DE19616832B4

DE19616832B4 - Fokussiervorrichtung für ein Vermessungsinstrument

Info

Publication number: DE19616832B4
Application number: DE19616832A
Authority: DE
Inventors: Satoru Nakamura; Yasuo Nakamura
Original assignee: Pentax Corp; Pentax Precision Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp; Pentax Precision Co Ltd
Priority date: 1995-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2016-04-27
Also published as: JPH0914963A; US5715101A; JP3648514B2; DE19616832A1

Abstract

Fokussiervorrichtung für ein Vermessungsinstrument (10) mit einer Objektivlinsengruppe (11), einer Fokussierlinsengruppe (12) und einem Fadenkreuz (14), bei der die Fokussierlinsengruppe (12) bewegbar ist, um ein Objektbild auf dem Fadenkreuz (14) zu erzeugen, mit einem die Fokussierlinsengruppe (12) in Richtung der optischen Achse (O) antreibenden Motor (42), Mitteln (48) zum Erfassen des Fokussierzustandes des Objektbildes und zum Steuern des Motors (42) entsprechend dem erfaßten Fokussierzustand, einem durch Drehen des Motors (42) gedrehten Achsteil (25), der die Fokussierlinsengruppe (12) in Richtung der optischen Achse (O) bewegt, einem Scharfstellknopf (36) der koaxial mit dem Achsteil (25) angeordnet und in dessen axialer Richtung bewegbar ist, und mehreren Kupplungen (32, 33, 51, 52), die abhängig von der axialen Bewegung des Scharfstellknopfes (36) wahlweise den Scharfstellknopf (36) oder den Motor (42) mit dem Achsteil (25) lösbar kuppeln.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fokussiervorrichtung für ein Vermessungsinstrument, beispielsweise für ein automatisches Nivelliergerät, mit dem eine Visierlinie in einer horizontalen Ebene eingestellt wird, die eine Referenzposition enthält.
Ein automatisches Nivelliergerät besteht im wesentlichen aus einem Teleskop und einem eine horizontale Ebene einrichtenden optischen System (optisches Kompensationssystem). Wenn eine Referenzposition (Visierpunkt) mit einer Entfernung zum Nivelliergerät durch das Teleskop anvisiert wird, gewährleistet das die horizontale Ebene einrichtende optische System, daß eine horizontale feine Linie eines Fadenkreuzes des Teleskops tatsächlich horizontal liegt, auch wenn die optische Achse des Teleskops nicht genau in einer horizontalen Ebene liegt.
Wenn ein weiterer Visierpunkt anvisiert wird, nachdem das Teleskop um eine vertikale Achse geschwenkt wurde, die senkrecht zur optischen Achse liegt, befindet sich der Visierpunkt in derselben horizontalen Ebene wie die Referenzposition.
Das optische System des Teleskops eines solchen automatischen Nivelliergeräts besteht, von der Objektseite her gesehen, aus einer Objektivlinsengruppe, einer Fokussierlinsengruppe und einem Okular. Durch die Fokussierlinsengruppe kann ein scharfes Bild eines anvisierten Referenzobjekts (Referenzpunkt) unabhängig von der Objektentfernung betrachtet werden. Die Position der Fokussierlinsengruppe wird abhängig von der Objektentfernung eingestellt, so daß ein scharfes Objektbild auf dem Fadenkreuz in der Scharfstellebene erzeugt wird. Dieses Objektbild kann durch das Okular betrachtet werden.
Nimmt man an, daß der Objektentfernungsbereich des Teleskops beispielsweise 0,2 m bis ∞ ist und daß die Fokussierlinsengruppe eine konkave Linse enthält, so ist ihr Bewegungsbereich zur Scharfeinstellung etwa 30 mm. Die Fokussierlinsengruppe wird üblicherweise durch Drehen eines Scharfstellknopfes am Teleskop längs der optischen Achse verschoben. Ist der Bewegungsbetrag der Fokussierlinsengruppe relativ zur Winkelverstellung des Scharfstellknopfes klein, so muß dieser manchmal um einen großen Betrag gedreht werden, um die Fokussierlinsengruppe in die Scharfeinstellung zu bringen, d.h. die Scharfeinstellung dauert manchmal lange, obwohl das Bild auf dem Fadenkreuz in der Scharfstellebene lange vorhanden bleibt, bezogen auf den Drehbetrag des Scharfstellknopfes.
Wenn andererseits der Bewegungsbetrag der Fokussierlinsengruppe gegenüber der Drehung des Scharfstellknopfes groß ist, so muß dieser nicht lange gedreht werden, jedoch ist die Zeit, während der das Bild auf dem Fadenkreuz in der Scharfstellebene verbleibt, zu kurz, bezogen auf den Drehbetrag des Scharfstellknopfes, d.h. die Fokussierlinsengruppe bewegt sich über einen langen Weg, auch wenn der Scharfstellknopf nur geringfügig gedreht wird. Dadurch ist es, wenn der Weg der Fokussierlinsengruppe gegenüber dem Drehbetrag des Scharfstellknopfes lang ist, schwierig, die Scharfeinstellung schnell zu erreichen, da der Scharfstellknopf jeweils nur geringfügig gedreht werden muß, was zu einem zeitraubenden Vorgang führt.
Da es ferner unmöglich ist, mit bloßem Auge zu entscheiden, ob das anvisierte Objekt in der vorderen oder der hinteren Fokuslage ist, wird der Scharfstellknopf oft zunächst in der falschen Richtung gedreht.
Bei einem automatischen Nivelliergerät erfolgt die Scharfeinstellung automatisch, jedoch wäre es günstig, die Scharfeinstellung je nach Erfordernis automatisch oder manuell auszuführen und zwischen diesen Betriebsarten leicht und sicher umzuschalten.

Aus der Druckschrift DE 42 16 908 A1 ist eine Kamera mit einer Fokussiervorrichtung bekannt. Diese Kamera enthält Kupplungen, mit denen zwischen einem automatischen und einem manuellen Fokussierbetrieb umgeschaltet werden kann. Ferner sind ein Umschaltring und eine Antriebswelle zur automatischen Fokussierung vorgesehen, die nicht koaxial zueinander angeordnet sind. In der Druckschrift US 48 93 145 ist ebenfalls eine Kamera mit einer Fokussiervorrichtung offenbart, bei der mit Hilfe von Kupplungen zwischen einem automatischen und einem manuellen Fokussierbetrieb umgeschaltet wird. Auch bei dieser Kamera sind ein Umschaltring und eine Antriebswelle vorgesehen, die nicht koaxial zueinander angeordnet sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Fokussiervorrichtung für ein Vermessungsinstrument anzugeben, die mit einem einfachen und kompakten Aufbau ein Umschalten zwischen manueller und automatischer Fokussierung ermöglicht.

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

Gemäß der Erfindung ist eine Fokussiervorrichtung für ein Vermessungsinstrument mit einem Objektiv, einer Fokussierlinse und einem Fadenkreuz vorgesehen. Die Fokussierlinse kann in Richtung der optischen Achse bewegt werden, um ein Objektbild auf dem Fadenkreuz zu erzeugen. Eine Drehachse wird mit einem Motor gedreht, um die Fokussierlinse in Richtung der optischen Achse zu bewegen. Es ist eine Vorrichtung zum Erfassen der Scharfeinstellung des Objektbildes und zur entsprechenden Steuerung des Motors vorgesehen. Ferner ist ein mit der Drehachse koaxialer und in ihrer Achsrichtung bewegbarer Scharfstellknopf vorgesehen. Mehrere Kupplungen kuppeln den Scharfstellknopf oder den Motor mit der Drehachse abhängig von der axialen Bewegung des Scharfstellknopfes.

Bei dieser Anordnung kann nicht nur wahlweise zwischen der manuellen und der automatischen Scharfeinstellung umgeschaltet werden, sondern diese Auswahl erfolgt auch leicht und sicher durch die axiale Bewegung des Scharfstellknopfes.

Vorzugsweise enthält die Erfassungs- und Steuerungsvorrichtung ein mit Phasenerfassung arbeitendes Autofokussystem mit zwei Abbildungslinsen und zwei Liniensensoren, die jeweils aus einem Mehrsegment-CCD-Liniensensor bestehen. Ein Strahlenteiler wie z.B. ein halbdurchlässiger Spiegel ist vorzugsweise zwischen der Fokussierlinse und dem Fadenkreuz angeordnet, so daß ein Teil des durch das Objektiv und die Fokussierlinse fallenden Objektlichtes von dem Strahlenteiler auf die beiden Liniensensoren über die Abbildungslinsen reflektiert wird. Die Erfassungs- und Steuervorrichtung kann aber auch mit jedem anderen Autfokussystem arbeiten, beispielsweise mit einem Infrarotsystem oder einem Kontrastvergleichssystem.

Vorzugsweise enthält die Erfassungs- und Steuervorrichtung einen Codierer zum Erfassen der jeweiligen Position der Fokussierlinse in Richtung der optischen Achse, um den Motor mit Impulssignalen des Codierers zu steuern.

Vorzugsweise sind eine erste und eine zweite Kupplung vorgesehen, die jeweils zur automatischen und zur manuellen Fokussierung dienen. Wird der Scharfstellknopf in der einen axialen Richtung bewegt, so kuppelt die erste Kupplung den Scharfstellknopf von der Drehachse ab und kuppelt den Motor mit der Drehachse. Wird der Scharfstellknopf in der anderen axialen Richtung bewegt, so trennt die zweite Kupplung den Motor von der Drehachse und kuppelt den Scharfstellknopf mit der Drehachse.

Vorzugsweise liegen die Achse des Scharfstellknopfes und die Drehachse normal zur optischen Achse. Die Fokussierlinse hat eine Zahnung parallel zur optischen Achse. Diese steht in Eingriff mit einem Ritzel auf der Drehachse. Dabei kann die Drehung des Scharfstellknopfes auf die Fokussierlinse in einfacher Weise übertragen werden. Das Ritzel kann einstückig mit der Drehachse ausgeführt sein.

Wenn die Achse des Scharfstellknopfes und die Drehachse normal zur optischen Achse des optischen Systems liegen, kann der Schwerpunkt des Überwachungsinstruments weitgehend in dessen Mitte liegen, da der Scharfstellknopf in der Längsrichtung des Überwachungsinstruments mittig angeordnet ist. Bei Drehen des Scharfstellknopfes wirkt keine oder eine nur geringe Kraft auf den Teil des Überwachungsinstruments außerhalb des Schwerpunktes, so daß es leicht horizontal gehalten werden kann.

Die erste Kupplung kann einen ersten Kupplungsteil und einen ersten Kupplungszahnteil haben, der koaxial mit dem Scharfstellknopf angeordnet ist. Der erste Kupplungsteil und der erste Kupplungszahnteil werden ein- bzw. ausgekuppelt, wenn der Scharfstellknopf jeweils in der einen oder der anderen axialen Richtung bewegt wird. Die zweite Kupplung hat einen zweiten Kupplungsteil und einen zweiten Kupplungszahnteil koaxial mit dem Scharfstellknopf. Der zweite Kupplungsteil und der zweite Kupplungszahnteil werden ein- bzw. ausgekuppelt, wenn der Scharfstellknopf in der jeweils anderen oder der einen axialen Richtung bewegt wird. Vorzugsweise sind der erste und der zweite Kupplungszahnteil zu dem ersten bzw. zweiten Kupplungsteil hin jeweils durch eine erste bzw. zweite Feder beaufschlagt.

Wenn mindestens die erste oder die zweite Kupplung eine Reibungskupplung ist, ergibt sich eine verkürzte Eingriffszeit der Kupplung.

Vorzugsweise ist ein Rastmechanismus vorgesehen, der den Scharfstellknopf in einer Automatikstellung, in der die erste Kupplung einkuppelt, oder in einer Manuellstellung, in der die zweite Kupplung einkuppelt, einrastet. Der Rastmechanismus kann zwei einander benachbarte Rastnuten am Umfang des Scharfstellknopfes und zwei Rastklinken haben, die in die Rastnuten einrasten, wenn der Scharfstellknopf in axialer Richtung bewegt wird. Wenn eine der Rastnuten, in die die entsprechende Klinke bei Automatikeinstellung einrastet, mindestens ein Eingriffsloch hat, in das die Klinke einrasten kann, ergibt sich nicht nur eine Positionierung der axialen Stellung des Scharfstellknopfes, sondern auch eine Drehsperre, die ein Drehen des Scharfstellknopfes verhindert, wenn die Betriebsart auf automatische Steuerung (Einstellung) umgeschaltet ist.

Vorzugsweise bewegt ein Antrieb den Scharfstellknopf in axialer Richtung. Dies verhindert ein zufälliges Bewegen des Objektes aus dem Sichtfeld oder eine Veränderung der Scharfeinstellung, wenn die Betriebsart zwischen manueller und automatischer Scharfeinstellung umgeschaltet wird.

Der Antrieb für den Scharfstellknopf hat einen zylindrischen Drehschalter und einen Umsetzmechanismus, der die Drehung des Drehschalters in eine geradlinige Bewegung des Scharfstellknopfes umsetzt. Der zylindrische Drehschalter kann relativ zum Scharfstellknopf gedreht, jedoch nicht in axialer Richtung bewegt werden.

Der Bewegungsumsetzmechanismus hat eine lineare Führungsnut für die geradlinige Bewegung auf dem Körper des Überwachungsinstruments in axialer Richtung des Scharfstellknopfes, eine an dem Drehschalter vorgesehene schräge Führungsnut, die ge genüber der axialen Richtung schräg verläuft, und ein zu führendes Element, das mit dem Scharfstellknopf gemeinsam in axialer Richtung beweglich ist und in die lineare Führungsnut und die schräge Führungsnut eingesetzt ist. Das zu führende Element besteht vorzugsweise aus einem in das zylindrische Element eingeschraubten Führungszapfen. Er ragt in das zylindrische Element, so daß es in der Umfangsnut verschiebbar ist.

Der Scharfstellknopf hat an seinem äußeren Umfang eine Umfangsnut normal zur optischen Achse. Ein zylindrisches Element ist auf dem Scharfstellknopf relativ drehbar angeordnet.

Vorzugsweise ist die Drehachse zwischen der Fokussierlinse und dem Motor angeordnet, und der Scharfstellknopf hat Zylinderform.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
1 den Schnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Fokussiervorrichtung bei automatischer Einstellung,
2 den Schnitt der Hauptelemente der Fokussiervorrichtung nach 1 bei manueller Einstellung,
3 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Fokussiervorrichtung nach 1,
4 die Vorderansicht eines Untersetzungsmechanismus und eines Linsenantriebsmotors in der Fokussiervorrichtung nach 1,
5 eine vergrößerte Darstellung des Linsenantriebsmotors auf einer Trägerplatte in der in 1 gezeigten Fokussiervorrichtung,
6 die Seitenansicht des Untersetzungsmechanismus mit entfernter Trägerplatte bei der in 1 gezeigten Fokussiervorrichtung,
7 einen teilweise abgewickelten Schnitt des Linsenantriebsmotors in der Fokussiervorrichtung nach 1,
8 eine schematische Darstellung des Teleskops und eines automatischen Fokussiersystems in einem automatischen Nivelliergerät, auf das die Erfindung anwendbar ist,
9 eine beispielsweise Darstellung des Fokuserfassungssystems in einem automatischen Fokussiersystem,
10 die Vorderansicht eines automatischen Nivelliergeräts, bei dem die Erfindung anwendbar ist,
11 die Draufsicht des in 10 gezeigten automatischen Nivelliergeräts,
12 den Schnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Fokussiervorrichtung bei automatischer Einstellung,
13 den Schnitt der Hauptelemente der Fokussiervorrichtung nach 12 bei manueller Einstellung,
14 die Draufsicht der Hauptelemente der Fokussiervorrichtung nach 12, und
15 die schematische Darstellung eines eine horizontale Ebene einrichtenden optischen Systems in dem automatischen Nivelliergerät nach 10.
10 und 11 zeigen ein automatisches Nivelliergerät 10 nach der Erfindung. 8 zeigt schematisch das optische System und ein automatisches Fokussiersystem (Autofokussystem) in diesem Gerät. Das automatische Nivelliergerät 10 enthält ein TTL-Autofokussystem mit einem Teleskop 8, das aus einer Objektivlinsengruppe 11 positiver Brechkraft, einer Fokussierlinsengruppe 12 negativer Brechkraft, einem eine horizontale Ebene einrichtenden optischen System 13, einem Strahlenteiler (halbdurchlässiger Spiegel) 18, einer Fadenkreuzplatte 14 und einer Okularlinse 15 positiver Brechkraft besteht, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite (d.h. von einer Meßlatte B) her gesehen angeordnet sind. Die Objektivlinsengruppe 11 ist in 8 als Einzellinse dargestellt, tatsächlich enthält sie jedoch mehrere Linsen, wie 11 zeigt.
Das die horizontale Ebene einrichtende optische System 13, das an sich bekannt ist, enthält gemäß 15 ein erstes Kompensationsprisma 13a, einen Kompensationsspiegel 13b und ein zweites Kompensationsprisma 13c und ist bezüglich der Mitte des Kompensationsspiegels 13b symmetrisch aufgebaut. Das optische System 13 hängt an einer Kette 13e, die an einem Träger 13d aufgehängt ist.
Das Teleskop 8 hat in dem vorstehend beschriebenen Aufbau beispielsweise die Vergrößerung 24 und ist an einem Rahmen 19 befestigt, der auf einem Drehtisch 17 montiert ist, wie 10 und 11 zeigen. Der Drehtisch 17 kann um eine vertikale Achse 17X gedreht werden, die normal zur optischen Achse O des Teleskops 8 liegt, so daß Objekte mit unterschiedlichem Abstand zum automatischen Nivelliergerät 10, jedoch in einer gemeinsamen horizontalen Ebene, durch das Teleskop 8 anvisiert werden können.
Wie 8 zeigt, hat das automatische Nivelliergerät 10 auch eine Führung 22, in der eine Fokussierlinse 12 in Richtung der optischen Achse O bewegt wird, eine zur optischen Achse O an der Führung 22 vorgesehene Zahnung 22a und eine Drehachse 25 mit einem Ritzel 25a (1 und 2) in Eingriff mit der Zahnung 22a. Wird die Drehachse 25 manuell oder automatisch gedreht, so wird die Fokussierlinse 12 in Richtung der optischen Achse O bewegt, um die Scharfeinstellung des Teleskops 8 bezüglich der Meßlatte B zu verändern.
Ferner enthält das automatische Nivelliergerät 10 einen Linsenantriebsmotor 42, der die Drehachse 25 dreht, ein in eine Kupplung eingebautes Untersetzungsgetriebe 41, das die Drehung des Linsenantriebsmotors 42 auf die Drehachse 25 überträgt, und einen Codierer 40. Dieser gibt Positionsinformationen in Form von Impulssignalen ab, die sich aus der Umdrehungszahl eines Zahnrades in dem Untersetzungsgetriebe 41 ergeben.
Ein Teil des von dem optischen System 13 abgegebenen Lichtes wird an dem Strahlenteiler 18 rechtwinklig auf einen Fokuserfassungssensor 21 nahe dem Strahlenteiler 18 reflektiert. Zwischen dem Strahlenteiler 18 und dem Fokuserfassungssensor 21 ist eine der Bildfläche äquivalente Fläche 14C in einer der Position der Fadenkreuzplatte 14 optisch äquivalenten (konjugierten) Position angeordnet. Der Fokuserfassungssensor 21 empfängt das an dem Strahlenteiler 18 reflektierte Licht und gibt entsprechende Signale an eine Fokuserfassungseinheit 48 ab.
Das automatische Nivelliergerät 10 hat ferner eine Autofokussteuerung 49 mit einer CPU 47, einem Motortreiber 45, einer Impulserfassung 46, der Fokuserfassungseinheit 48 und einem RAM 50. Der Fokuszustand auf der äquivalenten Bildfläche 14C wird mit der Fokuserfassungseinheit 48 durch die Signale des Fokuserfassungssensors 21 erfaßt. Der Fokuserfassungssensor 21 ist an sich bekannt und in 9 beispielsweise dargestellt.
Der Fokuserfassungssensor 21 besteht aus einer Kondensorlinse 21a, zwei Bildteilerlinsen 21b und zwei Liniensensoren 21c, die Mehrsegment-CCD-Liniensensoren sind und hinter den Bildteilerlinsen 21b angeordnet sind. Die Liniensensoren 21c sind vorzugsweise horizontal ausgerichtet, d.h. längs einer horizontalen Ebene normal zu der Meßlatte B. Es sei bemerkt, daß die Meßlatte B an einem Referenzpunkt auf dem Boden steht und in dieser Lage gehalten wird.
Ein Objektbild (d.h. der Referenzlatte B) fällt auf jeden Liniensensor 21c, wenn es auf der äquivalenten Bildfläche 14C (in Scharfeinstellung) erzeugt wird. Die relativen Orte der beiden Objektbilder ändern sich jedoch abhängig von der Lage des Scharfstellpunktes relativ zur äquivalenten Bildfläche 14C, d.h. wenn das Objektbild an einer Stelle vor der äquivalenten Bildfläche 14C (vordere Fokuslage) oder an einer Stelle hinter der äquivalenten Bildfläche 14C (hintere Fokuslage) erzeugt wird, wobei die Bildlage auf den Liniensensoren 21c unterschiedlich ist. Abweichungen von der Scharfstellposition können abhängig von den Bildpositionen auf den Liniensensoren 21c erfaßt werden. Die Ausgangssignale der Liniensensoren 21c werden nämlich mit einem Vorverstärker (nicht dargestellt) der Fokuserfassungseinheit 48 verstärkt und in einer (nicht dargestellten) Rechenschaltung berechnet, um eine Fokuslage, eine vordere Fokuslage oder eine hintere Fokuslage sowie den Defokusbetrag usw. zu erfassen. Die Fokuserfassungseinheit 48 gibt den erfaßten Zustand und den Defokusbetrag an die CPU 47 aus.
Die CPU 47 liefert ein Treibersignal an den Linsenantriebsmotor 42 über den Motortreiber 45 entsprechend den Defokusdaten, die von der Fokuserfassungseinheit 48 abgegeben werden, um damit die Fokussierlinse 12 in einer Richtung zu bewegen, in der das scharfe Objektbild auf der äquivalenten Bildfläche 14C erreicht wird. Die Drehung des Linsenantriebsmotors 42 wird auf die Führung 22 über das Untersetzungsgetriebe 41, die Drehachse 25 und die Zahnung 22a übertragen. Die Daten werden dem Impulsdetektor 46 als Impulsdaten über den Codierer 40 zugeführt. Der Impulsdetektor 46 liefert die Position der Fokussierlinse 12 entsprechend den Impulsdaten an die CPU 47 als ein Signal, das die Objektentfernung angibt, wenn das Bild des Objekts (Meßlatte B) auf dem Fadenkreuz 14 über die Fokussierlinse 12 erzeugt wird.
Ein Schaltmechanismus zum Umschalten zwischen manueller und automatischer Einstellung der Fokussiervorrichtung wird im folgenden erläutert.
Wie 6 und 7 zeigen, enthält das Untersetzungsgetriebe 41 der Fokussiervorrichtung ein Übertragungszahnrad 28 und Zahnräder 73, 71, 69, 66, 62 und 60, die auf Achsen 24, 72, 70, 67, 65, 61 und 59 zwischen Lagerplatinen 26a und 26b jeweils drehbar gelagert sind, welche mit dem Gehäuse des automatischen Nivelliergeräts 10 verbunden sind. 5 zeigt den Linsenantriebsmotor 42 montiert an der Lagerplatine 26a, wobei ein Ritzel 57 auf der Motorwelle 42a von der Lagerplatine 26a absteht. Das Ritzel 57 steht in Eingriff mit einer Zahnung 60a großen Durchmessers des Zahnrades 60, das wiederum in ein Dreherfassungszahnrad 63 auf der Achse 61 koaxial mit dem Zahnrad 62 eingreift, so daß die Drehung des Linsenantriebsmotors 42 auf den Codierer 40 über das Dreherfassungszahnrad 63 übertragen wird.
Eine Zahnung 60b kleinen Durchmessers koaxial mit der Zahnung 60a großen Durchmessers des Zahnrades 60 greift in eine Zahnung 62a großen Durchmessers des Zahnrades 62 ein. Die Zahnung 66b kleinen Durchmessers koaxial mit der Zahnung 66a des Zahnrades 66 großen Durchmessers greift in eine Zahnung 69a großen Durchmessers des Zahnrades 60 ein. Eine Zahnung 69b kleinen Durchmessers koaxial mit der Zahnung 69a großen Durchmessers greift in eine Zahnung 71a großen Durchmessers des Zahnrades 71 ein. Eine Zahnung 71b kleinen Durchmessers koaxial mit der Zahnung 71a großen Durchmessers greift in eine Zahnung 73a großen Durchmessers des Zahnrades 73 ein. Eine Zahnung 73b kleinen Durchmessers koaxial mit der Zahnung 73a großen Durchmessers greift in das Übertragungszahnrad 28 ein.
Ein Lagerelement 31 (3), das einen Teil 31c kleinen Durchmessers hat, der in eine Öffnung 27 der Trägerplatine 26a nahe dem Übertragungszahnrad 28 eingesetzt ist, ist mit der Trägerplatine 26a mit nicht dargestelltem Bolzen fest verbunden, die durch einen Flanschteil 31a des Lagerelements 31 geführt sind, wie in 1 gezeigt ist. Das Lagerelement 31 hat eine Lageröffnung 31b, deren Achse A normal zur optischen Achse O des die horizontale Ebene einrichtenden optischen Systems 13 liegt, welches die Objektivlinsengruppe 11 und die Fokussierlinse 12 enthält. Eine Drehachse 25 ist mit einem Achsteil 25b drehbar in die Lageröffnung 31b eingesetzt, so daß ihre Achse A normal zur optischen Achse O liegt. Die Drehachse 25 ist gleichfalls mit einem Ritzel 25a versehen, dessen Durchmesser größer als die Lageröffnung 31b ist und das über eine Beilagscheibe 53 an der Vorderseite des Lagerelements 31 anliegt.
Ein Achsteil 25c kleinen Durchmessers, der zur Hinterseite der Lagerplatine 26a durch die Lageröffnung 31b des Lagerelements 31 ragt, ist koaxial in einen hohlen Teil 32d einer zylindrischen Kupplungsachse 32 eingesetzt und darin befestigt. Die Kupplungsachse 32 liegt mit ihrem vorderen Ende (in 1 linkes Ende) an der Hinterseite des Lagerelements 31 über eine Beilagscheibe 54 an, um eine axiale Bewegung zu verhindern. Die Kupplungsachse 32 hat an ihrer vorderen Umfangskante zwei diametral einander gegenüberliegende Automatik-Kupplungsnuten 32a (3). Ein Teil 32b großen Durchmessers ist mit den Kupplungsnuten 32a verbunden, und ein Teil 32c kleinen Durchmessers ist mit dem Teil 32b großen Durchmessers verbunden, Ein zylindrisches Kupplungselement 52 (3) mit zwei gestuften Teilen 52a für die manuelle Kupplung ist mit dem hinteren Ende (1 rechtes Ende) der Kupplungsachse 32 verschraubt. Die gestuften Teile 52a liegen an dem vorderen Ende des Kupplungsteils 52 diametral einander gegenüber.
Ein zylindrisches Kupplungselement 33 ist auf dem Außenumfang des Teils 32b großen Durchmessers der Kupplungsachse 32 verschiebbar und koaxial aufgesetzt. Der Kupplungsteil 33 hat zwei Automatik-Kupplungszähne (Klinken) 33a, die diametral einander gegenüberliegen und lösbar in der jeweiligen Automatik-Kupplungsnut 32a sitzen. Gemeinsam bilden die Kupplungsnuten 32a und die Kupplungszähne 33a eine Automatik-Einstellkupplung. Das Kupplungselement 33 hat auch einen gestuften Teil 33b hinter den Automatik-Kupplungszähnen 33a, der mit einer Druckfeder 39 beaufschlagt ist.
Ein Kupplungsteil 51 ist auf den Teil 32c kleinen Durchmessers der Kupplungsachse 32 koaxial aufgeschoben. Der Kupplungsteil 51 ist mit zwei Manuell-Kupplungszähnen (Klinken) 51a versehen, die einander diametral gegenüberliegen und in dem entsprechenden gestuften Teil 32a des Kupplungsteils 52 lösbar sitzen, wodurch eine Manuell-Einstellkupplung gebildet ist. Der Kupplungsteil 51 hat einen gestuften Teil 51b vor den Kupplungszähnen 51a, der durch eine Druckfeder 38 beaufschlagt ist.
Ein Ringelement 35 ist auf dem Außenumfang des Kupplungsteils 33 mit einer Stellschraube 34 befestigt, so daß die Automatik-Kupplungsnuten 32a und die Automatik-Kupplungszähne 33a abgedeckt sind. Das Ringelement 35 hat am Außenumfang eine Zahnung (äußere Umfangszahnung) 35a. Diese Zahnung bleibt in Eingriff mit dem Übertragungszahnrad 28 nicht nur wenn das Ringelement 35 in die in 2 gezeigte Manuell-Einstellposition bewegt wird, sondern auch wenn es sich in der Automatik-Einstellposition befindet, die in 1 gezeigt ist.
Ein weitgehend zylindrischer Scharfstellknopf 36 mit einem Griff 23 (1) am hinteren Ende ist auf den Außenumfang der Kupplungsachse 32 aufgesetzt, um das Ringelement 35, den Kupplungsteil 51 und den Kupplungsteil 52 abzudecken. Der Scharfstellknopf 36 hat einen Innenumfangsflansch 36a, der in Gleitkontakt mit dem Teil 32c kleinen Durchmessers der Kupplungsachse 32 steht und die Kupplungsteile 33 und 51 voneinander trennt. Die vordere und die hintere Wand des inneren Umfangsflansches 36a sind jeweils mit den Druckfedern 39 und 38 beaufschlagt. Der Scharfstellknopf 36 hat auch einen Innenumfangsflansch 36h, von dem das Ringelement 35 vorwärts absteht und der an die Stellschraube 34 anstößt, wenn der Scharfstellknopf 36 rückwärts bewegt wird, sowie einen hohlen Teil 36e, in den der Kupplungsteil 52 verschiebbar eingesetzt ist.
Der Scharfstellknopf 36 hat auch zwei einander gegenüberliegende Umfangsnuten 36f und 36g zur manuellen bzw. automatischen Einstellung, in die jeweils eine Klinke 44a am vorderen Ende eines Klinkenelements 44 in Form einer Blattfeder einrasten kann, sowie zwei Rastnuten 36b, in die O-Dichtungsringe 37 eingesetzt sind. Die Umfangsnut 36g zur automatischen Einstellung hat mindestens eine seitliche Eingriffsöffnung 76. Ein nicht dargestelltes ringförmiges Dichtungselement ist an den Trägerplatinen 26a und 26b befestigt, um den Scharfstellknopf 36 abzudecken und erstreckt sich vom Umfang der Trägerplatinen 26a, 26b weitgehend bis zur Mitte des Scharfstellknopfes 36. Der Innenumfang des ringförmigen Dichtungselements berührt die O-Ringe 37 und erzeugt einen wasserdichten Zustand des Untersetzungsgetriebes 41 und des Innenraums des Scharfstellknopfes 36. Dieser ist an seinem den Manuell-Kupplungszähnen 51a entsprechenden Teil mit einer Scheibe 55 mit Schlitzen 55a (3) versehen, durch die hindurch die Manuell-Kupplungszähne 51a um eine vorbestimmte Länge nach hinten ragen, um die Relativdrehung des Kupplungsteils 51 gegenüber der Kupplungsachse 32 zu begrenzen. Die Umfangsnut 36f für manuelle Einstellung, die Umfangsnut 36g für automatische Einstellung, das Rastelement (Blattfeder) 44 und die Rastklinke 44a bilden einen Rastmechanismus.
Das automatische Nivelliergerät 10 hat einen Wählschalter (nicht dargestellt), der die AF-Steuerung 49 und den Linsen antriebsmotor 42 speist, wenn der Scharfstellknopf 36 in die Automatik-Stellung gelangt, die in 1 gezeigt ist. Wird der Scharfstellknopf 36 in die Manuell-Einstellposition gemäß 2 gebracht, so wird die Speisung der AF-Steuerung 49 und des Linsenantriebsmotors 42 unterbrochen.
In dem automatischen Nivelliergerät 10 wird das an der Meßlatte B reflektierte Objektlicht auf die äquivalente Bildfläche 14C über die Objektivlinsengruppe 11, die Fokussierlinse 12, das optische System 13 zum Einrichten der horizontalen Ebene und den Strahlenteiler 18 konvergiert, um ein Objektbild zu erzeugen. Auch wenn die optische Achse des Teleskops 8 nicht in einer horizontalen Ebene liegt, gewährleistet das optische System 13 jedoch, daß eine horizontale feine Linie auf der Fadenkreuzplatte 14 tatsächlich horizontal liegt. Wenn das Telekop 8 also um die vertikale Achse 17X zum Anvisieren eines anderen Punktes geschwenkt wird, so liegt der neue Referenzpunkt in der horizontalen Ebene, die auch den vorherigen Referenzpunkt enthält. Ein Benutzer kann also das auf der äquivalenten Bildfläche 14C erzeugte Objektbild durch das Okular 15 betrachten.
Wird der Scharfstellknopf 36 in die in 1 gezeigte Automatik-Einstellposition gebracht und fällt das mit dem Strahlenteiler 18 herausgetrennte Objektlicht über die äquivalente Bildfläche 14C auf den Fokuserfassungssensor 21, so berechnet die Fokuserfassungseinheit 48 den Defokusbetrag für das Bild der Meßlatte B entsprechend dem Signal des Liniensensors 21c, wodurch der Fokussierungszustand als fokussiert, nicht fokussiert, vordere Fokuslage oder hintere Fokuslage erfaßt wird. Die so erhaltenen Daten werden der CPU 47 zugeführt, die das Linsenantriebssignal über den Motortreiber 45 an den Linsenantriebsmotor 42 abgibt.
Die Drehung des Linsenantriebsmotors 42 wird über das Übertragungszahnrad 28 und die Zahnräder des Untersetzungsgetriebes 41 über die Umfangszahnung 35a des Ringelements 35 auf den Kupplungsteil 33 übertragen. Die Drehung wird daher von den Automatik-Kupplungszähnen 33a, die in die Automatik-Kupplungsnuten 32a eingreifen, auf die Kupplungsachse 32 übertragen, so daß die Drehachse 25, mit der die Kupplungsachse 32 verbunden ist, gemeinsam mit dem Ritzel 25a gedreht wird. Somit wird das Führungselement 22, auf das die Drehung des Ritzels 25a über die Zahnung 22a übertragen wird, in Richtung der optischen Achse O bewegt, um die Fokussierlinse 12 in eine Stellung zu bringen, in der die Scharfeinstellung erreicht wird. Während dieser Bewegung der Fokussierlinse 12 gibt der Impulsdetektor 46 die Positionsinformation der Fokussierlinse 12 entsprechend den von dem Codierer 40 empfangenen Impulssignalen zurück zur CPU 47. Die CPU 47 steuert den Linsenantriebsmotor 42 zum Stillsetzen der Fokussierlinse 12 in einer Position, für die das Bild der Meßlatte B auf der äquivalenten Bildfläche 14C scharf eingestellt ist. Die Manuell-Kupplungszähne 51a sind von den gestuften Teilen 52a für manuelle Einstellung im Automatik-Betrieb gemäß 1 getrennt, so daß keine Drehung der Kupplungsachse 32 auf den Scharfstellknopf 36 übertragen wird. Daher erfolgt keine Drehung der O-Ringe 37 am Innenumfang des oben genannten ringförmigen Dichtungselements (nicht dargestellt). Deshalb kann nicht nur die Lebensdauer des Dichtungselements (oder der O-Ringe 37) verlängert werden, sondern es wird auch der Energieverbrauch des Linsenantriebsmotors 42 (dessen Drehmoment klein ist) verringert. Wenn aber eine externe Kraft auf den Scharfstellknopf 36 bei Automatik-Betrieb einwirkt, wird die Scharfstelloperation weniger beeinflußt.
Da die Umfangsseite der Rastklinke 44a in der Rastöffnung 76 sitzt, tritt bei der Scharfeinstellung keine Drehung des Scharfstellknopfes 36 auf. Wie aus Vorstehendem hervorgeht, bestimmt die Rastklinke 44a die axiale Position des Scharfstellknopfes 36 und verhindert dessen Drehung bei Automatik-Betrieb.
Wenn der Griff 23 gezogen wird, um von dem Automatik-Betrieb auf den manuellen Betrieb umzuschalten, wird der Scharfstellknopf 36 gemäß der Darstellung in 1 längs der Achse A nach rechts bewegt. Daher wird der oben beschriebene Wählschalter (nicht dargestellt) betätigt, um die Speisung der AF-Steuerung 49 und des Linsenantriebsmotors 42 zu unterbrechen, und die Rastklinke 44a rastet in die Umfangsnut 36f zur manuellen Einstellung ein. Gleichzeitig wird die Stellschraube 34 durch den inneren Umfangsflansch 36h in 1 nach rechts gezogen, und daher bewegt sich das Ringelement 35 gemeinsam mit dem Kupplungsteil 33 in derselben Richtung gegen die Kraft der Druckfeder 39.
Dadurch werden die Automatik-Kupplungszähne 33a aus den Automatik-Kupplungsnuten 32a bewegt, um die Automatik-Kupplung auszukuppeln, und die Manuell-Kupplungszähne 51a rasten elastisch in die gestuften Teile 52a für die Manuell-Kupplung. Die Manuell-Kupplungszähne 51a stehen nicht immer den gestuften Teilen 52a für die Manuell-Kupplung gegenüber. Auch wenn die Manuell-Kupplungszähne 51a den gestuften Teilen 52a nicht gegenüberstehen und in elastische Berührung mit den anderen Teilen des Kupplungsteils 52 gebracht werden, wenn der Griff 23 zum Drehen des Scharfstellknopfes 36 betätigt wird, ändert sich die Relativposition der Manuell-Kupplungszähne 51a und der gestuften Teile 52a, so daß die Manuell-Kupplung eingekuppelt werden kann, wie 2 zeigt.
Wenn der Benutzer den Scharfstellknopf 36 an dem Griff 23 dreht, wird die Drehung auf den Kupplungsteil 52 von dem Kupplungsteil 51 übertragen, dessen Drehung relativ zum Scharfstellknopf 36 durch die Scheiben 55 begrenzt ist. Daher wird die Drehachse 25 über die Kupplungsachse 32 an dem Kupplungsteil 52 gedreht. Die Drehung wird von dem Ritzel 25a auf die Führung 22 über die Zahnung 22a als geradlinige Bewegung übertragen, so daß die Fokussierlinse 12 in Richtung der optischen Achse O bewegt wird. Der Benutzer dreht entsprechend den Griff 23 (Scharfstellknopf), während er das Objekt durch das Okular 15 betrachtet, um ein scharfes Objektbild B auf der Fadenkreuzplatte 14 zu erhalten.
Wird der Griff 23 in 2 nach links gedrückt, um vom Automatik-Betrieb zum manuellen Betrieb zurückzukehren, so werden die Automatik-Kupplungszähne 33a mit der Druckfeder 39 in axialer Richtung bewegt, unabhängig von ihrer Winkelstellung relativ zu den Automatik-Kupplungsnuten 32a, ähnlich der Bewegung des Kupplungsteils 41 in die Manuell-Position. Daher wird der Scharfstellknopf 36 in axialer Richtung unabhängig von der Winkelstellung der Automatik-Kupplungszähne 33a relativ zu den Automatik-Kupplungsnuten 32a bewegt. Während der Bewegung der Automatik-Kupplungszähne 33a werden die Manuell-Kupplungszähne 51a des Kupplungsteils 51 von den gestuften Teilen 52a durch die Scheibe 55 gelöst, die sich gemeinsam mit dem Scharfstellknopf 36 bewegt, so daß die Manuell-Kupplung ausgekuppelt wird.
Wenn in diesem Zustand die Fokussieroperation mit der AF-Steuereinheit 49 eingeleitet wird, wird die Drehung des Linsenantriebsmotors 42 von dem Übertragungszahnrad 28 auf die Umfangszahnung 35a und die Automatik-Kupplungszähne 33a übertragen. Auch wenn die Automatik-Kupplungszähne 33a nicht mit den Automatik-Kupplungsnuten 32a in Eingriff stehen, kommen sie in diesen Eingriff, wenn sie auf die Nuten ausgerichtet sind, weil sich ihre Position relativ zu den Automatik-Kupplungsnuten 32a durch ihre Drehung ändert. Die Drehung des Linsenantriebsmotors 42 wird also auf die Führung 22 über die Automatik-Kupplungsnuten 32a und die Drehachse 25 als geradlinige Bewegung übertragen.
Daraus ergibt sich, daß durch die Druckfedern 39 und 38 die Schaltoperation zwischen dem Automatik-Betrieb und dem manuellen Betrieb ausgeführt wird, indem der Scharfstellknopf 36 um einen vorbestimmten Betrag, unabhängig von den Winkelstellungen der Kupplungsteile 33 und 51 axial bewegt wird. Da durch kann der Automatik-Betrieb bzw. der manuelle Betrieb sehr leicht gewählt werden.
Da die Automatik-Einstellkupplung und die Manuell-Einstellkupplung auf derselben Achse A angeordnet sind und wahlweise durch Bewegung ihrer beweglichen Teile in axialer Richtung ein- und auskuppeln, ist der für die Kupplungen erforderliche Raumbedarf gering, wodurch sich eine kompakte Fokussiervorrichtung ergibt.
Da die Achse des Scharfstellknopfes 36 und die Drehachse 25 normal zur optischen Achse O des optischen Systems liegen, liegt der Schwerpunkt weitgehend in der Mitte des automatischen Nivelliergeräts 10, wenn der Scharfstellknopf 36 in Richtung der Längserstreckung des automatischen Nivelliergeräts 10 mittig angeordnet ist. Deshalb wirkt während der Drehung des Scharfstellknopfes 36 keine oder eine nur geringe Kraft auf die Teile des automatischen Nivelliergeräts 10 außerhalb des Schwerpunktes, so daß das automatische Nivelliergerät 10 leicht horizontal gehalten werden kann. Da ferner die Fokussierlinse 12 mit der Zahnung 22a versehen ist, die parallel zur optischen Achse O des optischen Systems liegt und die Drehachse 25 das Ritzel 25a hat, das in die Zahnung 22a eingreift, ergibt sich ein einfacher Übertragungsmechanismus für die Drehung des Scharfstellknopfes 36 auf die Fokussierlinse 12.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind beide Kupplungen mechanische Kupplungen. Alternativ kann die zum Übertragen der Drehung erforderliche Zeit verkürzt werden, wenn mindestens eine der beiden Kupplungen eine Reibkupplung ist. Beim Einkuppeln wird dann nämlich die Drehung sofort übertragen.
Obwohl die Achse A des Scharfstellknopfes 36 (Drehachse 25) normal zur optischen Achse O des optischen Systems liegt, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Der Eingriffmechanis mus mit dem Ritzel 25a und der Zahnung 22a kann durch eine andere Anordnung ersetzt werden, in der die Achse A nicht normal zur optischen Achse O liegt.
12 und 13 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Fokussiervorrichtung nach der Erfindung einmal für automatische Einstellung, zum anderen für manuelle Einstellung. In 12 und 13 sind die Elemente, welche auch in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel enthalten sind, mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen, und diese Elemente werden nicht nochmals beschrieben.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten durch die folgenden Merkmale. Bei der Fokussiervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels wird der Griff 23 von dem Benutzer festgehalten, um den Scharfstellknopf 36 in axialer Richtung zu bewegen und damit die Einstellung von Automatik auf Manuell umzuschalten. Daher ist es möglich, daß diese Kraft auch auf den Objektivtubus 19 wirkt und diesen auf dem Drehtisch 17 während des Schaltvorgangs verschwenkt. Damit tritt eine zufällige Schwenkung des Teleskops 8 an dem Objektivtubus 19 ein, so daß das anvisierte Objekt aus dem Sichtfeld gelangt. Wird der Scharfstellknopf 36 während des Schaltvorgangs gedreht, so wird das Objektbild unscharf.
Um dieses Problem zu lösen, ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Bewegungsmechanismus 90 für den Scharfstellknopf 36 vorgesehen, um diesen in axialer Richtung zu bewegen. Dieser Mechanismus 90 enthält ein erstes zylindrisches Teil 83, das auf den Außenumfang des Scharfstellknopfes 36 aufgesetzt ist, so daß es relativ zu diesem drehbar ist. Ein zweites zylindrisches Teil 84 sitzt auf dem Außenumfang des ersten zylindrischen Teils 83, wie 12 zeigt. Der Scharfstellknopf 36 hat an seinem Außenumfang eine Umfangsnut 36i normal zur Achse A. Das erste zylindrische Teil 83 hat eine radiale Gewindebohrung 83b, in der ein Führungszapfen (Stellschraube) 88 sitzt. Das vordere Ende ragt in das Innere des ersten zy lindrischen Teils 83 und sitzt verschiebbar in der Umfangsnut 36i des Scharfstellknopfes 36. Daher kann der Scharfstellknopf 36 gemeinsam mit dem ersten zylindrischen Teil 83 in axialer Richtung A bewegt und relativ zum ersten zylindrischen Teil 83 gedreht werden.
Ein zylindrischer Träger 85, der am Körper des automatischen Nivelliergeräts 10 befestigt ist (d.h. am Körper des Vermessungsinstruments), ist auf das zweite zylindrische Teil 84 verschiebbar aufgesetzt. Das zweite zylindrische Teil 84 hat an seinem Außenumfang eine Umfangsnut 84a mit einem ringförmigen Dichtungselement 87 zur wasserdichten Verbindung zwischen dem zylindrischen Träger 85 und dem zweiten zylindrischen Teil 84.
Ein Drehschaltelement 86 ist drehbar auf das zweite zylindrische Teil 84 aufgesetzt. Das Schaltelement 86 hat an seinem Innenumfang ein Innengewinde 86a, das mit einem Außengewinde 84c am Außenumfang des Endes des zweiten zylindrischen Teils 84 in Eingriff steht, so daß das Schaltelement 86 und der zweite zylindrische Teil 84 gemeinsam um die Achse A drehbar und in Richtung der Achse A bewegbar sind.
Das zweite zylindrische Teil 84 hat an seinem Außenumfang einen Außenflansch 84e. Dieser liegt am inneren Ende des zylindrischen Trägers 85 an. Ein gestufter innerer Teil 86b des Schaltelements 86 liegt am axialen Ende (in 12 rechtes Ende) des zylindrischen Trägers 85 an. Das Schaltelement 86 kann daher relativ zum Scharfstellknopf 36 gedreht, nicht aber in Richtung der Achse A bewegt werden. Wird das Schaltelement 86 gedreht, so dreht sich das zweite zylindrische Teil 84 mit ihm gemeinsam um die Achse A.
Der zylindrische Träger 85, der am Körper des automatischen Nivelliergeräts 10 befestigt ist, hat eine gerade Führungsnut 85b, die parallel zur Achse A liegt, und den Führungszapfen 88 für lineare Bewegung, dessen axiale Position relativ zum Scharfstellknopf 36 fest ist und der verschiebbar in der Führungsnut 85b sitzt. Die Führungsnut 85b hat mindestens eine Länge entsprechend der Verschiebung des Führungszapfens 88 (d.h. des zu führenden Elements), die durch Drehen des Schaltelements 86 verursacht wird. Das zweite zylindrische Teil 84 hat eine Führungsnut 84f (14), die in radialer Richtung verläuft und gegenüber der Achse A unter einem vorbestimmten Winkel schräg liegt. Der Führungszapfen 88 für geradlinige Bewegung ist verschiebbar in den beiden Nuten 84f und 85b geführt. Die Führungsnut 85b, die Führungsnut 84f und der Führungszapfen 88 bilden einen Bewegungsumsetzmechanismus, der den Scharfstellknopf 36 in Richtung der Achse A bewegt.
Die Drehachse 25 hat eine axiale Einsetzöffnung 25d, in die eine Achse 82 mit spitzem Ende verschiebbar eingesetzt ist. Die Achse 82 wird durch eine Druckfeder 81 in der Einführöffnung 25d dauernd axial nach vorwärts gedrückt (in 12 nach links). Das vordere Ende der Achse 82 liegt an dem Umfangsteil der Zahnung 22a der Führung 22 an, um ein Spiel zwischen beiden während der Drehung des Ritzels 25a zu beseitigen.
Bei der so aufgebauten Fokussiervorrichtung wird bei Drehen des Schaltelements 86 um die Achse A in Richtung zum manuellen Einstellbetrieb in einer in 12 gezeigten Position der Führungszapfen 88 für geradlinige Bewegung, der in der Führungsnut 85b und der Führungsnut 84f sitzt, entsprechend dem Zusammenhang zwischen den beiden Nuten 85b und 84f bezüglich der Darstellung in 12 nach rechts bewegt. Dadurch werden das erste zylindrische Teil 83 und der Scharfstellknopf 36 gemeinsam in derselben Richtung bewegt, so daß der (nicht dargestellte) Wählschalter betätigt wird, um die Speisung der AF-Steuereinheit 49 und des Linsenantriebsmotors 42 zu unterbrechen. Da die Stellschraube 34 durch den Innenflansch 36h nach rechts gezogen wird, wird das Ringelement 35 gleichzeitig gemeinsam mit dem Kupplungsteil 33 in derselben Richtung bewegt. Die zugeordneten beweglichen Elemente werden deshalb in derselben Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel bewegt, so daß die Automatik-Kupplung ausgekuppelt und die Manuell-Kupplung eingekuppelt wird (13). Da der Führungszapfen 88 für geradlinige Bewegung, dessen Drehung um die Achse A durch die gerade Führungsnut 85b begrenzt ist, in der Umfangsnut 36i des Scharfstellknopfes 36 in beschriebener Weise verschiebbar sitzt, kann der Scharfstellknopf 36 frei gegenüber dem Führungszapfen 88 für gerade Bewegung gedreht werden, so daß er in der Manuell-Einstellung um die Achse A in beliebiger Richtung gedreht werden kann.
Bei der Anordnung nach 13 wird der Führungszapfen 88 längs der Achse A nach links bewegt entsprechend dem Zusammenhang zwischen der Führungsnut 85b und der Führungsnut 84f, wenn das Schaltelement 86 um die Achse A in Richtung auf die Automatik-Einstellung gedreht wird. Daher wird der Scharfstellknopf 36 zusammen mit dem ersten zylindrischen Teil 83 in derselben Richtung gedreht, so daß der (nicht dargestellte) Wählschalter betätigt wird, um die Speisung der AF-Steuereinheit 49 und des Linsenantriebsmotors 42 einzuschalten. Gleichzeitig bewegt die Scheibe 55, die gemeinsam mit dem Scharfstellknopf 36 nach links bewegt wird, das Kupplungsteil 51 in derselben Richtung, wodurch die Manuell-Kupplungszähne 51 von den gestuften Teilen 52a gelöst werden. Dadurch wird die Manuell-Kupplung ausgekuppelt. Ferner wird das Kupplungsteil 33 durch die Kraft der Druckfeder 39 nach links entsprechend der Bewegung des Scharfstellknopfes 36 in derselben Richtung bewegt, so daß die Automatik-Kupplungszähne 33a mit den Automatik-Kupplungsnuten 32a in Eingriff kommen. Dadurch wird die Automatik-Kupplung eingekuppelt (12).
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, kann bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Wahl der Einstellungsart nicht direkt durch axiale Bewegung des Scharfstellknopfes 36 (hervorgerufen durch die axiale Bewegung des Griffs 23 durch manuelle Betätigung) ausgeführt werden, sondern indirekt durch Drehbewegung des drehbaren Schaltelements 86. Dadurch besteht nur eine geringe Möglichkeit, daß eine Kraftwirkung auf den Objektivtubus 19 diesen auf dem Drehtisch 17 schwenkt, wenn die Einstellart umgeschaltet wird. Auch ist ein zufälliges Drehen des Scharfstellknopfes 36 nicht zu befürchten. Daher kann auch kein zufälliges Schwenken des Teleskops 8 am Objektivtubus 19 das Objektbild aus dem Sichtfeld des Teleskops verlagern.
Die vorstehende Beschreibung ergibt, daß je nach Erfordernis zwischen automatischer Einstellung und manueller Einstellung umgeschaltet werden kann, und daß diese Wahl leicht und sicher durch axiale Bewegung des Scharfstellknopfes möglich ist.
Außerdem wird ein zufälliges Herausbewegen des Objektbildes aus dem Sichtfeld oder eine Verfälschung der Scharfeinstellung des Objektbildes vermieden.

Claims

Fokussiervorrichtung für ein Vermessungsinstrument (10) mit einer Objektivlinsengruppe (11), einer Fokussierlinsengruppe (12) und einem Fadenkreuz (14), bei der die Fokussierlinsengruppe (12) bewegbar ist, um ein Objektbild auf dem Fadenkreuz (14) zu erzeugen, mit einem die Fokussierlinsengruppe (12) in Richtung der optischen Achse (O) antreibenden Motor (42), Mitteln (48) zum Erfassen des Fokussierzustandes des Objektbildes und zum Steuern des Motors (42) entsprechend dem erfaßten Fokussierzustand, einem durch Drehen des Motors (42) gedrehten Achsteil (25), der die Fokussierlinsengruppe (12) in Richtung der optischen Achse (O) bewegt, einem Scharfstellknopf (36) der koaxial mit dem Achsteil (25) angeordnet und in dessen axialer Richtung bewegbar ist, und mehreren Kupplungen (32, 33, 51, 52), die abhängig von der axialen Bewegung des Scharfstellknopfes (36) wahlweise den Scharfstellknopf (36) oder den Motor (42) mit dem Achsteil (25) lösbar kuppeln.
Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste (32 ,33) und eine zweite Kupplung (51, 52) vorgesehen sind, die einerseits zur automatischen Fokussierung, andererseits zur manuellen Fokussierung dienen.
Fokussiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bewegen des Scharfstellknopfes (36) in einer axialen Richtung die erste Kupplung (32, 33) den Scharfstellknopf (36) von dem Achsteil (25) löst und den Motor (42) mit dem Achsteil (25) kuppelt, und daß bei Bewegung des Scharfstellknopfes (36) in der anderen axialen Richtung die zweite Kupplung (51, 52) den Motor (42) von dem Achsteil (25) löst und den Scharfstellknopf (36) mit dem Achsteil (25) kuppelt.
Fokussiervorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (A) des Scharfstellknopfes (36) und des Achsteils (25) normal zur optischen Achse (O) liegen, und daß die Fokussierlinsengruppe (12) über eine Zahnung (22a) parallel zur. optischen Achse (O) in Eingriff mit einem Ritzel (25a) auf dem Achsteil (25) steht.
Fokussiervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kupplung einen ersten Kupplungsteil (33) und einen ersten Zahnteil (33a) koaxial mit dem Scharfstellknopf (36) hat, und daß der erste Kupplungsteil (33) und der erste Zahnteil (33a) gekupppelt und entkuppelt werden, wenn der Scharfstellknopf (36) in der einen bzw. der anderen axialen Richtung bewegt wird.
Fokussiervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kupplung einen zweiten Kupplungsteil (51) und einen zweiten Zahnteil (51a) koaxial mit dem Scharfstellknopf (36) hat, und daß der zweite Kupplungsteil (51) und der zweite Zahnteil (51a) gekuppelt und entkuppelt werden, wenn der Scharfstellknopf (36) in der einen bzw. der anderen axialen Richtung bewegt wird.
Fokussiervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (33a) und der zweite Zahnteil (51a) jeweils zum ersten (33) bzw. zweiten Kupplungsteil (51) hin durch eine erste (39) bzw. zweite Feder (38) gedrückt wird.
Fokussiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Kupplungen eine Reibungskupplung ist.
Fokussiervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rastmechanismus (36f, 36g, 44, 44a) den Scharfstellknopf (36) in einer Automa tik-Stellung verrastet, in der die erste Kupplung (32, 33) eingekuppelt ist, oder in einer Manuell-Stellung verrastet, in der die zweite Kupplung (51, 52) eingekuppelt ist.
Fokussiervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rastmechanismus zwei einander benachbarte Nuten (36f, 36g) am Außenumfang des Scharfstellknopfes (36) und zwei Rastklinken (44a) enthält, die in die Nuten (36f, 36g) einrasten, wenn der Scharfstellknopf (36) in axialer Richtung bewegt wird.
Fokussiervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Nuten (36f, 36g), in die eine der Rastklinken (44a) bei Automatik-Einstellung einrastet, mindestens ein Loch enthält, in das die Rastklinke (44a) einrastet.
Fokussiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Bewegungsvorrichtung (90) zum Bewegen des Scharfstellknopfes (36) in axialer Richtung.
Fokussiervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsvorrichtung (90) ein zylindrisches Drehschaltelement (86) und einen Umsetzmechanismus (84f, 85b, 88) hat, der die Drehung des Drehschaltelements (86) in eine geradlinige Bewegung des Scharfstellknopfes (36) umsetzt.
Fokussiervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Drehschaltelement (86) relativ zum Scharfstellknopf (36) drehbar, in axialer Richtung jedoch unbewegbar ist.
Fokussiervorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzmechanismus (90) eine geradlinige Führungsnut (85b) am Körper des Vermessungsinstruments in axialer Richtung des Scharfstellknopfes (36), eine Führungsnut (84f) an dem Drehschaltelement (86) schräg zu der axialen Richtung und ein zu führendes Element (88) enthält, das gemeinsam mit dem Scharfstellknopf (36) in axialer Richtung bewegbar ist und in den beiden Führungsnuten (84f, 85b) sitzt.
Fokussiervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Scharfstellknopf (36) an seinem Außenumfang eine zur optischen Achse (O) normale Umfangsnut (36i) hat, und daß ein zylindrisches Element (83) auf dem Scharfstellknopf (36) relativ zu ihm drehbar vorgesehen ist.
Fokussiervorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das zu führende Element ein mit dem zylindrischen Element (83) verschraubter Führungszapfen (88) ist, der mit seinem freien Ende in das zylindrische Element (83) hineinragt und in der Umfangsnut (36i) verschiebbar ist.
Fokussiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Achsteil (25) zwischen der Fokussierlinsengruppe (12) und dem Motor (42) angeordnet ist.
Fokussiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Scharfstellknopf (36) zylindrisch ist.
Fokussiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, von der Objektseite her gesehen, die Objektivlinsengruppe (11), die Fokussierlinsengruppe (12) und das Fadenkreuz (14) in dieser Reihenfolge einander nachgeordnet sind.