JPH06180230A

JPH06180230A - 電子レベル

Info

Publication number: JPH06180230A
Application number: JP35334692A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Kumagai; 薫熊谷; Shinji Kawashima; 伸二川島; Kiichi Furuya; 喜一古屋; Fumio Otomo; 文夫大友
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 1992-12-12
Filing date: 1992-12-12
Publication date: 1994-06-28
Anticipated expiration: 2017-08-19
Also published as: JP3316684B2

Abstract

(57)【要約】［目的］本発明は電子レベルに係わり、特に標尺のパ
ターン像を光電変換器により電気信号に変換し、得られ
た電気信号に対してフーリエ変換を施す様になってお
り、このフーリエ変換出力レベルを利用して合焦制御を
行う電子レベルを提供することを目的とする。［構成］本発明は、望遠鏡光学系の合焦光学系がパタ
ーンの像を形成し、光電変換器が、望遠鏡光学系からの
光を受けてパターンを信号に変換し、合焦部が、光電変
換器上にパターンを形成させる様になっている。そして
信号処理部が、光電変換器の出力をフーリエ変換し、合
焦制御部が信号処理部の出力レベルに基づき、合焦部の
制御を行う様になっている。そして合焦制御部は、粗い
ステップにより得られたフーリエ変換出力レベルに基づ
き、概略の合焦位置を求め、その後、細かいステップに
より得られたフーリエ変換出力レベルに基づき精密調整
を行う様にすることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子レベルに係わり、特
に標尺のパターン像を光電変換器により電気信号に変換
し、得られた電気信号に対してフーリエ変換を施す様に
なっており、このフーリエ変換出力レベルを利用して合
焦制御を行う電子レベルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から直接水準測量等を行う場合に
は、レベル（水準儀）と標尺が使用されていた。即ち、
測量者が、標尺の目盛りをレベルを使用して目視するこ
とにより高低差を測定していた。この古典的なレベルに
よる測量は、測量者による読み誤りが発生していた。こ
の読み誤りを解消するために、標尺の目盛り作業を電子
的に行う電子レベルが開発された。この電子レベルは例
えば、標尺側から所定信号を包含させた光を発光させ、
この光を電子レベル側で受光して識別し、標尺の目盛り
を読み取る様に構成されていた。

【０００３】本出願人は、電子的に高低差を読み取るこ
とのできる電子レベルを開発した。この電子レベル１
は、図２に示す様に、第１のパターンＡと第２のパター
ンＢと第３のパターンＲが等間隔（ｐ）で繰り返し配置
されている電子レベル用標尺２を使用している。即ち、
３種のパターンを１組として各ブロックが連続して形成
されており、最も左側に配置されたブロックを、０ブロ
ックと定義し、Ｒ（０）、Ａ（０）、Ｂ（０）と記載す
れば、Ｒ（１）、Ａ（１）、Ｂ（１）、Ｒ（２）、Ａ
（２）、Ｂ（２）、・・・・・・・・と繰り返し配置さ
れている。なお、全てのパターンが等間隔ｐで繰り返さ
れているので、この間隔に対応した信号を基準信号とす
ることができる。

【０００４】そして例えば第３のパターンＲは、黒幅８
ｍｍで固定幅となっており、第１のパターンＡは、６０
０ｍｍで１周期となる様に黒部分の幅を変調しており、
第２のパターンＢは、５７０ｍｍで１周期となる様に黒
部分の幅を変調している。

【０００５】ここで電子レベル用標尺２の水平位置を求
める原理を説明すると、電子レベル用標尺２の第１のパ
ターンＡは、６００ｍｍで１周期となる様に黒部分の幅
を変調しているので、変調幅を０〜１０ｍｍとすれば、
第１のパターンの幅Ｄ_Aは、以下の式で与えられる。

【０００６】Ｄ_A＝５＊（１＋ＳＩＮ（２＊π＊Ｘ／６００−π／２））・・・第１式

【０００７】となる。但し、Ｘ＝（１０ｍｍ、４０ｍ
ｍ、７０ｍｍ・・・・・・である）。

【０００８】同様に、電子レベル用標尺２の第２のパタ
ーンＢは、５７０ｍｍで１周期となる様に黒部分の幅を
変調しているので、第２のパターンの幅Ｄ_Bは、以下の
式で与えられる。

【０００９】Ｄ_B＝５＊（１＋ＳＩＮ（２＊π＊Ｘ／５７０＋π／２））・・・第２式

【００１０】となる。但し、Ｘ＝（２０ｍｍ、５０ｍ
ｍ、８０ｍｍ・・・・・・である）。

【００１１】そして第１のパターンＡと第２のパターン
Ｂとは、周期が僅かに異なっているため、両者の最小公
倍数である距離で同様のパターンが現れる。この例では
６００ｍｍと５７０ｍｍの最小公倍数である１１４００
ｍｍで同様のパターンが現れる。従って第１のパターン
Ａによる信号と、第２のパターンＢによる信号との位相
差は、０〜１１４００ｍｍの範囲で０〜２πまで変化す
ることになる。

【００１２】即ち、水平位置における第１のパターンＡ
による信号の位相をφ_Aとし、水平位置における第２の
パターンＢによる信号の位相をφ_Bとすれば、電子レベ
ル用標尺２における水平位置Ｈは、

【００１３】Ｈ＝１１４００＊（（φ_B−φ_A−π）／（２π））ｍｍ・・・・第３式

【００１４】となる。

【００１５】次に、電子レベル１と電子レベル用標尺２
との距離を演算する必要がある。

【００１６】上記電子レベル１で電子レベル用標尺２を
読み取り、フーリエ変換を施せば、図４のパワースペク
トルに示す様に、第１のパターンＡの周期成分と、第２
のパターンＢの周期成分と、第３のパターンＲと第１の
パターンＡと第２のパターンＢの１組（１ブロック）と
した周期成分（基準信号の３倍の周期となる）と、基準
信号（パターンの等間隔ピッチ（ｐ）に対応するもの）
の周期成分とが得られる。そしてスペクトル群で最も周
期の小さいものは、基準信号（パターンの等間隔ピッチ
（ｐ）に対応するもの）であり、この等間隔ピッチは既
知であるからレンズの結像公式により、電子レベル１と
電子レベル用標尺２との距離を演算することができる。

【００１７】次に水準高の測定原理を、まず遠距離測定
の場合を説明する。

【００１８】電子レベル１で読み取られた電子レベル用
標尺２の像を、リニアセンサで電気信号に変換し、この
信号をフーリエ変換すれば、等間隔ピッチｐに相当する
信号を得ることができる。ここで、高速フーリエ変換で
求められた位相をθとし、水平位置に相当するリニアセ
ンサのアドレス位置（第ｍビット目）の位相をθ_mとす
れば、

【００１９】Ｈ₁＝（θ_m／３６０゜）＊ｐ・・・・・第４式

【００２０】となる。即ち、等間隔ピッチｐ内を精密に
水平位置Ｈ₁を測定することができる（精測定）。

【００２１】また水平位置を求めるためには、電子レベ
ル用標尺２に形成された等間隔ピッチｐのパターン開始
位置からの概略位置を求める必要がある。そこでリニア
センサの出力信号を、基準信号（等間隔ピッチｐに相当
する信号）の前後半ピッチ分で積分する。更にこの積分
値を３つ毎に間引けば（プロダクト検波）、第１のパタ
ーンＡに相当する信号１と、第２のパターンＢに相当す
る信号２と、第３のパターンＲに相当する信号３とが得
られる。しかしながら第３のパターンＲは、幅が変調さ
れていない上、第１のパターンＡと第２のパターンＢの
最大変調幅が１０ｍｍに対して、第３のパターンＲは８
ｍｍしかないので、第３のパターンＲに相当する信号３
は、積分値が略一定であり、信号１や信号２に比較して
約８０％の値となる。

【００２２】そして、第３のパターンＲと、第１のパタ
ーンＡと、第２のパターンＢとは、定められた順番に繰
り返して配置されているので、間引かれた信号が、第３
のパターンＲ、第１のパターンＡ、第２のパターンＢの
何れであるか、決定することができる。そして、（Ａ−
Ｒ）と（Ｂ−Ｒ）の水平位置における位相を求め、第３
式に代入すれば、電子レベル用標尺２の何れの位置の、
第１のパターンＡ、第２のパターンＢ、第３のパターン
Ｒの組合せであるか決定することができ、電子レベル用
標尺２における水平位置を求めることができる。（粗測
定）

【００２３】以上の様に水準高Ｈは、水平位置における
基準信号の位相を求め（精測定）、また、水平位置に相
当する基準信号が、電子レベル用標尺２のパターン開始
位置を基準に何れの位置にあるかを、第１のパターン
Ａ、第２のパターンＢの位相差より求め（粗測定）、こ
れら精測定Ｈ₁と粗測定Ｈ₂を桁合わせすることにより求
めることができる。

【００２４】次に近距離測定の場合を説明する。

【００２５】この場合にはリニアセンサの出力の立ち上
がり、立ち下がりエッジを求めるため出力信号を微分す
る。これらのエッジにより、黒部分のエッジ間の間隔を
求めることができる。更に、黒部分の中心に相当するビ
ットを求める。このビットの間隔が、第１のパターン
Ａ、第２のパターンＢ、第３のパターンＲの等間隔ピッ
チｐである基準信号となる。

【００２６】そして水平位置に相当するアドレス位置
（第ｍビット）の前後の基準信号の位置を求めると、基
準信号の幅は、電子レベル用標尺２上で１０ｍｍに相当
するため、前後の基準信号をそれぞれＮ_f（第Ｎ_f ビッ
ト）、Ｎ_b（第Ｎ_bビット）とすれば、

【００２７】Ｈ₁＝（（ｍ−Ｎ_f）／（Ｎ_b−Ｎ_f））＊１０・・・第５式

【００２８】となる。（精測定）

【００２９】また、基準信号のスタート位置をＮ_e、最
終位置をＮ_s とし、個数をｎとすれば、各基準信号の間
隔の平均は、

【００３０】ｋ＝（Ｎ_e−Ｎ_s）／ｎ

【００３１】となり、このｋから、電子レベル１と電子
レベル用標尺２との概略距離を求めることができる。

【００３２】そして黒部分の幅を最初より３個毎に間引
き、一定幅である第３のパターンＲを認識し、第３のパ
ターンＲ、第１のパターンＡ、第２のパターンＢの順に
配置されていることから、第３のパターンＲ、第１のパ
ターンＡ、第２のパターンＢの対応が決定される。

【００３３】更に水平位置に相当するリニアセンサ１５
のアドレス位置（第ｍビット目）を含む基準信号が、第
３のパターンＲ、第１のパターンＡ、第２のパターンＢ
の何れに属するかを定めると共に、この何番目ブロック
に該当するかを決定する。即ち、Ｒ（ｎ）、Ａ（ｎ）、
Ｂ（ｎ）であれば、ｎ番目のブロックということにな
る。

【００３４】そして第１式のＤ_Aの値からｎを求めるこ
とができる。そして２個のｎから条件に合致したｎａを
選択し、更に周期からｎを求め、第２のパターンＢの幅
Ｄ_Bを算出する。更に第２式に代入した後、Ｄ_Bを比較
し、一致した時のｎが求めるブロック番号となる。この
ブロック番号から、概略水準高Ｈ₂（粗測定）を、各パ
ターン毎に求めることができる。

【００３５】従って、第３のパターンＲ、第１のパター
ンＡ、第２のパターンＢに相当する信号の黒部分の幅よ
り基準信号を求め、水平位置に相当するアドレス位置の
基準信号を定めることにより精測定を行い、第１のパタ
ーンＡ、第２のパターンＢに相当する信号の位相差によ
り粗測定を行い、これら精測定Ｈ₁と粗測定Ｈ₂を桁合わ
せすることにより、水準高を求めることができる。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の電
子レベルは、高低差を自動的に求めることができるが、
標尺のパターン像をピント合わせする必要があり、この
合焦作業は手動で行う必要があった。近年のオートフォ
ーカス技術の進歩により、合焦作業の自動化が進んでい
るが、一般的には三角測量法が採用されている。この三
角測量法によるオートフォーカス制御は、専用の制御ユ
ニットを採用する必要があり、コストアップの原因とな
るという問題点があった。

【００３７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
案出されたもので、測長方向に等ピッチで配列されたパ
ターンを有した標尺を視準し高低差を自動的に求める電
子レベルにおいて、該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、前記パターンを信号に変換するための光電
変換器と、この光電変換器上に該パターンを形成させる
ための合焦部と、前記光電変換器の出力をフーリエ変換
するための信号処理部と、この信号処理部の出力レベル
に基づき、前記合焦部の制御を行うための合焦制御部と
から構成されている。

【００３８】また本発明の合焦制御部は、合焦部が遠方
から近方にかけて、或は、近方から遠方にかけて、焦点
位置を移動させて得られた信号処理部の出力レベルに基
づき、合焦制御することもできる。

【００３９】更に本発明の合焦制御部は、粗いステップ
により得られたフーリエ変換出力レベルに基づき、概略
の合焦位置を求め、その後、細かいステップにより得ら
れたフーリエ変換出力レベルに基づき精密調整を行う様
に構成することもできる。

【００４０】そして本発明の合焦制御部は、信号処理部
の出力レベルから直線近似により出力ピークを仮想して
制御する様に構成することもできる。

【００４１】

【作用】以上の様に構成された本発明は、測長方向に等
ピッチで配列されたパターンを有した標尺を視準して高
低差を自動的に求める電子レベルであり、望遠鏡光学系
の合焦光学系がパターンの像を形成し、光電変換器が、
望遠鏡光学系からの光を受けてパターンを信号に変換
し、合焦部が、光電変換器上にパターンを形成させる様
になっている。そして信号処理部が、光電変換器の出力
をフーリエ変換し、合焦制御部が信号処理部の出力レベ
ルに基づき、合焦部の制御を行う様になっている。

【００４２】また本発明は、合焦部が遠方から近方にか
けて、或は、近方から遠方にかけて、焦点位置を移動さ
せて得られた信号処理部の出力レベルに基づき、合焦制
御部が合焦制御する様にすることもできる。

【００４３】更に本発明の合焦制御部は、粗いステップ
により得られたフーリエ変換出力レベルに基づき、概略
の合焦位置を求め、その後、細かいステップにより得ら
れたフーリエ変換出力レベルに基づき精密調整を行う様
にすることもできる。

【００４４】そして本発明の合焦制御部は、信号処理部
の出力レベルから直線近似により出力ピークを仮想して
制御する様にすることもできる。

【００４５】

【実施例】

【００４６】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００４７】図１〜図３に示す様に、本実施例の測量装
置は、電子レベル１と、電子レベル用標尺２とからなっ
ている。電子レベル１は、図３に示す様に整準装置１０
０上に載置されており、図１に示す様に、対物レンズ部
１１と、コンペンセータ１２と、ビームスプリッタ１３
と、接眼レンズ部１４と、リニアセンサ１５と、演算処
理手段１６と、駆動部１７とから構成されている。

【００４８】対物レンズ部１１は、電子レベル用標尺２
のパターンの像を形成するためのものである。本実施例
の対物レンズ部１１は、対物レンズ１１１とインターナ
ルレンズ１１２とから構成されており、インターナルレ
ンズ１１２を移動させることにより、電子レベル用標尺
２のパターンの像に対するピント合わせを行うことがで
きる。従ってインターナルレンズ１１２は合焦部が該当
するためのものである。コンペンセータ１２は、電子レ
ベル１の光軸が多少傾いても、視準線を自動的に水平に
するための自動補償機構であり、水平光線を上下に変化
させて結像させるものである。ビームスプリッタ１３
は、光を接眼レンズ部１４方向と、リニアセンサ１５方
向に分割させるためのものである。接眼レンズ部１４
は、測量者が、電子レベル用標尺２を目視するためのも
のである。リニアセンサ１５はパターン検出部に該当す
るもので、対物レンズ部によって形成された電子レベル
用標尺２のパターン像を電気信号に変換するためのもの
である。本実施例では、ＣＣＤリニアセンサが使用され
ている。このリニアセンサ１５は、ホトダイオードを少
なくとも１次元的に配置したリニアイメージセンサであ
れば、何れのセンサを採用することができる。

【００４９】演算処理手段１６は、アンプ１６１と、サ
ンプルホールド１６２と、Ａ／Ｄ変換器１６３と、ＲＡ
Ｍ１６４と、クロックドライバ１６５と、マイクロコン
ピュータ１６６と、表示器１６７とから構成されてい
る。

【００５０】駆動部１７は、インターナルレンズ１１２
を移動させるためのものである。駆動部１７は、演算処
理手段１６の演算結果に基づき、インターナルレンズ１
１２を所定量移動させるためのものである。この本実施
例の駆動部１７は、円弧モータが採用されているが、超
音波モータ等の様にインターナルレンズ１１２を往復移
動させることができるものであれば、何れの駆動手段を
採用することができる。

【００５１】次に電子レベル用標尺２は、図２に示す様
に、第１のパターンＡと第２のパターンＢと第３のパタ
ーンＲが等間隔（ｐ）で繰り返し配置されている。

【００５２】ここで本実施例の電子レベル１に搭載され
た演算処理手段１６を詳細に説明する。アンプ１６１
は、リニアセンサ１５からの電気信号を増幅するもので
あり、サンプルホールド１６２は、増幅された電気信号
をクロックドライバ１６５からのタイミング信号でサン
プルホールドするものである。Ａ／Ｄ変換器１６３は、
サンプルホールドされた電気信号をＡ／Ｄ変換するため
のものである。そしてＲＡＭ１６４は、Ａ／Ｄ変換され
たデジタル信号を記憶するためのものである。またマイ
クロコンピュータ１６６は、各種演算処理を行うもので
ある。

【００５３】そして、対物レンズ部１１とコンペンセー
タ１２とビームスプリッタ１３と接眼レンズ部１４と
は、望遠鏡光学系に該当するものであり、リニアセンサ
１５は光電変換器に該当するものである。

【００５４】ここでマイクロコンピュータ１６６が果た
す機能を図５に基づいて説明すると、演算処理手段１６
は、基準信号形成部１６６１と、パターン信号形成部１
６６２と、ブロック検出部１６６３と、算出部１６６４
と、合焦制御部１６６５と、パターン認識部とからな
り、基準信号形成部１６６１は、リニアセンサ１５から
得られた電気信号から、遠距離測定の場合には、高速フ
ーリエ変換により等間隔ピッチｐに相当する基準信号を
形成し、近距離測定の場合には、リニアセンサ１５の出
力信号を微分し、立ち上がり、立ち下がりエッジから基
準信号を形成する。

【００５５】パターン信号形成部１６６２は、遠距離測
定の場合には、基準信号の前後半ピッチ分で積分し、こ
の積分値を３つ毎に間引く（プロダクト検波）ことによ
り、第１のパターン信号と第２のパターン信号を形成
し、近距離測定の場合には、間引き動作により、第１の
パターン信号と第２のパターン信号を形成する。

【００５６】ブロック検出部１６６３は、近距離測定の
場合に、第１のパターンＡの幅Ｄ_A及び第２のパターン
Ｂの幅Ｄ_Bを比較することにより、水平位置に相当する
ブロックが何番目のブロックであるかを決定する。

【００５７】算出部１６６４は、遠距離測定の場合に
は、視準線付近の第１のパターン信号と第２のパターン
信号の位相から高低差を算出し、近距離測定の場合に
は、特定されたブロックに基づき高低差を算出する様に
なっている。

【００５８】合焦制御部１６６５は、リニアセンサ１５
から得られた電気信号に対してフーリエ変換を施し、こ
のフーリエ変換出力レベルが最大となる様に、駆動部１
７を制御するためのものである。なおフーリエ変換は、
基準信号形成部１６６１の高速フーリエ変換を利用する
ことができる。即ち演算処理手段１６は、信号処理部の
機能をも有している。

【００５９】ここで合焦制御部１６６５の合焦制御原理
を説明する。電子レベル用標尺２は等間隔ピッチｐで配
列されており、更に、個々の線幅が変調されている。こ
のパターンをリニアセンサ１５等の１次元センサで読み
取り、この出力信号をフーリエ変換すれば、図４に示す
様なパワースペクトルを得ることができる。

【００６０】横軸をサイクルとすれば、

【００６１】ｎｈ／（ｐ／ｄ＊ｆ）ｃｙｃ
ｌｅ／ｎビット

【００６２】にピークが現れる。

【００６３】ここで、ｐは電子レベル用標尺２のパター
ンの間隔であり、ｄは電子レベル用標尺２と電子レベル
１との距離、ｆは電子レベル１の光学系の焦点距離、ｎ
はフーリエ変換を行う１次元センサビット数であり、ｈ
は１次元センサビット間隔である。

【００６４】そしてピークレベルは、合焦の位置がずれ
るに従って低下する。従って、ピークレベルを監視しな
がら合焦動作を実行し、ピークレベル点を検出すること
により、合焦制御を行うことができる。

【００６５】更にパターン認識部１６６６は、電子レベ
ル用標尺２のパターン像によるパワースペクトルのパタ
ーンを検索するために、パターンマッチングを行うため
のものである。

【００６６】なお演算処理手段１６は、距離測定部に該
当する機能をも果たしており、前述の方式により、電子
レベル１と電子レベル用標尺２との水平概略距離を計算
することができる。

【００６７】そして表示器１６７は、算出部１６６４で
算出された高低差を表示するもので、液晶表示等の表示
手段を採用してもよく、更に、外部記憶手段等に出力さ
せる構成としてもよい。

【００６８】以上の様に構成された本実施例の合焦動作
を図６に基づいて説明する。

【００６９】この実施例は、リニアセンサ１５を採用し
たものであり、ステップ１（以下、Ｓ１と省略する。）
で、演算処理手段１６の合焦制御部１６６５が、駆動部
１７を駆動させてインターナルレンズ１１２を無限大よ
り近方に向かって定速移動させる。そしてＳ２では所定
時間経過したか否か判断し、所定時間経過した場合には
Ｓ３に進み、リニアセンサ１５よりデータを取り込む様
になっている。次にＳ４では演算処理手段１６がフーリ
エ変換を行い、Ｓ５では前回のデータと比較し、フーリ
エ変換の変換出力レベルがピークを越えたか判断する。
即ち、フーリエ変換の変換出力レベルが最大値を越えた
か否か判断するものである。Ｓ５で、フーリエ変換の変
換出力レベルが最大値を越えたと判断した場合には、Ｓ
６に進んで、合焦制御部１６６５が、駆動部１７を制御
してインターナルレンズ１１２を停止させる。またＳ５
で、フーリエ変換の変換出力レベルが最大値を越えない
と判断した場合には、Ｓ２に戻る様になっている。

【００７０】更にＳ６でインターナルレンズ１１２を停
止させた後、Ｓ７に進み、合焦制御部１６６５が、駆動
部１７を駆動させてインターナルレンズ１１２を近方か
ら無限大に向かって、前回の位置から定速移動させる。
次にＳ８ではリニアセンサ１５よりデータを取り込み、
Ｓ９では演算処理手段１６がフーリエ変換を行う。そし
てＳ１０では、前回のデータと比較し、フーリエ変換の
変換出力レベルがピークを越えたか判断する。Ｓ１０で
フーリエ変換の変換出力レベルが最大値を越えたと判断
した場合には、合焦したこととなり、Ｓ１１に進んで合
焦制御部１６６５が、駆動部１７を制御してインターナ
ルレンズ１１２を停止させる。Ｓ１０でフーリエ変換の
変換出力レベルがピークを越えないと判断した場合に
は、Ｓ７に戻り合焦制御を継続する様になっている。

【００７１】以上の様に本実施例は、フーリエ変換の変
換出力レベルの最大値を検索することにより、合焦制御
を行うことができる。

【００７２】次に図７に基づいて、リニアセンサ１５に
代えてエリアセンサ１５１を使用した変形例を説明す
る。

【００７３】ステップ１（以下、Ｓ１と省略する。）
で、演算処理手段１６の合焦制御部１６６５が、駆動部
１７を駆動させてインターナルレンズ１１２を無限大よ
り近方に向かって定速移動させる。そしてＳ２では所定
時間経過したか否か判断し、所定時間経過した場合には
Ｓ３に進み、エリアセンサ１５１よりデータを取り込む
様になっている。次にＳ４では、エリアセンサ１５１の
列の位置が決まったか否かを判断する。即ち電子レベル
用標尺２のパターンの像のある列位置を検索するもので
ある。そしてＳ４でエリアセンサ１５１の列の位置が決
まっていないと判断した場合には、Ｓ５に進み１列分取
り出して、演算処理手段１６がフーリエ変換を行う。そ
してＳ６では演算処理手段１６のパターン認識部１６６
６が、クロックに近似したスペクトルパターンがあるか
否かを判断する。即ち図４に示す電子レベル用標尺２の
パターン像によるパワースペクトルのパターンが出現す
るか否かをパターン認識により判断するものである。Ｓ
６で、パターン認識部１６６６がクロックに近似したス
ペクトルパターンを認識した場合には、Ｓ７に進み、そ
のエリアセンサ１５１の列をＲＡＭ１６４に記憶し、Ｓ
２に戻る。

【００７４】またＳ６で、パターン認識部１６６６がク
ロックに近似したスペクトルパターンを認識しない場合
には、Ｓ８に進み、全ての列を見たか否かを判断する。
Ｓ８で全ての列を見たと判断した場合には、Ｓ２に戻
り、全ての列を見ていないと判断した場合には、Ｓ５に
戻る様になっている。

【００７５】またＳ４でエリアセンサ１５１の列の位置
が決まったと判断した場合には、Ｓ９に進み、前回のデ
ータと比較し、フーリエ変換の変換出力レベルがピーク
を越えたか判断する。Ｓ９でフーリエ変換の変換出力レ
ベルが最大値を越えたと判断した場合には、Ｓ１０に進
んで、合焦制御部１６６５が、駆動部１７を制御してイ
ンターナルレンズ１１２を停止させる。またＳ９で、フ
ーリエ変換の変換出力レベルが最大値を越えないと判断
した場合には、Ｓ２に戻る様になっている

【００７６】更にＳ１０でインターナルレンズ１１２を
停止させた後、Ｓ１１に進み、合焦制御部１６６５が、
駆動部１７を駆動させてインターナルレンズ１１２を近
方から無限大に向かって前回の位置から低速移動させ
る。この移動はＳ１に比較して低速な移動であり精密調
整を行うことができる。次にＳ１２ではエリアセンサ１
５１よりデータを取り込み、Ｓ１３では演算処理手段１
６がフーリエ変換を行う。そしてＳ１４では、前回のデ
ータと比較し、フーリエ変換の変換出力レベルがピーク
を越えたか判断する。Ｓ１４でフーリエ変換の変換出力
レベルが最大値を越えたと判断した場合には、合焦した
こととなり、Ｓ１５に進んで合焦制御部１６６５が、駆
動部１７を制御してインターナルレンズ１１２を停止さ
せる。Ｓ１４でフーリエ変換の変換出力レベルがピーク
を越えないと判断した場合には、Ｓ１２に戻り合焦制御
を継続する様になっている。

【００７７】以上の様に本変形例は、フーリエ変換の変
換出力レベルの最大値を検索することにより、合焦制御
を行うことができる。この変形例は、合焦制御部１６６
５が粗いステップにより得られたフーリエ変換出力レベ
ルに基づき、概略の合焦位置を求め、その後、細かいス
テップにより得られたフーリエ変換出力レベルに基づき
精密調整を行う様になっており、高速に合焦制御を行う
ことができる。

【００７８】そして本変形例は合焦制御部１６６５が、
フーリエ変換出力レベルから直線近似により出力ピーク
を仮想して制御する様になっている。

【００７９】また上記実施例は、変調された第１パター
ンＡ及び第２パターンＢのみを用い、第３パターンＲを
用いることなく、検出した２種類のパターンに相当する
信号からそれぞれの波長を求めることにより、第１パタ
ーンＡの信号と第２パターンＢの信号とを識別して測定
を行なうこともできる。

【００８０】以上の様に構成された実施例及び変形例
は、合焦制御を除き、従来技術の数値演算処理が行われ
るので、説明を省略する。

【００８１】

【効果】以上の様に構成された本発明は、測長方向に等
ピッチで配列されたパターンを有した標尺を視準し高低
差を自動的に求める電子レベルにおいて、該パターンの
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、前記パターンを信号
に変換するための光電変換器と、この光電変換器上に該
パターンを形成させるための合焦部と、前記光電変換器
の出力をフーリエ変換するための信号処理部と、この信
号処理部の出力レベルに基づき、前記合焦部の制御を行
うための合焦制御部とから構成されているので、新規な
合焦ユニットを必要とせず、合焦部に駆動部が追加する
のみで自動合焦制御を行うことができ、構成が簡潔とな
ってコスト安となるという卓越した効果がある。

【００８２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の電子レベル１の構成を示す図
である。

【図２】本実施例の電子レベル用標尺２を説明する図で
ある。

【図３】本実施例の電子レベル１の外観を示す斜視図で
ある。

【図４】出力信号のパワースペクトラムを示す図であ
る。

【図５】本実施例の演算処理手段１６の構成を示す図で
ある。

【図６】本実施例の合焦制御を説明する図である。

【図７】本変形例の合焦制御を説明する図である。

【符号の説明】

１電子レベル１１対物レンズ１２コンペンセータ１３ビームスプリッタ１４接眼レンズ部１４１５リニアセンサ１６演算処理手段１７駆動手段１６６１基準信号形成部１６６２パターン信号形成部１６６３ブロック検出部１６６４算出部１６６５合焦制御部１６６６パターン認識部２電子レベル用標尺

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大友文夫東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社トプコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測長方向に等ピッチで配列されたパターン
を有した標尺を視準し高低差を自動的に求める電子レベ
ルにおいて、該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、前記パターンを信号に変換するための光電変換器
と、この光電変換器上に該パターンを形成させるための
合焦部と、前記光電変換器の出力をフーリエ変換するた
めの信号処理部と、この信号処理部の出力レベルに基づ
き、前記合焦部の制御を行うための合焦制御部とから構
成されている電子レベル。
【請求項２】合焦制御部は、合焦部が遠方から近方にか
けて、或は、近方から遠方にかけて、焦点位置を移動さ
せて得られた信号処理部の出力レベルに基づき、合焦制
御することを特徴とする請求項１記載の電子レベル。
【請求項３】合焦制御部は、粗いステップにより得られ
たフーリエ変換出力レベルに基づき、概略の合焦位置を
求め、その後、細かいステップにより得られたフーリエ
変換出力レベルに基づき精密調整を行う様に構成されて
いる請求項１記載の電子レベル。
【請求項４】合焦制御部は、信号処理部の出力レベルか
ら直線近似により出力ピークを仮想して制御する様に構
成されている請求項１記載の電子レベル。