DE19949580A1 - Autofokuseinrichtung für ein Visierfernrohr - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Autofokuseinrichtung für ein Fernrohr mit einer Mehrpunkt-Entfernungsmeßvorrichtung, die die Entfernungsmeßzone (Z) in mindestens drei Meßzonen (Z1 bis Z5) jeweils zum Messen einer Objektentfernung unterteilt, einem Antrieb (30) zum Bewegen einer Fokussierlinsengruppe (12) des Fernrohrs und einer Steuerung (20) zum Steuern des Antriebs (30) für eine Autofokusoperation entsprechend einer jeden mit der Mehrpunkt-Entfernungsmeßvorrichtung erfaßten Objektentfernung. Die Steuerung (20) vergleicht die gemessenen Objektentfernungen untereinander. Wird festgestellt, daß zwei Objektentfernungen zweier durch mindestens eine weitere Meßzone getrennter Meßzonen (Z1 bis Z5) übereinstimmen und daß die Objektentfernung einer trennenden Entfernungsmeßzone den doppelten Wert der erstgenannten Objektentfernungen hat, so bestimmt die Steuerung (20) die erstgenannte Objektentfernung als gültige Objektentfernung zum Durchführen der Autofokusoperation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Autofokuseinrichtung für ein Visierfernrohr eines Ver­ messungsinstruments wie eines automatischen Nivelliers, eines Durchgangsin­ struments, eines Theodoliten usw.

Ein bekanntes Vermessungsinstrument dieser Art hat im allgemeinen ein Visier­ fernrohr, eine Libelle und eine Meßvorrichtung, die einen Drehwinkel, einen Ab­ fallwinkel und einen Steigungswinkel usw. mißt. Beim praktischen Einsatz wird das Visierfernrohr horizontal ausgerichtet, und dann werden die horizontale und die vertikale Einstellung vorgenommen. Danach wird das Visierfernrohr auf ein Referenzobjekt oder einen Referenzpunkt gerichtet, der vom Benutzer anvisiert werden kann.

Das optische System des Visierfernrohrs eines automatischen Nivelliergeräts ent­ hält eine Objektivlinsengruppe, eine Fokussierlinsengruppe und ein Okular, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die Position der Fo­ kussierlinsengruppe wird abhängig von der Objektentfernung so eingestellt, daß ein scharfes Objektbild auf einer in der Scharfstellebene angeordneten Strich­ platte entsteht. Dieses kann dann durch das Okular betrachtet werden.

Bei einem bekannten Visierfernrohr mit Autofokussystem wird die Fokussierlin­ sengruppe unmittelbar nach Drücken der AF-Starttaste aus der jeweiligen Posi­ tion (z. B. hohe Position) in eine andere Position bewegt, um ein anvisiertes Ob­ jekt scharf einzustellen. Mit einem Phasendifferenz-Erfassungssystem wird ein erstmals erfaßter Punkt als aktueller Scharfpunkt des anvisierten Objekts ange­ sehen, so daß das Autofokussystem die Fokussierlinsengruppe in eine axiale Po­ sition bewegt, die diesem Scharfpunkt entspricht, worauf die Fokussierlinsen­ gruppe stillgesetzt wird.

Bei einer derartigen Autofokussteuerung wird bei Scharfeinstellung eines Prismas wie z. B. eines Eckenreflektors entweder die das Prisma haltende Fassung oder ein an dem Prisma reflektiertes Bild scharfgestellt. Es wird also unzuverlässig be­ stimmt, welches der beiden Bilder (ein Bild der Fassung oder ein Bild des Fern­ rohrs) mit dem Autofokussystem scharfzustellen ist. Besonders kann die Vorder­ seite der Objektivlinse des Visierfernrohrs als dunkles Bild gesehen werden, wäh­ rend der Kontrast des Fernrohrgehäuses allgemein stark ist, so daß das Fernrohr oft fehlerhaft auf sein eigenes, am Prisma reflektiertes Bild und nicht auf das Bild des Eckenreflektors oder des Prismas scharfgestellt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Autofokuseinrichtung für ein Vi­ sierfernrohr anzugeben, die eine zuverlässige Scharfstellung eines anvisierten Objekts, insbesondere eines Prismas wie eines Eckenreflektors, ermöglicht.

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

Bei einer Autofokuseinrichtung nach der Erfindung vergleicht die Steuerung die mit der Mehrpunkt-Entfernungsmeßvorrichtung erfaßten Entfernungen unterein­ ander. Wird festgestellt, daß zwei Objektentfernungen zweier Entfernungsmeßzo­ nen von mindestens drei Entfernungsmeßzonen weitgehend übereinstimmen und zwischen beiden zumindest eine Entfernungsmeßzone liegt, und wenn ferner festgestellt wird, daß die Objektentfernung der mindestens einen Entfernungs­ meßzone weitgehend die doppelte Objektentfernung jeder der beiden überein­ stimmenden Objektentfernungen ist, so bestimmt die Steuerung, daß jede der beiden Objektentfernungen eine gültige Objektentfernung ist, so daß die Autofo­ kusoperation mit dieser gültigen Objektentfernung durchgeführt wird. Das Visier­ fernrohr kann dann zuverlässig auf ein anvisiertes Objekt fokussiert werden, ins­ besondere auf ein Prisma wie einen Eckenreflektor.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch den grundsätzlichen Aufbau eines automatischen Ni­ velliergeräts, auf das die Erfindung angewendet wird,

Fig. 2 das Flußdiagramm eines Teils der Autofokusoperation (START) in dem in Fig. 1 gezeigten Nivelliergerät,

Fig. 3 das Flußdiagramm eines weiteren Teils der Autofokusoperation (VDD SCHLEIFE),

Fig. 4 das Flußdiagramm eines weiteren Teils der Autofokusoperation (AF PROZESS),

Fig. 5 das Flußdiagramm eines weiteren Teils der Autofokusoperation (IMPULSBERECHNUNG),

Fig. 6 das Flußdiagramm eines weiteren Teils der Autofokusoperation (ANTRIEBSRICHTUNG PRÜFEN),

Fig. 7 das Flußdiagramm eines weiteren Teils der Autofokusoperation (DEFOKUSOPERATION),

Fig. 8 das Flußdiagramm eines weiteren Teils der Autofokusoperation (ZONEN WAHL/PRÜFUNG),

Fig. 9 das Flußdiagramm eines weiteren Teils der Autofokusoperation (PRISMENERFASSUNG/BESTIMMUNG),

Fig. 10 eine beispielsweise Darstellung eines AF-Sensors des in Fig. 1 ge­ zeigten Geräts,

Fig. 11 schematisch einen Mehrsegment-CCD-Sensor in der in Fig. 10 ge­ zeigten Anordnung, und

Fig. 12 schematisch das Sichtfeld des Visierfernrohrs in dem in Fig. 1 ge­ zeigten Gerät beim Anvisieren eines auf einem Dreibein montierten Eckenreflektors.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines automatischen Nivelliergeräts, auf das die Erfindung angewendet wird. Dieses Nivelliergerät 10 enthält ein optisches Fernrohrsystem (Visierfernrohr) mit einer positiven Objektivlinsengruppe 11, einer negativen Fokussierlinsengruppe 12, einem Horizontal-Kompensationssystem 13, einer Fokussierplatte (Fokussierebene) 14 und einer positiven Okularlinse 15, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her (in Fig. 1 von links nach rechts) an­ geordnet sind. Die Fokussierplatte 14 besteht aus einer ersten Platte 14a und ei­ ner zweiten Platte 14b.

Das Horizontal-Kompensationssystem 13 ist an sich bekannt und enthält ein er­ stes Kompensationsprisma 13a, einen Kompensationsspiegel 13b und ein zweites Kompensationsprisma 13c. Ferner ist es symmetrisch zur Mitte des Kompensati­ onsspiegels 13b aufgebaut. Das Horizontal-Kompensationssystem 13 hängt an einer Schnur/Kette (nicht dargestellt), die an einer nicht dargestellten Achse befe­ stigt ist.

Die absoluten Winkel zwischen dem Kompensationsspiegel 13b und dem ersten und dem zweiten Kompensationsprisma 13a und 13c stimmen überein, haben aber einander entgegengesetzte Vorzeichen. Der Winkel des Kompensations­ spiegels 13b kann zum jeweiligen Kompensationsprisma z. B. 30° betragen. Die­ ser Winkel ändert sich abhängig von vorbestimmten Faktoren wie der Länge der genannten Schnur/Kette, an der das Horizontal-Kompensationssystem 13 aufge­ hängt ist. Wird das Nivelliergerät so eingestellt, daß die optische Achse O der Objektivlinsengruppe 11 und der Fokussierlinsengruppe 12 fast horizontal liegen, jedoch zu einer realen horizontalen Ebene etwas unter einem Winkel von 10 bis 15 Minuten geneigt sind, so ist auch der durch die Objektivlinsengruppe 11 und die Fokussierlinsengruppe 12 auf das erste Kompensationsprisma 13a treffende Lichtstrahl unter demselben Winkel gegenüber der realen horizontalen Ebene geneigt. Der aus dem zweiten Kompensationsprisma 13c nach Reflexion an dem ersten Kompensationsprisma 13a, dem Kompensationsspiegel 13b und dem zweiten Kompensationsprisma 13c austretende Lichtstrahl hat aber praktisch keine Neigung zu der realen horizontalen Ebene.

Eine Zahnstange 12a ist an der Fokussierlinsengruppe 12 befestigt und steht in Eingriff mit einem Ritzel 12b, dessen Drehung die Fokussierlinsengruppe 12 längs der optischen Achse O bewegt. Daher kann das Bild eines Objekts 9, das durch die Objektivlinsengruppe 11 und die Fokussierlinsengruppe 12 erzeugt wird, längs der optischen Achse durch Drehen des Ritzels 12b verschoben wer­ den. Der Benutzer des Nivelliergeräts 10 visiert das auf der Fokussierplatte 14 fo­ kussierte Objektbild sowie ein Strichmuster bzw. Fadenkreuz auf der Fokussier­ platte 14 an.

Das automatische Nivelliergerät 10 enthält zwischen dem zweiten Kompensati­ onsprisma 13c und der Fokussierplatte 14 einen Strahlenteiler (halbdurchlässiger Spiegel) 18, der ein Strahlenbündel in zwei Strahlenbündel teilt. Ein Teil des von dem Horizontal-Kompensationssystem 13 abgegebenen Lichts wird mit dem Strahlenteiler 18 rechtwinklig zu einem AF-Sensor 21 nahe dem Strahlenteiler 18 reflektiert. Zwischen dem Strahlenteiler 18 und dem AF-Sensor 21 befindet sich eine Referenz-Scharfstellebene 14A, die an einer der Position der Fokussierplatte 14 optisch äquivalenten Position angeordnet ist.

Das automatische Nivelliergerät 10 enthält ferner ein Fokuserfassungssystem 20 und ein Fokussierlinsen-Antriebssystem 30. Das Fokuserfassungssystem 20 er­ faßt den Fokussierzustand auf der Referenz-Fokussierebene 14A über den AF- Sensor 21, der sich nahe der Referenz-Fokussierebene 14A befindet. Das An­ triebssystem 30 steuert die Fokussierlinsengruppe 12 längs der optischen Achse O entsprechend Signalen, die ihm von dem Fokuserfassungssystem 20 zugeführt werden.

Das Fokuserfassungssystem 20 enthält einen Vorverstärker 22, eine Prozeß­ steuerung 23, einen Speicher 24 mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und einen AF-Mo­ tortreiber 25. Das Antriebssystem 30 enthält einen AF-Motor 31, einen Kupp­ lungs-Untersetzungsmechanismus 32 und einen Codierer 33. Das Fokuserfas­ sungssystem 20, dessen Aufbau an sich bekannt ist, erfaßt den Scharfstellzu­ stand (vordere oder hintere Fokuslage und Defokusbetrag) abhängig von den Si­ gnalen des AF-Sensors 21. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der AF-Sensor 21 ein Phasendifferenz-Fotosensor und enthält eine Kondensorlinse 21a, zwei Sepa­ ratorlinsen 21b (ein Paar Abbildungslinsen) und ein Paar Liniensensoren (Mehr­ segment-CCD-Sensoren) 21c hinter den Separatorlinsen 21b (siehe Fig. 10). Die Separatorlinsen 21b sind mit einer Basislänge voneinander getrennt angeordnet. Das Objektbild der Referenz-Fokussierebene 14A wird durch die Separatorlinsen 21b in zwei Bilder geteilt, die jeweils auf einem Liniensensor 21c erzeugt werden. Die Position des einfallenden Lichts des Objektbildes auf jedem Liniensensor 21c ändert sich abhängig von dem Fokussierzustand des Objektbildes in der Refe­ renz-Fokussierebene 14A. Die Position ändert sich in den folgenden drei Fällen: im ersten Fall wird ein Objektbild genau auf der Referenz = Fokussierebene 14A fokussiert, im zweiten Fall wird das Objektbild auf einer Ebene vor der Referenz- Fokussierebene 14A fokussiert (vordere Fokuslage) und im dritten Fall wird das Objektbild in einer Ebene hinter der Referenz-Fokussierebene 14A fokussiert (hintere Fokuslage). Der Abstand eines Objektbildes zu der Referenz-Fokus­ sierebene 14A (Defokusbetrag) kann aus der Position des Objektbildes auf jedem Liniensensor 21c bestimmt werden.

Fig. 11 zeigt einen der beiden Liniensensoren 21c als einen Referenz-Liniensen­ sor. Jeder Liniensensor 21c enthält eine Anordnung fotoelektrischer Wandlerele­ mente 21d. Jedes Wandlerelement 21d setzt das empfangene Licht in elektrische Ladungen um, die integriert (angesammelt) werden und ein entsprechendes Si­ gnal an den Vorverstärker 22 abgeben, um AF-Sensordaten zu bilden. Der Vor­ verstärker 22 verstärkt dieses Signal und gibt es an die Prozeßsteuerung 23 ab. Diese berechnet als ein Element des Fokuserfassungssystems 20 einen Defo­ kusbetrag in einer vorbestimmten Defokusoperation entsprechend den AF-Sen­ sordaten, die ihr von den beiden Liniensensoren 21c zugeführt werden. Ferner werden in diesem Ausführungsbeispiel der Antriebsbetrag des AF-Motors 31 (die Impulszahl des Codierers 33) und die Antriebsrichtung zum Bewegen der Fokus­ sierlinsengruppe 12 in eine axiale Position, bei der der Defokusbetrag verschwin­ det, berechnet bzw. bestimmt aus dem mit der Prozeßsteuerung 23 berechneten Defokusbetrag. Die Zahl der AF-Impulse wird in einen AF-Impulszähler 23a der Prozeßsteuerung 23 gesetzt.

Die beiden CCD-Liniensensoren 21c sind in dem automatischen Nivelliergerät 10 so angeordnet, daß ihre Längsrichtung (in Fig. 11 horizontale Richtung) der hori­ zontalen Richtung entspricht, wenn das optische System des Fernrohrs horizontal auf dem Erdboden steht. Deshalb verläuft jeder Liniensensor 21c in Rechts/Links- Richtung des automatischen Nivelliergeräts 10, d. h. in Richtung lotrecht zu der Zeichenebene der Fig. 1.

Fig. 12 zeigt das Sichtfeld FV des Visierfernrohrs (des optischen Teleskopsy­ stems) des automatischen Nivelliergeräts 10, wenn ein Standard-Eckenreflektor (Prisma) 40 an einer von dem Nivelliergerät 10 fernen Stelle steht und eine vorbe­ stimmte Entfernung (etwa 10 m) hat. Ein Fadenkreuz 50 aus zwei einander schneidenden Linien (horizontale und vertikale Linie) ist auf die Fokussierplatte 14 aufgedruckt und in dem kreisrunden Sichtfeld FV zu erkennen. Der Eckenre­ flektor 40 ist auf einem Dreibein 60 an einem Nivellierpunkt montiert. In Fig. 12 ist nur der obere Teil des Dreibeins 60 in dem kreisrunden Sichtfeld FV zu erkennen.

Der Eckenreflektor 40 wird mit einer Fassung 62 gehalten, die einen U-förmigen Querschnitt hat und auf dem Dreibein 60 befestigt ist. Die Fassung 62 hat zwei Arme 62a, die den Eckenreflektor 40 zwischen sich halten.

Wird das automatische Nivelliergerät 10 auf den Eckenreflektor 40 automatisch fokussiert, so erfolgt die Scharfeinstellung entweder auf ein Bild des Fernrohrs, das an dem Eckenreflektor 40 reflektiert wird, oder ein Bild der den Eckenreflektor 40 tragenden Fassung. Es tritt kein Problem auf, wenn das Nivelliergerät 10 auf das Bild der Fassung 62 fokussiert wird, da das Bild des Eckenreflektors dann auch weitestgehend scharfgestellt ist. Es tritt jedoch ein Problem auf, wenn das Nivelliergerät 10 auf ein Bild des Fernrohrs fokussiert wird, das an dem Eckenre­ flektor 40 reflektiert wird, da das Autofokussystem dann meldet, daß das anvi­ sierte Objekt eine Entfernung hat, die den doppelten Wert der tatsächlichen Ent­ fernung zwischen dem Nivelliergerät 10 und dem Eckenreflektor 40 hat. Dadurch kommt der Eckenreflektor 40 aus der Fokuslage.

Um dieses Problem zu vermeiden, ist bei dem hier beschriebenen Ausführungs­ beispiel des automatischen Nivelliergeräts 10 die gesamte Entfernungsmeßzone im Sichtfeld FV in mindestens drei Meßzonen unterteilt. In Fig. 12 sind dies die drei AF-Entfernungsmeßzonen 21, 23 und 25. Die Entfernungsmeßoperation wird für jede Meßzone ausgeführt. Ergibt sich dann, daß die beiden Objektentfernun­ gen (jeweils erste Objektentfernung) zweier Meßzonen, die voneinander durch mindestens eine Meßzone getrennt sind, weitgehend übereinstimmen und daß die Objektentfernung, die in der Zwischenzone gemessen wird, weitgehend den dop­ pelten Wert der erster Objektentfernung hat, so wird die erste Objektentfernung als gültige Objektentfernung gewertet. Die Autofokusoperation wird dann mit die­ ser Objektentfernung ausgeführt. Wird bei einem solchen Steuerverfahren das Nivelliergerät 10 auf den Eckenreflektor 40 auf dem Dreibein 60 ausgerichtet, um ihn scharfzustellen, so wird er zuverlässig scharfgestellt, indem die vorstehend genannte erste Objektentfernung als gültige Objektentfernung gewertet wird. Der Grund besteht darin, daß die Objektentfernung zwischen dem Nivelliergerät 10 und dem jeweiligen Arm 62a der Fassung 62 als erste Objektentfernung und die Objektentfernung zwischen dem Nivelliergerät 10 und dem an dem Eckenreflektor 40 reflektierten Bild des Fernrohrs als zweite Objektentfernung gewertet wird.

Zum Realisieren eines solchen Steuerverfahrens hat jeder Liniensensor 21c eine Gesamt-Entfernungsmeßzone (Fokuserfassungszone) Z, die eine Reihe fotoelek­ trischer Wandlerelemente 21d (in diesem Ausführungsbeispiel 53 Wandlerele­ mente) enthält. Ferner hat jeder Liniensensor 21c fünf Entfernungsmeßzonen (Wählzonen) 21 bis 25, die in der Gesamt-Entfernungsmeßzone Z angeordnet sind. Die dritte Meßzone 23 liegt in der Mitte der Gesamt-Meßzone Z. Das Auto­ fokussystem des Nivelliergeräts 10 kann also nicht nur eine normale Autofoku­ soperation, d. h. eine Einpunkt-Autofokusoperation, bei der der Defokusbetrag für die Gesamt-Meßzone Z auf jedem Liniensensor 21c berechnet wird, sondern auch für eine Mehrpunkt-Autofokusoperation durchführen, bei der der Defokusbe­ trag für jede der fünf Meßzonen 21 bis 25 auf jedem Liniensensor 21c berechnet wird. Das Autofokussystem ist also eine Mehrpunkt-Entfernungsmeßvorrichtung. Die Anordnung der Meßzonen 21 bis 25 in der Gesamt-Meßzone Z ist so be­ stimmt, daß jede Meßzone eine oder zwei benachbarte Meßzonen um einen Be­ trag überlappt, auf den eine vorbestimmte Anzahl Wandlerelemente 21d (in die­ sem Ausführungsbeispiel drei Wandlerelemente 21d) entfällt, um eine zuverläs­ sige Erfassung der Kante eines Objektbildes zu gewährleisten, das nahe eine Grenze zwischen zwei benachbarten Meßzonen entsteht. Jede Meßzone 21 bis 25 enthält in diesem Ausführungsbeispiel dreizehn Wandlerelemente 21d. Die Meßzonen 21 bis 25 sind nicht mechanisch oder optisch unterteilt, sondern auf Pixeln angeordnet, die die AF-Sensordaten ausgeben, welche zur Autofokusope­ ration benutzt werden und zu den gesamten AF-Sensordaten gehören, die jeder Liniensensor 21c abgibt.

Die Prozeßsteuerung 23 ist mit einem AF-Startschalter und mit einem AF/MF- Wahlschalter 29 am Gerätegehäuse verbunden. Letzterer ist im Zustand EIN, wenn die AF-Betriebsart gewählt ist, und im Zustand AUS, wenn die MF-Betriebs­ art (manuelle Scharfeinstellung) gewählt ist. Der AF-Startschalter 27 ist ein selbstrückstellender Drucktastenschalter. Der Autofokusprozeß beginnt bei ma­ nuellem Drücken des AF-Startschalters 27. In diesem Prozeß steuert die Prozeß­ steuerung 23 den AF-Motor 31 über den AF-Motortreiber 25 entsprechend der be­ rechneten Anzahl AF-Impulse, die in den AF-Impulszähler 23a eingesetzt wurde, und der bestimmten Antriebsrichtung. Die Drehung des AF-Motors 31 wird auf das Ritzel 12b über den Kupplungs-Untersetzungsmechanismus 32 übertragen, so daß die Fokussierlinsengruppe 12 bewegt wird. Die Drehung des AF-Motors 31 wird mit dem Codierer 30 erfaßt, während dessen Ausgangssignal durch die Pro­ zeßsteuerung 23 gezählt wird, um die Drehgeschwindigkeit des AF-Motors 31 zu steuern oder ihn stillzusetzen, was von der gezählten Impulszahl und dem be­ rechneten Antriebsbetrag des AF-Motors 31 abhängt.

Die Prozeßsteuerung 23 steuert das Fokuserfassungssystem 20 und das An­ triebssystem 30, um den Fokussierzustand des Objektbildes in der Referenz-Fo­ kussierebene 14A zu erfassen und dann die Fokussierlinsengruppe 12 längs der optischen Achse O zu bewegen, um das anvisierte Objekt scharfzustellen.

Ein Ausführungsbeispiel der Autofokusoperation des automatischen Nivellierge­ räts 10 wird im folgenden an Hand der Fig. 2 bis 5 erläutert. Diese Autofokusope­ ration wird mit der Prozeßsteuerung 23 durchgeführt, wenn eine Batterie (nicht dargestellt) zur Stromversorgung eingelegt wird.

Unmittelbar nach Einlegen der Batterie in das Nivelliergerät 10 initialisiert die Prozeßsteuerung 23 den RAM 24 und jedes Eingangs/Ausgangsport (nicht dar­ gestellt) bei Schritt S101 und durchläuft dann einen Stromversorgungs-Abschal­ teprozeß. Dann wird die Operation des Schritts S101 nicht wiederholt, bevor die Batterie entnommen und ausgewechselt wird.

Der Stromversorgungs-Abschalteprozeß ist ein "Bereitschaftsprozeß", der auf ein Betätigen des AF-Startschalters 27 wartet, während alle Schaltungen mit Aus­ nahme der Prozeßsteuerung 23 bei unbetätigtem AF-Startschalter 27 abgeschal­ tet sind. Die Stromversorgung wird zur automatischen Fokussierung (Schritt S205) eingeschaltet, wenn der AF-Startschalter 27 betätigt wird.

In dem Stromversorgungs-Abschalteprozeß werden alle Merker der Autofokus­ operation auf 0 gesetzt (Schritt S111). Dazu gehören ein Fokusmerker, der den fokussierten Zustand anzeigt, ein AFNG-Merker, der anzeigt, daß ein fokussierter Zustand nicht erreichbar ist, ein Reintegrationsmerker, der anzeigt, daß die Inte­ grationsoperation nach dem Erreichen des fokussierten Zustands durchgeführt wurde, ein Suchmerker und ein Überlappungsmerker, die anzeigen, daß jede In­ tegrationsoperation durchgeführt wurde, während die Fokussierlinse 12 sich wei­ terbewegte, ein Defokusmerker, der anzeigt, daß ein gültiger Defokusbetrag er­ halten wurde, und ein Zonenwahlmerker, der anzeigt, daß eine Entfernungsmeß­ zone gewählt wurde.

Nach der Operation des Schritts S111 wird bestimmt, ob der AF-Startschalter 27 im Zustand EIN ist (Schritt S113). Da er anfangs nicht betätigt und somit im Zu­ stand AUS ist, ist ein Startschalterspeicher (nicht dargestellt) der Prozeßsteue­ rung 23 abgeschaltet, d. h. er enthält die Speicherinformation AUS (Schritt S115). Dann wird geprüft, ob die Stromversorgung im Zustand EIN ist (Schritt S119). Da sie bei unbetätigtem AF-Schalter 27 im Zustand AUS ist, kehrt die Steuerung zu Schritt S113 zurück, so daß die Operationen S113, S115 und S119 wiederholt ausgeführt werden, bis der AF-Startschalter 27 betätigt wird.

Ergibt Schritt S113, daß der AF-Schalter 27 im Zustand EIN ist, so wird geprüft, ob der AF-Startschalterspeicher eingeschaltet ist, d. h. es wird geprüft, ob die In­ formation EIN gespeichert ist (Schritt S117). Enthält er die Information AUS (dies ist der Fall, wenn die Steuerung zunächst Schritt S117 ausführt, nachdem bei Schritt S113 der AF-Startschalter 27 im Zustand EIN festgestellt wurde), so wird der AF-Startschalterspeicher eingeschaltet, d. h. es wird die Information EIN in ihn eingeschrieben (Schritt S123). Dann wird der Zustand des AF/MF-Wählschalters 29 geprüft, um zu bestimmen, ob der AF-Betrieb gewählt ist (Schritte S125 und S127). Ergibt Schritt S127, daß die Stromversorgung eingeschaltet ist (d. h. der AF-Betrieb ist gewählt), so wird jede Schaltung mit Strom versorgt (Schritt S129), und danach geht die Steuerung zu dem in Fig. 3 gezeigten VDD-Schleifenprozeß. Ergibt Schritt S127, daß die Stromversorgung abgeschaltet ist (d. h. der MF-Be­ trieb ist gewählt), so kehrt die Steuerung zu dem Stromversorgungs-Abschalte­ prozeß (Schritt S111) zurück.

Der AF-Startschalterspeicher ist im Zustand EIN, wenn die Steuerung zu dem Stromversorgungs-Abschalteprozeß zurückkehrt, so daß die Steuerung zu Schritt S121 über die Schritte S113, S117 und S119 geht, um die Stromversorgung ab­ zuschalten, wenn der AF-Startschalter 27 im Zustand EIN ist. Die Steuerung wartet auf diesen Zustand. Ist der AF-Startschalter 27 im Zustand AUS, so geht die Steuerung von Schritt S113 zu Schritt S115, bei dem die Information AUS in den AF-Startschalterspeicher eingeschrieben wird. Danach wird die Stromversor­ gung abgeschaltet (Schritt S121). Dann wartet die Steuerung auf das Einschalten des AF-Startschalters 27.

In dem in Fig. 3 gezeigten VVD-Schleifenprozeß wird der Autofokusprozeß (Schritt S205) ausgeführt, und die Steuerung kehrt zu dem in Fig. 2 gezeigten Stromversorgungs-Abschalteprozeß zurück, wenn sie den fokussierten Zustand oder das nicht mögliche Fokussieren feststellt und den Zustand des AF-Start­ schalters 27 prüft. In dem VDD-Schleifenprozeß wird der Zustand des AF/MF- Wahlschalters 29 nochmals geprüft, um zu prüfen, ob der AF-Betrieb gewählt ist (Schritte S201 und S202). Die Steuerung tritt in den Autofokusprozeß bei Schritt S205 ein, wenn der AF-Betrieb gewählt ist. Sie tritt in den Stromversorgungs-Ab­ schalteprozeß ein, wenn der MF-Betrieb gewählt ist. Die folgende Beschreibung setzt voraus, daß der AF/MF-Wahlschalter 29 im Zustand EIN ist (d. h. der AF- Betrieb ist gewählt).

Ist der AF/MF-Wahlschalter 29 im Zustand EIN, so wird der Autofokusprozeß ausgeführt, bei dem der Defokusbetrag erfaßt wird, um die Fokussierlinsengruppe 11 in die Scharfstellposition zu bewegen (Schritt S205). Nach dem Autofokuspro­ zeß bei Schritt S205 wird in regelmäßigen Intervallen in dem VDD-Schleifenpro­ zeß geprüft, ob der AF-Startschalter 27 im Zustand EIN ist (Schritt S207). Da der AF-Startschalter 27 allgemein im Zustand EIN bleibt, wenn die Steuerung erst­ mals in die Operation bei Schritt S207 eintritt, wird geprüft, ob der AF-Startschal­ terspeicher die Information EIN enthält (Schritt S211). Da er bei Schritt S123 diese Information erhalten hat, wird der Zustand des Fokusmerkers und des Au­ tofokus-NG-Merkers geprüft (Schritte S213, S215). Kann ein fokussierter Zustand oder die Unmöglichkeit des Fokussierens in dem Autofokusprozeß bei Schritt S205 nicht festgestellt werden, so haben der Fokusmerker und der AFNG-Merker den Wert 0, so daß die Steuerung zu dem Prozeß bei Schritt S201 zurückkehrt (Schritte S213 und S215).

Danach werden die Operationen der Schritte S201, S203, S205, S207, S213 und S215 wiederholt ausgeführt, bis der Fokusmerker oder der AFNG-Merker den Wert 1 erhält. Die Steuerung geht jedoch von Schritt S207 zu Schritt S209, um den AF-Startschalterspeicher auf AUS zu setzen, wenn der AF-Startschalter 27 in den Zustand AUS gesetzt wird. Dann kehrt die Steuerung zu Schritt S201 über die Schritte S213 und S215 zurück.

Allgemein wird die Fokussierlinsengruppe 12 durch den Autofokusprozeß bei Schritt S205 in die Scharfstellposition gebracht, so daß der Fokusmerker auf 1 gesetzt wird, und daher kehrt die Steuerung zu dem Stromversorgungs-Abschal­ teprozeß zurück (Schritt S213) und schließt dann die Autofokusoperation ab (Schritt S111). Kann ein fokussierter Zustand beispielsweise durch ein sich be­ wegendes Objekt, ein zu dunkles Objekt und/oder einen zu schwachen Kontrast des Objekts nicht erreicht werden, so wird der Autofokus-NG-Merker in dem Au­ tofokusprozeß bei Schritt S205 auf 1 gesetzt, so daß die Steuerung von Schritt S215 zu dem Stromversorgungs-Abschalteprozeß geht und die Autofokusopera­ tion beendet.

Nachdem die Steuerung zu dem Stromversorgungs-Abschalteprozeß zurückge­ kehrt ist und der AF-Startschalter 27 im Zustand EIN ist und der AF-Startschalter­ speicher den Zustand EIN enthält, geht die Steuerung von der Operation bei Schritt S113 zu Schritt S121 über die Schritte S117 und S115, um die Stromver­ sorgung abzuschalten. Ist der Startschalter 27 im Zustand AUS, so geht die Steuerung von Schritt S113 zu Schritt S115, um die AUS-Information in den AF- Startschalterspeicher einzuschreiben. Dann geht die Steuerung von Schritt S119 zu Schritt S121, um die Stromversorgung abzuschalten, und wartet auf ein Betäti­ gen des AF-Startschalters 27 in den Zustand EIN.

Nach Rückkehr der Steuerung zu dem Stromversorgungs-Abschalteprozeß liefert sie unabhängig vom Zustand des AF-Startschalters 27 Strom an die Prozeßsteue­ rung 23, jedoch sind alle peripheren Schaltungen abgeschaltet.

Wird der AF-Startschalter 27 während des VDD-Schleifenprozesses wieder ein­ geschaltet, so geht die Steuerung von Schritt S207 zu Schritt S211. Da der AF- Startschalterspeicher aber den Zustand AUS enthält, wenn die Steuerung erst­ mals auf Schritt S211 gelangt, geht sie von Schritt S211 zu Schritt S217, um die Information EIN in den AF-Startschalterspeicher einzuschreiben. Dann kehrt die Steuerung zu Schritt S201 zurück, um die Schleife ausgehend von Schritt S201 auszuführen und zu Schritt S201 über die Schritte S203, S205, S207, S211, S213 und S215 zurückzukehren.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß beim Einschalten des AF-Startschalters 27 der Autofokusprozeß wiederholt ausgeführt wird, bis die Fokussierung oder die unmögliche Fokussierung festgestellt wird. Wird der AF/MF-Wahlschalter 29 in der VDD-Schleife ausgeschaltet, so geht die Steuerung von Schritt S203 zu dem Stromversorgungs-Abschalteprozeß, um die Autofokusoperation zu beenden. Im folgenden wird der Autofokusprozeß (AF-Prozeß) des Schritts S205 unter Be­ zugnahme auf die Flußdiagramme der Fig. 4 bis 9 beschrieben. Bei dem Autofo­ kusprozeß wird geprüft, ob der Überlappungsmerker, der Suchmerker oder der Integrationsmerker den Wert 0 hat (Schritte S301, S303 und S305). Tritt die Steuerung erstmals in den Autofokusprozeß ein, so geht die Steuerung über die Schritte S301, S303 und S305 zu Schritt S307, da der Überlappungsmerker, der Suchmerker und der Reintegrationsmerker bei Schritt S111 mit dem Wert 0 initia­ lisiert wurden. Bei Schritt S307 wird der AF-Sensor 21 zum Integrationsstart ge­ steuert, um elektrische Ladungen anzusammeln. Dann wird das Integrationser­ gebnis in die Prozeßsteuerung 23 in Form von AF-Sensordaten eingegeben, um die vorbestimmte Defokusoperation (Schritt S307) auszuführen.

Danach wird geprüft, ob das Ergebnis der vorbestimmten Defokusoperation an­ nehmbar ist (Schritt S309). Dieses Ergebnis kann nicht annehmbar sein, wenn der Objektkontrast zu schwach ist, das Objekt ein sich wiederholendes Muster hat und/oder die Objekthelligkeit zu gering ist. In den meisten Fällen ist das Ergebnis der vorbestimmten Defokusoperation annehmbar, deshalb wird dieser Fall als er­ ster erläutert.

Ergibt Schritt S309, daß das Ergebnis der vorbestimmten Defokusoperation an­ nehmbar ist, so geht die Steuerung in den Prüfprozeß, bei dem geprüft wird, ob ein fokussierter Zustand erreicht ist. In diesem Fall wird der Fokusmerker auf 1 gesetzt. Wird die Fokussierung nicht erreicht, so wird dieser Merker auf 0 gesetzt (Schritt S321). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch die Prozeßsteue­ rung 23 festgestellt, daß ein fokussierter Zustand erreicht ist, wenn der Defokus­ betrag gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Die Steuerung kehrt zu dem VDD-Schleifenprozeß zurück, um die Operationen des Schritts S207 und fol­ gender auszuführen, wenn der fokussierte Zustand erreicht ist. Die Steuerung geht zu dem Impulsberechnungsprozeß (Fig. 5), wenn ein fokussierter Zustand nicht erreicht wird.

Bei dem Impulsberechnungsprozeß wird der Antriebsbetrag des AF-Motors 31 (d. h. die Impulszahl des Codierers 33) zum Bewegen der Fokussierlinsengruppe 12 in eine Position, bei der der Defokusbetrag 0 wird, entsprechend einem an­ nehmbaren Ergebnis einer Defokusoperation berechnet.

In dem Impulsberechnungsprozeß wird zunächst der Antriebsbetrag des AF-Mo­ tors 31 (Anzahl der AF-Impulse) und die Antriebsrichtung berechnet bzw. be­ stimmt entsprechend dem berechneten Defokusbetrag (Schritt S331). Dann wird die bei Schritt S331 berechnete Impulszahl in den AF-Impulszähler 23a einge­ setzt (Schritt S333), und dann wird der AF-Motor 31 mit Gleichstrom betrieben (Schritt S335). Danach geht die Steuerung in den Impulsprüfprozeß. Der Wert des AF-Impulszählers 23a wird jeweils um 1 verringert, wenn ein AF-Impuls von dem Codierer 33 abgegeben wird.

Bei dem Impulsprüfprozeß wird die Antriebsgeschwindigkeit des AF-Motors 31 entsprechend dem Wert des AF-Impulszählers 23a gesteuert. Ist der Wert des AF-Impulszählers 23a größer als eine vorbestimmte, die überlappende Integration verhindernde Impulszahl, so wird der AF-Motor 31 mit einer höheren Geschwin­ digkeit betrieben, um die Fokussierlinsengruppe 12 in eine Position zu bringen, bei der ein fokussierter Zustand in kürzerer Zeit erreicht wird, und gleichzeitig wird eine überlappende Integration durchgeführt. Wird der Wert des AF-Impuls­ zählers 23a kleiner als die vorbestimmte, eine überlappende Integration verhin­ dernde Impulszahl, so wird der AF-Motor 31 mit der höheren Geschwindigkeit weiter betrieben, jedoch wird die überlappende Integration unterbrochen. Wird der Wert des AF-Impulszählers 23a kleiner als eine vorbestimmte, eine konstante Geschwindigkeit einleitende Impulszahl, so wird der AF-Motor 31 mit geringer Geschwindigkeit mit Pulsbreitenmodulation so gesteuert, daß die Fokussierlin­ sengruppe 12 nicht zu weit verstellt wird. Danach wird der AF-Motor 31 stillge­ setzt, wenn der AF-Impulszähler 23a den Wert 0 erreicht.

Bei dem Impulsprüfprozeß wird der Wert des AF-Impulszählers 23a mit der vor­ bestimmten, eine überlappende Integration verhindernden Impulszahl verglichen (Schritt S341), und dann wird bestimmt, ob der Wert des AF-Impulszählers 23a kleiner als diese Impulszahl ist (Schritt S342). Ist der Wert des AF-Impulszählers 23a gleich oder größer als die vorbestimmte Impulszahl, so wird der Überlap­ pungs-Operationsmerker auf 1 gesetzt (Schritt S343). Dann startet die überlap­ pende Integrationsoperation, die AF-Sensordaten werden von dem AF-Sensor 21 eingegeben, und die vorbestimmte Defokusoperation wird ausgeführt (Schritt S345). Danach wird geprüft, ob das Ergebnis der vorbestimmten Defokusopera­ tion annehmbar ist (Schritt S347). Ist es annehmbar, so geht die Steuerung zu dem Antriebsrichtungs-Prüfprozeß nach Fig. 6. Ist das Ergebnis der vorbestimm­ ten Defokusoperation nicht annehmbar, so kehrt die Steuerung zurück.

Bei dem Antriebsrichtungs-Prüfprozeß wird die Anzahl der AF-Impulse aus den AF-Sensordaten berechnet, die sich durch die während des Betriebs des AF-Mo­ tors 31 ausgeführte Integrationsoperation ergeben, und dann wird die berechnete Impulszahl in den AF-Impulszähler 23a eingesetzt. Der AF-Motor 31 wird jedoch gebremst, wenn die Antriebsrichtung sich ändert. Bei dem vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel schließt die Prozeßsteuerung 23 beim Bremsen des AF-Motors die Motoranschlüsse kurz, um ihn stillzusetzen.

Bei dem Antriebsrichtungs-Prüfprozeß wird der Überlappungsoperationsmerker auf 1 gesetzt, während der Suchmerker auf 0 gesetzt wird (Schritt S361). Dann wird die Antriebsrichtung des AF-Motors 31 mit der vorherigen Richtung abhängig von dem Ergebnis der vorbestimmten Defokusoperation verglichen (Schritt S363). Danach wird bestimmt, ob die gegenwärtige Antriebsrichtung des AF-Motors 31 mit der vorherigen übereinstimmt (Schritt S364). Trifft dies zu, was oft der Fall ist, so wird die Anzahl der AF-Impulse in der Mitte der Integration berechnet und in den AF-Impulszähler 23a eingesetzt (Schritt S365), wonach die Steuerung zu­ rückkehrt. Ändert sich die gegenwärtige Antriebsrichtung des AF-Motors 31, so wird er stillgesetzt (Schritt S367). Der Überlappungsoperationsmerker wird auf 0 gesetzt (Schritt S369), und der Reintegrationsmerker wird auf 1 gesetzt (Schritt S371). Danach kehrt die Steuerung zurück.

Bei der Rückkehr zu dem VDD-Schleifenprozeß tritt die Steuerung bei Schritt S205 in den AF-Prozeß ein, nachdem die Operationen der Schritte S207 und fol­ gender durchgeführt wurden. Während sich die Antriebsrichtung des AF-Motors 33 nicht ändert, bleibt der Überlappungsoperationsmerker auf 1, so daß die Steuerung aus Schritt S301 in den Impulsprüfprozeß eintritt. Danach kehrt die Steuerung weiter zu dem Impulsprüfprozeß zurück, bis der Wert des AF-Impuls­ zählers 23a kleiner als die vorbestimmte, eine überlappende Integration verhin­ dernde Impulszahl wird, über die Operationen der Schritte S341, S342, S343, S345, S347, S361, S363, S364 und S365.

Dann verringert sich während dieses Prozesses die Anzahl der AF-Impulse und wird schließlich kleiner als die vorbestimmte, eine überlappende Integration ver­ hindernde Impulszahl, wodurch die Steuerung von Schritt S342 zu Schritt S349 geht.

Bei den Schritten S349 bis S355 wird der Betrieb des AF-Motors 31 mit einem der berechneten Impulszahl entsprechenden Betrag beendet, um den AF-Motor 31 stillzusetzen. Der Wert des AF-Impulszählers 23a (Anzahl der AF-Impulse) wird mit der vorbestimmten, eine Steuerung mit konstanter Drehzahl einleitenden Im­ pulszahl verglichen (Schritt S349), und dann wird geprüft, ob der Wert des AF­ lmpulszählers 23a kleiner als diese vorbestimmte Impulszahl ist (Schritt S350). Ist der Wert des AF-Impulszählers 23a gleich oder größer als diese Impulszahl, so kehrt die Steuerung zu Schritt S349 zurück. Bei den Schritten S349 und S350 wartet die Steuerung darauf, daß die Anzahl der AF-Impulse kleiner als die vor­ bestimmte, eine Steuerung mit konstanter Drehzahl einleitende Impulszahl wird. Dann wird bei Schritt S350 geprüft, ob der Wert des AF-Impulszählers 23a kleiner als diese vorbestimmte Impulszahl ist, der AF-Motor 31 wird mit Pulsweitensteue­ rung bei geringer Geschwindigkeit entsprechend der verbleibenden Anzahl der AF-Impulse betrieben, und dann wird er stillgesetzt, wenn der AF-Impulszähler 23a den Wert 0 erreicht (Schritte S351 und S353). Dann wird unmittelbar nach dem Stillsetzen des AF-Motors 31 der Überlappungsoperationsmerker auf 0 ge­ setzt, und gleichzeitig wird der Reintegrationsmerker auf 1 gesetzt (Schritt S355). Dann kehrt die Steuerung zu dem VDD-Schleifenprozeß zurück.

Tritt die Steuerung in den Autofokusprozeß bei Schritt S205 ein, nachdem sie zum VDD-Schleifenprozeß zurückgekehrt ist, wird der Überlappungsoperations­ merker auf 0 gesetzt, während der Reintegrationsmerker auf 1 gesetzt wird, so daß die Steuerung aus Schritt S305 in den Reintegrationsprozeß eintritt. Dies trifft auch für den Fall zu, daß bei Schritt S363 eine Änderung der Antriebsrichtung des AF-Motors 31 festgestellt wird.

Bei dem Reintegrationsprozeß wird die vorbestimmte Defokusoperation nochmals durchgeführt, und dann wird geprüft, ob das Ergebnis dieser Operation annehm­ bar ist oder nicht. Bei dem Reintegrationsprozeß wird der AF-Sensor 21 so ge­ steuert, daß er die Integration elektrischer Ladungen startet, und dann werden die Ergebnisse der Integrationsoperation in die Prozeßsteuerung 23 über den Ver­ stärker 22 als AF-Sensordaten eingegeben, um die vorbestimmte Defokusopera­ tion (Schritt S383) auszuführen. Danach wird bestimmt, ob das Ergebnis der vor­ bestimmten Defokusoperation annehmbar ist (Schritt S385).

Ist dieses Ergebnis annehmbar, so geht die Steuerung in den Fokusprüfprozeß ein, der bei Schritt S321 startet. Ist das Ergebnis der vorbestimmten Defokusope­ ration nicht annehmbar, so tritt die Steuerung in den AFNG-Prozeß ein, bei dem der AFNG-Merker auf 1 gesetzt wird (Schritt S391 in Fig. 4), und dann kehrt die Steuerung zu dem VDD-Schleifenprozeß zurück, so daß sie von Schritt S215 in den Stromversorgungs-Abschalteprozeß am Ende der Autofokusoperation eintritt und auf das erneute Betätigen des AF-Startschalters 27 wartet.

Der vorstehend beschriebene Prozeß betrifft den Fall, daß das Bild des anvisier­ ten Objekts scharfgestellt werden kann. Ist dies schwierig oder unmöglich, so kehrt die Steuerung auch zu dem Stromversorgungs-Abschalteprozeß über den VDD-Schleifenprozeß zurück, um die Autofokusoperation zu beenden.

Der Autofokusprozeß wird im folgenden für den Fall beschrieben, daß ein Scharf­ stellen des Objektbildes schwierig oder unmöglich ist. Beim Eintritt in die Autofo­ kusoperation führt die Steuerung über die Schritte S301, S303 und S305 die Ope­ ration des Schritts S307 aus, bei der der AF-Sensor 21 die Integration elektri­ scher Ladungen startet, während die Ergebnisse der Integrationsoperation in die Prozeßsteuerung 23 als AF-Sensordaten eingegeben werden, um die vorbe­ stimmte Defokusoperation auszuführen. Ergibt Schritt S309, daß das Ergebnis der vorbestimmten Defokusoperation unannehmbar ist, tritt die Steuerung in den Suchintegrationsprozeß ein.

In diesem Prozeß werden die vorbestimmte Defokusoperation und die Integrati­ onsoperation durchgeführt, während der AF-Motor 31 die Fokussierlinsengruppe 12 von dem Scharfstellpunkt für kürzestmögliche Objektentfernung zu dem Scharfstellpunkt unendlicher Objektentfernung bewegt, um ein annehmbares Er­ gebnis der Defokusoperation zu erhalten. Ist dies in dem Suchintegrationsprozeß nicht möglich, so wird der AFNG-Merker auf 1 gesetzt, und die Steuerung kehrt zurück. Danach geht die Steuerung von Schritt S250 in den Stromversorgungs- Abschalteprozeß.

Bei dem Suchintegrationsprozeß wird der AF-Motor 31, um einen Scharfstellpunkt zu suchen, zunächst in Richtung geringerer Objektentfernung (Schritt S311) be­ trieben. Dann wird der Suchmerker auf 1 gesetzt (Schritt S313). Der AF-Sensor 21 wird dann so gesteuert, daß die Integration elektrischer Ladungen startet, und die Ergebnisse der Integrationsoperation werden in die Prozeßsteuerung 23 als AF-Sensordaten eingegeben, um die vorbestimmte Defokusoperation auszufüh­ ren (Schritt S315). Danach wird geprüft, ob das Ergebnis dieser Operation an­ nehmbar ist (Schritt S317). Trifft dies zu, so tritt die Steuerung in den Antriebs­ richtungsprüfprozeß ein. Ist das Ergebnis der vorbestimmten Defokusoperation nicht annehmbar, so wird geprüft, ob die Fokussierlinsengruppe 12 in der Unend­ lichstellung ist (Schritt S319). Befindet sie sich in einer davon verschiedenen Stellung, so kehrt die Steuerung zu dem VDD-Schleifenprozeß zurück, um die Operationen der Schritte S207 und folgender auszuführen. Befindet sich die Fo­ kussierlinsengruppe 12 in der Unendlichstellung, so tritt die Steuerung in den AFNG-Prozeß ein, bei dem der AFNG-Merker auf 1 gesetzt wird (Schritt S391 in Fig. 4). Danach kehrt die Steuerung zu dem VDD-Schleifenprozeß zurück, um die Operationen der Schritte S207 und folgender durchzuführen. Bei dem Betrieb des AF-Motors 31 (Suchbetrieb) des Schritts S311 wird der AF-Motor 31 zunächst so betrieben, daß ein Scharfstellpunkt in Richtung kleinerer Objektentfernung ge­ sucht wird, und dann wird der AF-Motor 31 in Gegenrichtung betrieben, um den­ selben Punkt zu suchen, unmittelbar nachdem die Fokussierlinsengruppe 12 den Punkt geringster Objektentfernung erreicht und stillgesetzt wird. Außerdem wird der AF-Motor 31 unmittelbar stillgesetzt, nachdem die Fokussierlinsengruppe 12 den Unendlich-Punkt erreicht hat und stillgesetzt wird. Wird ein annehmbares Er­ gebnis einer Defokusoperation während des Suchintegrationsprozesses erhalten, so kehrt die Steuerung zu der Operation zurück, bei der der AF-Motor 31 entspre­ chend dem erhaltenen Defokusbetrag betrieben wird.

Wenn die Steuerung wieder bei Schritt S205 in den AF-Prozeß eintritt, nachdem sie zum VDD-Schleifenprozeß zurückgekehrt ist, wird der Überlappungsoperati­ onsmerker auf 0 gesetzt, während der Suchmerker den Wert 1 hat, so daß die Steuerung in den Suchintegrationsprozeß von dem Schritt S303 aus eintritt, um ihn bei den Schritten S311 und folgenden auszuführen. Kann ein annehmbarer Defokusbetrag nicht erreicht werden, auch wenn die Fokussierlinsengruppe 12 die Unendlichstellung erreicht, so tritt die Steuerung in den AFNG-Prozeß ein, bei dem der AFNG-Merker auf 1 gesetzt wird, und kehrt dann zurück. Danach geht die Steuerung von Schritt S215 in den Stromversorgungs-Abschalteprozeß.

Der vorstehend beschriebene Prozeß betrifft den Fall, daß ein annehmbares Er­ gebnis der vorbestimmten Defokusoperation vom Start aus nicht erzielbar ist. Wenn ein annehmbares Ergebnis einmal erzielbar ist, jedoch ein fokussierter Zu­ stand nicht erreicht wird, und nachfolgend ein annehmbares Ergebnis der vorbe­ stimmten Defokusoperation in dem Reintegrationsprozeß nicht erreicht werden kann, auch wenn die Fokussierlinsengruppe angetrieben wird, geht die Steuerung von Schritt S385 in den AFNG-Prozeß, bei dem der AFNG-Merker auf 1 gesetzt wird, und danach kehrt sie zu dem VDD-Schleifenprozeß zurück. Dann geht die Steuerung von Schritt S215 in den Stromversorgungs-Abschalteprozeß.

Die Defokusoperation der Schritte S307, S315, S345 und S383 wird im folgenden an Hand der Fig. 7, 8 und 9 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Kontrast eines auf jedem Liniensensor 21c erzeugten Bildes für jede Meßzone 21 bis 25 bestimmt. Dann wird für die Meßzonen mit ausreichendem Kontrast festge­ stellt, ob zwei Objektentfernungen zweier Meßzonen, die voneinander durch eine weitere Meßzone getrennt sind, weitgehend übereinstimmen, und ob die Objekt­ entfernung mindestens einer Meßzone zwischen den beiden getrennten Meßzo­ nen weitgehend dem doppelten Wert einer jeden der beiden erstgenannten Ob­ jektentfernungen ist, die weitgehend übereinstimmen. Jede der beiden überein­ stimmenden Objektentfernungen wird dann als gültige Objektentfernung gewertet, so daß die Autofokusoperation für diese Objektentfernung durchgeführt wird. Der Vergleich der Objektentfernungen wird mit der Prozeßsteuerung 23 vorgenom­ men.

Bei der Defokusoperation wird zunächst eine Kontrastberechnung mit den AF- Sensordaten der Gesamt-Entfernungsmeßzone Z durchgeführt (Schritt S401). Bei dieser Berechnung wird z. B. für den Referenzliniensensor 21c die Summe eines jeden Absolutwertes der Differenz der Integralwerte zweier benachbarter Pixel (fotoelektrischer Wandlerelemente) in der Meßzone verwendet. Wird festgestellt, daß der Kontrast unzureichend ist (Schritt S403), so werden der Defokusmerker und der Zonenwahlmerker jeweils auf 0 gesetzt (Schritt S429), und danach kehrt die Steuerung zurück.

Der Defokusmerker zeigt an, daß ein gültiger Defokusbetrag erhalten wurde, und der Zonenwahlmerker zeigt an, daß eine Entfernungsmeßzone gewählt wurde.

Ergibt Schritt S403, daß der Kontrast ausreicht und über einem vorbestimmten Wert liegt (erster vorbestimmter Wert), so wird geprüft, ob der Zonenwahlmerker den Wert 1 hat, d. h. ob eine Meßzone gewählt wurde (Schritt S405). Da eine Meßzone nicht gewählt ist, wenn die Steuerung erstmals zu Schritt S405 kommt, wird eine Korrelationsoperation (Berechnung zum Bestimmen einer Phasendiffe­ renz) mit den AF-Sensordaten der Gesamt-Entfernungsmeßzone Z ausgeführt, um eine Phasendifferenz (Objektentfernungsdaten) zu bestimmen (Schritt S407). Dann wird geprüft, ob eine gültige Phasendifferenz bei Schritt S407 erhalten wurde (Schritt S409). War dies nicht möglich, so geht die Steuerung zu Schritt S429, bei dem der Defokusmerker und der Zonenwahlmerker jeweils auf 0 gesetzt werden, und dann kehrt die Steuerung zurück. Die Korrelationsoperation kann nicht ausgeführt werden, wenn kein Koinzidenzpunkt zwischen den beiden Bildern erfaßbar ist, die auf den Gesamt-Entfernungsmeßzonen Z (d. h. auf den Linien­ sensoren 21c) erzeugt wurden, d. h. wenn die beiden Bilder stark unscharf sind. Ergibt Schritt S409, daß eine gültige Phasendifferenz erhalten wurde, so wird ge­ prüft, ob der Wert dieser Phasendifferenz kleiner als ihr vorbestimmter Wert ist, d. h. ob der Defokusbetrag klein ist (Schritt S411). Ist dieser Wert gleich oder größer als der vorbestimmte Wert (d. h. der Defokusbetrag ist groß), so geht die Steuerung zu der Interpolationsberechnung bei Schritt S421, um einen Defokus­ betrag zu berechnen, ohne eine der fünf Meßzonen 21 bis 25 zu wählen. Danach wird der Defokusmerker auf 1 gesetzt (Schritt S423), und dann kehrt die Steue­ rung zurück. Solange der Wert der erhaltenen Phasendifferenz gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, werden die Schritte S401 bis S411, S421 und S423 wiederholt ausgeführt.

Wird der Wert der Phasendifferenz kleiner als der vorbestimmte Wert, so geht die Steuerung von Schritt S411 zu Schritt S413. Hier wird die bei Schritt S407 erhal­ tene Phasendifferenz mit einer vorbestimmten Adresse in dem RAM 24 vorüber­ gehend gespeichert (Schritt S413), und dann wird der Zonenwahl/Prüfprozeß (Fig. 8) ausgeführt (Schritt S415). In diesem Prozeß wird für jede Meßzone 21 bis 25 mit einem Kontrast über einem vorbestimmten Wert (zweiter vorbestimmter Wert) die vorbestimmte Defokusoperation ausgeführt, um eine Objektentfernung in der Reihenfolge von der ersten bis zur fünften Meßzone 21 bis 25 zu erhalten, und dann werden die gültigen Meßzonen entsprechend den erhaltenen Objekt­ entfernungen gewählt, um die AF-Sensordaten, die für jede gültige Meßzone aus­ gegeben werden, zu erzeugen.

Nach dem Zonenwahl/Prüfprozeß bei Schritt S415 wird geprüft, ob eine gültige Meßzone gewählt wurde (Schritt S417). Ist keine gültige Meßzone gewählt, wird die Phasendifferenz (Daten der Korrelationsoperation), die bei einer vorbestimm­ ten Adresse vorübergehend in dem RAM 24 bei Schritt S413 gespeichert wurde, ausgelesen, um einen Defokusbetrag entsprechend der Phasendifferenz zu be­ rechnen (Schritt S421). Dann wird der Defokusmerker auf 1 gesetzt (Schritt S423), und die Steuerung kehrt zurück. Ergibt Schritt S417, daß eine gültige Meßzone gewählt wurde, so geht die Steuerung von Schritt S417 zu Schritt S423, so daß der Defokusmerker auf 1 gesetzt wird. Dann kehrt die Steuerung zurück.

Wenn die Steuerung nach der Wahl einer der fünf Meßzonen 21 bis 25 wieder in die Defokusoperation nach Fig. 7 eintritt (d. h. nachdem der Zonenwahlmerker auf 1 gesetzt ist), geht sie von Schritt S405 zu Schritt S425, um den in Fig. 8 gezeig­ ten Zonenwahl/Prüfprozeß durchzuführen. Danach wird geprüft, ob eine gültige Meßzone gewählt wurde (Schritt S427). Ist dies nicht der Fall, so kehrt die Steue­ rung zu Schritt S407 zurück, um die Gesamt-Meßzone Z zu benutzen. Ergibt Schritt S427, daß eine gültige Meßzone gewählt wurde, so geht die Steuerung zu Schritt S423, so daß der Defokusmerker auf 1 gesetzt wird. Dann kehrt die Steue­ rung zurück.

Bei der vorstehend beschriebenen Defokusoperation wird unter der Bedingung, daß der Kontrast größer als der erste vorbestimmte Wert für die Gesamt-Entfer­ nungsmeßzone Z ist, für jede Meßzone berechnet, deren Kontrast größer als der zweite vorbestimmte Wert ist, ein Defokusbetrag entsprechend den AF-Sensor­ daten einer jeden Meßzone gewählt.

Der Zonenwahl/Prüfprozeß der Schritte S415 und S425 wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert. In diesem Prozeß wird zunächst die erste Meß­ zone 21 gewählt (Schritt S501), und dann wird ihr Kontrast mit den AF-Sensor­ daten berechnet und das Rechenergebnis (Kontrastwert) in dem RAM 24 gespei­ chert (Schritt S503).

Danach wird geprüft, ob der Kontrastwert gleich oder größer als ein vorbestimm­ ter Wert (zweiter vorbestimmter Wert) ist (Schritt S505). Ist der Kontrastwert in dem RAM 24 gleich oder größer als der zweite vorbestimmte Wert, wird die Korre­ lationsoperation (Berechnung zum Bestimmen einer Phasendifferenz) mit den AF- Sensordaten aus der gewählten Meßzone (erste Meßzone 21, wenn die Steue­ rung erstmals in die Operation bei Schritt S507 eintritt) berechnet, um eine Pha­ sendifferenz (Daten der Korrelationsoperation) zu bestimmen (Schritt S507). Dann wird geprüft, ob eine gültige Phasendifferenz bei Schritt S507 erhalten wurde (Schritt S509). Wurde eine gültige Phasendifferenz erhalten, so wird der Defokusbetrag entsprechend der Phasendifferenz aus Schritt S507 berechnet (Schritt S511). Dann wird entsprechend diesem berechneten Defokusbetrag eine Objektentfernung berechnet (Schritt S513). Diese Objektentfernung wird an einer vorbestimmten Adresse des RAM 24 gemeinsam mit den Daten gespeichert, die die Zonennummer der gegenwärtigen gewählten Meßzone angeben (Schritt S515). Dann geht die Steuerung zu Schritt S517. Ergibt sich bei Schritt S505, daß der in dem RAM 24 gespeicherte Kontrastwert geringer als der zweite vorbe­ stimmte Wert ist, überspringt die Steuerung die Schritte S507, S509, S511, S513 und S515 und geht zu Schritt S517. Ergibt Schritt S509, daß keine gültige Pha­ sendifferenz erhalten wurde, so überspringt die Steuerung die Schritte S511, S513 und S515 und geht zu Schritt S517.

Bei Schritt S517 wird geprüft, ob alle fünf Meßzonen 21 bis 25 bereits gewählt sind (d. h. ob die Schritte S503 bis S517 bereits für jede der fünf Meßzonen 21 bis 25 ausgeführt wurden). Sind alle fünf Meßzonen 21 bis 25 noch nicht gewählt, so geht die Steuerung von Schritt S525 zu Schritt S503, um die Schritte S503 bis S517 für die nachfolgende Meßzone auszuführen. Sind alle fünf Meßzonen 21 bis 25 bereits gewählt, so geht die Steuerung von Schritt S517 zu Schritt S519.

Bei Schritt S519 wird geprüft, ob eine Meßzone vorliegt, für die eine gültige Pha­ sendifferenz erhalten wurde. Trifft dies zu, so wird der Zonenwahlmerker auf 1 gesetzt (Schritt S521) und dann tritt die Steuerung in den in Fig. 9 gezeigten Prismenerfassungs/Bestimmungsprozeß ein (Schritt S523). Dann kehrt die Steue­ rung zurück. Ergibt Schritt S519, daß es keine gültigen Meßzonen gibt, so wird der Zonenwahlmerker auf 0 gesetzt (Schritt S527), und die Steuerung kehrt zu­ rück.

In dem Prismenerfassungs/Bestimmungsprozeß werden die Objektentfernungen der Meßzonen mit jeweils einer gültigen Phasendifferenz untereinander vergli­ chen. Dann wird geprüft, ob die beiden Objektentfernungen (jeweils erste Objekt­ entfernung) der beiden Meßzonen, die voneinander durch mindestens eine Meß­ zone getrennt sind, übereinstimmen, und ob die Objektentfernung (zweite Objekt­ entfernung) in einer der zwischenliegenden Meßzonen den zweifachen Wert der ersten Objektentfernung hat, so daß dann die erste Objektentfernung als gültige Objektentfernung gewertet wird.

Bei dem Prismenerfassungs/Bestimmungsprozeß werden zunächst die Objekt­ entfernungen der Meßzonen mit jeweils einer gültigen Phasendifferenz unterein­ ander verglichen (Schritt S601). Dann wird geprüft, ob Meßzonen existieren, für die ein und dieselbe Objektentfernung (die erste Objektentfernung) gemessen wurde (Schritt S603). Trifft dies zu, so wird geprüft, ob es eine Meßzone zwischen den Meßzonen mit übereinstimmender Objektentfernung gibt, deren Objektentfer­ nung (zweite Objektentfernung) den doppelten Wert der ersten Objektentfernung hat (Schritte S605 und S607). Wird eine solche Meßzone gefunden, so wird die erste Objektentfernung als gültige Objektentfernung gewertet (Schritt S609), und der Prismenerfassungsmerker wird auf 1 gesetzt (Schritt S611). Dann kehrt die Steuerung zurück. Ergibt Schritt S607, daß eine derartige Meßzone nicht zu fin­ den ist, so werden die AF-Sensordaten der Meßzone mit der kürzesten Objekt­ entfernung gewählt (Schritt S613). Dann kehrt die Steuerung zurück.

Wird bei diesem Steuerverfahren festgestellt, daß die beiden Objektentfernungen (erste Objektentfernung) zweier Meßzonen, die durch mindestens eine weitere Meßzone voneinander getrennt sind, weitgehend übereinstimmen und daß die Objektentfernung (zweite Objektentfernung) der mindestens einen zwischenlie­ genden Meßzone den zweifachen Wert der ersten Objektentfernung hat, so wird die erste Objektentfernung als gültige Objektentfernung gewertet. Deshalb kann das Bild des Eckenreflektors 40 zuverlässig scharfgestellt werden, wenn das au­ tomatische Nivelliergerät 10 auf den Eckenreflektor 40 auf dem Dreibein 60 aus­ gerichtet ist.

Ergibt sich bei diesem Ausführungsbeispiel, insbesondere in dem Prozeß des Schritts S415, daß die beiden Objektentfernungen (jeweils erste Objektentfer­ nung) zweier Meßzonen, die durch mindestens eine Meßzone voneinander ge­ trennt sind, weitgehend übereinstimmen, und daß die Objektentfernung (zweite Objektentfernung) der Zwischenzone den zweifachen Wert der ersten Objektent­ fernung hat, so wird letztere als gültige Objektentfernung gewertet, so daß die Autofokusoperation entsprechend der gültigen Objektentfernung in vorstehend beschriebener Weise ausgeführt wird. Das automatische Nivelliergerät 10 kann aber auch eine normale AF-Betriebsart haben, die vom Benutzer gewählt werden kann, bei der der Defokusbetrag nur entsprechend dem Defokusbetrag aus der Gesamt-Entfernungsmeßzone Z auf den beiden Liniensensoren 21c berechnet wird. In diesem Fall kann das automatische Nivelliergerät 10 an seinem Gehäuse einen Wahlknopf (nicht dargestellt) haben, der manuell betätigt wird, um einen Mehrpunkt-AF-Betrieb oder einen Normal-AF-Betrieb zu wählen. In dem Normal- AF-Betrieb muß der Defokusprozeß nach Fig. 7 nur so abgeändert werden, daß die Steuerung von Schritt S409 zu Schritt S421 geht, wenn Schritt S409 ergibt, daß eine gültige Phasendifferenz erhalten wurde.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden zwei Mehrseg­ ment-CCD-Sensoren als AF-Sensor 21 verwendet. Es können auch zwei MOS-Li­ niensensoren als AF-Sensor 21 eingesetzt werden.

Jeder Liniensensor 21c hat fünf Meßzonen 21 bis 25, jedoch ist die Erfindung auf dieses Ausführungsbeispiel nicht beschränkt. Jeder Liniensensor kann minde­ stens drei Meßzonen haben, um ein ähnliches Ergebnis zu erzielen.

Die Erfindung kann auf eine automatisches Nivelliergerät angewendet werden. In gleicher Weise kann sie auf andere Vermessungsinstrumente wie ein Durch­ gangsinstrument, einen Theodoliten und eine Gesamtstation angewendet werden. Ferner kann die Erfindung auch auf jedes optische Teleskopsystem wie ein Tele­ skop und ein Doppelfernrohr angewendet werden.

Claims (8)

1. Autofokuseinrichtung für ein Visierfernrohr zum automatischen Fokussieren eines Objektbildes in einem Sichtfeld, in dem eine Entfernungsmeßzone an­ geordnet ist, mit
einer Mehrpunkt-Entfernungsmeßvorrichtung, die die Entfernungsmeßzone in mindestens drei Meßzonen unterteilt, in denen jeweils eine Objektentfer­ nung erfaßt wird,
einem Antrieb zum Bewegen einer Fokussierlinsengruppe längs deren opti­ scher Achse, und
einer Steuerung zum Steuern des Antriebs derart, daß die Fokussierlinsen­ gruppe eine Autofokusoperation entsprechend dem Ergebnis einer jeden Objektentfernungsmessung der Mehrpunkt-Entfernungsmeßvorrichtung ausführt,
wobei die Steuerung die Objektentfernungen der Meßzonen untereinander vergleicht und
bei Feststellen übereinstimmender Objektentfernungen zweier Meßzonen, die durch mindestens eine weitere Meßzone voneinander getrennt sind, und bei Feststellen der doppelten Objektentfernung einer der trennenden Meß­ zonen jede der beiden übereinstimmenden Objektentfernungen als gültige Objektentfernung wertet, und die Autofokusoperation entsprechend dieser gültigen Objektentfernung ausführt.

2. Autofokuseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Fehlen einer Objektentfernung für die mindestens eine trennende Meßzone die Steuerung die kürzeste Objektentfernung aller mit der Mehrpunkt-Entfer­ nungsmeßvorrichtung erfaßten Objektentfernungen als gültige Objektentfer­ nung wertet und die Autofokusoperation entsprechend dieser kürzesten Ob­ jektentfernung ausführt.

3. Autofokuseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie in ein Visierfernrohr eingebaut ist.

4. Autofokuseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch einen Speicher zur Speicherung der gemessenen Objekt­ entfernungen.

5. Autofokuseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrpunkt-Entfernungsmeßvorrichtung einen nach dem Phasendifferenzverfahren arbeitenden AF-Sensor enthält.

6. Autofokuseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der AF-Sensor aus zwei Liniensensoren besteht.

7. Autofokuseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Meßzonen der mindestens drei Meßzo­ nen einander um einen vorbestimmten Betrag überlappen.

8. Autofokuseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfemungsmeßzone horizontal in dem Sichtfeld des Visierfernrohrs angeordnet ist.