JP3421528B2

JP3421528B2 - 測量機器の自動焦点装置

Info

Publication number: JP3421528B2
Application number: JP5965997A
Authority: JP
Inventors: 信一鈴木; 昌広中田
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 2003-06-30
Anticipated expiration: 2017-03-13
Also published as: JPH09304052A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

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

【０００２】

【従来技術及びその問題点】オートレベル、トランシッ
ト、セオドライトなどの測量機器は、基本的に、視準望
遠鏡と、水準器、回転角、俯仰角などを計測するスケー
ルなどを備えている。そして、測量機器を水平にセット
し、視準望遠鏡で視準点、あるいは視準物体を視準す
る。一般的な測量機器の視準望遠鏡は、物体側から順
に、対物レンズ、焦点調節レンズ及び接眼レンズを備
え、この焦点調節レンズが、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（焦
点調節）される。使用者は、レチクルと重なった像を接
眼レンズを介して観察する。

【０００３】測量機器の視準望遠鏡は、物体距離範囲が
１ｍ〜∞と一般の望遠鏡と比較して非常に広く、焦点調
節レンズが凹レンズのものは、焦点調節レンズの移動距
離は30mm前後となる。焦点調節レンズは、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（つまり焦点調節レンズの移動
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、従来の測量機器は、
焦点調節に長時間を要するという問題があった。

【０００４】そこで、測量機器に、いわゆるパッシブ型
の自動焦点装置を搭載することが考えられる。この場
合、視準望遠光学系の光路を分岐させて、分岐光路中に
おける、焦点板と等価な位置に結像された物体像をセン
サ上に再結像させて、センサの出力に基づいてデフォー
カスを検知し、焦点調節する構成とする。

【０００５】しかし、測量機器は、通常、標尺を視準物
体とし、標尺が視野の中心（レチクルの縦線上）に位置
するように視準する。視野における標尺像の大きさ、つ
まりセンサ上の標尺像の大きさは、特に遠距離では小さ
くなる。そのため、従来の自動焦点装置では、標尺が暗
く、標尺の周囲の背景が明るく周囲のコントラストが高
い場合には、標尺像の出力が小さいので、出力の大きい
背景像の出力に基づいてデフォーカスを検出し、焦点調
節してしまう虞れがある。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、このような従来の測量機器の
問題意識に基づきなされたもので、視野の中央に位置す
る主要物体の大きさ、明るさ、コントラストにかかわら
ず、主要物体に対して確実に合焦する測量機器の自動焦
点装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【発明の概要】この目的を達成する本発明は、対物光学
系および焦点調節光学系によって形成された物体像を観
察する接眼光学系を備えた望遠光学系、前記対物光学系
および焦点調節光学系により形成される、前記接眼光学
系の視野の中央を中心とした横長の焦点検出領域内の物
体像に相当する物体像光を受光し積分して電気信号を出
力するラインセンサ；このラインセンサに近接して配置
された、前記焦点検出領域の中央を中心とした中央焦点
検出領域および該中央焦点検出領域を挟む両側の焦点領
域に対応するラインセンサの受光光量をモニタする複数
のモニタ手段；前記モニタ手段のモニタ出力によって前
記ラインセンサの受光時間を制御し、前記ラインセンサ
の出力に基づいて焦点状態を検出する焦点検出手段；お
よび、前記ラインセンサの出力に基づいて、前記中央焦
点検出領域および前記両側の焦点検出領域の物体像のコ
ントラストを検出するコントラスト検出手段を備え、前
記焦点検出手段は、前記全モニタ手段のモニタ出力によ
って制御したラインセンサの出力により最大の焦点検出
領域についてコントラストを検出し、該コントラストが
所定値以上の場合は、前記視野の中央を中心とした最も
狭い中央焦点検出領域から予め設定された段階的に横方
向に拡がる中央焦点検出領域について、有効なコントラ
ストが得られるまでコントラスト検知を実行し、有効な
コントラストが得られた場合は該中央の焦点検出領域お
よび該中央のモニタ手段を選択し、該選択したモニタ手
段のみによって前記ラインセンサの受光時間を制御して
前記選択した中央の焦点検出領域からの出力に基づいて
焦点状態を検出し、有効なコントラストが得られなかっ
た場合は、前記全てのモニタ手段によって前記ラインセ
ンサの受光時間を制御して前記最大焦点検出領域からの
出力に基づいて焦点状態を検出すること、に特徴を有す
る。この構成によれば、視野内における物体像の横幅が
狭い場合であっても、有効なコントラストが得られる最
も狭い中央焦点検出領域が選択され、該中央焦点検出領
域について受光光量制御がなされるので、中央焦点検出
領域による焦点状態の検出を可能にする。

【０００８】また本発明の実施形態では、前記望遠光学
系が、前記焦点調節光学系と接眼光学系との間に配置さ
れた、レチクルを有する焦点板と、該焦点板と前記焦点
調節レンズ群と焦点板との間に配置された光束分割光学
系とを備え、前記ラインセンサが、前記光束分割光学系
によって分割された分割光路中に配置され、前記レチク
ルを中心とした横長の領域の光束を前記焦点板と等価位
置において受光する多数の受光手段を備える。さらに本
発明の測量機器の自動焦点装置は、前記焦点検出手段が
検出した焦点状態に基づいて前記焦点調節光学系を移動
させる焦点調節レンズ群駆動手段を備える。

【０００９】

【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群１１、
負の焦点調節レンズ群１２、水平補償光学系１３、焦点
板（焦点面）１４、及び正の接眼レンズ群１５を備えて
いる。

【００１０】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
物レンズ群１１と焦点調節レンズ群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
１３ａ、コンペミラー１３ｂ及び第２コンペプリズム１
３ｃで反射して射出する光束は、実質的に水平となる。

【００１１】焦点調節レンズ群１２には、レンズ移動手
段として、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群１２を光軸に沿
って移動させることにより、対物レンズ群１１と焦点調
節レンズ群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
いたレチクル等と一緒に接眼レンズ１５によって観察す
る。

【００１２】対物レンズ群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、分岐光路中に、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群１２を駆動する焦点調節レンズ
群駆動系３０を設けている。

【００１３】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の出力に基づいてデフ
ォーカス量を検出するものである。本実施の形態のＡＦ
センサ２１は位相差法タイプのもので、図２に示したよ
うに、等価面１４Ａの物体像を、集光レンズ２１ａ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）２１ｂによって分割して一対のＣＣＤラ
インセンサ２１ｃ上に再結像する。この一対のラインセ
ンサ２１ｃに対する物体像の入射位置は、物体９の像が
等価面１４Ａ上に正確に結像しているとき（合焦）、等
価面１４Ａより前方に結像しているとき（前ピン）、及
び等価面１４Ａより後方に結像しているとき（後ピン）
とでそれぞれ異なり、かつ、合焦位置からのずれ量（デ
フォーカス量）も、一対のラインセンサ２１ｃ上への物
体像の結像位置によって判断できる。

【００１４】ＣＣＤラインセンサ２１ｃは、基準部を図
３に概要を示すように、多数の光電変換素子（受光素
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（画像データ）として順番に
出力する。

【００１５】このラインセンサ２１ｃは、焦点板１４に
設けられたレチクルに対して、レチクルの視準軸（縦線
ｖ）が中央（設計中心）に位置し、横線ｈと平行かつそ
の横線がｈ中心に位置するように配置してある。したが
って、地表に鉛直に立てた測量用標尺（スタッフ）９を
視準するとき、標尺９の像がラインセンサ２１ｃと直交
する（図５〜図９参照）。この配置によれば、測量用標
尺９とラインセンサ２１ｃの方向が一致することがない
ので、測量用標尺９の輪郭（両側辺）を検知して自動焦
点調節が可能になる。

【００１６】このオートレベル１０は、自動焦点調節に
使用するＣＣＤラインセンサ２１ｃの領域を、全体焦点
検出領域Ｚと、中央（縦線ｖ）を中心として左右対称
な、４個の中央焦点検出領域Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４を
有している。なお、焦点検出領域とは、機械的、あるい
は光学的に仕切られた領域ではなく、ＣＣＤラインセン
サ２１ｃから出力されたＡＦセンサデータの内、焦点検
出の演算に使用するＡＦセンサデータを出力した画素の
範囲をいう。

【００１７】また、ＣＣＤラインセンサ２１ｃに隣接し
て、物体像の明るさに応じて積分時間をコントロールす
るモニターセンサ２１ｄを備えている。このモニターセ
ンサ２１ｄは、３個のモニターセンサＭ１、Ｍ２、Ｍ３
を備えている。ＡＦセンサ２１は、このモニターセンサ
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の出力を検知して、ＣＣＤラインセン
サ２１ｄの積分時間、つまり、積分終了時間をコントロ
ールする。また、演算・制御回路２３は、使用するモニ
ターＭ１、Ｍ２、Ｍ３を選択できる。

【００１８】図４には、使用するモニターＭ１、Ｍ２、
Ｍ３によって積分時間が変わる例を示してある。図４の
（Ａ）は、全モニターセンサＭ１、Ｍ２、Ｍ３を使用し
た場合、（Ｂ）は中央のモニターセンサＭ２のみを使用
した場合のタイミングチャートである。なお、これらの
タイミングチャートでは、モニターセンサの出力を、不
図示のオペアンプの反転入力端子に入力して、オペアン
プの非反転入力端子に基準となるＡＧＣレベルを入力し
てあるので、モニターセンサの出力レベルは、時間の経
過とともに下がり、モニター出力レベルがＡＧＣレベル
を下回ったときに積分を終了する構成を示してある。

【００１９】図示実施例では、モニターセンサＭ１に最
も明るい像が形成され、モニターセンサＭ２に最も暗い
像が形成されている。したがって、モニターセンサＭ１
の出力によって積分時間をコントロールしたときには時
間ｔ１で積分を終了する。このときは、モニターセンサ
Ｍ１に対応する焦点検出領域については適切な積分値が
得られるが、モニターセンサＭ２に対応する中央の焦点
検出領域では積分値が小さすぎることがある。

【００２０】一方、中央のモニターセンサＭ２の出力に
よって積分時間をコントロールしたときは、時間ｔ１よ
りも遅い時間ｔ２まで積分を継続することが分かる。こ
のときは、モニターセンサＭ２に対応する中央の焦点検
出領域については適切な積分値が得られるが、モニター
センサＭ１に対応する焦点検出領域では、積分値が飽和
して適切な積分値が得られないおそれがある。本実施の
形態では、最大焦点検出領域Ｚを使用するときには全モ
ニターセンサＭ１、Ｍ２、Ｍ３を使用し、中央焦点検出
領域Ｚ１〜Ｚ４を使用するときには中央のモニターセン
サＭ２を使用するので、使用する使用焦点検出領域につ
いて適切な積分値を得ることができる。

【００２１】一対のＣＣＤラインセンサ２１ｃが出力し
たＡＦセンサデータは、プリアンプ２２で増幅して演算
・制御回路２３に入力する。演算・制御回路２３は、一
対のＡＦセンサデータに基づいて、デフォーカス演算に
よってデフォーカス量を算出する。本実施の形態ではさ
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群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。

【００２２】演算・制御回路２３は、演算したＡＦモー
タ３１の回転方向およびＡＦパルス数に基づいてＡＦモ
ータ駆動回路２５を介してＡＦモータ３１を駆動する。
ＡＦモータ３１の回転は、クラッチ内蔵減速機構３２を
介してピニオン１２ｂに伝達され、焦点調節レンズ群１
２を移動する（図１参照）。

【００２３】ＡＦモータ３１の回転は、エンコーダ３３
が出力するパルスによって演算・制御回路２３が検知お
よびカウントし、そのカウント値と、先に演算によって
求めたパルス数に基づいて速度制御、停止制御などを行
う。この焦点検出系２０と焦点調節レンズ群駆動系３０
により、物体距離に応じて焦点調節レンズ群１２が光軸
に沿って駆動され、自動合焦される。

【００２４】焦点検出系２０は、スイッチとして、自動
焦点調節処理を開始するＡＦ開始スイッチ２７、および
ＡＦモードであること（マニュアルフォーカスモードで
はないこと）を検知するＡＦスイッチ２９を備えてい
る。ＡＦ開始スイッチ２７は、使用者などによって押さ
れるとオンし、押圧力が除かれると自動復帰（オフ）す
る押し釦スイッチである。ＡＦスイッチ２９は、フォー
カス操作ノブ１６の軸方向移動に連動し、フォーカス操
作ノブ１６が押し込まれて自動焦点調節モードになった
ときにオンするスイッチである。

【００２５】また、ピニオン１２ｂは、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
焦点調節レンズ群駆動系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
群１２を駆動するオートフォーカスモード（自動焦点調
節）と、焦点検出系２０の出力によることなく手動でフ
ォーカス操作ノブ１６を回転駆動して焦点調節レンズ群
１２を移動するマニュアルモード（手動焦点調節）とに
切替可能に構成されている。

【００２６】これらオートフォーカスモードとマニュア
ルモードとを切替える手段として、例えばマニュアルフ
ォーカス操作ノブ１６を軸方向のいずれか一方に移動さ
せたときマニュアルモードに切替わり、他方に移動させ
たときオートフォーカス（ＡＦ）モードに切替わるよう
に構成してある。また、演算・制御回路２３は、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。

【００２７】本オートレベル１０のように、ラインセン
サ２１ｃ上に結像された物体像に基づいてオートフォー
カスを行なう測量機器では、測量用標尺９が近距離（例
えば５m ）にあれば、図５に示されるように、視準用望
遠鏡の視準視野Ｆにおける測量用標尺９の背景に対する
比率が大きいため、背景による測距誤差が非常に少な
い。同図において、ａは測量用標尺９が幅７０mmの場合
の共役面１４Ａ上での寸法（同実施例の場合３．３mm）
を示し、ｂはラインセンサ２１ｃによる最大焦点検出領
域Ｚ（実際には全領域Ｚそのものは表示されず、これと
対応する測距ゾーンマークが表示される）の幅寸法（４
mm）を示し、ｈは横方向ヘヤー線、ｖは縦方向ヘヤー線
（太さ0.003mm ）を示す。

【００２８】ところが、測量用標尺９の物体距離が上記
５m から、１０m 、２０m 、３０m５０m というように
次第に遠くなると、図６〜図９に示すように、視準視野
Ｆ内の測量用標尺９の幅がｃ( １．７mm) 、ｄ( ０．８
mm) 、ｅ( ０．６mm) 、ｇ(０．３mm) というように次
第に小さくなる。一方、このときラインセンサ２１ｃに
よる最大焦点検出領域Ｚの幅寸法は一定なので、視準視
野Ｆ内において背景の占める比率が次第に大きくなる。

【００２９】視準対物レンズ群１１と焦点調節レンズ群
１２からなる視準望遠鏡の倍率を２４倍とし、焦点板１
４上でのファインダ視野枠の直径を約６mm 、ラインセ
ンサ２１ｃの受光可能領域（最大焦点検出領域Ｚ）を約
４mm、視準対物レンズ１１と焦点調節レンズ群１２の合
成焦点距離を約２４０mm 、測量用標尺９の幅を７０mm
として、測量用標尺９をオートレベル１０から下記物体
距離に立てたときのレチクル板１４上の測量用標尺９の
像寸法と、視準視野Ｆ及びラインセンサ２１ｃに対する
比率を以下に示し、距離５、１０、２０、３０、５０ｍ
のときの視野を図５から図９に示す。

【００３０】距離(m) 像寸法(mm) 像寸法／視野範囲(%) 像寸法／検出領域(%) ３３．５９３１３８５３．３５６８２１０１．６５２８４１２００．８３１４２１３００．５５９１４５００．３３６８

【００３１】この表に示されるように、ラインセンサ２
１ｃの最大焦点検出領域Ｚの幅寸法が固定されている場
合、物体距離が１０ｍ以上では最大焦点検出領域Ｚに占
める測量用標尺９の比率が非常に小さくなる。従って、
物体距離が遠くなるに従って、視準視野Ｆ内において測
量用標尺９以外の背景の占める比率が大きくなることが
理解される。よってこのような場合には、背景の影響に
よって、背景に対して測距および合焦して標尺９の像が
ぼけるか、合焦不能になる虞れがある。

【００３２】本発明のオートレベル１０は、この問題を
解消するために、焦点検出領域を、視準軸を中心とした
複数の焦点検出領域（本実施例では全体焦点検出領域
Ｚ、中央焦点検出領域Ｚ１から領域Ｚ４の段階）を設定
し、まず、最大焦点検出領域Ｚでコントラストを検出
し、有効なコントラストが得られたら、最も狭い中央焦
点検出領域Ｚ１からコントラストを検知する。有効なコ
ントラストが得られなければ、有効なコントラストが得
られるまで使用する焦点検出領域を焦点検出領域Ｚ２、
Ｚ３、Ｚ４の順に選択する。そして、有効なコントラス
トが得られた焦点検出領域のＡＦセンサデータを使用し
てデフォーカス量を演算し、そのデフォーカス量に基づ
いて焦点調節レンズ群１２を移動させる。中央焦点検出
領域Ｚ１〜Ｚ４のいずれからも有効なコントラストが得
られなかったら、最大焦点検出領域ＺのＡＦデータを使
用して焦点調節する。このように焦点検出領域を選択す
ることで、視準物体の幅に対応した焦点検出領域によっ
て焦点検出が可能になり、視準物体の背景に合焦するな
どの誤測距か無くなる。

【００３３】このオートレベル１０の自動焦点調節処理
について、図１０から図１７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１０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。

【００３４】本実施の形態では、ＡＦ開始スイッチ２７
がオンされると、その後ＡＦ開始スイッチ２７がオフさ
れても、焦点調節処理を終了するまでは焦点調節処理を
継続する。

【００３５】不図示のバッテリが装着されるとこの処理
に入り、まず、ステップ（以下「Ｓ」と省略する）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
テリが外され、再装着されない限り、Ｓ１０１は実行し
ない。

【００３６】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を除く各回路ヘの電源をオフしてＡ
Ｆ開始スイッチ２７が操作されるのを待ち、ＡＦ開始ス
イッチ２７がオン操作されると、各回路ヘの電源（パワ
ー）をオンしてＡＦ処理（焦点調節処理）を実行する。

【００３７】パワーダウン処理では、まず、ＡＦ動作
（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、焦点調節レンズ群１２を移動しながらの積
分処理であることを識別するサーチ中およびオーバーラ
ップ中フラグ、有効なデフォーカス量が得られことを識
別するデフォーカスOKフラグ、ＡＦ焦点検出領域を選択
したことを識別する領域セレクトフラグ、モニターセン
サの選択を要求するモニターセレクト要求フラグ、およ
び、モニターセンサを選択したことを識別するモニター
セレクト実行フラグを有する。

【００３８】ＡＦ動作に関するリセット処理が終了する
と、ＡＦ開始スイッチ２７がオンかどうかをチェックす
る（Ｓ１１３）。使用者が操作しない初期状態ではオフ
なので、ＡＦ開始スイッチメモリをＯＦＦにする（ＯＦ
Ｆを書き込む）（Ｓ１１３、Ｓ１１５）。そして、パワ
ーオンかどうかをチェックするが、初期状態では各回路
に電源を供給していないパワーオフ状態なので、Ｓ１１
３に戻って、Ｓ１１３、Ｓ１１５、Ｓ１１９の処理を繰
り返す。

【００３９】ＡＦ開始スイッチ２７がオンされたとき
は、次の処理を実行する。ＡＦ開始スイッチ２７がオン
になったので、Ｓ１１３からＳ１１７に進み、ＡＦ開始
スイッチメモリがＯＮかどうかをチェックするが、１回
目はＯＦＦなので、Ｓ１２３に進んで、ＡＦ開始スイッ
チメモリをＯＮにする（ＯＮを書込む）（Ｓ１２３）。
そして、ＡＦスイッチ２９の状態を入力するが、ＡＦス
イッチ２９がオフしているときはマニュアル焦点調節モ
ードなのでパワーダウン処理に戻る（Ｓ１２５、Ｓ１１
１）。ＡＦスイッチ２９がオンしているとき、つまり自
動焦点調節モードのときには、パワーをオンしてＶＤＤ
ループ処理に進む（Ｓ１２５）。

【００４０】パワーダウン処理に戻ったときは、ＡＦ開
始スイッチメモリはＯＮなので、ＡＦ開始スイッチ２７
がオンしているときは、Ｓ１１３、Ｓ１１７、Ｓ１１９
からＳ１２１に進んでパワーをＯＦＦして、ＡＦ開始ス
イッチ２７がオフし、オンするのを待つ。ＡＦ開始スイ
ッチ２７がオフしているときは、Ｓ１１３からＳ１１５
に進んでＡＦ開始スイッチメモリにＯＦＦを書込み、Ｓ
１１９からＳ１２１に進んでパワーをＯＦＦし、ＡＦ開
始スイッチ２７がオンするのを待つ。

【００４１】ＶＤＤループ処理は、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り（Ｓ２０
１、Ｓ２０３）、ＡＦ動作を終了する。以下、ＡＦスイ
ッチ２９がオンしているものとして説明する。

【００４２】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群１２を合焦位
置まで移動するＡＦ処理（焦点調節処理）を実行し（Ｓ
２０５）、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、ＡＦ開始スイッチメモリがＯＮかどうか
をチェックするが、Ｓ１２３でＯＮにされているので、
合焦フラグ、ＡＦＮＧフラグのチェックを行う（Ｓ２１
１、Ｓ２１３、Ｓ２１５）。ＡＦ処理途中で、合焦とも
ＡＦ合焦不能とも判定できていない場合は、合焦フラ
グ、ＡＦＮＧフラグともにクリア状態なので、Ｓ２０１
に戻る。

【００４３】そして、合焦して合焦フラグに１がセット
されるか、合焦不能でＡＦＮＧフラグに１がセットされ
るまでＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２０５、Ｓ２０７、Ｓ２
１１、Ｓ２１３、Ｓ２１５の処理を繰り返す。この処理
中にＡＦ開始スイッチ２７がオフすると、Ｓ２０７から
Ｓ２０９に進んでＡＦ開始スイッチメモリにＯＦＦを書
込む処理を経て、合焦フラグ、ＡＦＮＧフラグチェック
処理（Ｓ２１３、Ｓ２１５）からＳ２０１に戻る処理を
繰り返す。

【００４４】通常は、Ｓ２０５のＡＦ処理によって焦点
調節レンズ群１２が合焦位置まで移動されるので合焦フ
ラグに１がセットされて、Ｓ２１３からパワーダウン処
理に戻り（Ｓ２１３）、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１１
１）。また、視準物体が静止していなかったとか、暗す
ぎた、コントラストが低すぎた場合など、何らかの事情
で合焦できなかったときは、ＡＦＮＧフラグに１をセッ
トしてパワー処理に戻り（Ｓ２１５）、ＡＦ動作を終了
する（Ｓ１１１）。

【００４５】パワーダウン処理に戻ると、ＡＦ開始スイ
ッチ２７がオンしているときはＡＦ開始スイッチメモリ
がＯＮなので、Ｓ１１３、Ｓ１１７、Ｓ１１９からＳ１
２１に進んでパワーをＯＦＦし、ＡＦ開始スイッチ２７
がＯＦＦしているときは、Ｓ１１３からＳ１１５に進ん
でＡＦ開始スイッチメモリにＯＦＦを書込み、Ｓ１１９
からＳ１２１に進んでパワーをＯＦＦし、ＡＦ開始スイ
ッチ２７がオンするのを待つ。

【００４６】いずれの場合もパワーダウン処理に戻る
と、パワーをＯＦＦして演算・制御回路２３以外の各回
路への電力供給を断つ。

【００４７】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を書き込んでＳ２０１に戻り、
Ｓ２０１〜Ｓ２０７、Ｓ２１１〜Ｓ２１５、Ｓ２０１の
処理を実行する。

【００４８】このように、一旦ＡＦ開始スイッチ２７が
オンされると、合焦するまで、あるいは合焦不能である
ことが検知されるまで焦点調節処理を繰り返すので、使
用者は焦点調節処理に煩わされず、測量作業を実行でき
る。

【００４９】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、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、Ｓ２０３か
らパワーダウン処理に戻り、ＡＦ処理を終了する。

【００５０】次に、Ｓ２０５のＡＦ処理の詳細につい
て、図１２から図１７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処理を行
うが（Ｓ３０１、Ｓ３０３、Ｓ３０５）、１回目のとき
は全てＳ１１１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。

【００５１】そして、この演算結果が有効かどうかをチ
ェックする。視準物体が、コントラストが低すぎる場
合、繰り返し模様の場合、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。

【００５２】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。合焦していればＶＤ
Ｄループ処理にリターンしてＳ２０７以降の処理を実行
し、非合焦のときはパルス計算処理に進む（Ｓ３２
３）。

【００５３】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群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。

【００５４】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、Ｓ３３
５）。ＡＦパルスカウンタ２３ａの値は、エンコーダ３
３からＡＦパルスが１個出力されるごとに１減算する。

【００５５】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群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。

【００５６】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）。

【００５７】駆動方向チェック処理は、ＡＦモータ３１
駆動中の積分によって得られたＡＦセンサデータに基づ
いてＡＦパルス数を算出し、カウンタにセットするが、
駆動方向が変わった場合には、ＡＦモータ３１にブレー
キをかけて停止させる処理である。本実施例のブレーキ
は、ＡＦモータ３１の両極をショートして回転を停止さ
せる処理である。

【００５８】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、焦点調節レンズ群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ＡＦパルスカウンタ２３ａ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（Ｓ３６３、Ｓ３６７、Ｓ３６９、Ｓ３７
１）。

【００５９】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ＶＤＤルー
プ処理にリターンして、パルスチェック処理に戻る処理
を繰り返す。

【００６０】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。

【００６１】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）。

【００６２】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０がセットされ、再積分中フラグに１がセット
されているので、Ｓ３０５から再積分処理に入る。Ｓ３
６３で駆動方向が変わった場合も同じである。

【００６３】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パルス数を計算し、焦点調節レンズ１２を駆動
する処理である。ここで合焦フラグに１がセットされ、
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てＡＦ処理を終了し、ＡＦ開始スイ
ッチ２７がオンするのを待つ待機状態になる。

【００６４】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
に戻り、ＡＦ動作を終了する。

【００６５】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センサデータ入力、デ
フォーカス演算処理を実行する（Ｓ３０１、Ｓ３０３、
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。

【００６６】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。

【００６７】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）。

【００６８】ＡＦモータサーチ駆動とは、ＡＦモータ３
１をまず近距離合焦位置方向に駆動し、焦点調節レンズ
群１２が近距離側移動端点に到達して停止したら、ＡＦ
モータ３１を無限遠合焦位置方向に反転し、焦点調節レ
ンズ群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。

【００６９】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、焦点調節レンズ群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）。

【００７０】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）。

【００７１】つぎに、Ｓ３０７、Ｓ３１５、Ｓ３４５、
Ｓ３８３で実行されるデフォーカス演算処理の詳細につ
いて、図１５を参照して説明する。本実施の形態では、
信頼度として、コントラストの高さを利用している。つ
まり、このデフォーカス演算処理は、先ず最大焦点検出
領域Ｚでコントラストを検出し、所定値以上のコントラ
ストが得られたら、最も狭い中央焦点検出領域Ｚ１から
コントラストを検知する。有効なコントラストが得られ
なければ、有効なコントラストが得られるまで、焦点検
出領域Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４の順にコントラストをチェック
する。そして、有効なコントラストが得られた焦点検出
領域（最も狭い領域）のＡＦデータを使用してデフォー
カス量を演算し、そのデフォーカス量に基づいて焦点調
節レンズ群１２を移動させる。セレクト中央焦点検出領
域Ｚ１〜Ｚ４のいずれからも有効なコントラストが得ら
れなかったら、最大焦点検出領域ＺのＡＦデータを使用
して焦点調節することに特徴を有する。

【００７２】このデフォーカス演算処理に入ると、ま
ず、最大焦点検出領域ＺからのＡＦデータに基づいてコ
ントラスト計算を実行する（Ｓ４０１）。コントラスト
計算は、例えば、基準ラインセンサーにおいて、使用す
る領域の隣り合う画素（光電変換素子）の積分値の差の
絶対値の和を利用する。

【数式１】なお、式１において、ｓは焦点検出領域の最初の画素の
ビットナンバー、Ｎは焦点検出領域の最後の画素のビッ
トナンバーである。つまり、この積分値の差の和が所定
値よりも大きければ十分なコントラスト有りと判定さ
れ、所定値よりも小さければコントラストなしと判定さ
れる。コントラストなしと判定されたときは、デフォー
カスＯＫフラグ、領域セレクトフラグ、モニターセレク
ト要求フラグにそれぞれ０およびモニターセレクト実行
フラグにぞれぞれ０をセットしてリターンする（Ｓ４０
３、Ｓ４５３）。

【００７３】デフォーカスＯＫフラグは、有効なデフォ
ーカスが得られたかどうかを識別するフラグ、領域セレ
クトフラグは、焦点検出領域を選択するかどうかを識別
するフラグ、モニターセレクト要求フラグは、モニター
センサの選択を要求するフラグ、モニターセレクト実行
フラグは、モニターセンサの選択を実行したことを識別
するフラグである。

【００７４】所定値以上のコントラストがあれば、領域
セレクトフラグが１であるかどうか（焦点検出領域がセ
レクトされているかどうか）をチェックするが、最初は
領域がセレクトされていないので、最大焦点検出領域Ｚ
からのＡＦセンサデータを使用して相関演算を行ない、
位相差を計算する（Ｓ４０３、Ｓ４０５、Ｓ４０７）。
そして、位相差が計算できなかったら、Ｓ４５３のフラ
グクリア処理を実行してからリターンする（Ｓ４０
９）。最大焦点検出領域Ｚに形成された像が大ボケ状態
であった場合など、一対の焦点検出領域Ｚに形成された
像の一致点を検出できなかったときに、位相差の計算が
できない。

【００７５】有効な位相差が得られたときは、その位相
差が所定値未満であるかどうか（ピントのずれが小さい
かどうか）をチェックし、位相のずれが大きいとき、つ
まりピントのずれが大きい間は、焦点検出領域セレクト
を行なわず、補間計算処理に進んで最大焦点検出領域Ｚ
によってデフォーカス量を計算し（Ｓ４１１、Ｓ４１
３）、デフォーカスＯＫフラグに１をセットする（Ｓ４
１７）。さらに、モニターセレクト実行フラグに１がセ
ットされているかどうかをチェックし、１がセットされ
ていたときはそのままリターンし（Ｓ４１９）、セット
されていないときはモニターセレクト要求フラグに０を
入れてリターンする（Ｓ４１９、Ｓ４２１）。そして、
位相のずれが所定値以上の間は、Ｓ４０１〜Ｓ４１１、
Ｓ４１３〜Ｓ４２１の処理を繰り返す。

【００７６】位相のずれが所定値未満になったら、Ｓ４
１１からＳ４２３に進み、領域セレクトチェック処理を
実行する。領域セレクトチェック処理は、最も狭い中央
焦点検出領域Ｚ１から順にコントラストチェックを行っ
て、最初に所定値以上のコントラストが得られた焦点検
出領域、つまり、所定以上のコントラストが得られる最
も狭い焦点検出領域を選択する。所定値以上のコントラ
ストが得られなかったときは、焦点検出領域の選択は行
わない。

【００７７】領域セレクトチェック処理から戻ると、焦
点検出領域をセレクトしたかどうかをチェックして、焦
点検出領域をセレクトしなかったときはＳ４１３に進
む。セレクトしたときは、データ退避フラグに１を入
れ、最大焦点検出領域（全領域）Ｚの相関演算データ
（位相差の計算データ）を一旦ＲＡＭの所定アドレスに
退避させる（Ｓ４２７、Ｓ４２９）。

【００７８】セレクトした焦点検出領域について相関演
算を行ない、位相差を計算する（Ｓ４３５）。有効な位
相差が得られなかったときは、データを退避しているか
どうかをチェックし、データを退避しているので、全領
域の演算データをＲＡＭから読み込み、全領域を有効と
し、データ退避フラグ、領域セレクトフラグ、モニター
セレクト要求フラグにそれぞれ０をセットしてから補間
計算処理に進む（Ｓ４３７、Ｓ４３９、Ｓ４４１、Ｓ４
４３、Ｓ４１３）。有効な位相差が得られたときは、デ
ータ退避フラグに０をセットし（Ｓ４３７、Ｓ４３
８）、像の一致度が良好のときは、Ｓ４１３の補間計算
に進む（Ｓ４６３、Ｓ４１３）。

【００７９】セレクトした焦点検出領域のコントラスト
が低いとか、３次元的な像により一致度があまりよくな
いときは、モニターセレクト実行フラグに１がセットさ
れているか、あるいはモニターセレクト実行フラグに１
がセットされていないときであっても、モニターセレク
ト要求フラグに１がセットされていなければ、Ｓ４１３
の補間計算ヘ進む（Ｓ４６３、Ｓ４６５、Ｓ４６７）。
モニターセレクト実行フラグに１がセットされていない
ときであって、モニターセレクト要求フラグに１がセッ
トされていれば、デフォーカスＯＫフラグに０をセット
してリターンする（Ｓ４６５、Ｓ４６７、Ｓ４６９）。

【００８０】また、中央焦点検出領域Ｚ１〜Ｚ４のいず
れかがセレクトされて領域セレクトフラグに１がセット
されてからこのデフォーカス演算処理に入ったときは、
Ｓ４０５からＳ４３１に進んで領域セレクトチェック処
理を実行する。そして、焦点検出領域がセレクトされな
かったときは最大焦点検出領域Ｚを使用するためにＳ４
０７に戻り（Ｓ４３３、Ｓ４０７）、セレクトされたと
きはＳ４３５に進んでセレクトされた領域について相関
演算を行ない、位相差を計算する（Ｓ４３３、Ｓ４３
５）。

【００８１】Ｓ４３１、Ｓ４３３からＳ４３５に進んで
セレクト領域の位相差を計算し、有効な位相差が得られ
たときは前記処理に従い、有効な位相差が得られなかっ
たときは、全域演算データを待避していないので、Ｓ４
３９からＳ４４５に進んでデフォーカスＯＫフラグに０
をセットし、モニターセレクト実行フラグに１がセット
されていれば、領域セレクトフラグ、モニターセレクト
要求フラグ、モニターセレクト実行フラグにそれぞれ０
をセットしてリターンする（Ｓ４４７、Ｓ４５１）。モ
ニターセレクト実行フラグがセットされていなくてもモ
ニターセレクト要求フラグに１がセットされていないと
きは、Ｓ４５１のフラグクリア処理を実行してリターン
し、セットされているときはそのままリターンする（Ｓ
４４７、Ｓ４４９、Ｓ４５１またはＳ４４７、Ｓ４４
９）。

【００８２】以上のデフォーカス演算処理によって、全
体領域で所定値以上のコントラストが得られることを条
件に、所定値以上のコントラストが得られる焦点検出領
域の中で、最も狭い焦点検出領域のＡＦセンサデータに
基づいてデフォーカス量が計算される。

【００８３】Ｓ４２３、Ｓ４３１の領域セレクト処理に
ついて、図１６を参照してより詳細に説明する。領域セ
レクト処理は、領域Ｚ１からＺ４の中から、第２の所定
値以上のコントラストがある中央焦点検出領域Ｚ１〜Ｚ
４のうち、最も狭い焦点検出領域をセレクトしてその焦
点検出領域について焦点調節を行う処理である。第２の
所定値以上のコントラストが得られる中央焦点検出領域
Ｚ１〜Ｚ４が無かったときは、最大焦点検出領域Ｚを利
用して焦点調節を行う。

【００８４】この処理に入ると、最小の使用bit 数、つ
まり、最小焦点検出領域に対応する画素（光電変換素
子、受光手段）の数をセットする（Ｓ５０１）。そし
て、セレクト領域のスタート位置を設定する（Ｓ５０
３）。つまり、焦点検出に使用する焦点検出領域の中心
の画素のビットナンバーと、このビットナンバーを中心
として左右両端のビットナンバーＳ、Ｎを設定する。本
実施の形態ではさらに、中心シフト調整が可能なので、
中心シフト調整がなされているときは、中心ビットナン
バーをシフトさせる。

【００８５】セレクトした焦点検出領域のＡＦセンサデ
ータによってコントラスト計算を式１に基づいて実行
し、演算結果をＲＡＭにストアする（Ｓ５０５）。

【００８６】演算したコントラストが、セレクト時のＯ
Ｋレベル（第２の所定値）以上であるかどうかをチェッ
クし（Ｓ５０７）、以上であればコントラストが低コン
トラストレベル未満かどうかをチェックする（Ｓ５０
９）。コントラストが低コントラストレベル未満でなけ
れば領域セレクトフラグに１をセットしてリターンする
（Ｓ５０９、Ｓ５１３）。コントラストが低コントラス
トレベル未満のときは、選択した領域に対応した積分時
間を設定して精度を上げるために、モニターセレクト要
求フラグに１をセットして、領域セレクトフラグに１を
セットしてリターンする（Ｓ５０９、Ｓ５１１、Ｓ５１
３）。なお、低コントラストレベルは、セレクト時のＯ
Ｋレベルよりも大きい。

【００８７】いずれの場合もリターンすると、そのセレ
クトした焦点検出領域のＡＦセンサデータに基づいてデ
フォーカス量が演算され、焦点調節レンズ群１２が移動
される。また、モニターセレクト要求フラグに１をセッ
トしたときは、再積分の際に、選択されたモニターセン
サＭ２によって積分時間が制御され、より適切な積分時
間で積分がされる。

【００８８】Ｓ５０７のコントラストチェックで、コン
トラストがセレクト時のＯＫレベル未満と判断したとき
は、その領域では正確なデフォーカスが求められないの
で、Ｓ５１５以降の焦点検出領域拡大処理を行う。Ｓ５
１５では、セレクトが終了したかどうか、つまり、焦点
検出領域Ｚ４についてのコントラストをチェックして来
たかどうかをチェックし、中央焦点検出領域Ｚ１〜Ｚ３
についてのコントラストをチェックして来たのであれ
ば、次の焦点検出領域の使用ビット数をセットして、つ
まり使用する焦点検出領域を１ステップ拡大してＳ５０
３に戻る（Ｓ５１５、Ｓ５１７、Ｓ５０３）。そして、
その焦点検出領域でのコントラストがセレクト時のＯＫ
レベル以上であればＳ５０７からＳ５０９に抜け、セレ
クト時のＯＫレベル未満であればＳ５０７からＳ５１５
に戻る。

【００８９】使用領域を焦点検出領域Ｚ４に拡大しても
コントラストがセレクト時のＯＫレベルに達しないとき
は、領域セレクトフラグおよびモニターセレクト要求フ
ラグに０をセットしてリターンする（Ｓ５１５、Ｓ５１
９）。この場合は、全焦点検出領域Ｚを使用してデフォ
ーカスを算出する。

【００９０】Ｓ３０７、Ｓ３１５、Ｓ３４５、Ｓ３８３
において実行される積分スタート処理について、図１７
を参照してより詳細に説明する。この積分スタート処理
は、モニターセレクト要求フラグに１がセットされてい
ないときは全モニターセンサを有効にしてＡＦセンサ２
１の積分処理を実行し、モニターセレクト要求フラグに
１がセットされているときには中央のモニターセンサＭ
２のみを有効にしてＡＦセンサ２１の積分処理を実行す
る。そして、焦点検出領域をセレクトしていないときは
全焦点検出領域のＡＦセンサデータを使用してデフォー
カス量を演算し、焦点検出領域をセレクトしているとき
は、セレクトした焦点検出領域のＡＦセンサデータを使
用してデフォーカス量を演算することに特徴を有する。

【００９１】この積分スタート処理に入ると、まず、モ
ニターセレクト実行フラグに０をセットし、全モニター
センサを有効にする（Ｓ６０１、Ｓ６０３）。モニター
セレクト要求フラグに１がセットされていないときは、
そのまま積分をスタートし（Ｓ６０５、Ｓ６１１）、モ
ニターセレクト要求フラグに１がセットされているとき
はモニターセレクト実行フラグに１をセットし、中央部
のモニターセンサＭ２のみを有効にして積分をスタート
する（Ｓ６０５、Ｓ６０７、Ｓ６０９、Ｓ６１１）。

【００９２】積分をスタートすると、有効なモニターセ
ンサの出力がＡＧＣレベルを下回った時か、最大積分時
間が経過した時かいずれか早い時に積分を終了してＣＣ
Ｄデータ（ＡＦセンサデータ）を入力し、デフォーカス
演算処理を実行する（Ｓ６１１、Ｓ６１３、Ｓ６１５、
Ｓ６１７、Ｓ６１９）。

【００９３】そして、演算したデフォーカス量が有効で
あればそのままリターンする（Ｓ６２１）。有効なデフ
ォーカス量が得られなかったときは、モニターセレクト
実行フラグに１がセットされているかどうかチェックし
て、セットされていたとき、または１がセットされてい
なくても、モニターセレクト要求フラグに１がセットさ
れていないときはそのままリターンする（Ｓ６２１、Ｓ
６２３、Ｓ６２５）。

【００９４】モニターセレクト実行フラグに０がセット
され、モニターセレクト要求フラグに１がセットされて
いたときには、Ｓ６０７に戻って、中央のモニターセン
サＭ２を使用しての積分処理、ＣＣＤセンサデータ入
力、デフォーカス演算処理を再実行する（Ｓ６０７〜Ｓ
６１９）。

【００９５】以上の再実行処理で、焦点検出領域がセレ
クトされ、セレクトした焦点検出領域に対応するモニタ
センサで積分がなされるので、より適切なＡＦセンサデ
ータが得られる。

【００９６】図示実施の形態では焦点検出手段としてＣ
ＣＤラインセンサを使用したが、MOS 型のラインセンサ
を使用することもできる。以上、本実施の形態では、本
発明をオートレベルの一つに適用したが、本発明はこれ
に限定されず、トランシットなど他の測量機器にも適用
でき、さらに望遠鏡、双眼鏡などの望遠光学系にも適用
できる。

【００９７】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り本発明は、
視野内における物体像の横幅が狭い場合であっても、有
効なコントラストが得られる最も狭い中央焦点検出領域
が選択され、該中央焦点検出領域について受光光量制御
がなされるので、中央焦点検出領域の出力に基づいて焦
点状態を検出するので、視野中央の横幅の狭い物体像に
対しても、正確な焦点状態の検出が可能になる。

【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ＡＦセンサの一実施例の概要
を示す図である。

【図３】同ＡＦセンサの基準ＣＣＤセンサの概要を示す
図である。

【図４】同ＡＦセンサの積分に関するタイミングチャー
トを示す図であって、（Ａ）は通常の積分時、（Ｂ）は
中央モニターセンサをセレクトした積分時をそれぞれ示
す図である。

【図５】物体距離５ｍにおいて視野内に視認される測量
用標尺と測距焦点検出領域との関係を示す図である。

【図６】物体距離１０ｍにおいて視野内に視認される測
量用標尺と測距焦点検出領域との関係を示す図である。

【図７】物体距離２０ｍにおいて視野内に視認される測
量用標尺と測距焦点検出領域との関係を示す図である。

【図８】物体距離３０ｍにおいて視野内に視認される測
量用標尺と測距焦点検出領域との関係を示す図である。

【図９】物体距離５０ｍにおいて視野内に視認される測
量用標尺と測距焦点検出領域との関係を示す図である。

【図１０】同オートレベルの自動焦点調節処理に関する
フローチャートの一部を示す図である。

【図１１】同オートレベルの自動焦点調節処理に関する
フローチャートの一部を示す図である。

【図１２】同オートレベルの自動焦点調節処理に関する
フローチャートの一部を示す図である。

【図１３】同オートレベルの自動焦点調節処理に関する
フローチャートの一部を示す図である。

【図１４】同オートレベルの自動焦点調節処理に関する
フローチャートの一部を示す図である。

【図１５】同オートレベルの自動焦点調節処理における
デフォーカス演算処理に関するフローチャートを示す図
である。

【図１６】同オートレベルの自動焦点調節処理における
焦点検出領域セレクトチェック処理に関するフローチャ
ートを示す図である。

【図１７】同オートレベルの自動焦点調節処理における
積分スタート処理に関するフローチャートを示す図であ
る。

【符号の説明】

９測量用標尺１０オートレベル１２焦点調節レンズ群２０焦点検出系（焦点検出手段）２１ＡＦセンサ２１ｃＣＣＤラインセンサ（受光手段）２３演算・制御回路（判定手段、制御手段）２７ＡＦ開始スイッチ２９ＡＦスイッチ３０焦点調節レンズ群駆動系３１ＡＦモータ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01C 5/00 G02B 7/11 G01C 15/00 G01C 1/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】対物光学系および焦点調節光学系によっ
て形成された物体像を観察する接眼光学系を備えた望遠
光学系、前記対物光学系および焦点調節光学系により形成され
る、前記接眼光学系の視野の中央を中心とした横長の焦
点検出領域内の物体像に相当する物体像光を受光し積分
して電気信号を出力するラインセンサ；このラインセンサに近接して配置された、前記焦点検出
領域の中央を中心とした中央焦点検出領域および該中央
焦点検出領域を挟む両側の焦点領域に対応するラインセ
ンサの受光光量をモニタする複数のモニタ手段；前記モニタ手段のモニタ出力によって前記ラインセンサ
の受光時間を制御し、前記ラインセンサの出力に基づい
て焦点状態を検出する焦点検出手段；および、前記ラインセンサの出力に基づいて、前記中央焦点検出
領域および前記両側の焦点検出領域の物体像のコントラ
ストを検出するコントラスト検出手段を備え、前記焦点検出手段は、前記全モニタ手段のモニタ出力に
よって制御したラインセンサの出力により最大の焦点検
出領域についてコントラストを検出し、該コントラスト
が所定値以上の場合は、前記視野の中央を中心とした最
も狭い中央焦点検出領域から予め設定された段階的に横
方向に拡がる中央焦点検出領域について、有効なコント
ラストが得られるまでコントラスト検知を実行し、有効
なコントラストが得られた場合は該中央の焦点検出領域
および該中央のモニタ手段を選択し、該選択したモニタ
手段のみによって前記ラインセンサの受光時間を制御し
て前記選択した中央の焦点検出領域からの出力に基づい
て焦点状態を検出し、有効なコントラストが得られなか
った場合は、前記全てのモニタ手段によって前記ライン
センサの受光時間を制御して前記最大焦点検出領域から
の出力に基づいて焦点状態を検出すること、を特徴とす
る測量機器の自動焦点装置。
【請求項２】前記ラインセンサは、前記接眼光学系に
よる視野の中央を中心として左右に対称に広がる焦点検
出領域に対応する領域の物体像を受光し、前記モニタ手
段は、前記焦点検出領域の中で視野の中央を中心とした
中央焦点検出領域の光量を平均受光するモニタ手段と、
該センサの両側に位置し、前記中央焦点検出領域の両側
の領域の光量を平均受光するモニタ手段を備えているこ
と、を特徴とする請求項１記載の測量機器の自動焦点装
置。
【請求項３】前記焦点検出手段は、前記中央に位置す
るモニタ手段によって前記ラインセンサの受光時間を制
御したときは、前記視野の中央を中心とした中央焦点検
出領域に対応する、前記ラインセンサの中央焦点検出領
域からの出力に基づいて焦点状態を検出すること、を特
徴とする請求項２記載の測量機器の自動焦点装置。
【請求項４】前記ラインセンサは、光束分割手段によ
って二分割された光束をそれぞれ受光する一対のライン
センサを備え、前記焦点検出手段は焦点状態として、各
ラインセンサが受光した物体像の位相差に基づいてデフ
ォーカス量を検出すること、を特徴とする請求項１から
３のいずれか一項記載の測量機器の自動焦点装置。
【請求項５】前記望遠光学系は、前記焦点調節光学系
と接眼光学系との間に配置された、レチクルを有する焦
点板と、該焦点板と前記焦点調節レンズ群と焦点板との
間に配置された光束分割光学系とを備え、前記ラインセンサは、前記光束分割光学系によって分割
された分割光路中に配置され、前記レチクルを中心とし
た横長の領域の光束を前記焦点板と等価位置において受
光する多数の受光手段を備えたこと、を特徴とする請求
項１から４のいずれか一項記載の測量機器の自動焦点装
置。
【請求項６】自動焦点装置は、前記焦点検出手段が検
出した焦点状態に基づいて前記焦点調節光学系を移動さ
せる焦点調節レンズ群駆動手段を備えたこと、を特徴と
する請求項５記載の測量機器の自動焦点装置。