DE10037699A1

DE10037699A1 - Automatic focussing mechanism for telescope, moves focussing lens of telescope corresponding to distance between telescope and pattern

Info

Publication number: DE10037699A1
Application number: DE10037699A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Nakamura
Original assignee: Sokkia Co Ltd
Current assignee: Sokkia Co Ltd
Priority date: 1999-06-28
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2002-02-14
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: JP2001012949A; JP4201924B2; DE10037699B4

Abstract

The focussing lens (21b) of the telescope (20) is driven by drive unit and patch of a pattern is calculated by telescope. The distance of telescope to pattern is calculated based on which position of focussing lens is moved.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen automatischen Fokussierungs mechanismus zum Einbau in eine (oder zum Integrieren mit einer) Meßeinrichtung, bei spielsweise in ein elektronisches Nivellierinstrument oder dgl., wobei der Mechanismus ein Teleskop besitzt, um eine Nivellierlatte (oder einen Nivellierstab) anzuvisieren.The present invention relates to automatic focusing mechanism for installation in (or for integration with) a measuring device, at for example, in an electronic level or the like, the mechanism being a Telescope has to aim a leveling staff (or a leveling rod).

Als Meßeinrichtung dieser Art offenbart die veröffentlichte geprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 184042/1993 ein Instrument, welches eine Meßeinrichtung ist, die mit einem Teleskop versehen ist. Das Instrument visiert über das Teleskop eine Nivellierlatte an, auf welcher Strichcodes markiert sind. Es wird dann ein Vergleich zwischen einem Strich codemuster, welches vorher gespeichert wurde, und dem anvisierten Strichcode durchgeführt, um eine anvisierte Position zu erhalten. Das Instrument ist mit einer photoelektrischen Ein richtung versehen, um das anvisierte Bild in ein elektrisches Signal umzusetzen. Eine Fokus sierungslinse wird, um ein Bild des anvisierten Bilds auf einer photoelektrischen Einrichtung zu bilden, manuell betätigt, um dadurch die Fokussierungslinse nach vorne und hinten zu ver schieben.As a measuring device of this kind, the published Japanese test disclosed Patent Application No. 184042/1993 an instrument, which is a measuring device with is provided with a telescope. The instrument targets a leveling staff via the telescope, on which barcodes are marked. It then becomes a comparison between a dash code pattern that was previously saved and the targeted bar code, to get a targeted position. The instrument is with a photoelectric one direction to convert the targeted image into an electrical signal. A focus Sizing lens is used to take an image of the sighted image on a photoelectric device manually operated to thereby move the focusing lens forward and backward slide.

Die bekannte Meßeinrichtung hat die folgenden Nachteile. Da der Fokussierungs betrieb manuell durchgeführt werden muß, benötigt dies Zeit, den Fokussierungsbetrieb zu beenden. Außerdem hängt die Zeit, die erforderlich ist, den Fokussierungsbetrieb abzuschlie ßen, stark vom Geschick eines Geometers ab, der den Fokussierungsbetrieb ausführt. Auf dem Gebiet einer Kamera oder dgl. sind mehrere automatische Fokussierungsmechanismen bekannt. Bei allen automatischen Fokussierungsmechanismen ist ein optischer Mechanismus, beispielsweise ein Sensor, Spiegel oder dgl., der speziell für den in Frage kommenden Zweck vorbereitet ist, erforderlich. Um diese Art von automatischen Fokussierungsmechanismus der herkömmlichen Meßeinrichtung hinzuzufügen, ist eine große Modifikation oder Hinzufügung zum herkömmlichen Mechanismus erforderlich, was eine Vergrößerung der Herstellungsko sten mit sich bringt.The known measuring device has the following disadvantages. Because the focusing operation must be carried out manually, this takes time to focus operation break up. It also depends on the time required to complete the focus operation strongly depend on the skill of a geometer that performs the focusing operation. On in the field of a camera or the like are several automatic focusing mechanisms known. With all automatic focusing mechanisms, there is an optical mechanism for example a sensor, mirror or the like, which is specifically for the purpose in question is prepared, required. To use this type of automatic focusing mechanism Adding to conventional measuring equipment is a major modification or addition to the conventional mechanism, which increases the cost of manufacture brings with it.

Aus Sicht des oben beschriebenen Problems hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen automatischen Fokussierungsmechanismus bereitzustellen, der in der Lage ist, die Fokussierung auf die Nivellierlatte ohne die Notwendigkeit einer großen Modifikation gegenüber der herkömmlichen Meßeinrichtung durchzuführen.From the point of view of the problem described above, the present invention has Task to provide an automatic focusing mechanism capable of focusing on the leveling staff without the need for any major modification compared to the conventional measuring device.

Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ein automatischer Fokussierungsmechanismus zum Einbau in eine Meßeinrichtung vorgesehen, die ein Teleskop hat, um eine Nivellierlatte mit Mustermarkie rungen anzuvisieren, die auf diese mit einer gleichen Teilung zwischen jeder Markierung ge druckt sind, und eine photoelektrische Einrichtung, um ein Bild, welches durch das Teleskop anvisiert wurde, in ein elektrisches Signal umzusetzen, um dadurch automatisch eine Fokus sierung auf der Nivellierlatte einzustellen. Der automatische Fokussierungsmechanismus um faßt: eine Ansteuereinrichtung, um eine Fokussierungslinse des Teleskops von einem Ende in Richtung auf ein entgegengesetztes Ende eines verschiebbaren Bereichs der Fokussierungs linse zu verschieben; eine Teilungsberechnungseinrichtung, um die Teilung der Mustermar kierungen der Nivellierlatte an der Position auf der photoelektrischen Einrichtung zu erhalten, die in der Lage ist, die Teilung in einem Zustand zu erhalten, bevor die Fokussierungslinse auf die Nivellierlatte fokussiert ist, um dadurch einen Abstand zur Nivellierlatte auf der Basis der Teilung erhalten, die durch die Teilungsberechnungseinrichtung erhalten wird; und eine Feineinstelleinrichtung, um die Fokussierungslinse auf eine Position entsprechend des Ab standes zu verschieben.In order to achieve the object described above, according to a feature the present invention, an automatic focusing mechanism for installation in a Measuring device provided, which has a telescope, around a leveling staff with sample mark targets that are on these with an equal division between each marking are printed, and a photoelectric device to take an image through the telescope was aimed to convert into an electrical signal, thereby automatically a focus adjustment on the leveling staff. The automatic focusing mechanism around summarizes: a control device to a focusing lens of the telescope from one end in Direction to an opposite end of a slidable range of focus move lens; a division calculation device to calculate the division of the model mar the leveling staff at the position on the photoelectric device, which is able to maintain the division in a state before the focusing lens is focused on the leveling staff, thereby creating a distance to the leveling staff on the base the division obtained by the division calculator; and a Fine adjustment device to move the focusing lens to a position corresponding to the Ab able to move.

Wenn die Fokussierungslinse von einem Ende auf das entgegengesetzte Ende in nerhalb des verschiebbaren Bereichs der Fokussierungslinse verschoben wird, findet die Fo kussierung auf die Nivellierlatte allmählich statt. Wen die Fokussierung bis zu einem gewis sen Grad fortgeschritten ist, wird es möglich, die Teilung der Mustermarkierungen der Nivel lierlatte sogar dann zu erhalten, wenn die Nivellierlatte nicht vollständig fokussiert ist. Da die Teilung der Nivellierlatte konstant und vorher bekannt ist, ist es möglich, den Abstand zur Nivellierlatte auf der Basis der erhaltenen Teilung zu berechnen. Anders ausgedrückt wird, wenn der Abstand zur Nivellierlatte groß ist, die Teilung klein, und, wenn der Abstand kurz ist, wird die Teilung groß. Wenn der Abstand zur Nivellierlatte wird somit erhalten, kann diese Position der Fokussierungslinse, die der Entfernung zur Nivellierlatte entspricht, be stimmt werden. Daher kann durch Verschieben der Fokussierungslinse auf die Position, die dem Abstand zur Nivellierlatte entspricht, die Fokussierungslinse mit der Nivellierlatte genau fokussiert werden.When the focus lens is in from one end to the opposite end is moved within the displaceable area of the focusing lens, the Fo kissing gradually on the leveling staff. If the focus up to a certain point sen degree has progressed, it becomes possible to divide the pattern marks of the nivel to obtain the batten even if the leveling batten is not fully focused. Since the Division of the leveling staff is constant and previously known, it is possible to change the distance to the Calculate the staff on the basis of the division received. In other words, if the distance to the leveling staff is large, the pitch is small, and if the distance is short the division becomes large. If the distance to the leveling staff is thus obtained, can this position of the focusing lens, which corresponds to the distance to the leveling staff, be be true. Therefore, by moving the focusing lens to the position that corresponds to the distance to the leveling staff, the focusing lens with the leveling staff exactly be focused.

Die Fokussierungslinse wird einmal zu einem Ende des verschiebbaren Bereichs verschoben und wird dann von diesem Ende in das entgegengesetzte Ende angesteuert. All gemein ausgedrückt wird die Nivellierlatte an einer Position relativ weit weg von der Meßein richtung angeordnet. Wenn eine kurze Entfernung durch das Teleskop anvisiert wird, ist die Tiefenschärfe des Teleskops klein. Wenn eine lange Entfernung anvisiert wird, wird die Tie fenschärfe groß. Daher ist vorzugsweise das oben beschriebene eine Ende des verschiebbaren Bereichs der Fokussierungslinse eine Position, die einem unendlichen Abstand entspricht, und die Fokussierungslinse wird in Richtung auf eine Objektivlinse angesteuert, um dadurch die Teilung durch die Teilungsberechnungseinrichtung zu erhalten.The focusing lens becomes one end of the displaceable area shifted and is then driven from this end to the opposite end. space Generally speaking, the leveling staff is relatively far away from the measuring point direction arranged. If a short distance is sighted through the telescope, it is Selective focus of the telescope small. If a long distance is targeted, the tie sharpness great. Therefore, preferably the one described above is one end of the slidable Region of the focusing lens a position corresponding to an infinite distance, and the focusing lens is driven towards an objective lens, thereby the To obtain division by the division calculation device.

Gemäß einem zweiten Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein automati scher Fokussierungsmechanismus bereitgestellt, der in eine Meßeinrichtung eingebaut ist, die ein Teleskop hat, um eine Nivellierlatte mit Mustermarkierungen anzuvisieren, die auf dieser in einem gleichen Abstand zwischen jeder Markierung gedruckt sind, und eine photoelektri sche Einrichtung, um ein Bild, welches durch das Teleskop anvisiert ist, in ein elektrisches Signal umzusetzen, um dadurch eine Fokussierung auf der Nivellierlatte automatisch einzu stellen. Der Mechanismus umfaßt: eine Ansteuereinrichtung, um eine Fokussierungslinse des Teleskops auf eine vorherbestimmte Position innerhalb eines verschiebbaren Bereichs der Fokussierungslinse zu verschieben; eine Teilungsberechnungseinrichtung, um die Teilung der Mustermarkierungen der Nivellierlatte in der photoelektrischen Einrichtung zu erhalten, um einen Abstand zur Nivellierlatte auf der Basis der Teilung zu erhalten, die durch die Tei lungsberechnungseinrichtung erhalten wird; und eine Feineinstelleinrichtung, um die Fokus sierungslinse auf eine Position entsprechend dem Abstand zu verschieben.According to a second feature of the present invention, an automatic shear focusing mechanism is provided, which is built into a measuring device, the a telescope has to aim at a leveling stick with pattern markings on it are printed at an equal distance between each mark, and a photoelectric cal device to convert an image that is sighted through the telescope into an electrical one Implement signal to thereby automatically focus on the leveling staff put. The mechanism includes: a driver to move a focusing lens of the Telescopes to a predetermined position within a sliding range of the To shift focusing lens; a division calculation device for the division of the Get pattern marks of the leveling staff in the photoelectric device to to get a distance to the leveling staff on the basis of the division by the Tei calculation calculator is obtained; and a fine tuner to focus the lens to a position according to the distance.

Wenn die Nivellierlatte und die Meßeinrichtung einzeln bei einem Abstand ange ordnet werden, der relativ größer als ein Zwischenabstand ist, wird die Tiefenschärfe relativ groß, wenn die Position der Fokussierungslinse auf eine vorherbestimmte Position verschoben wird, welche einen Abstand, der häufig eingestellt wird, überdeckt. Wenn daher sogar die Fokussierungslinse nicht von einem Ende des verschiebbaren Bereichs verschoben wird, kann die Teilung der Mustermarkierungen, die auf der Nivellierlatte angezeigt werden, erhalten werden, wobei die Praxis, die Fokussierungslinse von einem Ende des verschiebbaren Be reichs zu verschieben, gleich dem Fall mit dem ersten Merkmal der vorliegenden Erfindung ist.If the leveling staff and the measuring device are individually at a distance ordered, which is relatively larger than an intermediate distance, the depth of field becomes relative large when the position of the focusing lens is shifted to a predetermined position which covers a distance that is frequently set. So if even that Focus lens cannot be moved from one end of the slidable area receive the division of the pattern marks that are displayed on the leveling staff be the practice of taking the focusing lens from one end of the sliding Be shift empire, the same as the case with the first feature of the present invention is.

Brief description of the drawings

Die obigen und weiteren Aufgaben und zugehörigen Vorteile der vorliegenden Er findung werden schnell mittels Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung deutlich, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, wo bei: The above and other objects and related advantages of the present Er will be found quickly by reference to the following detailed description clearly when viewed in conjunction with the accompanying drawings, where at:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Anwendungsbeispiel eines elektro nischen Nivellierinstruments zeigt; Fig. 1 is a perspective view showing an application example of an electronic leveling African;

Fig. 2 eine Blockdarstellung ist, die die Anordnung des elektronischen Nivellier instruments zeigt; und Fig. 2 is a block diagram showing the arrangement of the electronic leveling instrument; and

Fig. 3A bis 3B graphische Darstellungen sind, die die Änderungen im Ausgangs signal eines Liniensensors als Folge einer Verschiebung einer Fokussierungslinse zeigen. FIGS. 3A-3B are graphs showing the changes in the output signal of a sensor line as a result of a displacement of a focusing lens.

Detailed description of preferred embodiments

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Nivellierlatte (einen Nivellierstab). Diese Nivellierlatte 1 wird durch ein elektronisches Nivellierinstrument 2 anvisiert, welches mit einem Teleskop versehen ist, um somit die Höhe "h" der anvisierten Position zu messen. Die Nivellierlatte 1 hat mehrere schwarze Strichmarkierungen 11, welche ein Beispiel von Mustermarkierungen sind und die benachbart zueinander in einer Längsrichtung längs der Nivellierlatte 1 angeordnet sind. Die Strichmarkierungen 11 sind parallel zueinander und senkrecht zur Länge der Nivellierlatte 1 mit einer gleichen Teilung auf einer weißen Fläche der Nivellierlatte 1 angeordnet. Die Nivellierlatte 1 ist üblicherweise auf einem Boden oder Grund in ihrem aufgerichteten Zustand (d. h., in einer üblicher Stellung) angeordnet, wie auf der linken Seite von Fig. 1 gezeigt ist. Die Nivellierlatte 1 ist manchmal auch an einer Decke C in einer invertierten Lage (d. h., von oben nach unten) angeordnet, wie auf der rechten Seite von Fig. 1 gezeigt ist. Wenn die Nivellierlatte 1 in der invertierten Lage verwendet wird, wird der Abstand "h" von der Decke C bis zur anvisierten Position gemessen. Dieser Abstand wird anschließend als Höhe "h" der anvisierten Position in der gleichen Art und Weise wie im Fall bezeichnet, wo dieser in der üblichen Lage gemessen wird. Obwohl es nicht dargestellt ist, sind Zahlen auf der Rückseite der Nivellierlatte 1 gedruckt, so daß eine Bedienungsperson die Nivellierlatte 1 auch in dem Fall verwenden kann, wo das Anvisieren mit dessen eigenen Au gen durchgeführt wird. Es besteht daher nicht die Möglichkeit, das Kopfende mit dem Boden ende des Nivellierstabs 1 zu verwechseln. Wie anschließend ausführlicher beschrieben wird, sind die Abmessungen der Breite (Breitendimensionen) der Strichmarkierungen 11 gemessen längs der Länge der Nivellierlatte 1 nicht einander gleich, sondern es sind mehrere Arten von Breiten in einer vorbestimmten Ordnung angeordnet.In Fig. 1, reference numeral 1 denotes a leveling rod (a leveling staff). This leveling staff 1 is sighted by an electronic leveling instrument 2 , which is provided with a telescope, in order to measure the height "h" of the targeted position. The leveling staff 1 has a plurality of black line markings 11 , which are an example of pattern markings and which are arranged adjacent to one another in a longitudinal direction along the leveling staff 1 . The line marks 11 are arranged parallel to one another and perpendicular to the length of the leveling staff 1 with an equal division on a white surface of the leveling staff 1 . The leveling staff 1 is usually placed on a floor in its erected state (ie, in a normal position), as shown on the left side of FIG. 1. The leveling staff 1 is sometimes also arranged on a ceiling C in an inverted position (ie, from top to bottom), as shown on the right side of FIG. 1. If the leveling staff 1 is used in the inverted position, the distance "h" from the ceiling C to the targeted position is measured. This distance is then called the height "h" of the targeted position in the same manner as in the case where it is measured in the usual position. Although not shown, numbers are printed on the back of the leveling staff 1 , so that an operator can use the leveling staff 1 even in the case where the sighting is carried out with his own eyes. It is therefore not possible to confuse the head end with the bottom end of the leveling rod 1 . As will be described in more detail below, the dimensions of the width (width dimensions) of the line marks 11 measured along the length of the leveling staff 1 are not the same, but several types of widths are arranged in a predetermined order.

Gemäß Fig. 2 ist das elektronische Nivellierinstrument mit einem Teleskop 20 versehen. Innerhalb dieses Teleskops 20 sind vorgesehen: ein optisches System 21, welches eine Objektivlinse 21a und eine Fokussierungslinse 21b besitzt; und ein automatischer Kom pensationsmechanismus (Kompensator) 22. Ein optisch empfangenes Bild der Nivellierlatte 1 wird durch einen Strahlenteiler 23 in einen Liniensensor 24 aufgespalten, der als photoelektri sche Einrichtung dient. Das Bild, welches durch den Strahlenteiler 23 läuft, stellt das optische Anvisierungssystem dar, und das Bild, welches in den Liniensensor 24 aufgespalten ist, stellt ein optisches Bildsystem dar. Das optische Anvisierungssystem umfaßt das oben beschrie bene optische System 21, den automatischen Neigungskompensationsmechanismus 22, den Strahlenteiler 23, eine Fokussierungsplatte 20a und ein Okular 20b. Das optische Bildsystem umfaßt das oben beschriebene optische System 21, den automatischen Neigungskompensati onsmechanismus 22, den Strahlenteiler 23 und den Liniensensor 24. Der Liniensensor 24 setzt das optisch empfangene Bild der Nivellierlatte 1 in ein elektrisches Signal um und gibt dieses an einen Verstärker 25 aus. Das durch den Verstärker 25 verstärkte Signal wird zu einer Ab tast-Halte-Einrichtung 27 in einer Weise geliefert, daß es mit einem Signal eines Takttreibers 26 synchronisiert ist. Das in der Abtast-Halte-Einrichtung 27 gehaltene Signal wird in ein Digitalsignal durch einen A/D-Umsetzer umgesetzt. Das in das Digitalsignal umgesetzte Si gnal wird in einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff 28 (RAM) gespeichert. Ein Mikrocom puter 3 bestimmt die Breitenabmessung jeder Strichmarkierung 11 auf der Basis des Signals, welches im RAM 28 gespeichert ist. Der Mikrocomputer 3 bestimmt außerdem die Höhe "h" der anvisierten Position aus den Breitenabmessungen der Markierungen 11 und eines Tabel lenwerts, der vorher in einem Nur-Lese-Speicher (ROM) 31 gespeichert wurde. Eine Ansteu erschaltung 29 ist eine Schaltung, um den Betrieb des Liniensensors 24 zu steuern. Da die optische Achse des anvisierten optischen Systems und die optische Achse des optischen Bild systems so angeordnet sind, daß sie miteinander übereinstimmen, stimmen die anvisierte Po sition auf der Nivellierlatte 1 und die anvisierte Position im optischen Bildsystem miteinander überein. Der Mikrocomputer 3 und die photoelektrische Einrichtung 24 bilden die Teilungs berechnungseinrichtung.Referring to FIG. 2, the electronic level is provided with a telescope 20. Within this telescope 20 are provided: an optical system 21 which has an objective lens 21 a and a focusing lens 21 b; and an automatic compensation mechanism (compensator) 22 . An optically received image of the leveling staff 1 is split by a beam splitter 23 into a line sensor 24 , which serves as a photoelectric device. The image that passes through the beam splitter 23 represents the optical sighting system, and the image that is split into the line sensor 24 represents an optical image system. The optical sighting system includes the above-described optical system 21 , the automatic tilt compensation mechanism 22 , the beam splitter 23 , a focusing plate 20 a and an eyepiece 20 b. The optical image system includes the above-described optical system 21 , the automatic tilt compensation mechanism 22 , the beam splitter 23, and the line sensor 24 . The line sensor 24 converts the optically received image of the leveling staff 1 into an electrical signal and outputs this to an amplifier 25 . The signal amplified by the amplifier 25 is supplied to a sample-and-hold device 27 in such a way that it is synchronized with a signal of a clock driver 26 . The signal held in the sample-and-hold device 27 is converted into a digital signal by an A / D converter. The signal converted into the digital signal is stored in a random access memory 28 (RAM). A Mikrocom computer 3 determines the width dimension of each line marking 11 on the basis of the signal which is stored in the RAM 28 . The microcomputer 3 also determines the height "h" of the targeted position from the width dimensions of the marks 11 and a table value previously stored in a read-only memory (ROM) 31 . A drive circuit 29 is a circuit to control the operation of the line sensor 24 . Since the optical axis of the targeted optical system and the optical axis of the optical image system are arranged so that they coincide with each other, the targeted position on the leveling staff 1 and the targeted position in the optical image system match. The microcomputer 3 and the photoelectric device 24 form the division calculation device.

Wenn die Nivellierlatte 1 anvisiert ist, muß die Fokussierung 21b längs der opti schen Achse verschoben werden, damit sie auf der Nivellierlatte 1 fokussiert wird. Um dieses Erfordernis zu erfüllen, ist bei der vorliegenden Erfindung die Fokussierungslinse 21b mit einem Schrittmotor 41 versehen. Dieser Schrittmotor 41 und eine Ansteuerschaltung 4, die anschließend beschrieben wird, bilden die Ansteuereinrichtung, um die Fokussierungslinse 21b zu verschieben. Der Schrittmotor 41 und die Fokussierungslinse 21b sind miteinander über einen Mechanismus gekoppelt, beispielsweise über einen Zahnstangen- und Ritzelme chanismus oder dgl. Dieser ist derart angeordnet, daß durch den Betrieb des Schrittmotors 41 die Fokussierungslinse 21b automatisch sich längs der optischen Achse verschieben kann. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Ansteuerschaltung für den Schrittmotor 41. Der Betrieb des Schrittmotors 41 wird durch den Mikrocomputer 3 gesteuert. Mit dem Mikrocomputer 3 ist eine automatische Fokussierungstaste, die nicht gezeigt ist, verbunden. Die Ansteuer schaltung 4, der Schrittmotor 41 und der Mikrocomputer 3 bilden die Feineinstellungsein richtung. Wenn die automatische Fokussierungstaste gedrückt wird, arbeitet der Mikrocom puter 3, um die Fokussierungslinse 21b auf ein Ende auf der Seite des Okulars 20b innerhalb eines verschiebbaren Bereichs der Fokussierungslinse 21b zu verschieben. In diesem Zustand ist das Teleskop 20 in einem Zustand, wo es auf eine Position einer unendlichen Entfernung fokussiert ist. Das Bild, welches in diesem Zeitpunkt auf den Liniensensor 24 projiziert wird, ist nicht klar genug, damit die Nivellierlatte 1 erkannt oder identifiziert wird, sondern ist im allgemeinen undeutlich. Das Ausgangssignal des Liniensensors 24 wird relativ flach, wie in Fig. 3A gezeigt ist. Der Mikrocomputer 3 legt einen Bereich α auf der Basis des Spitzenwer tes des Ausgangssignals des Liniensensors 24 fest. Der Mikrocomputer 3 arbeitet dann, um die Fokussierungslinse 21b in Richtung auf die Objektivlinse 21a zu verschieben, bis das Ausgangssignal größer als α wird. Wenn das Ausgangssignal des Liniensensors 24 den Be reich α überstiegen hat, wie in Fig. 3B gezeigt ist, wird die Verschiebung der Fokussierungs linse 21b einmal angehalten. Die Länge β des Bereichs, der innerhalb des Bereichs α liegt oder fällt, wird erhalten, und es wird eine Mittellinie CL, welche die Mittelposition der Länge β, erhalten. Die Bereiche, in welchen das Ausgangssignal des Liniensensors 24 innerhalb des Bereichs α liegen, erscheinen bei mehreren Punkten. Daher wird die Position der Mittellinie CL für jeden der Bereiche erhalten. Wenn die Abstände zwischen den jeweiligen Mittellinien CL gemittelt werden, wird der Mittelwert derjenigen Teilung der Strichmarkierungen 11 der Nivellierlattel entsprechen, welche auf dem Bild des Liniensensors 24 erscheint. Die Teilung wird klein, wenn der Abstand zur Nivellierlatte 1 groß ist. Dagegen wird die Teilung groß, wenn die Nivellierlatte 1 bei einer kürzeren Entfernung angeordnet ist. Daraus folgt, daß der Abstand zwischen dem elektronischen Nivellierinstrument 2 und der Nivellierlatte 1 auf der Basis des Durchschnittswertes zwischen jeder der Mittellinien CL erhalten werden kann. Wenn der Abstand der Nivellierlatte 1 wie oben beschrieben erhalten wird, arbeitet der Mi krocomputer 3, um die Fokussierungslinse 21b auf eine Position zu verschieben, welche dem Abstand zwischen dem elektronischen Nivellierinstrument 2 und der Nivellierlatte 1 ent spricht, um somit die Fokussierungslinse 21b auf die Nivellierlattel genau zu fokussieren. Wenn somit die Fokussierungslinse 21b genau auf die Nivellierlatte 1 fokussiert ist, wird das Ausgangssignal des Liniensensors 24, wie in Fig. 3C gezeigt ist. Danach kann die Höhe der anvisierten Position mit Prozeduren erhalten werden, die beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung Nr. 350620/1997 beschrieben wurden. If the leveling staff 1 is sighted, the focus 21 b must be moved along the optical axis so that it is focused on the leveling staff 1 . To meet this requirement, in the present invention, the focusing lens 21 is provided with a stepping motor b 41st This stepper motor 41 and a drive circuit 4 , which will be described below, form the drive device in order to shift the focusing lens 21 b. The stepping motor 41 and the focusing lens 21 b are coupled to one another via a mechanism, for example via a rack and pinion mechanism or the like. This is arranged such that the focusing lens 21 b can automatically move along the optical axis through the operation of the stepping motor 41 , Reference numeral 4 denotes a drive circuit for the stepper motor 41 . The operation of the stepping motor 41 is controlled by the microcomputer 3 . An automatic focus button, which is not shown, is connected to the microcomputer 3 . The control circuit 4 , the stepper motor 41 and the microcomputer 3 form the fine adjustment device. When the automatic focus button is pressed, the Mikrocom computer 3 works to move the focusing lens 21 b to one end on the side of the eyepiece 20 b within a displaceable range of the focusing lens 21 b. In this state, the telescope 20 is in a state where it is focused on a position of an infinite distance. The image which is projected onto the line sensor 24 at this point in time is not clear enough for the leveling staff 1 to be recognized or identified, but is generally unclear. The output signal of the line sensor 24 becomes relatively flat, as shown in Fig. 3A. The microcomputer 3 sets a range α based on the peak value of the output signal of the line sensor 24 . The microcomputer 3 then operates the focusing lens 21 b in the direction of the objective lens 21 a to move, until the output signal is greater than α. When the output signal of the line sensor 24 has exceeded the range α, as shown in Fig. 3B, the shift of the focusing lens 21 b is stopped once. The length β of the area falling or falling within the area α is obtained, and a center line CL which is the central position of the length β is obtained. The areas in which the output signal of the line sensor 24 lies within the area α appear at several points. Therefore, the position of the center line CL is obtained for each of the areas. If the distances between the respective center lines CL are averaged, the mean value will correspond to that division of the line markings 11 of the leveling bracket which appears on the image of the line sensor 24 . The division becomes small if the distance to the leveling staff 1 is large. On the other hand, the division becomes large when the leveling staff 1 is arranged at a shorter distance. It follows that the distance between the electronic level 2 and the leveling staff 1 can be obtained based on the average value between each of the center lines CL. If the distance between the leveling rod 1 is obtained as described above, the Mi operates krocomputer 3 to the focusing lens 21b to move to a position which speaks ent the distance between the electronic level 2 and the leveling rod 1, thus the focusing lens 21 b to focus precisely on the leveling bracket. Is Thus, when the focusing lens 21b is focused exactly on the leveling rod 1, the output signal of the line sensor 24 3C, as shown in Fig. Is shown. Thereafter, the height of the targeted position can be obtained using procedures described in, for example, Japanese Patent Application No. 350620/1997.

Bei dem oben beschriebenen Beispiel wird der Wert α festgelegt. Das folgende Beispiel kann ebenfalls angewandt werden. Der Unterschied γ des Pegels in der Dichte (dunklen Färbung) der Strichcodes auf der Nivellierlatte wird festgelegt, um dazu verwendet zu werden, den Abstand zwischen dem elektronischen Nivellierinstrument 2 und der Nivel lierlatte 1 zu erhalten. Die Differenz, die größer als γ ist, wird somit verwendet, um den Ab stand zu erhalten. Als noch weiteres Beispiel wird die Fourier-Transformation durchgeführt, eine Periode zu erhalten, die dann dazu verwendet wird, den Abstand zu erhalten.In the example described above, the value α is set. The following example can also be used. The difference γ of the level in the density (dark coloring) of the bar codes on the leveling staff is set to be used to obtain the distance between the electronic leveling instrument 2 and the leveling staff 1 . The difference, which is greater than γ, is thus used to obtain the status. As yet another example, the Fourier transform is performed to obtain a period, which is then used to obtain the distance.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird, wenn die automatische Fo kussierungstaste gedrückt wird, die Fokussierungslinse 21b einmal zum Ende des verschieb baren Bereichs verschoben, und dann wird die Fokussierungslinse 21b von diesem Ende zum entgegengesetzten Ende verschoben. In dem Fall kann, wo der Abstand zwischen dem elek tronischen Nivellierinstrument 2 und der Nivellierlatte 1 sich nicht viel ändert, wenn die Ni vellierlatte 1 von einem Vermessungspunkt zum anderen Vermessungspunkt verschoben wird, die folgende Anordnung verwendet werden. Die vorher fokussierte Position, d. h., dieje nige Position der Fokussierungslinse 21b, die dem Abstand zwischen dem elektronischen Ni vellierinstrument 2 und der Nivellierlatte 1 entspricht, unmittelbar vor der Verschiebung der Nivellierlatte zum nächsten Vermessungspunkt, ist im Speicher gespeichert. Beim Anvisieren der Nivellierlatte 1, welche beim nächsten Vermessungspunkt angeordnet ist, wird, wenn die automatische Fokussierungstaste gedrückt wird, die Fokussierungslinse 21b nicht auf das Ende des verschiebbaren Bereichs verschoben, sondern auf die oben beschriebene vorherge hende Fokussierungsposition. Dann wird an dieser Position ein Durchschnittswert zwischen den Mittellinien CL erhalten, um dadurch die Fokussierungslinse 21b auf die Nivellierlatte 1 für die augenblickliche Vermessung zu fokussieren. Alternativ dazu wird der Abstand zur Nivellierlatte im Speicher in jedem Vermessungszeitpunkt gespeichert. Die mehreren Entfer nungen, die somit gespeichert sind, werden gemittelt, um eine Durchschnittsentfernung zu erhalten. Im Zeitpunkt der nächsten Vermessung wird die Fokussierungslinse 21b einmal auf die Position verschoben, die der gemittelten Entfernung entspricht.In the embodiment described above is pressed when the automatic Fo kussierungstaste, the focusing lens 21 b once the end of the displaceable portion cash shifted, and then the focusing lens 21 is b shifted to the opposite end from that end. In the case where the distance between the electronic level 2 and the leveling staff 1 does not change much when the leveling staff 1 is moved from one survey point to another survey point, the following arrangement can be used. The previously focused position, that is, the position of the focusing lens 21 b, which corresponds to the distance between the electronic leveling instrument 2 and the leveling staff 1 , immediately before the leveling staff moves to the next measurement point, is stored in the memory. When aiming at the leveling staff 1 , which is arranged at the next measurement point, when the automatic focusing button is pressed, the focusing lens 21 b is not moved to the end of the displaceable area, but to the above-described focusing position described above. Then, at this position, an average value between the center lines CL is obtained, thereby the focusing lens 21b to focus on the leveling rod 1 of the instantaneous measurement. Alternatively, the distance to the leveling staff is saved in the memory at every measurement time. The multiple distances thus stored are averaged to obtain an average distance. At the time of the next measurement, the focusing lens 21 b is shifted once to the position that corresponds to the averaged distance.

Wie man aus den oben beschriebenen Erklärungen sehen kann, kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Fokussierung des Teleskops in der Meßeinrichtung automatisch ohne zusätzliches Hinzufügen eines Sensors durchgeführt werden.As can be seen from the explanations described above, according to the present invention the focusing of the telescope in the measuring device automatically can be carried out without adding a sensor.

Es ist schnell ersichtlich, daß der oben beschriebene automatische Fokussie rungsmechanismus für eine Meßeinrichtung alle Aufgaben, die oben erwähnt wurden, erfüllt, und den Vorteil einer weiten kommerziellen Verwendbarkeit hat. Es sollte verstanden wer den, daß die spezielle Ausführungsform der Erfindung, die oben beschrieben wurde, lediglich repräsentativ ist, und daß bestimmte Modifikationen innerhalb des Rahmens dieser Lehre für den Fachmann ersichtlich sind.It can quickly be seen that the automatic focus described above mechanism for a measuring device fulfills all of the tasks mentioned above, and has the advantage of wide commercial utility. It should be understood who that the particular embodiment of the invention described above is merely is representative, and that certain modifications are within the scope of this teaching for the specialist are apparent.

Es wird auf die folgenden Ansprüche bezuggenommen, um den vollen Rahmen der Erfindung festzulegen.It is referred to the following claims to the full scope of the invention.

Claims

1. Automatic focusing mechanism for installation in a Meßeinrich device, the telescope ( 20 ) to vivi a leveling staff ( 1 ) with pattern markings ( 11 ), which are then marked with an equal division between each mark, and a photoelectric device ( 24 ) in order to convert an image which is sighted by the telescope ( 20 ) into an electrical signal, in order to thereby automatically set a focus on the leveling staff ( 1 ), the mechanism comprising:
a control device ( 4 , 41 ) to shift a focusing lens ( 21 b) of the telescope ( 20 ) from one end towards an opposite end of a displaceable area of the focusing lens ( 21 b);
a division calculator ( 3 , 24 ) for obtaining the division of the pattern marks ( 11 ) of the leveling staff ( 1 ) at the position in the photoelectric device ( 24 ) capable of maintaining the division in a state before Fo kussierungslinse (21 b) is focused on the leveling rod (1), to thereby obtain a distance to the leveling rod (1) on the basis of the division, the direction through the Teilungsberechnungsein is obtained (3); and
a fine adjustment device ( 3 , 4 , 41 ) to move the focusing lens ( 21 b) to a position corresponding to the distance.

2. Automatic focusing mechanism according to claim 1, wherein the one end of the displaceable region of the focusing lens ( 21 b) is a position which corresponds to an infinite distance, and wherein the focusing lens ( 21 b) is driven in the direction of an objective lens ( 21 a) to thereby achieve the division by the division calculation means ( 3 ).

3. Automatic focusing mechanism for installation in a Meßeinrich device, the telescope ( 20 ) to vivi a leveling staff ( 1 ) with pattern markings ( 11 ) which are marked thereon with an equal division between each mark, and a photoelectric device ( 24th ) in order to convert an image which is sighted by the telescope ( 20 ) into an electrical signal, in order to thereby automatically set a focus on the leveling staff ( 1 ), the mechanism comprising:
a control device ( 4 , 41 ) to shift a focusing lens ( 21 b) of the telescope ( 20 ) to a predetermined position within a displaceable range of the focusing lens ( 21 b);
a division calculation means ( 3 , 34 ) to obtain the division of the pattern markings ( 11 ) of the leveling staff ( 1 ) in the photoelectric device ( 24 ) to obtain a distance to the leveling staff ( 1 ) based on the division by the division calculation means ( 3 ) is obtained; and
a fine adjustment device ( 3 , 4 , 41 ) to move the focusing lens ( 21 b) to a position that corresponds to this distance.