(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズと接眼レンズとの間に配置された焦点板と、前記焦点板上に結像する物体像の合焦状態を調整するための合焦レンズが光軸に沿って配列された視準光学系を有する望遠鏡を備えた測量機に搭載され、複数のパターンが等間隔で配列された標尺を視準対象として、前記標尺に対する焦点を自動で合わせる測量機の自動焦点制御装置において、
前記合焦レンズを前記視準光学系の光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、前記視準光学系における前記合焦レンズの位置を検出する位置検出手段と、前記焦点板上に結像する物体像を電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記標尺のパターンのピッチを演算するピッチ演算手段と、前記ピッチ演算手段の演算結果を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第１距離演算手段と、前記位置検出手段の検出による合焦レンズ位置を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第２距離演算手段と、前記駆動手段の駆動を制御して前記合焦レンズをその移動可能範囲に亘って移動させる駆動制御手段と、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記物体像のコントラスト値を演算するコントラスト値演算手段とを備え、
前記駆動制御手段は、前記合焦レンズを移動させている過程で、前記第１距離演算手段の演算結果と前記第２距離演算手段の演算結果が一致したことを条件に、前記位置検出手段の検出出力と前記コントラスト値演算手段の演算結果を互いに関連付けて監視し、この監視結果を基に前記駆動手段に対して、前記コントラスト値演算手段の演算値が最大値または極大値を示すときの合焦レンズ位置に前記合焦レンズを位置決めさせてなる測量機の自動焦点制御装置。
【請求項２】
対物レンズと接眼レンズとの間に配置された焦点板と、前記焦点板上に結像する物体像の合焦状態を調整するための合焦レンズが光軸に沿って配列された視準光学系を有する望遠鏡を備えた測量機に搭載され、複数のパターンが等間隔で配列された標尺を視準対象として、前記標尺に対する焦点を自動で合わせる測量機の自動焦点制御装置において、
前記合焦レンズを前記視準光学系の光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、前記視準光学系における前記合焦レンズの位置を検出する位置検出手段と、前記焦点板上に結像する物体像を電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記標尺のパターンのピッチを演算するピッチ演算手段と、前記ピッチ演算手段の演算結果を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第１距離演算手段と、前記位置検出手段の検出による合焦レンズ位置を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第２距離演算手段と、前記駆動手段の駆動を制御して前記合焦レンズをその移動可能範囲に沿って移動させている過程で、前記第１距離演算手段の演算結果と前記第２距離演算手段の演算結果が一致したことを条件に、前記移動可能範囲より狭い合焦点検索範囲を設定し、当該合焦点検索範囲を前記合焦レンズの移動範囲として前記駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、前記合焦レンズが前記合焦点検索範囲内を移動している過程で、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記物体像のコントラスト値を演算するコントラスト値演算手段とを備え、
前記駆動制御手段は、前記位置検出手段の検出出力と前記コントラスト値演算手段の演算結果を互いに関連付けて監視し、この監視結果を基に前記駆動手段に対して、前記コントラスト値演算手段の演算値が最大値または極大値を示すときの合焦レンズ位置に前記合焦レンズを位置決めさせてなる測量機の自動焦点制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、標尺を視準する望遠鏡を備えた電子レベルなどの測量機に搭載されて、標尺に対する望遠鏡の焦点を自動で合わすことができる測量機の自動焦点制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子レベルとして、標尺のパターン像を光電変換部により電気信号に変換し、得られた電気信号によりコントラストのピークを検出し、この検出値を基に合焦制御を行いようにしたものがある。例えば、標尺のパターンの像を形成するための合焦光学系を含む望遠鏡光学系と、この望遠鏡光学系からの光を受けてパターン信号に変換する光電変換部と、この光電変換部上にパターンを形成するための合焦駆動部と、光電変換部の出力信号に基づき、合焦を検出し、合焦駆動部を制御する合焦制御部を備えたものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
この電子レベルにおいては、合焦制御部でコントラストのピークを検出するための粗測定と精測定を行うに際して、コントラストの値が一定の値以上のときには、粗測定を省略して精測定のみを行い、合焦に要する時間を短縮するように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９１２５５号公報（第４から第７頁、図１および図５参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術においては、コントラストの値が一定の値以上のときには、粗測定を省略して精測定のみを行っているので、精測定のみを行うときには合焦に要する時間を短縮することはできるが、周囲の環境などによってはコントラストの値が一定の値以上になるまでに時間を要するときには、その分合焦に要する時間が長くなる。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題に鑑みて為されたもので、その目的は、合焦レンズを合焦点に確実に且つ迅速に位置決めすることができる測量機の自動焦点制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、請求項１に係る測量機の自動焦点制御装置においては、対物レンズと接眼レンズとの間に配置された焦点板と、前記焦点板上に結像する物体像の合焦状態を調整するための合焦レンズが光軸に沿って配列された視準光学系を有する望遠鏡を備えた測量機に搭載され、複数のパターンが等間隔で配列された標尺を視準対象として、前記標尺に対する焦点を自動で合わせる測量機の自動焦点制御装置において、前記合焦レンズを前記視準光学系の光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、前記視準光学系における前記合焦レンズの位置を検出する位置検出手段と、前記焦点板上に結像する物体像を電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記標尺のパターンのピッチを演算するピッチ演算手段と、前記ピッチ演算手段の演算結果を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第１距離演算手段と、前記位置検出手段の検出による合焦レンズ位置を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第２距離演算手段と、前記駆動手段の駆動を制御して前記合焦レンズをその移動可能範囲に亘って移動させる駆動制御手段と、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記物体像のコントラスト値を演算するコントラスト値演算手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記合焦レンズを移動させている過程で、前記第１距離演算手段の演算結果と前記第２距離演算手段の演算結果が一致したことを条件に、前記位置検出手段の検出出力と前記コントラスト値演算手段の演算結果を互いに関連付けて監視し、この監視結果を基に前記駆動手段に対して、前記コントラスト値演算手段の演算値が最大値または極大値を示すときの合焦レンズ位置に前記合焦レンズを位置決めさせてなる構成とした。
【０００８】
（作用）合焦レンズを視準光学系の光軸方向に沿って移動させる過程で、第１距離演算手段の演算結果と第２距離演算手段の演算結果が一致したことを条件に、合焦レンズが概略合焦点にあるとして、位置検出手段の検出出力とコントラスト値演算手段の演算結果を互いに関連付けて監視し、この監視結果を基に駆動手段に対して、コントラスト値演算手段の演算値が最大値または極大値を示すときの合焦レンズ位置に合焦レンズを位置決めさせるようにしたため、望遠鏡から標尺までの距離を基に合焦レンズを合焦点近傍まで移動させた後、コントラスト値が最大値または極大値を示す合焦レンズ位置に合焦レンズを位置決めさせることができ、合焦レンズを合焦点に確実に且つ迅速に位置決めすることが可能になる。
【０００９】
請求項２に係る測量機の自動焦点制御装置においては、対物レンズと接眼レンズとの間に配置された焦点板と、前記焦点板上に結像する物体像の合焦状態を調整するための合焦レンズが光軸に沿って配列された視準光学系を有する望遠鏡を備えた測量機に搭載され、複数のパターンが等間隔で配列された標尺を視準対象として、前記標尺に対する焦点を自動で合わせる測量機の自動焦点制御装置において、前記合焦レンズを前記視準光学系の光軸方向に沿って移動させる駆動手段と、前記視準光学系における前記合焦レンズの位置を検出する位置検出手段と、前記焦点板上に結像する物体像を電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記標尺のパターンのピッチを演算するピッチ演算手段と、前記ピッチ演算手段の演算結果を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第１距離演算手段と、前記位置検出手段の検出による合焦レンズ位置を基に前記望遠鏡から前記標尺までの距離を演算する第２距離演算手段と、前記駆動手段の駆動を制御して前記合焦レンズをその移動可能範囲に沿って移動させている過程で、前記第１距離演算手段の演算結果と前記第２距離演算手段の演算結果が一致したことを条件に、前記移動可能範囲より狭い合焦点検索範囲を設定し、当該合焦点検索範囲を前記合焦レンズの移動範囲として前記駆動手段の駆動を制御する駆動制御手段と、前記合焦レンズが前記合焦点検索範囲内を移動している過程で、前記光電変換手段の出力による電気信号から前記物体像のコントラスト値を演算するコントラスト値演算手段とを備え、前記駆動制御手段は、前記位置検出手段の検出出力と前記コントラスト値演算手段の演算結果を互いに関連付けて監視し、この監視結果を基に前記駆動手段に対して、前記コントラスト値演算手段の演算値が最大値または極大値を示すときの合焦レンズ位置に前記合焦レンズを位置決めさせてなる構成とした。
【００１０】
（作用）合焦レンズをその移動可能範囲に亘って移動させる過程で、第１距離演算手段の演算結果と第２距離演算手段の演算結果が一致したことを条件に、合焦レンズが概略合焦点にあるとして、移動可能範囲より狭い合焦点検索範囲を設定し、合焦レンズが合焦点検索範囲内を移動している過程で、位置検出手段の検出出力とコントラスト値演算手段の演算結果を互いに関連付けて監視し、この監視結果を基に駆動手段に対して、コントラスト値演算手段の演算値が最大値または極大値を示すときの合焦レンズ位置に前記合焦レンズを位置決めさせるようにしたため、望遠鏡から標尺までの距離を基に合焦レンズを合焦点近傍まで移動させた後、コントラスト値が最大値または極大値を示す合焦レンズ位置に合焦レンズを位置決めさせることができ、合焦レンズを合焦点に確実に且つ迅速に位置決めすることが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
以上の説明から明らかなように、請求項１によれば、合焦レンズを合焦点に確実に且つ迅速に位置決めすることができる。
【００１２】
請求項２によれば、合焦レンズを合焦点に確実に且つ迅速に位置決めすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明を適用した電子レベルと標尺との関係を説明するための斜視図、図２は、本発明の一実施例を示す測量機の自動焦点制御装置のブッロク構成図、図３は、望遠鏡が無限遠に合焦したときから合焦レンズが合焦点に位置決めされるまでの過程を説明するためのラインセンサの出力波形図、図４は、合焦レンズの位置を検出する位置検出手段の他の実施例を示す要部ブロック構成図、図５は、合焦レンズ位置とコントラスト値との関係を説明するための特性図、図６は、本発明に係る自動焦点制御装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【００１４】
図１において、電子レベル２は、望遠鏡２０で標尺１を視準して、視準位置の高さｈを測定する測量機として構成されている。標尺１には、白地の表面に黒色のマーク１１が複数個標尺１の上下方向（軸方向）に沿って、その中心位置間隔が等ピッチで表示されている。各マーク１１の上下方向の幅寸法は、全て同じ寸法ではなく、複数種類の寸法のマーク１１が所定の順序で標尺１上に配置されている。
【００１５】
すなわち、標尺１上には、各マーク１１による複数のパターンがバーコードパターンとして、等間隔で形成されている。標尺１は、通常、正立状態でセットされるが、天井面Ｃを基準にして、標尺１を上下方向に反転させた倒立状態でセットされる場合もある。この場合、天井面Ｃから視準位置までの距離ｈ（以下、正立状態の場合と同様に視準位置の高さｈという。）を電子レベル２で測定することになる。
【００１６】
なお、電子レベル２の測定結果は、図２の表示部３２の画面上に表示されるようになっている。
【００１７】
また、望遠鏡２０は、図２に示すように、視準光学系として、対物レンズ２１ａ、合焦レンズ２１ｂ、自動補償機構（コンペンセータ）２２、ビームスプリッタ２３、焦点板２０ａ、接眼レンズ２０ｂを備えており、合焦レンズ２１ｂ、自動補償機構２２、ビームスプリッタ２３および焦点板２０ａは、対物レンズ２１ａと接眼レンズ２０ｂとを結ぶ光軸上に配列されている。自動補償機構２２は電子レベルの視準軸が傾いても自動的に水平方向（視準面）を補正している機構を備えている。
【００１８】
視準光学系を有する望遠鏡２０で標尺１などの視準対象を視準すると、この視準によって受光された光信号は、対物レンズ２１ａ、合焦レンズ２１ｂ、傾斜自動補償機構２２、ビームスプリッタ２３を介して焦点板２０ａ上に物体像として結像する。
【００１９】
焦点板２０ａ上に結像する物体像の合焦状態、例えば、合焦・非合焦を標尺１との距離に応じて調整するために、合焦レンズ２１ｂが設けられており、この合焦レンズ２１ｂは視準光学系の光軸に沿って所定の範囲に亘って移動できるように、視準光学系の光軸に沿って往復動自在に配置されている。この合焦レンズ２１ｂを視準光学系の光軸に沿って移動させるために、合焦レンズ２１ｂには、ラックアンドピニオンなどの機構（図示せず）を介してステッピングモータ４１が接続されている。
【００２０】
このステッピングモータ４１は、合焦レンズ２１ｂを駆動する駆動手段として、合焦レンズ２１ｂに機械的に接続され、駆動回路４からのパルス信号に応答して合焦レンズ２１ｂを視準光学系の光軸に沿って往復移動させるようになっている。駆動回路４は、マイコン３の生成によるパルス信号を増幅してステッピングモータ４１に出力するようになっている。
【００２１】
この際、マイコン３は、ステッピングモータ４１を正逆回転させるためのパルス信号を生成し、生成したパルス信号を基にステッピングモータ４１のステップ数を計数し、この計数値から合焦レンズ２１ｂの視準光学系における位置を検出する位置検出手段として構成されている。
【００２２】
具体的には、マイコン３は、ステッピングモータ４１の駆動により、合焦レンズ２１ｂを、その移動可能範囲のうち接眼レンズ２０ｂ側の端まで一旦移動させ、その位置で望遠鏡２０が無限遠の位置に合焦したときに、そのときのステッピングモータ４１のステップ数を０点として記憶し、その後、合焦レンズ２１ｂを接眼レンズ２０ｂから離れる正方向に移動させるためのパルス信号を生成する毎に、ステップ数を増加させ、合焦レンズ２１ｂを逆方向に移動させるためのパルス信号する毎に、ステップ数を減少させ、ステップ数の計数値（０点を基準としたステップ数の合計）から合焦レンズ２１ｂの視準光学系における位置を検出するようになっている。
【００２３】
また、望遠鏡２０の近傍には、焦点板２０ａと共役の位置にラインセンサ２４が配置されている。ラインセンサ２４は、対物レンズ２１ａ、合焦レンズ２１ｂ、自動補償機構２２、ビームスプリッタ２３とともに映像光学系を構成し、ビームスプッリタ２３で分岐された光信号をその受光面で受光し、受光面上に形成された物体像（焦点板２０ａ上に結像する物体像に相当する物体像）を、その明暗に応じて電気信号に変換する光電変換手段として構成されている。
【００２４】
ラインセンサ２４は、例えば、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）を用いて構成されており、ラインセンサ２４の出力による電気信号はアンプ２５で増幅されたあと、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器２７に入力されるようになっている。
【００２５】
Ａ／Ｄ変換器２７は、クッロクドライバ２６のクッロク信号に同期して入力信号をサンプルホールドするとともに、ホールドされたアナログ信号をデジタル信号に変換してＲＡＭ２８に出力するようになっている。Ａ／Ｄ変換器２７の変換動作により得られたデジタル信号はデジタルのデータとして、ＲＡＭ２８の指定のエリアに順次記録され、記録されたデータはマイコン３に転送されるようになっている。
【００２６】
マイコン（ＣＰＵ）３は、ラインセンサ２４の出力による電気信号から標尺１上のマーク１１のピッチを算出し、算出したピッチを基に望遠鏡２０から標尺１までの距離を算出する第１距離算出手段としての機能を備えているとともに、ステッピングモータ４１のステップ数から得られた、合焦レンズ２１ｂの視準光学系における位置（合焦レンズ位置）と、望遠鏡２０から標尺１までの距離と合焦レンズ位置との関係について予め設定された二次関数の参照値（ＲＯＭ３１に格納されたデータ）を基に望遠鏡２０から標尺１までの距離を算出する第２距離算出手段としての機能を備えている。
【００２７】
マイコン３を用いて、標尺１上のマーク１１のピッチを基に望遠鏡２０から標尺１までの距離を求めるに際しては、まず、合焦レンズ２１ｂの移動可能範囲のうち接眼レンズ２０ｂ側の端まで合焦レンズ２１ｂを移動させ、望遠鏡２０が無限遠の位置に合焦する状態にする。このとき、ラインセンサ２４に投影される画像は標尺１を特定できるほど鮮明ではなく、全体に混ぜんとしており、ラインセンサ２４の出力信号は、図３（ａ）に示すように、平坦な波形となっている。
【００２８】
望遠鏡２０が無限遠の位置に合焦している状態から合焦レンズ２１ｂを対物レンズ２１ａ側に移動させるに先立って、マイコン３は、ラインセンサ２４の出力信号のピークから、そのピークに対応したレベルの範囲αを閾値として設定し、ラインセンサ２４の出力信号（レベル）がα以上になるまで合焦レンズ２１ｂを対物レンズ２１ａ側に移動させる。
【００２９】
この過程で、図３（ｂ）に示すように、ラインセンサ２４の出力信号（ピーク・ツウ・ピークのレベル）がα以上になったときには、α内にある信号成分のうちある部分の長さβを求めるとともに、βの中心位置であるセンターラインＣＬを求める。α内の信号成分が複数箇所あるときには、各個所毎にセンターラインＣＬの位置を求め、各センターラインＣＬの間隔を平均して、その平均値を求める。
【００３０】
この平均値は、ラインセンサ２４上の画像における標尺１上のマーク１１の等間隔ピッチに相当する。マーク１１の等間隔ピッチに相当する平均値は、望遠鏡２０から標尺１までの距離が長いときには小さい値を示し、逆に望遠鏡２０から標尺１までの距離が短いときには大きい値を示す。このため、標尺１上のマーク１１の等間隔ピッチに相当する、各センターラインＣＬの間隔の平均値を基に望遠鏡２０から標尺１までの距離を求めることができる。
【００３１】
なお、標尺１に対して望遠鏡２０の焦点が自動的に合うと、ラインセンサ２４の出力信号は、図３（ｃ）に示すような波形になる。
【００３２】
また、マイコン３を用いて、視準光学系における合焦レンズ２１ｂの位置を検出するに際しては、図４に示すように、合焦レンズ２１ｂの上部に発光ダイオード５０を配置するとともに、発光ダイオード５０に相対向させて、合焦レンズ２１ｂの移動可能範囲に沿ってラインセンサ５１を配置し、ラインセンサ５１の出力をアンプ内蔵のＡ／Ｄ変換器５２を介してマイコン３に入力し、マイコン３において、発光ダイオード５０からの光を受光したラインセンサ５１の位置を検出することで、視準光学系における合焦レンズ２１ｂの位置を検出することができる。ラインセンサ５１としては、ラインセンサ２４と同一の機能を有するものを用いることができる。
【００３３】
この合焦レンズ２１ｂの位置検出手段を用いた場合、前記したステッピングモータ４１のステップ数を計数することによる位置検出で行った０点の記憶とそのための動作が不要となる。
【００３４】
さらに、マイコン３は、望遠鏡２０が無限遠の位置に合焦している状態から合焦レンズ２１ｂを対物レンズ２１ａ側に移動させる過程で、第１距離算出手段の算出による距離と第２距離算出手段の算出による距離が一致したことを条件に、合焦レンズ２１ｂが概略合焦点にあるとして、ステッピングモータ４１の駆動を一旦停止させるとともに、合焦レンズ２１ｂの移動範囲としての合焦点検索範囲を設定し、ステッピングモータ４１の駆動を一旦停止させた後、再度ステッピングモータ４１を駆動して、合焦レンズ２１ｂを合焦点検索範囲に亘って移動させる駆動制御手段としての機能を備えているとともに、この間、ラインセンサ２４の出力による電気信号から物体像のコントラスト値を順次演算し、各演算値からそのピーク（最大値）を検出するコントラスト値演算手段としての機能を備えて構成されている。
【００３５】
また、マイコン３は、合焦レンズ２１ｂを合焦点検索範囲に亘って移動させているときには、位置検出手段の検出出力（合焦レンズ位置）とコントラスト値演算手段の演算結果を監視し、コントラスト値のピークが検出されたときには、コントラスト値のピークが検出されたときの合焦レンズ位置を記憶し、コントラスト値のピークが検出されたときの合焦レンズ位置に合焦レンズ２１ｂを位置決めする駆動制御手段としての機構を備えて構成されている。
【００３６】
マイコン３を用いて、ラインセンサ２４の出力信号から物体像のコントラスト値を演算するに際しては、図５に示すように、マイコン３は、合焦レンズ２１ｂが合焦点検索範囲内を移動するときに、ラインセンサ２４の出力信号を順次サンプリングして微分し、各微分値をコントラスト値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、……として、合焦レンズ位置Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、……に対応づけて記憶する。この際、ラインセンサ２４の出力信号は、明暗が変化する交流信号であるので、ラインセンサ２４の出力信号の微分値が大きい程、コントラスト値は大きな値を示す。
【００３７】
コントラスト値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、……と合焦レンズ位置Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、……とを対応づけて記憶した後、マイコン３は、コントラスト値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、……と合焦レンズ位置Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、……との関係を多項式、例えば、二次関数による合焦点判定近似曲線ｆ（ｘ）に変換し、この合焦点判定近似曲線ｆ（ｘ）を基にコントラスト値の最大値あるいは極大値をコントラスト値のピークＣＰとして演算し、コントラスト値のピークＣＰに対応した合焦レンズ位置ＬＰを合焦点の合焦レンズ位置ＬＰとして演算する。
【００３８】
次に、本実施例の具体的な動作を図６のフローチャートに基づいて説明する。まず、自動焦点ボタン３３が操作されると、マイコン３は自動焦点処理を開始し、この処理に伴う指令が駆動回路４に与えられ、駆動回路４からステッピングモータ４１に順次パルス信号が出力される。このパルス信号に応答してステッピングモータ４１が回転すると、合焦レンズ２１ｂは、合焦レンズ２１ｂの移動可能範囲のうち接眼レンズ２０ｂ側の端まで一旦移動して停止する（Ｓ１）。このとき、望遠鏡２０は、無限遠の位置に合焦した状態になり、マイコン３は、ステッピングモータ４１のステップ数を０点として記憶する。なお、図４に示す合焦レンズ位置検出手段を用いれば、Ｓ１の処理を省略できる。また、次のＳ２の処理において、必ずしも∞→近に向けて合焦レンズ２１ｂを移動させる必要はない。合焦レンズ位置に応じ移動方向を決定すれば良い。
【００３９】
次に、マイコン３は、駆動回路４を駆動させて、合焦レンズ２１ｂを所定の速度で対物レンズ２１ａ側に順次移動させる（Ｓ２）。このとき、マイコン３は、駆動回路４から出力されるパルス信号を計数し、この計数値からステッピングモータ４１のステップ数を監視するとともに、ラインセンサ２４の出力信号のピークから、そのピークに対応したレベルの範囲αを閾値として設定し、ラインセンサ２４の出力信号（レベル）がα以上になるまで合焦レンズ２１ｂを対物レンズ２１ａ側に移動させる。
【００４０】
この過程で、マイコン３は、ラインセンサ２４の出力信号（ピーク・ツウ・ピークのレベル）がα以上になったときに、α内にある信号成分の平均値を基に標尺１上のマーク１１の等間隔ピッチを演算し、この演算値を基に望遠鏡２０から標尺１までの距離（ピッチ演算距離）を求める（Ｓ３）。さらに、マイコン３は、ステッピングモータ４１のステップ数から合焦レンズ２１ｂの合焦レンズ位置を演算し、この演算値を基に望遠鏡２０から標尺１までの距離を求める（Ｓ４）。
【００４１】
次に、マイコン３は、標尺１上のマーク１１の等間隔ピッチから得られた距離（ピッチ演算距離）と合焦レンズ２１ｂの合焦レンズ位置から得られた距離が一致するか否かを判定し（Ｓ５）、両者の距離が一致しないときには、ステップＳ３の処理に戻って、ステップＳ３〜Ｓ５の処理を繰り返し、両者の距離が一致したときには、合焦レンズ２１ｂが概略合焦位置にあるとして、合焦レンズ２１ｂの移動を一旦停止させる（Ｓ６）。
【００４２】
すなわち、光学系の固体差に起因して距離演算に誤差が生じたり、温度変化に伴って合焦レンズ位置に関する演算に誤差が生じたりするのを考慮すると、標尺１上のマーク１１の等間隔ピッチから得られた距離（ピッチ演算距離）と合焦レンズ２１ｂの合焦レンズ位置から得られた距離が一致しただけでは、合焦レンズ２１ｂが合焦位置にあるとは限らない。
【００４３】
そこで、マイコン３は、合焦レンズ２１ｂを正確な合焦点に位置決めするために、標尺１上のマーク１１の等間隔ピッチから得られた距離（ピッチ演算距離）と合焦レンズ２１ｂの合焦レンズ位置から得られた距離が一致したことを条件に、合焦点を検索するための合焦レンズ２１ｂの移動範囲として、合焦点検索範囲を設定し（Ｓ７）、設定した合焦点検索範囲の一方の端へ合焦レンズ２１ｂを移動させ（Ｓ８）、一方の端から他方の端に向けて合焦レンズ２１ｂを移動させて、合焦点を検索するためのサーチを開始する（Ｓ９）。
【００４４】
次に、マイコン３は、サーチの開始とともに、コントラストデータを取得するために、ラインセンサ２４の出力信号を順次サンプリングして微分し、各微分値をコントラスト値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、……として、合焦レンズ位置Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、……に対応づけて記憶し（Ｓ１０）、記憶したコントラスト値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、……と合焦レンズ位置Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、……との関係を合焦点判定近似曲線ｆ（ｘ）に変換し、この合焦点判定近似曲線ｆ（ｘ）を基にコントラスト値の最大値あるいは極大値を演算する過程で、コントラスト値の最大値あるいは極大値が演算によって得られたか否か、すなわち、コントラストピークが検出されたか否かを判定する（Ｓ１１）。
【００４５】
このとき、マイコン３は、コントラスト値の最大値あるいは極大値が演算によって得られないときには、コントラスト値の最大値あるいは極大値が演算によって得られるまで演算を繰り返し、コントラスト値の最大値あるいは極大値が演算によって得られたときには、この演算値をコントラスト値のピークＣＰとし、コントラスト値のピークＣＰに対応した合焦レンズ位置ＬＰを合焦点の合焦レンズ位置ＬＰとして、合焦レンズ２１ｂを合焦レンズ位置ＬＰまで移動させて、合焦レンズ２１ｂを合焦点の合焦レンズ位置ＬＰに位置決めし（Ｓ１２）、このルーチンでの処理を終了する。
【００４６】
本実施例によれば、合焦レンズ２１ｂを視準光学系の光軸に沿って移動させながら、望遠鏡２０の視準に伴う物体像をラインセンサ２４で電気信号に変換してマイコン３に入力したときに、マイコン３は、信号を処理して、標尺１上のマーク１１の等間隔ピッチを基に望遠鏡２０から標尺１までの距離を求め、合焦レンズ２１ｂの合焦レンズ位置を基に望遠鏡２０から標尺１までの距離を求め、両者の距離が一致したとき、合焦レンズ２１ｂが概略合焦点（合焦点近傍）にあるとして、合焦レンズ２１ｂの移動を一旦停止させて、合焦点検索範囲を設定し、合焦レンズ２１ｂを合焦点検索範囲内を移動させる過程で、ラインセンサ２４の出力信号を順次微分してコントラスト値を合焦レンズ位置に対応づけて求め、求めたコントラスト値と合焦レンズ位置との関係を合焦点判定近似曲線ｆ（ｘ）に変換し、この合焦点判定近似曲線ｆ（ｘ）を基にコントラスト値のピークを求め、ピークに対応した合焦レンズ位置を合焦点として、合焦レンズ２１ｂを位置決めするようにしたため、光学系の固体差に起因して距離演算に誤差が生じたり、周囲温度の変化や光学系の固体差に伴って距離演算に誤差が生じても、合焦レンズ２１ｂを合焦点に確実に且つ迅速に位置決めすることができる。
なお、マイコン３を用いて、望遠鏡２０から標尺１までの距離を求めるに際して、ラインセンサ２４の出力による電気信号は、標尺１上のパターンの明暗に応じた交流信号（輝度に応じた交流信号）として出力されるとともに、合焦レンズ２１ｂの位置に応じて周波数が変化する交流信号として出力されるので、この交流信号の周波数を解析することで、望遠鏡２０から標尺１までの距離を求めることもできる。
【００４７】
また、マイコン３を駆動制御手段として用いるに際しては、望遠鏡２０が無限遠の位置に合焦している状態から合焦レンズ２１ｂを対物レンズ２１ａ側に移動させる過程で、第１距離算出手段の算出による距離と第２距離算出手段の算出による距離の差が許容範囲内にあることを条件に、合焦レンズ２１ｂが概略合焦点にあるとして、ステッピングモータ４１の駆動を一旦停止させるとともに、合焦レンズ２１ｂの移動範囲としての合焦点検索範囲を設定し、ステッピングモータ４１の駆動を一旦停止させた後、再度ステッピングモータ４１を駆動して、合焦レンズ２１ｂを合焦点検索範囲に亘って移動させるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明を電子レベルに適応したときの電子レベルと標尺との関係を説明するための斜視図である。
【図２】本発明の一実施例を示す測量機の自動焦点制御装置のブッロク構成図である。
【図３】望遠鏡が無限遠に合焦したときから合焦レンズが合焦点に位置決めされるまでの過程を説明するためのラインセンサの出力波形図である。
【図４】合焦レンズの位置を検出する位置検出手段の他の実施例を示す要部ブロック構成図である。
【図５】合焦レンズ位置とコントラスト値との関係を説明するための特性図である。
【図６】本発明に係る自動焦点制御装置の作用を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１  標尺
２  電子レベル
３  マイコン
４  駆動回路
２０  望遠鏡
２０ａ  焦点板
２０ｂ  接眼レンズ
２１ａ  対物レンズ
２１ｂ  合焦レンズ
２２    自動補償機構
２３    ビームスプリッタ
２４    ラインセンサ
４１    ステッピングモータ
【図１】
0005031652.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005031652.tif 000004
【図４】
0005031652.tif 000005
【図５】
0005031652.tif 000006
【図６】
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