JPH09304058A - 測量機器の自動焦点装置 - Google Patents
測量機器の自動焦点装置Info
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- JPH09304058A JPH09304058A JP5965897A JP5965897A JPH09304058A JP H09304058 A JPH09304058 A JP H09304058A JP 5965897 A JP5965897 A JP 5965897A JP 5965897 A JP5965897 A JP 5965897A JP H09304058 A JPH09304058 A JP H09304058A
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Abstract
その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。 【構成】焦点調整レンズ群12を光軸に沿って移動して
焦点調整する望遠光学系;この望遠光学系によって形成
される像を、レチクルを中心として受光する一対のCC
Dラインセンサ21cを備え、このCCDラインセンサ
21cが出力するAFセンサデータに基づいてデフォー
カスを算出する演算・制御回路23を備え、この演算・
制御回路23は、自動焦点調整時には、前記CCDライ
ンセンサ21cの最も広い焦点検出領域からのAFセン
サデータに基づいてコントラストを検出し、コントラス
トが第1の所定値以上であれば、前記レチクル中心とし
て左右対称に広がる焦点検出領域のAFセンサデータに
基づいてコントラストを検出し、コントラストが第2の
所定値以上ある焦点検出領域の中で、最も狭い焦点検出
領域からのAFセンサデータに基づいてデフォーカス量
を演算し、焦点調整レンズ群12を移動させること。
Description
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。
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。
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。
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。
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。しかし、測量機器
は、標尺を視準物体とすることが多い。標尺の視準で
は、結像板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、遠距離になるほど小さくなる。その
ため、パッシブタイプの自動焦点装置では、センサ上で
面積の広い標尺の周囲の物体に対する焦点状態(デフォ
ーカス)を検知してしまい、標尺に対して合焦しない虞
れがある。
問題意識に基づきなされたもので、物体の大きさ、物体
までの距離にかかわらず、その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。
系の視野の中央を中心として左右対称な異なる広さの焦
点検出領域について焦点検出する焦点検出手段;およ
び、一定値以上の信頼度が得られる焦点検出領域の中
で、最も狭い焦点検出領域を有効にする判定手段;を備
えたことに特徴を有する。この構成によれば、一定値以
上の信頼度が得られる焦点検出領域の中で、最も狭い焦
点検出領域を有効と判断する。したがって、この有効と
判断した焦点検出領域に基づいて自動焦点調節をすれ
ば、常に視野の中心の物体に対して合焦させることがで
きる。
レンズ群と、焦点調節レンズ群と、レチクルを有する焦
点板と、焦点板上に形成された物体像を観察する接眼レ
ンズ群と、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、前記受光手段として、
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
置された、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ラインセンサ
を備え、前記判定手段に、異なる焦点検出領域に含まれ
るラインセンサからの出力に基づいて前記判定を行なわ
せ、判定手段が有効と判定した焦点検出領域に含まれる
前記ラインセンサの出力に基づいてデフォーカス量を演
算する演算手段と、この演算手段が演算したデフォーカ
ス量に基づいて前記焦点調節レンズ群を移動させる焦点
調節レンズ群駆動手段を備えることができる。この構成
によれば、レチクルを中心として、有効な測距結果が得
られる最も狭い領域について自動焦点調節がなされるの
で、例えば幅狭の標尺を視準する場合も、標尺までの距
離にかかわらず、標尺に対して確実に合焦する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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8参照)。この配置によれば、測量用標
尺9の長手方向とラインセンサ21cの延びる方向が一
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。
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2
1c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。
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、モニターセンサM
1、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M
1、M2、M3を選択できる。
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。
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)。
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。
焦点調節処理を開始するAF開始スイッチ27、焦点調
節に関するモードを変更するモードスイッチ28、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、及びオフセット
ダイヤル35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。
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。
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。
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4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
(4mm)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。
5m から、10m 、20m 、30m50m というように
次第に遠くなると、図5〜図8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。
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4から図8に示す。
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。
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Z
1〜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。
で、視準物体の幅に対応したAF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。
について、図9から図16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。
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。
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。
あって、AF開始スイッチ27がオン操作されない間
は、演算・制御回路23を除く各回路の電源をオフして
AF開始スイッチ27が操作されるのを待ち、AF開始
スイッチ27がオン操作されると、各回路の電源(パワ
ー)をオンしてAF処理(焦点調節処理)を実行する。
(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たことを
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を有する。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
と、パワーをOFFして演算・制御回路23以外の周辺
回路への電力供給を断つ。
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。
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。
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。
て、図11から図16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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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)。
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。
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)。
同方向の場合は、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、S371)。
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。
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。
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)。
入ったときは、オーバーラップ中フラグおよびサーチ中
フラグには0がセットされ、再積分中フラグには1がセ
ットされているので、S305から再積分処理に入る。
S363で駆動方向が変わった場合も同じである。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
入ると、オーバーラップフラグはクリアされ、サーチ中
フラグには1がセットされているので、S303からサ
ーチ積分処理に入り、S313からのサーチ積分処理を
実行する。そして、焦焦点調節レンズ群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、S39
1)。
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)。
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14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。
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。
ビッナンバー、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にぞれぞれ0をセッ
トしてリターンする(S403、S453)。
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
するフラグである。
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(S409)。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。
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検出領域Zによ
ってデフォーカス量を計算し(S411、S413)、
デフォーカスOKフラグに1をセットする(S41
7)。そして、位相のずれが所定値以上の間は、S40
1〜S411、S413〜S417の処理を繰り返す。
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。
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)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)。
算を行なって位相差を計算し(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にそれぞれ
0をセットしてから補間計算処理に進む(S437、S
439、S441、S443、S413)。
避フラグに0をセットし(S437、S438)、S4
13の補間計算処理に進む。
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、S4
05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S407
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、S435)。
セレクト領域の位相差を計算し、有効な位相差が得られ
たときはデータ退避フラグに0をセットして補間計算に
進み(S438、S413)、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、
S439からS445に進んでデフォーカスOKフラグ
に0をセットし、領域セレクトフラグに0をセットして
リターンする(S451)。
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。
ついて、図15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焦点検出領域Z1〜Z4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焦点検出領域Z1〜Z
4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。
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。
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)。
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)、以上であれば領域セレクトフラグに
1をセットしてリターンする(S513)。
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。
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、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S503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S513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。
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に0をセットしてリターンする
(S515、S519)。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。
において実行される積分スタート処理について、図16
を参照してより詳細に説明する。この積分スタート処理
に入ると、まず、全モニターセンサを有効にし(S60
3)、積分をスタートする(S611)。
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CCDデー
タ(AFセンサデータ)を入力し、デフォーカス演算処
理を実行し(S611、S613、S615、S61
7、S619)、リターンする。
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。
望遠光学系の視野の中央を中心として左右対称な異なる
広さの焦点検出領域について焦点検出し、一定値以上の
信頼度が得られる焦点検出領域の中で、最も狭い焦点検
出領域について合焦処理を行なうので、視野の中央に位
置する物体に対して確実に合焦する。
の主要構成を示す図である。
を示す図である。
図である。
用標尺と測距焦点検出領域との関係を示す図である。
量用標尺と測距焦点検出領域との関係を示す図である。
量用標尺と測距焦点検出領域との関係を示す図である。
量用標尺と測距焦点検出領域との関係を示す図である。
量用標尺と測距焦点検出領域との関係を示す図である。
ローチャートの一部を示す図である。
フローチャートの一部を示す図である。
フローチャートの一部を示す図である。
フローチャートの一部を示す図である。
フローチャートの一部を示す図である。
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。
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。
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。
Claims (7)
- 【請求項1】 望遠光学系の視野の中央を中心として左
右対称な異なる広さの焦点検出領域について焦点検出す
る焦点検出手段;および、 一定値以上の信頼度が得られる焦点検出領域の中で、最
も狭い焦点検出領域を有効にする判定手段;を備えたこ
と、を特徴とする自動焦点装置。 - 【請求項2】 前記焦点検出手段は、前記望遠光学系に
よって形成される物体像を受光する複数の受光手段を備
え、前記望遠光学系の視野の中心から左右に対称な焦点
検出領域に含まれる前記受光手段からの出力に基づいて
焦点状態を検出し、前記判定手段は、自動焦点調節時に
は、異なる広さの焦点検出領域に含まれる前記受光手段
からの出力について信頼度を求め、一定の信頼度が得ら
れる焦点検出領域の中で、最も狭い焦点検出領域を有効
にすること、を特徴とする請求項1に記載の自動焦点装
置。 - 【請求項3】 前記望遠光学系は、対物レンズ群と、焦
点調節レンズ群と、レチクルを有する焦点板と、焦点板
上に形成された物体像を観察する接眼レンズ群と、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、 前記受光手段は、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た、前記レチクルを中心とした
水平方向に延びる領域に入射する光束に対応する光束を
受光するラインセンサを備え、前記判定手段は、異なる
焦点検出領域に含まれるラインセンサからの出力に基づ
いて前記判定を行なうこと、を特徴とする請求項1また
は2に記載の測量機器の自動焦点装置。 - 【請求項4】 前記焦点検出装置は、前記判定手段が有
効と判定した焦点検出領域に含まれる前記ラインセンサ
の出力に基づいてデフォーカス量を演算する演算手段
と、この演算手段が演算したデフォーカス量に基づいて
前記焦点調節レンズ群を移動させる焦点調節レンズ群駆
動手段を備えていること、を特徴とする請求項3に記載
の自動焦点装置。 - 【請求項5】 前記焦点検出手段は、前記ラインセンサ
の出力に基づいて受光した像のコントラストを算出し、
前記判定手段は、前記コントラストが所定値以上あると
きに信頼度があると判定すること、を特徴とする請求項
3に記載の測量機器の自動焦点装置。 - 【請求項6】 前記判定手段が有効と判定する焦点検出
領域が無かったときは、最大焦点検出領域を使用して演
算を実行すること、を特徴とする請求項4に記載の測量
機器の自動焦点装置。 - 【請求項7】 前記焦点検出手段は、分割光路中の光束
を二分割して二分割した光束をそれぞれ一対のラインセ
ンサに結像し、一対のラインセンサの出力に基づいて、
一対のラインセンサに形成された像の位相差を検出して
デフォーカス量を求める位相差式焦点検出手段であるこ
と、を特徴とする請求項3に記載の測量機器の自動焦点
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5965897A JP3340642B2 (ja) | 1996-03-15 | 1997-03-13 | 測量機器の自動焦点装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-59829 | 1996-03-15 | ||
JP5982996 | 1996-03-15 | ||
JP5965897A JP3340642B2 (ja) | 1996-03-15 | 1997-03-13 | 測量機器の自動焦点装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09304058A true JPH09304058A (ja) | 1997-11-28 |
JP3340642B2 JP3340642B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=26400718
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5965897A Expired - Fee Related JP3340642B2 (ja) | 1996-03-15 | 1997-03-13 | 測量機器の自動焦点装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3340642B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008527360A (ja) * | 2005-01-14 | 2008-07-24 | ライカ ジオシステムズ アクチェンゲゼルシャフト | 少なくとも1つの標的の測量方法及びその測地装置 |
-
1997
- 1997-03-13 JP JP5965897A patent/JP3340642B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008527360A (ja) * | 2005-01-14 | 2008-07-24 | ライカ ジオシステムズ アクチェンゲゼルシャフト | 少なくとも1つの標的の測量方法及びその測地装置 |
US8331624B2 (en) | 2005-01-14 | 2012-12-11 | Leica Geosystems Ag | Method and geodetic device for surveying at least one target |
US9933512B2 (en) | 2005-01-14 | 2018-04-03 | Leica Geosystems Ag | Method and geodetic device for surveying at least one target |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3340642B2 (ja) | 2002-11-05 |
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