DE10142323A1 - Vermessungsinstrument mit optischem Entfernungsmesser und Autofokussystem - Google Patents
Vermessungsinstrument mit optischem Entfernungsmesser und AutofokussystemInfo
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Abstract
Ein Vermessungsinstrument enthält eine Zielfernrohroptik, ein Entfernungsmesssystem, das erste Daten ausgibt, ein Phasenerfassungs-Autofokussystem, das zweite Daten ausgibt, und eine AF-Antriebsvorrichtung, die eine Fokussierlinse der Zielfernrohroptik zum Scharfstellen auf das Zielobjekt entsprechend den ersten oder den zweiten Daten bewegt. Weiterhin ist ein Vermessungsinstrument beschrieben, das ein Zielfernrohr und eine AF-Antriebseinheit enthält, die von dem Zielfernrohr getrennt vorgesehen ist, wobei die AF-Antriebseinheit an einem Körper des Vermessungsinstrumentes montiert und von diesem abgenommen werden kann.
Description
Die Erfindung betrifft ein Vermessungsinstrument mit einem optischen Entfer
nungsmesser und einem Autofokussystem, das die Fokussierlinse des Zielfern
rohrs entsprechend des Ortes des Zielobjektes bewegt, sowie ein Vermessungs
instrument mit einem abnehmbaren Autofokussystem.
Misst ein Vermessungstechniker den Abstand zwischen zwei Punkten mit einem
Vermessungsinstrument wie einer Gesamtstation, so verwendet er häufig ein
Reflexionsprisma wie ein Tripelprisma zusammen mit dem Vermessungsinstru
ment. Nachdem die Bedienperson des Vermessungsinstrumentes das Zielfernrohr
auf das Reflexionsprisma gerichtet und durch dieses das Reflexionsprisma anvi
siert hat, beginnt ein in dem Vermessungsinstrument eingebautes Entfernungs
messsystem (EDM) mit Drücken einer an dem Vermessungsinstrument vorgese
henen Starttaste zu arbeiten. Mit Beginn des Betriebs des Entfernungsmesssy
stems sendet das Vermessungsinstrument Messlicht z. B. in Form eines Laser
strahls auf das Reflexionsprisma. Dieses Messlicht wird an dem Reflexionsprisma
reflektiert und schließlich von einem in dem Vermessungsinstrument vorgesehe
nen Lichtempfangssensor empfangen. Das Entfernungsmesssystem berechnet
die Entfernung zu dem Reflexionsprisma über die Phasendifferenz zwischen
ausgesendetem und empfangenem Licht.
Ein Vermessungsinstrument wie eine Gesamtstation hat im allgemeinen ein
Zielfernrohr. Üblicherweise wird die Fokussierlinse dieses Zielfernrohrs manuell
bewegt, um das Zielfernrohr auf ein Zielobjekt, z. B. ein Reflexionsprisma scharf
zustellen. In den vergangenen Jahren wurden jedoch Vermessungsinstrumente
entwickelt, die mit einem Autofokussystem ausgestattet sind. Ein solches Autofo
kussystem bewegt die Fokussierlinse automatisch in eine Scharfstellposition
bezüglich des Zielobjektes.
Bei einem solchen mit einem Autofokussystem ausgestatteten Vermessungsin
strument wird mit Drücken einer AF-Starttaste automatisch auf das Zielobjekt
scharfgestellt, nachdem die Bedienperson dieses mit dem Zielfernrohr anvisiert
hat.
In einem Vermessungsinstrument, das mit einem auf dem Prinzip der Phasener
fassung arbeitenden Autofokussystem ausgestattet ist, kann es vorkommen, dass
eine Scharfeinstellung auf das Zielobjekt nicht möglich ist, wenn letzteres bei
spielsweise eine weiße Wand ohne Kontrast oder ein Reflexionsprisma wie ein
Tripelspiegel oder Tripelprisma ist.
Kann unter Verwendung eines Reflexionsprismas nicht auf das Zielobjekt scharf
gestellt werden, so kann die Bedienperson versuchen, ohne Reflexionsprisma die
Entfernungsmessung mit dem Autofokussystem vorzunehmen. Werden in diesem
Fall Infrarotstrahlen als auf das Zielobjekt zu projizierendes Messlicht eingesetzt,
so kann der Reflexionspunkt der Infrarotstrahlen am Messpunkt visuell nicht
überprüft werden, so dass der Messpunkt nicht genau bestimmt werden kann.
Wird mit einem Vermessungsinstrument wie einer Gesamtstation, das mit einem
Autofokussystem ausgestattet ist, eine Entfernungsmessung z. B. in Form einer
nachführenden Entfernungsmessung, d. h. in Form aufeinanderfolgender oder
konsekutiver Entfernungsmessungen, durchgeführt, so geschieht dies in der in
dem Flussdiagramm nach Fig. 9 gezeigten Weise.
Zunächst werden in Schritt SA1 spezifizierte Entfernungsdaten und andere Ent
wurfsdaten, die für die nachführende Entfernungsmessung erforderlich sind, einer
Steuerung des Vermessungsinstrumentes über entsprechende Vorrichtungen wie
einer Eingabevorrichtung für einen Entwurfswert und einer Eingabevorrichtung für
eine gemessene Entfernung (spezifizierter Wert) zugeführt.
Anschließend wird eine Starttaste gedrückt, um die Entfernungsmessoperation zu
starten. Beispielsweise wird in Schritt SA2 mit Drücken der Starttaste die Be
triebsart der nachführenden Entfernungsmessung eingestellt. Nachdem diese
Betriebsart eingestellt ist, wird der Entfernungsmesswert bestimmt, unmittelbar
nachdem das an dem Ziel reflektierte Messlicht zu dem Vermessungsinstrument
zurückkehrt, während die gemessene Entfernung von dem Objekt und ihre Abwei
chung gegenüber dem eingegebenen Entwurfswert an der Anzeigevorrichtung
angezeigt wird.
Ist das Ziel mit dem Zielfernrohr nicht anvisiert, so wird anschließend in Schritt
SA3 eine Visieroperation durchgeführt. In dieser Visieroperation visiert die Be
dienperson das Ziel manuell mit dem Zielfernrohr so an, dass die optische Achse
des Zielfernrohrs im Wesentlichen auf das Ziel gerichtet ist, während er das Ziel
durch einen nicht gezeigten Kollimator betrachtet, der an dem Zielfernrohr ange
bracht ist. Ist das Zielfernrohr auf das Ziel scharfgestellt, so betätigt die Bedien
person von Hand das Zielfernrohr so, dass über letzteres die Mitte des Ziels
anvisiert wird.
Anschließend wird in Schritt SA4 bestimmt, ob die AF-Starttaste gedrückt ist. Die
AF-Starttaste wird gedrückt, wenn die Bedienperson nach der Visieroperation auf
das Ziel scharfstellen will.
Das Autofokussystem beginnt zu arbeiten, unmittelbar nachdem die AF-Starttaste
gedrückt wurde. Nach Drücken der AF-Starttaste wird in Schritt SA5 ermittelt, ob
auf das Ziel scharfgestellt ist. Ist dies der Fall, so fährt der Steuerablauf mit Schritt
SA7 fort.
Wird dagegen in Schritt SA5 festgestellt, dass auf das Ziel nicht scharfgestellt ist,
so fährt der Steuerablauf mit Schritt SA6 fort, in dem eine Fokussierlinse automa
tisch in eine Standardposition bewegt wird, in der auf ein Objekt in vorbestimmter
Entfernung scharfgestellt ist, wobei diese vorbestimmte Entfernung als Standar
dentfernungswert in einer Standardwert-Einstellvorrichtung gespeichert ist.
Nachdem auf das Ziel scharfgestellt ist, wird der gemessene Entfernungswert
bestimmt, während die Visieroperation durchgeführt wird, und anschließend in
Schritt SA7 ermittelt, ob der gemessene Entfernungswert bestimmt worden ist.
Der gemessene Entfernungswert wird nämlich bestimmt, unmittelbar nachdem
das an dem Ziel reflektierte Messlicht zu dem Vermessungsinstrument zurückge
kehrt ist. Ist in Schritt SA7 der gemessene Entfernungswert bestimmt worden, so
fährt der Steuerablauf mit SA8 fort. Ist dagegen in Schritt SA7 der gemessene
Entfernungswert noch nicht bestimmt worden, so fährt der Steuerablauf mit SA9
fort.
Wird in Schritt SA7 festgestellt, dass der gemessene Entfernungswert bestimmt
worden ist, so werden die gemessene Entfernung sowie deren Abweichung ge
genüber dem eingegebenen Entwurfswert (spezifizierte Entfernung) berechnet,
um in Schritt SA8 auf der Anzeigevorrichtung angezeigt zu werden. Folglich kann
die Bedienperson die Abweichung des aktuellen Ortes des Ziels von dem Ab
steckpunkt erfassen, indem er auf die Anzeigevorrichtung blickt. Die Bedienper
son des Vermessungsinstrumentes kann so eine das Ziel haltende Hilfskraft
anweisen, das Ziel entsprechend dieser Abweichung zu verstellen.
In dem Moment, in dem die auf der Anzeigevorrichtung angezeigte Abweichung
gleich Null wird, ist die Absteckoperation, in der das Ziel an einem Absteckpunkt
aufgestellt wird, abgeschlossen. Folglich wird nach Schritt SA8 in Schritt SA9
ermittelt, ob eine Stopptaste gedrückt ist. Die Bedienperson drückt die Stopptaste,
wenn sie feststellt, dass die oben erläuterte Absteckoperation abgeschlossen ist.
Wird die Stopptaste während der Visieroperation gedrückt, so fährt der Steuerab
lauf mit Schritt SA10 fort und die nachführende Entfernungsmessoperation wird
beendet. Anderenfalls kehrt der Steuerablauf ausgehend von Schritt SA9 zu
Schritt SA4 zurück, um die Schritte SA4 bis SA9 zu wiederholen.
Wird eine Entfernungsmessung wie eine nachführende Entfernungsmessung mit
konsekutiven, d. h. aufeinanderfolgenden Entfernungsmessschritten, eine Entfer
nungsmessung mit aufeinanderfolgenden Absteckschritten oder eine Messung
zum Abstecken eines Grundstücks durchgeführt, muss die AF-Starttaste häufig
gedrückt werden, während die Entfernungsmessung wiederholt wird. Das häufige
Drücken der AF-Starttaste ist für die Bedienperson mühsam. Durch das häufige
Drücken der AF-Starttaste wird die Zielnachführung beeinträchtigt.
Unter diesen Umständen ist es für die Bedienperson schwierig, sich mit einem
solchen herkömmlichen Vermessungsinstrument wie einer Gesamtstation auf die
Zielnachführung zu konzentrieren und diese schnell abzuschließen. Weicht bei
spielsweise die Ziellinie des Zielfernrohr von dem Ziel ab, so dass während der
Absteckoperation nicht automatisch auf das Ziel scharfgestellt werden kann, so
wird im allgemeinen die Fokussierlinse des Zielfernrohrs so bewegt, dass sie auf
ein Objekt in einer vorbestimmten Entfernung scharfgestellt ist. Es kommt jedoch
häufig vor, dass diese vorbestimmte Entfernung überhaupt keinen Bezug zu
irgendeinem für die Absteckoperation vorgesehenen Punkt hat, wodurch es
schwierig wird, die Absteckoperation rasch durchzuführen.
Es wurden verschiedene Typen von Vermessungsinstrumenten wie Gesamtsta
tionen mit Zielfernrohr entwickelt. In einem typischen Vermessungsinstrument wird
die Fokussierlinse des Zielfernrohrs manuell bewegt, um die Fokussierung des
Zielfernrohrs einzustellen. In den vergangenen Jahren wurden verbesserte Ver
messungsinstrumente mit Autofokussystem entwickelt, das die Fokussierlinse des
Zielfernrohrs so ansteuert, dass die Fokussierung des Zielfernrohrs automatisch
eingestellt wird.
Um ein solches Autofokussystem in ein Vermessungsinstrument einzubauen, ist
es erforderlich, ein Vermessungsinstrument vorzusehen, das einen Sensor, z. B.
einen Mehrsegment-CCD-Liniensensor zum Ermitteln von Information über den
Scharfstellpunkt des Zielfernrohrs, einen Linsenantrieb mit Zahnrädern und einen
Motor, der die Fokussierlinse des Vermessungsinstrumentes entsprechend der
vorstehend genannten Information über den Scharfstellpunkt des Zielfernrohrs
antreibt, eine Steuerung zum Steuern des Betriebs des Linsenantriebs sowie ein
von Hand betätigbares Element wie eine AF-Starttaste hat, damit das Autofokus
system betrieben werden kann.
Das Unterbringen eines solchen Autofokussystems in einem Vermessungsinstru
ment ist jedoch zeitaufwendig, da die Elemente des Autofokussystems mit ihnen
zugeordneten internen Elementen des Vermessungsinstrumentes mechanisch,
elektrisch und optisch gekoppelt werden müssen. Darüber hinaus wird durch das
eingebaute Autofokussystem im allgemeinen der interne Aufbau des Vermes
sungsinstrumentes komplizierter, was die Ausfallwahrscheinlichkeit des Vermes
sungsinstrumentes erhöht.
Fällt das eingebaute Autofokussystem aus, so ist es in der Regel erforderlich,
dass zum Reparieren des Autofokussystems eine oder mehrere Verkleidungen
des Vermessungsinstrumentes abgenommen werden. Dies gilt auch, wenn das
Autofokussystem einer Inspektion unterzogen werden muss. Dies ist offensichtlich
mühsam.
Werden ein Vermessungsinstrument mit Autofokussystem und ein herkömmliches
Vermessungsinstrument ohne Autofokussystem zugleich gefertigt, so müssen
diese beiden Instrumenttypen in der Regel in verschiedenen Fertigungslinien
hergestellt werden, da das Autofokussystem nicht einfach von dem herkömmli
chen Vermessungsinstrument getrennt werden kann, um das Vermessungsin
strument mit Autofokussystem zu fertigen. Dies erhöht die Fertigungskosten.
In einem herkömmlichen Vermessungsinstrument mit Autofokussystem liefert eine
in dem Instrumentenkörper untergebrachte, die Hauptstromquelle bildende Batte
rie einem Linsenantriebsmotor des Autofokussystems elektrische Energie. Ist die
Batterie des Vermessungsinstrumentes verbraucht, so wird der Linsenantrieb
nicht mehr mit Energie versorgt, so dass das Autofokussystem außer Kraft gesetzt
ist.
Der Erfindung liegt im Hinblick der oben erläuterten Probleme die Aufgabe zu
grunde, ein zuverlässiges und leicht bedienbares Vermessungsinstrument mit
optischem Entfernungsmesser und Autofokussystem anzugeben, mit dem eine
Absteckoperation schnell abgeschlossen werden kann und das die Bedienperson
von der Last befreit, die AF-Starttaste häufig drücken zu müssen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Vermessungsinstrument
anzugeben, das mit einem wartungsfreundlichen Autofokussystem ausgestattet ist
und einen Aufbau derart hat, dass zu geringen Herstellungskosten und ohne
Mühe zwei Instrumententypen gefertigt werden können, nämlich einer mit Autofo
kussystem und ein anderer ohne Autofokussystem.
Die vorstehend genannte erste Aufgabe wird gelöst durch ein Vermessungsin
strument mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. den Merkmalen des An
spruchs 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils in den Unteransprüchen
angegeben.
Die vorstehend genannte zweite Aufgabe wird gelöst durch ein Vermessungsin
strument mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Vorteilhafte Weiterbildungen sind
in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin
zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer mit einem Autofokussystem
ausgestatteten Gesamtstation als erstes Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Schärfenerfassungsvorrichtung
und eines Porroprismen-Aufrichtsystems, die in Fig. 1 gezeigt sind,
Fig. 3 ein Flussdiagramm einer Hauptroutine, die mit Drücken einer AF-
Starttaste durchgeführt wird,
Fig. 4 ein Flussdiagramm der in Fig. 3 gezeigten Unterroutine "Autofokus
prozess",
Fig. 5 ein Flussdiagramm für ein anderes Ausführungsbeispiel der in Fig. 3
gezeigten Unterroutine "Autofokusprozess",
Fig. 6 ein Flussdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der in Fig. 3
gezeigten Unterroutine "Autofokusprozess",
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer mit einem Autofokussystem
ausgestatteten Gesamtstation als zweites Ausführungsbeispiel,
Fig. 8 ein Flussdiagramm einer Absteckmessoperation, die auf konsekuti
ver Basis mit der in Fig. 7 gezeigten Gesamtstation gemäß zweitem
Ausführungsbeispiel durchgeführt wird,
Fig. 9 ein Flussdiagramm einer Absteckmessoperation, die auf konsekuti
ver Basis mit einer mit einem Autofokussystem ausgestatteten her
kömmlichen Gesamtstation durchgeführt wird,
Fig. 10 eine perspektivische Darstellung einer mit einem Autofokussystem
ausgestatteten Gesamtstation als drittes Ausführungsbeispiel,
Fig. 11 eine Seitenansicht eines grundlegenden Teils der Gesamtstation
nach Fig. 10,
Fig. 12 eine schematische Darstellung eines grundlegenden Teils der Ge
samtstation nach Fig. 10 in einem Zustand, in dem eine AF-
Antriebseinheit an dem Körper des Zielfernrohrs montiert ist,
Fig. 13 eine schematische Darstellung grundlegender Elemente der AF-
Antriebseinheit und des Zielfernrohrs,
Fig. 14 eine schematische Darstellung des internen Aufbaus der AF-
Antriebseinheit,
Fig. 15 eine perspektivische Darstellung eines grundlegenden Teils der
Gesamtstation nach Fig. 10 in einem Zustand, in dem die AF-
Antriebseinheit vom Oberteil eines das Zielfernrohr und ein Entfer
nungsmesssystem enthaltenden Blocks abmontiert ist, und
Fig. 16 eine perspektivische Darstellung eines anderen Ausführungsbei
spiels des in Fig. 15 gezeigten Teils in einem Zustand, in dem die
Antriebseinheit vom Oberteil des das Zielfernrohr und das Entfer
nungsmesssystem enthaltenden Blocks abmontiert ist.
Fig. 1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel ein mit einem Autofokussystem ausge
stattetes Vermessungsinstrument, nämlich eine Gesamtstation. Die mit 1 be
zeichnete Gesamtstation enthält eine Optik 2, ein Entfernungsmesssystem (EDM)
3, ein nicht gezeigtes Winkelmesssystem, ein Autofokussystem 4 und eine Steue
rung 5. Die Optik 2 enthält eine Zielfernrohroptik.
Die Optik 2 ist versehen mit einer Objektivlinse 21, einer Fokussierlinse 22, einem
Porroprismen-Aufrichtsystem 23, einer Bildebenenplatte oder Fadenkreuzplatte 24
und ein Okular 25, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her gesehen, d. h.
in Fig. 1 von links nach rechts angeordnet sind. Die optischen Elemente 21, 22,
23, 24 und 25 bilden die grundlegenden Elemente der Zielfernrohroptik.
Die Fokussierlinse 22 ist längs ihrer optischen Achse geführt. Die axiale Position
der Fokussierlinse 22 wird automatisch über einen Antriebsmechanismus (AF-
Treiber) 45 des Autofokussystems 4 entsprechend der Entfernung von einem
Zielobjekt 6 so eingestellt, dass das Bild des Zielobjektes 6, das die Objektivlinse
21 auf der der Objektivlinse 21 zugewandten Vorderfläche der Bildebenenplatte
24 erzeugt, scharfgestellt wird. Das Bild des Zielobjektes 6 kann also präzise auf
die Vorderfläche der Bildebenenplatte 24 fokussiert werden, indem die axiale
Position der Fokussierlinse 22 entsprechenden der Entfernung von dem Zielobjekt
6 automatisch eingestellt wird. Die Bedienperson visiert ein vergrößertes Bild des
Zielobjektes 6, das auf die Bildebenenplatte 24 fokussiert ist, über das Okular 25
an.
Die Fokussierlinse 22 wird entweder über den Antriebsmechanismus 45 des
Autofokussystems 4 automatisch oder über ein nicht gezeigtes manuelles Fokus
siersystem (MF) oder aber ein motorisiertes Fokussiersystem, d. h. ein motorisier
tes manuelles Fokussiersystem, manuell angetrieben. Der Antriebsmechanismus
45 enthält einen nicht gezeigten Linsenantriebsmotor zum Bewegen der Fokus
sierlinse 22.
Das Porroprismen-Aufrichtsystem 23 ist ein Systemtyp, der drei rechtwinklige
Prismen mit vier rechteckigen Reflexionsflächen hat, nämlich eine erste bis vierte
Reflexionsfläche, die in dieser Reihenfolge von der Lichteintrittsseite her gesehen
angeordnet sind. Ein Teil der ersten Reflexionsfläche ist als halbtransparente, z. B.
halbverspiegelte Fläche ausgebildet, die als Strahlteilerfläche dient, während eine
bestimmte Fläche eines Strahlteilerprismas 42 insgesamt über ein Haftmittel auf
die halbtransparente Fläche geklebt ist.
Auf der Bildebenenplatte 24 ist ein Fadenkreuz 24A vorgesehen, die eine Kollima
tionsachse festlegt.
Das Entfernungsmesssystem 3 sieht zwei Arten der Entfernungsmessung vor. In
einer Betriebsart platziert die Bedienperson einen Tripelspiegel oder -prisma (nicht
gezeigte Reflexionsvorrichtung) an einem Zielpunkt, worauf das Entfernungs
messsystem so eingestellt wird, dass es Messlicht z. B. in Form eines Laserstrahls
auf den Tripelspiegel sendet und das an diesem reflektierte Messlicht empfängt,
um die Entfernung zu messen. In der anderen Betriebsart wird das Entfernungs
messsystem so eingestellt, dass es das Messlicht direkt, d. h. ohne Verwendung
eines Tripelspiegels auf ein Zielobjekt sendet und das an diesem reflektierte
Messlicht empfängt, um die Entfernung zu messen. Die Bedienperson kann in
Abhängigkeit des Typs oder der Eigenschaften des Zielobjektes 6 unter den
beiden erläuterten Betriebsarten frei wählen.
Das Entfernungsmesssystem 3 enthält einen optischen Entfernungsmesser 30.
Der Entfernungsmesser 30 hat hinter der Objektivlinse 21 einen Transmissi
ons/Empfangsspiegel (Reflexionselement) 31 und einen wellenlängenselektiven
Spiegel (wellenlängenselektives Filter) 32, die in dieser Reihenfolge von der
Objektseite her gesehen angeordnet sind. Der optische Entfernungsmesser 30
enthält ferner ein Lichtaussendeelement 33, z. B. eine Laserdiode, das Licht
(Messlicht) einer bestimmten Wellenlänge aussendet, einen lichtempfangenden
Lichtleiter 34, im Folgenden kurz als Lichtempfangsleiter bezeichnet, sowie ein
Lichtempfangselement 35.
Der Transmissions/Empfangsspiegel 31 besteht aus einem Parallelplattenspiegel,
dessen Vorderfläche und hierzu parallele Rückfläche auf der optischen Achse der
Objektivlinse 21 angeordnet sind. Die der Objektivlinse 21 zugewandte Vorderflä
che des Parallelplattenspiegels 31 ist als Transmissionsspiegel 31A ausgebildet,
während dessen die dem wellenlängenselektiven Spiegel 32 zugewandte Rückflä
che einen Empfangsspiegel 31 B bildet.
Das Messlicht, welches das Lichtaussendeelement 33 aussendet, damit dieses
auf den Transmissionsspiegel 31A trifft, wird an letzterem reflektiert und läuft dann
längs der optischen Achse der Objektivlinse 21 auf das Zielobjekt 6 zu. Das
Messlicht, das an dem Zielobjekt 6 reflektiert wird und durch die Objektivlinse 21
tritt, wird dann über den wellenlängenselektiven Spiegel 32 auf den Lichtemp
fangsspiegel 31 B zurückreflektiert. Der Lichtempfangsspiegel 31 B reflektiert das
einfallende Messlicht so, dass dieses in eine Eintrittsfläche 34A des Lichtemp
fangsleiters 34 tritt. Das von dem Lichtaussendeelement 33 ausgesendete Mess
licht trifft über die Kollimatorlinse 33A und einen festen Spiegel 33B auf den
Transmissionsspiegel 31A.
Ein Lichtleiterhalter 34C hält das Eintrittsende des Lichtempfangsleiters 34, an
dem die Eintrittsfläche 34A ausgebildet ist. Der Lichtleiterhalter 34C ist über eine
nicht gezeigte Befestigungsvorrichtung, die in dem Raum hinter der Objektivlinse
21 angeordnet ist, zusammen mit dem Transmissions/Empfangsspiegel 31 unbe
weglich gehalten.
Der optische Entfernungsmesser 30 hat zwischen dem Lichtaussendeelement 33
und dem festen Spiegel 33B in einem Entfernungsmessstrahlengang einen Um
schaltspiegel 36 und ein lichtschwächendes Element 37. Das von dem Lichtaus
sendeelement 33 als Messlicht ausgesendete Licht trifft auf den festen Spiegel
33B, wenn der Umschaltspiegel 36 aus dem Entfernungsmessstrahlengang
zwischen Kollimatorlinse 33A und Spiegel 33B zurückgezogen ist. Das von dem
Lichtaussendeelement 33 ausgesendete Licht wird an dem Umschaltspiegel 36
als internes Referenzlicht direkt auf die Eintrittsfläche 34A des Lichtempfangslei
ters 34 reflektiert, wenn der Umschaltspiegel 36 in dem Entfernungsmessstrah
lengang zwischen Kollimatorlinse 33 und festem Spiegel 33B angeordnet ist. Das
lichtschwächende Element 37 dient dazu, die auf das Zielobjekt 6 treffende Mess
lichtmenge einzustellen.
Der optische Entfernungsmesser 30 hat zwischen einer Austrittsfläche 34B des
Lichtempfangsleiters 34 und dem Lichtempfangselement 35 eine Kondensorlinse
35A, ein lichtschwächendes Element 38 und ein Bandpassfilter 35B, die in dieser
Reihenfolge von der Austrittsfläche 34B zum Lichtempfangselement 35 hin ange
ordnet sind. Das Lichtempfangselement 35 ist an die Steuerung 5 angeschlossen.
Die Steuerung 5 ist mit einem Stellglied 36A, das den Umschaltspiegel 36 bewegt,
und einer Anzeigevorrichtung 8, z. B. einem LCD-Feld, verbunden, das die be
rechnete Entfernung anzeigt.
Die Lichtbündel, die durch zwei Pupillenbereiche der Objektivlinse 21 getreten
sind, durchlaufen Strahlengänge, die nicht mit funktionswichtigen Elementen des
optischen Entfernungsmessers 30 in Konflikt geraten, wie z. B. dem Transmissi
ons/Empfangsspiegel 31, dem Lichtempfangsleiter 34, dem Lichtleiterhalter 34C
sowie nicht gezeigten Elementen, welche die vorstehend genannten Elemente
halten oder fixieren.
Bekanntlich arbeitet ein optischer Entfernungsmesser wie der Entfernungsmesser
30 in zwei verschiedenen Betriebszuständen: In einem Betriebszustand wird das
von dem Lichtaussendeelement 33 abgegebene Messlicht dem festen Spiegel
33B zugeführt. In dem anderen Betriebszustand wird das gleiche Licht als internes
Referenzlicht direkt der Eintrittsfläche 34A des Lichtempfangsleiters 34 zugeführt.
Die beiden eben erläuterten Betriebszustände sind durch den Schaltzustand des
Umschaltspiegels 36 festgelegt, den die Steuerung 5 über das Stellglied 36A
steuert.
Das dem festen Spiegel 33B zugeführte Messlicht wird über den Transmissions
spiegel 31A und die Objektivlinse 21 auf das Zielobjekt 6 gesendet. Das an dem
Zielobjekt 6 reflektierte Messlicht trifft über die Objektivlinse 21, den wellenlän
genselektiven Spiegel 32 und den Empfangsspiegel 31 B auf die Eintrittsfläche
34A.
Das Lichtempfangselement 35 empfängt dann sowohl das Messlicht, das an dem
Zielobjekt 6 reflektiert wird und schließlich auf die Eintrittsfläche 34A trifft, als auch
das interne Referenzlicht, das der Eintrittsfläche 34A direkt über den Um
schaltspiegel 36 zugeführt wird.
Das Lichtempfangselement 35, welches das Messlicht und das interne Referenz
licht empfängt, gibt ein Signal an die Steuerung 5 aus.
Die Steuerung 5, die das Signal von dem Lichtempfangselement 35 empfangen
hat, erfasst die Phasendifferenz zwischen projiziertem Licht, d. h. nach außen
gesendetem Messlicht, und reflektiertem Licht, d. h. an dem Zielobjekt 6 reflek
tiertem Messlicht, sowie die Anfangsphase des internen Referenzlichtes, um
daraus die Entfernung (Entfernungsdaten/erste Daten) des Standortes der Ge
samtstation von dem Zielobjekt 6 zu berechnen. Die berechnete Entfernung
(Entfernungsdaten/erste Daten) wird dann auf der Anzeigevorrichtung 8 ange
zeigt.
Das Strahlteilerprisma 42, eine AF-Sensoreinheit 43 mit einem Paar Liniensenso
ren, z. B. Mehrsegment-CCD-Sensoren 43C (vgl. Fig. 2), die das an dem Porro
prismen-Aufrichtsystem 23 reflektierte Licht empfangen, und der Antriebsmecha
nismus 45 des Autofokussystems 4 bilden grundlegende Elemente des Autofo
kussystems 4.
Ein Teil des Lichtes, das in das Porroprismen-Aufrichtsystem 23 tritt, gelangt zu
dem Strahlteilerprisma 42 und wird an diesem so reflektiert, dass es auf eine
Referenzbildebene oder Referenzschärfenebene 44 zuläuft.
Die Referenzbildebene 44 befindet sich zwischen dem Strahlteilerprisma 42 und
der AF-Sensoreinheit 43, und zwar an einer Stelle, die optisch äquivalent zu der
Stelle ist, an der sich das Fadenkreuz 24A der Bildebenenplatte 24 befindet. Die
AF-Sensoreinheit 43 arbeitet nach einem Phasendifferenz-Erfassungsverfahren
und erfasst den Fokussierzustand in der Referenzbildebene 44, z. B. einen vorde
ren oder einen hinteren Scharfstellpunkt (Brennpunkt). Fig. 2 zeigt die AF-
Sensoreinheit 43 und das Porroprismen-Aufrichtsystem 23 in einer schematischen
Darstellung. Die AF-Sensoreinheit 43 enthält eine Kondensorlinse 43A, ein Paar
Separatorlinsen (Bilderzeugungslinsen) 43B, ein Paar Separatormasken 43D, die
in enger räumlicher Nähe zu den beiden Separatorlinsen 43B angeordnet sind,
sowie das Paar Liniensensoren 43C, die hinter den zugehörigen Separatorlinsen
43B angeordnet sind. In Fig. 1 geben die schraffierten Bereiche Bereiche der
Strahlengänge an, die den beiden Pupillenbereichen zugeordnet sind, welche
wiederum durch ein Paar Öffnungen festgelegt sind, die an dem Paar Separator
masken 43D ausgebildet sind. Die beiden Separatorlinsen 43B sind um die Ba
sislänge voneinander beabstandet. Das in der Referenzbildebene 44 erzeugte
Bild des Zielobjektes 6 wird von den beiden Separatorlinsen 43B in zwei Bilder
geteilt, die jeweils auf einem zugehörigen der beiden Liniensensoren 43C erzeugt
werden. Die beiden Liniensensoren 43C enthalten jeweils eine Anordnung foto
elektrischer Wandlerelemente. Jedes dieser fotoelektrischen Wandlerelemente
wandelt das empfangene Licht eines Bildes in elektrische Ladungen, die integriert,
d. h. gesammelt werden, und gibt die integrierte elektrische Ladung als AF-
Sensordaten (Positionsdaten/zweite Daten) an die Steuerung 5 aus. Die Steue
rung 5 berechnet einen Defokuswert und die Richtung der Fokusverschiebung in
einer vorbestimmten Defokusoperation in Abhängigkeit eines Paars von AF-
Sensordaten, die von dem Paar Liniensensoren 43C geliefert werden.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das Autofokussystem 4 mit einer AF-Starttaste 52 verse
hen, die an die Steuerung 5 angeschlossen ist. Das Autofokussystem bietet zwei
Autofokusmodi an: In einem Einzelmodus führt die Steuerung 5 nur einmal eine
Autofokusoperation durch, mit der die Fokussierlinse 22 automatisch in eine
Scharfstellposition bezüglich des Zielobjektes 6 bewegt wird. In einem sogenann
ten konsekutiven Modus führt die Steuerung 5 die Autofokusoperation in Reihe
mehr als einmal, d. h. aufeinanderfolgend durch. Die Bedienperson kann mit
Drücken der AF-Starttaste 52 entweder den Einzel-Autofokusmodus oder den
konsekutiven Autofokusmodus wählen. Beispielsweise wird der Einzel-
Autofokusmodus durch einmaliges Drücken und der konsekutive Autofokusmodus
durch zweimaliges Drücken der AF-Starttaste 52 gewählt. Alternativ kann der
Einzel-Autofokusmodus durch kurzzeitiges Drücken und der konsekutive Autofo
kusmodus durch länger andauerndes Drücken gewählt werden.
In dem Einzel-Autofokusmodus, der z. B. durch zweifaches Drücken der AF-
Starttaste 52 eingestellt wird, werden vorbestimmte arithmetische Berechnungen
und Steuervorgänge in Abhängigkeit der von der AF-Sensoreinheit 43 ausgege
benen AF-Sensordaten nur einmal durchgeführt, um die Fokussierlinse 22 in ihre
Scharfstellposition bezüglich des Zielobjektes 6 zu bringen. Ist auf das Zielobjekt 6
scharfgestellt, so liefert die Gesamtstation über einen Tongenerator 55 ein hörba
res Signal, um die Bedienperson über den erreichten Scharfstellzustand zu infor
mieren. Anschließend wird die Energieversorgung des Autofokussystems 4 mit
Abschluss der Autofokusoperation automatisch ausgeschaltet. Der Tongenerator
55 ist an die Steuerung 5 angeschlossen.
Dagegen werden in dem konsekutiven Autofokusmodus, der z. B. durch einmali
ges Drücken der AF-Starttaste 52 eingestellt wird, dieselben vorbestimmten
arithmetischen Berechnungen und Steuervorgänge entsprechend den von der AF-
Sensoreinheit 43 ausgegebenen AF-Sensordaten in Reihe mehr als einmal
durchgeführt, um die Fokussierlinse 22 jedes Mal, wenn die vorbestimmten arith
metischen Berechnungen und Steuervorgänge durchgeführt werden, in eine
Scharfstellposition bezüglich des Zielobjektes 6 zu bewegen. In dem konsekutiven
Autofokusmodus wird deshalb wiederholt auf das Zielobjekt 6 scharfgestellt, auch
wenn sich dieses bewegt. In diesem Fall wird der hörbare Ton jedes Mal erzeugt,
wenn auf das Zielobjekt 6 scharfgestellt ist. Anschließend wird die Energieversor
gung des Autofokussystems 4 mit Abschluss der letzten Autofokusoperation
automatisch ausgeschaltet.
Die Steuerung 5 setzt entweder ein Phasendifferenzverfahren unter Verwendung
der oben genannten Positionsdaten, in denen die Trennung der beiden auf den
beiden Liniensensoren 43C erzeugten Bilder über die Phase erfasst wird, oder ein
anderes Phasendifferenzverfahren ein, das die oben genannten Entfernungsdaten
verwendet, die über das Entfernungsmesssystem 3 erzeugt werden, um mit dem
jeweiligen Phasendifferenzverfahren in Abhängigkeit der Art oder der Eigen
schaften des Zielobjektes 6 automatisch auf letzteres scharfzustellen. In dem
erläuterten Ausführungsbeispiel sind Eingangsanschlüsse der Steuerung 5 mit
Ausgangsanschlüssen der AF-Sensoreinheit 43 und des Lichtempfangselementes
35 des Entfernungsmesssystems 3 verbunden, während Ausgangsanschlüsse der
Steuerung 5 mit dem Stellglied 36A verbunden sind, um den Umschaltspiegel 36
und die Anzeigevorrichtung 8 anzusteuern.
Die Steuerung 5 arbeitet also so, dass sie die Fokussierlinse 22 über den An
triebsmechanismus 45 des Autofokussystems 4 entsprechend den von dem
Entfernungsmesssystem 3 erzeugten "Entfernungsdaten" in eine Scharfstellpositi
on bewegt, oder dass sie in einer vorbestimmten Defokusoperation einen Defo
kuswert entsprechend einem "Positionsdaten" bildenden AF-Sensordatenpaar,
das von dem Paar Liniensensoren 43C ausgegeben wird, berechnet, um die
Fokussierlinse 22 über den Antriebsmechanismus 45 entsprechend dem berech
neten Defokuswert so anzusteuern, dass auf das Zielobjekt 6 scharfgestellt wird.
Stellt die Steuerung 5 fest, dass sowohl die Entfernungsdaten als auch die Positi
onsdaten zuverlässig sind, so nimmt sie die Autofokusoperation entsprechend den
Entfernungsdaten durch, die in der Regel als noch zuverlässiger als die Positions
daten betrachtet werden. Dies erfolgt gemäß der in Tabelle 1 gezeigten Datenta
belle.
Die Gesamtstation 1 hat ferner eine Messstarttaste 51 zum Starten der Entfer
nungsmessung, einen Zeitgeber und eine Standardentfernungs-Einstell
vorrichtung 54. Die eben genannten Komponenten sind an die Steuerung 5 ange
schlossen.
In der Standardentfernung-Einstellvorrichtung 554 kann eine willkürliche Entfer
nung oder Entwurfsentfernung eingestellt/gespeichert werden. Stellen die von der
AF-Sensoreinheit 43 ausgegebenen Positionsdaten nach Ausführen der oben
erläuterten Autofokusoperation einen Zustand der Nichtdurchführbarkeit der
Scharfeinstellung dar, so betätigt die Steuerung 5 den Linsentreiber 45, um die
Fokussierlinse 22 in eine vorbestimmte Position zu bewegen und so in jedem der
beiden Autofokusmodi, nämlich dem Einzel-Autofokusmodus oder dem konsekuti
ven Autofokusmodus, vor Durchführen der anschließenden Autofokusoperation
auf ein Objekt scharfzustellen, das sich in der entsprechenden willkürlichen Ent
fernung oder Entwurfsentfernung befindet, die in der Standardentfernung-
Einstellvorrichtung 54 gespeichert ist.
Der Prozess, mit dem auf das Zielobjekt 6 scharfgestellt wird, wird im Folgenden
unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 erläutert. Fig. 3 ist ein Flussdiagramm
einer Hauptroutine, die mit Drücken der AF-Starttaste 52, also mit einmaligem
oder zweimaligem Drücken, durchgeführt wird. Fig. 4 ist ein Flussdiagramm eines
Autofokusprozesses, in dem die Autofokusoperation durchgeführt wird.
Der Steuerablauf tritt in die Hauptroutine ein, unmittelbar nachdem die AF-
Starttaste 52 einmal oder zweimal gedrückt wurde.
In der Hauptroutine wird zuerst in Schritt S101 der Zeitgeber 53 initialisiert und
gestartet. Anschließend wird in Schritt S102 der in Fig. 4 gezeigte Autofokuspro
zess durchgeführt. Dann wird in Schritt S103 ermittelt, ob auf das Zielobjekt 6
scharfgestellt ist. Ist auf das Zielobjekt 6 scharfgestellt, so erzeugt in Schritt S104
der Tongenerator 55 ein hörbares Signal. Kann auf das Zielobjekt 6 nicht scharf
gestellt werden, so wird die Fokussierlinse 22 in Schritt S105 in eine vorbestimmte
Position bewegt, um auf ein Objekt in der Entwurfsentfernung scharfzustellen, die
in der Einstellvorrichtung 54 gespeichert ist.
Anschließend wird in Schritt S106 festgestellt, ob seit Start des Zeitgebers 53 eine
vorbestimmte Zeit, z. B. eine Minute, abgelaufen ist. Ist diese Zeit noch nicht
abgelaufen, so wird in Schritt S107 ermittelt, ob die Bedienperson die AF-
Starttaste 52 zweimal hintereinander gedrückt, d. h. den konsekutiven Autofokus
modus ausgewählt hat. Hat die Bedienperson die AF-Starttaste 52 nur einmal
gedrückt und damit den Einzel-Autofokusmodus ausgewählt, so wird in Schritt
S108 die Energieversorgung des Autofokussystems 4 ausgeschaltet, worauf der
Steuerablauf endet. Wird in Schritt S106 festgestellt, dass eine Minute abgelaufen
ist, so fährt der Steuerablauf mit Schritt S109 fort, in dem die Energieversorgung
des Autofokussystems 4 ausgeschaltet wird. Anschließend endet der Steuerab
lauf.
Wird in Schritt S107 festgestellt, dass die Bedienperson die AF-Starttaste 52
zweimal hintereinander gedrückt und damit den konsekutiven Autofokusmodus
ausgewählt hat, so kehrt der Steuerablauf zu Schritt S102 zurück, um den Autofo
kusprozess durchzuführen. In dem konsekutiven Autofokusmodus wird der Auto
fokusprozess so lange wiederholt, bis der Zeitgeber 53 abgelaufen ist.
Der in Fig. 3 gezeigte Autofokusprozess in Schritt S102 wird im Folgenden unter
Bezugnahme auf das Flussdiagramm nach Fig. 4 beschrieben.
In dem Autofokusprozess werden zunächst in Schritt S1 das von dem Lichtauf
nahmeelement 35 des Autofokussystems 4 ausgegebene Signal und die von den
beiden Liniensensoren 43C der AF-Sensoreinheit 43 des Entfernungsmesssy
stems 4 ausgegebenen AF-Sensordaten, d. h. die Positionsdaten, der Steuerung 5
zugeführt, während aus dem von dem Lichtempfangselement 35 ausgegebenen
Signal die Entfernungsdaten berechnet werden. Anschließend wird in Schritt S2
ermittelt, ob die berechneten Entfernungsdaten zuverlässig sind. Scheinen die
Entfernungsdaten zuverlässig zu sein, wie dies für die Muster (1) oder (2) nach
Tabelle 1 der Fall ist, fährt der Steuerablauf mit Schritt S3 fort. In Schritt S3 greift
die Steuerung 5 die berechneten Entfernungsdaten auf, um die Autofokusoperati
on durchzuführen. Daraufhin betätigt die Steuerung 5 in Schritt S4 den Linsenan
triebsmotor des Antriebsmechanismus 45, um die Fokussierlinse 22 entsprechend
den Entfernungsdaten in eine vorbestimmte Position zu bewegen.
Im Ergebnis wird so in Schritt S5 über die Fokussierlinse 22, die in die vorbe
stimmte Position bewegt worden ist, auf das Zielobjekt 6 scharfgestellt. Anschlie
ßend kehrt der Steuerablauf zur Hauptroutine zurück.
Wird jedoch in Schritt S2 festgestellt, dass die berechneten Entfernungsdaten
nicht zuverlässig sind, wie dies für die Muster (3) oder (4) nach Tabelle 1 der Fall
ist, so fährt der Steuerablauf mit Schritt S6 fort, in dem ermittelt wird, ob die Posi
tionsdaten zuverlässig sind.
Wird festgestellt, dass die Positionsdaten zuverlässig sind, wie dies für das Muster
(3) nach Tabelle 1 der Fall ist, so fährt der Steuerablauf mit Schritt S7 fort. In
Schritt S7 greift die Steuerung 5 die Positionsdaten auf, um die Autofokusoperati
on durchzuführen. Anschließend betätigt die Steuerung 5 in Schritt S4 den Lin
senantriebsmotor des Antriebsmechanismus 45, um die Fokussierlinse 22 ent
sprechend den Positionsdaten in eine vorbestimmte Position zu bewegen. Im
Ergebnis wird so in Schritt S5 über die Fokussierlinse 22, die in die vorbestimmte
Position bewegt worden ist, auf das Zielobjekt 6 scharfgestellt. Anschließend kehrt
der Steuerablauf zur Hauptroutine zurück.
Wird in Schritt S6 festgestellt, dass die Positionsdaten nicht zuverlässig sind, wie
dies für das Muster (4) in Tabelle 1 der Fall ist, so fährt der Steuerablauf mit
Schritt S8 fort, in dem festgestellt wird, dass sowohl die Entfernungsdaten als
auch die Positionsdaten nicht verfügbar sind, d. h. auf das Zielobjekt nicht scharf
gestellt werden kann, so dass der Steuerablauf zur Hauptroutine zurückkehrt. In
diesem Fall wird in Schritt S105 nach Fig. 3 die Fokussierlinse 22 so angetrieben,
dass auf ein Objekt in der entsprechenden Entwurfsentfernung scharfgestellt wird,
die in der Einstellvorrichtung 54 gespeichert ist.
In dem eben erläuterten Ausführungsbeispiel des in Fig. 4 gezeigten Autofokus
prozesses werden die Entfernungsdaten und die Positionsdaten gleichzeitig in
Schritt S1 ermittelt. Es ist jedoch ebenso möglich, die Positionsdaten und die
Entfernungsdaten in der in dem Flussdiagramm nach Fig. 5 gezeigten Reihenfol
ge oder die Entfernungsdaten und die Positionsdaten in der in dem Flussdia
gramm nach Fig. 6 gezeigten Reihenfolge zu ermitteln, da die Zuverlässigkeit der
Entfernungsdaten und der Positionsdaten nicht gleichzeitig bestimmt wird.
Erhält man in den Prozessen nach den Fig. 3 und 4 über das Entfernungsmess
system 3 zuverlässige Entfernungsdaten, so kann, wie oben beschrieben, die
Autofokusoperation unter Verwendung der Entfernungsdaten und nicht der Positi
onsdaten durchgeführt werden, da die Entfernungsdaten in der Regel zuverlässi
ger als die Positionsdaten sind. Es kann deshalb sicher und präzise auf das
Zielobjekt 6 scharfgestellt werden, selbst wenn das Zielobjekt 6 einer weißen
Wand ohne Kontrast gleicht. Selbst wenn das Zielobjekt 6 an einer Stelle jenseits
des vorbestimmten Messbereichs des Entfernungsmesssystems 3 angeordnet ist,
kann über das Autofokussystem nach einem Phasendifferenzverfahren, das die
von der AF-Sensoreinheit 43 ausgegebenen Positionsdaten (AF-Sensordaten)
nutzt, auf das Zielobjekt 6 scharfgestellt werden.
Fig. 7 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der mit einem Autofokussystem
ausgestatteten Gesamtstation. Die mit 1' bezeichnete Gesamtstation des zweiten
Ausführungsbeispiels ist wie die Gesamtstation 1 des ersten Ausführungsbeispiels
aufgebaut, abgesehen davon, dass die Gesamtstation 1' des zweiten Ausfüh
rungsbeispiels zusätzlich eine Entwurfswert-Eingabevorrichtung 7A und eine
Messwert-Eingabevorrichtung 7B (spezifizierter Wert) enthält, die jeweils an einen
zugehörigen Eingangsanschluss der Steuerung 5 angeschlossen sind.
Der Steuerung 5 werden numerische Entwurfswerte über die Eingabevorrichtung
7A zugeführt. Beispielsweise werden über die Eingabevorrichtung 7A in einem
Modus der Entfernungsabsteckmessung Entwurfswerte, in einem Modus der
Absteckmessung eines Grundstücks eine bestimmte Entfernung sowie eine
Teilungszahl n zum Unterteilen dieser bestimmten Entfernung in n gleiche Teile, in
einem Modus der Koordinatenabsteckmessung spezifizierte Koordinatendaten
und in einem Modus der Breitenabsteckmessung ein einziger Entfernungswert
sowie ein einziger Breitenwert eingegeben.
Der Steuerung 5 werden über die Messwert-Eingabevorrichtung Messwerte (spe
zifizierte Werte) zugeführt. Beispielsweise wird in einem Modus der Absteckmes
sung eines Grundstücks über die Eingabevorrichtung 7B eine Referenzdistanz
eingegeben, während in einem Modus der Breitenabsteckmessung über die
Eingabevorrichtung 7B eine einzelne Entfernung eingegeben wird.
Die mit der in Fig. 7 gezeigten Gesamtstation 1' auf konsekutiver Basis durchge
führte Operation zur Entfernungsabsteckmessung wird im Folgenden unter Be
zugnahme auf das Flussdiagramm nach Fig. 8 beschrieben.
Zunächst werden in Schritt SB1 der Steuerung 5 über die Entwurfswert-
Eingabevorrichtung 7A und die Messwert-Eingabevorrichtung 7B die spezifizierte
Entfernung und andere Entwurfsdaten zugeführt, die für die konsekutive Entfer
nungsabsteckmessung benötigt werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die
Bedienperson vor Schritt SB1 einen geeigneten Messmodus im Voraus auswäh
len muss, wenn eine Absteckoperation wie eine Entfernungsabsteckmessung,
eine Koordinatenabsteckmessung, eine Messung zum Abstecken eines Grund
stücks oder eine Breitenabsteckmessung durchgeführt werden soll.
Anschließend wird in Schritt SB2 mit Drücken der Entfernungsmess-Starttaste 51
ein Modus der nachführenden Entfernungsmessung (konsekutiver Entfernungs
messmodus) ausgewählt. Mit Drücken der Starttaste 51 starten gleichzeitig eine
Operation zur nachführenden Entfernungsmessung und die konsekutive Autofo
kusoperation. Durch diese Operationen wird der gemessene Entfernungswert
ermittelt, unmittelbar nachdem das an einem Ziel reflektierte Messlicht zur Ge
samtstation 1' zurückkehrt, während die gemessene Entfernung sowie die Abwei
chung zwischen dem eingegebenen Entwurfswert (spezifizierte Entfernung) und
dieser gemessenen Entfernung auf der Anzeigevorrichtung 8 angezeigt werden.
Anschließend wird eine Visieroperation durchgeführt, wenn das Ziel mit dem
Zielfernrohr nicht anvisiert ist. Diese Visieroperation wird so lange durchgeführt,
bis die Operation zur nachführenden Entfernungsmessung oder die konsekutive
Autofokusoperation endet (Schritt SB3). In der Visieroperation verfolgt die Be
dienperson das Ziel, indem sie dieses manuell mit dem Zielfernrohr so anvisiert,
dass dessen optische Achse im Wesentlichen auf das Ziel gerichtet ist, während
sie das Ziel durch einen nicht gezeigten Kollimator betrachtet, der an dem Ziel
fernrohr angebracht ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel visiert also die
Bedienperson das Ziel so an, dass die optische Achse des Zielfernrohrs im We
sentlichen in einer Linie mit dem Ziel liegt. Ist das Zielfernrohr auf das Ziel scharf
gestellt, so zielt die Bedienperson mit dem Zielfernrohr manuell auf die Mitte des
Ziels.
Nach Schritt SB2 wird in Schritt SB4 ermittelt, ob auf das Ziel scharfgestellt ist.
Schritt SB4 wird jedes Mal durchgeführt, wenn der Autofokusprozess durchgeführt
wird, den das Autofokussystem 4 wiederholt durchführt. Wird dagegen festgestellt,
dass auf das Ziel nicht scharfgestellt ist, so fährt der Steuerablauf mit Schritt SB5
fort. Wird festgestellt, dass auf das Ziel scharfgestellt ist, so fährt der Steuerablauf
mit SB6 fort.
In Schritt SB5 betätigt die Steuerung 5 den Linsenantrieb 45, um die Fokussierlin
se 22 im Vorfeld in eine vorbestimmte Position zu bewegen und so auf ein Objekt
in der entsprechenden Entwurfsentfernung, die in der Standardwert-
Einstellvorrichtung 54 gespeichert ist, scharfzustellen, bevor die anschließende
Autofokusoperation durchgeführt wird.
In Schritt SB6 wird überprüft, ob der gemessene Entfernungswert bestimmt wor
den ist. Wird in Schritt SB6 festgestellt, dass der gemessene Entfernungswert
noch nicht bestimmt worden ist, so fährt der Steuerablauf mit Schritt SB8 fort.
Schritt SB6 wird so lange wiederholt, bis in Schritt SB6 festgestellt wird, dass der
gemessene Entfernungswert ermittelt worden ist, außer es wird eine nicht ge
zeigte Entfernungsmess-Stopptaste gedrückt, da der gemessene Entfernungswert
ermittelt wird, unmittelbar nachdem das an dem Ziel reflektierte Messlicht zur
Gesamtstation 1' zurückkehrt, während die Visieroperation durchgeführt wird.
Wird in Schritt SB6 festgestellt, dass der gemessene Entfernungswert ermittelt
worden ist, so werden dieser und die Abweichung zwischen dem eingegebenen
Entwurfswert (spezifizierte Entfernung) und der gemessenen Entfernung von dem
Ziel auf der Anzeigevorrichtung 8 angezeigt (Schritt SB7).
Im Ergebnis kann die Bedienperson die Abweichung des aktuellen Orts des Ziels
gegenüber einem Absteckpunkt feststellen, indem sie auf die Anzeigevorrichtung
8 blickt. Dies erlaubt es der Bedienperson der Gesamtstation 1, die das Ziel
haltende Person so anzuleiten, das Ziel entsprechend dieser Abweichung zu
verstellen. In dem Moment, in dem die auf der Anzeigevorrichtung 8 angezeigte
Abweichung Null wird, ist die Absteckoperation, in der das Ziel an einem Absteck
punkt aufgestellt wird, abgeschlossen. Nach Schritt SB7 wird in Schritt SB8 er
mittelt, ob die Entfernungsmess-Stopptaste gedrückt ist. Wird die Stopptaste
während der Visieroperation gedrückt, so fährt der Steuerablauf mit Schritt SB9
fort, und die nachführenden Entfernungsmessung und die konsekutive Autofoku
soperation werden beendet. Anderenfalls kehrt der Steuerablauf ausgehend von
Schritt SB8 zu Schritt SB4 zurück, um die Schritte SB4 bis SB8 zu wiederholen.
Wie die beiden vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele der Gesamtstation
zeigen, werden die Entfernungsdaten und die Positionsdaten (AF-Sensordaten)
selektiv, effizient und einander ergänzend genutzt. So kann auf das Zielobjekt
zuverlässig und präzise scharfgestellt werden, selbst wenn dieses einer weißen
Wand ohne Kontrast gleicht, wodurch die Wahrscheinlichkeit dafür, dass die
Autofokusoperation fehlschlägt, minimiert wird. Dies verbessert die Zuverlässigkeit
des Autofokussystems und ermöglicht einen schnellen Abschluss der Absteckope
ration.
Wird mit einer herkömmlichen Gesamtstation eine Entfernungsmessung ohne
Prisma durchgeführt, so besteht die Gefahr, dass der Messpunkt nicht deutlich
erkannt oder falsch erkannt wird. Mit dem ersten und dem zweiten Ausführungs
beispiel der Gesamtstation ist es möglich, den Messpunkt ohne Prisma unter
verschiedenen Bedingungen zuverlässig in Scharfstellung zu bringen.
Ist in den beiden erläuterten Ausführungsbeispielen der Gesamtstation der Modus
der nachführenden Entfernungsmessung eingestellt, in dem eine Operation wie
die Entfernungsabsteckmessung durchgeführt wird, so startet die konsekutive
Autofokusoperation gleichzeitig mit der Operation der Entfernungsabsteckmes
sung. Es ist deshalb nicht mehr erforderlich, eine AF-Starttaste zu drücken. Da
durch kann der Benutzer der Gesamtstation seine Konzentration voll auf die
Visieroperation richten. Die Absteckoperation kann so rasch abgeschlossen
werden.
Die Fig. 10 bis 15 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der mit einem Autofokus
system ausgestatteten Gesamtstation. Diese mit 100 bezeichnete Gesamtstation,
die im Gebrauch auf ein nicht gezeigtes Dreibein montiert ist, enthält ein Zielfern
rohr 102 als Zieloptik, ein Entfernungsmesssystem (EDM) 103, ein nicht gezeigtes
Winkelmesssystem und eine lösbare AF-Antriebseinheit (AF-System) 104.
Wie in Fig. 13 gezeigt, enthält das Zielfernrohr 102 eine Objektivlinse 121, eine
Fokussierlinse 123, ein Porroprismen-Aufrichtsystem 124 als Aufrichtoptik, eine
Bildebenenplatte (Fadenkreuzplatte) 125 und ein Okular 122 in dieser Reihenfolge
von der Objektseite her gesehen, d. h. in Fig. 13 von links nach rechts.
Die Fokussierlinse 123 ist in Richtung ihrer optischen Achse geführt. Die axiale
Position der Fokussierlinse 123 wird über einen AF-Antriebsmechanismus 142,
der in der AF-Antriebseinheit 104 vorgesehen ist, automatisch entsprechend der
Entfernung von einem Zielobjekt eingestellt, um das Bild des Zielobjektes scharf
zustellen, das die Objektivlinse 121 auf der ihr zugewandten Vorderfläche der
Bildebenenplatte 125 erzeugt. Das Bild des Zielobjektes kann so präzise auf die
Vorderfläche der Bildebenenplatte 125 fokussiert werden, indem die axiale Positi
on der Fokussierlinse 123 automatisch entsprechend der Entfernung von dem
Zielobjekt eingestellt wird. Die Bedienperson visiert über das Okular 122 ein
vergrößertes Bild des Zielobjektes an, das auf die Bildebenenplatte 125 fokussiert
ist. Die Fokussierlinse 123 wird längs ihrer optischen Achse entweder automatisch
über den AF-Antriebsmechanismus 142 oder manuell über ein manuelles Fokus
siersystem 105 (MF) oder aber ein motorisiertes Fokussiersystem 106 (motori
siertes manuelles Fokussiersystem/PF-System) bewegt. Ist die AF-Antriebseinheit
104 vom Oberteil des Zielfernrohrs 102 abgenommen, so kann die Fokussierlinse
123 über das manuelle Fokussiersystem 105 oder das motorisierte Fokussiersy
stem 106 angetrieben werden.
Ein Strahlteilerprisma (optisches Strahlteilerelement/Lichtführungselement) 126 ist
auf eine geneigte Fläche 124A des Porroprismen-Aufrichtsystems 124 so geklebt,
dass ein Teil des in das Porroprismen-Aufrichtsystem 124 gelangenden Lichtes in
das Strahlteilerprisma 126 eintritt und von diesem auf einen AF-Sensor 141 re
flektiert wird, wie Fig. 13 zeigt.
Auf der Bildebenenplatte 125 ist ein Fadenkreuz ausgebildet, wie dies im Stand
der Technik üblich ist.
Wie Fig. 15 zeigt, ist die AF-Antriebseinheit 104 über vier Setzschrauben 146, von
denen in Fig. 15 nur eine gezeigt ist, abnehmbar am Oberteil eines Gehäuses
102A des Zielfernrohrs 102 montiert. Wie in Fig. 14 gezeigt, enthält die AF-
Antriebseinheit 104 in einem Gehäuse 104A einen AF-Sensor 141, z. B. ein Paar
Multisegment-CCD-Liniensensoren, einen AF-Antriebsmechanismus 142, eine
AF-Steuerung 143 und eine AF-Stromquelle 145. Ist die AF-Antriebseinheit 104
richtig an dem Gehäuse 102A des Zielfernrohrs 102 montiert, so ist der AF-
Sensor 141 optisch an der in dem Gehäuse 102A angeordneten Zielfernrohroptik
102 ausgerichtet, der AF-Antriebsmechanismus 142 mechanisch mit der Fokus
sierlinse 123 verbunden und die AF-Steuerung 143 über einen Stecker 144A und
eine Buchse 144B elektrisch mit einer AF-Starttaste 144C eines Fokussiersteuer
teils 144 verbunden.
Der AF-Sensor 141 empfängt einen Teil des Lichtes, das von dem Zielobjekt in
das Porroprismen-Aufrichtsystem 124 gelangt, und gewinnt daraus eine Informati
on über den Scharfstellpunkt des Zielfernrohrs bezüglich des Zielobjektes. In dem
dritten Ausführungsbeispiel des Zielfernrohrs wird der Teil des Lichtes, der in das
Porroprismen-Aufrichtsystem 124 gelangt, über das Strahlteilerprisma 126 auf die
nicht gezeigte lichtempfindliche Fläche des AF-Sensors 141 geleitet. Der AF-
Sensor 141 erfasst den Scharfstellzustand, z. B. einen vorderen oder einen hinte
ren Schärfenpunkt, in einer gezeigten Referenzbildebene, die optisch äquivalent
zu einer Stelle ist, an der das Fadenkreuz der Bildebenenplatte 125 angeordnet
ist. Die AF-Steuerung 143 berechnet in einer vorbestimmten Defokusoperation in
Abhängigkeit der von dem AF-Sensor 141 ausgegebenen AF-Sensordaten
(Schärfenpunkt-Positionsdaten) einen Defokuswert und die Richtung der Fokus
verschiebung. Mit dem berechneten Defokuswert und der Richtung der Fokusver
schiebung kann die Fokussierlinse 123 in eine Scharfstellposition bezüglich des
Zielobjektes bewegt werden.
Ist die AF-Antriebseinheit 104 richtig an dem Gehäuse 102A des Zielfernrohrs 102
montiert, so fällt das Lichtbündel, das aus einer Austrittsfläche des Strahlteiler
prismas 126 austritt, über eine an einer Deckplatte des Gehäuses 102A ausgebil
dete erste Öffnung 121A und eine an einer Bodenplatte des Gehäuses 104A
ausgebildete zweite Öffnung 141A auf eine nicht gezeigte lichtempfindliche Fläche
des AF-Sensors 141, wie aus Fig. 15 hervorgeht. Die Öffnungen 121A und 141A
sind fluchtend zueinander angeordnet, wenn die AF-Antriebseinheit 104 richtig an
dem Gehäuse 102A des Zielfernrohrs 102 montiert ist. Die Öffnungen 121A und
141A sowie das Strahlteilerprisma 126 bilden eine Lichtführung. Das Lichtbündel,
das aus der Austrittsfläche des Strahlteilerprismas 126 austritt, kann in einer
alternativen Ausgestaltung über einen herkömmlichen optischen Koppler, d. h.
eine Lichtführung mit lösbaren Steckverbindungen, auf die lichtempfindliche
Fläche des AF-Sensors 141A geleitet werden.
Wie in Fig. 12 gezeigt, hat der AF-Antriebsmechanismus 142 einen AF-Motor
142B, ein Antriebszahnrad 142C, das an der Antriebswelle des AF-Motors 142B
befestigt ist, sowie einen Radzug mit einem nicht gezeigten ersten Zahnrad und
einem Endzahnrad 142D. In Fig. 12 ist von den Zahnrädern des Zahnzugs ledig
lich das Endzahnrad 142D gezeigt. Das erste Zahnrad des Radzugs steht in
Eingriff mit dem Antriebszahnrad 142C, während das Endzahnrad 142D des
Radzugs in Eingriff mit einer umlaufenden Zahnung 123B in Eingriff steht, die an
einem drehbaren Linsentubus 123A ausgebildet ist und so ebenfalls ein Zahnrad
bildet. Das Endzahnrad 142D ragt teilweise aus einer an der Bodenplatte der AF-
Antriebseinheit 104 ausgebildete rechteckige Öffnung 142A heraus und steht so
von der genannten Bodenplatte teilweise nach unten über, wie Fig. 15 zeigt. Das
Gehäuse 102A des Zielfernrohrs 102 hat an seiner Deckplatte eine entsprechen
de rechteckige Öffnung 122A, durch die die umlaufende Zahnung 123B des
Linsentubus 123A teilweise nach außen ragt und so von der genannten Deck
platte nach oben übersteht, so dass sie mit dem Endzahnrad 142D in Eingriff
steht. Das Endzahnrad 142D und die umlaufende Zahnung 123B bilden eine
Kraftübertragungsvorrichtung, welche die von dem AF-Antriebsmechanismus
erzeugte Antriebskraft auf die Fokussierlinse bzw. Fokussierlinsengruppe über
trägt.
Wie in Fig. 14 und 15 gezeigt, hat das Gehäuse 104A längs seiner Bodenkante
einen ringförmigen Vorsprung 104B, der für einen Zwischenraum zwischen der
Bodenplatte des Gehäuses 104A und der Deckplatte des Gehäuses 102A sorgt,
in dem das Endzahnrad 142D und die umlaufende Zahnung 123B ineinander
greifen. Das Endzahnrad 142D und die umlaufende Zahnung 123B bilden eine
mechanische Kopplung, die den AF-Antriebsmechanismus 142 mit dem drehba
ren Linsentubus 123A koppelt. Ist die AF-Antriebseinheit 104 auf das Zielfernrohr
102 montiert, so greifen das Endzahnrad 142D und die umlaufende Zahnung
123B ineinander.
Wie in Fig. 12 gezeigt, ist der drehbare Linsentubus 123A verschiebbar auf einem
Innentubus 150 angebracht, der die Fokussierlinse 123 umgibt und so hält. Der
Innentubus 150 ist über einen herkömmlichen Führungsmechanismus linear längs
der optischen Achse der Fokussierlinse 123 geführt. Der drehbare Linsentubus
123A hat an seiner Innenfläche ein Innengewinde in Form eines Helikoidal- oder
Schraubengewindes 150A, während der Innentubus 150 an seiner Außenfläche
ein Außengewinde in Form eines Helikoidalgewindes 150B hat, das in das Innen
gewinde 150A eingreift. Durch Drehen des Linsentubus 123A wird somit der
Innentubus 150 längs der optischen Achse der Fokussierlinse 123 relativ zum
Linsentubus 123A bewegt, wodurch die axiale Position der Fokussierlinse 123
eingestellt und so auf das Zielobjekt scharfgestellt werden kann. Die Fokussierlin
se 123 wird also durch Drehen des AF-Motors 142B längs ihrer optischen Achse
bewegt.
In dem dritten Ausführungsbeispiel steht die umlaufende Zahnung 123B des
drehbaren Linsentubus 123A von der Deckplatte des Gehäuses 102A teilweise
nach außen über. Das Zielfernrohr 102 kann jedoch auch so gestaltet sein, dass
die Zahnung 123B nicht von der genannten Deckplatte nach außen übersteht. Bei
dieser Ausgestaltung muss die rechteckige Öffnung 122A lediglich mit einem nicht
gezeigten einfachen Abdeckelement verschlossen werden, wenn die Gesamtsta
tion 100 als Instrument ohne AF-Antriebseinheit 104 hergestellt wird.
Die AF-Steuerung 143 berechnet den Defokuswert entsprechend den von dem
AF-Sensor 141 ausgegebenen AF-Sensordaten, um die Fokussierlinse 123 be
züglich des Zielobjektes in ihre Scharfstellposition zu bewegen, und führt, falls
erforderlich, gleichzeitig unter Verwendung der AF-Sensordaten eine Entfer
nungsmessoperation durch, um die Entfernung von dem Zielobjekt zu ermitteln.
Die AF-Steuerung 143 führt mit Drücken der AF-Starttaste 144C des Fokussier
steuerteils 144, der am hinteren Teil des Gehäuses 102A des Zielfernrohrs 102
um das Okular 122 herum angeordnet ist (vgl. Fig. 15), die Autofokusoperation
durch. In dem dritten Ausführungsbeispiel des Zielfernrohrs ist der Fokussiersteu
erteil 144 am hinteren Teil des Gehäuses 102A, also an einem Teil des Körpers
der Gesamtstation 100 vorgesehen. Der Fokussiersteuerteil 144 enthält die AF-
Starttaste 144C, einen manuell betätigbaren Fokussierring 144D und ein Paar
manuell betätigbare Fokussierschalter 144E. Wie in Fig. 13 gezeigt, ist die AF-
Starttaste 144C über den an dem Gehäuse 102A vorgesehenen Stecker 144A
sowie die an dem Gehäuse 104A vorgesehene Buchse 144B elektrisch an die
Steuerung 143 angeschlossen. Die beiden Fokussierschalter 144E sind an das
motorisierte Fokussiersystem 106 angeschlossen, das die Fokussierlinse 123
entlang der optischen Achse bewegt. Die AF-Steuerung 143 ist in dem Gehäuse
104A der AF-Antriebseinheit 104 angeordnet und steuert den AF-Motor 1428 des
Antriebsmechanismus 142. Die AF-Steuerung 143 kann jedoch auch so modifi
ziert werden, dass sie sowohl den AF-Motor 142B als auch das Entfernungs
messsystem 103 steuert. In diesem Fall kann die AF-Steuerung 143 in dem
Gehäuse des Entfernungsmesssystems 103 oder an geeigneter Stelle in dem
Hauptkörper des Zielfernrohrs 100 untergebracht werden.
Unter Berücksichtigung der Bedienbarkeit ist die AF-Starttaste 144C, die die
Bedienperson drückt, um den AF-Motor 142B des AF-Antriebssystems 104 zu
betätigen und so automatisch auf das Zielobjekt scharfzustellen, zusammen mit
anderen Steuertasten oder -schaltern, z. B. den beiden Fokussierschaltern 144E,
an dem Fokussiersteuerteil 144 angeordnet. Die AF-Starttaste 144C kann jedoch
auch so an dem Gehäuse 104A der AF-Antriebseinheit 104 angeordnet werden,
wie dies Fig. 16 zeigt. In Fig. 16 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines grund
legenden Teils der Gesamtstation 100 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel
ist eine AF-Starttaste 144C', die der AF-Starttaste 144C entspricht, an dem Ge
häuse 104A der AF-Antriebseinheit 104 vorgesehen. Unter Berücksichtigung des
Falls, dass die Gesamtstation 100 ohne die AF-Antriebseinheit 104 verwendet
wird, sind der manuell betätigbare Fokussierring 144D und die beiden Fokussier
schalter 144E in diesem Ausführungsbeispiel an dem Gehäuse 102A des Zielfern
rohrs 102 angeordnet. Die beiden Fokussierschalter 144E werden von Hand
betätigt, um über das motorisierte Fokussiersystem 106 einen in dem Gehäuse
102A angeordneten, nicht gezeigten PF-Motor vorwärts und rückwärts drehen zu
lassen.
Die AF-Stromquelle 145, die in dem Gehäuse 104A der AF-Antriebseinheit 104
untergebracht ist, enthält eine Batterie, die ausschließlich von der AF-
Antriebseinheit 104, d. h. dem AF-Motor 142B und der AF-Steuerung 143, genutzt
wird. Die Batterie der AF-Stromquelle 145 ist also unabhängig von einer nicht
gezeigten weiteren Batterie, die in dem Körper der Gesamtstation 100 unterge
bracht ist und als Hauptstromquelle der Gesamtstation 100 dient. Die AF-
Antriebseinheit 104 ist somit auch dann betriebsbereit, wenn die als Hauptstrom
quelle dienende Batterie der Gesamtstation 100 ausfällt. Die AF-Stromquelle 145
in der AF-Antriebseinheit 104 kann weggelassen werden, wenn die Gesamtstation
100 so modifiziert wird, dass die in deren Körper untergebrachte Batterie die AF-
Antriebseinheit 104 mit Energie versorgt. In diesem Fall muss die Gesamtstation
natürlich eine Stromversorgungsleitung haben, um die AF-Antriebseinheit 104
über geeignete Stecker oder dergleichen mit dem Strom zu versorgen, den die in
dem Körper der Gesamtstation 100 untergebrachte Batterie liefert.
Wie oben erläutert, ist bei dem mit einem Autofokussystem ausgestatteten Ver
messungsinstrument gemäß drittem Ausführungsbeispiel die AF-Antriebseinheit
104 unabhängig von dem Körper der Gesamtstation 100 vorgesehen und über die
Setzschrauben 146 einfach elektrisch, optisch und mechanisch an diesen an
schließbar. Werden ein Instrumententyp mit Autofokussystem und ein Instrumen
tentyp ohne Autofokussystem gefertigt, so kann der Großteil der Komponenten für
beide Instrumententypen verwendet werden, wodurch die Fertigungskosten sin
ken. Der Hersteller kann also diese beiden Instrumententypen zu günstigen Prei
sen anbieten. Außerdem kann die AF-Antriebseinheit entfernt werden, wenn die
Gesamtstation von einem Ort zum nächsten getragen wird, was den Transport der
Gesamtstation vereinfacht.
Die Bedienperson kann nach Bedarf die AF-Antriebseinheit von dem Körper der
Gesamtstation abnehmen, was die Anpassungsfähigkeit der Gesamtstation ver
bessert. Das dritte Ausführungsbeispiel zeigt ein Vermessungsinstrument, das mit
einem Autofokussystem ausgestattet ist, das einfach und schnell überprüft oder
repariert werden kann, indem es nach Bedarf vom Körper des Vermessungsin
strumentes abgenommen wird. Außerdem können ein Instrumententyp mit Auto
fokussystem und ein Instrumententyp ohne Autofokussystem leicht und zu gerin
gen Kosten gefertigt werden.
Die Erfindung ist nicht nur auf eine Gesamtstation anwendbar, die sowohl ein
Entfernungsmesssystem als auch ein Winkelmesssystem hat. Sie ist ebenso auf
eine elektronischen Entfernungsmesser anwendbar, der ein Entfernungsmesssy
stem, jedoch kein Winkelmesssystem hat.
Claims (30)
1. Vermessungsinstrument mit
einer Zielfernrohroptik zum Anvisieren eines Zielobjektes,
einem Entfernungsmesssystem, das die Objektentfernung misst und erste Daten ausgibt,
einem Phasenerfassungs-Autofokussystem, das den Fokussierzustand eines Bildes des Zielobjektes in einer Referenzbildebene erfasst und zweite Daten ausgibt, und
einer AF-Antriebsvorrichtung, die ausgebildet ist, eine Fokussierlinse der Zielfernrohroptik entsprechend den ersten oder den zweiten Daten so bewe gen, dass auf das Zielobjekt scharfgestellt wird.
einer Zielfernrohroptik zum Anvisieren eines Zielobjektes,
einem Entfernungsmesssystem, das die Objektentfernung misst und erste Daten ausgibt,
einem Phasenerfassungs-Autofokussystem, das den Fokussierzustand eines Bildes des Zielobjektes in einer Referenzbildebene erfasst und zweite Daten ausgibt, und
einer AF-Antriebsvorrichtung, die ausgebildet ist, eine Fokussierlinse der Zielfernrohroptik entsprechend den ersten oder den zweiten Daten so bewe gen, dass auf das Zielobjekt scharfgestellt wird.
2. Vermessungsinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Starttaste vorgesehen ist und mit einmaligem Drücken dieser Starttaste
das Entfernungsmesssystem und die AF-Antriebsvorrichtung konsekutiv ar
beiten.
3. Vermessungsinstrument nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine
Steuerung, die einen konsekutiven Autofokusmodus, in dem über die AF-
Antriebsvorrichtung automatisch und konsekutiv auf das Zielobjekt scharfge
stellt wird, und einen konsekutiven Entfernungsmessmodus bereitstellt, in
dem über das Entfernungsmesssystem die Objektentfernung konsekutiv
gemessen wird, wobei der konsekutive Autofakusmodus gleichzeitig mit dem
konsekutiven Entfernungsmessmodus gestartet wird.
4. Vermessungsinstrument nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine
Steuerung, welche die AF-Antriebsvorrichtung so steuert, dass diese die Fo
kussierlinse in eine vorbestimmte Position bewegt, so dass auf ein Objekt in
einer vorbestimmter Entfernung scharfgestellt wird, wenn die Fokussierung
auf das Zielobjekt in einem Messmodus, in dem sich das Zielobjekt an einem
beliebigen Stelle befindet, nicht möglich ist.
5. Vermessungsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass es eine Gesamtstation ist.
6. Vermessungsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass das Entfernungsmesssystem einen Entfer
nungsmesser enthält, der ein Lichtaussendeelement und ein Lichtempfangs
element hat.
7. Vermessungsinstrument nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass das Phasenerfassungs-Autofokussystem ein
Paar Liniensensoren enthält.
8. Vermessungsinstrument mit
einer Zielfernrohroptik zum Anvisieren eines Zielobjektes,
einem Entfernungsmesssystem zum Messen der Objektentfernung,
einem Phasenerfassungs-Autofokussystem zum Erfassen des Fokussierzu standes eines Bildes des Zielobjektes in eine Referenzbildebene, und
einer AF-Antriebsvorrichtung, die eine Fokussierlinse der Zielfernrohroptik entsprechend einem Ausgangssignal des Phasendifferenz-Autofokus systems so bewegt, dass auf das Zielobjekt scharfgestellt wird.
einer Zielfernrohroptik zum Anvisieren eines Zielobjektes,
einem Entfernungsmesssystem zum Messen der Objektentfernung,
einem Phasenerfassungs-Autofokussystem zum Erfassen des Fokussierzu standes eines Bildes des Zielobjektes in eine Referenzbildebene, und
einer AF-Antriebsvorrichtung, die eine Fokussierlinse der Zielfernrohroptik entsprechend einem Ausgangssignal des Phasendifferenz-Autofokus systems so bewegt, dass auf das Zielobjekt scharfgestellt wird.
9. Vermessungsinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die AF-Antriebsvorrichtung die Fokussierlinse zur Fokussierung auf das Ziel
objekt entsprechend dem Ausgangssignal des Phasenerfassungs-
Autofokussystems bewegt, ohne eine Reflexionsvorrichtung am Ort des Ziel
objektes zu nutzen.
10. Vermessungsinstrument nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Starttaste vorgesehen ist und durch einmaliges Drücken dieser Startta
ste das Entfernungsmesssystem und die AF-Antriebsvorrichtung konsekutiv
arbeiten.
11. Vermessungsinstrument nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine
Steuerung, die einen konsekutiven Autofokusmodus, in dem über die AF-
Antriebsvorrichtung automatisch und konsekutiv auf das Zielobjekt scharfge
stellt wird, und einen konsekutiven Entfernungsmessmodus bereitstellt, in
dem über das Entfernungsmesssystem dle Objektentfernung konsekutiv
gemessen wird, wobei der konsekutive Autofokusmodus gleichzeitig mit dem
konsekutiven Entfernungsmessmodus gestartet wird.
12. Vermessungsinstrument nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine
Steuerung, welche die AF-Antriebsvorrichtung so steuert, dass diese die Fo
kussierlinse in eine vorbestimmte Position bewegt, so dass auf ein Objekt in
einer vorbestimmter Entfernung scharfgestellt wird, wenn die Fokussierung
auf das Zielobjekt in einem Messmodus, in dem sich das Zielobjekt an einem
beliebigen Stelle befindet, nicht möglich ist.
13. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge
kennzeichnet, dass es eine Gesamtstation ist.
14. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch ge
kennzeichnet, dass das Entfernungsmesssystem einen Entfernungsmesser
enthält, der ein Lichtaussendeelement und ein Lichtempfangselement hat.
15. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet, dass das Phasenerfassungs-Autofokussystem ein Paar Lini
ensensoren enthält.
16. Vermessungsinstrument mit
einem Zielfernrohr zum Anvisieren eines Zielobjektes und
einer getrennt von dem Zielfernrohr vorgesehenen AF-Antriebseinheit, die an einem Körper des Vermessungsinstrumentes montierbar und von diesem abnehmbar ist,
wobei die AF-Antriebseinheit versehen ist mit
einem Sensor, der einen Teil eines durch eine Objektivlinse des Zielfernrohrs tretenden Lichtbündels empfängt,
einem Antriebsmechanismus, der eine Fokussierlinsengruppe des Zielfern rohrs längs deren optischer Achse bewegt,
einer Steuerung, der von dem Sensor ausgegebene Sensordaten zugeführt werden und die den Antriebsmechanismus entsprechend diesen Sensorda ten so steuert, dass das Zielfernrohr auf das Zielobjekt scharfgestellt wird, und
einer Kraftübertragungsvorrichtung, welche die von dem Antriebsmechanis mus erzeugte Antriebskraft auf die Fokussierlinsengruppe überträgt, wenn die AF-Antriebseinheit an dem Körper des Vermessungsinstrumentes mon tiert ist.
einem Zielfernrohr zum Anvisieren eines Zielobjektes und
einer getrennt von dem Zielfernrohr vorgesehenen AF-Antriebseinheit, die an einem Körper des Vermessungsinstrumentes montierbar und von diesem abnehmbar ist,
wobei die AF-Antriebseinheit versehen ist mit
einem Sensor, der einen Teil eines durch eine Objektivlinse des Zielfernrohrs tretenden Lichtbündels empfängt,
einem Antriebsmechanismus, der eine Fokussierlinsengruppe des Zielfern rohrs längs deren optischer Achse bewegt,
einer Steuerung, der von dem Sensor ausgegebene Sensordaten zugeführt werden und die den Antriebsmechanismus entsprechend diesen Sensorda ten so steuert, dass das Zielfernrohr auf das Zielobjekt scharfgestellt wird, und
einer Kraftübertragungsvorrichtung, welche die von dem Antriebsmechanis mus erzeugte Antriebskraft auf die Fokussierlinsengruppe überträgt, wenn die AF-Antriebseinheit an dem Körper des Vermessungsinstrumentes mon tiert ist.
17. Vermessungsinstrument nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch eine
zwischen der AF-Antriebseinheit und dem Körper des Vermessungsinstru
mentes angeordnete Lichtführung, die den durch die Objektivlinse tretenden
Teil des Lichtbündels auf den Sensor leitet.
18. Vermessungsinstrument nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass
die Lichtführung eine an dem Körper des Vermessungsinstrumentes ausge
bildete erste Öffnung und eine an einem Körper der AF-Antriebseinheit aus
gebildete zweite Öffnung hat und dass die beiden Öffnungen so aneinander
ausgerichtet sind, dass der genannte Teil des Lichtbündels aus dem Inneren
des Körpers des Vermessungsinstrumentes durch die beiden Öffnungen zu
dem Sensor laufen kann.
19. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, dass die AF-Antriebseinheit einen Fokussiersteuerteil hat,
der zur Steuerung des Antriebsmechanismus manuell betätigbar ist.
20. Vermessungsinstrument nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass
der Fokussiersteuerteil eine AF-Starttaste hat und die Steuerung mit Drüc
ken dieser AF-Starttaste eine Autofokusoperation vornimmt.
21. Vermessungsinstrument nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeich
net, dass der Fokussiersteuerteil in der Nähe eines Okulars des Zielfern
rohrs angeordnet ist.
22. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus und/oder die AF-
Steuerung von einer in der AF-Antriebseinheit untergebrachten Batterie mit
Energie versorgt werden.
23. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, dass der Körper des Vermessungsinstrumentes ein manu
ell betätigbares Fokussiersystem enthält, mit dem die Fokussierlinsengruppe
zum Einstellen eines Scharfstellpunktes des Zielfernrohrs manuell bewegbar
ist.
24. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch
gekennzeichnet, dass der Körper des Vermessungsinstrumentes ein moto
risiertes, manuelles Fokussiersystem enthält, mit dem die Fokussierlinsen
gruppe zum Einstellen eines Scharfstellpunktes des Zielfernrohrs durch Be
tätigen mindestens eines manuell betätigbaren Elementes bewegt wird.
25. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, dass der Körper des Vermessungsinstrumentes das Ziel
fernrohr enthält.
26. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, dass das Vermessungsinstrument eine Gesamtstation ist.
27. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsvorrichtung ein erstes Zahnrad,
das in der AF-Antriebseinheit angeordnet isl und teilweise aus dieser her
aussteht, und ein in dem Körper des Zielfernrohrs angeordnetes zweites
Zahnrad hat, wobei die beiden Zahnräder ineinandergreifen, wenn die AF-
Antriebseinheit an dem Körper des Vermessungsinstrumentes montiert ist.
28. Vermessungsinstrument nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Zahnrad teilweise aus dem Körper des Vermessungsinstrumen
tes heraussteht.
29. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch
gekennzeichnet, dass der Körper des Vermessungsinstrumentes das Ziel
fernrohr enthält, dass das Zielfernrohr eine der Fokussierlinsengruppe nach
geordnete Aufrichtoptik enthält und dass die Lichtführung ein optisches
Strahlteilerelement enthält, das an einer Fläche der Aufrichtoptik angebracht
ist.
30. Vermessungsinstrument nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass
die Aufrichtoptik ein Porroprisma enthält.
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