JPH09304687A

JPH09304687A - 望遠光学系の自動焦点装置

Info

Publication number: JPH09304687A
Application number: JP3941197A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Suzuki; 信一鈴木; Masahiro Nakada; 昌広中田
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1997-02-24
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】焦点調節が容易で、操作性のよい望遠光学系の
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焦
点調節するオートレベル１０；焦点調節レンズ１２を介
して焦点状態を検出するＡＦセンサ２１；焦点調節レン
ズ１２を移動させるＡＦモータ３１；ＡＦセンサ２１を
介して検出した焦点状態に基づいてＡＦモータ３１を駆
動し、焦点調節レンズ１２を移動させて焦点調節する演
算・制御回路２３；および、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２
７；を備え、演算・制御回路２３は、ＡＦ開始スイッチ
２７がオンしたときは、その後のＡＦ開始スイッチ２７
のオンオフにかかわらず、自動焦点調節処理が終了する
までその自動焦点調節処理を継続する。

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、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。そして、視準望遠鏡を水平にセッ
トし、水平、垂直調整を行ない、視準点、あるいは視準
物体を視準する。

【０００３】たとえば、オートレベルの視準望遠鏡は、
物体側から順に、対物レンズ、焦点調整レンズ及び接眼
レンズからなり、この焦点調整レンズは、物体距離に応
じて該物体像をレチクル（焦点板）上に結像させるべく
位置調節され、レチクルと重なった像が接眼レンズを介
して観察される。

【０００４】たとえば、視準望遠鏡による物体距離範囲
が１ｍ〜∞、焦点調整レンズが凹レンズのものは、焦点
調整レンズの移動距離は30mm前後となる。焦点調整レン
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
調整レンズの移動量）を小さく設定すると、回転角に比
して物体像の移動量が小さ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、回転角に比して物体像の移動量が
大き過ぎて、物体像をレチクル上で停止させるのが困難
になる。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物体像が大きく前後動するのに対
し、物体が比較的近距離にあるときには、回転ノブの回
転量の割に物体像の移動量が小さくなり、物体像をレチ
クル上に移動させるのに要する回転ノブの回転量が多く
なり過ぎる。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】

【発明の目的】本発明は、このような従来のオートレベ
ルなどの望遠鏡についての問題意識に基づき、焦点調節
が容易で、操作性のよ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。

【０００６】

【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
を移動させて焦点調節する制御手段；および、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；を備え、前記制御手段は、前記外部操作手段が操作
されたときは、前記自動焦点調節処理が終了するまで自
動焦点調節処理を継続すること、に特徴を有する。この
構成によれば、作業者は、操作手段を操作するだけで自
動的に合焦するので、他の作業に専念できる。

【０００７】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
検出手段を使用し、前記制御手段に、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、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、サーチ処理を実行させ
る。このサーチ処理によって、大ぼけ状態で視準物体を
目視ではとらえられず、手動による調節が困難な場合で
も合焦が可能になる。

【０００８】さらに、制御手段に、前記外部操作手段が
操作されて自動焦点調節処理を開始したときは、その後
の外部操作手段の操作にかかわらず、前記焦点検出手段
によって有効なデフォーカスを検知したときは前記焦点
検出手段によって合焦状態を検知するまで、あるいは前
記焦点検出手段によって適正なデフォーカスを検出でき
なかったときは前記サーチ処理を完了するまで自動焦点
調節処理を継続することで、より広範囲での合焦が可能
になる。前記外部操作手段としてスイッチ手段を使用
し、前記制御手段に、このスイッチ手段がオンしたとき
に前記自動焦点調節処理を開始し、その後このスイッチ
手段がオフしても前記自動焦点調節処理を継続すること
で操作性が向上する。また、外部操作手段をスイッチ手
段で構成し、前記制御手段に、このスイッチ手段がオフ
からオンする毎に、前記自動焦点調節処理を実行してい
ないときには自動焦点調節処理を開始し、自動焦点調節
処理実行中のときは自動焦点調節処理を終了させる構成
にできる。そして、一旦スイッチ手段が操作されて自動
焦点調節処理を開始したら、その後のスイッチ手段の操
作にかかわらず自動焦点調節処理を継続するか、スイッ
チ手段が操作されるごとに自動焦点調節処理を開始、終
了させる構成かを選択可能にすることで、使用者の要望
に応じて使い勝手がよくなる。

【０００９】さらに、自動焦点調節処理によって前記焦
点調節レンズを合焦位置に移動できないと判断したとき
は、前記焦点調節レンズを所定位置まで移動して前記自
動焦点調節処理を終了する構成とすれば、自動焦点調節
ができなかったときでも、所定距離の物体に対しては合
焦させることができる。この場合の所定位置を使用者が
予め設定可能に、あるいは過焦点距離位置とすれば、自
動合焦不能な悪条件下でも、自動焦点調節処理終了後に
おける対象物に対するボケが小さくなり、その後の手動
での焦点調節が容易になる。

【００１０】

【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、第１焦点
板１４ａと第２焦点板１４ｂからなる焦点板（焦点面）
１４、及び正の接眼レンズ１５を備えている。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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、所定のデフォーカ
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。

【００１５】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パルスカウンタ２３ａにセ
ットしたＡＦパルス数に基づいてＡＦモータ駆動回路２
５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。Ａ
Ｆ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。

【００１６】演算・制御回路２３は、この焦点検出系２
０と焦点調節レンズ駆動系３０によって、対象物体に対
する焦点検出を行い、焦点調節レンズ１２を光軸に沿っ
て移動してその対象物体に対して自動合焦する。

【００１７】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、焦点調
節に関するモードを変更するモードスイッチ２８、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。

【００１８】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。

【００１９】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
せたときにマニュアルモードに切替わり、他方に移動さ
せたときにオートフォーカス（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３
２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。

【００２０】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に不図示のバッテリ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。

【００２１】本発明の実施の形態は、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継続することに特徴の一
つを有する。さらに本発明の実施の形態は、選択によ
り、一旦自動焦点調節処理を開始すると、その後ＡＦ開
始スイッチ２７がオフ／オンされても、自動焦点調節処
理を終了するまで（合焦するまで、または合焦不能であ
ることを検知するまで）自動焦点調節処理を継続する継
続するＡＦ継続モードと、ＡＦ開始スイッチ２７がオフ
からオンされる毎に、自動焦点調節処理を実行していな
いときは実行し、自動焦点調節処理を実行しているとき
は終了させるモードの選択が可能である。選択したモー
ドは、EEPROM６に書き込まれ、自動焦点調節処理の際に
演算・制御回路２３に読み込まれる。この選択は、本発
明の実施の形態では使用者がモードスイッチ２８の操作
によって行う構成であるが、予め組立時に選択して使用
者は選択できない構成にすることも可能である。

【００２２】バッテリーが装着されると、演算・制御回
路２３は、まず、ステップ（以下「Ｓ」と略する）１０
１において、内部ＲＡＭ、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
テリーを再装着しない限り、Ｓ１０１は実行しない。

【００２３】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を除く各回路の電源をオフしてＡＦ
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、電源（パワー）をオンし
て自動焦点調節処理を実行する。

【００２４】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、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ＡＦＮＧ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及びオーバーラップ
中フラグを有する。

【００２５】ＡＦ動作に関する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。

【００２６】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、ＯＦ
Ｆのとき（１回目はＯＦＦ）は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）（Ｓ
１２３）。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（Ｓ１１１）に戻る（Ｓ１２
５）。

【００２７】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。

【００２８】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処理を実行し（Ｓ２０５）、処理途中
で定期的にＡＦ開始スイッチ２７がオンしているかどう
かをチェックする（Ｓ２０７）。１回目のチェックで
は、通常ＡＦ開始スイッチ２７はオンのままなので、Ａ
Ｆ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、Ａ
ＦＮＧ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
ともにクリアされているので、Ｓ２０１に戻る。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、Ｓ２１１、Ｓ２１３、
Ｓ２１５の処理を繰り返す。ここで、ＡＦ開始スイッチ
２７がオフされると、Ｓ２０７からＳ２０９に進んでＡ
Ｆ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、Ｓ
２１５）からＳ２０１に戻る。

【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がセットされパワーダウン処理に戻り（Ｓ２１
３）、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１１１）。また、視準物
体が静止していなかった場合、あるいは暗すぎた、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
なかったときも、ＡＦＮＧフラグに１をセットしてパワ
ーダウン処理に戻り（Ｓ２１５）、ＡＦ動作を終了する
（Ｓ１１１）。

【００３０】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、ＡＦ開始スイッチ
再オン（ＯＮ）時停止モードかどうかをチェックする
（Ｓ２１９）。

【００３１】ＡＦ開始スイッチ再オン時停止モードは、
ＡＦ開始スイッチ２７がオンされるごとに、自動焦点調
節処理を実行していなければ自動焦点調節処理を実行
し、自動焦点調節処理を実行していれば自動焦点調節処
理を停止する処理である。ＡＦ開始スイッチ再オン時停
止モードでない場合は、一度ＡＦ開始スイッチ２７がオ
ンされたら、合焦するか、合焦不能でＡＦＮＧフラグに
１をセットするまでは、ＡＦ開始スイッチ２７がオフさ
れようとも、再度オンされようとも処理を継続するモー
ドである。このチェックの論理は、操作者がモードスイ
ッチ２８操作によって選択可能であり、選択結果はEEPR
OM６にメモリされている。

【００３２】ＡＦ開始スイッチ再オン時停止なし、が選
択されているときは、モードチェック処理からＳ２０１
に戻る（Ｓ２１９）。そして、ＡＦ開始スイッチチェッ
ク時にＡＦ開始スイッチ２７がオンしていれば、ＡＦ開
始スイッチメモリがＯＮであるかどうかをチェックし、
ＯＮしていれば合焦フラグチェック、ＡＦＮＧフラグチ
ェック処理を実行してＳ２０１に戻る（Ｓ２１１、Ｓ２
１３、Ｓ２１５）。ＡＦ開始スイッチチェック時にＡＦ
開始スイッチ２７がオフしていれば、Ｓ２０７からＳ２
０９に進んでＡＦ開始スイッチメモリにＯＦＦを書込
み、合焦フラグチェック、ＡＦＮＧフラグチェック処理
を実行してＳ２０１に戻る（Ｓ２０９、Ｓ２１３、Ｓ２
１５）。

【００３３】このようにＡＦ開始スイッチ再オン時停止
が選択されていないときは、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。

【００３４】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、ＡＦ処理を終了す
る。

【００３５】ＡＦ開始スイッチ再オン時停止が選択され
ているときは、ＡＦ開始スイッチ２７が一度オフされ
て、オンされると、一回目の処理でＳ２０７からＳ２１
１、Ｓ２１７に進んでＡＦ開始スイッチメモリにＯＮが
書込まれ、Ｓ２１９からパワーダウン処理に戻る。

【００３６】パワーダウン処理に戻るとＡＦ動作を終了
し、通常は、１回目のパワーダウン処理中もＡＦ開始ス
イッチ２７はオン状態を維持されている。したがって、
ＡＦ開始スイッチ２７がオン、ＡＦ開始スイッチメモリ
がＯＮ、パワーがＯＮなので、Ｓ１１１、Ｓ１１３、Ｓ
１１７、Ｓ１１９からＳ１２１に進んでパワーをオフす
る。そして、ＡＦ開始スイッチ２７がオンされている間
は、Ｓ１１３、Ｓ１１７、Ｓ１１９、Ｓ１１３のループ
処理を繰り返す。ＡＦ開始スイッチ２７がオフされる
と、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、Ｓ１１３に戻るルー
プ処理を繰り返す。このループ処理中にＡＦ開始スイッ
チ２７がオンされると、Ｓ１１３から、Ｓ１１７、Ｓ１
２３に進み、Ｓ１２５、Ｓ１２７を経てＶＤＤループ処
理に入る。

【００３７】以上の通り、ＡＦ開始スイッチ再オン時停
止が選択されているときは、ＡＦ開始スイッチ２７がオ
フからオンされるごとに、自動焦点調節処理を実行して
いないときは自動焦点調節処理を実行し、自動焦点調節
処理を実行していたときは自動焦点調節処理を停止する
切り換わり処理を繰り返す。

【００３８】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。

【００３９】そして、この演算結果が有効かどうかをチ
ェックする。視準物体の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。

【００４０】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
カス量が所定量以下のときである。

【００４１】合焦していればＶＤＤ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（Ｓ３２３）。

【００４２】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。

【００４３】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パルス数を演算・制御回
路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、Ｓ３３５）。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。

【００４４】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。

【００４５】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）。

【００４６】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の両極をショートさせて回転を停止
させる処理である。

【００４７】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ループ処理にリターンする（Ｓ３６
３、Ｓ３６７、Ｓ３６９、Ｓ３７１）。

【００４８】ＶＤＤループ処理にリターンするとＳ２０
７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。

【００４９】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。

【００５０】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）。

【００５１】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。

【００５２】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、レンズ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、ＶＤＤループ
処理にリターンすると、Ｓ２１３からパワーダウン処理
に抜け、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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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）。ＡＦモータサーチ駆動とは、ＡＦモータ３１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３
１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。

【００５７】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、Ｓ３１３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）。

【００５８】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）。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。また、この実施例は、
ＡＦ動作中にＡＦ開始スイッチ２７がオフ−オンされる
と、ＡＦ処理を終了する（ＶＤＤループ２を抜ける）Ａ
Ｆ開始スイッチ再ON時停止モードである。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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、トータルステーションなど他の
測量機器にも適用でき、さらに望遠鏡、双眼鏡などの望
遠光学系にも適用できる。

【００６７】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り本発明は、
自動焦点調節装置を備えた望遠光学系であって、外部操
作手段が操作されると、自動焦点調節処理が終了するま
で自動焦点調節処理を継続するので、使用者は、焦点調
節操作に煩わされることなく、望遠光学系による観察な
ど、焦点調節以外の作業に専念できる。

【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（スタート）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（ＶＤＤループ）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（ＡＦ処理）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（パルス計算）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（駆動方向チェック）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２１ＡＦセンサ（焦点検出手段）２３演算・制御回路（制御手段）２７ＡＦ開始スイッチ２８モードスイッチ２９ＡＦスイッチ３０焦点調節レンズ駆動系３１ＡＦモータ３２クラッチ内蔵減速機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焦点調節レンズを光軸に沿って移動して
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；および、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；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
は、その後の外部操作手段の操作にかかわらず、前記自
動焦点調節処理が終了するまで自動焦点調節処理を継続
すること、を特徴とする望遠光学系の自動焦点装置。
【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、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、サーチ処理を実行する
こと、を特徴とする望遠光学系の自動焦点装置。
【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、前記制御手段は、前記外部操作
手段が操作されて自動焦点調節処理を開始したときは、
その後の外部操作手段の操作にかかわらず、前記焦点検
出手段によって有効なデフォーカスを検知したときは前
記焦点検出手段によって合焦状態を検知するまで、ある
いは前記焦点検出手段によって適正なデフォーカスを検
出できなかったときは前記サーチ処理を完了するまで、
自動焦点調節処理を継続することを特徴とする望遠光学
系の自動焦点装置。
【請求項４】請求項１から３のいずれか一項に記載の
望遠光学系の自動焦点装置おいて、前記外部操作手段は
スイッチ手段であって、前記制御手段は、このスイッチ
手段がオンしたときに前記自動焦点調節処理を開始し、
その後このスイッチ手段の状態にかかわらず前記自動焦
点調節処理を継続すること、を特徴とする望遠光学系の
自動焦点装置。
【請求項５】請求項１から３の何れか一項に記載の望
遠光学系の自動焦点装置において、前記外部操作手段は
スイッチ手段であって、前記制御手段は、このスイッチ
手段がオフからオンする毎に、前記自動焦点調節処理を
実行していないときには自動焦点調節処理を開始し、自
動焦点調節処理実行中のときは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。
【請求項６】請求項１から３の何れか一項に記載の望
遠光学系の自動焦点装置において、前記外部操作手段は
スイッチ手段であって、前記制御手段は、このスイッチ
手段がオンしたときに前記自動焦点調節処理を開始し、
前記スイッチ手段がオフからオンする毎に、前記自動焦
点調節処理実行中ではないときには自動焦点調節処理を
開始し、自動焦点調節処理実行中のときは自動焦点調節
処理を終了するモードとを選択する手段を備えたことを
特徴とする望遠光学系の自動焦点装置。
【請求項７】請求項１から６の何れか一項に記載の望
遠光学系の自動焦点装置の制御手段は、前記自動焦点調
節処理において前記焦点調節レンズを合焦位置に移動で
きないと判断したときは、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。
【請求項８】請求項７に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。
【請求項９】請求項７に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。
【請求項１０】請求項１から９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断続する
クラッチ手段；を備え、前記制御手段は、常時は前記クラッチ手段を切断し、前
記自動焦点調節を実行するときに前記クラッチ手段を接
続して自動焦点調節処理中はこの接続状態を維持し、前
記自動焦点調節を終了したときは前記クラッチ手段を切
断すること、を特徴とする望遠光学系の自動焦点装置。
【請求項１１】請求項１から１０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。