JP2001153655A - 測量機の自動焦点装置 - Google Patents
測量機の自動焦点装置Info
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Abstract
焦点合わせを合わせて行える簡潔な測量機の自動焦点装
置を提供するものである。 【解決手段】光電変換部15と、該光電変換部上に測定
対象物からの入射光を導く結像光学系と、該結像光学系
の集光状態を変更する駆動部17と、手動合焦入力部9
と、前記光電変換部からの出力に基づいて前記駆動部を
駆動して前記光電変換部上に測定対象物の像を結像させ
る自動合焦制御部25と、前記手動合焦入力部からの信
号により前記駆動部を駆動する手動合焦制御部33とを
具備する測量機の自動焦点装置。
Description
を有する測量機に関し、特に自動焦点合わせでは調整し
得ない個人差を調整できる様にした測量機の自動焦点装
置に関するものである。
の高い光学部品から成る光学機器であった。又、従来の
測量機では目標対象物迄直接距離測定を行える機能はな
かった為、距離測定については伸びの少ないメタルテー
プを使用して実施していた。然し、最近の測量機は電子
化が進み、測量機自体で距離測定が可能となっていると
共に測角についても電子化されてきている。最近の電気
的に測距測角を行う測量機はトータルステーションと呼
ばれる。
ながら、非常に高い分解能が要求され、視準目標に対す
る焦点合わせは、微妙な調整を必要としていた。然し、
最近の自動焦点合わせ技術の進歩は著しく、測量機に対
しても充分な精度を得られる様になってきたことから、
自動焦点装置を搭載するトータルステーションが多くな
ってきている。
スを備えたトータルステーション1での測量を示したも
のである。
テーション1から求点(測量すべき点)に置かれたポー
ル2及びプリズム3を視準し、測距測角により求点の座
標を求める。尚、図示していないが、前記トータルステ
ーション1及びポール2には通常作業者がおり、前記ポ
ール2側の作業者は測量手順に応じて該ポール2を次の
求点に移動し、前記トータルステーション1側の作業者
は移動先の前記ポール2との距離及び方向角を求める。
を向ける。自動焦点装置が作動し、前記ポール2に対し
て自動焦点合わせが行われ、前記プリズム3の中心を視
準することで、移動後の求点との距離及び方向角が測定
される。
像する像によって、光電変換した信号に基づいて焦点合
わせの制御を行っている。
に測定対象物に合焦することが可能である為、便利であ
るが、その反面一律的に測定位置に合焦する為に問題が
ある。人間の目にはそれぞれ違いや個性があり、見やす
い合焦位置がある。手動の合焦装置では、作業者の好み
の位置に合焦することができるが、機械により行われる
合焦では、個人差は反映されない為、人によっては見に
くい、或は焦点合わせが不充分であると感じる場合があ
る。
機構を具備しているものもあるが、従来のものは自動機
械式であり、自動焦点装置と手動の焦点装置とが別機構
となっており、2系統の焦点合わせ機構を必要とする。
更に、自動焦点合わせと手動焦点合わせとでは機構の切
換えが必要となり、切換えの為の複雑機構を必要とする
等構造が複雑となり、製作コストが増大する。又、複雑
な機構の為に故障が多くなる等の問題があった。
わせが行える簡潔な測量機の自動焦点装置を提供するも
のである。
整可能な対物レンズ部と、該対物レンズ部の焦点位置を
変更する駆動部と、該駆動部を制御する合焦制御部とを
有し、該合焦制御部が自動合焦制御部と手動合焦制御部
とを具備し、前記自動合焦制御部と手動合焦制御部のい
ずれかにより択一的に前記駆動部を駆動する様構成した
測量機の自動焦点装置に係り、又光電変換部と、該光電
変換部上に測定対象物からの入射光を導く結像光学系
と、該結像光学系の集光状態を変更する駆動部と、手動
合焦入力部と、前記光電変換部からの出力に基づいて前
記駆動部を駆動して前記光電変換部上に測定対象物の像
を結像させる自動合焦制御部と、前記手動合焦入力部か
らの信号により前記駆動部を駆動する手動合焦制御部と
を具備する測量機の自動焦点装置に係り、又距離表示部
を具備する表示部を具備し、測定目標物迄の概略の距離
を表示可能な測量機の自動焦点装置に係り、又集光状態
を検出する検出手段を具備し、該検出手段から求められ
る集光状態から、測定対象物迄の距離を演算し、演算結
果が前記距離表示部に表示される測量機の自動焦点装置
に係り、又前記検出手段が前記駆動部に設けられたエン
コーダである測量機の自動焦点装置に係るものである。
実施の形態を説明する。
であり、三脚(図示せず)に基台部5を介して架台6が
載設され、該架台6には視準望遠鏡部7が支持されてい
る。前記基台部5は整準螺子8を有し、該整準螺子8に
より前記架台6が水平となる様に整準が行われる。又、
前記架台6は鉛直軸心を中心に回転可能であり、前記視
準望遠鏡部7は水平軸心を中心に回転可能である。前記
架台6には手動の焦点合わせ摘み9が設けられ、又操作
表示部26が設けられている。該操作表示部26は表示
部27、操作キー28を有し、測距、測角で自動焦点合
わせを行う場合、手動の焦点合わせを行う場合に、トー
タルステーション1に作業条件等を前記操作キー28に
より入力し、更に測距、測角の測定結果等が前記表示部
27に表示される。
明する。
概略を表示する距離表示部27aが設けられ、該距離表
示部27aは上下に長い棒状であり、下端が0、上端が
∞の距離となっており、測定対象物の位置は前記距離表
示部27aに表示される横線の位置によって表示され
る。前記操作キー28はテンキー部28a、機能選択キ
ー部28bを有し、該機能選択キー部28bでは測距モ
ード、或は自動焦点モード、手動焦点モード等の機能を
選択する。
説明する。
1、微調ダイアル摘み32が組合わされたものであり、
前記粗調ダイアル摘み31は焦点合わせ摘み9の外輪と
して回転自在に設けられ、前記微調ダイアル摘み32は
前記粗調ダイアル摘み31の内側に回転自在に設けられ
ている。前記粗調ダイアル摘み31はポテンショメータ
(後述)に連結され、前記微調ダイアル摘み32はロー
タリエンコーダ(後述)に連結されている。
1が具備する自動焦点装置について説明する。
2と、焦点板13と、接眼レンズ部14とが同一光軸上
に配設され、結像光学系を構成し、該結像光学系は前記
視準望遠鏡部7に収納される。前記ビームスプリッタ1
2の分割光軸上には前記焦点板13と共役の位置にリニ
アセンサ15が配置されている。該リニアセンサ15に
は演算処理手段16が電気的に接続され、前記対物レン
ズ部11には自動焦点合わせの駆動部17が連結されて
いる。
パターンの像を形成する為のものであり、対物レンズ1
8とインタナルレンズ19とから構成されており、該イ
ンタナルレンズ19を前記駆動部17により光軸に沿っ
て移動させることでポール2、プリズム3の像を前記焦
点板13、リニアセンサ15に焦点を合わせることがで
きる。
眼レンズ部14方向と、前記リニアセンサ15方向に分
割させる為のものである。前記接眼レンズ部14は、測
量者が前記ポール2を目視する為のものである。前記焦
点板13には視準軸に対する十字線が描かれ、該焦点板
13に視準像が結像される。十字線の交点に像の中心を
一致させることにより視準方向となる。更に、前記焦点
板13の前には図示しないが、反射ミラー又はプリズム
構成される正立光学系が置かれている。
び光電変換部に該当するもので、前記対物レンズ部11
によって形成された視準目標のパターン像を電気信号に
変換する。検出信号に基づいてレベル検出及び自動焦点
合わせを行う。前記リニアセンサ15は、例えばCCD
リニアセンサであり、又フォトダイオード等の受光素子
を一次元的に配置したリニアイメージセンサであれば、
何れのセンサも採用することができる。尚、図4に於け
るリニアセンサ15は水平となる様に配置されている。
像取込み制御部22、基準信号形成部23、演算部2
4、自動合焦制御部25から主に構成され、前記演算部
24には前記操作表示部26及び手動合焦制御部33が
接続されている。前記自動合焦制御部25は前記演算部
24からの制御信号に基づき前記駆動部17を駆動し、
前記手動合焦制御部33は前記焦点合わせ摘み9から入
力される合焦信号を基に前記駆動部17を駆動する。
の自動合焦モード、手動合焦モード選択信号により、前
記自動合焦制御部25からの信号を有効にするか、或は
前記手動合焦制御部33からの信号を有効にするかを決
定する。或は、前記手動合焦制御部33からの信号が入
力された場合、該手動合焦制御部33からの信号を有効
とし、該手動合焦制御部33からの信号が途絶えて所定
時間経過後は前記自動合焦制御部25からの信号が有効
であるとする様にしてもよい。又、前記リニアセンサ1
5からの信号は前記演算部24に入力され、合焦作用の
フィードバック信号として利用される。
の演算結果に基づき、インタナルレンズ19を所定量移
動させる為のものである。本実施の形態では、前記駆動
部17のモータとして円弧モータが採用されているが、
超音波モータ等の様にインタナルレンズ19を往復移動
させることができるものであれば、何れの駆動手段も採
用することができる。尚、前記駆動部17にはエンコー
ダ20が取付けられ、モータの回転量即ち前記インタナ
ルレンズ19の移動量が検出される様になっている。
と、前記演算部24は前記リニアセンサ15からの信号
の取込みを制御し、取込んだ信号は前記記憶部21に記
憶させる。又、該記憶部21に記憶された信号の内、焦
点合わせに必要な範囲部分のみの信号が前記基準信号形
成部23に入力される様に前記画像取込み制御部22を
制御する。前記基準信号形成部23は前記画像取込み制
御部22から入力された信号を基に合焦状態を示す基準
信号を形成する。即ち、前記画像取込み制御部22から
の出力信号を微分し、立上がり、立下がりエッジから前
記基準信号を形成する。
動合焦制御部25に合焦指令信号を発し、該自動合焦制
御部25は前記駆動部17を駆動して、前記リニアセン
サ15上に像が結像する様に前記駆動部17を介してイ
ンタナルレンズ19を光軸に沿って前後に移動させる。
又、前記演算部24は前記基準信号形成部23からの信
号に基づき、前記リニアセンサ15上の像のエッジ、コ
ントラストが最も高い位置を検知して合焦させる様にな
っている。
にコントラスト方式を採用しているが、この方式に限定
されることなく、他の方式でもよい。
ルレンズ19の位置は前記エンコーダ20により検出さ
れ、該エンコーダ20の検出信号は前記演算部24に入
力される。前記エンコーダ20からの位置検出信号に基
づき前記演算部24は焦点合わせ範囲を決定し、決定さ
れた焦点合わせ範囲に対応させ前記画像取込み制御部2
2に取込み範囲の指令信号を発する。而して、前記エン
コーダ20、演算部24、画像取込み制御部22は焦点
合わせ範囲決定手段を構成する。
は、前記ビームスプリッタ12で分割され、前記リニア
センサ15に集光する。
記操作表示部26より演算部24に入力してもよいし、
又該演算部24が合焦作動開始時の前記エンコーダ20
からの位置信号を取込み、ポール2迄の距離を演算して
もよい。この距離の演算結果は、前記距離表示部27a
に表示される。
の前記リニアセンサ15の焦点合わせ範囲を決定し、前
記画像取込み制御部22に取込み範囲の指令信号を発す
る。該画像取込み制御部22は指令信号に基づき前記記
憶部21から所定範囲の画像信号を取込み前記基準信号
形成部23に出力する。
り説明する。
は、ポテンショメータ35に連結され、+Vボルト、−
Vボルトの電源(図示せず)に接続される。前記ポテン
ショメータ35の出力は前記粗調ダイアル摘み31の回
転角に比例して決定され、ポテンショメータ35の出力
は、比較器36を介して、及びV/F変換器37を介し
て正逆判定回路38に接続される。
の絶対値に比例した周波数のパルスを出力する。前記比
較器36は、入力電圧が正か負であるかを判定し、V/
F変換器37の出力を正転パルスにするか負転パルスに
するかの指示信号を正逆判定回路38に出力する。該正
逆判定回路38の正転パルス出力及び負転パルス出力
は、それぞれゲート回路39,41に接続される。該ゲ
ート回路39,41の出力は、パルスモータドライバ4
2に接続され、該パルスモータドライバ42の出力は合
焦パルスモータ43に接続される。該合焦パルスモータ
43は減速器等所要の機構を介して前記インタナルレン
ズ19に連結される。前記パルスモータドライバ42、
合焦パルスモータ43により前記駆動部17(図4参
照)が構成される。
は、ロータリエンコーダ44に連結され、該ロータリエ
ンコーダ44は90°位相の異なった2相を出力するロ
ータリエンコーダであり、前記ロータリエンコーダ44
からの2相の出力は正逆判定回路45に入力される。該
正逆判定回路45の正転パルス出力及び負転パルス出力
は、それぞれ前記ゲート回路39,41に入力される。
て、粗調整が行われる。
ると、前記ポテンショメータ35はその回転方向、回転
角度に比例した電圧を発生し、電圧は前記比較器36、
V/F変換器37、正逆判定回路38でパルス化され、
正転パルス又は負転パルスが合焦パルスモータ43に供
給され、前記粗調ダイアル摘み31の回転角度に比例し
た速度で前記合焦パルスモータ43が回転し続ける。
調ダイアル摘み32を回転する。前記ロータリエンコー
ダ44は微調ダイアル摘み32の回転角に比例したパル
ス数を発し、回転方向に対応した位相のパルスを発し、
前記パルスモータドライバ42に与える。該パルスモー
タドライバ42はパルス数分、位相で決定される方向に
前記合焦パルスモータ43を回転する。
合は、前記機能選択キー部28bにより、手動合焦モー
ドを選択する。或は、演算部24に自動/手動切替え機
能を設定し、前記手動合焦制御部33から信号が入力し
た時は手動合焦制御部33からの信号を優先させる様に
してもよい。
の復帰は、前記手動合焦制御部33からの信号が所定時
間前記演算部24に入力しない場合に、自動的に自動合
焦モードに切替る様になっている。又、自動合焦モード
で焦点合わせ作動が完了した後所定時間経過後、自動合
焦モードに切替る様にしてもよい。
ル摘み31がポテンショメータであって、微調ダイアル
摘み32がロータリエンコーダであったが、粗調ダイア
ル摘み31がロータリエンコーダであって、微調ダイア
ル摘み32がポテンショメータであってもよい。尚、前
記焦点合わせ摘み9を省略し、操作表示部26に焦点合
せ操作キー28cを設け、該焦点合わせ操作キー28c
により、手動の焦点合せを行ってもよい。
する。
らの画像信号に基づき、前記基準信号形成部23がコン
トラストの演算を行う。演算結果は基準信号として前記
演算部24に出力される。
ストの値が一定の値(しきい値)以上であるかどうかが
判断される。STEP2でコントラストがしきい値に達
していない場合には、STEP3に進み、前記演算部2
4が自動合焦制御部25に合焦指令信号を発し、前記駆
動部17を駆動して前記インタナルレンズ19を移動さ
せる。STEP3では該インタナルレンズ19を無限遠
から近距離の方向に向かって、スキャン(粗測定)を開
始する。
ストのピーク値を検出する。これはコントラストの山の
頂点を検出することにより、コントラストのピークを検
出している(山登り法)。
ピーク値がしきい値以上であるか否かを判断する。そし
て、STEP5で、一定の値に達していない場合には、
STEP6に進み、前記演算部24がインタナルレンズ
19を更に近距離の方向に向かってスキャン(粗測定)
を続行する。
前記エンコーダ20からの信号により求められる。レン
ズの位置により、前記ポール2迄の距離が前記演算部2
4により演算され、演算された結果により、自動焦点合
わせ範囲が決定され、前記画像取込み制御部22は決定
された取込み範囲の画像信号を前記基準信号形成部23
に出力する。又、前記ポール2迄の距離は前記距離表示
部27aに表示される。
部27に焦点合わせ範囲として表示する。又、前記焦点
板13に液晶表示板を使用し、該液晶表示板に焦点合わ
せ範囲を表示させても良い。尚、表示板には視準十字線
が描かれている為、焦点合わせ範囲を同時に表示させる
と複雑となることから、前記操作キー28の操作により
必要がある時のみ表示する様にしてもよい。
きい値に達している場合には、スキャンの必要がないの
で、STEP7に進む。同様にSTEP5でコントラス
トの値がしきい値に達している場合にも、スキャンの必
要がないので、STEP7に進む様になっている。この
結果、合焦動作に要する時間を飛躍的に短くすることが
できる。仮に、しきい値を標尺のコントラストの値に設
定しておくと、標尺への合焦動作が短くなり作業時間が
短縮される。
コントラストのピークの位置迄、前記演算部24が前記
自動合焦制御部25を介して前記駆動部17を駆動し、
前記インターナルレンズ19を移動させる。この位置決
めには、前記エンコーダ20の検出信号が利用される。
置近傍で低速で緻密なスキャン(精測定)を行う。又、
STEP9では焦点合わせ範囲が視野中の対象物の大き
さに適した大きさとなっているので、背景のノイズが少
なくなり、コントラストも大きくなることも相俟って精
度の高いピーク検出を行うことができる。
ると、STEP10に進み、コントラストのピークの位
置を正確に検出することができる。
出したコントラストのピークの位置に基づき、前記演算
部24が前記自動合焦制御部25を介して前記駆動部1
7を駆動し、前記インタナルレンズ19を移動させ、自
動合焦が完了する。尚、この位置決めにも前記エンコー
ダ20の検出信号が利用される。
象物迄の測距が可能な場合は、測距結果を基に前記焦点
合わせ範囲を決定する様にしてもよい。尚、この場合も
測距結果は前記距離表示部27aに表示される。更に、
焦点合わせ範囲は作業者が前記視準望遠鏡部7により、
前記ポール2を視準し、望遠鏡視野中の像の大きさに応
じて手動により選択してもよい。
前記エンコーダ20からの信号を利用したが、画像信号
をスキャンした場合、画像の両エッジでそれぞれピーク
値が得られるので、ピーク値の間隔により対象物の大き
さを判断し、対象物の大きさに応じて焦点合わせ範囲2
9を決定してもよい。
と、手動焦点合わせとを独立して行う様にしたが、自動
による焦点合わせ完了後続いて手動による焦点合わせを
行った場合、自動と手動の偏差を前記演算処理手段16
が記憶する様にし、次回の自動合焦動作では前記偏差分
を含む様にしてもよい。
点合わせ完了後作業者の目の状態に最適となる様に、手
動により焦点合せが行えるので、快適な作業が行えると
共に、焦点合わせ精度が向上し、更に焦点合わせ機構に
ついては自動/手動が共用となるので、構造が簡単にな
ると共に製作コストが低減できるという優れた効果を発
揮する。
ある。
である。
わせ摘みの斜視図である。
る。
ク図である。
ャートである。
示す説明図である。
の関係を示す説明図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 焦点位置を調整可能な対物レンズ部と、
該対物レンズ部の焦点位置を変更する駆動部と、該駆動
部を制御する合焦制御部とを有し、該合焦制御部が自動
合焦制御部と手動合焦制御部とを具備し、前記自動合焦
制御部と手動合焦制御部のいずれかにより択一的に前記
駆動部を駆動する様構成したことを特徴とする測量機の
自動焦点装置。 - 【請求項2】 光電変換部と、該光電変換部上に測定対
象物からの入射光を導く結像光学系と、該結像光学系の
集光状態を変更する駆動部と、手動合焦入力部と、前記
光電変換部からの出力に基づいて前記駆動部を駆動して
前記光電変換部上に測定対象物の像を結像させる自動合
焦制御部と、前記手動合焦入力部からの信号により前記
駆動部を駆動する手動合焦制御部とを具備することを特
徴とする測量機の自動焦点装置。 - 【請求項3】 距離表示部を具備する表示部を具備し、
測定目標物迄の概略の距離を表示可能な請求項2の測量
機の自動焦点装置。 - 【請求項4】 集光状態を検出する検出手段を具備し、
該検出手段から求められる集光状態から、測定対象物迄
の距離を演算し、演算結果が前記距離表示部に表示され
る請求項3の測量機の自動焦点装置。 - 【請求項5】 前記検出手段が前記駆動部に設けられた
エンコーダである請求項4の測量機の自動焦点装置。
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---|---|---|---|
JP33276199A JP4317631B2 (ja) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | 測量機の自動焦点装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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JP33276199A Expired - Fee Related JP4317631B2 (ja) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | 測量機の自動焦点装置 |
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1999
- 1999-11-24 JP JP33276199A patent/JP4317631B2/ja not_active Expired - Fee Related
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