JPH1073772A - 自動焦点検出望遠鏡 - Google Patents
自動焦点検出望遠鏡Info
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- JPH1073772A JPH1073772A JP8023697A JP8023697A JPH1073772A JP H1073772 A JPH1073772 A JP H1073772A JP 8023697 A JP8023697 A JP 8023697A JP 8023697 A JP8023697 A JP 8023697A JP H1073772 A JPH1073772 A JP H1073772A
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Abstract
置、接眼光学系の再調整が不要であり、また、再調整す
るときもその調整作業が容易な自動焦点検出望遠鏡を得
る。 【構成】焦点調節レンズ群12Lを含む対物レンズ群
と、水平補償光学系13と、前記対物レンズ群によって
像が形成される焦点面14fとを備え、焦点調節レンズ
群12Lは、物体距離に応じて該物体像を焦点面14f
上に結像させるべく位置調節可能である望遠鏡におい
て、前記対物レンズ群から焦点面14fに至る光路中
に、該光路を分岐させるビームスプリッタ18を配置し
て分岐光学系を設け、この分岐光学系に、焦点面14f
と光学的に等価な分岐焦点面14Aにおける焦点状態を
検出するAFセンサユニット21を設け、前記ビームス
プリッタ18およびAFセンサユニット21を、前記水
平補償光学系13から分離して、一体的に、望遠鏡に着
脱自在に形成した。
Description
した、自動焦点検出装置を備えた望遠鏡に関する。
器では、視準物体の距離に関わらず明確な物体像を観察
するため、焦点調節レンズ群が備えられている。すなわ
ち、望遠鏡は、物体側から順に、焦点調節レンズ群を含
む対物レンズ系、及び接眼レンズ群系からなり、焦点調
節レンズ群は、視準物体距離に応じて該物体像を焦点面
上に結像させるべく位置調節されて、焦点面上の像が接
眼レンズ群系を介して観察される。
0.5m〜∞とし、焦点調節レンズ群を凹レンズとする
と、焦点調節レンズ群の移動距離は30mm前後となる。
焦点調節レンズ群は、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群の移動量)を小さく設定す
ると、回転角に比して像面の移動量が少ないので、焦点
面上の物体像の滞留時間が長い代わりに、焦点調整レン
ズの移動に時間がかかる。逆に回転ノブの回転角に比し
て像面の移動量を大きくすると、回転角に比して焦点面
上の像の滞留時間が短くなり、ときには物体像が焦点面
に重なったことに気付かず物体像が焦点面を過ぎてしま
うため、再調整のための時間を要する。また、物体が遠
距離にあるときには、回転ノブの回転角に対する像面の
移動量が大きくなって回転ノブを僅かに回転させるだけ
で焦点調節が可能であるのに、物体が比較的近距離にあ
るときには、回転ノブの回転角に対する像面移動量が小
さくなるので回転ノブを回転させてもなかなか物体像が
焦点面上に移動しない。
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。そこで、測量機器に、TTL方式の自動焦点
調整装置を装着することが考えられる。
と、水平補償光学系とからなる。視準望遠鏡を略水平に
セットして基準位置を視準すると、望遠鏡の光軸が完全
に水平面内に位置していなくても、水平補償光学系によ
り視準線が水平になる。望遠鏡を光軸に直交する鉛直軸
を中心に回動させ、別の視準点を視準すると、その視準
点は、基準位置を含む水平面内に位置している。しか
し、オートレベルでは、水平精度を維持するために、定
期的に水平補償光学系を再調整している。再調整は、水
平補償光学系をオートレベルから取り外して行ない、調
整後、オートレベルに再装着している。そのため、自動
焦点装置を装着しても、この水平補償光学系の着脱が容
易なことが望まれる。
なされたもので、メンテナンスが容易な自動焦点検出望
遠鏡を得ることを目的とする。また、本発明は、オート
レベルにおいては、水平補償光学系の着脱が容易で、水
平補償光学系を着脱しても、自動焦点調整装置、接眼光
学系の再調整が不要であり、また、再調整するときもそ
の調整作業が容易な自動焦点検出望遠鏡を得ることを目
的とする。
発明は、少なくとも、対物レンズ群および焦点調節レン
ズ群を含む対物レンズ系と、物体距離に応じて前記対物
レンズ系によって形成される物体像を所定の焦点面上に
結像させるべく前記焦点調節レンズ群を移動する焦点調
節手段を備えた望遠鏡において、前記対物レンズ系と前
記焦点面との間の光路を分岐させる分岐光学素子を備え
た分岐光学系;および前記焦点面と光学的に等価な前記
分岐光学系中の分岐焦点面における焦点状態を検出する
焦点検出手段;を設け、前記分岐光学系および前記焦点
検出手段を一体的に前記望遠鏡に着脱自在に形成したこ
と、に特徴を有する。前記焦点面は焦点板の一面で形成
し、前記対物レンズ系および前記焦点板は前記望遠鏡の
鏡筒に保持し、前記分岐光学系および焦点検出手段は一
体として、前記鏡筒に着脱自在に形成する。
して観察する望遠鏡の場合は、分岐光学系および焦点検
出手段を一体として望遠鏡に着脱可能に形成する。ま
た、分岐光学系および焦点検出手段と、焦点板、あるい
は焦点板および接眼レンズ群を一体として望遠鏡に着脱
可能に形成する。水平補償光学系を有するオートレベル
に適用した場合は、この水平補償光学系に、前記前分岐
光学系および焦点検出手段を連結する。また、本発明は
オートレベルに限らず、測量機器、たとえばトータルス
テーションに適用できる。
焦点検出手段の検出信号に基づいて焦点状態を検出する
検出手段と、検出した焦点状態に基づいて前記焦点調節
レンズ群を移動させる駆動手段を設ける。
図面を参照して説明する。この実施の形態は、本発明を
オートレベルに適用したものであって、図1は、オート
レベルの主要部を示す。オートレベル10は、視準望遠
光学系として、物体側から、対物レンズ群として正の視
準用対物レンズ群11L、負の焦点調節レンズ群12
L、水平補償光学系13、ビームスプリッタ(光束分岐
光学素子)18、接合面が焦点面14fを構成する第1
焦点板14aと第2焦点板14bを備えた焦点板14、
及び正の接眼レンズ群15L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、紐体によって吊り下げられている。コンペミラー1
3bと第1、第2コンペプリズム13a、13cとの角
度α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αは、紐体の長さ等の要素によって
異なる。
1および焦点調節レンズ群12Lの光軸を略水平(例え
ば水平から10〜15分程度のずれ)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13cで反射し
て射出する光束は、実質的に水平となる。
aが固定されており、このラック12aにピニオン12
bが噛み合っている。このピニオン12bを、オートレ
ベル10の略中央部に光軸と直交させて設けた回転ノブ
16を介して回転させることにより焦点調節レンズ群1
2Lを光軸に沿って前後移動させて、対物レンズ11と
焦点調節レンズ群12Lによって形成される物体像の位
置を変化させることができる。作業者は、焦点面14f
上に結像した物体像を、焦点面14f上に描いた視準線
等と一緒に接眼レンズ群15Lによって拡大観察する。
レベル10において、TTL方式の自動焦点装置を組み
込んだものである。図1に示すように、対物レンズ11
から焦点板14に至る光路中に、該光路を分岐させるビ
ームスプリッタ(分岐光学素子)18を配置し、ビーム
スプリッタ18で分岐された分岐光学系中に、焦点板1
4の焦点面14fと光学的に等価な焦点検出用焦点面
(分岐焦点面)14Aと、この焦点検出用焦点面14A
における焦点状態を検出する焦点検出系20とを設け、
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12Lを移動させる駆動手段として焦点調節レン
ズ群駆動系30を設けている。
する焦点検出系20は、焦点検出用焦点面14Aの近傍
に配置したAFセンサユニット21を有し、このAFセ
ンサユニット21の出力に基づいてデフォーカス量を演
算し、前ピン、後ピン、合焦、非合焦を判断するもので
ある。AFセンサユニット21の具体的構成は種々知ら
れているが、例えば、位相差式であれば、焦点検出用焦
点面14Aに形成された像を、結像レンズおよびセパレ
ータレンズなどによって二分割し、一対のラインセンサ
上に一対の像を再結像させる。ラインセンサは多数の光
電変換素子を備え、各光電変換素子が光電変換したセン
サ信号(画素信号)を出力する。センサ信号は、アンプ
22で増幅され、演算回路23に入力される。演算回路
23は、このセンサ信号に基づいて、左右のラインセン
サに形成された像の間隔を求めてデフォーカス量を求
め、さらにデフォーカス量に基づいて焦点調節レンズ群
12Lの移動量を求める。
1の回転をクラッチ内蔵減速機構32を介してピニオン
12bに伝達するものであり、演算回路23による演算
結果は、同期回路24及び制御回路25を介して、モー
タ31に与えられる。モータ31の回転は、エンコーダ
33により監視され、エンコーダ33の出力は同期回路
24に与えられて焦点調節レンズ群12Lの位置がフィ
ードバックされる。
動系30により、物体距離に応じてピニオン12bが回
転し、ラック12a、つまり焦点調節レンズ群12Lが
光軸に沿って移動し、自動合焦される。ピニオン12b
は、回転ノブ16による手動操作と、焦点検出系20お
よび焦点調節レンズ群駆動系30(モータ31)による
自動操作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12Lを駆動するオートフォーカスモ
ードと、焦点検出系20の出力によることなく手動で焦
点調節レンズ群12Lを駆動するマニュアルモードとに
切替可能に構成されている。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
ば回転ノブ16を軸方向のいずれか一方に移動させたと
きに回転ノブ16の回転がピニオン12bに伝達される
マニュアルモードに切替わり、他方に移動させたときに
モータ31の回転がピニオン12bに伝達されるフォー
カスモードに切替わるように構成することができる。
対物レンズ11、焦点調節レンズ群12Lの光軸が略水
平にセットされていれば、水平補償光学系13からの射
出光束は実用上問題のない精度で水平になる。そして、
水平補償光学系13からの射出光束を分岐させるので、
焦点面14f上に形成され観察される像と、焦点状態を
検出するための焦点検出用焦点面14A上に形成される
像とが実質的に同一の像となる。
について図を参照してより詳細に説明する。図2および
図3は第1実施例であって、図1の光学系をより具体的
にしたオートフォーカス機能を有するオートレベル10
の一部縦断側面および平面図である。図1と同一の構成
要素には同一の符号を付している。このオートレベル1
0は、底板41上に装着された整準台42、縦軸(鉛直
軸)を軸として回転自在に装着された回転テーブル4
3、および光軸が回転テーブル43の縦軸と直交する方
向に回転テーブル43と一体的に形成された視準望遠鏡
の鏡筒部44を備えている。鏡筒部44には、対物レン
ズ系の対物レンズ11L1、11L2および焦点調節レ
ンズ群12L、水平補償光学系13、分岐光学素子とし
てビームスプリッタ18、接眼光学系として接眼レンズ
群15L(アイピース15)およびAFセンサユニット
21が装着される。図2および図3には、水平補償光学
系13の着脱を可能にするカバー(不図示)を取り外し
た状態を示してある。水平補償光学系13、ビームスプ
リッタ18、AFセンサユニット21および接眼レンズ
群15Lは、鏡筒部44の後部に形成された収納部45
に装着されている。この収納部45は、不図示のカバー
によって閉じられ、外界と遮光される。
を水平補償系固定枠51に装着してユニット化し、ビー
ムスプリッタ18およびAFセンサユニット21を共通
固定枠61に固定してユニット化し、焦点板14および
接眼レンズ群15Lを接眼固定枠71に固定してユニッ
ト化して、各固定枠51、61、71毎に、鏡筒部44
の収納室45に着脱可能としてある。
5に示すように、第1コンペプリズム13a及び第2コ
ンペプリズム13cは保持枠52に固定され、保持枠5
2は水平補償系固定枠51に固定されている。コンペミ
ラー13bはミラー保持枠55に固定された状態で、4
本の吊り線53を介して水平補償系固定枠51に吊り下
げられている。水平補償系固定枠51は、鏡筒部44に
装着されたときに光路をまたぐ形状に形成されている。
この水平補償光学系13は、吊り線53が伸びたり、切
れたりすることがあるので、吊り線53を交換するため
に、鏡筒部44に着脱容易であることが必要である。そ
こで水平補償系固定枠51は、肩部に、収納室45内に
形成された支持部(不図示)の端面に当て付けれられる
位置決め部54が突設され、位置決め部54が支持部の
端面に当て付けられて位置決めされた状態で、固定ねじ
によって鏡筒部44にねじ止めされる(図3参照)。な
お、図中符号56はミラー保持枠55に取り付けられた
バランス調整おもりである。
8aおよび第2プリズム18bの貼り合わせからなり、
貼り合わせ面にビームスプリット層18cが、形成され
ている。入射側の第1プリズム18aは、ビームスプリ
ット層18cの反射方向に、つまり分岐光路に沿って延
びる四角柱状をなしていている。この第1プリズム18
aは、光軸と直交する方向に延びる柱状部分で分岐光路
を伸長している。したがてこの実施例では、第1プリズ
ム18aの出射端面近傍に焦点検出用焦点面14Aが位
置する。
Fセンサユニット21が配置されている。AFセンサユ
ニット21は、第1プリズム18aの射出端面から射出
した光束を前方に90度偏向するミラー21aを有し、
このミラー21aの反射方向に、焦点検出用焦点面14
Aを透過した光束を二分割して、焦点検出用焦点面14
A上に結像する空中像を一対のラインセンサ上にそれぞ
れ再結像するセンサ光学系を備えている。本実施例のA
Fセンサユニット21は、ミラー21aが被写体光束を
物界側に反射する向きに装着されている。
焦点板14が配置され、さらにその後方に接眼レンズ群
15Lが配置されている。
ッタ18、AFセンサユニット21、焦点板14および
接眼レンズ群15Lの位置関係の概要である。次に、図
2から図27を参照して、水平補償光学系13、ビーム
スプリッタ18、AFセンサユニット21、焦点板14
および接眼レンズ群15Lの固定構造についてより詳細
に説明する。
も、分岐光学素子18およびAFセンサユニット21を
一体化して鏡筒部44(収納室45)に着脱可能な1個
のユニットとしたことに特徴を有する。本発明の別の実
施の形態では、分岐光学素子18およびAFセンサユニ
ット21と、焦点板14、あるいは焦点板14および接
眼レンズ群15Lを一体化して鏡筒部44(収納室4
5)に着脱可能な1個のユニットとしたことに特徴を有
する。さらに本発明は、以上のいずれかの実施の形態に
おいて、焦点板14および接眼レンズ群15Lに代え
て、撮像手段、例えばCCD撮像素子を配置することが
できる。本発明は、オートレベル10に適用する場合
は、水平補償光学系13と分岐光学素子18およびAF
センサユニット21を一体にユニット化できる。また、
本発明は、対物光学系とその焦点面との間にビームスプ
リッタを配置できればよいので、オートレベル限られ
ず、望遠光学系を備えた光学機器、測量機器、例えばト
ータルステーションに適用することもできる。
を参照して説明する。図2から図4は、ビームスプリッ
タ18およびAFセンサユニット21をユニット化し、
焦点板14および接眼レンズ群15Lをユニット化し
た、第1実施例である。ビームスプリッタ18は、固定
枠61に固定され、この固定枠61に対してAFセンサ
ユニット21が、3本の固定ねじ65によって位置調整
可能にねじ止めされている。なお、各固定ねじ65には
コイルスプリング67が嵌装されていて、AFセンサユ
ニット21と固定枠61は、コイルスプリング67によ
って常に離反方向に付勢されている。
右から突設された固定枠支持部46の固定枠支持面46
aに当接する位置決め固定部62を有し、この位置決め
固定部62に位置決め孔63が形成され、固定枠支持部
46にはこの位置決め孔63と対向する位置にねじ孔4
6bが形成されている。共通固定枠61は、位置決め孔
63からねじ孔46bにねじ込まれた固定ねじ66によ
って鏡筒部44に固定される。
円筒状の接眼固定枠71に一体に装着されている。焦点
板14は、4本の焦点板保持ねじ76によって、光軸と
直交する方向の位置調整可能に支持され、接眼レンズ群
15Lは、視度調整操作リング77aおよび視度調整ヘ
リコイド77bを介して光軸に沿って前後動可能に支持
されている。
47に当接するフランジ状の位置決め固定部72を有す
る。この位置決め固定部72には複数の位置決め孔73
が形成され、後端溝部47の支持面47aには、位置決
め孔73と合致する位置にねじ孔47bが形成されてい
る。固定枠71は、固定部72を支持面47aに当接さ
せた状態で、位置決め孔73からねじ孔47bにねじ込
まれた固定ねじ78によって鏡筒部44に固定される。
周辺部の拡大断面である。セ共通固定枠61は、固定部
62が固定枠支持面46aに当接することで光軸からの
距離(垂直方向位置)が決まり、位置固定ねじ66の軸
部66aと位置決め孔63の内周面との当接によって水
平面内における位置決めがなされる。一方、接眼固定枠
71は、固定部72が支持面47aに当接することで光
軸方向の位置決めがなされ、固定ねじ78の軸部78a
と位置決め孔73の内周面との当接によって光軸と直交
する平面内における位置決めがなされる。つまり、固定
枠61、71を固定ねじ66、78によって鏡筒部44
に固定するだけで、ビームスプリッタ18とAFセンサ
ユニット21、および焦点板14と接眼レンズ群15L
の位置決めがなされる。したがってこの実施例では、ビ
ームスプリッタ18、AFセンサユニット21、焦点板
14および接眼レンズ群15Lの着脱が容易になるだけ
でなく、これらの光学部品相互の位置決めが不要にな
る。
枠61を接眼固定枠71に固定する構造とした第2実施
例を示している。つまり、共通固定枠611を接眼固定
枠711にねじ止め固定して、ビームスプリッタ18、
AFセンサユニット21、焦点板14および接眼レンズ
群15Lを一体として、鏡筒部44に着脱可能にした実
施例である。この実施例は、共通固定枠611に連結部
64および連結部64に固定孔64aを形成し、連結部
64が当て付けられる肩部74および固定孔64aと軸
合わせされたねじ孔74aを接眼固定枠71に形成し、
連結部64を肩部74に当てつけて、固定ねじ79を固
定孔64aからねじ孔74aにねじ込んで共通固定枠6
11を接眼固定枠711にねじ止め固定する構造であ
る。そして鏡筒部44には、図6に示したように、固定
ねじ78によって着脱する。
接眼固定枠711にねじ止めするだけで、共通固定枠6
11と接眼固定枠711とが位置決めもされるように、
固定ねじ79の軸部とねじ孔74aの内周面とを形成し
てある。接眼固定枠711と鏡筒部44とは、図6に示
したように、接眼固定枠711は、固定部72が支持面
47aに当接することで光軸方向の位置決めがなされ、
固定ねじ78の軸部78aと位置決め孔73の内周面と
の当接によって光軸と直交する平面内における位置決め
がなされる。したがって、共通固定枠611を着脱して
も共通固定枠611と接眼固定枠711との位置関係が
狂わないので、焦点面14fと焦点検出用焦点面14A
との光学的等価関係が維持され、ビームスプリッタ18
とAFセンサユニット21との間の位置調整が不要にな
る。
8、AFセンサユニット21、焦点板14および接眼レ
ンズ群15Lを共通固定枠81に装着してユニット化す
る第3実施例である。共通固定枠81は、図7および8
に示した固定枠611および711を、ねじ止めではな
く一体に形成した構造に相当する。ビームスプリッタ1
8は、共通固定枠81の水平部82に固定され、この水
平部82に対してAFセンサユニット21が、固定ねじ
65によって、位置調整可能にねじ止めされている。
交する垂直部83、焦点板14および接眼レンズ群15
Lを支持する円筒状の接眼鏡筒部84が一体に形成され
ている。この接眼鏡筒部84内には、焦点板14が、光
軸に向かって径方向に配置された4本の焦点板保持ねじ
86によって光軸と直交する方向の位置調整可能に支持
され、接眼レンズ群15Lが視度調整リング85aおよ
び視度調整ヘリコイド85bを介して光軸に沿って前後
動可能に装着されている。
に当接するフランジ状に形成されている。この垂直部8
3には複数の位置決めを兼ねた固定孔85が、支持面4
7aのねじ孔47bに軸合わせされて形成されている。
7aに当接した状態で、固定ねじ88が固定孔85から
ねじ孔47bにねじ込まれる。共通固定枠81は、位置
決め固定部83が後端面47aに当接して光軸と平行な
方向の位置決めがなされ、固定ねじ88の軸部88aと
固定孔85の内周面との接触によって光軸と直交する方
向の位置決めがなされる。
プリッタ18、AFセンサユニット21、焦点板14お
よび接眼レンズ群15Lが同一の共通固定枠81に固定
されて一つのユニット化されているので、オートレベル
10への装着および取り外しを一体として行なえ、メン
テナンスが容易である。しかも、ビームスプリッタ1
8、AFセンサユニット21、焦点板14および接眼レ
ンズ群15Lは一体に固定されているので、前記着脱に
際してこれらの各部材間の位置調整は不要である。さら
に、共通固定枠81を固定ねじ88によって鏡筒部44
に固定するだけでこれらの光学部品相互の位置決めもさ
れるので、再装着した際に個々の光学部品について位置
調整する必要がない。
サユニット21、ビームスプリッタ184および焦点板
14を一体化して、水平補償光学系13のコンペプリズ
ム13cに一体的に固定した、第4実施例を示してあ
る。
13cの射出端面13coに、ビームスプリッタ184
の入射端面184iを光学接着剤で接着したことに特徴
を有する。さらにこの第4実施例では、AFセンサユニ
ット21の共通固定枠814に焦点板14を、位置決め
固定ねじ764によって保持している。焦点板14は、
第1焦点板14aおよび第2焦点板14bからなり、こ
れらの焦点板14a、14bの接合面が焦点面14fを
形成している。アイピース15(接眼光学系15L)
は、鏡筒部444の後端に装着されている。
に、水平補償系固定枠51に支持されていて、位置決め
部54を備え、鏡筒部444の支持部の端面に当てつけ
て位置決めされた状態で、鏡筒部444にねじ止め固定
される。
光学系13、AFセンサユニット21および焦点板14
が一体のユニット化されるので、これらを一体のユニッ
トとしてオートレベルへ装着する前にこれら相互の位置
調整を行うことが可能である。そして、調整済みの水平
補償光学系13、AFセンサユニット21および焦点板
14をオートレベルに装着するときは、これらの相互の
位置調整はすでに終了しているので、全体として位置調
整するだけで済むので、装着時の調整作用が非常に容易
である。しかも取り外しに際しては、水平補償光学系1
3、AFセンサユニット21および焦点板14を一体と
して取り外すことができる。
ニット21が水平補償光学系13の上方に位置(オーバ
ーラップ)している。このように、AFセンサユニット
21が水平補償光学系13の上方に位置することで、オ
ートレベルの全長を短くすることができる。
センサユニット21、ビームスプリッタ185および焦
点板14を一体化して、水平補償光学系13の保持枠5
25に固定した第5実施例を示してある。この第5実施
例では、共通固定枠815の前側面から水平方向に延び
るフランジ部825aを突設して、このフランジ部82
5aを保持枠525の上面に当接させて、固定ねじ88
5によってねじ止めしてある。アイピース15(接眼光
学系15L)は、鏡筒部445の後端に装着されてい
る。
に、水平補償系固定枠51に支持されていて、位置決め
部54を備え、鏡筒部445の支持部の端面に当てつけ
て位置決めされた状態で、鏡筒部445にねじ止め固定
される。保持枠525も第1実施例の保持枠52同様
に、水平補償系固定枠51に固定されている。
ット21と水平補償光学系13とを固定ねじ885によ
って着脱自在にねじ止め固定したので、AFセンサユニ
ット21および水平補償光学系13はオートレベルに装
着した状態で、AFセンサユニット21および焦点板1
4のみを取り外すことも可能になる。しかも、水平補償
光学系13とAFセンサユニット21および焦点板14
との間の位置調整を行うことも可能になる。
水平補償光学系13、AFセンサユニット21および焦
点板14が一体のユニット化されているので、オートレ
ベルへ装着する前にこれらの調整を行うことが可能であ
る。そして、調整済みの水平補償光学系13、AFセン
サユニット21および焦点板14をオートレベルに装着
するときは、これらの位置調整を一体として行えるの
で、装着作業が非常に容易である。しかも、調整作業時
には、水平補償光学系13、AFセンサユニット21お
よび焦点板14を一体として取り外して、取り外した状
態でこれらの調整ができる。そして、調整済みの水平補
償光学系13、AFセンサユニット21および焦点板1
4は、一体ユニットとしてオートレベルに再装着できる
ので、再装着後の位置調整が容易になる。
像素子91を備えたオートレベルに本発明を適用した第
6実施例を示してある。この第6実施例では、第4実施
例において、焦点板14の位置に焦点板14に代えて、
CCD撮像素子91を設けた構成に相当する。つまり、
第2コンペプリズム13cの射出端面13coに、ビー
ムスプリッタ186の入射端面186iを光学接着剤で
接着してある。そしてAFセンサユニット21の共通固
定枠816にCCD撮像素子91が、4本の位置調整ね
じ766によって水平、垂直位置調整可能に保持されて
いる。このCCD撮像素子91の受光面に形成された物
体像は、CCD撮像素子91により電気的な画像信号に
変換され、図示しないが、公知の電子ビューファインダ
ー、あるいはCRTまたは液晶ディスプレーで再生され
る。なお、測量用の十字線などは、図示しないが、ビデ
オ回路など画像処理回路において電気的に生成して、電
子ビューファインダーなどに表示する。
に、水平補償系固定枠51に支持されていて、位置決め
部54を備え、鏡筒部446の支持部の端面に当てつけ
て位置決めされた状態で、鏡筒部446にねじ止め固定
される。
ビームスプリッタ186、AFセンサユニット21およ
びCCD撮像素子91を一体のユニット化してあるの
で、水平補償光学系13、ビームスプリッタ18、AF
センサユニット21およびCCD撮像素子91をオート
レベルから取り外した状態で水平補償光学系13、ビー
ムスプリッタ18、AFセンサユニット21およびCC
D撮像素子91相互の位置調整が可能である。そして、
水平補償光学系13、ビームスプリッタ18、AFセン
サユニット21およびCCD撮像素子91を一体として
オートレベルに着脱可能であり、しかも、オートレベル
に装着する際に、各部材個々の相対位置調整は不要なの
で、再装着が非常に簡単である。
6実施例同様に、焦点板14に代えてCCD撮像素子を
設けることも可能である。この場合は、接眼レンズ15
Lは不要である。
施例である。次に、本発明を、光波測距儀が組み込まれ
たトータルステーションに適用した第7、第8、第9お
よび第10、第11実施例について、図28〜図34を
参照して説明する。なお、すでに説明した実施の形態と
同一の機能を有する部材には同一の符号を付して説明を
省略する。
は、正立光学系が、分岐光学系として、また逆に分岐光
学系が正立光学系としての作用を備えていることに特徴
を有する。
テーションの視準望遠鏡は、鏡筒部447内に、物体側
から順に、対物レンズ群111L、ダイクロイック面を
有するプリズム131、焦点調節レンズ群121L、正
立・分岐光学素子187、焦点板141および接眼レン
ズ群151Lを備えている。焦点調節レンズ群121L
は、公知のカム機構によって光軸に沿って進退動され、
焦点調節を行う。
距儀の構成部材の一つとして作用する。つまり、プリズ
ム131は、その上方に配置された発光手段から射出さ
れた測距光(赤外光、レーザ光)を、ダイクロイック面
で対物レンズ群111Lに向かって反射し、対物レンズ
群111Lから射出して反射鏡等で反射し、対物レンズ
群111Lから入射した測距光を、上方に配置された受
光手段に向かって反射する。一方、このプリズム131
(ダイクロイック面)は、対物レンズ群111Lから入
射する自然光、つまり物体光束は透過する。
レンズ群121Lを透過して正立・分岐光学素子187
に入射した物体光束は、大部分が正立・分岐光学素子1
87を透過して、焦点板141に入射するが、正立・分
岐光学素子187に入射した物体光束の一部は、AFセ
ンサユニット211に向かって射出する。その様子を、
図31に示した。
プリズム187a、187b、187cと、四角柱ブロ
ック187dを備えている。そして、第1、第2のポロ
プリズム184a、187bで反射し、第3のポロプリ
ズム187cに入射した被写体光束の一部が、第3のポ
ロプリズム187cの反射面から射出し、四角柱ブロッ
ク187を透過して、AFセンサ211に導かれる。第
3のポロプリズム187cに入射した被写体光束の大部
分は、第3のポロプリズム187cの反射面で反射し
て、焦点板141に向かって進む。 なお、AFセンサ
ユニット211の構成および機能は、AFセンサユニッ
ト21と同様である。
87cはポロプリズム187bに接着され、四角柱ブロ
ック187dは、その傾斜端面が第3のポロプリズム1
87cの反射・透過面に接触した状態でポロプリズム1
87a、187b、187cに接着されて、正立・分岐
光学素子187を構成している。
サユニット211は、共通固定枠817に固定されてい
る。そして、この共通固定枠817は鏡筒部447に、
固定ねじ89によって着脱可能に固定されている。
び接眼レンズ群151Lが装着されている。焦点板14
および接眼レンズ群151Lは、円筒状の接眼固定枠7
17に装着され、この接眼固定枠717は、固定ねじ7
87によって共通固定枠817に固定されている。焦点
板141は、複数本の焦点板保持ねじ767によって、
光軸と直交する方向の位置調整可能に支持され、接眼レ
ンズ群151Lは、視度調整操作リング777aおよび
視度調整ヘリコイド777bを介して光軸に沿って前後
動可能に支持されている。
群121Lよりも後方の光学素子である正立・分岐光学
素子187、AFセンサユニット211、焦点板141
および接眼レンズ群151Lが、共通固定枠817を介
して一体にユニット化されているので、共通固定枠81
7を介して一体として鏡筒部447に着脱できる。さら
に焦点板141および接眼レンズ群151Lは、共通固
定枠817に固定ねじ787によってねじ止めされてい
るので、共通固定枠817に対して、焦点板141およ
び接眼レンズ群151Lを一体として着脱することも可
能である。
の変形であって、AFセンサユニット211を保持する
共通固定枠818に形成された焦点板保持筒部848内
に、焦点板141が焦点板保持ねじ768によって保持
されていることに特徴がある。焦点板保持筒部848に
はさらに、接眼レンズ群151Lが、視度調整操作リン
グ778aおよび視度調整ヘリコイド778bを介して
光軸に沿って前後動可能に支持されている。共通固定枠
818は、固定ねじ89によって、鏡筒部448にねじ
止めされる。
群121Lよりも後方の光学素子である正立・分岐光学
素子187、AFセンサユニット211、焦点板141
および接眼レンズ群151Lが、共通固定枠818を介
して一体にユニット化されているので、共通固定枠81
8を介して一体として鏡筒部447に着脱し、あるいは
位置調整ができる。しかも、焦点板141が共通固定枠
818に一体に形成された焦点板保持筒部848に直接
保持されているので、焦点板141の位置決めが容易で
ある。
テーションに適用した他の実施例であって、正立光学系
と分岐光学系とが別個独立して形成されていることに特
徴を有する。
リッタ189の物体側の面に正立光学系169を配置し
たことに特徴を有する。第9実施例の視準望遠鏡は、鏡
筒部449内に、物体側から順に、対物レンズ群111
L、プリズム131、焦点調節レンズ群121L、正立
光学系169、ビームスプリッタ189、焦点板141
および接眼レンズ群151Lを備えている。この正立光
学系169は、図31に示した3個のポロプリズムと同
様の構成である。ビームスプリッタ189は、例えば図
4に示したビームスプリッタ18と同様の構成であり、
ビームスプリッタ189で反射され、分岐された物体光
束は、AFセンサユニット211に入射する。AFセン
サユニット211の構成および機能は、他のAFセンサ
ユニット21と同様である。
リッタ189およびAFセンサ211は、共通固定枠8
19に支持されている。この共通固定枠819は鏡筒部
449に、固定ねじ89によって着脱可能に固定されて
いる。
1および接眼レンズ群151Lが装着されている。焦点
板141が焦点板保持ねじ769によって保持されてい
る。焦点板14および接眼レンズ群151Lは、円筒状
の接眼固定枠719に装着され、この接眼固定枠719
は、固定ねじ789によって共通固定枠819に固定さ
れている。また、焦点板141は、複数本の焦点板保持
ねじ769によって、光軸と直交する方向の位置調整可
能に支持され、接眼レンズ群151Lは、視度調整操作
リング779aおよび視度調整ヘリコイド779bを介
して光軸に沿って前後動可能に支持されている。
プリッタ1810の像面側に正立光学系1610を配置
したことに特徴を有する。第10実施例の視準望遠鏡
は、鏡筒部4410内に、物体側から順に、対物レンズ
群111L、プリズム131、焦点調節レンズ群121
L、ビームスプリッタ1810、正立光学系1610、
焦点板141および接眼レンズ群151Lを備えてい
る。この正立光学系1610は、図31に示した3個の
ポロプリズムと同様の構成である。ビームスプリッタ1
810は、図4、図32に示したビームスプリッタ1
8、189と同様の構成であり、ビームスプリッタ18
10で反射され、分岐された物体光束は、AFセンサユ
ニット211に入射する。AFセンサユニット211の
構成および機能は、他のAFセンサユニット21と同様
である。そしてビームスプリッタ1810、正立光学系
1610およびAFセンサユニット211は、共通固定
枠8110に支持されている。この共通固定枠8110
は鏡筒部4410に、固定ねじ89によって着脱可能に
固定されている。
41および接眼レンズ群151Lが装着されている。焦
点板141が焦点板保持ねじ7610によって保持され
ている。焦点板14および接眼レンズ群151Lは、円
筒状の接眼固定枠7110に装着され、この接眼固定枠
7110は、固定ねじ7810によって共通固定枠81
10に固定されている。また、焦点板141は、複数本
の焦点板保持ねじ7610によって、光軸と直交する方
向の位置調整可能に支持され、接眼レンズ群151L
は、視度調整操作リング7710aおよび視度調整ヘリ
コイド7710bを介して光軸に沿って前後動可能に支
持されている。
ーションの第11実施例である。この第11実施例は、
プリズム131に代えて正立光学系1611を配置し、
この正立光学系にプリズム131としての作用を兼用さ
せたことに特徴を有する。第11実施例の視準望遠鏡
は、鏡筒部4411内に、物体側から順に、対物レンズ
群111L、正立光学系1611、焦点調節レンズ群1
21L、ビームスプリッタ1811、焦点板141およ
び接眼レンズ群151Lを備えている。正立光学系16
11は、図31に示した3個のポロプリズムと同様に、
3個のポロプリズム1611a、1611b、1611
cを備えていて、鏡筒部4411に固定されている。ビ
ームスプリッタ1811は、図4、図32、図33に示
したビームスプリッタ18、189、1810と同様の
構成であり、ビームスプリッタ1811で反射され、分
岐された物体光束は、AFセンサユニット211に入射
する。AFセンサユニット211の構成および機能は、
他のAFセンサユニット21、211と同様である。
サユニット211は、共通固定枠8111に支持されて
いる。そしてこの共通固定枠8111は鏡筒部4411
に、固定ねじ89によって着脱可能に固定されている。
よび接眼レンズ群151Lが装着されている。焦点板1
41が焦点板保持ねじ7611によって保持されてい
る。焦点板14および接眼レンズ群151Lは、円筒状
の接眼固定枠7111に装着され、この接眼固定枠71
11は、固定ねじ7811によって共通固定枠8111
に固定されている。また、焦点板141は、複数本の焦
点板保持ねじ7611によって、光軸と直交する方向の
位置調整可能に支持され、接眼レンズ群151Lは、視
度調整操作リング7711aおよび視度調整ヘリコイド
7711bを介して光軸に沿って前後動可能に支持され
ている。
に適用した第7から第11実施例は、ビームスプリッタ
およびAFセンサを一体として視準望遠鏡に着脱できる
ので、視準望遠鏡のメンテナンスおよび調整が容易であ
る。また、これらの実施例において正立光学系として、
いわゆるポロプリズム2型を使用したが、ポロプリズム
1型でもよく、他の正立光学系を使用することも可能で
ある。
って焦点面上に形成された像を接眼レンズ群を介して肉
眼で観察する実施例は、いずれも、焦点板に代え、撮像
素子、例えばCCD撮像素子を配置し、対物レンズ群に
よって形成された像を撮像素子で撮像し、TVモニタな
どのディスプレイに表示する構成に適用できることは明
らかである。本発明は、対物レンズ群およびこの対物レ
ンズ群の焦点面との間に分岐光学系を配置し、この分岐
光学系にAFセンサを一体的に装着して、分岐光学系お
よびAFセンサを一体的に望遠鏡に着脱可能としたもの
であり、オートレベル、トータルステーションに限られ
ず、その他の測量機器や、望遠光学系に適用できる。
本発明によれば、分岐光学系および焦点検出手段が一体
として着脱可能なので、メンテナンスが容易な自動焦点
検出望遠鏡を得ることができる。請求項11に記載の本
発明は、対物レンズ系と分岐光学系との間に水平補償光
学系が設けられている場合、例えばオートレベルにおい
て、水平補償光学系を着脱自在に形成したので、水平補
償光学系のみを着脱しての修理、調整などが容易にでき
る。請求項14、15に記載の本発明は、水平補償光学
系と分岐光学系および焦点検出手段とが一体として着脱
自在に形成されているので、水平補償光学系と焦点検出
手段の位置調整が容易になる。請求項19に記載の本発
明は、焦点検出手段が水平補償光学系とオーバーラップ
しているので、全長の短い望遠鏡に適用すること、ある
いは望遠鏡の全長を短くすることができる。
場合の基本原理を示す概念図である。
一部縦断側面図である。
ユニット、焦点板および接眼レンズ群の位置決め構造の
主要部を示す一部縦断側面図である。
ンサユニットの位置決め構造の主要部を示す図である。
置決め構造の主要部を示す図である。
板および接眼レンズ群の第2実施例を示す一部縦断側面
図である。
ユニット、焦点板および接眼レンズ群の平面図である。
一部縦断側面図である。
る。
のビームスプリッタ、AFセンサユニット、焦点板およ
び接眼レンズ群部の固定構造を示す一部縦断側面図であ
る。
サユニット、焦点板およびアイピース部の平面図であ
る。
の一部縦断側面図である。
学系の一例を示す一部縦断側面図である。
の要部の構造を示す平面図である。
面図である。
センサユニットの構造を示す平面図である。
サユニットおよび焦点板の構造を示す側面図である。
の要部の構造を示す平面図である。
面図である。
センサユニットの構造を示す平面図である。
サユニットおよび焦点板の構造を示す側面図である。
の要部の構造を示す平面図である。
面図である。
サユニットおよび撮像素子の構造を示す平面図である。
サユニットおよび撮像素子の構造を示す側面図である。
発明の第7実施例の要部の構造を示す側面図である。
面図である。
発明の第8実施例の要部の構造を示す側面図である。
示す斜視図である。
9実施例の要部構造を示す一部縦断側面図である。
10実施例の要部構造を示す一部縦断側面図である。
11実施例の要部構造を示す一部縦断側面図である。
岐光学素子) 187 188 正立・分岐光学素子 189 1810 1811 ビームスプリッタ(分岐
光学素子) 20 焦点検出系 21 211 AFセンサユニット 23 演算回路(補正手段) 30 焦点調節レンズ群駆動系 44 鏡筒部 45 収納室 51 水平補償系固定枠(固定部材) 52 保持枠 61 611 共通固定枠(固定部材) 71 711 接眼固定枠(固定部材) 76 767 768 焦点板保持ねじ 81 814 815 816 817 818 共通
固定枠(固定部材) 86 焦点板保持ねじ
Claims (21)
- 【請求項1】 少なくとも、対物レンズ群および焦点調
節レンズ群を含む対物レンズ系と、物体距離に応じて前
記対物レンズ系によって形成される物体像を所定の焦点
面上に結像させるべく前記焦点調節レンズ群を移動する
焦点調節手段を備えた望遠鏡において、 前記対物レンズ系と前記焦点面との間の光路を分岐させ
る分岐光学素子を備えた分岐光学系;および前記焦点面
と光学的に等価な前記分岐光学系中の分岐焦点面におけ
る焦点状態を検出する焦点検出手段;を設け、 前記分岐光学系および前記焦点検出手段を一体的に前記
望遠鏡に着脱自在に形成したこと、を特徴とする自動焦
点検出望遠鏡。 - 【請求項2】 請求項1に記載の自動焦点検出望遠鏡に
おいて、前記焦点調節手段は、前記焦点検出手段の検出
信号に基づいて焦点状態を検出する検出手段と、検出し
た焦点状態に基づいて前記焦点調節レンズ群を移動させ
る駆動手段を備えていることを特徴とする自動焦点検出
望遠鏡。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の自動焦点検出
望遠鏡において、前記焦点面は焦点板の一面であり、前
記対物レンズ系および前記焦点板は前記望遠鏡の鏡筒に
保持され、前記分岐光学系および焦点検出手段は一体と
して、前記鏡筒に着脱自在に形成されていることを特徴
とする自動焦点検出望遠鏡。 - 【請求項4】 請求項1から3のいずれか一項に記載の
自動焦点検出望遠鏡において、前記対物レンズ系によっ
て前記焦点面上に形成された像を観察する接眼レンズ群
を備えていることを特徴とする自動焦点検出望遠鏡。 - 【請求項5】 請求項1または2に記載の自動焦点検出
望遠鏡において、前記物体像を撮像する撮像手段を備
え、この撮像手段の受光面が前記焦点面であることを特
徴とする自動焦点検出望遠鏡。 - 【請求項6】 請求項2から4のいずれか一項に記載の
自動焦点望遠鏡において、前記焦点板は、前記分岐光学
系および焦点検出手段と一体に保持されていて、これら
は一体として着脱自在に形成されていることを特徴とす
る自動焦点検出望遠鏡。 - 【請求項7】 請求項4に記載の自動焦点検出望遠鏡に
おいて、前記焦点板および前記接眼レンズ群は、前記分
岐光学系および焦点検出手段に一体に装着されていて、
これらは一体として着脱自在に形成されていることを特
徴とする自動焦点検出望遠鏡。 - 【請求項8】 請求項7に記載の自動焦点検出望遠鏡に
おいて、前記焦点板および接眼レンズ群は同一の固定部
材に保持されていて、この固定部材が、前記分岐光学系
および焦点検出手段を保持している固定部材にねじ止め
されていることを特徴とする自動焦点検出望遠鏡。 - 【請求項9】 請求項7に記載の自動焦点検出望遠鏡に
おいて、前記分岐光学系および焦点検出手段と焦点板と
は同一の固定部材に保持されていて、さらにこの固定部
材に前記接眼レンズ群が保持されているを特徴とする自
動焦点検出望遠鏡。 - 【請求項10】 請求項5に記載の自動焦点検出望遠鏡
において、前記撮像手段は、前記分岐光学系および焦点
検出手段の、これらと一体に着脱自在に形成されている
ことを特徴とする自動焦点検出望遠鏡。 - 【請求項11】 請求項1から10のいずれか一項に記
載の自動焦点検出望遠鏡において、前記対物レンズ系と
分岐光学素子との間には、着脱自在に水平補償光学系が
設けられていることを特徴とする自動焦点検出望遠鏡。 - 【請求項12】 請求項1から10のいずれか一項に記
載の自動焦点検出望遠鏡において、前記対物レンズ系と
分岐光学素子との間には正立光学系が設けられているこ
とを特徴とする自動焦点検出望遠鏡。 - 【請求項13】 請求項1から10のいずれか一項に記
載の自動焦点検出望遠鏡は、前記対物光学系によって形
成される像を正立させる正立光学素子を備え、この正立
光学素子が、前記分岐光学素子としても作用することを
特徴とする自動焦点検出望遠鏡。 - 【請求項14】 請求項6に記載の自動焦点検出望遠鏡
において、前記対物レンズ系と分岐光学素子との間に
は、着脱自在に水平補償光学系が設けられていて、この
水平補償光学系には、前記前分岐光学系および焦点検出
手段が一体に連結されていることを特徴とする自動焦点
検出望遠鏡。 - 【請求項15】 請求項14に記載の自動焦点検出望遠
鏡において、前記分岐光学素子は、前記水平補償光学系
の光学素子に接着固定されていることを特徴とする自動
焦点検出望遠鏡。 - 【請求項16】 請求項14に記載の自動焦点検出望遠
鏡において、前記分岐光学系および焦点検出手段を保持
する固定部材が、前記水平補償光学系の固定部材にねじ
止めにより保持されていることを特徴とする自動焦点検
出望遠鏡。 - 【請求項17】 請求項15または16に記載の自動焦
点検出望遠鏡において、前記焦点板は、前記分岐光学系
および焦点検出手段を保持する固定部材に保持されてい
ることを特徴とする自動焦点検出望遠鏡。 - 【請求項18】 請求項1から17のいずれか一項に記
載の自動焦点検出望遠鏡において、前記焦点検出手段
は、前記分岐した光束をさらに物体側に反射するミラー
と、このミラーによって反射された光束を受光するセン
サ部を有することを特徴とする自動焦点検出望遠鏡。 - 【請求項19】 請求項11、14から16のいずれか
一項に記載の自動焦点検出望遠鏡において、前記焦点検
出手段は、前記分岐した光束をさらに物体側に反射する
ミラーと、このミラーによって反射された光束を受光す
るセンサ部を有し、前記センサ部は、前記水平補償光学
系と干渉しない状態で、少なくとも一部分が水平補償光
学系とオーバラップしていることを特徴とする自動焦点
検出望遠鏡。 - 【請求項20】 請求項1から19のいずれか一項に記
載の自動焦点検出望遠鏡において、前記焦点面と前記分
岐焦点面とは、前記鏡筒部に装着されたときに光学的に
等価の関係を保持していることを特徴とする自動焦点検
出望遠鏡。 - 【請求項21】 請求項1から20のいずれか一項に記
載の自動焦点検出望遠鏡において、前記分岐光学系およ
び前記焦点検出手段と前記鏡筒部とは、前記焦点面と分
岐焦点面とを光学的に等価の関係に保持する位置決め部
材を有することを特徴とする自動焦点検出望遠鏡。
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JP (1) | JP3326354B2 (ja) |
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US6339499B1 (en) | 1998-05-08 | 2002-01-15 | Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Beam splitter for automatic focusing device |
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CN1316279C (zh) * | 2000-08-11 | 2007-05-16 | 株式会社索佳 | 安装在测量装置上面用的自动聚焦机构 |
JP2010145590A (ja) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Deon Kogaku Giken:Kk | 照準望遠鏡 |
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1997
- 1997-03-31 JP JP8023697A patent/JP3326354B2/ja not_active Expired - Lifetime
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