JP3421500B2 - オートフォーカス機能を有する測量機 - Google Patents
オートフォーカス機能を有する測量機Info
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- JP3421500B2 JP3421500B2 JP7229696A JP7229696A JP3421500B2 JP 3421500 B2 JP3421500 B2 JP 3421500B2 JP 7229696 A JP7229696 A JP 7229696A JP 7229696 A JP7229696 A JP 7229696A JP 3421500 B2 JP3421500 B2 JP 3421500B2
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- focus
- distance
- collimating
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Description
【0001】
【技術分野】本発明は、オートフォーカス機能を有する
測量機に関する。
測量機に関する。
【0002】
【従来技術及びその問題点】オートレベルは、基本的
に、視準望遠鏡と、水平補償光学系とからなる。視準望
遠鏡を略水平にセットして基準位置を視準すると、視準
望遠鏡の光軸が完全に水平面内に位置していなくても、
水平補償光学系により視準線が水平になる。視準望遠鏡
を光軸に直交する鉛直軸を中心に回動させ、別の視準点
を視準すると、その視準点は、基準位置を含む水平面内
に位置している。
に、視準望遠鏡と、水平補償光学系とからなる。視準望
遠鏡を略水平にセットして基準位置を視準すると、視準
望遠鏡の光軸が完全に水平面内に位置していなくても、
水平補償光学系により視準線が水平になる。視準望遠鏡
を光軸に直交する鉛直軸を中心に回動させ、別の視準点
を視準すると、その視準点は、基準位置を含む水平面内
に位置している。
【0003】このようなオートレベルでは、測量用標尺
等の視準物体の距離に拘わらず明確な物体像を観察する
ため、焦点調節レンズが備えられている。すなわち、視
準望遠鏡は、物体側から順に、対物レンズ、焦点調節レ
ンズ及び接眼レンズからなり、この焦点調節レンズは、
物体距離に応じて該物体像をレチクル上に結像させるべ
く位置調節され、レチクル上の像が接眼レンズを介して
観察される。
等の視準物体の距離に拘わらず明確な物体像を観察する
ため、焦点調節レンズが備えられている。すなわち、視
準望遠鏡は、物体側から順に、対物レンズ、焦点調節レ
ンズ及び接眼レンズからなり、この焦点調節レンズは、
物体距離に応じて該物体像をレチクル上に結像させるべ
く位置調節され、レチクル上の像が接眼レンズを介して
観察される。
【0004】視準望遠鏡による物体距離範囲を例えば
0.2m〜∞とし、焦点調節レンズを凹レンズとする
と、焦点調節レンズの移動距離は30mm前後となる。
焦点調節レンズは、通常回転ノブの回転操作によって駆
動されるが、回転ノブの回転角に対して物体像の移動量
(つまり焦点調節レンズの移動量)を小さく設定する
と、回転角に比してレチクル上の像の滞留時間が長い代
わりにレンズの移動に時間がかかる。逆に回転ノブの回
転角に比して物体像の移動量を大きくすると、回転角に
比してレチクル上の像の滞留時間が短くなり、ときには
物体像がレチクルを過ぎてしまうため、再調整のための
時間を要する。また物体が遠距離にあるときには、回転
ノブを僅かに回転させるだけで、焦点調節が可能である
のに、物体が比較的近距離にあるときには、回転ノブを
回転させてもなかなか物体像がレチクル上に移動しない
という現象が生じる。さらに、視準物体が前ピンなのか
後ピンなのかの判断ができないため、合焦方向と逆方向
に回転ノブを回転させてしまうこともある。いずれにし
ても、従来のオートレベルは、焦点調節に長時間を要す
るという問題があった。
0.2m〜∞とし、焦点調節レンズを凹レンズとする
と、焦点調節レンズの移動距離は30mm前後となる。
焦点調節レンズは、通常回転ノブの回転操作によって駆
動されるが、回転ノブの回転角に対して物体像の移動量
(つまり焦点調節レンズの移動量)を小さく設定する
と、回転角に比してレチクル上の像の滞留時間が長い代
わりにレンズの移動に時間がかかる。逆に回転ノブの回
転角に比して物体像の移動量を大きくすると、回転角に
比してレチクル上の像の滞留時間が短くなり、ときには
物体像がレチクルを過ぎてしまうため、再調整のための
時間を要する。また物体が遠距離にあるときには、回転
ノブを僅かに回転させるだけで、焦点調節が可能である
のに、物体が比較的近距離にあるときには、回転ノブを
回転させてもなかなか物体像がレチクル上に移動しない
という現象が生じる。さらに、視準物体が前ピンなのか
後ピンなのかの判断ができないため、合焦方向と逆方向
に回転ノブを回転させてしまうこともある。いずれにし
ても、従来のオートレベルは、焦点調節に長時間を要す
るという問題があった。
【0005】そこで、本出願人により、対物レンズとレ
チクル間の光路内に、該光路を分岐させる分岐光学素子
を配置して分岐光学系を設け、この分岐光学系中に、レ
チクルとの共役面と、この共役面における焦点状態を検
出する焦点検出系とを設け、この焦点検出系の出力を用
いることにより、焦点調節に要する時間を短縮すること
が可能なインナーフォーカスの望遠鏡が提案されている
(実願平6-328786号 (未公開) 参照)。
チクル間の光路内に、該光路を分岐させる分岐光学素子
を配置して分岐光学系を設け、この分岐光学系中に、レ
チクルとの共役面と、この共役面における焦点状態を検
出する焦点検出系とを設け、この焦点検出系の出力を用
いることにより、焦点調節に要する時間を短縮すること
が可能なインナーフォーカスの望遠鏡が提案されている
(実願平6-328786号 (未公開) 参照)。
【0006】本出願人により提案されている上記インナ
ーフォーカスの望遠鏡は、焦点調節レンズを焦点検出系
の信号に基づき自動的に駆動して物体を合焦できるが、
物体距離が長くなるに従って、焦点検出系が有するCC
Dの一定幅の検出領域によって受光される、視準対象物
体と背景との比率が変化する。例えば、この物体距離が
長くなると、望遠鏡視野内に占める視準対象物体の比率
が小さくなり背景の比率が大きくなるため、背景に関す
る信号が焦点検出系のCCDによって多く検出されるこ
ととなる。このような状況は、外乱光の影響が大きくな
る等、焦点検出系による物体距離の測定上好ましくな
い。
ーフォーカスの望遠鏡は、焦点調節レンズを焦点検出系
の信号に基づき自動的に駆動して物体を合焦できるが、
物体距離が長くなるに従って、焦点検出系が有するCC
Dの一定幅の検出領域によって受光される、視準対象物
体と背景との比率が変化する。例えば、この物体距離が
長くなると、望遠鏡視野内に占める視準対象物体の比率
が小さくなり背景の比率が大きくなるため、背景に関す
る信号が焦点検出系のCCDによって多く検出されるこ
ととなる。このような状況は、外乱光の影響が大きくな
る等、焦点検出系による物体距離の測定上好ましくな
い。
【0007】
【発明の目的】本発明は、オートレベル等の測量機に関
する上記問題意識に基づき、オートフォーカス時に物体
距離が変化しても外乱光の影響が出にくい測量機を提供
することを目的とする。
する上記問題意識に基づき、オートフォーカス時に物体
距離が変化しても外乱光の影響が出にくい測量機を提供
することを目的とする。
【0008】
【発明の概要】上記目的を達成するための本発明は、物
体側から順に、視準対物レンズと;この視準対物レンズ
とで視準光学系をなす、レチクル上に結像する物体像の
合焦状態を調整する焦点調節レンズと;このレチクル上
の像を観察する接眼レンズと;を備えた測量機におい
て、上記対物レンズとレチクル間の光路内に設けた分岐
光学部材を介して、該光路からの光をラインセンサで受
光して視準物体の合焦状態を検出する合焦状態検出系
と;上記焦点調節レンズを光軸方向に駆動する駆動手段
と;この駆動手段により移動された上記焦点調節レンズ
の位置を検出するレンズ位置検出手段と;このレンズ位
置検出手段によって検出された上記焦点調節レンズのレ
ンズ位置に応じて上記ラインセンサの受光素子群の使用
領域を変化させ、この変化させた使用領域中の受光素子
群からの受光信号に基づき上記駆動手段を制御する制御
手段と;を備えたことを特徴としている。
体側から順に、視準対物レンズと;この視準対物レンズ
とで視準光学系をなす、レチクル上に結像する物体像の
合焦状態を調整する焦点調節レンズと;このレチクル上
の像を観察する接眼レンズと;を備えた測量機におい
て、上記対物レンズとレチクル間の光路内に設けた分岐
光学部材を介して、該光路からの光をラインセンサで受
光して視準物体の合焦状態を検出する合焦状態検出系
と;上記焦点調節レンズを光軸方向に駆動する駆動手段
と;この駆動手段により移動された上記焦点調節レンズ
の位置を検出するレンズ位置検出手段と;このレンズ位
置検出手段によって検出された上記焦点調節レンズのレ
ンズ位置に応じて上記ラインセンサの受光素子群の使用
領域を変化させ、この変化させた使用領域中の受光素子
群からの受光信号に基づき上記駆動手段を制御する制御
手段と;を備えたことを特徴としている。
【0009】
【発明の実施例】以下図示実施例について本発明を説明
する。図9、図10は本発明を適用したオートレベル
(測量機)の実施例を示し、図1はこのオートレベル内
の光学系とオートフォーカス制御系を概略的に示す。こ
のオートレベル10はTTL方式のAF系を組み込んだ
もので、その視準用望遠鏡は、同図の左方に位置する測
量用標尺(物体)B側から順に、正の視準対物レンズ1
1、負の焦点調節レンズ12、周知の水平補償光学系1
3、分岐光学素子(ハーフミラー)18、レチクル板1
4、及び正の接眼レンズ15を有している。これらの構
成要素を有する本視準用望遠鏡は、倍率が例えば24倍
に設定され、回転テーブル17上に固定した鏡筒部材1
9に支持されている。回転テーブル17は、対物レンズ
11及び焦点調節レンズ12の光軸と直交する、鉛直に
セットされるべき鉛直軸17Xを中心に回動可能であ
り、同一水平面内の任意の距離にある物体を視準するこ
とができる。
する。図9、図10は本発明を適用したオートレベル
(測量機)の実施例を示し、図1はこのオートレベル内
の光学系とオートフォーカス制御系を概略的に示す。こ
のオートレベル10はTTL方式のAF系を組み込んだ
もので、その視準用望遠鏡は、同図の左方に位置する測
量用標尺(物体)B側から順に、正の視準対物レンズ1
1、負の焦点調節レンズ12、周知の水平補償光学系1
3、分岐光学素子(ハーフミラー)18、レチクル板1
4、及び正の接眼レンズ15を有している。これらの構
成要素を有する本視準用望遠鏡は、倍率が例えば24倍
に設定され、回転テーブル17上に固定した鏡筒部材1
9に支持されている。回転テーブル17は、対物レンズ
11及び焦点調節レンズ12の光軸と直交する、鉛直に
セットされるべき鉛直軸17Xを中心に回動可能であ
り、同一水平面内の任意の距離にある物体を視準するこ
とができる。
【0010】オートレベル10はまた、焦点調節レンズ
12を光軸方向に駆動して測量用標尺Bの合焦状態の調
整(ピント調整)を行なう焦点調節レンズ駆動系9を有
している。この焦点調節レンズ駆動系9は、ステッピン
グモータ等のレンズ駆動モータ42と、このモータ42
の回転をスクリューシャフト43に伝えるクラッチ内蔵
減速機構41と、焦点調節レンズ12に固定され該スク
リューシャフト43に螺合するナット44と、このスク
リューシャフト43の回転数に基づき焦点調節レンズ1
2の位置情報を、所定ビットのパルス信号として出力す
るエンコーダ(レンズ位置検出手段)40とを有してい
る。
12を光軸方向に駆動して測量用標尺Bの合焦状態の調
整(ピント調整)を行なう焦点調節レンズ駆動系9を有
している。この焦点調節レンズ駆動系9は、ステッピン
グモータ等のレンズ駆動モータ42と、このモータ42
の回転をスクリューシャフト43に伝えるクラッチ内蔵
減速機構41と、焦点調節レンズ12に固定され該スク
リューシャフト43に螺合するナット44と、このスク
リューシャフト43の回転数に基づき焦点調節レンズ1
2の位置情報を、所定ビットのパルス信号として出力す
るエンコーダ(レンズ位置検出手段)40とを有してい
る。
【0011】分岐光学素子18は、対物レンズ11から
レチクル板14に至る光路を分岐させるもので、この結
果形成された分岐光学系中には、レチクル板14の共役
面14Cが設けられている。分岐光学素子18からの反
射光は焦点検出センサ部(合焦状態検出系)21によっ
て受光され、共役面14Cにおける合焦状態は、受光し
た反射光に応じて焦点検出センサ部21が出力する受光
信号に基づき、AF制御部49の合焦状態検出部(合焦
状態検出系)48が検出する。
レチクル板14に至る光路を分岐させるもので、この結
果形成された分岐光学系中には、レチクル板14の共役
面14Cが設けられている。分岐光学素子18からの反
射光は焦点検出センサ部(合焦状態検出系)21によっ
て受光され、共役面14Cにおける合焦状態は、受光し
た反射光に応じて焦点検出センサ部21が出力する受光
信号に基づき、AF制御部49の合焦状態検出部(合焦
状態検出系)48が検出する。
【0012】上記焦点検出センサ部21は、共役面14
Cの近傍に置いた一対のラインセンサ21cから出力さ
れる受光信号を合焦状態検出部48に出力するもので、
具体的構成は種々知られている。図2は、その一例の原
理を示すもので、共役面14Cの後方に、集光レンズ2
1a、一対のセパレータレンズ21b、及び、各セパレ
ータレンズ21bの後方にそれぞれ位置するCCD等の
一対のラインセンサ21cが配置されている。各ライン
センサ21cには、例えば図3に示すAF検出領域(測
距ゾーン)Z中に視られる物体像が形成される。このラ
インセンサ21cは、地表に垂直に立てた測量用標尺
(スタッフ)Bを視準するとき、該測量用標尺Bと直交
する位置関係で設けるのが良い。これによれば、測量用
標尺Bとラインセンサ21cの方向が一致することがな
いので、確実にAF機能を得ることができる。
Cの近傍に置いた一対のラインセンサ21cから出力さ
れる受光信号を合焦状態検出部48に出力するもので、
具体的構成は種々知られている。図2は、その一例の原
理を示すもので、共役面14Cの後方に、集光レンズ2
1a、一対のセパレータレンズ21b、及び、各セパレ
ータレンズ21bの後方にそれぞれ位置するCCD等の
一対のラインセンサ21cが配置されている。各ライン
センサ21cには、例えば図3に示すAF検出領域(測
距ゾーン)Z中に視られる物体像が形成される。このラ
インセンサ21cは、地表に垂直に立てた測量用標尺
(スタッフ)Bを視準するとき、該測量用標尺Bと直交
する位置関係で設けるのが良い。これによれば、測量用
標尺Bとラインセンサ21cの方向が一致することがな
いので、確実にAF機能を得ることができる。
【0013】この一対のラインセンサ21cに対する物
体像の入射位置は、物体Bの像が共役面14C上に正確
に結像しているとき(合焦)、共役面14Cより前方に
結像しているとき(前ピン)、及び共役面14Cより後
方に結像しているとき(後ピン)とでそれぞれ異なり、
かつ、合焦位置からのずれ量も、一対のラインセンサ2
1c上への物体像の結像位置によって判断できる。すな
わち、一対のラインセンサ21cの出力を受けた合焦状
態検出部48は、この出力をプリアンプ(図示せず)で
増幅した後、演算回路(図示せず)で演算することによ
り、合焦、非合焦、前ピン、後ピン、デフォーカス量を
検出し、その検出データをCPU(制御手段)47に出
力する。
体像の入射位置は、物体Bの像が共役面14C上に正確
に結像しているとき(合焦)、共役面14Cより前方に
結像しているとき(前ピン)、及び共役面14Cより後
方に結像しているとき(後ピン)とでそれぞれ異なり、
かつ、合焦位置からのずれ量も、一対のラインセンサ2
1c上への物体像の結像位置によって判断できる。すな
わち、一対のラインセンサ21cの出力を受けた合焦状
態検出部48は、この出力をプリアンプ(図示せず)で
増幅した後、演算回路(図示せず)で演算することによ
り、合焦、非合焦、前ピン、後ピン、デフォーカス量を
検出し、その検出データをCPU(制御手段)47に出
力する。
【0014】ところで、本オートレベル10のように、
物体像をラインセンサ21c上に結像させることに基づ
きオートフォーカスを行なう測量機では、測量用標尺B
が近距離(例えば5m)にあれば、図3に示されるよう
に、視準用望遠鏡の望遠鏡視野Fにおける測量用標尺B
の背景に対する比率が大きいため、外乱光等の影響によ
る測距誤差が非常に少ない。同図において、aは測量用
標尺Bの幅70mmの場合の共役面14C上での寸法(同実
施例の場合3.3mm )を示し、bはラインセンサ21cに
よるAF検出領域Z(実際には該領域Zそのものは表示
されず、これと対応する測距ゾーンマークzm(図8)
が表示される)の幅寸法(4mm )を示し、hはヘヤー線
(太さ0.003mm )を示す。
物体像をラインセンサ21c上に結像させることに基づ
きオートフォーカスを行なう測量機では、測量用標尺B
が近距離(例えば5m)にあれば、図3に示されるよう
に、視準用望遠鏡の望遠鏡視野Fにおける測量用標尺B
の背景に対する比率が大きいため、外乱光等の影響によ
る測距誤差が非常に少ない。同図において、aは測量用
標尺Bの幅70mmの場合の共役面14C上での寸法(同実
施例の場合3.3mm )を示し、bはラインセンサ21cに
よるAF検出領域Z(実際には該領域Zそのものは表示
されず、これと対応する測距ゾーンマークzm(図8)
が表示される)の幅寸法(4mm )を示し、hはヘヤー線
(太さ0.003mm )を示す。
【0015】ところが、測量用標尺Bの物体距離が上記
5mから、10m 、 20m、 30m、50m というように次第に長
くなると、望遠鏡視野F内の測量用標尺Bの幅がc(1.6
mm)、d(0.8mm) 、e(0.6mm) 、g(0.3mm) というよう
に次第に小さくなり、このときラインセンサ21cによ
るAF検出領域Zの幅寸法が一定であるため、望遠鏡視
野F内において背景の占める比率が次第に大きくなる。
5mから、10m 、 20m、 30m、50m というように次第に長
くなると、望遠鏡視野F内の測量用標尺Bの幅がc(1.6
mm)、d(0.8mm) 、e(0.6mm) 、g(0.3mm) というよう
に次第に小さくなり、このときラインセンサ21cによ
るAF検出領域Zの幅寸法が一定であるため、望遠鏡視
野F内において背景の占める比率が次第に大きくなる。
【0016】これを実寸法を用いて次表に示す。すなわ
ち、視準対物レンズ11と焦点調節レンズ12からなる
視準望遠鏡の倍率を24倍とし、レチクル板(ピント
面)14上での望遠鏡視野枠の直径を約6mm とし、ライ
ンセンサ21cの受光領域(AF検出領域Z)を約4mm
に固定し、視準対物レンズ11と焦点調節レンズ12の
合成焦点距離を約240mm とし、測量用標尺Bの幅を70mm
として、測量用標尺Bをオートレベル10から下記物体
距離に立てたときのレチクル板14上の測量用標尺Bの
像寸法と、望遠鏡視野F及びラインセンサ21cに対す
る比率を以下に示す。
ち、視準対物レンズ11と焦点調節レンズ12からなる
視準望遠鏡の倍率を24倍とし、レチクル板(ピント
面)14上での望遠鏡視野枠の直径を約6mm とし、ライ
ンセンサ21cの受光領域(AF検出領域Z)を約4mm
に固定し、視準対物レンズ11と焦点調節レンズ12の
合成焦点距離を約240mm とし、測量用標尺Bの幅を70mm
として、測量用標尺Bをオートレベル10から下記物体
距離に立てたときのレチクル板14上の測量用標尺Bの
像寸法と、望遠鏡視野F及びラインセンサ21cに対す
る比率を以下に示す。
【0017】
距離(m) 像寸方(mm) 像寸方/視野範囲(%) 像寸方/センサ検出領域(%)
3 5.5 93 138
5 3.3 56 82
10 1.65 28 41
20 0.83 14 21
30 0.55 9 14
50 0.33 6 8
【0018】この表に示されるように、ラインセンサ2
1cのAF検出領域Zの幅寸法が固定されている場合、
物体距離が10m 以上ではAF検出領域Zに占める測量用
標尺Bの比率が極端に小さくなる。従って、物体距離が
長くなるに連れて、望遠鏡視野F内において測量用標尺
B以外の背景の占める比率が大きくなることが理解され
る。よってこのような場合には、外乱光等の影響によっ
て、物体距離の測定に誤差を生じる虞れがある。なお、
レチクル板14上に結像された測量用標尺Bを、接眼レ
ンズ15を通して見るときの見掛け上の像の大きさは、 明視距離/接眼レンズの焦点距離 で定義されるから、接眼レンズ15の焦点距離を例えば
9.6(mm) とすると、 250(mm)/9.6(mm) =26 となる。すなわち、測量用標尺Bは、観察者によりレチ
クル板14上での像寸法の26倍で観察されることとな
る。
1cのAF検出領域Zの幅寸法が固定されている場合、
物体距離が10m 以上ではAF検出領域Zに占める測量用
標尺Bの比率が極端に小さくなる。従って、物体距離が
長くなるに連れて、望遠鏡視野F内において測量用標尺
B以外の背景の占める比率が大きくなることが理解され
る。よってこのような場合には、外乱光等の影響によっ
て、物体距離の測定に誤差を生じる虞れがある。なお、
レチクル板14上に結像された測量用標尺Bを、接眼レ
ンズ15を通して見るときの見掛け上の像の大きさは、 明視距離/接眼レンズの焦点距離 で定義されるから、接眼レンズ15の焦点距離を例えば
9.6(mm) とすると、 250(mm)/9.6(mm) =26 となる。すなわち、測量用標尺Bは、観察者によりレチ
クル板14上での像寸法の26倍で観察されることとな
る。
【0019】本発明のオートレベル10は上記問題点を
解消するために、物体距離の変化に伴い、ラインセンサ
21cのAF検出領域Zの幅を変化させる機能を有する
ことを特徴とする。以下にその具体的構成を説明する。
解消するために、物体距離の変化に伴い、ラインセンサ
21cのAF検出領域Zの幅を変化させる機能を有する
ことを特徴とする。以下にその具体的構成を説明する。
【0020】すなわち、本オートレベル10はこの機能
を実現させるため、AF制御部49に、CPU47と、
モータドライバ45と、エンコーダパルス検出部46
と、上記合焦状態検出部48と、RAM50を備えてい
る。
を実現させるため、AF制御部49に、CPU47と、
モータドライバ45と、エンコーダパルス検出部46
と、上記合焦状態検出部48と、RAM50を備えてい
る。
【0021】CPU47は、合焦状態検出部48から受
けたデフォーカス量のデータに基づき、共役面14C上
の物体像のピントを合わせる方向に焦点調節レンズ12
を駆動するべく、モータドライバ45を介してレンズ駆
動モータ42に駆動信号を出力する。このレンズ駆動モ
ータ42の回転は、エンコーダ40を介してパルスデー
タとしてエンコーダパルス検出部(物体距離検出手段)
46に出力される。このエンコーダパルス検出部46
は、このパルスデータに基づき、焦点調節レンズ12の
位置を物体距離を示す信号としてCPU47にフィード
バックする。
けたデフォーカス量のデータに基づき、共役面14C上
の物体像のピントを合わせる方向に焦点調節レンズ12
を駆動するべく、モータドライバ45を介してレンズ駆
動モータ42に駆動信号を出力する。このレンズ駆動モ
ータ42の回転は、エンコーダ40を介してパルスデー
タとしてエンコーダパルス検出部(物体距離検出手段)
46に出力される。このエンコーダパルス検出部46
は、このパルスデータに基づき、焦点調節レンズ12の
位置を物体距離を示す信号としてCPU47にフィード
バックする。
【0022】またRAM50には、エンコーダパルス検
出部46によって検出される物体距離に対応させて異な
らせた、ラインセンサ21cの受光信号を得るべき受光
素子群の位置、即ち、ラインセンサ21cが有する多数
の受光素子群のうち、物体距離の検出時に受光信号を得
るべき素子群の位置が、テーブルデータとして記憶され
ている。従ってオートレベル10は、CPU47が、エ
ンコーダパルス検出部46によって検出される焦点調節
レンズ12の物体距離に応じて、RAM50から使用す
べき受光素子群の位置を読み出し、AF検出領域Zの使
用範囲を、第1領域Z1 、第2領域Z2 、第3領域Z
3 、第4領域Z4 として次第に狭くなるように変化させ
る。CPU47はまた、このAF検出領域Zの変化に応
じて望遠鏡視野F内の測距ゾーンマークzmを、一対の
ゾーンマークi、j、k、nの順に次第に狭くなるよう
に変化させる。
出部46によって検出される物体距離に対応させて異な
らせた、ラインセンサ21cの受光信号を得るべき受光
素子群の位置、即ち、ラインセンサ21cが有する多数
の受光素子群のうち、物体距離の検出時に受光信号を得
るべき素子群の位置が、テーブルデータとして記憶され
ている。従ってオートレベル10は、CPU47が、エ
ンコーダパルス検出部46によって検出される焦点調節
レンズ12の物体距離に応じて、RAM50から使用す
べき受光素子群の位置を読み出し、AF検出領域Zの使
用範囲を、第1領域Z1 、第2領域Z2 、第3領域Z
3 、第4領域Z4 として次第に狭くなるように変化させ
る。CPU47はまた、このAF検出領域Zの変化に応
じて望遠鏡視野F内の測距ゾーンマークzmを、一対の
ゾーンマークi、j、k、nの順に次第に狭くなるよう
に変化させる。
【0023】これらの第1、第2、第3、第4領域Z
1 、Z2 、Z3 、Z4 の具体的な受光素子群の位置は、
焦点調節レンズ12の位置と、検出する物体距離と、測
量対象物の像寸法とを光学上の計算で求め、この数値に
基づき定められる。すなわち、物体距離をLとすると
き、例えば 0m <L≦10m ではラインセンサ21cが有
する受光素子群の100 %を使用し、 10m<L<30m では
中央から左右に受光素子群全体の50%を使用し、 30m≦
L<50m では中央から左右に受光素子群全体の30%を使
用し、50m ≦Lでは中央から左右に受光素子群全体の20
%を使用するように設定することができる。このように
設定することにより、AF検出領域Zのうちで測量対象
物が位置する中央付近の受光素子群からの受光信号を使
用し、その周辺部分の背景等の誤差要因となる受光素子
群からの信号をカットすることができる。CPU47
は、焦点調節レンズ12の物体距離に応じてRAM50
から上記の割合で読み出された位置と対応する受光素子
群からの受光信号に基づき、焦点調節レンズ12を制御
すべき駆動信号を得る。
1 、Z2 、Z3 、Z4 の具体的な受光素子群の位置は、
焦点調節レンズ12の位置と、検出する物体距離と、測
量対象物の像寸法とを光学上の計算で求め、この数値に
基づき定められる。すなわち、物体距離をLとすると
き、例えば 0m <L≦10m ではラインセンサ21cが有
する受光素子群の100 %を使用し、 10m<L<30m では
中央から左右に受光素子群全体の50%を使用し、 30m≦
L<50m では中央から左右に受光素子群全体の30%を使
用し、50m ≦Lでは中央から左右に受光素子群全体の20
%を使用するように設定することができる。このように
設定することにより、AF検出領域Zのうちで測量対象
物が位置する中央付近の受光素子群からの受光信号を使
用し、その周辺部分の背景等の誤差要因となる受光素子
群からの信号をカットすることができる。CPU47
は、焦点調節レンズ12の物体距離に応じてRAM50
から上記の割合で読み出された位置と対応する受光素子
群からの受光信号に基づき、焦点調節レンズ12を制御
すべき駆動信号を得る。
【0024】因みに、上記AF検出領域Zに関する数値
の設定には次のような制約がある。つまり、測量用標尺
Bに視準用望遠鏡を向ける場合には、通常裸眼で方向を
合わせるためにブレが生じ、該測量用標尺Bを測距ゾー
ンマークzm内におおよそしか合わせることができな
い。その場合、照準の取付け誤差もある。このため、物
体距離Lに反比例させて、使用する受光素子の範囲を狭
め過ぎると、測量用標尺BをAF検出領域Z内に入れる
ことが困難になる虞れがある。つまり、AF検出領域Z
が測量用標尺Bの横幅と一致する場合には、測量用標尺
Bを該領域Z内に入れることが難しくなるため、両端部
がある程度AF検出領域Zから突出していることが要求
される。このように、AF検出領域Zを狭めることには
おのずと限界がある(望遠鏡視野角で約15’〜30’
が限界)。
の設定には次のような制約がある。つまり、測量用標尺
Bに視準用望遠鏡を向ける場合には、通常裸眼で方向を
合わせるためにブレが生じ、該測量用標尺Bを測距ゾー
ンマークzm内におおよそしか合わせることができな
い。その場合、照準の取付け誤差もある。このため、物
体距離Lに反比例させて、使用する受光素子の範囲を狭
め過ぎると、測量用標尺BをAF検出領域Z内に入れる
ことが困難になる虞れがある。つまり、AF検出領域Z
が測量用標尺Bの横幅と一致する場合には、測量用標尺
Bを該領域Z内に入れることが難しくなるため、両端部
がある程度AF検出領域Zから突出していることが要求
される。このように、AF検出領域Zを狭めることには
おのずと限界がある(望遠鏡視野角で約15’〜30’
が限界)。
【0025】なお、測距ゾーンマークzmの各ゾーンマ
ークi、j、k、nは、例えば視準用望遠鏡の光路内に
配置した透明表示板に、選択された第1、第2、第3、
第4領域Z1 、Z2 、Z3 、Z4 に対応して点灯するよ
うに構成することができる。また、視準用望遠鏡に用い
られる図示しないカバーガラス等に塗料等で描くことも
できる。
ークi、j、k、nは、例えば視準用望遠鏡の光路内に
配置した透明表示板に、選択された第1、第2、第3、
第4領域Z1 、Z2 、Z3 、Z4 に対応して点灯するよ
うに構成することができる。また、視準用望遠鏡に用い
られる図示しないカバーガラス等に塗料等で描くことも
できる。
【0026】上記構成のオートレベル10は従って、垂
直に立てた測量用標尺Bからの物体光を、視準対物レン
ズ11、焦点調節レンズ12、水平補償光学系13及び
分岐光学素子18を通して共役面14C上に結像させる
ことができる。この場合、視準望遠鏡の光軸が完全に水
平面内に位置していなくても、水平補償光学系13によ
って視準線が実用上問題のない精度で水平とされるた
め、視準望遠鏡を光軸に直交する鉛直軸17Xを中心に
回動させ、別の視準点を視準すると、その視準点は、基
準位置を含む水平面内に位置している。測量作業員は、
この状態において接眼レンズ15を覗き込み、レチクル
板14に結像される物体像を観察する。
直に立てた測量用標尺Bからの物体光を、視準対物レン
ズ11、焦点調節レンズ12、水平補償光学系13及び
分岐光学素子18を通して共役面14C上に結像させる
ことができる。この場合、視準望遠鏡の光軸が完全に水
平面内に位置していなくても、水平補償光学系13によ
って視準線が実用上問題のない精度で水平とされるた
め、視準望遠鏡を光軸に直交する鉛直軸17Xを中心に
回動させ、別の視準点を視準すると、その視準点は、基
準位置を含む水平面内に位置している。測量作業員は、
この状態において接眼レンズ15を覗き込み、レチクル
板14に結像される物体像を観察する。
【0027】この際、分岐光学素子18で分岐された物
体光が共役面14Cを通って焦点検出センサ部21に入
射されると、ラインセンサ21cで受光した受光信号に
基づいて合焦状態検出部48が、物体Bの像に関するデ
フォーカス量を演算して、合焦状態即ち合焦、非合焦、
前ピン、後ピンを検出する。そしてこの検出データがC
PU47に入力されると、該CPU47はモータドライ
バ45を介して焦点調節レンズ駆動系9にレンズ駆動信
号を出力し、レンズ駆動モータ42を回転駆動し、スク
リューシャフト43とナット44を介して焦点調節レン
ズ12を光軸方向に駆動する。このとき、エンコーダパ
ルス検出部46が、エンコーダ40からのパルスデータ
に基づき、焦点調節レンズ12の位置を物体距離信号と
してCPU47にフィードバックするため、該CPU4
7は、物体距離信号に応じて一対のラインセンサ21c
の受光素子群の使用領域を変化させ、この変化させた使
用領域中の受光素子群からの受光信号に基づきレンズ駆
動モータ42を駆動して焦点調節レンズ12を適正な位
置で停止させる。
体光が共役面14Cを通って焦点検出センサ部21に入
射されると、ラインセンサ21cで受光した受光信号に
基づいて合焦状態検出部48が、物体Bの像に関するデ
フォーカス量を演算して、合焦状態即ち合焦、非合焦、
前ピン、後ピンを検出する。そしてこの検出データがC
PU47に入力されると、該CPU47はモータドライ
バ45を介して焦点調節レンズ駆動系9にレンズ駆動信
号を出力し、レンズ駆動モータ42を回転駆動し、スク
リューシャフト43とナット44を介して焦点調節レン
ズ12を光軸方向に駆動する。このとき、エンコーダパ
ルス検出部46が、エンコーダ40からのパルスデータ
に基づき、焦点調節レンズ12の位置を物体距離信号と
してCPU47にフィードバックするため、該CPU4
7は、物体距離信号に応じて一対のラインセンサ21c
の受光素子群の使用領域を変化させ、この変化させた使
用領域中の受光素子群からの受光信号に基づきレンズ駆
動モータ42を駆動して焦点調節レンズ12を適正な位
置で停止させる。
【0028】この場合、測量用標尺Bの物体距離が5mの
とき(図3参照)或は10m のとき(図4参照)には、C
PU47によって、AF検出領域Zに第1領域Z1 が選
択設定され、測距ゾーンマークzmとして一対のゾーン
マークiが望遠鏡視野F内で点灯される。また、物体距
離が20m のとき(図5参照)には、AF検出領域Zに第
2領域Z2 が選択設定され、測距ゾーンマークzmが一
対のゾーンマークjとして望遠鏡視野F内で点灯され
る。さらに、物体距離が30m のとき(図6参照)には、
AF検出領域Zに第3領域Z3 が選択設定され、測距ゾ
ーンマークzmとして一対のゾーンマークkが望遠鏡視
野F内で点灯される。また、物体距離が50m のとき(図
7参照)には、AF検出領域Zに第4領域Z4 が選択設
定され、測距ゾーンマークzmとして一対のゾーンマー
クnが望遠鏡視野F内で点灯される。
とき(図3参照)或は10m のとき(図4参照)には、C
PU47によって、AF検出領域Zに第1領域Z1 が選
択設定され、測距ゾーンマークzmとして一対のゾーン
マークiが望遠鏡視野F内で点灯される。また、物体距
離が20m のとき(図5参照)には、AF検出領域Zに第
2領域Z2 が選択設定され、測距ゾーンマークzmが一
対のゾーンマークjとして望遠鏡視野F内で点灯され
る。さらに、物体距離が30m のとき(図6参照)には、
AF検出領域Zに第3領域Z3 が選択設定され、測距ゾ
ーンマークzmとして一対のゾーンマークkが望遠鏡視
野F内で点灯される。また、物体距離が50m のとき(図
7参照)には、AF検出領域Zに第4領域Z4 が選択設
定され、測距ゾーンマークzmとして一対のゾーンマー
クnが望遠鏡視野F内で点灯される。
【0029】このように本発明のオートレベル10によ
れば、物体距離の変化に応じて有効画素数を電気的に変
化させ、ラインセンサ21cのAF検出領域Zの幅を大
小に変化させることができるから、どの物体距離におい
てもラインセンサ21cに入射する外乱光の影響を可及
的に減少させ、オートフォーカス時の物体距離の測定誤
差を減少させることができる。
れば、物体距離の変化に応じて有効画素数を電気的に変
化させ、ラインセンサ21cのAF検出領域Zの幅を大
小に変化させることができるから、どの物体距離におい
てもラインセンサ21cに入射する外乱光の影響を可及
的に減少させ、オートフォーカス時の物体距離の測定誤
差を減少させることができる。
【0030】なお、上記実施例では、段階的に区切った
物体距離のそれぞれに対応させてAF検出領域Zの使用
領域(位置)を選択したが、本発明はこれに限られな
い。すなわち、物体距離を連続的な変化として捉え、こ
の連続的に変化する物体距離に応じてAF検出領域Zを
連続的に変化させるように、つまり両者をリニアな関係
として構成することもできる。
物体距離のそれぞれに対応させてAF検出領域Zの使用
領域(位置)を選択したが、本発明はこれに限られな
い。すなわち、物体距離を連続的な変化として捉え、こ
の連続的に変化する物体距離に応じてAF検出領域Zを
連続的に変化させるように、つまり両者をリニアな関係
として構成することもできる。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、物体距離
の変化に応じてラインセンサの受光素子群の位置を変化
させることができるから、オートフォーカス時に物体距
離が変化しても外乱光の影響が出にくい測量機を提供す
ることができる。
の変化に応じてラインセンサの受光素子群の位置を変化
させることができるから、オートフォーカス時に物体距
離が変化しても外乱光の影響が出にくい測量機を提供す
ることができる。
【図1】本発明によるオートレベルの視準用望遠鏡とオ
ートフォーカス制御系を示す図である。
ートフォーカス制御系を示す図である。
【図2】同オートフォーカス制御系における焦点検出系
の原理を示す図である。
の原理を示す図である。
【図3】物体距離5mにおいて望遠鏡視野内に視認され
る測量用標尺を示す図である。
る測量用標尺を示す図である。
【図4】物体距離10mにおいて望遠鏡視野内に視認さ
れる測量用標尺を示す図である。
れる測量用標尺を示す図である。
【図5】物体距離20mにおいて望遠鏡視野内に視認さ
れる測量用標尺を示す図である。
れる測量用標尺を示す図である。
【図6】物体距離30mにおいて望遠鏡視野内に視認さ
れる測量用標尺を示す図である。
れる測量用標尺を示す図である。
【図7】物体距離50mにおいて望遠鏡視野内に視認さ
れる測量用標尺を示す図である。
れる測量用標尺を示す図である。
【図8】望遠鏡視野内の表示される測距ゾーンマークを
示す図である。
示す図である。
【図9】本実施例のオートレベルを示す正面図である。
【図10】同オートレベルを示す平面図である。
9 焦点調節レンズ駆動系(駆動手段)
10 オートレベル(測量機)
11 視準対物レンズ
12 焦点調節レンズ
14 レチクル板
14C 共役面
15 接眼レンズ
18 分岐光学素子(分岐光学部材)
21 焦点検出センサ部(合焦状態検出系)
21c ラインセンサ
40 エンコーダ(レンズ位置検出手段)
46 エンコーダパルス検出部(物体距離検出手段)
47 CPU(制御手段)
48 合焦状態検出部(合焦状態検出系)
50 RAM
B 測量用標尺(視準物体)
i j k n ゾーンマーク
Z AF検出領域
Zm 測距ゾーンマーク
Z1 第1領域
Z2 第2領域
Z3 第3領域
Z4 第4領域
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
G01C 5/00
G02B 7/32
G01C 1/00
G01C 15/00
Claims (2)
- 【請求項1】 物体側から順に、視準対物レンズと;こ
の視準対物レンズとで視準光学系をなす、レチクル上に
結像する物体像の合焦状態を調整する焦点調節レンズ
と;このレチクル上の像を観察する接眼レンズと;を備
えた測量機において、 上記対物レンズとレチクル間の光路内に設けた分岐光学
部材を介して、該光路からの光をラインセンサで受光し
て視準物体の合焦状態を検出する合焦状態検出系と;上
記焦点調節レンズを光軸方向に駆動する駆動手段と;こ
の駆動手段により移動された上記焦点調節レンズの位置
を検出するレンズ位置検出手段と;このレンズ位置検出
手段によって検出された上記焦点調節レンズのレンズ位
置に応じて上記ラインセンサの受光素子群の使用領域を
変化させ、この変化させた使用領域中の受光素子群から
の受光信号に基づき上記駆動手段を制御する制御手段
と;を備えたことを特徴とするオートフォーカス機能を
有する測量機。 - 【請求項2】 請求項1において、さらに、レンズ位置
検出手段により検出された焦点調節レンズの位置から視
準物体の距離を検出する物体距離検出手段を備えてお
り、 制御手段は、ラインセンサの受光素子群の使用領域を、
上記視準物体距離が長くなるに従って狭めるオートフォ
ーカス機能を有する測量機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7229696A JP3421500B2 (ja) | 1995-04-10 | 1996-03-27 | オートフォーカス機能を有する測量機 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7-84230 | 1995-04-10 | ||
JP8423095 | 1995-04-10 | ||
JP7229696A JP3421500B2 (ja) | 1995-04-10 | 1996-03-27 | オートフォーカス機能を有する測量機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08338719A JPH08338719A (ja) | 1996-12-24 |
JP3421500B2 true JP3421500B2 (ja) | 2003-06-30 |
Family
ID=26413435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7229696A Expired - Fee Related JP3421500B2 (ja) | 1995-04-10 | 1996-03-27 | オートフォーカス機能を有する測量機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3421500B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1316279C (zh) * | 2000-08-11 | 2007-05-16 | 株式会社索佳 | 安装在测量装置上面用的自动聚焦机构 |
JP4996043B2 (ja) * | 2004-06-15 | 2012-08-08 | 株式会社トプコン | 光波距離測定方法及び光波距離測定装置 |
CN114486204B (zh) * | 2022-02-21 | 2024-06-25 | 北京半导体专用设备研究所(中国电子科技集团公司第四十五研究所) | 准直物镜调节机构及物镜测试系统 |
-
1996
- 1996-03-27 JP JP7229696A patent/JP3421500B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08338719A (ja) | 1996-12-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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