DE10122934B4

DE10122934B4 - Vermessungsinstrument

Info

Publication number: DE10122934B4
Application number: DE10122934A
Authority: DE
Inventors: Kenji Kaneko; Tadahisa Hoshino; Shinichi Suzuki; Homu Takayama; Takanori Yachi; Masayuki Ueno; Masahiro Sakurai; Go Watanabe
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: TAIWAN INSTRUMENT CO.LTD., TAIPEI, TW
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2021-05-12
Also published as: DE10122934A1; US20010039740A1; US6624402B2

Abstract

Vermessungsinstrument mit einer AF-Einrichtung mit Fokussierlinse und Kollimationsfernrohr, umfassend:
einen Fokusdetektor zum Erfassen des Fokussierzustandes mit dem Kollimationsfernrohr und
eine Steuerung zum Bewegen der Fokussierlinse des Kollimationsfernrohrs in eine Scharfstellposition abhängig von dem mit dem Fokusdetektor erfassten Fokussierzustand, wobei
das Vermessungsinstrument mit Einzelfokussierung arbeitet, bei der nur eine Erfassung des Ausgangssignals des Fokusdetektors und nur eine Steueroperation abhängig von dem erfassten Ausgangssignal ausgeführt wird,
das Vermessungsinstrument mit einer kontinuierlichen Fokussierung arbeitet, bei der mehrere Erfassungen des Ausgangssignals des Fokusdetektors und mehrere Steueroperationen abhängig von den erfassten Ausgangssignalen nacheinander innerhalb einer vorbestimmten Zeit ausgeführt werden, und die Einzelfokussierung und die kontinuierliche Fokussierung an dem Vermessungsinstrument wahlweise einstellbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vermessungsinstrument mit einer Fokussierlinse und einem Kollimationsfernrohr.

Bei einem konventionellen Vermessungsinstrument wie einer Gesamtstation wird die Fokussierlinse eines Kollimationsfernrohrs zur Scharfeinstellung manuell bewegt. In jüngerer Zeit wurde versucht, eine automatische Fokussiereinrichtung in ein Kollimationsfernrohr einzubauen.

Das Vermessungsinstrument mit automatischer Fokussiereinrichtung enthält grundsätzlich eine Fokuserfassung zum Erfassen der Scharfeinstellung über das Kollimationsfernrohr und eine Steuerung zum Steuern der Bewegung der Fokussierlinse des Kollimationsfernrohrs zu einem Scharfstellpunkt abhängig von dem mit der Fokuserfassung festgestellten Fokussierzustand. Wird ein AF-Schalter (AF = Autofokus) geschlossen, während ein zu vermessendes Objekt durch das Kollimationsfernrohr beobachtet wird, so wird die Fokussierlinse zu dem Scharfstellpunkt des anvisierten Objekts bewegt. Die Fokussierung ist unproblematisch, wenn die relative Position des Kollimationsfernrohrs und des anvisierten Objekts fest ist.

Wird die Position des anvisierten Objekts, beispielsweise eines Zielelements, zu einer spezifischen Position (z.B: 5 m, 10 m, usw.) bewegt, so wird die Position erfasst, d.h. die Messungen werden ausgeführt, während das anvisierte Objekt bewegt wird. Um aber die Fokussierung während der Messung auszuführen, muss der Benutzer den AF-Schalter wiederholt einschalten, so dass der Wirkungsgrad dieser Operation sehr gering ist.

Außerdem kann ein Benutzer an einer Messstelle die Fokussierlinse auch ohne den AF-Mechanismus bewegen, beispielsweise wenn die AF-Funktion nicht einwandfrei arbeitet, wenn z.B. Störungen durch schnelle Bewegung der Fokussierlinse auftreten oder wenn eine Feineinstellung der Fokussierung durchgeführt wird. Auch in einem solchen Fall kann der Benutzer bei einem konventionellen Vermessungsinstrument jedoch nur die Fokussierlinse durch manuelles Drehen eines Einstellrings in einer MF-Operation (manuelles Fokussieren) oder durch Betätigen des AF-Mechanismus bewegen.

Aus der Druckschrift DE 199 18 570 A1 ist ein Vermessungsinstrument mit einer AF-Einrichtung mit Fokussierlinse und Kollimationsfernrohr bekannt. Dieses Vermessungsinstrument sieht eine Einzelfokussierung und eine kontinuierliche Fokussierung vor. Diese beiden Fokussierbetriebsarten kommen abhängig vom Bewegungszustand des Kollimationsfernrohrs zur Anwendung und können nicht von dem Benutzer frei gewählt werden.

In der Druckschrift DE 197 08 299 A1 ist ein Vermessungsinstrument mit Fokussierlinse und Kollimationsfernrohr beschrieben. Dieses Vermessungsinstrument enthält zudem einen motorgetriebenen Fokussiermechanismus, der die Fokussierlinse in Richtung der optischen Achse vorwärts und rückwärts bewegt. Dabei wird der motorgetriebene Fokussiermechanismus in Abhängigkeit des Ausgangssignals eines AF-Sensors gesteuert.

Zum Stand der Technik wird ferner auf die Druckschrift DE 197 10 753 A1 verwiesen, aus der ein Vermessungsinstrument mit einem Motor-Antriebsmechanismus für eine Fokussierlinse eines Kollimationsfernrohrs, mit einem Fokusdetektor und einer AF-Steuerung bekannt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile des Vermessungsinstruments mit AF-Funktion zu vermeiden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und die Merkmale des Patentanspruchs 9. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand jeweiliger Unteransprüche.

Beispielsweise kann die AF-Operation leicht nicht nur zur Messung eines stillstehenden Objekts, sondern auch zur Messung eines Objekts benutzt werden, das in einer laufenden Operation bewegt wird, oder alternativ kann die Fokussieroperation auch mit elektrischem Antrieb ausgeführt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Vermessungsinstrument mit AF-Einrichtung als erstes Ausführungsbeispiel,
2 einen Fokusdetektor (AF-Einheit, Phasendifferenzdetektor) in Blickrichtung II aus 1,
3 die Positionsbeziehung zweier Pupillenbereiche der Objektivlinse eines Fokusdetektors, eines Spiegels und einer Lichtaufnahmefaser, in Blickrichtung III-III aus 1,
4 das Flussdiagramm einer AF-Operation in einer Steuerschaltung,
5 das Flussdiagramm der in 4 gezeigten AF-Operation,
6 die perspektivische Darstellung des Kollimationsfernrohrs einer Gesamtstation von der Okularseite her gesehen, als zweites Ausführungsbeispiel,
7 die perspektivische Darstellung eines Kollimationsfernrohrs der in 6 gezeigten Gesamtstation, von der Objektivseite her gesehen,
8 die Vorderansicht eines in 6 gezeigten Okulars,
9 die rechte Seitenansicht der in 8 gezeigten Anordnung,
10 die Draufsicht der in 8 gezeigten Anordnung,
11 das System des Kollimationsfernrohrs eines Überwachungsinstruments als zweites Ausführungsbeispiel,
12 die perspektivische Darstellung eines beispielsweisen Antriebsmechanismus für eine Fokussierlinse in einem Kollimationsfernrohr des zweiten Ausführungsbeispiels,
13 das Flussdiagramm der Operationen eines Vermessungsinstruments des zweiten Ausführungsbeispiels,
14 die Frontansicht eines Okulars bei einem dritten Ausführungsbeispiel,
15 die rechte Seitenansicht der in 14 gezeigten Anordnung,
16 die perspektivische Darstellung eines Kollimationsfernrohrs einer Gesamtstation von der Okularseite aus gesehen als viertes Ausführungsbeispiel,
17 die Frontansicht des Okularteils des in 16 gezeigten Kollimationsfernrohrs,
18 das System eines Kollimationsfernrohrs bei dem vierten Ausführungsbeispiel,
19 schematisch zwei Pupillenbereiche der Objektivlinse eines Fokusdetektors in Blickrichtung XIX-XIX aus 18,
20 das Flussdiagramm der Operationen eines Vermessungsinstruments des vierten Ausführungsbeispiels, und
21 die Frontansicht des Okularteils eines Vermessungsinstruments als fünftes Ausführungsbeispiel.
In 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Vermessungsinstruments mit AF-Einrichtung dargestellt.
Ein Kollimationsfernrohr 10 enthält eine Objektivlinse (Fokussierlinse) 11, ein optisches Bildumkehrsystem (Porroprisma) 12, eine Fokussierplatte 13 und eine Okularlinse 14, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite (Frontseite) her angeordnet sind. Die Fokussierplatte 13 hat in ihrer Mitte ein Fadenkreuz (Kollimationsachse) 15 zum genauen Visieren. Die Objektivlinse 11 kann in Richtung der optischen Achse L bewegt werden, so dass ein scharfes Bild des anvisierten Objekts 16 auf der Oberfläche 13a der Fokussierplatte 13 nahe der Objektivlinse 11 erzeugt werden kann, indem die Position der Objektivlinse 11 entsprechend der Objektentfernung verstellt wird. Ein Benutzer kann das Bild vergrößert auf der Fokussierplatte 13 durch die Okularlinse 14 hindurch betrachten.
Das Porroprisma 12 hat eine Strahlteilerfläche, die das einfallende Lichtbündel in zwei Lichtbündel teilt, so dass eines einer nach dem Phasendifferenzverfahren arbeitenden AF-Erfassungseinheit (Fokusdetektor) 50 zugeführt wird, während das andere auf die Okularlinse 14 gerichtet wird. Die AF-Erfassungseinheit 50 erfasst den Fokussierzustand (d.h. den Defokusbetrag, also hintere oder vordere Fokuslage usw.) einer Erfassungsfläche 51, die an einer der Fokussierplatte 13 optisch äquivalenten Position ist. 2 zeigt das Konzept der AF-Erfassungseinheit 50. Das auf der Erfassungsfläche 51 mit der Objektivlinse 11 erzeugte Bild wird durch zwei Separatorlinsen (Abbildungslinsen) 53 geteilt, die zueinander einen der Basislänge entsprechenden Abstand haben. Das Licht fällt auf die Separatorlinsen 53 über eine Kondensorlinse 52. Zwei Teilbilder werden auf zwei CCD-Liniensensoren 54 erzeugt.
Die CCD-Liniensensoren 54 haben jeweils eine fotoelektrische Wandleranordnung mit einer Anzahl fotoelektrische Wandler, die das empfangene Objektlicht in elektrische Signale umsetzen, die so erhaltenen Ladungen integrieren (oder akkumulieren) und die integrierten Ladungen als AF-Sensordaten an eine Steuerschaltung (Steuerung/AF-Steuerung) 40 abgeben. Die Steuerschaltung 40 führt eine vorbestimmte Rechnung aus, um den Defokusbetrag aus einem Paar von AF-Sensordaten zu bestimmen, und bewegt die Objektivlinse 11 in eine Scharf stellposition, wozu ein Linsenantrieb 43 dient. Die Berechnung des Defokusbetrages ist dem Fachmann bekannt.
In der AF-Erfassungseinheit 50 wird der Scharfstellpunkt aus zwei Objektbildern auf den Liniensensoren 54 erfasst, wobei die Strahlenbündel des durch zwei separate Pupillenteile 11A und 11B (3) der Objektivlinse 11 geführten Objektbildes dienen, die durch Separatormasken 55 nahe den Separatorlinsen 53 bestimmt werden. Die in 1 und 3 schraffiert dargestellten Bereiche repräsentieren die Strahlenbündel, welche den Pupillenteilen 11A und 11B entsprechen.
Das Vermessungsinstrument mit AF-Einrichtung hat in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Einzelfokusbetrieb, bei dem nur eine AF-Operation der vorstehend beschriebenen Art mit der Steuerschaltung 40 durchgeführt wird. Ferner hat es einen kontinuierlichen Fokusbetrieb, bei dem mehrere AF-Operationen nacheinander mit der Steuerschaltung 40 ausgeführt werden. Diese führt die AF-Operation entsprechend dem jeweils wirksamen Fokusbetrieb aus. Mit der Steuerschaltung 40 sind ein AF-Startschalter 44, ein Messstartschalter 45, ein Zeitgeber 46, eine Entfernungsstellvorrichtung 47 und ein Signalgeber 48 verbunden. Der Einzelfokusbetrieb wird gesetzt, wenn der AF-Startschalter 44 einmal eingeschaltet wird, der kontinuierliche Fokusbetrieb wird gesetzt, wenn der AF-Startschalter 44 zweimal in vorbestimmter Zeit betätigt wird. Die Stromquelle der AF-Einrichtung wird eingeschaltet, wenn der AF-Startschalter 44 betätigt wird.
Bei dem Einzelfokusbetrieb werden nur eine Erfassung des Ausgangssignals der AF-Erfassungseinheit 50 und nur eine Rechnung/Steuerung mit der Steuerschaltung 40 abhängig von dem Erfassen des Ausgangssignals der AF-Erfassungseinheit 50 ausgeführt. Deshalb wird die Objektivlinse 11 entsprechend der Objektentfernung in die Scharfstellposition gebracht. Wird der fokussierte Zustand erreicht, so arbeitet der Signalgeber 48 und gibt ein akustisches Signal ab. Ist die AF-Operation abgeschlossen, so wird die Stromquelle der AF-Einrichtung abgeschaltet.
Bei dem kontinuierlichen Fokusbetrieb werden mehrere Erfassungen des Ausgangssignals der AF-Erfassungseinheit 50 und mehrere Rechnungen/Steuerungen mit der Steuerschaltung 40 abhängig von den Erfassungen des Ausgangssignals der AF-Erfassungseinheit 50 nacheinander in vorbestimmter Zeit (z.B: 1 Minute) ausgeführt. Entsprechend wird die Objektivlinse 11 abhängig von der Entfernung des Objekts 16 immer dann in die Scharfstellposition gebracht, wenn eine Fokuserfassung ausgeführt wird. Deshalb kann auch bei bewegtem Objekt 16 laufend ein fokussierter Zustand erreicht werden. Wird er erreicht, so arbeitet der Signalgeber 48 und gibt ein akustisches Signal ab. Die kontinuierlichen AF-Operationen werden für eine Minute ausgeführt, und die Stromquelle der AF-Einrichtung wird nach Ablauf dieser Zeit abgeschaltet.
Die Entfernungsstellvorrichtung 47 dient zum Setzen und Speichern einer vorgegebenen Entfernung. In jeder Fokussierart wird die Objektivlinse 11 in die der gesetzten und gespeicherten Entfernung entsprechende Schartstellposition gebracht, wenn das Ausgangssignal der AF-Erfassungseinheit 50 nach Abschluss der vorstehend beschriebenen AF-Operation den defokussierten Zustand anzeigt. Wenn eine häufig benutzte Objektentfernung in der Entfernungsstellvorrichtung eingestellt und gespeichert ist, kann verhindert werden, dass das Objektbild auch bei mangelnder Scharfeinstellung in einen extrem defokussierten Zustand kommt.
Das Kollimationsfernrohr 10 hat einen in sich abgeschlossenen optischen Sucher 20 als Entfernungsmessvorrichtung (Entfernungsmesser). Der optische Sucher 20 ist folgendermaßen aufgebaut. Ein Lichtabgabe/-Aufnahmespiegel 21 und ein Wellenlängenfilter (Farbfilter) 22, das sichtbares Licht durchlässt und Messlicht reflektiert, sind in dieser Reihenfolge der Objektivlinse 11 des Kollimationsfernrohrs 10 nachgeordnet. Der Spiegel 21 und das Filter 22 bilden den optischen Sucher 20. Der Spiegel 21 ist ein planparalleler Spiegel und auf der optischen Achse der Objektivlinse 11 angeordnet. Er enthält eine Lichtabgabefläche 21a auf der der Objektivlinse 11 zugewandten Seite und eine Lichtaufnahmefläche 21b auf der dem Farbfilter 22 zugewandten Seite.
Das Lichtabgabelement 23 des optischen Suchers 20 gibt internes Referenzlicht einer bestimmten Wellenlänge ab, das auf die Lichtabgabefläche 21a des Spiegels 21 über eine Kollimatorlinse 24 und einen stationären Spiegel 25 fällt. Das auf die Lichtabgabefläche 21a fallende Messlicht läuft längs der optischen Achse L der Objektivlinse 11 zu dem anvisierten Objekt 16.
Das Farbfilter 22 reflektiert das Messlicht, das an dem Objekt 16 reflektiert und durch die Objektivlinse 11 geleitet wurde, an der Oberfläche 22a, die der Objektivlinse 11 zugewandt ist. Das Messlicht fällt dann auf die Lichtaufnahmefläche 21b. Diese reflektiert das Messlicht auf die Eintrittsfläche 26a einer Lichtleitfaser 26. Ein Halter 27 hält diese und ist gemeinsam mit dem Spiegel 21 in dem Raum hinter der Objektivlinse 11 mit einer (nicht dargestellten) Halterung befestigt.
Ein Schaltspiegel 28 und ein ND-Filter 29 zur Lichtabgabe sind in dem Weg des Messlichtes zwischen dem Lichtabgabeelement 23 und dem stationären Spiegel 25 angeordnet. Der Schaltspiegel 28 schaltet die Belichtung des von dem Lichtabgabeelement 23 zu dem stationären Spiegel 25 abgegebenen Lichts so, dass es als Messlicht dient oder direkt auf die Eintrittsfläche 26a der Lichtleitfaser 26 fällt, so dass das Licht dann als internes Referenzlicht dient. Das ND-Filter 29 dient zum Einstellen der Menge des Messlichtes zu dem anvisierten Objekt 16.
Eine Kondensorlinse 32, ein ND-Filter 33 zur Lichtaufnahme und ein Bandpassfilter 34 sind in dieser Reihenfolge zwischen der Austrittsfläche 26b der Lichtleitfaser 26 und einem Lichtaufnahmeelement 31 angeordnet. Dieses ist mit der Steuerschaltung 40 verbunden, welche einen Betätiger 41 des Schaltspiegels 28 steuert und mit einer Messanzeige 42 verbunden ist.
Die Position der Pupillenteile 11A und 11B der Objektivlinse 11 ist so bestimmt, dass der Spiegel 21 des optischen Suchers 20 bzw. die Lichtleitfaser 26 (Halterung 27) und deren Halteelemente optisch nicht beeinträchtigt werden, wie 3 erkennen lässt.
In dem wie vorstehend beschrieben aufgebauten Sucher 20 schaltet die Steuerschaltung 40 die Position des Schaltspiegels 28 über den Betätiger 41 zwischen einer Stellung, in der das Licht (Messlicht) von dem Lichtabgabeelement 23 den stationären Spiegel 25 erreicht, und einer Stellung, in der das Licht (internes Referenzlicht) von dem Lichtabgabeelement 23 zur Eintrittsfläche 26a der Lichtleitfaser 26 reflektiert wird. Das auf den stationären Spiegel 25 fallende Messlicht wird dem Objekt 16 über die Lichtabgabefläche 21a des Spiegels 21 und die Objektivlinse 11 zugeführt. Das an dem Objekt 16 reflektierte Licht fällt auf die Eintrittsfläche 26a über die Objektivlinse 11, das Farbfilter 22 und die Lichtaufnahmefläche 21b des Spiegels 21.
Das an dem Objekt 16 reflektierte und auf die Eintrittsfläche 26a fallende Messlicht und das direkt auf die Eintrittsfläche 26a über den Schaltspiegel 28 fallende interne Referenzlicht werden von dem Lichtaufnahmeelement 31 aufgenommen, so dass die Steuerschaltung 40 den Phasenunterschied oder die Zeitdifferenz des Messlichtes und des internen Referenzlichts erfasst, um dadurch die Entfernung des Objekts 16 zu berechnen. Die so erhaltene Objektentfernung wird mit dem Entfernungsanzeiger 42 angezeigt. Die Bestimmung der Objektentfernung aus dem Phasenunterschied des abgegebenen und des reflektierten Lichts und der Anfangsphase des internen Referenzlichts oder der Zeitdifferenz zwischen abgegebenem Licht und reflektiertem Licht ist an sich bekannt.
4 zeigt ein Flussdiagramm der Arbeitsweise des Vermessungsinstruments mit der oben beschriebenen AF-Einrichtung. Die hier gezeigte Operation wird mit der Steuerschaltung 40 ausgeführt, wenn der AF-Startschalter 44 gedrückt wird.
Der Zeitgeber 46 wird bei Schritt S101 initialisiert, um die Fokussieroperation des Schritts S102 auszuführen. Bei Schritt S103 wird geprüft, ob die Fokussierung abgeschlossen ist. Ist sie abgeschlossen (S103: Ja), so wird der Signalgeber 48 eingeschaltet und gibt einen hörbaren Ton ab (S104). Wird keine Fokussierung erreicht (S103: Nein), wird die Objektivlinse 11 in eine der in der Entfernungsstellvorrichtung 47 eingestellten und gespeicherten Entfernung entsprechende Fokussierposition bewegt (S108).
Dann wird mit dem Zeitgeber 46 geprüft, ob eine Minute (vorbestimmte Zeit) abgelaufen ist (S105). Ist sie nicht abgelaufen (S105: Nein), so wird geprüft, ob die laufende Betriebsart die kontinuierliche Fokussierung ist, d.h. ob der AF-Startschalter 44 zweimal gedrückt wurde (S106). Ist die laufende Betriebsart die kontinuierliche Fokussierung (S106: Ja), so kehrt die Steuerung zu Schritt S102 zurück, um die Fokussieroperation zu wiederholen. Ist die laufende Betriebsart nicht die kontinuierliche Fokussierung (S106: Nein), so wird die Stromquelle der AF-Einrichtung abgeschaltet (S107). Ist eine Minute abgelaufen (S105: Ja), so wird die Stromquelle der AF-Einrichtung abgeschaltet (S109).
5 zeigt das Flussdiagramm der bei Schritt S102 in 4 gezeigten Fokussieroperation. Bei der in 5 gezeigten Operation wird das Erfassungssignal der AF-Erfassungseinheit 50 mit der Steuerschaltung 40 gelesen (S201). Dann bestimmt die Steuerschaltung 40 den Verstellbetrag und die Bewegungsrichtung der Objektivlinse 11 entsprechend dem Erfassungssignal (S202). Anschließend wird die Objektivlinse 11 entsprechend verstellt (S203). Das Erfassungssignal der AF-Erfassungseinheit 50 wird nochmals gelesen, um zu erfassen, ob der Fokussierzustand erreicht wurde oder nicht (S204).
Die Entfernungsmessoperation des Vermessungsinstruments mit der vorstehend beschriebenen AF-Funktion läuft folgendermaßen ab:
Schritt 1
Der Benutzer richtet die optische Achse L des Kollimationsfernrohrs 10 so aus, dass sie mit dem anvisierten Objekt 16 zusammenfällt, während gleichzeitig das Objekt 16 durch einen Kollimator (nicht dargestellt) beobachtet wird, der an dem Kollimationsfernrohr 10 befestigt ist.
Schritt 2
Die Einzelfokussierung oder die kontinuierliche Fokussierung wird entsprechend einem stationären Objekt oder einem bewegten Objekt ausgeführt. Der AF-Startschalter 44 wird bei Einzelfokussierung nur einmal eingeschaltet, während er bei kontinuierlicher Fokussierung zweimal eingeschaltet wird, um die vorstehend beschriebenen Operationen auszuführen und damit die Objektivlinse 11 in die Scharfstellposition zu bringen. Die Stromquelle der AF-Einrichtung wird eingeschaltet, wenn der AF-Startschalter 44 gedrückt wird. Wird der fokussierte Zustand nicht erreicht, so wird die Fokussieroperation entsprechend der in der Entfernungsstellvorrichtung 47 eingestellten Vorgabeentfernung durchgeführt.
Schritt 3
Der Benutzer betrachtet das Fadenkreuz 15 auf der Fokussierplatte 13 durch die Okularlinse 14 bei Scharfeinstellung oder bei Einstellung der Vorgabeentfernung und richtet das Fadenkreuz 15 so aus, dass es mit dem Objekt 16 zusammenfällt. Daher ist es möglich, das Messlicht des optischen Suchers 20 genau auf das Objekt 16 zu projizieren.
Schritt 4
Der Messstartschalter 45 wird gedrückt, um die Entfernungsmessoperation über den optischen Sucher 20 auszuführen, so dass das Messergebnis mit dem Entfernungsanzeiger 42 angezeigt wird.
Bei der oben beschriebenen Messoperation kann man den fokussierten Zustand kontinuierlich erreichen, ohne den AF-Startschalter 44 wiederholt bei jeder Bewegung des Objekts einzuschalten, wenn die kontinuierliche Fokussierung gewählt ist, auch wenn sich das Objekt 16 bewegt. Dadurch ergibt sich eine sehr wirksame Fokussieroperation. Wird die Vorgabeentfernung zuvor eingegeben und in der Entfernungsstellvorrichtung 47 gespeichert, so wird kein großer Defokussierbetrag erzeugt. Da außerdem die Ausführungszeit der AF-Operation bei kontinuierlicher Fokussierung begrenzt ist, kann der elektrische Stromverbrauch reduziert werden.
Obwohl bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die Objektivlinse als Fokussierlinse dient, kann auch eine separate Fokussierlinse zwischen der Objektivlinse 11 und der Okularlinse 14 vorgesehen sein.
Abweichend von der Wahl der Einzelfokussierung und der kontinuierlichen Fokussierung mit einer oder zwei Betätigungen des AF-Startschalters 14 ist es auch möglich, einen Schalter für die Fokussierart separat zu dem AF-Startschalter 44 vorzusehen und damit die jeweilige Fokussierart einzuschalten. Dann sollte vorzugsweise ein entsprechender Anzeiger vorgesehen sein, um die jeweils gewählte Fokussierart anzuzeigen.
Obwohl bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Zeitintervall der kontinuierlichen AF-Operationen eine Minute ist, kann es auch kürzer oder länger sein. Alternativ ist es möglich, einen Mechanismus zum Wählen eines Intervalls vorzusehen.
Die vorstehende Beschreibung zeigt, dass bei dem erläuterten beispielsweisen Vermessungsinstrument die AF-Operation leicht bei der Vermessungsoperation für ein unbewegtes und auch für ein bewegtes Objekt durchgeführt werden kann.
6 bis 13 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines Vermessungsinstruments (Gesamtstation) mit einer Motorfokussierung. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel haben die mit entsprechenden Elementen des ersten Ausführungsbeispiels übereinstimmende Elemente dieselben Bezugszeichen und werden im Folgenden nicht nochmals erläutert.
Wie 6 und 7 zeigen, hat das Vermessungsinstrument 1 ein Kollimationsfernrohr 10, das an dem Gehäuse 1a so befestigt ist, dass es um eine horizontale Achse 1b geschwenkt werden kann. Das Kollimationsfernrohr 10 kann wahlweise zwischen einer normalen Messposition gemäß 6 und 7 und einer Umkehrmessposition bewegt (gedreht) werden, die durch Drehen des Kollimationsfernrohrs 10 um die horizontale Achse 1b gegenüber der normalen Messposition erreicht wird. Das Kollimationsfernrohr 10 hat eine Objektivlinse 16 und eine Okularlinse 18 an der Front- bzw. Rückseite. Das Gehäuse 1a ist mit den für ein Vermessungsinstrument erforderlichen Komponenten versehen, also mit Nivellierschrauben 1c und einer Betriebsanzeige 1d. Ferner hat die Gesamtstation Län gen- und Winkelmessfunktion, jedoch gehören diese nicht unmittelbar zur Erfindung und werden deshalb hier nicht näher erläutert.
11 zeigt das optische System des Kollimationsfernrohrs 10, welches die Objektivlinse 16, die Fokussierlinse 17, das Bildumkehrsystem (Porroprisma) 12, die Fokussierplatte 13 und das Okular 18 enthält. Diese Elemente sind in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet. Die Fokussierplatte 13 hat ein Fadenkreuz (Kollimationsachse), das als Referenz zum Visieren dient. Die Fokussierlinse 17 kann in Richtung der optischen Achse so bewegt werden, dass ein Bild des anvisierten Objekts auf der Fokussierplatte 13 nahe der Objektivlinse 16 erzeugt wird, indem die Position der Fokussierlinse 17 abhängig von der Objektentfernung eingestellt wird. Ein Benutzer kann das Bild vergrößert auf der Fokussierplatte 13 durch die Okularlinse 18 hindurch betrachten.
Die Fokussierlinse 17 wird vorwärts und rückwärts mit einem PF-Mechanismus 60 und einem MF-Mechanismus 70 bewegt. Der PF-Mechanismus 60 enthält einen Vorwärts-Schaltkontakt 61N und einen Rückwärts-Schaltkontakt 61F, die mit PF-Schaltern (Hebeln) 61 betätigt werden. Die Steuerschaltung 40 steuert einen Elektromotor 64 in einem Motorantrieb 63 zum Drehen in Vorwärtsrichtung und zum Bewegen der Fokussierlinse 17 in Vorwärtsrichtung der optischen Achse, wenn der Vorwärts-Schaltkontakt 61N eingeschaltet ist (wenn ein nahes Objekt fokussiert wird). Wird der Rückwärts-Schaltkontakt 61F eingeschaltet, so wird der Motor 64 mit der Steuerschaltung 40 umgesteuert, um die Fokussierlinse 17 in Richtung der optischen Achse L rückwärts zu bewegen (wenn ein fernes Objekt fokussiert wird).
8 bis 10 zeigen die Anordnung der beiden PF-Schalter 61 als Beispiel. Wie bereits ausgeführt, kann das Kollimationsfernrohr 10 um die horizontale Achse 1b zwischen der normalen Messposition und der Umkehrmessposition geschwenkt werden. Die PF-Schalter 61 sind an dem Linsengehäuse 2 des Okulars 18 vorgesehen, sie befinden sich über und unter einer horizontalen Ebene, die durch die optische Achse des Okulars 18 läuft, wenn sich das Kollimationsfernrohr 10 in der normalen Messposition und in der Umkehrmessposition befindet. Die PF-Schalter 61 sind innerhalb des Fokussiereinstellrings 71 angeordnet, in Richtung der optischen Achse des Okulars 18 gesehen. Die PF-Schalter 61 haben jeweils einen konkaven Teil (Vertiefung) 61a zum Eingriff eines Fingers, der zur Mitte des Linsengehäuses 2 des Fernrohrs 10 in der in 8 gezeigten Weise nach innen gekrümmt ist. Wenn jeder PF-Schalter 61 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gegenüber einer Neutralposition gekippt wird, wird das Betriebssignal dem Motorantrieb 63 zugeführt, um eine axiale Bewegung der Fokussierlinse 17 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zu bewirken (d.h. um den Vorwärts-Schaltkontakt 61N und den Rückwärts-Schaltkontakt 61F wahlweise einzuschalten).
Das Kippen des PF-Schalters 61 im Uhrzeigersinn (8) bewirkt ein Einschalten des Rückwärts-Schaltkontaktes 61F, wodurch die Fokussierlinse 17 für ein nahes Objekt zur Fokussierposition bewegt wird. Das Kippen des PF-Schalters 61 im Gegenuhrzeigersinn verursacht ein Einschalten des Vorwärts-Schaltkontaktes 61N, wodurch die Fokussierlinse 17 zur Fokussierposition für ein fernes Objekt bewegt wird. Da zwei PF-Schalter 61 vorhanden sind, kann jeder PF-Schalter 61 zuverlässig und leicht betätigt werden, unabhängig von der Position des Kollimationsfernrohrs 10, d.h. entweder in der normalen Messposition oder in der Umkehr-Messposition. Die konkaven Teile 61a der PF-Schalter 61 können durch konvexe Teile (Vorsprünge) ersetzt sein, die radial nach außen gekrümmt sind.
Die beiden PF-Schalter 61 wirken so, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Fokussierlinse 17 mit der Verstellung gegenüber der Neutralposition in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zunimmt, und nachdem die PF-Schalter 61 ihre Endstellungen erreichen, nimmt die Bewegungsgeschwindigkeit der Fokussierlinse 17 weiter zu. Der PF-Mechanismus 60 enthält nämlich eine Erfassungsvorrichtung 62, die die Verstellung der PF-Schalter 61 gegenüber der Neutralposition in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung erfasst. Die Erfassungsvorrichtung 62 ist mit der Steuerschaltung 40 verbunden. Die Steuerschaltung 40 enthält einen Speicher, in dem die Drehgeschwindigkeit des Motors 64 entsprechend der Verstellung der PF-Schalter 61 gegenüber der Neutralstellung in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung und die Stillstandszeit gespeichert sind, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit der Fokussierlinse 17 zunimmt, wenn die Verstellung der PF-Schalter zunimmt und die Stillstandszeit an den Grenzstellungen zunimmt.
Da das Okular 18 zur optischen Achse der Objektivlinse 16 versetzt ist, weil das Porroprisma 12 in dem Kollimationsfernrohr 10 vorgesehen ist, liegt die Mitte des Okulars 18 in horizontaler Richtung exzentrisch zur Mitte des Kollimationsfernrohrs 10, wie es 8 zeigt.
Der MF-Mechanismus 70 bewegt die Fokussierlinse 17 in Richtung der optischen Achse vorwärts oder rückwärts entsprechend einer Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung des Fokussierrings (manueller Fokussiereinstellring) 71, der nahe dem okularseitigen Ende des Kollimationsfernrohrs 10 drehbar gelagert ist. Der Fokussierring 71 liegt koaxial zur optischen Achse L der Objektivlinse 16. 12 zeigt ein Beispiel einer Anordnung, bei der eine Linsenfassung 72, die die Fokussierlinse 17 hält, so gelagert ist, dass sie in Richtung der optischen Achse L über einen Linearbewegungsmechanismus (nicht dargestellt) linear bewegt wird. Die Linsenfassung 72 hat einen radialen Mitnehmer 73, der in einer Führungsnut (Nockenbahn) 74c eines Nockenrings 74 sitzt, dessen Drehzentrum auf der optischen Achse liegt. Wenn der Nockenring 74 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung gedreht wird, wird die Fokussierlinse 17 linear in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung längs der optischen Achse L bewegt.
Der Nockenring 74 hat an seinem Außenumfang eine Zahnung 74G, die mit dem Getriebe 75 des Elektromotors 64 in Eingriff steht. Die Fokussierlinse 17 wird in Richtung der optischen Achse entsprechend der Vorwärts- der Rückwärtsdrehung des Motors 64 linear bewegt.
Der Fokussierring 71 hat ein koaxiales Zahnrad 71G, das mit einem Ritzel 76 in Eingriff steht, welches mit dem Getriebe 75 des Motors 64 über einen Untersetzungsmechanismus 77 gekoppelt ist. Wird der Fokussierring 71 gedreht, so wird die Fokussierlinse 17 über den Nockenring 74 axial verstellt. Gleichzeitig wird die Antriebsachse des Motors 64 gedreht. Wird der Motor 64 so angetrieben, so wird der Fokussierring 71 über das Getriebe 75, die Untersetzung 77, das Ritzel 76 und die Zahnung 71G gedreht. Daraus ergibt sich, dass die MF-Operation durch Drehen des Fokussierrings 71 und die PF-Operation durch Ansteuern des Motors 64 ausgeführt wird, ohne dass zwischen der PF-Operation und der MF-Operation umgeschaltet werden muss. Dieser Zusammenhang wird dadurch erreicht, dass der Fokussierung 71 dauernd mit dem PF-Mechanismus 60 verbunden ist.
Die Bewegungsrichtung der Fokussierlinse 17 abhängig von der Drehrichtung des Fokussierrings 71 entspricht der Bewegungsrichtung der Fokussierlinse 17 abhängig von der Betätigungsrichtung der PF-Schalter 61. Bei dem in 8 gezeigten Beispiel wird der Fokussierung 71 im Uhrzeigersinn gedreht und die Fokussierlinse 17 zur Fokussierposition für ein nahes Objekt bewegt. Wird der Fokussierring 71 im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so wird die Fokussierlinse 17 zur Fokussierposition für ein unendlich weit entferntes Objekt bewegt. Die Bewegungsrichtung der Fokussierlinse 17 ist also identisch mit der Betätigungsrichtung der PF-Schalter 61. Mit diesem Aufbau kann die Fokussierung mit PF-Operation und die Fokussierung mit MF-Operation in derselben Weise erreicht werden.
13 zeigt das Flussdiagramm der Arbeitsweise des Vermessungsinstruments mit der oben beschriebenen PF-Funktion als Beispiel. Die Operation dieses Flussdiagramms wird in der Steuerschaltung 40 ausgeführt.
Wird der PF-Schalter 61 betätigt, um den Vorwärts-Schaltkontakt 61N oder den Rückwärts-Schaltkontakt 61F einzuschalten (S301), so erfasst die Erfassungsvorrichtung 62 die Verstellung des PF-Schalters 61 gegenüber der Neutralposition (S302), so dass der Motor 64 in einer Richtung betrieben wird (S303), die der Betätigungsrichtung des Schaltkontaktes entspricht, wobei die Drehgeschwindigkeit dem Verstellbetrag entspricht und diese Verstellung entsprechend in dem Speicher (nicht dargestellt) gespeicherten Daten erfolgt.
Dann wird geprüft, ob der PF-Schalter 61 eine seiner Grenzstellungen erreicht hat (S304). Erreicht er eine seiner Grenzstellungen (S304: Ja), so wird der Motor 41 beschleunigt (S305). Erreicht er keine seiner Grenzstellungen (S304: Nein), so kehrt die Steuerung zu Schritt S302 zurück.
14 und 15 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines Vermessungsinstruments mit einer PF-Funktion. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten, in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel darin, dass zwei PF-Schalter 61 an dem Fokussierring 71 vorgesehen sind (14). Bei dem dritten Ausführungsbeispiel können Teile oder Elemente ohne Begrenzung durch die Position der PF-Schalter 61 angeordnet werden.
Vorstehend wurde als zweites bzw. drittes Ausführungsbeispiel ein Vermessungsinstrument mit PF-Funktion beschrieben, bei dem die Fokussieroperation mit einem Motorantrieb durchgeführt wird.
16 bis 21 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel eines Vermessungsinstruments (Gesamtstation) mit Multifokusfunktion. Bei diesem Beispiel haben die mit Elementen des zweiten Ausführungsbeispiels übereinstimmenden Elemente dieselben Bezugszeichen und werden deshalb hier nicht nochmals beschrieben.
Das Vermessungsinstrument 1 enthält ein Kollimationsfernrohr 10, das an dem Gehäuse 1a um eine horizontale Achse 1b in der in 16 gezeigten Art drehbar befestigt ist. Die äußere Erscheinungsform des Vermessungsinstruments 1 auf der Seite der Objektivlinse 16 stimmt mit derjenigen des zweiten, in 7 gezeigten Ausführungsbeispiels überein, so dass im Folgenden an entsprechenden Stellen auch auf 7 Bezug genommen wird.
Das Kollimationsfernrohr 10 hat eine Multifokusfunktion, d.h. eine AF(Autofokus)-Funktion, eine PF(Motorfokus)-Funktion und eine MF(Manuellfokus)-Funktion. Das Kollimationsfernrohr 10 hat an seiner Vorderseite die Objektivlinse 16 und auf der Rückseite das Okular 18. Das Gehäuse 1a enthält die für ein Vermessungsinstrument erforderlichen Teile, nämlich Nivellierschrauben 1c und eine Betriebsanzeige 1d.
Das Kollimationsfernrohr 10 kann zwischen der in 16 gezeigten normalen Messposition und einer Umkehr-Messposition bewegt werden, bei der das Instru ment um die horizontale Achse 1b gegenüber der normalen Messposition gedreht bzw. umgekehrt ist. Die Gesamtstation hat eine Entfernungs- und eine Winkelmessfunktion. Diese gehören nicht unmittelbar zur Erfindung und werden deshalb hier nicht weiter erläutert.
18 zeigt das optische System des Kollimationsfernrohrs 10. Ähnlich wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel enthält das Kollimationsfernrohr 10 die Objektivlinse 16, die Fokussierlinse 17, das optische Bildumkehrsystem (Porroprisma) 12, die Fokussierplatte 13 und das Okular 18, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel hat die Fokussierplatte 13 ein Fadenkreuz (Kollimationsachse) 15 zur genauen Visierfunktion. Die Fokussierlinse 17 kann in Richtung der optischen Achse L so bewegt werden, dass ein fokussiertes Bild des Objekts auf der Fokussierplatte 13 auf der Seite der Objektivlinse 16 erzeugt wird, indem die axiale Position der Fokussierlinse 17 entsprechend der Objektentfernung wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel verstellt wird. Der Benutzer kann ein vergrößertes Objektbild auf der Fokussierplatte 13 durch das Okular 18 hindurch betrachten.
Das Porroprisma 12 hat eine Strahlteilerfläche identisch mit derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, wobei eine nach dem Phasendifferenzverfahren arbeitende AF-Erfassungseinheit (Fokusdetektor) 50 in dem Lichtweg eines abgeteilten Strahlenbündels angeordnet ist. Die AF-Erfassungseinheit 50 erfasst den Fokussierzustand auf einer Fokuserfassungsfläche, die an einer der Fokussierplatte 13 optisch äquivalenten Stelle angeordnet ist. Es wird der Defokusbetrag, d.h. eine vordere oder eine hintere Fokuslage, nach demselben Prinzip wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erfasst.
In der AF-Erfassungseinheit 50 wird der Scharfstellpunkt erfasst, wozu zwei Objektbilder auf den Liniensensoren 54 dienen, welche mit den Lichtbündeln durch die zwei separaten Pupillenteile 16A und 16B (19) der Objektivlinse 16 erzeugt werden. Die Form der Pupillenteile 16A und 16B kann durch Separatormasken 55 bestimmt werden, die wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nahe den Separatorlinsen 53 angeordnet sind.
Die AF-Funktion des vierten Ausführungsbeispiels des Vermessungsinstruments arbeitet mit Einzelfokussierung, bei der nur eine AF-Operation mit der Steuerschaltung 40 ausgeführt wird, und mit kontinuierlicher Fokussierung, bei der mehrere AF-Operationen nacheinander ausgeführt werden, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Die Steuerschaltung 40 führt die AF-Operation entsprechend einer gewählten Fokussierungsart aus. Ein AF-Startschalter 56, ein Zeitgeber 46, eine Entfernungsstellvorrichtung 47 und ein Signalgeber 48 sind mit der Steuerschaltung 40 verbunden. Die Einzelfokussierung oder die kontinuierliche Fokussierung werden wahlweise gesetzt, wenn der AF-Startschalter 44 entweder nur einmal oder zweimal in einer vorbestimmten Zeit betätigt wird, wie es bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Bei der Einzelfokussierung wird nur eine Erfassung des Ausgangssignals der AF-Erfassungseinheit 50 und nur eine Rechnung/Steuerung mit der Steuerschaltung 40 abhängig von der Erfassung des Ausgangssignals der AF-Erfassungseinheit 50 ausgeführt. Die Objektivlinse 17 wird dadurch entsprechend der Objektentfernung zu der Scharfstellposition bewegt. Wird der fokussierte Zustand erreicht, so arbeitet der Signalgeber 48 und gibt einen Summton ab. Wenn die AF-Operation beendet ist, wird die Stromquelle der AF-Einrichtung abgeschaltet.
Die Fokussierlinse 17 wird axial in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung nicht nur durch die AF(Autofokus)-Operation, sondern auch durch den PF(Motorfokussierung)-Mechanismus 60 und den MF(Manuellfokussierung)-Mechanismus 70 bewegt. Der PF-Mechanismus 60 enthält einen Vorwärts-Schaltkontakt 61N und einen Rückwärts-Schaltkontakt 61F, die mit den PF-Schaltern (Hebeln) 61 betätigt werden. Die Steuerschaltung 40 bewirkt, dass der Elektromotor 64 in dem Antriebsmechanismus 63 in Vorwärtsrichtung dreht und die Fokussierlinse 17 in Richtung der optischen Achse vorwärts bewegt, wenn der Vorwärts-Schaltkontakt 61N eingeschaltet ist (Fokussierung eines nahen Objekts). Wenn der Rückwärts-Schaltkontakt 61F eingeschaltet wird, steuert die Steuerschaltung 40 den Motor 64 um, so dass die Fokussierlinse 17 in Richtung der optischen Achse L rückwärts bewegt wird (Fokussierung eines fernen Objekts). Die Operation mit dem PF- Mechanismus 60 wird unabhängig von dem Ausgangssignal der AF-Erfassungseinheit 50 durchgeführt.
17 zeigt die Anordnung der PF-Schalter 61 als Beispiel. Wie bereits erläutert, kann das Kollimationsfernrohr 10 um die horizontale Achse 1b zwischen einer normalen Messposition und einer Umkehr-Messposition geschwenkt werden. Die PF-Schalter 61 entsprechen denjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels.
Die PF-Schalter 61 sind so eingestellt, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Fokussierlinse 17 mit der Verstellung aus der Neutralposition in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung zunimmt, und nachdem sie die Grenzstellungen erreicht haben, nimmt die Bewegungsgeschwindigkeit der Fokussierlinse 17 mit zunehmender Stillstandszeit an den Grenzstellungen zu, wie es bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fall ist.
Da das Okular 18 gegenüber der optischen Achse der Objektivlinse 16 wegen des Porroprismas 12 in dem Kollimationsfernrohr 10 (18) versetzt ist, liegt die Mitte des Okulars horizontal exzentrisch zu der Mitte des Kollimationsfernrohrs 10, wie es 17 zeigt. Der AF-Schalter 56 für die oben beschriebene AF-Operation befindet sich wegen der exzentrischen Anordnung des Okulars 18 in einem Raum im Seitenteil des Linsengehäuses 2 des Kollimationsfernrohrs. Der AF-Schalter 56 ist also zwischen den beiden PF-Schaltern 61 neben dem Okular 18 angeordnet.
Der MF-Mechanismus 70 bewegt die Fokussierlinse 17 in Richtung der optischen Achse vorwärts oder rückwärts entsprechend der Vorwärts- oder Rückwärtsdrehung des Fokussierrings (manuelle Fokussierung) 71, der nahe dem okularseitigen Ende des Kollimationsfernrohrs 10 drehbar gelagert ist. Der Fokussierring 71 liegt koaxial zu der optischen Achse L der Objektivlinse 16. Der MF-Mechanismus 70 kann bei dem vierten Ausführungsbeispiel demjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels nach 12 entsprechen.
20 zeigt das Flussdiagramm der Arbeitsweise des Vermessungsinstruments mit der Multifokusfunktion als Beispiel. Die Operation wird mit der Steuerschaltung 40 durchgeführt.
Wird der PF-Schalter 61 betätigt, so wird geprüft, ob der Vorwärts-Schaltkontakt 61N oder der Rückwärts-Schaltkontakt 61F eingeschaltet wird (S301). Ist einer der beiden Kontakte eingeschaltet (S301: Ja), so werden die Operationen des in 13 dargestellten Flussdiagramms ausgeführt. Die Verstellung des PF-Schalters 61 aus der Neutralstellung wird erfasst (S302), so dass der Motor 41 in einer dem betätigten Schaltkontakt entsprechenden Richtung betrieben wird (S303) sowie mit einer Drehgeschwindigkeit, die mit der Verstellung zunimmt, wobei die in dem Speicher gespeicherten Daten benutzt werden. Dann wird geprüft, ob der PF-Schalter 61 eine seiner Grenzstellungen erreicht (S304). Trifft dies zu (S304: Ja), so wird der Motor 41 beschleunigt (S305). Hat der PF-Schalter 61 eine der Grenzstellungen nicht erreicht (S304: Nein), so geht die Steuerung zu Schritt S302 zurück.
Wird weder der Vorwärts-Schaltkontakt 61N noch der Rückwärts-Schaltkontakt 61F eingeschaltet (S301: Nein), wird geprüft, ob der AF-Schalter 56 eingeschaltet ist (S401). Ist er nicht eingeschaltet (S401: Nein), kehrt die Steuerung zu Schritt S301 zurück. Ist der AF-Schalter 56 eingeschaltet (S401: Ja), wird der Zeitgeber 46 freigegeben (initialisiert) (S402), und es wird die Fokussieroperation ausgeführt (S403).
Dann wird geprüft (S404), ob die Fokussierung abgeschlossen ist. Ist sie abgeschlossen (S404: Ja), wird ein Summer 48 eingeschaltet und erzeugt einen hörbaren Ton (S405). Wird der fokussierte Zustand nicht erreicht (S404: Nein), wird die Fokussierlinse 23 in eine der in der Entfernungsstellvorrichtung 47 eingestellten und gespeicherten Entfernung entsprechende Fokussierposition gebracht (S409).
Dann wird mit dem Zeitgeber 46 geprüft (S406), ob eine Minute (vorbestimmte Zeit) abgelaufen ist. Ist dies nicht der Fall (S406: Nein), so wird geprüft, ob die laufende Betriebsart die kontinuierliche Fokussierung ist, d.h. ob der AF- Startschalter 44 zweimal gedrückt wurde (S407). Handelt es sich um die kontinuierliche Fokussierung (S407: Ja), so kehrt die Steuerung zu Schritt S403 zurück, um die dann folgenden Operationen zu wiederholen. Ist die laufende Betriebsart nicht die kontinuierliche Fokussierung (S407: Nein), so wird die Stromquelle der AF-Einrichtung abgeschaltet (S408). Ist aber eine Minute abgelaufen (S406: Ja), so wird die Stromquelle der AF-Einrichtung abgeschaltet (S410).
Die Fokussieroperation bei Schritt S403 des Flussdiagramms nach 20 stimmt mit derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels nach 5 überein.
Beim dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel hat das Vermessungsinstrument eine Multifokusfunktion, d.h. die AF-, die PF- und die MF-Funktion, die ohne eine Schaltoperation ausgeführt werden können.
21 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Vermessungsinstruments mit Multifokusfunktion. Bei diesem Beispiel sind zwei PF-Schalter 61 an der Außenseite des Fokussierrings 71 anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel vorgesehen. Mit dieser Anordnung ist es möglich, andere Teile anzuordnen, ohne durch die Position der PF-Schalter 61 behindert zu sein.
Das Porroprisma 12, das als optisches Bildumkehrsystem dient, und das Strahlteilersystem für die AF-Einheit 50 sind bekannt und können in verschiedener Weise modifiziert werden, so dass das Bildumkehrsystem und das Strahlteilersystem nicht auf die in dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel verwendeten beschränkt sind. Bei dem vierten bzw. fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um ein Vermessungsinstrument mit Multifokusfunktion, bei dem die Fokussieroperation in den verschiedenen Betriebsarten durchgeführt wird.

Claims

Vermessungsinstrument mit einer AF-Einrichtung mit Fokussierlinse und Kollimationsfernrohr, umfassend: einen Fokusdetektor zum Erfassen des Fokussierzustandes mit dem Kollimationsfernrohr und eine Steuerung zum Bewegen der Fokussierlinse des Kollimationsfernrohrs in eine Scharfstellposition abhängig von dem mit dem Fokusdetektor erfassten Fokussierzustand, wobei das Vermessungsinstrument mit Einzelfokussierung arbeitet, bei der nur eine Erfassung des Ausgangssignals des Fokusdetektors und nur eine Steueroperation abhängig von dem erfassten Ausgangssignal ausgeführt wird, das Vermessungsinstrument mit einer kontinuierlichen Fokussierung arbeitet, bei der mehrere Erfassungen des Ausgangssignals des Fokusdetektors und mehrere Steueroperationen abhängig von den erfassten Ausgangssignalen nacheinander innerhalb einer vorbestimmten Zeit ausgeführt werden, und die Einzelfokussierung und die kontinuierliche Fokussierung an dem Vermessungsinstrument wahlweise einstellbar sind.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfokussierung ausgeführt wird, wenn ein AF-Schalter nur einmal betätigt wird, und dass die kontinuierliche Fokussierung ausgeführt wird, wenn der AF-Schalter in einer vorbestimmten Zeit zweimal betätigt wird.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelfokussierung durchgeführt wird, wenn ein AF-Schalter nur einmal eingeschaltet wird, und dass die kontinuierliche Fokussierung durchgeführt wird, wenn der AF-Schalter während einer vorbestimmten Zeit kontinuierlich eingeschaltet wird.
Vermessungsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Wahlschalter zum Wählen der Einzelfokussierung und der kontinuierlichen Fokussierung.
Vermessungsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung die Fokussierlinse des Kollimationsfernrohrs in eine Fokussierungsposition entsprechend einer spezifischen Vorgabeentfernung bewegt, wenn das Ausgangssignal des Fokusdetektors bei Arbeiten der Steuerung einen Defokussierungszustand angibt.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Entfernungsstellvorrichtung zum wahlweisen Einstellen der Vorgabeentfernung.
Vermessungsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kontinuierliche Fokussierung bei Ablauf eines Zeitgebers beendet wird.
Vermessungsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquelle der AF-Einrichtung durch Betätigen des AF-Schalters eingeschaltet wird.
Vermessungsinstrument mit Fokussierlinse und Kollimationsfernrohr, umfassend: einen Motor-Antriebsmechanismus mit einem Elektromotor zum Antreiben der Fokussierlinse in Richtung der optischen Achse, einen motorgetriebenen Fokussiermechanismus, der die Fokussierlinse des Kollimationsfernrohrs in Richtung der optischen Achse mittels des Motor-Antriebsmechanismus vorwärts und rückwärts bewegt, und eine Schalteranordnung, die mit dem Motor-Antriebsmechanismus derart in Wirkverbindung sieht, dass die Bewegung der Fokussierlinse benutzerseitig durch Betätigen der Schalteranordnung steuerbar ist.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Linsengehäuse des Kollimationsfernrohrs umsteuerbar um eine horizontale Achse zwischen einer normalen Messposition und einer Umkehr-Messposition drehbar ist, und dass das Kollimationsfernrohr auf der okularseitigen Seite des Linsengehäuses zwei die Schalteranordnung bildende PF-Schalter hat, die in der normalen Messposition und der Umkehr-Messposition des Linsengehäuses des Kollimationsfernrohrs über und unter einer durch die optische Achse eines Okulars laufenden horizontalen Ebene angeordnet sind.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Fokussierlinse mit der Verstellung eines der Schalter in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung gegenüber einer Neutralstellung sowie dann zunimmt, wenn der Schalter in seine Grenzstellung kommt und seine Stillstandszeit zunimmt.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 9, 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen MF-Mechanismus, mit dem die Fokussierlinse des Kollimationsfernrohrs in Richtung der optischen Achse manuell verstellbar ist.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der MF-Mechanismus an einem umsteuerbar drehbaren Linsengehäuse des Kollimationsfernrohrs vorgesehen ist und einen manuell betätigbaren Einstellring auf der Okularseite des Linsengehäuses hat, der das Okular, in Richtung der optischen Achse von der Okularseite her gesehen, umgibt und vor dem Okular angeordnet ist, und dass die Fokussierlinse in Richtung der optischen Achse durch Drehen des manuell drehbaren Einstellringes bewegbar ist.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehrichtungen des manuell drehbaren Einstellringes zur Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Fokussierlinse den Bewegungsrichtungen der PF-Schalter entsprechen.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die PF-Schalter innerhalb der Kontur des manuell drehbaren Einstellringes, von der Okularseite in Richtung der optischen Achse gesehen, angeordnet sind.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die PF-Schalter außerhalb der Kontur des manuell drehbaren Einstellringes, von der Okularseite in Richtung der optischen Achse gesehen, angeordnet sind.
Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der manuell drehbare Einstellring direkt mit dem motorgetriebenen Fokussiermechanismus verbunden ist.
Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 9 bis 17, gekennzeichnet durch einen Fokusdetektor zum Erfassen des Fokussierzustandes des Kollimationsfernrohrs, und eine AF-Steuerung zum Bewegen der Fokussierlinse des Kollimationsfernrohrs in eine Scharfstellposition mittels des Motor-Antriebsmechanismus abhängig von dem mit dem Fokusdetektor erfassten Fokussierzustand, wobei der motorgetriebene Fokussiermechanismus die Fokussierlinse über den Motor-Antriebsmechanismus unabhängig von dem Ausgangssignal des Fokusdetektors antreibt.
Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die PF-Schalter einen konkaven Abschnitt zum Fingereingriff haben, der nach innen zur Mitte des Linsengehäuses des Kollimationsfernrohrs gebogen ist, so dass die Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung des konkaven Abschnitts gegenüber einer Neutralposition ein Betriebssignal an den Motor-Antriebsmechanismus zum Bewegen der Fokussierlinse entsprechend in Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung abgibt.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsengehäuse auf der Okularseite einen AF-Schalter zwischen den PF-Schaltern hat, der zum Betätigen der AF-Steuerung dient.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitte des Okulars in horizontaler Richtung gegenüber der Mitte des Kollimationsfernrohrs versetzt ist, und dass der AF-Schalter an dem Linsengehäuse nahe dem Okular angeordnet ist.