JP5031652B2 - Automatic focus control device for surveying instrument - Google Patents

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Description

本発明は、標尺を視準する望遠鏡を備えた電子レベルなどの測量機に搭載されて、標尺に対する望遠鏡の焦点を自動で合わすことができる測量機の自動焦点制御装置に関する。   The present invention relates to an automatic focus control device for a surveying instrument that is mounted on a surveying instrument such as an electronic level equipped with a telescope that collimates a scale and can automatically focus the telescope on the scale.

電子レベルとして、標尺のパターン像を光電変換部により電気信号に変換し、得られた電気信号によりコントラストのピークを検出し、この検出値を基に合焦制御を行いようにしたものがある。例えば、標尺のパターンの像を形成するための合焦光学系を含む望遠鏡光学系と、この望遠鏡光学系からの光を受けてパターン信号に変換する光電変換部と、この光電変換部上にパターンを形成するための合焦駆動部と、光電変換部の出力信号に基づき、合焦を検出し、合焦駆動部を制御する合焦制御部を備えたものがある(特許文献1参照)。   As an electronic level, a pattern image of a scale is converted into an electric signal by a photoelectric conversion unit, a peak of contrast is detected from the obtained electric signal, and focusing control is performed based on the detected value. For example, a telescope optical system including a focusing optical system for forming an image of a scale pattern, a photoelectric conversion unit that receives light from the telescope optical system and converts it into a pattern signal, and a pattern on the photoelectric conversion unit There is a focus drive unit for forming a focus and a focus control unit that detects the focus based on the output signal of the photoelectric conversion unit and controls the focus drive unit (see Patent Document 1).

この電子レベルにおいては、合焦制御部でコントラストのピークを検出するための粗測定と精測定を行うに際して、コントラストの値が一定の値以上のときには、粗測定を省略して精測定のみを行い、合焦に要する時間を短縮するように構成されている。   At this electronic level, when performing coarse measurement and fine measurement to detect the peak of contrast in the focus control unit, if the contrast value is above a certain value, coarse measurement is omitted and only fine measurement is performed. The time required for focusing is shortened.

特開2001−91255号公報(第4から第7頁、図1および図5参照)JP 2001-91255 A (refer to pages 4 to 7, FIG. 1 and FIG. 5)

従来技術においては、コントラストの値が一定の値以上のときには、粗測定を省略して精測定のみを行っているので、精測定のみを行うときには合焦に要する時間を短縮することはできるが、周囲の環境などによってはコントラストの値が一定の値以上になるまでに時間を要するときには、その分合焦に要する時間が長くなる。   In the prior art, when the contrast value is a certain value or more, the coarse measurement is omitted and only the fine measurement is performed. Therefore, when only the fine measurement is performed, the time required for focusing can be shortened. Depending on the surrounding environment and the like, when it takes time for the contrast value to reach a certain value or more, the time required for focusing increases accordingly.

本発明は、前記従来の課題に鑑みて為されたもので、その目的は、合焦レンズを合焦点に確実に且つ迅速に位置決めすることができる測量機の自動焦点制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an automatic focus control device for a surveying instrument capable of reliably and quickly positioning a focusing lens at a focal point. is there.

前記目的を達成するために、請求項1に係る測量機の自動焦点制御装置においては、対物レンズと接眼レンズとの間に配置された焦点板と、前記焦点板上に結像する物体像の合焦状態を調整するための合焦レンズが光軸に沿って配列された視準光学系を有する望遠鏡を備えた測量機に搭載され、複数のパターンが等間隔で配列された標尺を視準対象として、前記標尺に対する焦点を自動で合わせる測量機の自動焦点制御装置において、前記合焦レンズを前記視準光学系の光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、前記視準光学系における前記合焦レンズの位置を検出する位置検出手段と、前記焦点板上に結像する物体像を電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記標尺のパターンのピッチを演算するピッチ演算手段と、前記ピッチ演算手段の演算結果を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第1距離演算手段と、前記位置検出手段の検出による合焦レンズ位置を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第2距離演算手段と、前記駆動手段の駆動を制御して前記合焦レンズをその移動可能範囲に亘って移動させる駆動制御手段と、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記物体像のコントラスト値を演算するコントラスト値演算手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記合焦レンズを移動させている過程で、前記第1距離演算手段の演算結果と前記第2距離演算手段の演算結果が一致したことを条件に、前記位置検出手段の検出出力と前記コントラスト値演算手段の演算結果を互いに関連付けて監視し、この監視結果を基に前記駆動手段に対して、前記コントラスト値演算手段の演算値が最大値または極大値を示すときの合焦レンズ位置に前記合焦レンズを位置決めさせてなる構成とした。   In order to achieve the above object, in the automatic focusing control device for a surveying instrument according to claim 1, a focusing screen disposed between the objective lens and the eyepiece, and an object image formed on the focusing screen. It is mounted on a surveying instrument equipped with a telescope having a collimating optical system in which focusing lenses for adjusting the in-focus state are arranged along the optical axis, and collimates a measuring scale in which a plurality of patterns are arranged at equal intervals. As an object, in an automatic focus control device of a surveying instrument that automatically focuses on the scale, the driving means for moving the focusing lens along the optical axis direction of the collimating optical system, and the collimating optical system Position detection means for detecting the position of the focusing lens, photoelectric conversion means for converting an object image formed on the focusing screen into an electrical signal, and the pitch of the scale pattern from the electrical signal output from the photoelectric conversion means Calculate From the telescope based on the pitch calculation means, the first distance calculation means for calculating the distance from the telescope to the scale based on the calculation result of the pitch calculation means, and the focus lens position detected by the position detection means According to the second distance calculation means for calculating the distance to the scale, drive control means for controlling the drive of the drive means to move the focusing lens over the movable range, and the output of the photoelectric conversion means Contrast value calculation means for calculating the contrast value of the object image from the electrical signal, and the drive control means is configured to move the focusing lens and the calculation result of the first distance calculation means in the process of moving the focusing lens. On the condition that the calculation results of the two distance calculation means match, the detection output of the position detection means and the calculation result of the contrast value calculation means are monitored in association with each other. To the driving means based on the results seen, it has a configuration in which the calculated value of the contrast value calculating means is by positioning the focusing lens to the in-focus lens position at which the maximum value or the maximum value.

(作用)合焦レンズを視準光学系の光軸方向に沿って移動させる過程で、第1距離演算手段の演算結果と第2距離演算手段の演算結果が一致したことを条件に、合焦レンズが概略合焦点にあるとして、位置検出手段の検出出力とコントラスト値演算手段の演算結果を互いに関連付けて監視し、この監視結果を基に駆動手段に対して、コントラスト値演算手段の演算値が最大値または極大値を示すときの合焦レンズ位置に合焦レンズを位置決めさせるようにしたため、望遠鏡から標尺までの距離を基に合焦レンズを合焦点近傍まで移動させた後、コントラスト値が最大値または極大値を示す合焦レンズ位置に合焦レンズを位置決めさせることができ、合焦レンズを合焦点に確実に且つ迅速に位置決めすることが可能になる。   (Operation) In the process of moving the focusing lens along the optical axis direction of the collimating optical system, focusing is performed on the condition that the calculation result of the first distance calculation means matches the calculation result of the second distance calculation means. Assuming that the lens is substantially in focus, the detection output of the position detection means and the calculation result of the contrast value calculation means are monitored in association with each other, and the calculation value of the contrast value calculation means is determined for the drive means based on this monitoring result. Since the focus lens is positioned at the focus lens position when the maximum value or maximum value is shown, the contrast value is maximized after the focus lens is moved to the vicinity of the focus based on the distance from the telescope to the scale. The focusing lens can be positioned at the focusing lens position showing the value or the maximum value, and the focusing lens can be reliably and quickly positioned at the focusing point.

請求項2に係る測量機の自動焦点制御装置においては、対物レンズと接眼レンズとの間に配置された焦点板と、前記焦点板上に結像する物体像の合焦状態を調整するための合焦レンズが光軸に沿って配列された視準光学系を有する望遠鏡を備えた測量機に搭載され、複数のパターンが等間隔で配列された標尺を視準対象として、前記標尺に対する焦点を自動で合わせる測量機の自動焦点制御装置において、前記合焦レンズを前記視準光学系の光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、前記視準光学系における前記合焦レンズの位置を検出する位置検出手段と、前記焦点板上に結像する物体像を電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記標尺のパターンのピッチを演算するピッチ演算手段と、前記ピッチ演算手段の演算結果を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第1距離演算手段と、前記位置検出手段の検出による合焦レンズ位置を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第2距離演算手段と、前記駆動手段の駆動を制御して前記合焦レンズをその移動可能範囲に沿って移動させている過程で、前記第1距離演算手段の演算結果と前記第2距離演算手段の演算結果が一致したことを条件に、前記移動可能範囲より狭い合焦点検索範囲を設定し、当該合焦点検索範囲を前記合焦レンズの移動範囲として前記駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、前記合焦レンズが前記合焦点検索範囲内を移動している過程で、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記物体像のコントラスト値を演算するコントラスト値演算手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記位置検出手段の検出出力と前記コントラスト値演算手段の演算結果を互いに関連付けて監視し、この監視結果を基に前記駆動手段に対して、前記コントラスト値演算手段の演算値が最大値または極大値を示すときの合焦レンズ位置に前記合焦レンズを位置決めさせてなる構成とした。   In the automatic focus control apparatus for a surveying instrument according to claim 2, a focusing screen disposed between the objective lens and the eyepiece lens, and an in-focus state of an object image formed on the focusing screen are adjusted. Mounted on a surveying instrument equipped with a telescope having a collimating optical system in which focusing lenses are arranged along the optical axis, and a focus with a plurality of patterns arranged at equal intervals is used as a collimation target. In an automatic focusing control device of a surveying instrument that automatically adjusts, driving means for moving the focusing lens along the optical axis direction of the collimating optical system, and detecting the position of the focusing lens in the collimating optical system Position detection means, photoelectric conversion means for converting an object image formed on the focusing screen into an electric signal, pitch calculation means for calculating the pitch of the scale pattern from an electric signal output from the photoelectric conversion means, The pin The distance from the telescope to the standard based on the position of the focusing lens detected by the position detection unit and the first distance calculation unit for calculating the distance from the telescope to the standard based on the calculation result of the calculation unit In the process of calculating the second distance calculating means for calculating, and driving the driving means to move the focusing lens along the movable range, the calculation result of the first distance calculating means and the second A focus search range narrower than the movable range is set on condition that the calculation results of the distance calculation means match, and the drive of the drive means is controlled using the focus search range as the movement range of the focusing lens. A contrast value for calculating a contrast value of the object image from an electric signal output from the photoelectric conversion means in a process in which the driving control means and the focusing lens are moving within the focus search range And the drive control means monitors the detection output of the position detection means and the calculation result of the contrast value calculation means in association with each other, and based on the monitoring result, the drive control means The focusing lens is positioned at the focusing lens position when the calculated value of the value calculating means shows the maximum value or the maximum value.

(作用)合焦レンズをその移動可能範囲に亘って移動させる過程で、第1距離演算手段の演算結果と第2距離演算手段の演算結果が一致したことを条件に、合焦レンズが概略合焦点にあるとして、移動可能範囲より狭い合焦点検索範囲を設定し、合焦レンズが合焦点検索範囲内を移動している過程で、位置検出手段の検出出力とコントラスト値演算手段の演算結果を互いに関連付けて監視し、この監視結果を基に駆動手段に対して、コントラスト値演算手段の演算値が最大値または極大値を示すときの合焦レンズ位置に前記合焦レンズを位置決めさせるようにしたため、望遠鏡から標尺までの距離を基に合焦レンズを合焦点近傍まで移動させた後、コントラスト値が最大値または極大値を示す合焦レンズ位置に合焦レンズを位置決めさせることができ、合焦レンズを合焦点に確実に且つ迅速に位置決めすることが可能になる。   (Operation) In the process of moving the focusing lens over the movable range, the focusing lens is roughly aligned on the condition that the calculation result of the first distance calculation means and the calculation result of the second distance calculation means match. The focus search range narrower than the movable range is set as being in focus, and the detection output of the position detection means and the calculation result of the contrast value calculation means are calculated while the focusing lens is moving within the focus search range. Monitoring is performed in association with each other, and the focusing lens is positioned at the focusing lens position when the calculated value of the contrast value calculating means indicates the maximum value or the maximum value with respect to the driving means based on the monitoring result. After moving the focusing lens to the vicinity of the focal point based on the distance from the telescope to the scale, the focusing lens can be positioned at the focusing lens position where the contrast value shows the maximum value or the maximum value. It can be, it is possible to reliably and quickly position the focusing lens to the focal point.

以上の説明から明らかなように、請求項1によれば、合焦レンズを合焦点に確実に且つ迅速に位置決めすることができる。   As apparent from the above description, according to the first aspect, the focusing lens can be reliably and quickly positioned at the focal point.

請求項2によれば、合焦レンズを合焦点に確実に且つ迅速に位置決めすることができる。   According to the second aspect, the focusing lens can be reliably and quickly positioned at the focusing point.

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明を適用した電子レベルと標尺との関係を説明するための斜視図、図2は、本発明の一実施例を示す測量機の自動焦点制御装置のブッロク構成図、図3は、望遠鏡が無限遠に合焦したときから合焦レンズが合焦点に位置決めされるまでの過程を説明するためのラインセンサの出力波形図、図4は、合焦レンズの位置を検出する位置検出手段の他の実施例を示す要部ブロック構成図、図5は、合焦レンズ位置とコントラスト値との関係を説明するための特性図、図6は、本発明に係る自動焦点制御装置の作用を説明するためのフローチャートである。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view for explaining the relationship between an electronic level and a scale to which the present invention is applied, FIG. 2 is a block diagram of an automatic focus control device of a surveying instrument showing an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is an output waveform diagram of the line sensor for explaining the process from when the telescope is focused to infinity until the focusing lens is positioned at the focal point. FIG. 4 is a position detection for detecting the position of the focusing lens. FIG. 5 is a characteristic diagram for explaining the relationship between the focusing lens position and the contrast value, and FIG. 6 is an operation of the automatic focus control apparatus according to the present invention. It is a flowchart for demonstrating.

図1において、電子レベル2は、望遠鏡20で標尺1を視準して、視準位置の高さhを測定する測量機として構成されている。標尺1には、白地の表面に黒色のマーク11が複数個標尺1の上下方向(軸方向)に沿って、その中心位置間隔が等ピッチで表示されている。各マーク11の上下方向の幅寸法は、全て同じ寸法ではなく、複数種類の寸法のマーク11が所定の順序で標尺1上に配置されている。   In FIG. 1, the electronic level 2 is configured as a surveying instrument that collimates the scale 1 with a telescope 20 and measures the height h of the collimation position. On the scale 1, a plurality of black marks 11 are displayed on the surface of a white background along the vertical direction (axial direction) of the scale 1, and the center position intervals are displayed at an equal pitch. The widths of the marks 11 in the vertical direction are not all the same, but a plurality of types of marks 11 are arranged on the scale 1 in a predetermined order.

すなわち、標尺1上には、各マーク11による複数のパターンがバーコードパターンとして、等間隔で形成されている。標尺1は、通常、正立状態でセットされるが、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される場合もある。この場合、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。)を電子レベル2で測定することになる。   In other words, a plurality of patterns with the respective marks 11 are formed on the scale 1 as bar code patterns at equal intervals. The standard 1 is normally set in an upright state, but may be set in an inverted state in which the standard 1 is inverted in the vertical direction with respect to the ceiling surface C. In this case, the distance h from the ceiling surface C to the collimation position (hereinafter referred to as the collimation position height h as in the upright state) is measured at the electronic level 2.

なお、電子レベル2の測定結果は、図2の表示部32の画面上に表示されるようになっている。   The measurement result of the electronic level 2 is displayed on the screen of the display unit 32 in FIG.

また、望遠鏡20は、図2に示すように、視準光学系として、対物レンズ21a、合焦レンズ21b、自動補償機構(コンペンセータ)22、ビームスプリッタ23、焦点板20a、接眼レンズ20bを備えており、合焦レンズ21b、自動補償機構22、ビームスプリッタ23および焦点板20aは、対物レンズ21aと接眼レンズ20bとを結ぶ光軸上に配列されている。自動補償機構22は電子レベルの視準軸が傾いても自動的に水平方向(視準面)を補正している機構を備えている。   As shown in FIG. 2, the telescope 20 includes an objective lens 21a, a focusing lens 21b, an automatic compensation mechanism (compensator) 22, a beam splitter 23, a focusing screen 20a, and an eyepiece 20b as a collimating optical system. The focusing lens 21b, the automatic compensation mechanism 22, the beam splitter 23, and the focusing screen 20a are arranged on the optical axis connecting the objective lens 21a and the eyepiece lens 20b. The automatic compensation mechanism 22 includes a mechanism that automatically corrects the horizontal direction (collimation plane) even if the collimation axis at the electronic level is tilted.

視準光学系を有する望遠鏡20で標尺1などの視準対象を視準すると、この視準によって受光された光信号は、対物レンズ21a、合焦レンズ21b、傾斜自動補償機構22、ビームスプリッタ23を介して焦点板20a上に物体像として結像する。   When the collimation target such as the scale 1 is collimated by the telescope 20 having the collimation optical system, the optical signal received by this collimation is the objective lens 21a, the focusing lens 21b, the automatic tilt compensation mechanism 22, and the beam splitter 23. Then, an image is formed as an object image on the focusing screen 20a.

焦点板20a上に結像する物体像の合焦状態、例えば、合焦・非合焦を標尺1との距離に応じて調整するために、合焦レンズ21bが設けられており、この合焦レンズ21bは視準光学系の光軸に沿って所定の範囲に亘って移動できるように、視準光学系の光軸に沿って往復動自在に配置されている。この合焦レンズ21bを視準光学系の光軸に沿って移動させるために、合焦レンズ21bには、ラックアンドピニオンなどの機構(図示せず)を介してステッピングモータ41が接続されている。   In order to adjust the in-focus state of the object image formed on the focusing screen 20a, for example, in-focus / in-focus according to the distance from the scale 1, a focusing lens 21b is provided. The lens 21b is arranged so as to reciprocate along the optical axis of the collimating optical system so that it can move over a predetermined range along the optical axis of the collimating optical system. In order to move the focusing lens 21b along the optical axis of the collimating optical system, a stepping motor 41 is connected to the focusing lens 21b via a mechanism (not shown) such as a rack and pinion. .

このステッピングモータ41は、合焦レンズ21bを駆動する駆動手段として、合焦レンズ21bに機械的に接続され、駆動回路4からのパルス信号に応答して合焦レンズ21bを視準光学系の光軸に沿って往復移動させるようになっている。駆動回路4は、マイコン3の生成によるパルス信号を増幅してステッピングモータ41に出力するようになっている。   This stepping motor 41 is mechanically connected to the focusing lens 21b as driving means for driving the focusing lens 21b, and moves the focusing lens 21b to light of the collimating optical system in response to a pulse signal from the driving circuit 4. It is designed to reciprocate along the axis. The drive circuit 4 amplifies the pulse signal generated by the microcomputer 3 and outputs it to the stepping motor 41.

この際、マイコン3は、ステッピングモータ41を正逆回転させるためのパルス信号を生成し、生成したパルス信号を基にステッピングモータ41のステップ数を計数し、この計数値から合焦レンズ21bの視準光学系における位置を検出する位置検出手段として構成されている。   At this time, the microcomputer 3 generates a pulse signal for rotating the stepping motor 41 forward and backward, counts the number of steps of the stepping motor 41 based on the generated pulse signal, and views the focusing lens 21b from the counted value. The position detecting means is configured to detect a position in the quasi-optical system.

具体的には、マイコン3は、ステッピングモータ41の駆動により、合焦レンズ21bを、その移動可能範囲のうち接眼レンズ20b側の端まで一旦移動させ、その位置で望遠鏡20が無限遠の位置に合焦したときに、そのときのステッピングモータ41のステップ数を0点として記憶し、その後、合焦レンズ21bを接眼レンズ20bから離れる正方向に移動させるためのパルス信号を生成する毎に、ステップ数を増加させ、合焦レンズ21bを逆方向に移動させるためのパルス信号する毎に、ステップ数を減少させ、ステップ数の計数値(0点を基準としたステップ数の合計)から合焦レンズ21bの視準光学系における位置を検出するようになっている。   Specifically, the microcomputer 3 drives the stepping motor 41 to move the focusing lens 21b once to the end of the movable range to the end on the eyepiece 20b side, and the telescope 20 is moved to an infinite position at that position. When the in-focus state is obtained, the step number of the stepping motor 41 at that time is stored as 0 point, and then each time a pulse signal for moving the focusing lens 21b in the positive direction away from the eyepiece lens 20b is generated, Each time the number is increased and a pulse signal for moving the focusing lens 21b in the reverse direction is generated, the number of steps is decreased, and the focusing lens is calculated from the count value of the number of steps (the total number of steps based on 0 point). The position in the collimating optical system 21b is detected.

また、望遠鏡20の近傍には、焦点板20aと共役の位置にラインセンサ24が配置されている。ラインセンサ24は、対物レンズ21a、合焦レンズ21b、自動補償機構22、ビームスプリッタ23とともに映像光学系を構成し、ビームスプッリタ23で分岐された光信号をその受光面で受光し、受光面上に形成された物体像(焦点板20a上に結像する物体像に相当する物体像)を、その明暗に応じて電気信号に変換する光電変換手段として構成されている。   A line sensor 24 is disposed in the vicinity of the telescope 20 at a position conjugate with the focusing screen 20a. The line sensor 24 constitutes an image optical system together with the objective lens 21a, the focusing lens 21b, the automatic compensation mechanism 22, and the beam splitter 23. The optical signal branched by the beam splitter 23 is received by the light receiving surface, and the light receiving surface. The object image formed above (an object image corresponding to an object image formed on the focusing screen 20a) is configured as a photoelectric conversion unit that converts the object image into an electric signal according to the brightness.

ラインセンサ24は、例えば、CCD(charge coupled device)を用いて構成されており、ラインセンサ24の出力による電気信号はアンプ25で増幅されたあと、A/D(アナログ・デジタル)変換器27に入力されるようになっている。   The line sensor 24 is configured by using, for example, a CCD (charge coupled device), and an electric signal generated by the output of the line sensor 24 is amplified by an amplifier 25 and then supplied to an A / D (analog / digital) converter 27. It is designed to be entered.

A/D変換器27は、クッロクドライバ26のクッロク信号に同期して入力信号をサンプルホールドするとともに、ホールドされたアナログ信号をデジタル信号に変換してRAM28に出力するようになっている。A/D変換器27の変換動作により得られたデジタル信号はデジタルのデータとして、RAM28の指定のエリアに順次記録され、記録されたデータはマイコン3に転送されるようになっている。   The A / D converter 27 samples and holds the input signal in synchronization with the clock signal from the clock driver 26, converts the held analog signal into a digital signal, and outputs the digital signal to the RAM 28. Digital signals obtained by the conversion operation of the A / D converter 27 are sequentially recorded as digital data in designated areas of the RAM 28, and the recorded data is transferred to the microcomputer 3.

マイコン(CPU)3は、ラインセンサ24の出力による電気信号から標尺1上のマーク11のピッチを算出し、算出したピッチを基に望遠鏡20から標尺1までの距離を算出する第1距離算出手段としての機能を備えているとともに、ステッピングモータ41のステップ数から得られた、合焦レンズ21bの視準光学系における位置(合焦レンズ位置)と、望遠鏡20から標尺1までの距離と合焦レンズ位置との関係について予め設定された二次関数の参照値(ROM31に格納されたデータ)を基に望遠鏡20から標尺1までの距離を算出する第2距離算出手段としての機能を備えている。   The microcomputer (CPU) 3 calculates the pitch of the mark 11 on the measure 1 from the electric signal output from the line sensor 24, and calculates the distance from the telescope 20 to the measure 1 based on the calculated pitch. And the position of the focusing lens 21b in the collimating optical system (focusing lens position) obtained from the number of steps of the stepping motor 41, and the distance from the telescope 20 to the scale 1 and focusing. It has a function as a second distance calculating means for calculating a distance from the telescope 20 to the staff 1 based on a reference value (data stored in the ROM 31) of a quadratic function set in advance with respect to the relationship with the lens position. .

マイコン3を用いて、標尺1上のマーク11のピッチを基に望遠鏡20から標尺1までの距離を求めるに際しては、まず、合焦レンズ21bの移動可能範囲のうち接眼レンズ20b側の端まで合焦レンズ21bを移動させ、望遠鏡20が無限遠の位置に合焦する状態にする。このとき、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、全体に混ぜんとしており、ラインセンサ24の出力信号は、図3(a)に示すように、平坦な波形となっている。   When calculating the distance from the telescope 20 to the scale 1 based on the pitch of the marks 11 on the scale 1 using the microcomputer 3, first, the distance to the eyepiece 20b side of the movable range of the focusing lens 21b is adjusted. The focusing lens 21b is moved to bring the telescope 20 into focus at an infinite position. At this time, the image projected onto the line sensor 24 is not clear enough to specify the scale 1, and is mixed throughout. The output signal of the line sensor 24 has a flat waveform as shown in FIG. It has become.

望遠鏡20が無限遠の位置に合焦している状態から合焦レンズ21bを対物レンズ21a側に移動させるに先立って、マイコン3は、ラインセンサ24の出力信号のピークから、そのピークに対応したレベルの範囲αを閾値として設定し、ラインセンサ24の出力信号(レベル)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。   Prior to moving the focusing lens 21b toward the objective lens 21a from the state where the telescope 20 is focused at infinity, the microcomputer 3 corresponds to the peak from the peak of the output signal of the line sensor 24. The level range α is set as a threshold value, and the focusing lens 21b is moved to the objective lens 21a side until the output signal (level) of the line sensor 24 becomes α or more.

この過程で、図3(b)に示すように、ラインセンサ24の出力信号(ピーク・ツウ・ピークのレベル)がα以上になったときには、α内にある信号成分のうちある部分の長さβを求めるとともに、βの中心位置であるセンターラインCLを求める。α内の信号成分が複数箇所あるときには、各個所毎にセンターラインCLの位置を求め、各センターラインCLの間隔を平均して、その平均値を求める。   In this process, as shown in FIG. 3B, when the output signal (peak-to-peak level) of the line sensor 24 is greater than or equal to α, the length of a certain portion of the signal components within α. In addition to obtaining β, a center line CL that is the center position of β is obtained. When there are a plurality of signal components within α, the position of the center line CL is obtained for each location, the interval between the center lines CL is averaged, and the average value is obtained.

この平均値は、ラインセンサ24上の画像における標尺1上のマーク11の等間隔ピッチに相当する。マーク11の等間隔ピッチに相当する平均値は、望遠鏡20から標尺1までの距離が長いときには小さい値を示し、逆に望遠鏡20から標尺1までの距離が短いときには大きい値を示す。このため、標尺1上のマーク11の等間隔ピッチに相当する、各センターラインCLの間隔の平均値を基に望遠鏡20から標尺1までの距離を求めることができる。   This average value corresponds to an equal interval pitch of the marks 11 on the scale 1 in the image on the line sensor 24. The average value corresponding to the equidistant pitch of the marks 11 indicates a small value when the distance from the telescope 20 to the measure 1 is long, and conversely indicates a large value when the distance from the telescope 20 to the measure 1 is short. For this reason, the distance from the telescope 20 to the staff 1 can be obtained based on the average value of the distance between the center lines CL, which corresponds to the equally spaced pitch of the marks 11 on the staff 1.

なお、標尺1に対して望遠鏡20の焦点が自動的に合うと、ラインセンサ24の出力信号は、図3(c)に示すような波形になる。   When the telescope 20 is automatically focused on the scale 1, the output signal of the line sensor 24 has a waveform as shown in FIG.

また、マイコン3を用いて、視準光学系における合焦レンズ21bの位置を検出するに際しては、図4に示すように、合焦レンズ21bの上部に発光ダイオード50を配置するとともに、発光ダイオード50に相対向させて、合焦レンズ21bの移動可能範囲に沿ってラインセンサ51を配置し、ラインセンサ51の出力をアンプ内蔵のA/D変換器52を介してマイコン3に入力し、マイコン3において、発光ダイオード50からの光を受光したラインセンサ51の位置を検出することで、視準光学系における合焦レンズ21bの位置を検出することができる。ラインセンサ51としては、ラインセンサ24と同一の機能を有するものを用いることができる。   Further, when the microcomputer 3 is used to detect the position of the focusing lens 21b in the collimating optical system, as shown in FIG. 4, a light emitting diode 50 is disposed above the focusing lens 21b, and the light emitting diode 50 is disposed. The line sensor 51 is arranged along the movable range of the focusing lens 21b, and the output of the line sensor 51 is input to the microcomputer 3 via the A / D converter 52 with a built-in amplifier. The position of the focusing lens 21b in the collimating optical system can be detected by detecting the position of the line sensor 51 that has received the light from the light emitting diode 50. As the line sensor 51, a sensor having the same function as the line sensor 24 can be used.

この合焦レンズ21bの位置検出手段を用いた場合、前記したステッピングモータ41のステップ数を計数することによる位置検出で行った0点の記憶とそのための動作が不要となる。   When the position detecting means of the focusing lens 21b is used, it is not necessary to store the zero point and perform the operation for the position detection performed by the position detection by counting the number of steps of the stepping motor 41 described above.

さらに、マイコン3は、望遠鏡20が無限遠の位置に合焦している状態から合焦レンズ21bを対物レンズ21a側に移動させる過程で、第1距離算出手段の算出による距離と第2距離算出手段の算出による距離が一致したことを条件に、合焦レンズ21bが概略合焦点にあるとして、ステッピングモータ41の駆動を一旦停止させるとともに、合焦レンズ21bの移動範囲としての合焦点検索範囲を設定し、ステッピングモータ41の駆動を一旦停止させた後、再度ステッピングモータ41を駆動して、合焦レンズ21bを合焦点検索範囲に亘って移動させる駆動制御手段としての機能を備えているとともに、この間、ラインセンサ24の出力による電気信号から物体像のコントラスト値を順次演算し、各演算値からそのピーク(最大値)を検出するコントラスト値演算手段としての機能を備えて構成されている。   Further, the microcomputer 3 calculates the distance and the second distance calculated by the first distance calculating means in the process of moving the focusing lens 21b toward the objective lens 21a from the state where the telescope 20 is focused on the position at infinity. On the condition that the distances calculated by the means coincide with each other, assuming that the focusing lens 21b is substantially in focus, the driving of the stepping motor 41 is temporarily stopped, and a focusing search range as a moving range of the focusing lens 21b is set. After setting and stopping the driving of the stepping motor 41, the stepping motor 41 is driven again, and the function as a drive control means for moving the focusing lens 21b over the in-focus search range is provided. During this time, the contrast value of the object image is sequentially calculated from the electrical signal output from the line sensor 24, and the peak (maximum value) is calculated from each calculated value. It is configured to include a function as a contrast value calculating means for detecting.

また、マイコン3は、合焦レンズ21bを合焦点検索範囲に亘って移動させているときには、位置検出手段の検出出力(合焦レンズ位置)とコントラスト値演算手段の演算結果を監視し、コントラスト値のピークが検出されたときには、コントラスト値のピークが検出されたときの合焦レンズ位置を記憶し、コントラスト値のピークが検出されたときの合焦レンズ位置に合焦レンズ21bを位置決めする駆動制御手段としての機構を備えて構成されている。   Further, when the microcomputer 3 moves the focusing lens 21b over the in-focus search range, the microcomputer 3 monitors the detection output (focusing lens position) of the position detection unit and the calculation result of the contrast value calculation unit, and the contrast value. When the peak of the contrast value is detected, the focus lens position when the peak of the contrast value is detected is stored, and the focus control lens 21b is positioned at the focus lens position when the peak of the contrast value is detected. A mechanism as a means is provided.

マイコン3を用いて、ラインセンサ24の出力信号から物体像のコントラスト値を演算するに際しては、図5に示すように、マイコン3は、合焦レンズ21bが合焦点検索範囲内を移動するときに、ラインセンサ24の出力信号を順次サンプリングして微分し、各微分値をコントラスト値C1、C2、C3、C4、C5、C6、……として、合焦レンズ位置L1、L2、L3、L4、L5、L6、……に対応づけて記憶する。この際、ラインセンサ24の出力信号は、明暗が変化する交流信号であるので、ラインセンサ24の出力信号の微分値が大きい程、コントラスト値は大きな値を示す。   When the microcomputer 3 is used to calculate the contrast value of the object image from the output signal of the line sensor 24, as shown in FIG. 5, the microcomputer 3 detects when the focusing lens 21b moves within the focus search range. The output signals of the line sensor 24 are sequentially sampled and differentiated, and the differential values are set as contrast values C1, C2, C3, C4, C5, C6,..., And focusing lens positions L1, L2, L3, L4, L5 , L6,... At this time, since the output signal of the line sensor 24 is an AC signal that changes in brightness, the greater the differential value of the output signal of the line sensor 24, the greater the contrast value.

コントラスト値C1、C2、C3、C4、C5、C6、……と合焦レンズ位置L1、L2、L3、L4、L5、L6、……とを対応づけて記憶した後、マイコン3は、コントラスト値C1、C2、C3、C4、C5、C6、……と合焦レンズ位置L1、L2、L3、L4、L5、L6、……との関係を多項式、例えば、二次関数による合焦点判定近似曲線f(x)に変換し、この合焦点判定近似曲線f(x)を基にコントラスト値の最大値あるいは極大値をコントラスト値のピークCPとして演算し、コントラスト値のピークCPに対応した合焦レンズ位置LPを合焦点の合焦レンズ位置LPとして演算する。   The microcomputer 3 stores the contrast values C1, C2, C3, C4, C5, C6,... And the focusing lens positions L1, L2, L3, L4, L5, L6,. The relationship between C1, C2, C3, C4, C5, C6,... And the focusing lens positions L1, L2, L3, L4, L5, L6,. Conversion to f (x), the maximum contrast value or the maximum value is calculated as the contrast value peak CP based on the in-focus determination approximate curve f (x), and the focusing lens corresponding to the contrast value peak CP The position LP is calculated as the in-focus lens position LP.

次に、本実施例の具体的な動作を図6のフローチャートに基づいて説明する。まず、自動焦点ボタン33が操作されると、マイコン3は自動焦点処理を開始し、この処理に伴う指令が駆動回路4に与えられ、駆動回路4からステッピングモータ41に順次パルス信号が出力される。このパルス信号に応答してステッピングモータ41が回転すると、合焦レンズ21bは、合焦レンズ21bの移動可能範囲のうち接眼レンズ20b側の端まで一旦移動して停止する(S1)。このとき、望遠鏡20は、無限遠の位置に合焦した状態になり、マイコン3は、ステッピングモータ41のステップ数を0点として記憶する。なお、図4に示す合焦レンズ位置検出手段を用いれば、S1の処理を省略できる。また、次のS2の処理において、必ずしも∞→近に向けて合焦レンズ21bを移動させる必要はない。合焦レンズ位置に応じ移動方向を決定すれば良い。   Next, the specific operation of the present embodiment will be described based on the flowchart of FIG. First, when the autofocus button 33 is operated, the microcomputer 3 starts autofocus processing, a command accompanying this processing is given to the drive circuit 4, and pulse signals are sequentially output from the drive circuit 4 to the stepping motor 41. . When the stepping motor 41 rotates in response to this pulse signal, the focusing lens 21b temporarily moves to the end on the eyepiece 20b side within the movable range of the focusing lens 21b and stops (S1). At this time, the telescope 20 is in a focused state at an infinite position, and the microcomputer 3 stores the number of steps of the stepping motor 41 as 0 points. If the focusing lens position detection means shown in FIG. 4 is used, the process of S1 can be omitted. In the next process of S2, it is not always necessary to move the focusing lens 21b from ∞ to near. What is necessary is just to determine a moving direction according to a focusing lens position.

次に、マイコン3は、駆動回路4を駆動させて、合焦レンズ21bを所定の速度で対物レンズ21a側に順次移動させる(S2)。このとき、マイコン3は、駆動回路4から出力されるパルス信号を計数し、この計数値からステッピングモータ41のステップ数を監視するとともに、ラインセンサ24の出力信号のピークから、そのピークに対応したレベルの範囲αを閾値として設定し、ラインセンサ24の出力信号(レベル)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。   Next, the microcomputer 3 drives the drive circuit 4 to sequentially move the focusing lens 21b to the objective lens 21a side at a predetermined speed (S2). At this time, the microcomputer 3 counts the pulse signal output from the drive circuit 4, monitors the number of steps of the stepping motor 41 from this count value, and corresponds to the peak from the peak of the output signal of the line sensor 24. The level range α is set as a threshold value, and the focusing lens 21b is moved to the objective lens 21a side until the output signal (level) of the line sensor 24 becomes α or more.

この過程で、マイコン3は、ラインセンサ24の出力信号(ピーク・ツウ・ピークのレベル)がα以上になったときに、α内にある信号成分の平均値を基に標尺1上のマーク11の等間隔ピッチを演算し、この演算値を基に望遠鏡20から標尺1までの距離(ピッチ演算距離)を求める(S3)。さらに、マイコン3は、ステッピングモータ41のステップ数から合焦レンズ21bの合焦レンズ位置を演算し、この演算値を基に望遠鏡20から標尺1までの距離を求める(S4)。   In this process, when the output signal (peak-to-peak level) of the line sensor 24 is greater than or equal to α, the microcomputer 3 uses the mark 11 on the scale 1 based on the average value of the signal components within α. Are calculated, and the distance (pitch calculation distance) from the telescope 20 to the staff 1 is obtained based on the calculated value (S3). Further, the microcomputer 3 calculates the focusing lens position of the focusing lens 21b from the number of steps of the stepping motor 41, and obtains the distance from the telescope 20 to the standard 1 based on this calculated value (S4).

次に、マイコン3は、標尺1上のマーク11の等間隔ピッチから得られた距離(ピッチ演算距離)と合焦レンズ21bの合焦レンズ位置から得られた距離が一致するか否かを判定し(S5)、両者の距離が一致しないときには、ステップS3の処理に戻って、ステップS3〜S5の処理を繰り返し、両者の距離が一致したときには、合焦レンズ21bが概略合焦位置にあるとして、合焦レンズ21bの移動を一旦停止させる(S6)。   Next, the microcomputer 3 determines whether or not the distance (pitch calculation distance) obtained from the equidistant pitch of the marks 11 on the scale 1 matches the distance obtained from the focusing lens position of the focusing lens 21b. (S5) If the distance between the two does not match, the process returns to step S3 and the processes of steps S3 to S5 are repeated. If the distance between the two matches, the focusing lens 21b is assumed to be at the approximate focus position. The movement of the focusing lens 21b is temporarily stopped (S6).

すなわち、光学系の固体差に起因して距離演算に誤差が生じたり、温度変化に伴って合焦レンズ位置に関する演算に誤差が生じたりするのを考慮すると、標尺1上のマーク11の等間隔ピッチから得られた距離(ピッチ演算距離)と合焦レンズ21bの合焦レンズ位置から得られた距離が一致しただけでは、合焦レンズ21bが合焦位置にあるとは限らない。   That is, considering that errors in the distance calculation due to individual differences in the optical system or errors in the calculation related to the focusing lens position due to temperature change are taken into account, the equal intervals of the marks 11 on the scale 1 are equal. If the distance obtained from the pitch (pitch calculation distance) and the distance obtained from the focusing lens position of the focusing lens 21b only coincide with each other, the focusing lens 21b is not necessarily at the focusing position.

そこで、マイコン3は、合焦レンズ21bを正確な合焦点に位置決めするために、標尺1上のマーク11の等間隔ピッチから得られた距離(ピッチ演算距離)と合焦レンズ21bの合焦レンズ位置から得られた距離が一致したことを条件に、合焦点を検索するための合焦レンズ21bの移動範囲として、合焦点検索範囲を設定し(S7)、設定した合焦点検索範囲の一方の端へ合焦レンズ21bを移動させ(S8)、一方の端から他方の端に向けて合焦レンズ21bを移動させて、合焦点を検索するためのサーチを開始する(S9)。   Therefore, in order to position the focusing lens 21b at the correct focal point, the microcomputer 3 determines the distance (pitch calculation distance) obtained from the equidistant pitch of the marks 11 on the scale 1 and the focusing lens of the focusing lens 21b. On the condition that the distances obtained from the positions coincide with each other, the in-focus search range is set as the moving range of the in-focus lens 21b for searching the in-focus (S7), and one of the set in-focus search ranges The focusing lens 21b is moved to the end (S8), the focusing lens 21b is moved from one end to the other end, and a search for searching for the focal point is started (S9).

次に、マイコン3は、サーチの開始とともに、コントラストデータを取得するために、ラインセンサ24の出力信号を順次サンプリングして微分し、各微分値をコントラスト値C1、C2、C3、C4、C5、C6、……として、合焦レンズ位置L1、L2、L3、L4、L5、L6、……に対応づけて記憶し(S10)、記憶したコントラスト値C1、C2、C3、C4、C5、C6、……と合焦レンズ位置L1、L2、L3、L4、L5、L6、……との関係を合焦点判定近似曲線f(x)に変換し、この合焦点判定近似曲線f(x)を基にコントラスト値の最大値あるいは極大値を演算する過程で、コントラスト値の最大値あるいは極大値が演算によって得られたか否か、すなわち、コントラストピークが検出されたか否かを判定する(S11)。   Next, the microcomputer 3 sequentially samples and differentiates the output signal of the line sensor 24 in order to acquire contrast data at the start of the search, and differentiates each differential value with contrast values C1, C2, C3, C4, C5, Are stored in correspondence with the in-focus lens positions L1, L2, L3, L4, L5, L6,... (S10), and the stored contrast values C1, C2, C3, C4, C5, C6,. .. And the focusing lens positions L1, L2, L3, L4, L5, L6,... Are converted into an in-focus determination approximate curve f (x), and the in-focus determination approximate curve f (x) is used as a basis. In the process of calculating the maximum value or maximum value of the contrast value, it is determined whether the maximum value or maximum value of the contrast value has been obtained by calculation, that is, whether or not a contrast peak has been detected. S11).

このとき、マイコン3は、コントラスト値の最大値あるいは極大値が演算によって得られないときには、コントラスト値の最大値あるいは極大値が演算によって得られるまで演算を繰り返し、コントラスト値の最大値あるいは極大値が演算によって得られたときには、この演算値をコントラスト値のピークCPとし、コントラスト値のピークCPに対応した合焦レンズ位置LPを合焦点の合焦レンズ位置LPとして、合焦レンズ21bを合焦レンズ位置LPまで移動させて、合焦レンズ21bを合焦点の合焦レンズ位置LPに位置決めし(S12)、このルーチンでの処理を終了する。   At this time, if the maximum value or the maximum value of the contrast value cannot be obtained by the calculation, the microcomputer 3 repeats the calculation until the maximum value or the maximum value of the contrast value is obtained by the calculation, and the maximum value or the maximum value of the contrast value is obtained. When obtained by calculation, the calculated value is set as the contrast value peak CP, the focusing lens position LP corresponding to the contrast value peak CP is set as the focusing lens position LP, and the focusing lens 21b is set as the focusing lens. The focus lens 21b is moved to the position LP to position the focus lens 21b at the focus lens position LP of the focal point (S12), and the processing in this routine is terminated.

本実施例によれば、合焦レンズ21bを視準光学系の光軸に沿って移動させながら、望遠鏡20の視準に伴う物体像をラインセンサ24で電気信号に変換してマイコン3に入力したときに、マイコン3は、信号を処理して、標尺1上のマーク11の等間隔ピッチを基に望遠鏡20から標尺1までの距離を求め、合焦レンズ21bの合焦レンズ位置を基に望遠鏡20から標尺1までの距離を求め、両者の距離が一致したとき、合焦レンズ21bが概略合焦点(合焦点近傍)にあるとして、合焦レンズ21bの移動を一旦停止させて、合焦点検索範囲を設定し、合焦レンズ21bを合焦点検索範囲内を移動させる過程で、ラインセンサ24の出力信号を順次微分してコントラスト値を合焦レンズ位置に対応づけて求め、求めたコントラスト値と合焦レンズ位置との関係を合焦点判定近似曲線f(x)に変換し、この合焦点判定近似曲線f(x)を基にコントラスト値のピークを求め、ピークに対応した合焦レンズ位置を合焦点として、合焦レンズ21bを位置決めするようにしたため、光学系の固体差に起因して距離演算に誤差が生じたり、周囲温度の変化や光学系の固体差に伴って距離演算に誤差が生じても、合焦レンズ21bを合焦点に確実に且つ迅速に位置決めすることができる。
なお、マイコン3を用いて、望遠鏡20から標尺1までの距離を求めるに際して、ラインセンサ24の出力による電気信号は、標尺1上のパターンの明暗に応じた交流信号(輝度に応じた交流信号)として出力されるとともに、合焦レンズ21bの位置に応じて周波数が変化する交流信号として出力されるので、この交流信号の周波数を解析することで、望遠鏡20から標尺1までの距離を求めることもできる。
According to this embodiment, while moving the focusing lens 21b along the optical axis of the collimation optical system, the object image accompanying collimation of the telescope 20 is converted into an electrical signal by the line sensor 24 and input to the microcomputer 3. When this occurs, the microcomputer 3 processes the signal to obtain the distance from the telescope 20 to the measure 1 based on the equidistant pitch of the marks 11 on the measure 1, and based on the focus lens position of the focus lens 21b. When the distance from the telescope 20 to the scale 1 is obtained, and the distance between the two coincides, it is determined that the focusing lens 21b is substantially in focus (near the focus), and then the movement of the focus lens 21b is temporarily stopped to achieve the focus In the process of setting the search range and moving the focus lens 21b within the focus search range, the contrast signal is obtained by sequentially differentiating the output signal of the line sensor 24 and associating it with the focus lens position. Together with The relationship with the lens position is converted into an in-focus determination approximate curve f (x), the peak of the contrast value is obtained based on the in-focus determination approximate curve f (x), and the in-focus lens position corresponding to the peak is determined as the in-focus position. Since the focusing lens 21b is positioned, an error occurs in the distance calculation due to an individual difference in the optical system, or an error occurs in the distance calculation due to a change in ambient temperature or an individual difference in the optical system. In addition, the focusing lens 21b can be reliably and quickly positioned at the focal point.
When the microcomputer 3 is used to determine the distance from the telescope 20 to the staff 1, the electrical signal output from the line sensor 24 is an AC signal corresponding to the brightness of the pattern on the staff 1 (AC signal corresponding to the luminance). Is output as an AC signal whose frequency changes depending on the position of the focusing lens 21b, and the distance from the telescope 20 to the scale 1 can be obtained by analyzing the frequency of the AC signal. it can.

また、マイコン3を駆動制御手段として用いるに際しては、望遠鏡20が無限遠の位置に合焦している状態から合焦レンズ21bを対物レンズ21a側に移動させる過程で、第1距離算出手段の算出による距離と第2距離算出手段の算出による距離の差が許容範囲内にあることを条件に、合焦レンズ21bが概略合焦点にあるとして、ステッピングモータ41の駆動を一旦停止させるとともに、合焦レンズ21bの移動範囲としての合焦点検索範囲を設定し、ステッピングモータ41の駆動を一旦停止させた後、再度ステッピングモータ41を駆動して、合焦レンズ21bを合焦点検索範囲に亘って移動させるように構成することもできる。   When the microcomputer 3 is used as the drive control means, the calculation of the first distance calculation means is performed in the process of moving the focusing lens 21b toward the objective lens 21a from the state where the telescope 20 is in focus at infinity. On the condition that the difference between the distance calculated by the second distance calculating means and the distance calculated by the second distance calculating means is within the allowable range, the driving of the stepping motor 41 is temporarily stopped and the in-focus state is determined assuming that the focusing lens 21b is substantially in focus After setting the in-focus search range as the movement range of the lens 21b and temporarily stopping the driving of the stepping motor 41, the stepping motor 41 is driven again to move the in-focus lens 21b over the in-focus search range. It can also be configured as follows.

本発明を電子レベルに適応したときの電子レベルと標尺との関係を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the relationship between an electronic level and a scale when this invention is applied to an electronic level. 本発明の一実施例を示す測量機の自動焦点制御装置のブッロク構成図である。It is a block block diagram of the automatic focus control apparatus of the surveying instrument which shows one Example of this invention. 望遠鏡が無限遠に合焦したときから合焦レンズが合焦点に位置決めされるまでの過程を説明するためのラインセンサの出力波形図である。It is an output waveform diagram of the line sensor for explaining the process from when the telescope is focused at infinity until the focusing lens is positioned at the focal point. 合焦レンズの位置を検出する位置検出手段の他の実施例を示す要部ブロック構成図である。It is a principal block block diagram which shows the other Example of the position detection means to detect the position of a focusing lens. 合焦レンズ位置とコントラスト値との関係を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating the relationship between a focusing lens position and contrast value. 本発明に係る自動焦点制御装置の作用を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating an effect | action of the automatic focus control apparatus which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 標尺
2 電子レベル
3 マイコン
4 駆動回路
20 望遠鏡
20a 焦点板
20b 接眼レンズ
21a 対物レンズ
21b 合焦レンズ
22 自動補償機構
23 ビームスプリッタ
24 ラインセンサ
41 ステッピングモータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Standard 2 Electronic level 3 Microcomputer 4 Drive circuit 20 Telescope 20a Focus plate 20b Eyepiece lens 21a Objective lens 21b Focus lens 22 Automatic compensation mechanism 23 Beam splitter 24 Line sensor 41 Stepping motor

Claims (2)

対物レンズと接眼レンズとの間に配置された焦点板と、前記焦点板上に結像する物体像の合焦状態を調整するための合焦レンズが光軸に沿って配列された視準光学系を有する望遠鏡を備えた測量機に搭載され、複数のパターンが等間隔で配列された標尺を視準対象として、前記標尺に対する焦点を自動で合わせる測量機の自動焦点制御装置において、
前記合焦レンズを前記視準光学系の光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、前記視準光学系における前記合焦レンズの位置を検出する位置検出手段と、前記焦点板上に結像する物体像を電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記標尺のパターンのピッチを演算するピッチ演算手段と、前記ピッチ演算手段の演算結果を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第1距離演算手段と、前記位置検出手段の検出による合焦レンズ位置を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第2距離演算手段と、前記駆動手段の駆動を制御して前記合焦レンズをその移動可能範囲に亘って移動させる駆動制御手段と、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記物体像のコントラスト値を演算するコントラスト値演算手段とを備え、
前記駆動制御手段は、前記合焦レンズを移動させている過程で、前記第1距離演算手段の演算結果と前記第2距離演算手段の演算結果が一致したことを条件に、前記位置検出手段の検出出力と前記コントラスト値演算手段の演算結果を互いに関連付けて監視し、この監視結果を基に前記駆動手段に対して、前記コントラスト値演算手段の演算値が最大値または極大値を示すときの合焦レンズ位置に前記合焦レンズを位置決めさせてなる測量機の自動焦点制御装置。
Collimating optics in which a focusing plate arranged between an objective lens and an eyepiece lens and a focusing lens for adjusting a focusing state of an object image formed on the focusing plate are arranged along an optical axis In an automatic focus control device of a surveying instrument that is mounted on a surveying instrument equipped with a telescope having a system and automatically focuses a focus on the measuring scale with a measuring scale in which a plurality of patterns are arranged at equal intervals as a collimation target,
Driving means for moving the focusing lens along the optical axis direction of the collimating optical system, position detecting means for detecting the position of the focusing lens in the collimating optical system, and imaging on the focusing screen Photoelectric conversion means for converting an object image to be converted into an electric signal, pitch calculation means for calculating the pitch of the scale pattern from the electric signal output from the photoelectric conversion means, and the telescope based on the calculation result of the pitch calculation means A first distance calculating means for calculating a distance from the standard to the staff, a second distance calculating means for calculating a distance from the telescope to the standard based on a focus lens position detected by the position detecting means, and the drive Drive control means for controlling the drive of the means to move the focusing lens over the movable range, and the contrast value of the object image is calculated from an electrical signal output from the photoelectric conversion means. A contrast value calculating means for,
The drive control means is configured so that, in the process of moving the focusing lens, the calculation result of the first distance calculation means and the calculation result of the second distance calculation means coincide with each other. The detection output and the calculation result of the contrast value calculation means are monitored in association with each other, and based on this monitoring result, the result when the calculation value of the contrast value calculation means shows the maximum value or the maximum value for the drive means. An automatic focus control device for a surveying instrument in which the focusing lens is positioned at a focusing lens position.
対物レンズと接眼レンズとの間に配置された焦点板と、前記焦点板上に結像する物体像の合焦状態を調整するための合焦レンズが光軸に沿って配列された視準光学系を有する望遠鏡を備えた測量機に搭載され、複数のパターンが等間隔で配列された標尺を視準対象として、前記標尺に対する焦点を自動で合わせる測量機の自動焦点制御装置において、
前記合焦レンズを前記視準光学系の光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、前記視準光学系における前記合焦レンズの位置を検出する位置検出手段と、前記焦点板上に結像する物体像を電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記標尺のパターンのピッチを演算するピッチ演算手段と、前記ピッチ演算手段の演算結果を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第1距離演算手段と、前記位置検出手段の検出による合焦レンズ位置を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第2距離演算手段と、前記駆動手段の駆動を制御して前記合焦レンズをその移動可能範囲に沿って移動させている過程で、前記第1距離演算手段の演算結果と前記第2距離演算手段の演算結果が一致したことを条件に、前記移動可能範囲より狭い合焦点検索範囲を設定し、当該合焦点検索範囲を前記合焦レンズの移動範囲として前記駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、前記合焦レンズが前記合焦点検索範囲内を移動している過程で、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記物体像のコントラスト値を演算するコントラスト値演算手段とを備え、
前記駆動制御手段は、前記位置検出手段の検出出力と前記コントラスト値演算手段の演算結果を互いに関連付けて監視し、この監視結果を基に前記駆動手段に対して、前記コントラスト値演算手段の演算値が最大値または極大値を示すときの合焦レンズ位置に前記合焦レンズを位置決めさせてなる測量機の自動焦点制御装置。
Collimating optics in which a focusing plate arranged between an objective lens and an eyepiece lens and a focusing lens for adjusting a focusing state of an object image formed on the focusing plate are arranged along an optical axis In an automatic focus control device of a surveying instrument that is mounted on a surveying instrument equipped with a telescope having a system and automatically focuses a focus on the measuring scale with a measuring scale in which a plurality of patterns are arranged at equal intervals as a collimation target,
Driving means for moving the focusing lens along the optical axis direction of the collimating optical system, position detecting means for detecting the position of the focusing lens in the collimating optical system, and imaging on the focusing screen Photoelectric conversion means for converting an object image to be converted into an electric signal, pitch calculation means for calculating the pitch of the scale pattern from the electric signal output from the photoelectric conversion means, and the telescope based on the calculation result of the pitch calculation means A first distance calculating means for calculating a distance from the standard to the staff, a second distance calculating means for calculating a distance from the telescope to the standard based on a focus lens position detected by the position detecting means, and the drive In the process of controlling the driving of the means and moving the focusing lens along the movable range, the calculation result of the first distance calculation means and the calculation result of the second distance calculation means match. A focusing control range that is narrower than the movable range, and a driving control unit that controls the driving of the driving unit using the focusing range as the moving range of the focusing lens, and the focusing lens includes: Contrast value calculation means for calculating the contrast value of the object image from the electrical signal output from the photoelectric conversion means in the process of moving within the in-focus search range,
The drive control unit monitors the detection output of the position detection unit and the calculation result of the contrast value calculation unit in association with each other, and based on this monitoring result, the calculation value of the contrast value calculation unit for the drive unit An automatic focus control device for a surveying instrument in which the focusing lens is positioned at the focusing lens position when the maximum value or the maximum value.
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