JPH09304057A - 望遠光学系の自動焦点装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】無駄な電力消費を少なくして、動作可能時間の
長い、望遠光学系の自動焦点装置を提供すること。 【構成】焦点調節レンズ１２を光軸に沿って移動して自
動焦点調節する望遠光学系；この望遠光学系を介してそ
の焦点状態を検出する焦点検出系２０；前記焦点調節レ
ンズ１２を移動させる焦点調節レンズ駆動系３０；前記
焦点検出系２０によって検出した焦点状態に基づいて前
記焦点調節レンズ駆動系３０を駆動し、焦点調節レンズ
１２を移動させて自動焦点調節する演算・制御回路２
３；この演算・制御回路２３に前記自動焦点調節処理を
実行させるＡＦ開始スイッチ２７；および、バッテリ４
１；を備え、前記演算・制御回路２３は、ＡＦ開始スイ
ッチ２７がオン操作されたときに前記焦点検出系２０お
よび焦点調節レンズ駆動系３０に前記バッテリ４１の電
力を供給して自動焦点調節処理を開始し、自動焦点調節
処理が終了したときには焦点検出系２０および焦点調節
レンズ駆動系３０への、バッテリ４１の電力供給を停止
すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、望遠光学系を備えた、例えばオ
ートレベル、セオドライト、トランシットなどの測量機
器に適した自動焦点装置に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】オートレベル、トランシッ
ト、セオドライトなどの測量機器は、基本的に、視準望
遠鏡と、水準器、回転角、俯仰角などを計測するスケー
ルなどを備えている。測距機器を水平にセットし、視準
望遠鏡で、視準点、あるいは視準物体を視準する。

【０００３】この種の測量機器では、視準物体の距離に
関わらず明確な物体像を観察するため、自動焦点調節装
置が備えられている。すなわち、作業者は、視準物体を
明瞭な状態で観察するために、視準望遠鏡を覗いて視準
物体を観察しながら自動焦点調節装置を操作しなければ
ならなかった。そこで、自動焦点装置が望まれていた。
また、測量機器は屋外で使用する場合が多いので、自動
焦点装置の電源は乾電池、充電池など、容量が限られた
乾電池（一次電池）、充電池（二次電池）が使用され
る。そのため、自動焦点装置の動作可能時間は電池の容
量によって制限されるが、できるだけ長く動作可能なこ
とが望まれていた。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、このような従来の測量機器の
問題意識に基づき、無駄な電力消費を少なくして、動作
可能時間の長い、望遠光学系の自動焦点装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【発明の概要】この目的を達成する本発明は、焦点調節
レンズを光軸に沿って移動して焦自動焦点調節する望遠
光学系；この望遠光学系を介してその焦点状態を検出す
る焦点検出手段；前記焦点調節レンズを移動させるレン
ズ移動手段；前記焦点検出手段によって検出した焦点状
態に基づいて前記レンズ移動手段を駆動し、焦点調節レ
ンズを移動させて自動焦点調節する制御手段；この制御
手段に前記自動焦点調節処理を実行させる外部操作手
段；および、電源；を備え、前記制御手段は、前記外部
操作手段が操作されたときに前記自動焦点調節手段およ
びレンズ移動手段に前記電源の電力を供給して前記自動
焦点調節処理を開始し、前記自動焦点調節処理が終了し
たときには前記自動焦点調節手段およびレンズ移動手段
への電源の電力供給を停止すること、に特徴を有する。
この構成によれば、自動焦点調節処理開始時に前記自動
焦点調節手段およびレンズ移動手段に電力が供給され、
自動焦点調節処理が終了したら電力供給が断たれるの
で、無駄な電力消費が無くなる。

【０００６】外部操作手段をスイッチで構成し、前記制
御手段は、前記スイッチがオン操作されたときに前記電
力供給および前記自動焦点調節処理を開始し、前記自動
焦点調節処理が終了したときは、前記スイッチがオン状
態を維持していても、前記電力供給を停止する構成にで
きる。この構成によれば、スイッチが何らかの原因でオ
ンのままになっても、一度自動焦点調節処理を終了する
と電源が遮断されるので、無駄な電力消費がなくなる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて本発明を説明
する。図１は、本発明の自動焦点調節装置を適用したオ
ートレベルの一実施の形態を示す図である。オートレベ
ル１０は、物体側から、正の視準用対物レンズ１１、負
の焦点調節レンズ１２、水平補償光学系１３、焦点板
（焦点面）１４、及び正の接眼レンズ１５を備えてい
る。

【０００８】水平補償光学系１３は、周知のもので、第
１コンペプリズム１３ａ、コンペミラー１３ｂ及び第２
コンペプリズム１３ｃとを有する左右対称形状をしてい
て、図示しないが、紐体を介して軸に吊り下げられてい
る。コンペミラー１３ｂと第１、第２コンペプリズム１
３ａ、１３ｃとの角度は、絶対値が等しく符号が反対の
例えば３０゜をなしている。この角度は、紐体の長さ等
の要素によって異なる。この水平補償光学系１３は、対
物レンズ１１と焦点調節レンズ１２の光軸を略水平（例
えば水平から１０〜１５分程度傾斜した状態）にセット
すると、第１コンペプリズム１３ａへの入射光束は同じ
ズレ量だけ水平からズレるが、第１コンペプリズム１３
ａ、コンペミラー１３ｂ及び第２コンペプリズム１３ｃ
で反射して射出する光束は、実質的に水平となる。

【０００９】焦点調節レンズ１２にはラック１２ａが固
定されており、このラック１２ａにピニオン１２ｂが噛
み合っている。このピニオン１２ｂを回転させて焦点調
節レンズ１２を光軸に沿って移動させることにより、対
物レンズ１１と焦点調節レンズ１２によって形成される
物体９の像の位置を光軸に沿って平行移動させることが
できる。作業者は、焦点板１４上に結像された物体像
を、焦点板１４上に描いた視準線等と一緒に接眼レンズ
１５によって観察する。

【００１０】対物レンズ１１から焦点板１４に至る光路
中に、該光路を分岐させる分岐光学素子（ハーフミラ
ー）１８を配置し、その結果形成された分岐光学系中
に、焦点板１４の等価面１４Ａにおける焦点状態（結像
状態）を検出する焦点検出系２０を設け、さらにこの焦
点検出系２０の出力に基づいて焦点調節レンズ１２を駆
動する焦点調節レンズ駆動系３０を設けている。

【００１１】等価面１４Ａの焦点状態を検出する焦点検
出系２０は、等価面１４Ａの近傍に配置したＡＦセンサ
２１を有し、このＡＦセンサ２１の出力に基づいて、合
焦、非合焦、前ピン、後ピン、デフォーカスを検出する
もので、具体的構成は種々知られている。本発明の実施
の形態のＡＦセンサ２１は位相差法タイプのもので、等
価面１４Ａの物体像を、集光レンズおよび基線長だけ離
して配置した一対のセパレータレンズ（結像レンズ）に
よって分割して一対のＣＣＤラインセンサ上に再結像す
る。ＣＣＤラインセンサは多数の光電変換素子を有し、
各光電変換素子が、受光した物体像を光電変換して光電
変換した電荷を積分（蓄積）し、積分した電荷をＡＦセ
ンサデータとして出力し、プリアンプ２２で増幅して演
算・制御回路２３に入力する。演算・制御回路２３は、
一対のＡＦセンサデータに基づいて、デフォーカス演算
によってデフォーカス量を算出する。本発明の実施の形
態ではさらに、デフォーカス量に基づいて、デフォーカ
ス量が０になる位置まで自焦点調節レンズ１２を移動す
るのに必要なＡＦモータ３１の駆動方向および駆動量
（エンコーダ３３の出力パルス（以下「ＡＦパルス」）
数）を算出する。このＡＦパルス数は、演算・制御回路
２３が内蔵するＡＦパルスカウンタ２３ａにセットされ
る。

【００１２】演算・制御回路２３は、演算したＡＦモー
タ３１の回転方向およびＡＦパルス数に基づいてＡＦモ
ータ駆動回路２５を介してＡＦモータ３１を駆動する。
ＡＦモータ３１の回転は、クラッチ内蔵減速機構３２を
介してピニオン１２ｂに伝達され、焦点調節レンズ１２
を移動する。ＡＦモータ３１の回転はエンコーダ３３に
より検知され、エンコーダ３３の出力は演算・制御回路
２３がカウントし、カウント値と、先に演算した回転量
に基づいて速度制御、停止制御などを行う。

【００１３】この焦点検出系２０と焦点調節レンズ駆動
系３０により、物体距離に応じて焦点調節レンズ１２が
光軸に沿って駆動され、自動合焦される。

【００１４】焦点検出系２０は、スイッチとして、自動
焦点調節処理を開始するＡＦ開始スイッチ２７、および
ＡＦモードであること（マニュアルフォーカスモードで
はないこと）を検知するＡＦスイッチ２９を備えてい
る。ＡＦ開始スイッチ２７は、使用者などによって押さ
れるとオンし、押圧力が除かれると自動復帰（オフ）す
る押し釦スイッチである。

【００１５】そして、これらの焦点検出系２０および焦
点調節レンズ駆動系３０を駆動する電源として、バッテ
リ４１を備えている。バッテリ４１の電力は、ＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ４３を介して各回路に供給されるが、演算
・制御回路２３にはレギュレータ４５を介して常時供給
されている。そして演算・制御回路２３は、ＤＣ／ＤＣ
コンバータ４３をオン／オフ制御して、他の回路へのバ
ッテリ４１の電力供給をコントロールしている。

【００１６】また、ピニオン１２ｂは、マニュアルフォ
ーカス操作ノブ１６による手動自動焦点調節と、焦点検
出系２０および焦点調節レンズ駆動系３０による自動焦
点調節のいずれか一方による駆動が可能である。つま
り、オートレベル１０は、焦点検出系２０の出力により
焦点調節レンズ１２を駆動するオートフォーカスモード
と、焦点検出系２０の出力によることなく手動で焦点調
節レンズ１２を駆動するマニュアルモードとに切替可能
に構成されている。

【００１７】これらオートフォーカスモードとマニュア
ルモードとを切替える手段として、例えばマニュアルフ
ォーカス操作ノブ１６を軸方向のいずれか一方に移動さ
せたときマニュアルモードに切替わり、他方に移動させ
たときオートフォーカス（ＡＦ）モードに切替わるよう
に構成してある。例えば、クラッチ内蔵減速機構３２は
ＡＦモータ３１と減速機構との接続を、マニュアルフォ
ーカス操作ノブ１６がマニュアルモード位置に移動され
たときには遮断し、オートフォーカスモード位置に移動
されたときには接続する構成とする。クラッチ内蔵減速
機構３２は、マニュアルフォーカス操作ノブ１６と減速
機構との接続を、位置にかかわらず常時維持する構成で
もよく、オートフォーカス位置では切断する構成でもよ
い。また、演算・制御回路２３は、マニュアルフォーカ
ス操作ノブ１６がオートフォーカスモードに切り換わっ
たことを、ＡＦスイッチ２９がオンしていることにより
知る。

【００１８】このオートレベル１０の自動焦点調節処理
について、図２から図６に示したフローチャートを参照
してより詳細に説明する。この処理は、オートレベル１
０にバッテリ４１が装着されている状態で、演算・制御
回路２３によって実行される。演算・制御回路２３に
は、常時バッテリ４１の電力が供給されているが、他の
回路への電力供給は、ＡＦ開始スイッチ２７がオンされ
て、演算・制御回路２３が自動焦点調節処理を開始した
ときに供給され、自動焦点調節処理によって合焦し、ま
たは合焦不能であることを検知して演算・制御回路２３
が自動焦点調節処理を終了したときに断たれる。

【００１９】本発明の実施の形態では、ＡＦ開始スイッ
チ２７がオンされると、その後ＡＦ開始スイッチ２７が
オフされても、自動焦点調節処理を終了するまでは自動
焦点調節処理を継続する。

【００２０】バッテリ４１が装着されると、まず、ステ
ップ（以下「Ｓ」と略する）１０１において、内部ＲＡ
Ｍ、各入出力ポートなどをイニシャライズしてからパワ
ーダウン処理に進む。以後、バッテリ４１が再度装着さ
れない限り、Ｓ１０１の処理は実行しない。

【００２１】パワーダウン処理は、いわゆる待機処理で
あって、ＡＦ開始スイッチ２７がオン操作されない間は
演算・制御回路２３を除く各回路への電源をオフしてＡ
Ｆ開始スイッチ２７が操作されるのを待ち、ＡＦ開始ス
イッチ２７がオン操作されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ
４３をオンして各回路へ電源（パワー）を供給して自動
焦点調節処理を実行する。

【００２２】パワーダウン処理では、まず、ＡＦ動作
（自動焦点調節処理）に関するフラグをクリア（０をセ
ット）し、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１１１）。フラグと
して本実施例では、合焦したことを識別する合焦フラ
グ、自動焦点調節ができなかったことを識別するＡＦＮ
Ｇフラグ、一度合焦した後の積分処理であることを識別
する再積分フラグ、焦点調節レンズ１２を移動しながら
の積分処理であることを識別するサーチ中およびオーバ
ーラップ中フラグを有する。

【００２３】ＡＦ動作に関するリセット処理が終了する
と、ＡＦ開始スイッチ２７がオンかどうかをチェックす
る（Ｓ１１３）。使用者が操作しない初期状態ではオフ
なので、ＡＦ開始スイッチメモリをＯＦＦにする（ＯＦ
Ｆを書き込む）（Ｓ１１３、Ｓ１１５）。そして、パワ
ーオンかどうかをチェックするが、初期状態では各回路
に電源を供給していないパワーオフ状態なので、Ｓ１１
３に戻って、Ｓ１１３、Ｓ１１５、Ｓ１１９の処理を繰
り返す。

【００２４】ＡＦ開始スイッチ２７がオンされたとき
は、次の処理を実行する。ＡＦ開始スイッチ２７がオン
になったので、Ｓ１１３からＳ１１７に進み、ＡＦ開始
スイッチメモリがＯＮかどうかをチェックするが、１回
目はＯＦＦなので、Ｓ１２３に進んで、ＡＦ開始スイッ
チメモリをＯＮにする（ＯＮを書込む）（Ｓ１２３）。
そして、ＡＦスイッチ２９の状態を入力して、ＡＦスイ
ッチ２９がオンしていればＡＦモードなので、パワーを
ＯＮして各回路に電力を供給し、ＶＤＤループ処理を実
行する（Ｓ１２５、Ｓ１２７）。ＡＦスイッチ２９がオ
フしていればマニュアルフォーカスなので、パワーダウ
ン処理に戻り（Ｓ１２５）、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１
１１）。

【００２５】パワーダウン処理に戻ったときは、ＡＦ開
始スイッチメモリはＯＮなので、ＡＦ開始スイッチ２７
がオンしているときは、Ｓ１１３、Ｓ１１７、Ｓ１１９
からＳ１２１に進んでパワーをＯＦＦして、ＡＦ開始ス
イッチ２７がオフし、オンするのを待つ。ＡＦ開始スイ
ッチ２７がオフしているときは、Ｓ１１３からＳ１１５
に進んでＡＦ開始スイッチメモリにＯＦＦを書込み、Ｓ
１１９からＳ１２１に進んでパワーをＯＦＦし、ＡＦ開
始スイッチ２７がオンするのを待つ。

【００２６】ＶＤＤループ処理は、自動焦点調節処理を
実行し、ＡＦ開始スイッチ２７の状態を検知しながら、
合焦するか、合焦不能であると判断されたらパワーダウ
ン処理に戻る処理である。ＶＤＤループ処理に入ると、
再度ＡＦスイッチ２９の状態を入力して、オンしている
ことを条件に処理を進めるが、オフしているときはマニ
ュアルフォーカスなのでパワーダウン処理に戻る（Ｓ２
０１、Ｓ２０３）。以下、ＡＦスイッチ２９がオンして
いるものとして説明する。

【００２７】ＡＦスイッチ２９がオンしているときは、
デフォーカスを検出して焦点調節レンズ１２を合焦位置
まで移動するＡＦ処理（自動焦点調節処理）を実行し
（Ｓ２０５）、処理途中で定期的にＡＦ開始スイッチ２
７がオンしているかどうかをチェックする（Ｓ２０
７）。１回目のチェックでは、通常ＡＦ開始スイッチ２
７はオンのままなので、ＡＦ開始スイッチメモリがＯＮ
かどうかをチェックするが、Ｓ１２３でＯＮにされてい
るので、合焦フラグ、ＡＦＮＧフラグのチェックを行う
（Ｓ２１１、Ｓ２１３、Ｓ２１５）。ＡＦ処理途中で、
合焦とも、合焦不能とも判定できていない場合は、合焦
フラグ、ＡＦＮＧフラグともにクリア状態にあり、Ｓ２
０１に戻る。

【００２８】そして、合焦して合焦フラグに１がセット
されるか、合焦不能でＡＦＮＧフラグに１がセットされ
るまでＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２０５、Ｓ２０７、Ｓ２
１１、Ｓ２１３、Ｓ２１５の処理を繰り返す。この処理
中にＡＦ開始スイッチ２７がオフすると、Ｓ２０７から
Ｓ２０９に進んでＡＦ開始スイッチメモリにＯＦＦを書
込む処理を経て、合焦フラグ、ＡＦＮＧフラグチェック
処理（Ｓ２１３、Ｓ２１５）からＳ２０１に戻る処理を
繰り返す。

【００２９】通常は、Ｓ２０５のＡＦ処理によって焦点
調節レンズ１２が合焦位置まで移動されるので合焦フラ
グに１がセットされて、Ｓ２１３からパワーダウン処理
に戻り（Ｓ２１３）、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１１
１）。また、視準物体が静止していなかったとか、暗す
ぎた、コントラストが低すぎた場合など、何らかの事情
で合焦できなかったときは、ＡＦＮＧフラグに１をセッ
トして、Ｓ２１５からパワーダウン処理に戻り（Ｓ２１
５）、ＡＦ動作を終了する。

【００３０】パワーダウン処理に戻るときには、ＡＦ開
始スイッチ２７がオンしているときはＡＦ開始スイッチ
メモリＯＮで戻り、ＡＦ開始スイッチ２７がオフしてい
るときはＡＦ開始スイッチメモリＯＦＦで戻る。

【００３１】パワーダウン処理に戻ると、ＡＦ開始スイ
ッチ２７がオンしているときはＡＦ開始スイッチメモリ
がＯＮなので、Ｓ１１３、Ｓ１１７、Ｓ１１９からＳ１
２１に進んでパワーをＯＦＦし、ＡＦ開始スイッチ２７
がＯＦＦしているときは、Ｓ１１３からＳ１１５に進ん
でＡＦ開始スイッチメモリにＯＦＦを書込み、Ｓ１１９
からＳ１２１に進んでパワーをＯＦＦし、ＡＦ開始スイ
ッチ２７がオンするのを待つ。

【００３２】いずれの場合もパワーダウン処理に戻る
と、パワーをＯＦＦ、つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ４
３をＯＦＦして演算・制御回路２３以外の回路への電力
供給を断つので、不要な電力消費が防止される。

【００３３】また、ＶＤＤループ処理中に、ＡＦ開始ス
イッチ２７がオフされてから再びオンされると、Ｓ２０
７からＳ２１１に進むが、最初はＡＦ開始スイッチメモ
リがＯＦＦなのでＳ２１１からＳ２１７に進んでＡＦ開
始スイッチメモリにＯＮを書き込み、Ｓ２０１に戻る。

【００３４】このように、一旦ＡＦ開始スイッチ２７が
オンされると、合焦するまで、あるいは合焦不能である
ことが検知されるまで自動焦点調節処理を繰り返すの
で、作業者は自動焦点調節処理に煩わされず、測量作業
を実行できる。

【００３５】また、ＶＤＤループ処理中にＡＦスイッチ
２９がオフすると、つまりマニュアルフォーカス操作ノ
ブ１６がマニュアルフォーカス位置に移動されると、Ｓ
２０３からパワーダウン処理に戻り、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ４３をＯＦＦしてＡＦ処理を終了する。

【００３６】次に、Ｓ２０５のＡＦ処理の詳細につい
て、図４から図６に示したフローチャートを参照して説
明する。ＡＦ処理に入ると、オーバラップ中フラグ、サ
ーチ中フラグ、再積分フラグのチェックを行うが（Ｓ３
０１、Ｓ３０３、Ｓ３０５）、１回目のときは全てＳ１
１１でクリアされたままなので、ＡＦセンサに積分を開
始させ、積分結果をＡＦセンサデータとして入力し、デ
フォーカス演算を実行する（Ｓ３０７）。なお、デフォ
ーカス演算では、公知の通り、一対のＡＦセンサデータ
から相関度を求め、相関度からデフォーカス方向（前ピ
ンか後ピンか）、およびデフォーカス量を算出する。

【００３７】そして、この演算結果が有効かどうかをチ
ェックする。視準物体が、コントラストが低すぎる場
合、繰り返し模様の場合、被写体輝度が低すぎる場合な
どに、演算結果が無効になる場合がある。通常は有効な
演算結果が得られるので、演算結果が有効である場合に
ついて最初に説明する。

【００３８】演算結果が有効のときは、合焦チェック処
理を行い、合焦していれば合焦フラグに１をセットし、
非合焦であれば合焦フラグに０をセットする（Ｓ３２
１）。この実施の形態で合焦と判断するのは、デフォー
カス量が所定値以下のときである。合焦していればＶＤ
Ｄループ処理にリターンしてＳ２０７以降の処理を実行
し、非合焦のときはパルス計算処理に進む（Ｓ３２
３）。

【００３９】パルス計算処理は、有効なデフォーカス量
に基づいてＡＦパルス数、つまり、デフォーカス量が０
になる位置まで焦点調節レンズ１２を移動させるのに必
要なＡＦモータ３１の駆動量（エンコーダ３３が出力す
るＡＦパルス数）を演算する処理である。

【００４０】パルス計算処理に入ると、デフォーカス量
からＡＦモータ３１の駆動方向およびＡＦパルス数を演
算する（Ｓ３３１）。このＡＦパルス数を２３のＡＦパ
ルスカウンタ２３ａにセットし、ＡＦモータ３１をＤＣ
起動してパルスチェック処理を実行する（Ｓ３３３、Ｓ
３３５）。ＡＦパルスカウンタ２３ａの値は、エンコー
ダ３３からＡＦパルスが１個出力されるごとに１減算す
る。

【００４１】パルスチェック処理は、ＡＦパルスカウン
タ２３ａの値に応じて、ＡＦモータ３１の駆動速度を制
御する処理である。つまり、オーバーラップ積分禁止パ
ルス数よりも大きいときにはＡＦモータ３１を高速駆動
して焦点調節レンズ１２をより短時間で合焦位置に近づ
け、かつオーバラップ積分も実行し、オーバーラップ積
分禁止パルス数未満になったら高速駆動しつつもオーバ
ラップ積分を停止し、さらに一定速度制御開始パルス数
未満になったら、行き過ぎを防止するためにＡＦモータ
３１を低速のＰＷＭ制御しつつ、カウンタ値が０になっ
たらＡＦモータ３１を停止させる処理である。

【００４２】パルスチェック処理に入ると、ＡＦパルス
カウンタ２３ａの値とオーバラップ積分禁止パルス数を
比較し（Ｓ３４１）、カウンタ値の方が大きい間はＳ３
４３に進んで、オーバラップ中フラグに１をセットし、
オーバーラップ積分をスタートさせて、ＡＦセンサ２１
からＡＦセンサデータを入力し、デフォーカス演算を実
行する（Ｓ３４５）。そして、有効な演算結果が得られ
たら、駆動方向チェック処理に進み、有効な演算結果が
得られなかったら、リターンする（Ｓ３４７）。

【００４３】駆動方向チェック処理は、ＡＦモータ３１
駆動中の積分によって得られたＡＦセンサデータに基づ
いてＡＦパルス数を算出し、カウンタにセットするが、
駆動方向が変わった場合には、ＡＦモータ３１にブレー
キをかけて停止させる処理である。本実施例のブレーキ
は、ＡＦモータ３１の両極をショートして回転を停止さ
せる処理である。

【００４４】駆動方向チェック処理に入ると、オーバラ
ップ中フラグに１をセットし、サーチ中フラグに０をセ
ットして、焦点調節レンズ１２の前回と今回の駆動方向
を、演算結果から比較する（Ｓ３６１、Ｓ３６３）。通
常は同方向なので、積分中間点におけるＡＦパルス数を
算出して、算出した値をカウンタにセットしてリターン
する（Ｓ３６３、Ｓ３６５）。駆動方向が変わったとき
は、ＡＦモータ３１にブレーキをかけて停止し、オーバ
ーラップ中フラグに０をセットし、再積分フラグに１を
セットしてＶＤＤループ処理に戻る（Ｓ３６３、Ｓ３６
７、Ｓ３６９、Ｓ３７１）。

【００４５】ＶＤＤループ処理に戻るとＳ２０７以降の
処理を実行し、再びＡＦ処理に入る。駆動方向が変わっ
ていないときは、オーバーラップ中フラグに１がセット
されているので、Ｓ３０１からパルスチェック処理に入
り、カウンタ値がオーバラップ禁止パルス数よりも少な
くなるまで、Ｓ３４１からＳ３４７、駆動方向チェック
処理のＳ３６１からＳ３６５を経てＳ２０５にリターン
して、パルスチェック処理に戻る処理を繰り返す。

【００４６】そして、以上の処理中に通常は、合焦位置
まで駆動するためのＡＦパルス数が減少し、オーバラッ
プ積分禁止パルス数よりも少なくなって、パルスチェッ
ク処理のＳ３４１からＳ３４９に進む。

【００４７】Ｓ３４９からＳ３５５の処理は、算出した
ＡＦパルス数分の駆動を終了してＡＦモータ３１を停止
させる処理である。Ｓ３４９に進むと、ＡＦパルス数が
一定速度制御開始パルス数未満になるのを待ち、未満に
なったら、残りのＡＦパルス数に応じてＡＦモータ３１
を低速制御して、ＡＦパルス数が０でＡＦモータ３１を
停止するように制御する（Ｓ３４９、Ｓ３５１、Ｓ３５
３）。そして、ＡＦモータ３１を停止したら、オーバー
ラップ中フラグに０をセットし、再積分フラグに１をセ
ットしてＶＤＤループ処理にリターンする（Ｓ３５３、
Ｓ３５５）。

【００４８】ＶＤＤループ処理に戻り、次にＳ２０５に
入ったときは、オーバーラップ中フラグおよびサーチ中
フラグには０がセットされ、再積分フラグには１がセッ
トされているので、Ｓ３０５から再積分処理に入る。Ｓ
３６３のチェックで駆動方向が変わっていた場合も同じ
である。

【００４９】再積分処理は、デフォーカス量を求めて合
焦状態にあるかどうかをチェックし、合焦しているとき
には合焦フラグに１をセットし、合焦していないときは
再度ＡＦパルスを計算し、焦点調節レンズ１２を駆動す
る処理である。ここで合焦フラグに１がセットされ、Ｖ
ＤＤループ処理に戻ると、Ｓ２１３からパワーダウン処
理に抜けてＡＦ動作を終了し、ＡＦ開始スイッチ２７が
オンするのを待つ待機状態になる。

【００５０】以上は、正常に合焦した場合の処理である
が、合焦が困難な場合、及び合焦不能の場合も、合焦不
能な状態でＶＤＤループ処理を抜けてパワーダウン処理
に戻る。

【００５１】合焦が困難な場合および合焦不能な場合の
ＡＦ処理について説明する。ＡＦ処理に入ると、１回目
はＳ３０７の積分スタート、ＡＦセンサーデータ入力、
デフォーカス演算処理を実行する（Ｓ３０１、Ｓ３０
３、Ｓ３０５）。ここで、物体のコントラストが低すぎ
るなどの理由で有効なデフォーカス量を求めることがで
きなかったときは、Ｓ３０９からサーチ積分処理に入
る。

【００５２】サーチ積分処理は、有効なデフォーカス量
が得られるように、ＡＦモータ３１を至近距離合焦位置
から無限遠合焦位置まで駆動しながら積分、デフォーカ
ス演算を実行する処理である。このサーチ積分処理によ
っても有効なデフォーカス量が得られなかったときは、
ＡＦＮＧフラグに１をセットしてリターンし、Ｓ２１５
からパワーダウン処理に戻る。

【００５３】サーチ積分処理（サーチ処理）に入ると、
まず、ＡＦモータ３１を、サーチ駆動（まず、近距離合
焦方向に駆動）し、サーチ中フラグに１をセットして、
ＡＦセンサ２１に積分をスタートさせ、積分が終了した
ら積分値をＡＦセンサデータとして取り込み、デフォー
カス演算によってデフォーカス量を求める（Ｓ３１１、
Ｓ３１３、Ｓ３１５）。ここで有効なデフォーカス量が
求まれば駆動方向チェックに抜けるが（Ｓ３１７）、求
められなかったときは、ＶＤＤループ処理にリターンし
てＳ２０７からの処理を実行する（Ｓ３１７、Ｓ３１
９）。

【００５４】ＡＦモータサーチ駆動とは、ＡＦモータ３
１をまず近距離合焦位置方向に駆動し、焦点調節レンズ
１２が近距離側移動端点に到達して停止したら、ＡＦモ
ータ３１を無限遠合焦位置方向に反転して焦点調節レン
ズ１２が無限遠側移動端点に到達して停止したら、ＡＦ
モータ３１を停止する処理である。このサーチ駆動途中
に有効な演算結果が得られたら、そのデフォーカスに基
づく駆動に戻る。

【００５５】ＶＤＤループ処理に戻って再びＳ２０５に
入ると、オーバーラップフラグはクリアされ、サーチ中
フラグには１がセットされているので、Ｓ３０３からサ
ーチ積分処理に入り、Ｓ３１１からのサーチ積分処理を
実行する。そして、焦点調節レンズ１２が無限遠合焦位
置に達しても有効な演算結果が得られなかったときは、
ＡＦＮＧ処理に入り、ＡＦＮＧフラグに１をセットして
ＶＤＤループ処理にリターンし、Ｓ２１５からパワーダ
ウン処理に抜ける（Ｓ３１７、Ｓ３１９、Ｓ３９１）。

【００５６】以上は、最初から有効な演算結果が得られ
なかった場合の処理であるが、一度有効な演算結果が得
られ、合焦でなくレンズ駆動した後、再積分処理で有効
な演算結果が得られなかったときは、Ｓ３８５からＡＦ
ＮＧ処理に入り、ＡＦＮＧフラグに１をセットしてＶＤ
Ｄループ処理にリターンし、Ｓ２１５からパワーダウン
処理に抜ける（Ｓ３８５、Ｓ３９１）。

【００５７】以上の本発明の実施の形態では、Ｓ２１５
のチェックにおいてＡＦＮＧフラグに１がセットされて
いたとき、つまり有効な演算結果が得られなかった場
合、あるいは合焦不能の場合には、そのまま、つまり焦
点調節レンズ１２を特定位置に移動せずにパワーオフ処
理を行った。ところで、この望遠光学系をトランシッ
ト、レベルなどの測量機器の視準望遠鏡として使用し、
測定対象物として標準的なスタッフ（標尺）を使用して
測量する場合がある。標準的なスタッフの幅は５０mmか
ら７０mmあるから、このスタッフを距離１０ｍ程度に置
いて視準した場合、視準望遠鏡の視野内の焦点検出領域
との幅スタッフの結像幅との差は小さい。したがって、
自動焦点調節処理において、距離１０ｍ程度までは背景
によって生じる誤検出は少なく、１０ｍよりも遠くなれ
ば、背景によって誤検出を生じやすくなる。また、距離
３０ｍ〜無限遠では被写界深度が深くなり、結像位置の
ズレ、すなわち像のボケ量が少なくなる。

【００５８】そこで、合焦不能の場合には、使用頻度の
高い距離、例えば１５〜２０ｍの物体に合焦する所定位
置に焦点調節レンズ１２を移動する。この距離の物体に
合焦させておけば、この距離範囲に置いたスタッフはあ
まりボケることなく結像するので、使用者は望遠光学系
の視野内においてスタッフを容易に視認でき、見失うこ
とがなくなる。したがって、自動測距不能の場合でも、
対象物が完全にぼけてしまって、肉眼によるマニュアル
ピント調節作業に長時間を要することもなくなる。ま
た、焦点調節レンズ１２をその望遠光学系の過焦点距離
に対応する位置に移動すれば、過焦点距離から遠方の対
象物は鮮明に観察できる。

【００５９】図７には、以上の処理を実現するＶＤＤル
ープ２処理のフローチャートを示してある。このＶＤＤ
ループ２処理は、図３に示したＶＤＤループ処理の変形
により実現可能であるから、同一のステップには同一の
符号を付して説明を省略する。この実施の形態の特徴
は、Ｓ２１５のチェックにおいてＡＦＮＧフラグに１が
セットされていたとき、つまり有効な演算結果が得られ
なかった場合、あるいは合焦不能の場合には、焦点調節
レンズ１２を所定位置まで移動させてからパワーダウン
処理に進むことに特徴を有する。

【００６０】Ｓ２１５のチェックにおいてＡＦＮＧフラ
グに１がセットされていたときには、ＡＦモータ３１を
無限遠合焦方向に駆動して焦点調節レンズ１２をまず無
限遠に移動させる（Ｓ２２１）。そして、無限端に移動
したことを検出手段（不図示）によって検出したら、Ａ
Ｆモータ３１を近距離合焦方向に駆動して焦点調節レン
ズを所定位置まで移動してパワーダウン処理に戻る（Ｓ
２２３、Ｓ２２５）。無限遠端から所定位置までのＡＦ
モータ３１の駆動量はＡＦパルス数として設定し、エン
コーダ３３によって検出する。

【００６１】また、この実施の形態では、焦点調節レン
ズ１２を一旦無限遠端に移動したが、逆に最近距離端ま
で移動してもよい。焦点調節レンズ１２の位置が分かっ
ている場合は、その位置から直接所定位置まで移動させ
る構成にしてもよい。

【００６２】さらに、所定位置を使用者が選択できる構
成にすることも可能であり、所定位置として過焦点距離
位置を設定することも可能である。使用者が選択できる
構成にすれば、予定する対象物のおよその距離を選択す
ることで、自動焦点調節不能な場合でも対象物のボケ量
をより小さくできるので、その後のマニュアル焦点調節
が容易になる。

【００６３】また、以上の実施の形態では、クラッチ内
蔵減速機構３２のクラッチを、マニュアル操作ノブ１６
のスラスト移動によって断続する構成としたが、これを
電磁クラッチとし、電力が供給されていないときにはＡ
Ｆモータ３１とクラッチ内蔵減速機構３２の減速機構と
を切断し、電力が供給されている間だけ、ＡＦモータ３
１とクラッチ内蔵減速機構３２の減速機構とを接続する
構成とする。この構成によれば、ＡＦ処理を開始すると
きにＳ１２７でパワーオン処理が実行されて電力が供給
されると、電磁クラッチにも電力が供給されてＡＦモー
タ３１とクラッチ内蔵減速機構３２の減速機構とが接続
され、ＡＦモータ３１によって焦点調節レンズ１２を駆
動しての自動焦点調節処理が可能になる。そして、自動
焦点調節処理を終了し、Ｓ１２１にてパワーオフ処理が
実行されて電力供給が遮断されると、電磁クラッチへの
電力供給も遮断されてＡＦモータ３１とクラッチ内蔵減
速機構３２の減速機構とが切断され、マニュアル操作ノ
ブ１６のみによって自由にマニュアル焦点調節が可能に
なる。このようにこの実施例では、ＡＦ処理を実行する
間だけ電磁クラッチに電力が供給され、ＡＦ処理を終了
すると電力供給が停止されるので、電力消費を減らすこ
とができる。

【００６４】以上の通り本発明の実施の形態では、バッ
テリ４１の電力は、通常は、演算・制御回路２３のみに
供給され、他の焦点検出系２０、焦点調節レンズ駆動系
３０には供給されない。ＡＦ開始スイッチ２７がオンさ
れることを条件に、バッテリ４１の電力を焦点検出系２
０および焦点調節レンズ駆動系３０に供給して自動焦点
調節処理を実行する。そして、合焦したとき、または合
焦不能であったときには、焦点検出系２０および焦点調
節レンズ駆動系３０への電力供給を遮断するので、無駄
な電力消費が無くなる。しかも、ＡＦ開始スイッチ２７
が何らかの事情でオン状態のままになっていても、演算
・制御回路２３以外の回路への電力供給は遮断されるの
で、無駄な電力消費を抑えることができる。

【００６５】以上、本発明の実施の形態では、本発明を
オートレベルの一つに適用したが、本発明はこれに限定
されず、トランシットなど他の測量機器にも適用でき、
さらに望遠鏡、双眼鏡などの望遠光学系に適用できる。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り本発明は、
電源の電力を、外部操作手段が操作されて自動焦点調節
処理開始時に電力供給を開始し、自動焦点調節処理が終
了したら電力供給を遮断するので、無駄な電力消費が抑
えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したオートレベルの一実施の形態
の主要構成を示す図である。

【図２】同オートレベルの自動焦点調節処理に関するフ
ローチャートの一部を示す図である。

【図３】同オートレベルの自動焦点調節処理に関するフ
ローチャートの一部を示す図である。

【図４】同オートレベルの自動焦点調節処理に関するフ
ローチャートの一部を示す図である。

【図５】同オートレベルの自動焦点調節処理に関するフ
ローチャートの一部を示す図である。

【図６】同オートレベルの自動焦点調節処理に関するフ
ローチャートの一部を示す図である。

【図７】同オートレベルの自動焦点調節処理におけるＶ
ＤＤループの別の実施の形態をフローチャート（ＶＤＤ
ループ２）で示す図である。

【符号の説明】

１０ オートレベル １２ 焦点調節レンズ ２０ 焦点検出系 ２１ ＡＦセンサ（焦点検出手段） ２３ 演算・制御回路（制御手段） ２７ ＡＦ開始スイッチ ２９ ＡＦスイッチ ３０ 焦点調節レンズ駆動系 ３１ ＡＦモータ ３２ クラッチ内蔵減速機構 ４１ バッテリ（電源） ４３ ＤＣ／ＤＣコンバータ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焦点調節レンズを光軸に沿って移動して
   自動焦点調節する望遠光学系；この望遠光学系を介して
   その焦点状態を検出する焦点検出手段；前記焦点調節レ
   ンズを移動させるレンズ移動手段；前記焦点検出手段に
   よって検出した焦点状態に基づいて前記レンズ移動手段
   を駆動し、焦点調節レンズを移動させて自動焦点調節す
   る制御手段；この制御手段に前記自動焦点調節処理を実
   行させる外部操作手段；および、 電源；を備え、 前記制御手段は、前記外部操作手段が操作されたときに
   前記自動焦点調節手段およびレンズ移動手段に前記電源
   の電力を供給して前記自動焦点調節処理を開始し、前記
   自動焦点調節処理が終了したときには前記自動焦点調節
   手段およびレンズ移動手段への電源の電力供給を停止す
   ること、を特徴とする望遠光学系の自動焦点装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の望遠光学系の自動焦点
   装置において、前記外部操作手段はスイッチであって、
   前記制御手段は、前記スイッチがオン操作されたときに
   前記電力供給および前記自動焦点調節処理を開始し、前
   記自動焦点調節処理を終了したときは、前記スイッチが
   オン状態を維持していても、前記電力供給を停止するこ
   と、を特徴とする望遠光学系の自動焦点装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の望遠光学系の
   自動焦点装置において、前記電源は、一次電池または二
   次電池であること、を特徴とする望遠光学系の自動焦点
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載の望遠光学系の
   自動焦点装置において、前記焦点検出手段は、前記望遠
   光学系の予定焦点面に対するデフォーカスを検出するデ
   フォーカス検出手段であって、前記制御手段は、前記自
   動焦点調節処理において、前記焦点検出手段によって有
   効なデフォーカスが検出できなかったときは、前記焦点
   調節レンズを、その移動可能な全範囲内において移動さ
   せながら前記焦点検出手段によってデフォーカスを検知
   し、有効なデフォーカスを検知したときは合焦状態を検
   知する合焦位置まで前記焦点調節レンズを移動して自動
   焦点調節処理を停止し、全移動範囲を移動しても有効な
   デフォーカスを検知できなかったときは自動焦点調節処
   理を停止すること、を特徴とする望遠光学系の自動焦点
   装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の望遠光学系の自動焦点
   装置において、前記制御手段は、前記有効なデフォーカ
   ス量を検知できなかったときには、前記焦点調節レンズ
   を所定位置まで移動してから前記自動焦点調節処理を終
   了することを特徴とする望遠光学系の自動焦点装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の望遠光学系の自動焦点
   装置において、前記所定位置は、過焦点距離位置である
   ことを特徴とする望遠光学系の自動焦点装置。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の望遠光学系の自動焦点
   装置において、前記所定位置は、使用者によって予め設
   定された撮影距離に対応する位置であることを特徴とす
   る望遠光学系の自動焦点装置。
8. 【請求項８】 請求項１から７の何れか一項に記載の望
   遠光学系の自動焦点装置はさらに、 前記レンズ移動手段を外部操作力によって駆動する手動
   駆動手段；前記レンズ移動手段を駆動するモータ駆動手
   段；および、 このモータ駆動手段と前記レンズ移動手段とを、電力供
   給時に接続し、電力供給が停止された状態では切断する
   クラッチ手段を備え；前記制御手段は、前記電力供給時
   には前記クラッチ手段にも電力を供給し、前記電力供給
   停止時には前記クラッチ手段への電力供給も停止するこ
   とこと、を特徴とする望遠光学系の自動焦点装置。
9. 【請求項９】 請求項１から８の何れか一項に記載の望
   遠光学系の自動焦点装置は、測量機器に搭載されている
   ことを特徴とする望遠光学系の自動焦点装置。