JP2001012949A - 測量機の自動焦点機構 - Google Patents
測量機の自動焦点機構Info
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
Abstract
焦点機構用にセンサ等を追加すると測量機自体が大型化
し、且つコストが高くなる。 【解決手段】等間隔のマークが表示された標尺を視準す
る場合、合焦レンズ２１ｂを移動範囲の一方の端から他
方の端に向かって移動させ、標尺に大体合焦した状態で
標尺のピッチを求め、該ピッチから求められる標尺まで
の距離に基づいて合焦レンズ２１ｂの位置を微調節する
ようにした。
Description
遠鏡を備えた電子レベル等の測量機に設けられ、該望遠
鏡の焦点を自動で合わす測量機の自動焦点機構に関す
る。
公平５−１８４０４２号公報により、望遠鏡を備えた測
量機であるレベルが記載されている。該レベルはバーコ
ードが表示された標尺を望遠鏡で視準し、予め記憶され
ているバーコードパターンと視準されたバーコードとを
比較して視準位置を求めるものである。レベル内には視
準した画像を電気信号に変換する光電素子を備えてお
り、該光電素子上に視準画像を結像するため合焦レンズ
をマニュアル操作により前後方向に移動させ得るように
構成されている。
合焦をマニュアル操作にて行わなければならないため、
合焦操作に時間を有し、かつ合焦操作を行う作業者の熟
練度によって合焦までに要する時間が大きく相違すると
いう不具合がある。尚、カメラ等の分野において複数の
自動焦点機構が知られているが、いずれの自動焦点機構
も専用のセンサやミラー等の光学機構を必要とし、従来
の測量機にこれら従来の自動焦点機構を付加するために
は大幅な増加を必要とし且つコストが高くなる。
来の測量機を大幅に改造することなく標尺に対する合焦
を自動で行い得る自動焦点機構を提供することを課題と
する。
に第１の本発明は、等間隔のパターンが表示された標尺
を視準する望遠鏡を備え、該望遠鏡で視準した画像を電
気信号に変換する光電素子を備えた測量機に搭載され、
上記標尺に対する焦点を自動で合わす自動焦点機構にお
いて、上記望遠鏡の合焦レンズを駆動する駆動手段を設
け、該合焦レンズを合焦レンズの駆動範囲の一方の端か
ら他方の端に向かって駆動させ、標尺に合焦する前の状
態で光電素子上での標尺のパターンのピッチを求め得る
位置でピッチを求めるピッチ演算手段と、該ピッチ演算
手段で求められたピッチから標尺までの距離を求め、該
距離に対応する位置に合焦レンズを移動させる精調節手
段とを備えたことを特徴とする。
の端に向かって駆動させると、標尺に対して徐々に合焦
していく。ある程度合焦が進むと完全に標尺に合焦して
いなくても標尺のパターンのピッチを求めることができ
る。標尺のピッチは一定であり予め判っているので、求
められたピッチから標尺までの距離を演算することがで
きる。即ち標尺までの距離が長いとピッチは小さく、標
尺までの距離が短いとピッチは大きくなる。このように
して標尺までの距離が求められると、その距離に対応す
る合焦レンズの位置が決定されるので、標尺までの距離
に対応する位置に合焦レンズを移動させれば標尺に対し
て正確に合焦させることができる。
端に一旦移動させ、該一方の端から駆動するが、一般に
標尺は測量機から比較的遠い位置に配設される、また、
望遠鏡で近くを視準する状態では望遠鏡の焦点深度は浅
く、逆に遠くを視準する場合には焦点深度は深くなる。
従って、上記合焦レンズの駆動範囲の一方の端は無限遠
に対応する位置で、合焦位置が望遠鏡に近づく方向に合
焦レンズを駆動して上記ピッチ演算手段によりピッチを
求めるようにすれば、焦点深度の深い状態から合焦レン
ズを移動させることになり、近距離に対応する他方の端
から合焦レンズを移動させる場合より短い時間で標尺に
合焦させることができる。
が表示された標尺を視準する望遠鏡を備え、該望遠鏡で
視準した画像を電気信号に変換する光電素子を備えた測
量機に搭載され、上記標尺に対する焦点を自動で合わす
自動焦点機構において、上記望遠鏡の合焦レンズを駆動
する駆動手段を設け、該合焦レンズを合焦レンズの駆動
範囲の所定位置に移動させ光電素子上での標尺のパター
ンのピッチを求めるピッチ演算手段と、該ピッチ演算手
段で求められたピッチから標尺までの距離を求め、該距
離に対応する位置に合焦レンズを移動させる精調節手段
とを備えたことを特徴とする。
に設定される場合には特に、合焦レンズの位置を比較的
よく設定される距離をカバーする所定位置に移動させれ
ば焦点深度が比較的深いため、第１の発明のように合焦
レンズを一方の端から移動させなくても標尺に表示され
たパターンのピッチを求めることができる。
り、望遠鏡を備えた電子レベル２で視準され、視準位置
の高さｈを測定するためのものである。標尺１には白地
の表面に黒色の複数個のマーク１１が標尺１の上下方向
に等ピッチで表示されている。該標尺１は通常、正立状
態でセットされるが、図示のように天井面Ｃを基準にし
て、標尺１を上下方向に反転させた倒立状態でセットす
る場合がある。この場合には天井面Ｃから視準位置まで
の距離ｈ（以下、正立状態の場合と同様に視準位置の高
さｈという）を測定する。ところで、標尺１の裏面には
図示しないが、作業者が目視により視準する場合に該標
尺１を使用し得るように数字が印字されており、従っ
て、標尺１の天地方向を誤るおそれはない。尚、後述す
るようにマーク１１の上下方向の幅寸法は全て同じ寸法
ではなく複数種類の寸法のものが所定の順序で配列され
ている。
は、望遠鏡２０が内蔵されている。該望遠鏡２０内には
対物レンズ２１ａ及び合焦レンズ２１ｂからなる光学系
２１及び傾斜自動補償機構（コンペンセータ）２２が設
けられており、受光された標尺１の画像はビームスプリ
ッタ２３によってラインセンサ２４に分岐される。ビー
ムスプリッタ２３を通過するものが視準光学系であり、
ラインセンサ２４へと分岐されたものが映像光学系とな
る。視準光学系は上記光学系２１と傾斜自動補償機構２
２とビームスプリッタ２３と焦点板２０ａと接眼レンズ
２０ｂとで構成されている。映像光学系は光学系２１と
傾斜自動補償機構２２とビームスプリッタ２３とライン
センサ２４とで構成されている。該ラインセンサ２４は
受光された標尺１の画像を電気信号に変換しアンプ２５
に出力する。アンプ２５で増幅された信号はクロックド
ライバ２６のクロック信号に同期してサンプルホールド
され、そのホールドされた信号はデジタル信号に変換さ
れる（Ａ／Ｄ）。デジタル信号に変換された信号はＲＡ
Ｍ２８に記憶される。マイコン３は該ＲＡＭ２８に記憶
されている信号を基に各マーク１１の幅寸法を求める。
そして、マーク１１の幅寸法とＲＯＭ３１内に予め格納
されたテーブル値とから視準位置の高さｈを求める。
尚、駆動回路２９はラインセンサ２４の作動を制御する
回路である。また、上記視準光学系の光軸と映像光学系
の光軸とは互いに一致させているので、標尺１上の視準
点と映像光学系の視準点とは互いに一致する。また、測
量結果は表示部３２に表示される。
レンズ２１ｂを光軸方向に移動させて標尺１に合焦させ
る必要がある。そこで、本発明では合焦レンズ２１ｂに
ステッピングモータ４１を取り付け、ラックアンドピニ
オン等の機構を介してステッピングモータ４１と合焦レ
ンズ２１ｂとを機械的に連結し、ステッピングモータ４
１を作動させることにより合焦レンズ２１ｂが光軸方向
に自動的に移動するように構成した。尚４はそのステッ
ピングモータ４１の駆動回路であり、マイコン３によっ
てステッピングモータ４１の作動制御が行われる。マイ
コン３には図外の自動焦点ボタンが接続されており、該
自動焦点ボタンが押されるとマイコン３は合焦レンズ２
１ｂを、該合焦レンズ２１ｂの移動可能範囲の内の接眼
レンズ２０ｂ側の端まで一旦移動させる。その状態では
該望遠鏡２０は無限遠の位置に合焦している状態にな
る。この時のラインセンサ２４に投影される画像は標尺
１を特定できるほど鮮明ではなく全体に混然としてお
り、ラインセンサ２４の出力信号は図３（ａ）に示すよ
うに平坦なものとなっている。マイコン３はラインセン
サ２４の出力信号のピークから範囲αを設定し、信号が
α以上になるまで合焦レンズ２１ｂを対物レンズ２１ａ
側に移動させる。図３（ｂ）に示すように、ラインセン
サ２４の出力信号がα以上になると合焦レンズ２１ｂを
一旦停止させ、α内にある部分の長さβを求めると共に
該βの中心位置であるセンタラインＣＬを求める。ライ
ンセンサ２４の出力信号がα内にある部分は複数箇所生
じるので各箇所毎にセンタラインＣＬの位置を求める。
各センタラインＣＬの間隔を平均するとその平均値がラ
インセンサ２４上の画像における標尺１のマーク１１の
ピッチに相当する。該ピッチは標尺１間での距離が長い
と小さくなり、逆に標尺１が近くにセットされていると
長くなる。従って該センタラインＣＬ相互間の平均値か
ら、電子レベルと標尺１との距離が求められる。このよ
うに標尺１までの距離が求められるとマイコン３は合焦
レンズ２１ｂを該距離に対応する位置まで移動させて標
尺１に対して正確に合焦させる。このように標尺１に対
して正確に合焦されるとラインセンサ２４の出力信号は
図３（ｃ）に示すようなものになる。そしてその後は例
えば特願平９−３５０６２０号に示す手順に従って視準
位置の高さを求める。また、上記α値を設定した例を挙
げたがこれを標尺のバーコードの濃淡のレベル差γを設
定し、γより大きい場合としてもよい。更に別の実施の
形態として、フーリエ変換を施し周期を求めて距離を求
めてもよい。
タンが押されると合焦レンズ２１ｂを一旦移動範囲の端
まで移動させ、該端から合焦レンズ２１ｂを移動させる
ようにしたが、測量点毎に標尺１を移動させる際に電子
レベル２と標尺１との距離がそれほど変化しない場合に
は直前の標尺までの位置を記憶しておき、次の測量点に
セットした標尺を視準する際、自動焦点ボタンが押され
ると合焦レンズ２１ｂを移動範囲の端に移動させず前回
の合焦位置に移動させるようにしてもよい。そしてその
位置でセンタラインＣＬの相互間の平均値を求め、今回
の標尺１に合焦させる。あるいは、標尺までの距離を複
数回の測量毎に記憶しておき、それら複数の距離を平均
して次回の測量時に合焦レンズ２１ｂを一旦その平均距
離に相当する位置まで移動させるようにしてもよい。
は、新たにセンサを追加することなく測量機の望遠鏡の
焦点を自動的に合わせるようにすることができる。
号の変化を示す図
Claims (3)
- 【請求項１】 等間隔のパターンが表示された標尺を
視準する望遠鏡を備え、該望遠鏡で視準した画像を電気
信号に変換する光電素子を備えた測量機に搭載され、上
記標尺に対する焦点を自動で合わす自動焦点機構におい
て、上記望遠鏡の合焦レンズを駆動する駆動手段を設
け、該合焦レンズを合焦レンズの駆動範囲の一方の端か
ら他方の端に向かって駆動させ、標尺に合焦する前の状
態で光電素子上での標尺のパターンのピッチを求め得る
位置でピッチを求めるピッチ演算手段と、該ピッチ演算
手段で求められたピッチから標尺までの距離を求め、該
距離に対応する位置に合焦レンズを移動させる精調節手
段とを備えたことを特徴とする測量機の自動焦点機構。 - 【請求項２】 上記合焦レンズの駆動範囲の一方の端
は無限遠に対応する位置で、合焦位置が望遠鏡に近づく
方向に合焦レンズを駆動して上記ピッチ演算手段により
ピッチを求めるようにしたことを特徴とする請求項１記
載の測量機の自動焦点機構。 - 【請求項３】 等間隔のパターンが表示された標尺を
視準する望遠鏡を備え、該望遠鏡で視準した画像を電気
信号に変換する光電素子を備えた測量機に搭載され、上
記標尺に対する焦点を自動で合わす自動焦点機構におい
て、上記望遠鏡の合焦レンズを駆動する駆動手段を設
け、該合焦レンズを合焦レンズの駆動範囲の所定位置に
移動させ光電素子上での標尺のパターンのピッチを求め
るピッチ演算手段と、該ピッチ演算手段で求められたピ
ッチから標尺までの距離を求め、該距離に対応する位置
に合焦レンズを移動させる精調節手段とを備えたことを
特徴とする測量機の自動焦点機構。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18196199A JP4201924B2 (ja) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | 測量機の自動焦点機構 |
| DE10037699A DE10037699B4 (de) | 1999-06-28 | 2000-08-02 | Automatische Fokussierungsvorrichtung zum Einbau in eine Meßeinrichtung und zur Bestimmung des Fokusabstands zwischen der Meßeinrichtung und einer Nivellierlatte auf der Basis der Teilung der Mustermarkierungen der Nivellierlatte |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| JP4201924B2 JP4201924B2 (ja) | 2008-12-24 |
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ID=26006593
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| DE (1) | DE10037699B4 (ja) |
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1999
- 1999-06-28 JP JP18196199A patent/JP4201924B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 2000-08-02 DE DE10037699A patent/DE10037699B4/de not_active Expired - Fee Related
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