JPH08233573A - インナーフォーカスの望遠鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体側から順に、視準対物レンズと；焦点調
節レンズと；水平補償光学系と；焦点面と；この焦点面
上の像を観察する接眼レンズと；を備え、上記焦点調節
レンズは、視準物体距離に応じて該物体像を上記焦点面
上に結像させるべく位置調節可能であるインナーフォー
カスの望遠鏡において、焦点調節時間を短縮すること。 【構成】 対物レンズから焦点面に至る光路中に、該光
路を分岐させる分岐光学素子を配置して分岐光学系を設
け、この分岐光学系中に、焦点面との等価面と、この等
価面における焦点状態を検出する焦点検出系とを設けた
インナーフォーカスの望遠鏡。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、基準位置を含む同一水平面内の
位置を視準するオートレベル等に用いられるインナーフ
ォーカスの望遠鏡に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】オートレベルは、基本的
に、視準望遠鏡と、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。

【０００３】このオートレベルでは、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
が備えられている。すなわち、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からな
り、焦点調節レンズは、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、焦点面上の
像が接眼レンズを介して観察される。

【０００４】視準望遠鏡による物体距離範囲を例えば
０．２ｍ〜∞とし、焦点調節レンズを凹レンズとする
と、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、回転角に比して焦点面上の像の滞留時間が長い代わ
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
像が焦点面を過ぎてしまうため、再調整のための時間を
要する。又、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という現
象が生じる。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
来のオートレベルは、焦点調節に長時間を要するという
問題があった。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、従来のオートレベル、つまり
インナーフォーカスの望遠鏡についての以上の問題意識
に基づき、焦点調節に要する時間を短縮することができ
るインナーフォーカスの望遠鏡を得ることを目的とす
る。さらに本発明は、測量時の湿度等の外部要因に拘わ
らず自動焦点調節を適切に行なって、視準物体を常にピ
ントが合った状態で視認することが可能なインナーフォ
ーカスの望遠鏡を得ることを目的とする。

【０００６】

【発明の概要】本発明は、物体側から順に、視準用対物
レンズと；焦点調節レンズと；水平補償光学系と；焦点
面と；この焦点面上の像を観察する接眼レンズと；を備
え、上記焦点調節レンズは、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可能であるイ
ンナーフォーカスの望遠鏡において、対物レンズから焦
点面に至る光路中に、該光路を分岐させる分岐光学素子
を配置して分岐光学系を設け、この分岐光学系中に、上
記焦点面との等価面と、この等価面における焦点状態を
検出する焦点検出系とを設けたことを特徴としている。
この焦点検出系の出力を用いれば、焦点調節に要する時
間を短縮することができる。例えば、焦点検出系の出力
により前ピン、後ピンを指示するインディケータを動作
させ、焦点調節レンズの移動方向を指示することが可能
である。

【０００７】焦点調節を自動化するには、さらに、焦点
検出系の出力により焦点調節レンズを駆動する駆動系を
設けることができる。この場合、焦点検出系の出力によ
り焦点調節レンズを駆動するオートフォーカスモード
と、焦点検出系の出力によることなく手動で焦点調節レ
ンズを駆動するマニュアルモードとの切替手段を備える
ことが望ましい。

【０００８】又本発明は、分岐光学系の最も好ましい位
置についても提案する。すなわち、本発明者らは、分岐
光学系は水平補償光学系のコンペミラーと焦点面の間に
設けると最も好ましい効果が得られることを見出した。

【０００９】すなわち、この態様によると、分岐光学系
は、水平補償光学系を出た水平光束を分岐するので、操
作者が接眼レンズを通して観察する焦点面上の物体像
と、焦点調節を行なうための共役像とを同一のものとす
ることができる。つまり、インナーフォーカスの望遠鏡
は、視準望遠鏡の光軸が厳密に水平でなくても、水平面
内の光線を視準できるので、仮に水平補償光学系の前に
分岐光学系を設けると、視準望遠鏡の光軸の水平からの
ズレ量が大きいほど、実際に観察している物体像と焦点
調節に供する共役像とが異なってしまう可能性が高くな
る。勿論、水平補償光学系の前に分岐光学系を設けて
も、一定の焦点情報を得ることは可能であるが、水平補
償光学系のコンペミラーと焦点面の間に分岐光学系を設
ければ、実際に観察している物体像について焦点情報を
得ることができ、より正確な焦点調節を行なうことがで
きる。

【００１０】水平補償光学系は、具体的には、第１コン
ペプリズムと、コンペミラーと、第２コンペプリズムと
から構成することができる。そして、分岐光学系の分岐
光学素子は、この第１コンペプリズムと第２コンペプリ
ズムのいずれかに貼着することにより、取り扱いが容易
である。この態様においても分岐光学系の分岐光学素子
は、コンペミラー以後の光束射出面（例えば第２コンペ
プリズムの光束射出面）に貼着することが最も好まし
い。

【００１１】さらに本発明は、測量時の外部要因に拘わ
らず自動焦点調節を正確に行ない得るインナーフォーカ
スについて提案する。すなわち、焦点面と、この焦点面
との等価面との光学的な位置ずれを補正する補正手段を
備えることにより、正確な自動焦点調節動作が可能とな
る。この補正手段として、分岐光学系の光束の集光点
を、該等価面上に移動させる調整光学部材を備えること
ができる。この調整光学部材は、具体的には、回動中心
の周囲に等角度間隔で配置した、段階的に厚さの異なる
複数の透明平行平面板から構成することができる。この
場合、調整光学部材を適宜回動操作すれば、複数の透明
平行平面板のうちから適当なものを分岐光学系の光路内
に位置させることができる。また、電池を水密を保持し
て収納する電池ボックスを備えれば、この電池ボックス
内に、調整光学部材を回動操作する操作部を備えること
ができる。

【００１２】また本発明は、上記補正手段として、焦点
検出系を、焦点面との等価面に対して移動させる移動調
整手段を備えることができる。そして、電池を水密を保
持して収納する電池ボックスを備えていれば、この電池
ボックス内に、上記移動調整手段を作動させるための操
作部を備えることが可能となる。この操作部に手動操作
可能な操作摘みを備え、この操作摘みの周囲に、測量時
の湿度等の外部要因に応じた焦点検出系の段階的な移動
量と対応する目盛を設けることが望ましい。

【００１３】さらに本発明は、焦点検出系が、基線長だ
け離して配置した一対の結像レンズと、各結像レンズに
よる視準物体像が結像する一対のラインセンサとを備
え、該一対のラインセンサのいずれか一方は基準出力を
得る基準領域を備え、かつ他方は参照出力を得る参照領
域を備え、該両出力を基に位相差検出方法によって、視
準用対物レンズと焦点調節レンズを有する視準光学系に
よる集光点の上記等価面に対するズレ量を検出する場合
に、補正手段により、一方のラインセンサをなす多数の
受光素子中の基準領域として用いるべき受光素子群を固
定した状態で、他方のラインセンサをなす多数の受光素
子から参照領域として用いるべき受光素子群を選択して
該参照領域のセンターアドレスを変更させるように構成
することができる。また、電池を水密を保持して収納す
る電池ボックスを備えれば、この電池ボックス内に、上
記補正手段を作動させるための操作部を備えることが可
能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下図示実施例について本発明を
説明する。この実施例は、オートレベルに本発明を適用
したもので、図８、図９は、オートレベルの一般構成を
示す。オートレベル１０は、物体側から、正の視準用対
物レンズ１１、負の焦点調節レンズ１２、水平補償光学
系１３、第１焦点板１４ａと第２焦点板１４ｂからなる
焦点板（焦点面）１４、及び正の接眼レンズ１５からな
る。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、紐体
１３ｅを介して軸１３ｄ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１３ａ、１３
ｃとの角度αは、絶対値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１３ｅの長さ等の要
素によって異なる。

【００１５】この水平補償光学系１３は、対物レンズ１
１と焦点調節レンズ１２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。

【００１６】焦点調節レンズ１２には、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、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、対物レンズ１１と焦点
調節レンズ１２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。この物体像を焦点板１４上に結像
させ、焦点板１４上に描いた視準線等と一緒に接眼レン
ズ１５によって観察する。

【００１７】本発明は、以上の基本構成を有するオート
レベル１０において、ＴＴＬ方式のＡＦ系を組み込んだ
もので、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分岐光学素子
（ハーフミラー）１８を配置し、その結果形成された分
岐光学系中に、焦点板１４の等価面１４Ａと、この等価
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の出力により焦点調
節レンズ１２を駆動する焦点調節レンズ駆動系３０を設
けている。

【００１８】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の近傍に配置したセンサ２１
を有し、このセンサ２１の出力により合焦、非合焦、前
ピン、後ピン、デフォーカス量を演算するもので、具体
的構成は種々知られている。図７は、センサ２１の一例
の原理を示すもので、等価面１４Ａの後方には、集光レ
ンズ２１ａ、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、２１ｃ及び、各セパレ
ータレンズ２１ｂ、２１ｃの後方にそれぞれ位置する、
各セパレータレンズ２１ｂ、２１ｃによる視準物体像が
結像する一対のラインセンサ２１ｄ、２１ｅが配置され
ている。この一対のラインセンサ２１ｄ、２１ｅに対す
る物体像の入射位置は、物体像が等価面１４Ａ上に正確
に結像しているとき（合焦（Ｐａ））、等価面１４Ａよ
り前方に結像しているとき（前ピン（Ｐｂ））、及び等
価面１４Ａより後方に結像しているとき（後ピン（Ｐ
ｃ））とでそれぞれ異なり、かつ、合焦位置からのズレ
量も、一対のラインセンサ２１ｄ、２１ｅ上への物体像
の結像位置によって判断できる。すなわち、ラインセン
サ２１ｄ、２１ｅそれぞれの出力をプリアンプ２２で増
幅した後、演算回路２３で演算することにより、合焦、
非合焦、前ピン、後ピン、デフォーカス量を知ることが
できる。

【００１９】焦点調節レンズ駆動系３０は、モータ３１
の回転をクラッチ内蔵減速機構３２を介してピニオン１
２ｂ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３
３により監視され、エンコーダ３３の出力は同期回路２
４に与えられて焦点調節レンズ１２の位置がフィードバ
ックされる。

【００２０】この焦点検出系２０と焦点調節レンズ駆動
系３０により、物体距離に応じて焦点調節レンズ１２が
光軸方向に駆動され、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、
焦点調節レンズ駆動系３０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１２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１２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マニュアルモードに切替わ
り、他方に移動させたとき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。

【００２１】ラインセンサ２１ｄ、２１ｅは、地表に垂
直に立てたスタッフ（棒状体）を視準するとき、該スタ
ッフと直交する位置関係で設けるのがよい。スタッフと
ラインセンサの方向が一致することがないので、確実に
ＡＦ機能を得ることができる。

【００２２】図２ないし図６は、分岐光学素子１８の配
置位置についての実施例である。図２は、水平補償光学
系１３の第１コンペプリズム１３ａの光束入射面に、分
岐光学素子としての分岐ハーフプリズム１８Ａを貼り付
け、この分岐ハーフプリズム１８Ａによって形成された
分岐光学系に、等価面１４Ａ及びセンサ２１を設けてい
る。

【００２３】図３は、第１コンペプリズム１３ａの反射
面に、２つの分岐ハーフプリズム１８Ｂ、１８Ｃを貼り
付け、形成された分岐光学系に、同様に等価面１４Ａ及
びセンサ２１を設けている。この図３の場合、第２コン
ペプリズム１３ｃの反射面１３Ｆは、正立像を得るため
にダハ面として構成されている。

【００２４】図４は、水平補償光学系１３の第２コンペ
プリズム１３ｃの反射面に、分岐ハーフプリズム１８Ｄ
を貼り付け、形成された分岐光学系に、同様に等価面１
４Ａ及びセンサ２１を設けている。この図４の場合、第
２コンペプリズム１３ｃの反射面１３Ｆは平面として構
成され、貼り付けたハーフプリズム１８Ｄの反射面１８
Ｆは正立像を得るためにダハ面として構成されている。

【００２５】図５は、第２コンペプリズム１３ｃの光束
射出面に、分岐ハーフプリズム１８Ｅを貼り付け、形成
された分岐光学系に、同様に等価面１４Ａ及びセンサ２
１を設けている。上記のいズレの実施例においても、セ
ンサ２１の出力は焦点検出系２０及び焦点調節レンズ駆
動系３０を介して焦点調節レンズ１２の駆動用に用いる
ことができる。また、単に、合焦、非合焦、前ピン、後
ピンの表示に用いることもできる。

【００２６】このように、対物レンズ１１から焦点板１
４に至る光路中に挿入する分岐光学素子１８の位置につ
いては、自由度があり、いずれの実施例においても、焦
点板１４との等価面１４Ａにおける焦点状態を検出する
ことができる。そして、分岐光学素子１８を水平補償光
学系１３の第１コンペプリズム１３ａと第２コンペプリ
ズム１３ｃのいずれかの面に予め貼着することにより、
分岐光学素子１８の取り扱いを容易にし、分岐光学系を
容易に構成することができる。

【００２７】また、図２ないし図５の実施例中では、図
５の実施例が、最も好ましい。オートレベル１０は、前
述のように、対物レンズ１１と焦点調節レンズ１２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
る限りにおいては、焦点板１４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等価面１４Ａ上での像
とが同一の像となる。ところが、水平補償光学系１３の
射出光束以外の光束、つまり水平補償光学系１３を射出
する前の光束を分岐すると、対物レンズ１１と焦点調節
レンズ１２の光軸の水平からのずれが大きい程、焦点板
１４上に形成され実際に観察している像と、等価面１４
Ａ上での像とのずれが大きくなる。極論すると、実際に
観察している像と、焦点状態の検出に用いている像とが
異なることとなり、正確な焦点検出、自動合焦が行われ
ない可能性がある。勿論、図２ないし図４の実施例にお
いても、対物レンズ１１と焦点調節レンズ１２の光軸と
水平との一致度が高ければ、このような問題は生じるこ
とがなく、一定の効果を期待することができる。

【００２８】図６は、図５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の平面
図である。図１及び図５と同一の構成要素には、同一の
符号を付している。以上に説明したオートレベル１０の
すべての要素は、回転テーブル１７上に固定した鏡筒部
材１９に支持されている。但し、分岐光学素子１８は水
平補償光学系１３の第２コンペプリズム１３ｃには接着
されていない。回転テーブル１７は、対物レンズ１１及
び焦点調節レンズ１２の光軸と直交する、鉛直にセット
されるべき軸１７Ｘを中心に回動可能であり、同一水平
面内の任意の距離にある物体を視準することができる。

【００２９】また、合焦位置に関しては、ユーザオフセ
ット機能を付与することが望ましい。この機能は、ユー
ザの視度差等により、ユーザが合焦と判断する位置と、
以上のＡＦ系が合焦と判断する位置が異なる場合に、ユ
ーザが合焦と判定する位置を基準にしてＡＦ系の合焦位
置を設定するもので、電気的に処理する方法と、ライン
センサ２１ｃの位置を機械的に調整する方法とがある。
すなわち、電気的には、ユーザが合焦と判断するときの
一対のラインセンサ２１ｃへの物体像の入射位置を合焦
とし、機械的には、ユーザが合焦と判断するとき、ライ
ンセンサを移動させて合焦信号が出るように調整するの
である。

【００３０】また、本オートレベル１０のレンズ（対物
レンズ１１、焦点調節レンズ１２等）には、プラスチッ
クレンズが用いられているため、特に湿度変化による影
響が大きい。つまり、外部要因としての湿度が変動する
と、レンズ面の曲率が変わる等して個々のレンズの焦点
距離が変化し、ユーザが合焦と判断する位置とＡＦ系が
合焦と判断する位置とに差が生じる場合がある。このよ
うな場合に用いるユーザオフセット機能としては、オフ
セットを光学的に処理する方法と、機械的に調整する方
法と、電気的に処理する方法とが考えられる。

【００３１】ここで、本オートレベル１０に光学的処理
によるユーザオフセット機能を搭載した実施例を、図１
０〜図１５により説明する。図１３は、上記実施例で説
明した図１に対し、分岐光学素子１８からセンサ２１に
至る分岐光学系（センサ光学系）内に調整光学部材５を
挿入した点、及びこの調整光学部材５を手動で回動操作
可能な操作摘み６８ａを設けた点が異なる。

【００３２】調整光学部材５は、オートレベル１０の装
置本体の適宜の位置に、回動軸４を中心に回動可能に支
持されている。この調整光学部材５は、回動軸４の周囲
に等角度間隔で配置した、厚さが段階的に異なる複数の
透明平行平面板５ａ〜５ｇを有している。これらの透明
平行平面板５ａ〜５ｇはそれぞれ、湿度、温度等の測量
時の外部要因のうち特に、湿度の影響を受けないガラス
等の透明部材からなり、それぞれの厚さ寸法は、図１１
に示すように、順に0.91mm、 0.94mm 、0.97mm、1.00m
m、1.03mm、 1.06mm 、1.09mmとなっている。同図中の
５ｈは、分岐光学素子１８から等価面１４Ａに向かう光
束の集光点の位置を変える必要のないときに光路内に位
置させる、透明平行平面板を設けない円孔である。上記
調整光学部材５と透明平行平面板５ａ〜５ｇにより補正
手段が構成されている。

【００３３】透明平行平面板５ａ〜５ｇは、オートレベ
ル１０の製造地域（通常は温帯地域）での平均湿度に応
じて設定した厚さを有するもの（本実施例では1.00mmの
透明平行平面板５ｄ）を基準とし、この基準湿度と対応
する透明平行平面板５ｄより乾燥側に、0.91mm、 0.94m
m 、0.97mmの透明平行平面板５ａ、５ｂ、５ｃを順に配
置し、湿潤側に、1.03mm、 1.06mm 、1.09mmの透明平行
平面板５ｅ、５ｆ、５ｇを順に配置している。調整光学
部材５は、回動操作されることにより、センサ光学系内
に位置する透明平行平面板５ａ〜５ｇを択一的に切替え
る。図１０中の符号Ａは、厚さ0.91mm〜1.00mmの透明平
行平面板５ａ〜５ｄを用いた場合の集光点位置（ピント
位置）の変化幅を示し、符号Ｂは、1.00mm〜1.09mmの透
明平行平面板５ｄ〜５ｇを用いた場合の集光点位置の変
化幅を示す。

【００３４】透明平行平面板５ａ〜５ｇは、光学的パワ
ーを持たないが、例えば図１４に示すように、収束する
光束の光路内に透明平行平面板を挿入すると、集光点Ｐ
ｄは、この透明平行平面板を挿入しないときの集光点Ｐ
ｅより前方側（同図右側）に移動される。この集光点Ｐ
ｄの移動量は、図１５を参照すると理解できるように、
透明平行平面板が厚くなる程大きくなる。すなわち、0.
91mm〜1.09mmと段階的に厚くなる透明平行平面板５ａ〜
５ｇは、光路内に挿入されたとき集光点位置を次第に前
方に移動させる。よって、例えば透明平行平面板５ｄを
挿入したときの集光点位置を等価面１４Ａと一致する合
焦点Ｐａ（図１０）として設定すれば、透明平行平面板
５ａ〜５ｃは、図１０の集光点Ｐｂを段階的に合焦点Ｐ
ａ側に移動させることができ、透明平行平面板５ｅ〜５
ｇは、合焦点Ｐａを集光点Ｐｃに向け段階的に移動させ
ることができる。

【００３５】調整光学部材５は、外周縁部に、各透明平
行平面板５ａ〜５ｇ及び円孔５ｈそれぞれの位置と対応
させて等角度間隔で形成した複数のラッチ凹部４０を有
している。また、装置本体においての調整光学部材５の
外周側には、複数のラッチ凹部４０それぞれと択一的に
係合して透明平行平面板５ａ〜５ｇを所望の位置で係止
するクリックばね（図示せず）が設けられている。調整
光学部材５は、以上の構成により、透明平行平面板５ａ
〜５ｇを択一的に分岐光学系内に位置させて、焦点面１
４と、この焦点面１４との等価面１４Ａとの光学的な位
置ずれを補正し、ユーザが合焦と判断する位置とＡＦ系
が合焦と判断する位置との差を減殺する。

【００３６】また、図２１にオートレベル１０の側面図
を示す。同図において、水平補償光学系１３の下方に
は、電池６６（図２２）を装填した状態で蓋体６７によ
って水密状に覆われるべき電池ボックス６９が設けられ
ている。この電池ボックス６９には、図２２に示すよう
に、電池６６を収納するための凹部６９ａと、この凹部
６９ａ内の該電池６６の側方に位置する操作摘み（操作
部）６８ａが設けられている。この操作摘み６８ａは、
回動操作されたとき連動機構（図示せず）を介して調整
光学部材５を回動させ、透明平行平面板５ａ〜５ｇを分
岐光学系（センサ光学系）内に択一的に位置させる。上
記電池ボックス６９は、オートレベル１０の防水機能を
損なうことなく、ユーザが電池を簡便に交換できるよう
に構成されている。従って、このような電池ボックス６
９内に設けた操作摘み６８ａによれば、操作時には蓋体
６７を外すだけで調整光学部材５を容易に回動操作する
ことができる。また非操作時には、電池ボックス６９を
蓋体６７で覆うことにより、電池６６と操作摘み６８ａ
が雨水から確実に保護される。

【００３７】したがって、この実施例によれば、オート
レベル１０を用いた測量時、湿度等の外部要因によっ
て、ＡＦ系が合焦と判断する位置がユーザが合焦と判断
する位置からずれて、ＡＦ制御しているにも拘わらず接
眼レンズ１５を覗くユーザにピンボケ像が視認される場
合には、蓋体６７を開けて操作摘み６８ａを回動操作す
るだけでこの問題を解消することができる。すなわち、
操作摘み６８ａを操作により、調整光学部材５を、測量
環境における湿度に応じた方向（乾燥側または湿潤側）
に適宜回動させるのである。

【００３８】例えば使用地域が乾燥地帯であり、分岐光
学系の光束の集光点が調整前の状態で図１０のＰａより
Ｐｃ側に位置する場合に、調整光学部材５を乾燥側に回
動させると、透明平行平面板５ａ〜５ｇのうちの厚さ寸
法の薄いものが分岐光学系の光路内に位置する。このと
き例えば、該光路内に最も薄い透明平行平面板５ａが位
置すると、Ｐｃ側に位置する集光点が最もＰａ側に移動
することとなる。逆に、使用地域が湿潤地帯であり、分
岐光学系の光束の集光点が調整前の状態で図１０のＰａ
よりＰｂ側に位置する場合に、調整光学部材５を湿潤側
に回動させると、透明平行平面板５ａ〜５ｇのうちの厚
いものが位置する。このとき例えば、分岐光学系の光路
内に最も厚い透明平行平面板５ｇが位置すると、Ｐｂ側
に位置する集光点が最もＰａ側に移動することとなる。
よって、接眼レンズ１５を覗きながら、ピントの合った
像を視認できるまで上記操作を繰り返せば、現在の使用
環境において、ユーザが視準物体をピントが合った状態
で目視できるようにＡＦ制御することができる。

【００３９】なお、この実施例では、焦点板（焦点面）
１４と、該焦点面１４との等価面１４Ａとの光学的位置
を補正する手段として、光学的パワーを持たない透明平
行平面板５ａ〜５ｇを用いたが、本発明はこれに限られ
ない。すなわち、調整光学部材５に、焦点距離を段階的
に異ならせた複数のレンズを透明平行平面板５ａ〜５ｇ
と同様の配置で設けて、上記補正手段とすることもでき
る。

【００４０】次に、オートレベル１０に機械的処理によ
るユーザオフセット機能を搭載した実施例を、図１６〜
図１８により説明する。この実施例は、図１で説明した
上記実施例に対し、センサ２１自体を機械的に光軸方向
に移動させて、ユーザが目視で合焦と判断するときＡＦ
駆動系で合焦信号が出るように調整する点が異なる。

【００４１】図１６に、この実施例における要部を抜粋
して示す。同図に示すようにこの実施例では、装置を焦
点調節レンズ１２の径方向に大型化させることなくセン
サ２１′の移動が可能となるように、このセンサ２１′
を、視準光学系の光軸Ｏと略平行に移動ガイドしてい
る。このように配置されたセンサ２１′に分岐光学素子
１８で分岐した光束を入射できるように、これらセンサ
２１′と分岐光学素子１８の間には反射光学系７１が介
在されている。この反射光学系７１は、分岐光学素子１
８による分岐光束を略９０°偏向させてセンサ２１′に
入射する。この場合、等価面１４Ａは、反射光学系７１
とセンサ２１′の間に位置される。

【００４２】図１６と図１７に示すように、このセンサ
２１′は、オートレベル１０の装置本体に備えた摺動支
持部５０に光軸Ｏと平行移動可能に支持されたセンサ支
持体６１内に収納されている。このセンサ支持体６１
は、図１７の左右に突出する一対のガイド突起６１ｃ
を、摺動支持部５０に設けた左右の摺動溝５０ａにそれ
ぞれ摺動可能に挿入している。この摺動溝５０ａから外
方に突出したガイド突起６１ｃの先端部は、摺動支持部
５０の外壁にねじ５１で固定したカバー５２で覆われて
いる。

【００４３】センサ支持体６１は、図１７の下方に突出
する突出部６１ｂに、光軸Ｏと平行に設けられたラック
６１ａを有している。装置本体側には、このラック６１
ａと噛み合うピニオン５８が回動軸５８ａで回動自在に
支持され、かつピニオン５８と噛み合う操作力伝達ギヤ
５７が回動軸５７ａで回動自在に支持されている。この
回動軸５７ａは、先端部が、図２２に示される電池ボッ
クス６９内の操作摘み（操作部）６８ｂに連動されてい
る。また回動軸５７ａには、外周縁部に等角度間隔で設
けた複数のラッチ凹部６４を有する回動円板５６が固定
されている。この回動円板５６の外周側には、爪６３を
複数のラッチ凹部６４それぞれと択一的に係合させ、操
作力伝達ギヤ５７つまりピニオン５８を所望の位置で係
止するクリックばね６２が、ねじ５４で装置本体に固定
されている。上記ラック６１ａとピニオン５８により、
移動調整手段及び補正手段が構成されている。

【００４４】また図１８に示すように、手動操作可能な
操作摘み６８ｂの周囲には、測量時の湿度等の外部要因
に応じたセンサ２１′の段階的な移動量と対応する目盛
が設けられている。この目盛は、Ｍ＝０〜７まで設けら
れ、それぞれの目盛Ｍは、センサ２１′の移動量と表１
に示すように対応している。なお、同図中の符号８０
は、操作摘み６８ｂを回動調整位置を示す指針部であ
る。

【００４５】

【表１】 目盛Ｍ 対応オフセット量（μm ） ０ −１５０ １ −１００ ２ −５０ ３ ０ ４ ＋５０ ５ ＋１００ ６ ＋１５０ ７ ＋２００

【００４６】したがって、この実施例によれば、蓋体６
７を開けて操作摘み６８ｂを回動調整するだけで、上記
図１０〜図１５で説明したと同様の問題を解消すること
ができる。すなわち、湿度等により自動合焦にも拘わら
ず接眼レンズ１５を覗くユーザにピンボケ像が視認され
る場合に、操作摘み６８ｂを操作して、ピニオン５８
を、測量環境における湿度に応じた方向に適宜回動させ
るのである。

【００４７】例えば使用地域が乾燥地帯であり、分岐光
学系の光束の集光点が調整前の状態で図１６のＰ₁ より
Ｐ₃ 側に位置する場合には、ピニオン５８を乾燥側に回
動させる。つまり、操作摘み６８ｂを基準位置Ｍ＝３か
らＭ＝０側に回動させると、ピニオン５８とラック６１
ａの関係によりセンサ２１′が図１６の左方に、Ｍの値
に応じた量（距離）だけ移動する。これを図７を用いて
考える。つまり、調整前には集光点Ｐｃから発せられた
光をラインセンサ２１ｄと２１ｅそれぞれが外側の受光
エリアで受光していたものが、調整後には、ラインセン
サ２１ｄ、２１ｅと集光点Ｐｃとの相対的位置の変化に
より、内側の受光エリアで受光するように切替わるので
ある。つまりこれは、図１６において集光点Ｐ₃ が等価
面１４Ａ側に移動したのと同じことである。

【００４８】逆に、使用地域が湿潤地帯であり、分岐光
学系の光束の集光点が調整前の状態で図１６のＰ₁ より
Ｐ₂ 側に位置する場合には、ピニオン５８を湿潤側に回
動させる。つまり、操作摘み６８ｂを基準位置Ｍ＝３か
らＭ＝７側に回動させると、センサ２１′が図１６の右
方に、Ｍの値に応じた距離だけ移動する。これはつま
り、図７において、調整前には集光点Ｐｂから発せられ
た光をラインセンサ２１ｄと２１ｅそれぞれが内側の受
光エリアで受光していたものが、調整後には、ラインセ
ンサ２１ｄ、２１ｅと集光点Ｐｃとの相対的位置の変化
により、外側の受光エリアで受光するように切替わるこ
とが理解できる。これはすなわち、図１６において集光
点Ｐ₂ が等価面１４Ａ側に移動したのと同じことであ
る。よって、接眼レンズ１５を覗きながら、ピントの合
った像を視認できるまで上記操作を繰り返せば、現在の
使用環境において、ユーザが視準物体をピントが合った
状態で目視できるようにＡＦ制御することができる。

【００４９】次に、オートレベル１０に電気的処理によ
るユーザオフセット機能を搭載した実施例を図１９と図
２０により説明する。

【００５０】例えば湿度変化等の環境変化により、図７
に示したセパレータレンズ２１ｂ、２１ｃの曲率半径が
変化すると、例えばラインセンサを用い位相差検出方式
によって焦点検出する場合に、基準領域と参照領域のセ
ンターアドレスが変化する等により、システムの初期値
と同じアドレスでジャストフォーカス（合焦）させるこ
とができなくなる。本実施例は、この問題に対処するた
め、環境変化によってデフォーカスされるズレ量に対応
する補正データを予め用意しておき、この補正データに
基づき、センサ２１″のラインセンサをなす参照領域の
センターアドレスを変更する。これにより、図７の実線
位置にあるラインセンサ２１ｄ、２１ｅを移動させず
に、該センサ２１ｄ、２１ｅを等価面１４Ａに対し実際
に移動させたとき（図７の二点鎖線位置参照）と同様の
状態を電気的に作り出す。

【００５１】つまり本実施例では、予め用意した、環境
変化による上記ズレ量に対応する補正データ（ユーザー
オフセットデータ）を、コード板内蔵スイッチ３から、
該スイッチ３とで補正手段をなす演算回路２３に与える
ことにより、センサ２１″の参照領域のセンターアドレ
スを変更させるのである。焦点板１４と等価面１４Ａと
の光学的な位置ずれを補正する場合には、図２０のライ
ンセンサ２１ｄをなす受光素子群の使用位置（即ち基準
領域）を固定しておき、ラインセンサ２１ｅをなす受光
素子群の使用位置（即ち参照領域）を適宜変えてそのセ
ンターアドレスを変更しながら使用する。基準及び参照
領域それぞれにおけるセンターアドレスは、ＥＥＰＲＯ
Ｍ６からのシステム初期値により固定されているので、
参照領域のセンターアドレスのみを変数扱いするため
に、この参照領域のアドレスに整数ｍを加え、このｍの
値を変化させて各領域のデフォーカス像の出力の差を取
り、任意のＨ（ｍ）を算出する。さらに補間演算によっ
て、ジャストフォーカス位置への焦点調節レンズ１２の
移動精度を高める。

【００５２】これらを実現させるための本実施例におけ
る制御系は、図１９に示すように、図１で説明した制御
系に加え、焦点検出系２０′内に、上記演算回路２３と
ＥＥＰＲＯＭ６とを備えている。この演算回路２３に
は、操作摘み（操作部）６８ｃの操作でオンオフされる
コード板内蔵スイッチ３が接続されている。このコード
板内蔵スイッチ３は、操作摘み６８ｃによって目盛０を
指すときを初期状態とし、操作摘み６８ｃの０から一方
向への回動操作時に目盛り−50、−100 、−150（μm/d
iv ）を指し、操作摘み６８ｃの０から他方向への回動
操作時に目盛り＋50、＋100 、＋150 （μm/div ）を指
す。コード板内蔵スイッチ３は、操作摘み６８ｃをこの
ように回動操作したときの対応する目盛の値を、ユーザ
オフセットデータとして演算回路２３に入力する。上記
ＥＥＰＲＯＭ６は、このユーザオフセットデータの有無
に拘わらず、単なるシステムの初期設定値を演算回路２
３に与える。

【００５３】焦点検出系２０′の一部を構成するセンサ
２１″は、図２０に示すように、基線長だけ離して配置
した一対のセパレータレンズ２１ｂ、２１ｃと、各セパ
レータレンズ２１ｂ、２１ｃによる視準物体像が結像す
る上記一対のラインセンサ２１ｄ、２１ｅを備えてい
る。焦点検出系２０′は、ラインセンサ２１ｄの基準領
域と、ラインセンサ２１ｅの参照領域からの基準出力と
参照出力を基に、位相差検出方式によって、視準用対物
レンズ１１と焦点調節レンズ１２を有する視準光学系に
よる集光点の等価面１４Ａに対するズレ量（デフォーカ
ス量）を検出し、合焦、非合焦、前ピン、後ピンを検出
する。

【００５４】図１９において、操作摘み６８ｃが操作さ
れず初期状態にあり、コード板内蔵スイッチ３が０を指
しているとき（ユーザオフセットデータが０のとき）、
演算回路２３は、センサ２１″で検出されてプリアンプ
２２を経由したデフォーカスに関する信号に基づき、視
準光学系による集光点の等価面１４Ａに対するズレ量を
算出し、さらにこのズレ量を、同期回路２４を介してエ
ンコーダ３３のパルス数に変換し制御回路２５に与え
る。

【００５５】また、例えばコード板内蔵スイッチ３が−
50または＋50（μm/div ）を指すときには、先ずユーザ
オフセットデータが０の状態でのズレ量を演算回路２３
で算出した後、同期回路２４において、該ズレ量に、−
50または＋50（μm/div ）に相当するユーザオフセット
データを加えてエンコーダ３０のパルス数に変換し、制
御回路２５に与える。するとモータ３１が、制御回路２
５によって駆動され、フォーカシング時のエンコーダ３
３からのパルス数と、同期回路２４で変換された上記パ
ルス数とが一致するまで焦点調節レンズ１２を光軸方向
に移動させる。このとき、焦点調節レンズ１２の移動に
よって変化する焦点位置を検出するセンサ２１″は、コ
ード板内蔵スイッチ３から入力された、−50または＋50
（μm/div ）に相当する上記ユーザオフセットデータに
基づき、その参照領域のセンターアドレスを変更され、
参照領域として実際に用いる受光素子群が初期状態にお
ける受光素子群と異なっている。このため、エンコーダ
３０のパルス数が初期状態でのパルス数と異なり、視準
光学系の焦点位置（集光点位置）が実際には等価面１４
Ａからずれていても、その状態でのパルス数が、同期回
路２４で変換された上記パルス数と等しくなれば、これ
を合焦状態と判断してモータ３１を停止させる。

【００５６】つまり、接眼レンズ１５からの目視による
観測では、前ピンか後ピンかは判断がつかないが、接眼
レンズ１５を覗きながら、ピントの合った像が視認でき
るまで操作摘み６８ｃを適宜回動操作すれば、現在の使
用環境で変化したセンサ２１″の焦点位置をほぼ50μm
前後の誤差内に納めて、接眼レンズ１５で観測すること
ができる。よって、観察者は、使用環境に拘わらず、視
準物体像をボケのない良好な状態で観察することができ
る。

【００５７】ここで、図２０により、一対のラインセン
サ２１ｄ、２１ｅの受光素子群の選択設定について具体
的に説明する。該ラインセンサ２１ｄ、２１ｅはそれぞ
れ、受光素子数を列状に１２８個（１２８ピクセル）有
する１個のラインセンサを中央部から左右に分割したも
のである。両ラインセンサ２１ｄ、２１ｅはそれぞれ、
上記視準光学系の最大の画角を臨む大きさを持つよう
に、横方向に一列に多数の受光素子を同数ずつ有する。
該ラインセンサ２１ｄ、２１ｅからの信号は、異なる画
角内の視準物体像を受光する、複数の異なる小受光領域
毎の小セット信号として読み出される。

【００５８】この実施例において、ラインセンサ２１
ｄ、２１ｅの小セット信号を得るべき小受光領域（基準
領域、参照領域）の受光素子群の位置は、上述したよう
に、演算回路２３がコード板内蔵スイッチ３からのユー
ザオフセットデータ入力に基づいて決定する。ラインセ
ンサ２１ｄ、２１ｅはそれぞれ、１２８個の受光素子の
半分つまり６４個分の受光素子を有し、この６４個の受
光素子中から選択された３２ピクセル（受光素子数３２
個）ずつを、基準領域及び参照領域として使用する。な
お、図２０において、センターアドレス６３は、分岐光
学系の光軸Ｏ₁ と重なっている。

【００５９】ラインセンサ２１ｄはアドレス０〜６３ま
でが使用可能域であり、ラインセンサ２１ｅはアドレス
６４〜１２７までが使用可能域である。これらラインセ
ンサ２１ｄ、２１ｅは、ユーザオフセットデータが入力
されない初期状態では、光軸Ｏ₁ に関して対称に位置す
る３２ピクセル分の所定領域をそれぞれ基準領域及び参
照領域として用いる。

【００６０】ここで、基準領域の受光素子群を選択、即
ち画素アドレスを設定するための基準領域設定指数をｉ
とし、参照領域の受光素子群を選択、即ち画素アドレス
を設定するための参照領域設定指数をｊとし、互いに対
応する基準領域と参照領域とにおける同じ数の受光素子
（画素）を指定するための同一画素指定指数をｋとし、
さらに、参照領域を設定する画素アドレスのスライド指
数をｍとする。基準領域設定指数ｉと参照領域設定指数
ｊは、システム初期値としてＥＥＰＲＯＭ６に予め入力
された指数であり、同一画素指定指数ｋは、補間演算す
るときに必要な指数である。これらの指数ｉ、ｊ、ｋは
いずれも、ユーザオフセット機能そのものに対する直接
的な関連はない。

【００６１】続いて、図２０に示すような不等辺三角形
の視準物体に対して自動合焦させるときの演算過程を説
明する。同図において、不等辺三角形の視準物体の像
は、セパレータレンズ２１ｂ、２１ｃによって、ライン
センサ２１ｄ側の基準領域とラインセンサ２１ｅ側の参
照領域２１ｅとにそれぞれ結像される。符号ＪＦを付し
た不等辺三角形は、ジャストフォーカス時の像を示し、
符号ＤＦを付した不等辺三角形は、デフォーカス時の像
を示している。

【００６２】不等辺三角形の像は、スライド指数ｍの値
によって前ピンか後ピンかを判断することができ、ｍ
１、ｍ２、ｍ３の値に対して次式（１）を計算すれば、
Ｈ（ｍ）が最小になるｍの値を求めることができる。

【数式１】 この（１）式による計算では、精度は１画素の領域を出
ないので、さらに合焦精度を上げるために補間演算を行
なう。すなわち、Ｈ（ｍ）を数点計算し、これをＨ（ｍ
１）、Ｈ（ｍ２）、Ｈ（ｍ３）とすると、次の（２）式
と（３）式による補間演算の結果、Ｘｍを得ることがで
きる。 Xm＝｛（H(m1)-H(m3）) ／（H(m1)-H(m2）) ｝／２ ………（２） 但し、 H(m1)≧H(m3) Xm＝｛（H(m3)-H(m1）) ／（H(m3)-H(m2）) ｝／２ ………（３） 但し、 H(m1)＜H(m3) Ｘｍにｍ２を加えた“Ｘｍ＋ｍ２”は、ユーザオフセッ
トデータが０のときのズレ量である。また、“ｍ１−ｍ
２＝ｍ２−ｍ３”は、ラインセンサ２１ｄ、２１ｅの１
ピッチ分に相当する距離である。任意のユーザオフセッ
ト時の距離情報Ｘｍｕは、次式（４）に示すように、上
記算出値“Ｘｍ＋ｍ２”にユーザオフセットデータ
（Ｕ．Ｏμm/div ）を加算した値になる。 Ｘｍｕ＝Ｘｍ＋ｍ２＋Ｕ．Ｏ ………（４） 図１９に示したコード板内蔵スイッチ３はこれらの原理
を利用している。

【００６３】上記図１０〜図１５で説明した実施例、図
１６〜図１８で説明した実施例、及び図１９、図２０で
説明した実施例によれば、接眼レンズ１５を覗きながら
操作摘み６８（ａ、ｂ、ｃ）をピントが合うまで適宜回
動操作すれば、外部要因である湿度に対してだけでな
く、ユーザ毎の視度の違いを調整する場合にも活用する
ことができる。なお、操作摘み６８（ａ、ｂ、ｃ）は、
電池ボックス６９以外の部分、例えば鏡枠や外装部周縁
部に設けることも可能である。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、インナーフォーカスの
望遠鏡の焦点調節に要する時間を短縮し、さらに自動化
することができる。また請求項７に記載の発明によれ
ば、測量時の湿度等の外部要因に拘わらず自動焦点調節
を適切に行なって、視準物体を常にピントが合った状態
で視認することが可能なインナーフォーカスの望遠鏡を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインナーフォーカスの望遠鏡をオ
ートレベルに適用した場合の基本原理を示す概念図であ
る。

【図２】本発明によるオートレベルの分岐光学素子の挿
入位置の第１の実施例を示す光学構成図である。

【図３】同第２の実施例を示す光学構成図である。

【図４】同第３の実施例を示す光学構成図である。

【図５】同第４の実施例を示す光学構成図である。

【図６】図５の実施例を具体化したオートレベルの平面
図である。

【図７】焦点検出系の原理を示す図である。

【図８】オートレベルの原理を説明する図である。

【図９】オートレベルの水平補償光学系を説明する図で
ある。

【図１０】本発明を適用したオートレベルに光学的処理
によるユーザオフセット機能を搭載した実施例において
分岐光学系に調整光学部材を挿入した状態を示す図であ
る。

【図１１】同調整光学部材を示す正面図である。

【図１２】同調整光学部材を示す側面図である。

【図１３】図１０の実施例の基本原理を示す概念図であ
る。

【図１４】同実施例において透明平行平面板による集光
点の変化を示す概念図である。

【図１５】同実施例において透明平行平面板による集光
点の変化を示す概念図である。

【図１６】本発明を適用したオートレベルに機械的処理
によるユーザオフセット機能を搭載した実施例の基本原
理を示す概念図である。

【図１７】同実施例において等価面に対して進退するセ
ンサ及びその移動調整機構を光軸と直交する方向に断面
した断面図である。

【図１８】同センサの移動量を決定する操作摘みを示す
正面図である。

【図１９】本発明を適用したオートレベルに電気的処理
によるユーザオフセット機能を搭載した実施例の基本原
理を示す概念図である。

【図２０】同実施例におけるラインセンサの受光素子の
選択状況を説明するための概念図である。

【図２１】操作摘みを電池ボックスに搭載した例を説明
するためのオートレベルの側面図である。

【図２２】同操作摘みの説明のため電池ボックスから蓋
体を外した状態を示す底面図である。

【符号の説明】

３ コード板内蔵スイッチ（補正手段） ４ 回動軸（回動中心） ５ 調整光学部材（補正手段） ５ａ ５ｂ ５ｃ ５ｄ ５ｅ ５ｆ ５ｇ 透明平行
平面板（補正手段） ５ｈ 円孔 １０ オートレベル（インナーフォーカスの望遠鏡） １１ 視準用対物レンズ １２ 焦点調節レンズ １３ 水平補償光学系 １３ａ 第１コンペプリズム １３ｂ コンペミラー １３ｃ 第２コンペプリズム １３ｄ 軸 １４ 焦点板（焦点面） １４Ａ 等価面 １５ 接眼レンズ １６ 回転ノブ（切替手段） １８ 分岐光学素子 １８Ａ １８Ｂ １８Ｃ １８Ｄ １８Ｅ 分岐ハーフ
プリズム ２０ ２０′ 焦点検出系 ２１ ２１′ ２１″ センサ ２１ａ 集光レンズ ２１ｂ ２１ｃ セパレータレンズ（結像レンズ） ２１ｄ ２１ｅ ラインセンサ ２３ 演算回路（補正手段） ３０ 焦点調節レンズ駆動系 ５８ ピニオン（移動調整手段、補正手段） ６１ａ ラック（移動調整手段、補正手段） ６６ 電池 ６７ 蓋体 ６８ａ ６８ｂ ６８ｃ 操作摘み（操作部） ６９ 電池ボックス

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年３月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５０】例えば湿度変化等の環境変化により、図７
に示したセパレータレンズ２１ｂ、２１ｃの曲率半径が
変化すると、例えばラインセンサを用い位相差検出方式
によって焦点検出する場合に、基準領域と参照領域のセ
ンターアドレスが変化する等により、システムの初期値
と同じアドレスでジャストフォーカス（合焦）させるこ
とができなくなる。本実施例は、この問題に対処するた
め、環境変化によってデフォーカスされるズレ量に対応
する補正データを予め用意しておき、この補正データに
基づき、図７の実線位置にあるラインセンサ２１ｄ、２
１ｅを移動させずに、該センサ２１ｄ、２１ｅを等価面
１４Ａに対し実際に移動させたとき（図７の二点鎖線位
置参照）と同様の状態を電気的に作り出す。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５１】つまり本実施例では、予め用意した、環境
変化による上記ズレ量に対応する補正データ（ユーザー
オフセットデータ）を、コード板内蔵スイッチ３から、
該スイッチ３とで補正手段をなす演算回路２３に与え、
環境変化の無いときの演算分に補正データを付加するこ
とにより環境変化に対応している。すなわち、焦点板１
４と等価面１４Ａとの光学的な位置ずれを補正する場合
には、図２０のラインセンサ２１ｄをなす受光素子群の
使用位置（即ち基準領域）を固定しておき、ラインセン
サ２１ｅをなす受光素子群の使用位置（即ち参照領域）
を適宜変えてそのセンターアドレスを変更しながら使用
する。すなわち、基準及び参照領域それぞれにおけるセ
ンターアドレスは、ＥＥＰＲＯＭ６からのシステム初期
値により固定されているので、参照領域のセンターアド
レスのみを変数扱いするために、この参照領域のアドレ
スに整数ｍを加え、このｍの値を変化させて各領域のデ
フォーカス像の出力の差を取り、任意のＨ（ｍ）を算出
する。さらに補間演算によって、ジャストフォーカス位
置への焦点調節レンズ１２の移動精度を高めた演算結果
に対し、環境変化分を加えて合焦位置とする。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５５】また、例えばコード板内蔵スイッチ３が−
50または＋50（μm/div ）を指すときには、先ずユーザ
オフセットデータが０の状態でのズレ量を演算回路２３
で算出した後、同期回路２４において、該ズレ量に、−
50または＋50（μm/div ）に相当するユーザオフセット
データを加えてエンコーダ３０のパルス数に変換し、制
御回路２５に与える。するとモータ３１が、制御回路２
５によって駆動され、フォーカシング時のエンコーダ３
３からのパルス数と、同期回路２４で変換された上記パ
ルス数とが一致するまで焦点調節レンズ１２を光軸方向
に移動させる。このとき、焦点調節レンズ１２の移動に
よって変化する焦点位置を検出するセンサ２１″は、コ
ード板内蔵スイッチ３から入力された、−50または＋50
（μm/div ）に相当する上記ユーザオフセットデータに
基づき、視準光学系の焦点位置（集光点位置）が実際に
は等価面１４Ａからずれていても、その状態でのパルス
数が、同期回路２４で変換された上記パルス数と等しく
なれば、これを合焦状態と判断してモータ３１を停止さ
せる。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５８】この実施例において、ラインセンサ２１
ｄ、２１ｅの小セット信号を得るべき小受光領域（基準
領域、参照領域）の受光素子群の位置は、演算回路２３
がＥＥＰＲＯＭ６からの初期セットデータ入力に基づい
て決定する。ラインセンサ２１ｄ、２１ｅはそれぞれ、
１２８個の受光素子の半分つまり６４個分の受光素子を
有し、この６４個の受光素子中から選択された３２ピク
セル（受光素子数３２個）ずつを、基準領域及び参照領
域として使用する。なお、図２０において、基準領域と
参照領域との中間（アドレス６３と６４の中間）が分岐
光学系の光軸Ｏ₁ となっている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６２】不等辺三角形の像は、スライド指数ｍの値
によって前ピンか後ピンかを判断することができ、ｍ
１、ｍ２、ｍ３の値に対して次式（１）を計算すれば、
Ｈ（ｍ）が最小になるｍの値を求めることができる。

【数式１】 Ｄ：画素出力 ｎ：基準領域、参照領域の領域画素数 この（１）式による計算では、精度は１画素の領域を出
ないので、さらに合焦精度を上げるために補間演算を行
なう。すなわち、Ｈ（ｍ）を数点計算し、これをＨ（ｍ
１）、Ｈ（ｍ２）、Ｈ（ｍ３）とすると、次の（２）式
と（３）式による補間演算の結果、Ｘｍを得ることがで
きる。 Xm＝｛（H(m1)-H(m3）) ／（H(m1)-H(m2）) ｝／２ ………（２） 但し、 H(m1)≧H(m3) Xm＝｛（H(m3)-H(m1）) ／（H(m3)-H(m2）) ｝／２ ………（３） 但し、 H(m1)＜H(m3) Ｘｍにｍ２を加えた“Ｘｍ＋ｍ２”は、ユーザオフセッ
トデータが０のときのズレ量である。また、“ｍ１−ｍ
２＝ｍ２−ｍ３”は、ラインセンサ２１ｄ、２１ｅの１
ピッチ分に相当する距離である。任意のユーザオフセッ
ト時の距離情報Ｘｍｕは、次式（４）に示すように、上
記算出値“Ｘｍ＋ｍ２”にユーザオフセットデータ
（Ｕ．Ｏμm/div ）を加算した値になる。 Ｘｍｕ＝Ｘｍ＋ｍ２＋Ｕ．Ｏ ………（４） 図１９に示したコード板内蔵スイッチ３はこれらの原理
を利用している。

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１３】

【手続補正８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２０】

フロントページの続き (72)発明者 松尾 博文 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内 (72)発明者 中村 聡 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内 (72)発明者 後藤 達夫 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭光 学工業株式会社内 (72)発明者 中村 保雄 東京都練馬区東大泉二丁目５番２号 旭精 密株式会社内

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側から順に、視準用対物レンズと；
   焦点調節レンズと；水平補償光学系と；焦点面と；この
   焦点面上の像を観察する接眼レンズと；を備え、上記焦
   点調節レンズは、視準物体距離に応じて該物体像を上記
   焦点面上に結像させるべく位置調節可能であるインナー
   フォーカスの望遠鏡において、 上記対物レンズから焦点面に至る光路中に、該光路を分
   岐させる分岐光学素子を配置して分岐光学系を設け、 この分岐光学系中に、上記焦点面との等価面と、この等
   価面における焦点状態を検出する焦点検出系とを設けた
   ことを特徴とするインナーフォーカスの望遠鏡。
2. 【請求項２】 請求項１において、さらに焦点検出系の
   出力により焦点調節レンズを駆動する駆動系が備えられ
   ているインナーフォーカスの望遠鏡。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、焦点検出系
   の出力により焦点調節レンズを駆動するオートフォーカ
   スモードと、焦点検出系の出力によることなく手動で焦
   点調節レンズを駆動するマニュアルモードとの切替手段
   を備えているインナーフォーカスの望遠鏡。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項におい
   て、分岐光学系は、水平補償光学系と焦点面の間に設け
   られているインナーフォーカスの望遠鏡。
5. 【請求項５】 請求項４において、水平補償光学系は、
   第１コンペプリズムと、コンペミラーと、第２コンペプ
   リズムとから構成されており、分岐光学系の分岐光学素
   子は、第１コンペプリズムと第２コンペプリズムのいず
   れかに貼着されているインナーフォーカスの望遠鏡。
6. 【請求項６】 請求項５において、分岐光学系の分岐光
   学素子は、第２コンペプリズムの光束射出面に貼着され
   ているインナーフォーカスの望遠鏡。
7. 【請求項７】 請求項１において、焦点面と、この焦点
   面との等価面との光学的な位置ずれを補正する補正手段
   を備えたことを特徴とするインナーフォーカスの望遠
   鏡。
8. 【請求項８】 請求項７において、補正手段は、分岐光
   学系の光束の集光点を、該等価面上に移動させる調整光
   学部材を備えているインナーフォーカスの望遠鏡。
9. 【請求項９】 請求項８において、調整光学部材は、分
   岐光学系の光路内に択一的に位置される、段階的に厚さ
   が異なる複数の透明平行平面板を備えているインナーフ
   ォーカスの望遠鏡。
10. 【請求項１０】 請求項９において、調整光学部材は、
    回動操作可能に支持されかつ回動中心の周囲に上記複数
    の透明平行平面板が等角度間隔で配置されているインナ
    ーフォーカスの望遠鏡。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、電池を水密を保
    持して収納する電池ボックスがさらに備えられ、この電
    池ボックス内に、上記調整光学部材を回動操作する操作
    部が備えられているインナーフォーカスの望遠鏡。
12. 【請求項１２】 請求項７において、補正手段は、焦点
    検出系を、焦点面との等価面に対して移動させる移動調
    整手段を備えているインナーフォーカスの望遠鏡。
13. 【請求項１３】 請求項１２において、電池を水密を保
    持して収納する電池ボックスがさらに備えられ、この電
    池ボックス内に、移動調整手段を作動させるための操作
    部が備えられているインナーフォーカスの望遠鏡。
14. 【請求項１４】 請求項１３において、操作部には、手
    動操作可能な操作摘みが備えられ、この操作摘みの周囲
    に、測量時の湿度等の外部要因に応じた焦点検出系の段
    階的な移動量と対応する目盛が設けられているインナー
    フォーカスの望遠鏡。
15. 【請求項１５】 請求項７において、焦点検出系は、基
    線長だけ離して配置した一対の結像レンズと、各結像レ
    ンズによる視準物体像が結像する一対のラインセンサと
    を備え、該一対のラインセンサのいずれか一方は基準出
    力を得る基準領域を備え、かつ他方は参照出力を得る参
    照領域を備え、該両出力を基に位相差検出方法によっ
    て、視準用対物レンズと焦点調節レンズを有する視準光
    学系による集光点の上記等価面に対するズレ量を検出す
    るインナーフォーカスの望遠鏡。
16. 【請求項１６】 請求項１５において、補正手段は、一
    方のラインセンサをなす多数の受光素子中の基準領域と
    して用いるべき受光素子群を固定した状態で、他方のラ
    インセンサをなす多数の受光素子から参照領域として用
    いるべき受光素子群を選択して該参照領域のセンターア
    ドレスを変更させるインナーフォーカスの望遠鏡。
17. 【請求項１７】 請求項１６において、電池を水密を保
    持して収納する電池ボックスがさらに備えられ、この電
    池ボックス内に、補正手段を作動させるための操作部が
    備えられているインナーフォーカスの望遠鏡。