(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点調節レンズを有し、測定対象物を視準する視準望遠鏡と；
ＡＦ開始スイッチが操作されたとき焦点検出情報に基づき電動モータを駆動して上記焦点調節レンズを合焦位置に移動させるＡＦ機構と；
ＰＦスイッチの操作状況に応じ上記電動モータを駆動して上記焦点調節レンズを正逆に駆動するパワーフォーカス機構と；
上記ＡＦ開始スイッチ及びＰＦスイッチの操作とは独立して手動操作可能な焦点調節部材と；
この手動焦点調節部材の操作量を検知する検知手段と；
上記手動焦点調節部材の操作量に対応させて焦点調節レンズを移動させるように、上記検知手段による検知情報に応じて上記電動モータを電動ＭＦ動作させる制御手段と；
ＰＦスイッチの操作状況に応じてＰＦ動作を実行し、ＰＦスイッチが操作されていないときには手動焦点調節部材の操作状況に応じて電動ＭＦ動作を実行し、手動焦点調節部材が操作されていないときにはＡＦ開始スイッチの操作状況に応じてＡＦ動作を実行する制御手段と；
を設けたことを特徴とする測量機。
【請求項２】
請求項１記載の測量機において、手動焦点調節部材は回転操作自在に支持されていて、検知手段は上記手動焦点調節部材の回転角に応じたパルスを発生するパルス発生手段であり、制御手段はこのパルス発生手段からの出力パルスに応じて上記電動モータを動作させる測量機。
【請求項３】
請求項２記載の測量機において、パルス発生手段は、上記手動焦点調節部材の回転を受けて回動する連動部材と同軸に設けられている測量機。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の測量機において、さらに、焦点調節レンズの位置を検出する位置検出手段を備え、上記制御手段は、この位置検出手段によるレンズ位置情報に応じて、上記電動モータの動作速度を変化させる測量機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、視準望遠鏡を有する測量機に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
トータルステーション等の測量機において、視準望遠鏡のＡＦ（オートフォーカス）化が進行している。さらに近年では、焦点検出情報に基づき電動モータを介して焦点調節レンズを移動させるＡＦ機構と、手動調節部材を介して焦点調節レンズを移動させるＭＦ（マニュアルフォーカス）機構と、電動モータを介して焦点調節レンズを移動させるＰＦ（パワーフォーカス）機構とを備えたマルチフォーカスタイプの測量機も開発されている。
【０００３】
上述のマルチフォーカスタイプでは、伝動部材を介して手動調節部材と電動モータとを連結することで、ＭＦ機構とＰＦ機構の切換動作を行うことなく、手動調節部材を操作すればＭＦ動作を、電動モータを駆動すればＰＦ動作を実現することができる。しかし、その反面、ＡＦ動作中またはＰＦ動作中に手動調節部材が上記伝動部材を介して動いてしまったり、ＡＦ動作またはＰＦ動作時は上記伝動部材が負荷となって消費電力が増大してしまったりなどの問題が生じている。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、以上の問題意識に鑑み、特に手動操作部材とＡＦ動作またはＰＦ動作とを独立させることができ、しかも、手動操作部材の操作量に応じたレンズ移動量を電動パワーで確保する、電動マニュアルフォーカス手段（電動ＭＦ手段）を備えた測量機を得ることを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、焦点調節レンズを有し、測定対象物を視準する視準望遠鏡と；ＡＦ開始スイッチが操作されたとき焦点検出情報に基づき電動モータを駆動して上記焦点調節レンズを合焦位置に移動させるＡＦ機構と；ＰＦスイッチの操作状況に応じ上記電動モータを駆動して上記焦点調節レンズを正逆に駆動するパワーフォーカス（ＰＦ）機構と；ＡＦ開始スイッチ及びＰＦスイッチの操作とは独立して手動操作可能な焦点調節部材と；この手動焦点調節部材の操作量を検知する検知手段と；手動焦点調節部材の操作量に対応させて焦点調節レンズを移動させるように、上記検知手段による検知情報に応じて上記電動モータを電動ＭＦ動作させる制御手段と；ＰＦスイッチの操作状況に応じてＰＦ動作を実行し、ＰＦスイッチが操作されていないときには手動焦点調節部材の操作状況に応じて電動ＭＦ動作を実行し、手動焦点調節部材が操作されていないときにはＡＦ開始スイッチの操作状況に応じてＡＦ動作を実行する制御手段と；を設けたことを特徴としている。
【０００６】
以上の測量機によれば、ＡＦ機構とパワーフォーカス機構に加え、電動ＭＦ機構により、従来のＭＦ機構と同様の操作感を得ることができ、実際には電動で焦点調節レンズを移動させているが使用者に違和感を与えずに済む。さらに本電動ＭＦ機構によれば、手動焦点調節部材はＡＦ開始スイッチ及びＰＦスイッチとは独立して設けられているから、電動モータを動作させたときに手動焦点調節部材が連動してしまうことがなく、また、電動モータを動作させたときに余計な負荷がかからず消費電力の削減にも貢献できる。
【０００７】
手動焦点調節部材は回転操作自在に支持されていると好ましい。この場合には、検知手段として、手動焦点調節部材の回転角に応じたパルスを発生するパルス発生手段を用いることができる。また制御手段は、このパルス発生手段からの出力パルスに応じて電動モータを動作させる。パルス発生手段は、手動焦点調節部材の回転を受けて回動する連動部材と同軸に設けるとよい。
【０００８】
上記測量機には、さらに、焦点調節レンズの位置を検出する位置検出手段を備えることができる。この場合に制御手段は、合焦し易くするため、位置検出手段によるレンズ位置情報に応じて電動モータの動作速度を変化させることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明による測量機（トータルステーション）の一実施形態を示す外観斜視図である。測量機１０には、機枠１１に対して、水平軸１２を中心に回動可能にして視準望遠鏡２０が備えられている。視準望遠鏡２０は、図１及び図２に示される正観測位置と、この正観測位置から視準望遠鏡２０を水平軸１２を中心に反転回動させた反観測位置とをとることができる。この視準望遠鏡２０は、外見上は、その先端部に対物レンズ２１を有し、後端部に接眼レンズ２２を有している。機枠１１には、整準ねじ１３、操作表示部１４等の測量機としての要素が備えられている。なお、測量機１０は測距機能及び測角機能を有するが、これらの機能及びそのための構成は本発明の要旨に関係がないので、その説明は省略する。
【００１１】
視準望遠鏡２０の光学系は、図３に示すように、物体側（前方）から順に、対物レンズ２１、焦点調節レンズ２３、正立光学系（ポロプリズム）２４、焦点板２５、接眼レンズ２２を備えている。焦点板２５上には、その中心に、視準の際の目印となる十字ヘアラインが描かれている。焦点調節レンズ２３は、光軸方向に沿って正逆に移動可能となっていて、測定対象物の距離に応じて位置調節されることにより、その像を正しく焦点板２５の表面に結像させる。観察者は、焦点板２５上の像を、接眼レンズ２２を介して拡大観察することができる。
【００１２】
ポロプリズム２４には光路分割面が形成されていて、この光路分割面の分割光路上に、位相差方式のＡＦ検出ユニット（焦点検出手段）５０が配置されている。ＡＦ検出ユニット５０は、焦点板２５と光学的に等価な焦点検出面５１の焦点状態、すなわち、前ピン、後ピンなどのデフォーカス量を検出する。図４はＡＦ検出ユニット５０の概念図である。焦点検出面５１上に結像する対物レンズ２１と焦点調節レンズ２３による物体像は、集光レンズ５２及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）５３によって分割され、この分割された一対の像が一対のＣＣＤラインセンサ５４上に再結像する。ＣＣＤラインセンサ５４は多数の光電変換素子を有し、この各光電変換素子が受光した物体像を光電変換し、該光電変換した電荷を積分する。各光電変換素子によって積分された積分電荷は、ＡＦセンサデータとして、制御回路４０により順次読み出される。制御回路４０は、ＡＦ検出ユニット５０から入力した一対のＡＦセンサデータを用いて所定のデフォーカス演算を行い、デフォーカス量を算出する。そして、算出したデフォーカス量に基づいて電動モータ４１を動作させ、焦点調節レンズ２３を合焦位置まで移動させる。このようなデフォーカス演算及びＡＦ動作は当業者周知である。
【００１３】
制御回路４０には、タイマー４６、デフォルト距離設定手段４７、合焦ブザー４８及びＡＦ開始スイッチ５６が接続されている。デフォルト距離設定手段４７は、ＡＦ処理を実行しても合焦できなかった場合に焦点調節レンズ２３を移動させるデフォルト位置として、任意の距離を設定するものである。合焦ブザー４８は、ＡＦ処理により合焦状態が得られた場合に鳴動（オン）される。ＡＦ開始スイッチ５６は、ＡＦ処理を開始させるスイッチであり、接眼レンズ２２近傍に設けられている（図１参照）。本実施形態では、ＡＦ処理を１回だけ実行する単発フォーカスモードと、ＡＦ処理を複数回連続して実行する連続フォーカスモードとを選択できるようになっていて、制御回路４０は設定されたモードに応じてＡＦ処理を実行する。この単発フォーカスモードと連続フォーカスモードは、ＡＦ開始スイッチ５６の一回押し、所定時間内に２回押しによってそれぞれ設定される。なお、単発フォーカスモードと連続フォーカスモードの設定は、ＡＦ開始スイッチ５６がオンされている時間の短長に応じて行なってもよいのは勿論である。
【００１４】
制御回路４０には、さらに、一対のＰＦスイッチノブ６１（図１参照）が繰出方向又は繰込方向に操作されたときにそれぞれオンする繰出スイッチ６１Ｎ、繰込スイッチ６１Ｆと、ＰＦスイッチノブ６１の中立位置からの移動量を検知するＰＦ検知手段６２とが接続されている。制御回路４０は、繰出スイッチ６１Ｎがオンした場合は、電動モータ４１を例えば正転させ、焦点調節レンズ２３を光軸方向前方に移動させる（近距離物体に合焦）。一方、繰込スイッチ６１Ｆがオンした場合は、電動モータ４１を逆転させ、焦点調節レンズ２３を光軸方向後方に移動させる（遠距離物体に合焦）。また制御回路４０は、ＰＦ検知手段６２を介してＰＦスイッチノブ６１の正逆の移動量を検知し、該移動量が大きいほど焦点調節レンズ２３の移動速度が速くなるように電動モータ４１の回転速度を制御する。そしてＰＦスイッチノブ６１が移動端に達した後は、該移動端での停止時間が長くなるほど焦点調節レンズ２３の移動速度が速くなるように電動モータ４１の回転速度を制御する。以上のＰＦ動作は、上述のＡＦ動作とは無関係に、独立して行われる。なお、制御回路４０は、ＰＦスイッチノブ６１の移動量が大きいほど、また移動端での停止時間が長くなるほど焦点調節レンズ２３の移動速度を速めるように定められた、該移動量及び停止時間に対する電動モータ４１の回転速度データを格納した記憶部４０ａを備えている。
【００１５】
以上の測量機１０では、上述のＡＦ動作及びＰＦ動作のみによらず、視準望遠鏡２０の接眼レンズ２２の近傍に回動操作自在に支持された焦点調節リング（手動焦点調節部材）７１（図１参照）によっても焦点調節動作できる。本実施形態は、この焦点調節リング７１の回転量に対応する移動量分だけ焦点調節レンズ２３を電動で移動させる電動ＭＦ動作及びこの電動ＭＦ動作を行う電動ＭＦ手段に特徴を有するものであり、以下に図５を参照して説明する。
【００１６】
電動ＭＦ手段は、焦点調節リング７１、パルスジェネレータ７８、レンズ位置検出回路４３及び制御回路４０から構成されている。図５に示されるように焦点調節リング７１には、同軸にギヤ７１Ｇが形成されていて、このギヤ７１Ｇにピニオン７６が噛み合っている。パルスジェネレータ７８は、このピニオン７６と同軸に設けられており、回転するピニオン７６の回転量（回転角）に応じたパルスを発生する。すなわち、焦点調節リング７１はパルス発生スイッチとして機能する。
【００１７】
制御回路４０は、焦点調節リング７１の回転量に対応する移動量分だけ焦点調節レンズ２３を移動させるように、パルスジェネレータ７８からの出力パルスに応じて電動モータ４１を動作させる。さらに制御回路４０は、焦点調節レンズ２３が無限遠に近づくにつれて焦点調節レンズ２３の移動速度が遅くなるように、レンズ位置検出回路４３のレンズ位置情報に応じて電動モータ４１の回転速度を制御する。制御回路４０が備えた記憶部４０ａには、焦点調節レンズ２３が無限遠に近づくにつれて焦点調節レンズ２３の移動速度を遅めるように定められた、電動モータ４１の回転速度データも格納されている。なお本実施形態では、焦点調節リング７１が時計回り方向に回転された場合は焦点調節レンズ２３を例えば近距離合焦方向へ移動させる向きで電動モータ４１を回転させ、反時計回り方向に回転された場合は焦点調節レンズ２３を無限遠合焦方向へ移動させる向きで電動モータ４１を回転させる。
【００１８】
電動モータ４１には、該電動モータ４１によって回転駆動されるギヤ列７５を介して、カム環７４の端部外周に形成されたギヤ７４Ｇが噛みあっている。カム環７４は焦点調節レンズ２３の光軸を中心として回動自在であり、その側面には光軸方向に沿って延びるカム溝７４Ｃが形成されている。このカム溝７４Ｃには、焦点調節レンズ２３を固定したレンズ枠７２から突出させたフォロアピン７３が嵌合され、レンズ枠７２はカム環７４の回転に応じて焦点調節レンズ２３を光軸方向に直進移動させるよう支持されている。よって、電動モータ４１が正逆に回転すると、ギヤ列７５及びギヤ７４Ｇを介してカム環７４が正逆に回転され、焦点調節レンズ２３が光軸方向に進退する。
【００１９】
上述の焦点調節リング７１は、電動モータ４１とは独立して手動操作可能となっている。言い換えれば、焦点調節リング７１と電動モータ４１とは連結されておらず、それぞれ単独に回動するように設けられている。したがって、ＡＦ動作中やＰＦ動作中に、電動モータ４１の駆動力によって焦点調節リング７１が回転されてしまうことがなく、また、焦点調節リング７１の回転によって電動モータ４１が回転されることもない。
【００２０】
図６は、上記構成の測量機の動作例を示すフローチャートである。このフローは制御回路４０によって実行される。先ず、繰出スイッチ６１Ｎまたは繰込スイッチ６１Ｆがオンしているか否かをチェックし（Ｓ１０１）、いずれかがオンしていればＰＦ動作を開始する（Ｓ１０１；Ｙ）。すなわち、ＰＦ検知手段６２を介してＰＦスイッチノブ６１の移動量を検知し（Ｓ１０３）、記憶部４０ａを参照して移動量に応じた回転速度及びオンされた方のスイッチに対応する正逆方向で電動モータ４１を駆動する（Ｓ１０５）。続いて、ＰＦスイッチノブ６１が移動端に達しているか否かをチェックし（Ｓ１０７）、移動端に達している場合は電動モータ４１を加速してＳ１０３へ戻る（Ｓ１０７；Ｙ、Ｓ１０９）。ＰＦスイッチノブ６１が移動端に達していない場合は、そのままＳ１０３へ戻る（Ｓ１０９）。繰出スイッチ６１Ｎまたは繰込スイッチ６１Ｆがオンしている間は、Ｓ１０１〜Ｓ１０９の処理（ＰＦ動作）が繰り返し実行される。
【００２１】
繰出スイッチ６１Ｎと繰込スイッチ６１Ｆのいずれもオンしていなければ（Ｓ１０１；Ｎ）、電動モータ４１の駆動を停止し（Ｓ１１１）、パルスジェネレータ７８からの出力パルスがあったか否か、すなわち、焦点調節リング７１が回転操作されたか否かをチェックする（Ｓ１１３）。
【００２２】
パルスジェネレータ７８からの出力パルスがあった場合は（Ｓ１１３；Ｙ）、電動ＭＦ動作を開始する。すなわち、レンズ位置検出回路４３から焦点調節レンズ２３のレンズ位置情報を入力し（Ｓ１１５）、記憶部４０ａを参照してレンズ位置情報に対応する回転速度を設定し（Ｓ１１７）、設定した回転速度及び焦点調節リング７１の回転方向に対応する正逆方向で電動モータ４１を所定量駆動させて（Ｓ１１９）、Ｓ１１３へ戻る。以上のＳ１１３〜Ｓ１１９の処理（電動ＭＦ動作）は、焦点調節リング７１が所定量回転される毎に繰り返し実行される。
【００２３】
パルスジェネレータ７８からの出力パルスがなかった場合は（Ｓ１１３；Ｎ）、ＡＦ開始スイッチ５６がオンしているか否かをチェックし（Ｓ１２１）、オンしていなければＳ１０１へ戻る（Ｓ１２１；Ｎ）。一方、ＡＦ開始スイッチ５６がオンしていれば（Ｓ１２１；Ｙ）、ＡＦ動作を開始する。すなわち、タイマー４６をクリア（初期化）し（Ｓ１２３）、合焦処理を実行する（Ｓ１２５）。合焦処理では、ＡＦ検出ユニット５０による焦点検出情報に基づいて電動モータ４１を動作させ、焦点調節レンズ２３を合焦位置まで移動させる。合焦処理を実行したら、合焦したか否かをチェックし（Ｓ１２７）、合焦していれば合焦ブザー４８を鳴らす（Ｓ１２７；Ｙ、Ｓ１２９）。合焦していなければ、電動モータ４１を動作させ、デフォルト距離設定手段４７によって設定されたデフォルト位置まで焦点調節レンズ２３を移動させる（Ｓ１２７；Ｎ、Ｓ１３１）。そして、タイマー４６を介して所定時間（本実施形態では１分）経過したか否かをチェックする（Ｓ１３３）。１分経過前であれば（Ｓ１３３；Ｎ）、現在のＡＦモードが連続フォーカスモードか否か、すなわちＡＦ開始スイッチ５６が２回押されたか否かをチェックし（Ｓ１３５）、連続フォーカスモードであればＳ１２５へ戻る（Ｓ１３５；Ｙ）。Ｓ１３３のチェックにて１分経過していた場合（Ｓ１３３；Ｙ）、または、連続フォーカスモードでない場合は（Ｓ１３５；Ｎ）、Ｓ１０１へ戻る。
【００２４】
以上により、本実施形態の測量機では、電動ＭＦとＰＦとＡＦとの切替動作を行うことなく、焦点調節リング７１を回転させれば電動ＭＦ動作、ＰＦスイッチノブ６１を移動させればＰＦ動作、ＡＦ開始スイッチ５６をオンさせればＡＦ動作がそれぞれ開始される。
【００２５】
以上のように本実施形態は、電動モータ４１とは独立して手動操作可能な焦点調節リング７１を設け、この焦点調節リング７１の回転量に対応する移動量分だけ焦点調節レンズ２３が移動するように、焦点調節リング７１の回転に応じて電動モータ４１を動作させるので、従来のＭＦ機構の操作感を損なうことなく焦点調節動作できると共に、ＡＦ動作時又はＰＦ動作時に焦点調節リング７１が回転してしまう不具合を防止することができる。また本実施形態では、従来のような、焦点調節リング７１からの駆動力を焦点調節レンズ２３に与える伝達部材を設けていないので、電動モータ４１を動作させたときに余計な負荷がかからず消費電力の削減にも貢献できる。
【００２６】
また本実施形態では、電動ＭＦ動作に、焦点調節レンズ２３の位置に応じて電動モータ４１の回転速度を変化させているが、焦点調節レンズ２３の位置に応じて、焦点調節リング７１の回転量に対する電動モータ４１の駆動量または駆動時間を変化させる構成としてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、特に手動操作部材とＡＦ動作及びＰＦ動作とを独立させることができ、しかも、手動操作部材の操作量に応じたレンズ移動量を電動パワーで確保する、電動マニュアルフォーカス手段を備えた測量機を得ることができる。また、電動ＭＦとＰＦとＡＦとの切替動作を行うことなく、焦点調節部材を操作すれば電動ＭＦ動作、ＰＦスイッチを操作すればＰＦ動作、ＡＦ開始スイッチを操作すればＡＦ動作がそれぞれ開始される測量機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した測量機の視準望遠鏡を対物レンズ側から見た外観斜視図である。
【図２】図１の視準望遠鏡を接眼レンズ側から見た外観斜視図である。
【図３】図１の視準望遠鏡の系統接続図である。
【図４】図３のＩ矢視図であって、ＡＦ検出ユニットの概念図である。
【図５】本発明による視準望遠鏡の焦点調節レンズの駆動機構の例を示す斜視図である。
【図６】本発明による測量機の動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０  測量機
２０  視準望遠鏡
２１  対物レンズ
２２  接眼レンズ
２３  焦点調節レンズ
２４  正立光学系（ポロプリズム）
２５  焦点板
４０  制御回路（制御手段、ＡＦ制御手段）
４１  電動モータ（電動駆動手段）
４３  レンズ位置検出回路（レンズ位置検出手段）
４６  タイマー
４７  デフォルト距離設定手段
４８  合焦ブザー
５０  ＡＦ検出ユニット（焦点検出手段）
５６  ＡＦ開始スイッチ
６１  ＰＦスイッチノブ
６２  ＰＦ検知手段
７１  焦点調節リング（手動焦点調節部材）
７２  レンズ枠
７３  フォロアピン
７４  カム環
７４Ｃ  カム溝
７４Ｇ  ギヤ
７５  ギヤ列
７６  ピニオン（連動部材）
７８  パルスジェネレータ（パルス発生手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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