とされており、入射された光束の進行方向を出射光軸Ｌｅに直交する平面上の一方向（ｘ軸方向）およびそこに直交する他方向（ｙ軸方向）に変位させることが可能とされている。この偏向反射素子３４Ｇｂは、実施例４では、図示は略すが、Ｓｉ基板をフォトリソグラフィ手法でエッチング作成した２軸のＭＥＭＳミラーにより形成されている。この偏向反射部３４Ｇでは、偏向反射素子３４Ｇｂが、制御演算部１９の制御下で、出射光軸Ｌｅに対する傾斜の方向およびその度合い（測距出射光Ｅｓの偏向位置）の調整が可能とされている。出射光学系３０Ｇでは、実施例２の出射光学系３０Ａと同様に、偏向反射素子３４Ｇｂの反射面における出射光軸Ｌｅ上の中心位置３４ｑが、出射光軸Ｌｅ上の出射位置Ｅと、を光学的に共役の関係とされている。

この出射光学系３０Ｇでは、測距用光源３１から出射され、レンズ３２、ハーフミラー３３、レンズ５３、絞り５５およびレンズ５４（切換状態によっては拡散板部５６ａも）を経た光束が、偏向反射部３４Ｇにおいて、反射鏡３４Ｇａにより偏向反射素子３４Ｇｂへ向けて出射光軸Ｌｅ上に反射される。偏向反射素子３４Ｇｂでは、反射鏡３４Ｇａにより反射された光束を、レンズ群３６へ向けて出射光軸Ｌｅに対して調整された方向で反射する。すなわち、出射光学系３０Ｇでは、偏向反射部３４Ｇの偏向反射素子３４Ｇｂ（その反射面）のみの傾斜を調整することで、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの進行方向を設定することができる。なお、実施例４の偏向反射部３４Ｇの構成では、偏向反射素子３４Ｇｂにおいて、回動自在とする一方の軸線方向を、自らへと入射する側の出射光軸Ｌｅとそれを反射した側の出射光軸Ｌｅとを含む平面に直交するように設定すると、回動自在とする他方の軸線方向を、同様の設定とすることができないことから、一方の軸線方向へと偏向位置を調整する場合、他方の軸線回りの回動角度の調整に加えて一方の軸線回りの回動角度を複合的に調整する必要がある。

実施例４の光波距離測定装置１０Ｇでは、基本的に実施例２の光波距離測定装置１０Ａと同様の構成であることから、基本的に実施例２と同様の効果を得ることができる。

それに加えて、実施例４の光波距離測定装置１０Ｇでは、偏向反射部３４Ｇの偏向反射素子３４Ｇｂのみを駆動するだけで、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの進行方向を設定することができる。このように、偏向位置（照射光軸Ｌｉに対する傾斜の方向およびその度合い）を調整する際、単一の偏向反射素子３４Ｇｂのみを駆動制御すればよいので、偏向位置の調整のための制御を容易なものとすることができる。

したがって、本願発明に係る光波距離測定装置１０Ｇでは、視準方向の変更を招くことなく所望の位置の測定を可能とすることができる。

次に、本発明の実施例５に係る光波距離測定装置１０Ｈについて、図２１を用いて説明する。この実施例５は、実施例２の光波距離測定装置１０Ａにおいて、偏向反射部の構成が異なるものとされた例である。この実施例５の光波距離測定装置１０Ｈは、基本的な構成は上記した実施例２の光波距離測定装置１０Ａと同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施例５の光波距離測定装置１０Ｈでは、図２１に示すように、出射光学系３０Ｈにおいて、出射光軸Ｌｅ上でレンズ５４とレンズ群３６との間に、偏向反射部３４Ｈおよびハーフビームスプリッタ９１が設けられている。すなわち、光波距離測定装置１０Ａ（図１１参照）からの比較では、偏向反射部３４に替えて偏向反射部３４Ｈおよびハーフビームスプリッタ９１が設けられるとともに、レンズ群３５がないものとされている。

出射光学系３０Ｈでは、レンズ５４を経た光束（測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃ）を、ハーフビームスプリッタ９１へ向けて出射光軸Ｌｅ上に反射するように、反射鏡３４Ｈａが出射光路に固定的に設けられている。ハーフビームスプリッタ９１は、全体に方形状を呈し、反射鏡３４Ｈａからの出射光軸Ｌｅに入射面９１ａが直交するように設けられており、そこに直交する入出射面９１ｂが偏向反射素子３４Ｈｂに対向されている。このハーフビームスプリッタ９１では、入射面９１ａから入射された光束を入出射面９１ｂから出射させる反射面９１ｃが設けられており、反射面９１ｃを介した入出射面９１ｂの反対側の面が出射面９１ｄとされている。この反射面９１ｃは、ハーフミラーを形成している。

その入出射面９１ｂに対向された偏向反射素子３４Ｈｂは、出射光軸Ｌｅに直交する平面に沿う２つの直交する軸線回りの回動が自在とされた反射面を形成している。すなわち、偏向反射素子３４Ｈｂは、光波距離測定装置１０Ａの偏向反射部３４における回動軸線３４ｃ（ｙ軸方向）および回動軸線３４ｄ（ｘ軸方向）回りに（図４参照）反射面を回動可能な構成とされており、入射された光束の進行方向を出射光軸Ｌｅに直交する平面上の一方向（ｘ軸方向）およびそこに直交する他方向（ｙ軸方向）に変位させることが可能とされている。この偏向反射素子３４Ｈｂは、実施例５では、図示は略すが、Ｓｉ基板をフォトリソグラフィ手法でエッチング作成した２軸のＭＥＭＳミラーにより形成されている。この偏向反射部３４Ｈでは、偏向反射素子３４Ｈｂが、制御演算部１９の制御下で、出射光軸Ｌｅに対する傾斜の方向およびその度合い（測距出射光Ｅｓの偏向位置）の調整が可能とされている。出射光学系３０Ｈでは、実施例２の出射光学系３０Ａと同様に、偏向反射素子３４Ｈｂの反射面における出射光軸Ｌｅ上の中心位置３４ｑが、出射光軸Ｌｅ上の出射位置Ｅと、を光学的に共役の関係とされている。

この出射光学系３０Ｈでは、レンズ５４を経た光束（測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃ）が反射鏡３４Ｈａによりハーフビームスプリッタ９１（その入射面９１ａ）へ向けて出射光軸Ｌｅ上に反射される。そのハーフビームスプリッタ９１では、入射面９１ａから入射した光束の一部が、反射面９１ｃによりその入射方向とは直交する方向へと反射される。反射面９１ｃにより反射された光束は、入出射面９１ｂから出射光軸Ｌｅ上で偏向反射素子３４Ｈｂへ向けて出射される。ここで、その偏向反射素子３４Ｈｂは、基準状態（回動の基準となる状態であり回転角度が０の状態）において、反射面が入出射面９１ｂからの出射光軸Ｌｅに直交するように設定されている。このため、偏向反射素子３４Ｈｂは、基準状態では、入出射面９１ｂから出射された光束を、その入出射面９１ｂ（ハーフビームスプリッタ９１）へ向けて出射光軸Ｌｅ上に反射する。そのハーフビームスプリッタ９１では、入出射面９１ｂから入射した光束の一部が反射面９１ｃを透過して出射光軸Ｌｅ上で出射面９１ｄへと向かう。反射面９１ｃを透過した光束は、出射面９１ｄから出射光軸Ｌｅ上でレンズ群３６へ向けて出射される。その後は、実施例２の光波距離測定装置１０Ａの出射光学系３０Ａと同様である。

このため、出射光学系３０Ｈでは、偏向反射素子３４Ｈｂの反射面の２つの直交する軸線回りの回動姿勢を調整することで、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの進行方向を設定することができる。このことから、出射光学系３０Ｈでは、反射鏡３４Ｈａおよび偏向反射素子３４Ｈｂが、偏向反射部３４Ｈを構成していることとなる。この偏向反射素子３４Ｈｂは、基準状態（回動の基準となる状態であり回転角度が０の状態）において、反射面が入出射面９１ｂからの出射光軸Ｌｅに直交するように設定されていることから、回動自在とする一方の軸線方向が、自らへと入射する側の出射光軸Ｌｅとそれを反射した側の出射光軸Ｌｅとを含む平面に直交するように設定されているとともに、回動自在とする他方の軸線方向が同様の設定とされている。

実施例５の光波距離測定装置１０Ｈでは、基本的に実施例２の光波距離測定装置１０Ａと同様の構成であることから、基本的に実施例２と同様の効果を得ることができる。

それに加えて、実施例５の光波距離測定装置１０Ｈでは、偏向反射部３４Ｈの偏向反射素子３４Ｈｂのみを駆動するだけで、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの進行方向を設定することができる。このように、偏向位置（照射光軸Ｌｉに対する傾斜の方向およびその度合い）を調整する際、単一の偏向反射素子３４Ｈｂのみを駆動制御すればよいので、偏向位置の調整（所望の位置として設定された測定点での測距照射点Ｉｍの形成）のための制御を容易なものとすることができる。

また、実施例５の光波距離測定装置１０Ｈでは、偏向反射素子３４Ｈｂが、回動自在とする互いに直交する２つの軸線方向に対して、自らへと入射する側の出射光軸Ｌｅとそれを反射した側の出射光軸Ｌｅとを含む平面に直交するように設定されていることから、出射光軸Ｌｅに直交する平面上の一方向（ｘ軸方向とも言う）への変位に対する調整と、当該平面上の他方向（ｙ軸方向とも言う）への変位に対する調整と、を個別に行うことができる（一方の変位が他方の変位に影響することを防止することができる）ので、偏向位置の調整（所望の位置として設定された測定点での測距照射点Ｉｍの形成）のための調整制御を容易なものとすることができる。

したがって、本願発明に係る光波距離測定装置１０Ｈでは、視準方向の変更を招くことなく所望の位置の測定を可能とすることができる。

次に、本発明の実施例６に係る光波距離測定装置１０Ｉについて、図２２を用いて説明する。この実施例６は、実施例２の光波距離測定装置１０Ａにおいて、偏向反射部の構成が異なるものとされた例である。この実施例６の光波距離測定装置１０Ｉは、基本的な構成は上記した実施例２の光波距離測定装置１０Ａと同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

実施例６の光波距離測定装置１０Ｉでは、図２２に示すように、出射光学系３０Ｉにおいて、出射光軸Ｌｅ上でレンズ５４とレンズ群３６との間に、偏向反射部３４Ｉ、偏光ビームスプリッタ９２およびλ／４波長板９３が設けられている。すなわち、光波距離測定装置１０Ａ（図１１参照）からの比較では、偏向反射部３４に替えて偏向反射部３４Ｉ、偏光ビームスプリッタ９２およびλ／４波長板９３が設けられるとともに、レンズ群３５がないものとされている。

出射光学系３０Ｉでは、レンズ５４を経た光束（測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃ）を、偏光ビームスプリッタ９２へ向けて出射光軸Ｌｅ上に反射するように、反射鏡３４Ｉａが出射光路に固定的に設けられている。偏光ビームスプリッタ９２は、全体に方形状を呈し、反射鏡３４Ｉａからの出射光軸Ｌｅに入射面９２ａが直交するように設けられており、そこに直交する入出射面９２ｂがλ／４波長板９３に対向されている。この偏光ビームスプリッタ９２では、入射面９２ａから入射された光束を入出射面９２ｂから出射させる反射面９２ｃが設けられており、反射面９２ｃを介した入出射面９２ｂの反対側の面が出射面９２ｄとされている。この反射面９２ｃは、偏光反射面を形成し、レンズ５４を経て反射鏡３４Ｉａにより反射されて偏光ビームスプリッタ９２に入射された光束（測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃ）を反射するように設定されている。

その入出射面９２ｂに対向されたλ／４波長板９３は、光路差を４分の１波長ずらすものであり、λ／４位相差板とも言う。このλ／４波長板９３は、出射光軸Ｌｅに直交して設けられている。そのλ／４波長板９３を経た光束は、出射光軸Ｌｅ上で偏向反射素子３４Ｉｂへと向かう。その偏向反射素子３４Ｉｂは、出射光軸Ｌｅに直交する平面に沿う２つの直交する軸線回りの回動が自在とされた反射面を形成している。すなわち、偏向反射素子３４Ｉｂは、光波距離測定装置１０Ａの偏向反射部３４における回動軸線３４ｃ（ｙ軸方向）および回動軸線３４ｄ（ｘ軸方向）回りに（図４参照）反射面を回動可能な構成とされており、入射された光束の進行方向を出射光軸Ｌｅに直交する平面上の一方向（ｘ軸方向）およびそこに直交する他方向（ｙ軸方向）に変位させることが可能とされている。この偏向反射素子３４Ｉｂは、実施例６では、図示は略すが、Ｓｉ基板をフォトリソグラフィ手法でエッチング作成した２軸のＭＥＭＳミラーにより形成されている。この偏向反射部３４Ｉでは、偏向反射素子３４Ｉｂが、制御演算部１９の制御下で、出射光軸Ｌｅに対する傾斜の方向およびその度合い（測距出射光Ｅｓの偏向位置）の調整が可能とされている。出射光学系３０Ｉでは、実施例２の出射光学系３０Ａと同様に、偏向反射素子３４Ｉｂの反射面における出射光軸Ｌｅ上の中心位置３４ｑが、出射光軸Ｌｅ上の出射位置Ｅと、を光学的に共役の関係とされている。

この出射光学系３０Ｉでは、レンズ５４を経た光束（測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃ）が反射鏡３４Ｉａにより偏光ビームスプリッタ９２（その入射面９２ａ）へ向けて出射光軸Ｌｅ上に反射される。その偏光ビームスプリッタ９２では、入射面９２ａから入射した光束が、その入射方向とは直交する方向へと反射面９２ｃにより反射される。反射面９２ｃにより反射された光束は、入出射面９２ｂから出射光軸Ｌｅ上でλ／４波長板９３へ向けて出射され、そのλ／４波長板９３を経て偏向反射素子３４Ｉｂへ向かう。ここで、その偏向反射素子３４Ｉｂは、基準状態（回動の基準となる状態であり回転角度が０の状態）において、反射面が入出射面９２ｂからの出射光軸Ｌｅに直交するように設定されている。このため、偏向反射素子３４Ｉｂは、基準状態では、入出射面９２ｂから出射された光束を、λ／４波長板９３へ向けて出射光軸Ｌｅ上に反射し、そのλ／４波長板９３を経て出射光軸Ｌｅ上で入出射面９２ｂ（偏光ビームスプリッタ９２）に入射する。その偏光ビームスプリッタ９２では、入出射面９２ｂから入射した光束が反射面９２ｃを透過して出射光軸Ｌｅ上で出射面９２ｄへと向かう。反射面９２ｃを透過した光束は、出射面９２ｄから出射光軸Ｌｅ上でレンズ群３６へ向けて出射される。その後は、実施例２の光波距離測定装置１０Ａの出射光学系３０Ａと同様である。

このため、出射光学系３０Ｉでは、偏向反射素子３４Ｉｂの反射面の２つの直交する軸線回りの回動姿勢を調整することで、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの進行方向を設定することができる。このことから、出射光学系３０Ｉでは、反射鏡３４Ｉａおよび偏向反射素子３４Ｉｂが偏向反射部３４Ｉを構成していることとなる。この偏向反射素子３４Ｉｂは、基準状態（回動の基準となる状態であり回転角度が０の状態）において、反射面が入出射面９２ｂからの出射光軸Ｌｅに直交するように設定されていることから、回動自在とする一方の軸線方向が、自らへと入射する側の出射光軸Ｌｅとそれを反射した側の出射光軸Ｌｅとを含む平面に直交するように設定されているとともに、回動自在とする他方の軸線方向が同様の設定とされている。

また、実施例６の光波距離測定装置１０Ｉでは、第１望遠鏡部８よりも低倍率で広範囲な視野を有する第２望遠鏡部を構成するレンズ９４（第２望遠鏡部１１に相当する）および撮像素子９５（第２撮像部１２に相当する）が設けられている。このレンズ９４は、第１望遠鏡部８を形成する観察光学系８０の対物レンズ群４１および結像レンズ８１の視野（図６の画像Ｐ参照）よりも広範囲な視野を有する設定とされており、その結像位置に撮像素子９５が設けられている。この撮像素子９５は、その受光面に光が入射すると、その光量に応じた電気信号を、制御演算部１９を介して画像処理部２１へ出力する。その制御演算部１９（制御ユニット１８）では、上述した撮像素子８２からの出力信号に基づいて画像を生成することと、撮像素子９５からの出力信号に基づいて画像を生成することと、を選択（切換）可能とされている。この選択（切換）は、操作入力部７（遠隔操作機２５の操作入力部２５ｂ）またはタッチパネルの機能と搭載した表示部６（同様に表示部２５ａ（図１０参照））により使用者が行うものであってもよく、制御演算部１９の判断によるものであってもよい。画像処理部２１は、撮像素子８２および撮像素子９５のうち選択された側から出力された電気信号を適宜画像処理して画像信号を生成し、この画像信号を表示部６（表示部２５ａ）へと出力する。その表示部６（表示部２５ａ）は、画像処理部２１からの画像信号に応じて、第１望遠鏡部８もしくは第２望遠鏡部（第２望遠鏡部１１）において所定の視野すなわち画角に設定された画像を表示する。このため、光波距離測定装置１０Ｉでは、当該第２望遠鏡部および第１望遠鏡部８の切換を制御することにより、所要の倍率の画像を取得することができる。

この実施例６の光波距離測定装置１０Ｉでは、第１望遠鏡部８を経て取得した撮像素子８２からの画像Ｐにおける任意の位置を測定点として指定することに加えて、第２望遠鏡部を経て取得した撮像素子９５（第２撮像部１２）からの画像（例えば、図８（ａ）Ｐ１参照）における任意の位置を測定点として指定することができる。この撮像素子９５（第２撮像部１２）からの画像（図８（ａ）Ｐ１参照）は、撮像素子８２からの画像Ｐ（例えば、図８（ｂ）Ｐ２参照）よりも広範囲に渡る光景の取得が可能とされていることから、光波距離測定装置１０Ｉでは、撮像素子９５からの（図示せず）における任意の位置を測定点として指定する場合、偏向位置の調整（所望の位置として設定された測定点での測距照射点Ｉｍの形成）のために、当該第２望遠鏡部（第２望遠鏡部１１）として設定された視野に応じて、偏向反射部３４Ｉすなわち偏向反射素子３４Ｉｂを駆動制御して調整することに加えて、適宜水平駆動部１４および鉛直駆動部１６（図２参照）の駆動を制御して托架部３および鏡筒部４の回転姿勢を複合的に調整する。

実施例６の光波距離測定装置１０Ｉでは、基本的に実施例２の光波距離測定装置１０Ａと同様の構成であることから、基本的に実施例２と同様の効果を得ることができる。

それに加えて、実施例６の光波距離測定装置１０Ｉでは、偏向反射部３４Ｉの偏向反射素子３４Ｉｂのみを駆動するだけで、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの進行方向を設定することができる。このように、偏向位置（照射光軸Ｌｉに対する傾斜の方向およびその度合い）を調整する際、単一の偏向反射素子３４Ｉｂのみを駆動制御すればよいので、偏向位置の調整のための制御を容易なものとすることができる。

また、実施例６の光波距離測定装置１０Ｉでは、偏向反射素子３４Ｉｂが、回動自在とする互いに直交する２つの軸線方向に対して、自らへと入射する側の出射光軸Ｌｅとそれを反射した側の出射光軸Ｌｅとを含む平面に直交するように設定されていることから、出射光軸Ｌｅに直交する平面上の一方向（ｘ軸方向とも言う）への変位に対する調整と、当該平面上の他方向（ｙ軸方向とも言う）への変位に対する調整と、を個別に行うことができる（一方の変位が他方の変位に影響することを防止することができる）ので、所望の位置として設定された測定点での測距照射点Ｉｍの形成のための調整制御を容易なものとすることができる。

さらに、実施例６の光波距離測定装置１０Ｉでは、出射光学系３０Ｉにおいて、偏光ビームスプリッタ９２の反射面９２ｃが偏光反射面を形成しているとともに、その反射面９２ｃで反射された光束がλ／４波長板９３を往復した後に再び反射面９２ｃへと至る構成とされていることから、測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃの光量の減少を抑制することができる。このため、測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃを、進行方向を設定して対物レンズ群４１からより効率良く出射することができる。

実施例６の光波距離測定装置１０Ｉでは、第１望遠鏡部８を経て取得した撮像素子８２からの画像Ｐ（図８（ｂ）Ｐ２参照）における任意の位置を測定点として指定することに加えて、第２望遠鏡部（第２望遠鏡部１１）を経て取得した撮像素子９５（第２撮像部１２）からの画像Ｐ（図８（ａ）Ｐ１参照）における任意の位置を測定点として指定することができることから、より広い範囲に渡って所望の位置の距離測定を行うことができる。

したがって、本願発明に係る光波距離測定装置１０Ｉでは、視準方向の変更を招くことなく所望の位置の測定を可能とすることができる。

なお、上記した各実施例（各変形例も含む）では、本願発明に係る光波距離測定装置について説明したが、光源からの出射光を目標物へ向けて出射するとともに該目標物からの反射光を受光部で受光し、前記出射光と前記反射光とに基づいて距離測定を行う光波距離測定装置であって、前記光源から前記目標物への照射光軸に至る光路には、前記光源の出射光軸に対して前記出射光の方向を傾斜させるべく反射させる偏向反射機構が設けられ、該偏向反射機構は、前記光源から見て前記偏向反射機構よりも前記目標物側の前記出射光軸上もしくは前記照射光軸上の所定位置と光学的に共役の関係とされている光波距離測定装置であればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

また、上記した各実施例（各変形例も含む）では、偏向反射部による偏向位置の調整のための反射面における出射光軸Ｌｅ上の位置と光学的に共役な関係とされた位置が、照射光軸Ｌｉの出射位置Ｅに設定されていたが、偏向反射部よりも物体側（目標物側）であって出射光軸Ｌｅまたは照射光軸Ｌｉ上であればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。このような構成とすれば、設定された出射位置（Ｅ）を、照射光軸Ｌｉに対する傾斜の方向およびその度合いを設定する観点において、対物レンズ群４１から出射する測距出射光Ｅｓの実質的な出射位置となる箇所とすることができる。

さらに、上記した各実施例（各変形例も含む）では、表示手段としての表示部６および測定点特定手段としての操作入力部７が托架部３に設けられていたが、表示手段は制御演算部１９の制御下で観察光学系（画像取得手段）により取得された画像を表示することができるものであって、かつ測定点特定手段は制御演算部１９の制御下で表示手段に表示された画像における測定点を特定することができるものであればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

上記した各実施例（各変形例も含む）では、偏向反射部における偏向位置を設定した後に、その設定された出射光学系を用いて対物レンズ群４１から測距出射光Ｅｓを出射する構成とされていたが、偏向反射部における偏向位置の変更を行いながら、対物レンズ群４１から測距出射光Ｅｓを出射させても（距離測定を行う）よい。この場合、制御指示光Ｅｃによる偏向反射部（３４等）における偏向位置の認識と、測距出射光Ｅｓが照射する位置（測距照射点Ｉｍが形成される位置）との間で誤差が生じない程度の時間差で測距出射光Ｅｓおよび制御指示光Ｅｃを出射させることが望ましく、測距出射光Ｅｓと制御指示光Ｅｃとを同時に出射させることがより望ましい。

実施例２から実施例６（各変形例も含む）では、観察光学系８０が結像レンズ８１を用いて撮像素子８２上に結像させ、そこからの出力信号に基づく画像Ｐを表示部６に表示させる構成とされていたが、図９に示すように、使用者が直接覗き込む望遠鏡として構成してもよく、その望遠鏡と表示部６とを併せ持つ構成とするものでもよく、上記した実施例２から実施例６に限定されるものではない。このとき、実施例６のように、第２望遠鏡部を併せ持つ構成としてもよい。

実施例２から実施例６では、遠隔操作機２５を用いた遠隔操作が可能とされていたが、実施例１に遠隔操作機２５を用いることを可能とする構成を適用してもよく、実施例２から実施例６に遠隔操作機２５を用いることのない構成を適用してもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

上記した各実施例（各変形例も含む）では、偏向反射部（３４等）における偏向位置の制御のために、光位置センサ４５を用いていたが、追尾エリアＣＣＤ８５を用いてもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

上記した各実施例（各変形例も含む）では、１軸もしくは２軸のＭＥＭＳミラーを用いて偏向反射部（３４等）を構成していたが、自らへと向かう光束の進行方向の出射光軸Ｌｅに対する傾斜を制御演算部１９の制御下で変更することができるものであれば、例えばガルバノミラーを用いて構成してもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

上記した各実施例（各変形例も含む）では、測距出射光Ｅｓを用いた距離測定（測距動作）において特に明記はしなかったが、追尾エリアＣＣＤ８５からの出力信号（そこでの受光光量）に基づいて、ＥＤＭ光量推定（光波距離測定における光量推定）を行うものであってもよい。この場合、ＥＤＭ調光時間（光波距離測定のための光量調整に要する時間）を短縮することができる。

以上、本発明の光波距離測定装置を各実施例（各変形例も含む）に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この各実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ、１０Ｉ 光波距離測定装置
６ （表示手段としての）表示部
７ （測定点特定手段としての）操作入力部
８ （観察光学系および画像取得手段としての）第１望遠鏡部
９ （観察光学系および画像取得手段としての）第１撮像部
１９ （制御演算手段としての）制御演算部
２５ａ （表示手段としての）表示部
２５ｂ （測定点特定手段としての）操作入力部
３１ 測距用光源
３４、３４Ｇ、３４Ｈ、３４Ｉ （偏向反射手段としての）偏向反射部
５６、５６Ｃ （照射領域切換手段としての）拡散装置
５６ａ （拡散光学部材としての）拡散板部
５６Ｃａ （屈折光学部材としての）平行板ガラス部
５７ （屈折光学部材としての）液体レンズ
５８ （照射領域切換手段としての）レンズ駆動機構
５８ａ（屈折光学部材としての）レンズ部
６０、６０Ｆ （受光部としての）受光光学系
７２ （照射領域切換手段としての）光路切換装置
７４ （拡散光学部材としての）第３光ファイバ
８０ 観察光学系
Ｅ （共役な関係とされた所定位置としての）出射位置
Ｅｓ 測距出射光
Ｌｅ 出射光軸
Ｌｉ 照射光軸

Claims (9)

1. 光源からの出射光を目標物へ向けて出射するとともに該目標物からの反射光を受光部で受光し、前記出射光と前記反射光とに基づいて距離測定を行う光波距離測定装置であって、
   前記光源から前記目標物への照射光軸に至る光路には、前記光源の出射光軸に対して前記出射光の方向を傾斜させるべく反射させる偏向反射機構が設けられ、
   該偏向反射機構は、前記光源から見て前記偏向反射機構よりも前記目標物側の前記出射光軸上もしくは前記照射光軸上の所定位置と光学的に共役の関係とされ、
   前記光源から前記照射光軸に至る光路には、前記偏向反射機構による偏向位置の制御のための制御用光学系が設けられ、
   前記制御用光学系は、前記光源と前記偏向反射機構との間で前記出射光とは異なる制御指示光を前記出射光軸上に出射し、前記偏向反射機構と前記所定位置との間で前記出射光軸上もしくは前記照射光軸上から前記制御指示光を光位置センサへと反射し、
   前記偏向反射機構は、前記光位置センサへの前記制御指示光の入射位置に基づいて、前記出射光軸に対する前記出射光の方向の傾斜が調整されることを特徴とする光波距離測定装置。
2. 前記制御用光学系では、前記制御指示光を可視光とし、
   前記制御用光学系は、前記偏向反射機構と前記所定位置との間で前記出射光軸上もしくは前記照射光軸上から前記制御指示光の一部を前記光位置センサへと反射するとともに、前記制御指示光の残部を前記照射光軸上で前記目標物へ向けて進行させることを特徴とする請求項１に記載の光波距離測定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の光波距離測定装置であって、
   さらに、前記照射光軸を中心とする所定の視野の観察を可能とする観察光学系を備え、
   前記偏向反射機構は、前記観察光学系の前記視野上での位置に基づいて、前記出射光軸に対する前記出射光の方向を傾斜させることを特徴とする光波距離測定装置。
4. 前記偏向反射機構は、ＭＥＭＳミラーであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光波距離測定装置。
5. 前記偏向反射機構は、ガルバノミラーであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光波距離測定装置。
6. 前記光源から前記偏向反射機構に至る光路には、前記目標物において前記出射光により形成される照射領域の大きさ寸法を変更するための照射領域切換手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光波距離測定装置。
7. 前記照射領域切換手段は、前記光源から前記偏向反射機構へと向かう光束を拡散させる拡散光学部材により構成されていることを特徴とする請求項６に記載の光波距離測定装置。
8. 前記照射領域切換手段は、前記光源から前記偏向反射機構へと向かう光束の拡がり角を変更する屈折光学部材により構成されていることを特徴とする請求項６に記載の光波距離測定装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光波距離測定装置であって、
   さらに、前記照射光軸を中心とする所定の視野の画像の取得を可能とする画像取得手段と、
   該画像取得手段により取得された画像の表示が可能とされた表示手段と、
   該表示手段に表示された前記画像における測定点の特定のための測定点特定手段と、
   該測定点特定手段により特定された前記画像における前記測定点に基づいて、前記偏向反射機構における反射方向を設定する制御演算手段と、を備えることを特徴とする光波距離測定装置。