DE19823076A1 - Anzeige für ein optisches Instrument - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeige für ein optisches Instrument, z. B. eine Anzeige an einem Vermessungsinstrument wie einem automatischen Nivelliergerät oder einem Theodoliten mit Fernrohrsystem.

Ein Vermessungsinstrument wie ein automatisches Nivelliergerät oder ein Theo­ dolit hat grundsätzlich ein Kollimationsfernrohr, eine Libelle und Skalen zum Messen eines Drehwinkels (Azimutwinkels) oder eines Elevationswinkels. Ein ty­ pisches Kollimationsfernrohr für ein automatisches Nivelliergerät enthält, von der Objektseite her gesehen, eine Objektivlinsengruppe, eine Fokussierlinsengruppe, ein Horizontal-Kompensations- und Bildumkehrsystem und eine Okularlinsen­ gruppe. Die Position der Fokussierlinse wird entsprechend der Objektentfernung so eingestellt, daß ein Objektbild auf einer Strichplatte (Fokussierplatte) erzeugt werden kann. Der Benutzer kann somit das auf der Strichplatte erscheinende Bild über das Okular betrachten.

Vermessungsinstrumente wie ein automatisches Nivelliergerät haben bisher keine Entfernungsmeßeinrichtung, die die Objektentfernung anzeigen kann. Insbeson­ dere hat das automatische Nivelliergerät keine Funktion zur Entfernungsmessung, obwohl es vorzugsweise an einer Position gleicher Abstände zu zwei Meßpunkten anzuordnen ist. Daher wurde bisher die Position des automatischen Nivellierge­ räts üblicherweise nach Erfahrung und Beurteilung durch den Benutzer festgelegt. Es wäre günstig, wenn die Entfernung zum Meßpunkt dem Benutzer angezeigt werden könnte.

Es ist ein Kollimationsfernrohr mit automatischer Fokussiereinrichtung für ein Vermessungsinstrument bekannt. Dabei wird die Fokussieroperation gestoppt, auch wenn sie nicht genau ausgeführt wird, so lange der Fehlbetrag so klein ist, daß der Benutzer den Eindruck eines fokussierten Bildes hat. Das Messen der Objektentfernung kann aber bei einem solchen Fehlbetrag zu einem großen Entfernungsfehler führen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Entfernungsanzeige für ein optisches Instru­ ment zu ermöglichen, bei dem die Fokussierung automatisch mittels Bewegung einer Fokussierlinsengruppe erfolgt und Fehler der beschriebenen Art vermieden werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 oder 13. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Da die Entfernungsanzeige eines durch ein Vermessungsinstrument mit Kollimati­ onsfernrohr anvisierten Objekts aus dem Abstand zwischen der Objektivlinsen­ gruppe des Kollimationsfernrohrs und der Fokussierplatte abgeleitet wird und wenn die Brennweite der Objektivlinsengruppe und der Fokussierlinsengruppe sowie der Abstand zwischen der Objektivlinsengruppe und der Fokussierlinsen­ gruppe bekannt sind, kann die Objektentfernung leicht bestimmt werden. Wenn der Bewegungsbetrag der Fokussierlinsengruppe gegenüber einer Referenzposi­ tion (beispielsweise der Unendlicheinstellung) erfaßt wird, erhält man die Objekt­ entfernung.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 das Blockdiagramm der wichtigsten Teile eines automatischen Ni­ velliergeräts, bei dem die Erfindung zur Anwendung kommt,

Fig. 2 das Sichtfeld mit Entfernungsanzeige in einem Nivelliergerät nach Fig. 1,

Fig. 3 das Blockdiagramm der wichtigsten Elemente eines weiteren auto­ matischen Nivelliergeräts, in dem die Erfindung zur Anwendung kommt,

Fig. 4 eine schematische Darstellung optischer Elemente zum Erfassen ei­ ner Objektentfernung,

Fig. 5 das Flußdiagramm einer Teiloperation (START) bei einer automati­ schen Fokussierung,

Fig. 6 das Flußdiagramm einer Teiloperation (VDD LOOP) bei der automa­ tischen Fokussierung,

Fig. 7 das Flußdiagramm einer Teiloperation (AF OPERATION) bei der automatischen Fokussierung,

Fig. 6 das Flußdiagramm einer Teiloperation (IMPULSBERECHNUNG) bei der automatischen Fokussierung,

Fig. 9 das Flußdiagramm einer Teiloperation (ANTRIEBSRICHTUNGS- PRÜFUNG) bei der automatischen Fokussierung,

Fig. 10 das Flußdiagramm einer Entfernungsanzeigeoperation, und

Fig. 11 das Flußdiagramm einer weiteren Entfernungsanzeigeoperation.

In Fig. 1 ist als Beispiel ein automatisches Nivelliergerät mit automatischer Fo­ kussiereinrichtung dargestellt. Das automatische Nivelliergerät 10 enthält eine KoIlimations-Objektivlinsengruppe 11 positiver Brechkraft und eine Fokussierlin­ sengruppe 12 negativer Brechkraft, die als optisches Objektivsystem dienen, ein optisches Horizontal-Kompensationssystem 13, ein optisches Teilungssystem 16, eine erste Fokussierplatte 14a und eine zweite Fokussierplatte 14b, die eine Strichplatte 14 bilden, und eine Okularlinsengruppe 15 positiver Brechkraft (optisches Betrachtungssystem). Diese Einheiten sind in der angegebenen Rei­ henfolge von links nach rechts (Fig. 1) angeordnet.

Das Horizontal-Kompensationssystem 13 ist an sich bekannt und enthält ein er­ stes Kompensationsprisma 13a, einen Kompensationsspiegel 13b und ein zweites Kompensationsprisma 13c in symmetrischem Aufbau. Das Kompensationssystem 13 hängt mit einer Kette o. ä. an einer Achse (nicht dargestellt). Der zwischen dem Kompensationsspiegel 13b und dem ersten Kompensationsprisma 13a gebildete Winkel stimmt absolut mit dem zwischen dem Kompensationsspiegel 13b und dem zweiten Kompensationsprisma 13c gebildeten Winkel überein. Dieser Winkel von z. B. 30° ändert sich anhängig von der Länge der Kette usw. Wenn das Horizontal-Kompensationssystem 13 so eingestellt ist, daß die optischen Achsen der Objektivlinsengruppe 11 und der Fokussierlinsengruppe 12 weitgehend parallel liegen (um etwa 10 bis 15 Minuten gegenüber der Horizontalen geneigt), so wird auf das erste Kompensationsprisma 13a fallendes Licht gegenüber der Horizontalen um denselben Betrag abgelenkt, jedoch wird das an dem ersten Kompensationsprisma 13a, dem Kompensationsspiegel 13b und dem zweiten Kompensationsprisma 13c reflektierte Licht weitgehend kollimiert.

Die Fokussierlinsengruppe 12 hat eine Zahnstange 12a, die mit einem Ritzel 12b in Eingriff steht. Wird das Ritzel 12b gedreht, um die Fokussierlinsengruppe 12 in Richtung der optischen Achse zu bewegen, so wird ein mit der Objektivlinsen­ gruppe 11 und der Fokussierlinsengruppe 12 erzeugtes Bild längs der optischen Achse verschoben. Der Benutzer betrachtet das auf der Fokussierplatte 14 er­ zeugte Objektbild zusammen mit einem Fadenkreuz usw. über das Okular 15.

Unter der Fokussierplatte 14 befindet sich eine Anzeige 17. Das Sichtfeld der An­ zeige 17 ist in Fig. 2 dargestellt und zeigt nicht nur die Entfernungsinformation des Objekts 9 an, sondern auch die abgeschlossene bzw. noch nicht beendete Fokussierung sowie die laufende Betriebsart, nämlich automatische Fokussierung (AF) oder manuelle Fokussierung (MF).

Ein Strahlenteiler (halbdurchlässiger Spiegel) 16 ist im Strahlengang zwischen der Objektivlinsengruppe 11 und der Fokussierplatte 14 angeordnet und teilt das Licht (oder den Lichtweg). Ein Fokus-Erfassungssystem (Fokusdetektor) 20 ist in dem abgeteilten Lichtweg angeordnet und erfaßt den Fokussierzustand (Zustand des erzeugten Bildes) an einer äquivalenten Bildfläche 14A, die in optisch äqui­ valenter Lage zur Fokussierplatte 14 angeordnet ist. Die Fokussierlinse 12 wird mit einem Linsenantrieb 30 entsprechend Ausgangssignalen des Fotodetektors 20 bewegt.

Der Fokusdetektor 20 enthält einen AF-Sensor 21, der der äquivalenten Bildflä­ che 14A benachbart ist, so daß der Defokusbetrag (Defokus, vordere Fokuslage, hintere Fokuslage) entsprechend dem Ausgangssignal des AF-Sensors 21 erfaßt werden kann, dessen Struktur an sich bekannt ist. Der AF-Sensor ist in dem vor­ liegenden Ausführungsbeispiel ein Sensor, der nach dem Phasenanpassungs­ prinzip arbeitet, bei dem das Objektbild auf der äquivalenten Bildfläche 14A mit einer Kondensorlinse und zwei Trennlinsen (Abbildungslinsen) geteilt wird, die einen Abstand identisch mit der Basislänge zueinander haben. Die Abbildung des geteilten Bildes erfolgt auf zwei CCD-Liniensensoren. Diese enthalten jeweils eine Anzahl fotoelektrischer Wandler, die das aufgenommene Objektbild in elek­ trische Ladungen umsetzen, welche integriert werden. Die integrierten Ladungen werden nacheinander als AF-Sensordaten ausgegeben. Diese werden mit einem Vorverstärker 22 verstärkt, bevor sie einer Rechen/Steuerschaltung 23 zugeführt werden. Diese berechnet den Defokusbetrag in einer vorbestimmten Defokusbe­ rechnung aus den AF-Sensordaten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird aus dem Defokusbetrag auch die Verstellung und die Bewegungsrichtung eines AF-Motors 31 (Impulsanzahl eines Codierers 33, im folgenden als AF-Impulszahl bezeichnet) berechnet, die zum Bewegen der Fokussierlinse 12 erforderlich ist, bis der Defokusbetrag Null wird. Die AF-Impulszahl wird in einen Impulszähler 23a der Rechen/Steuerschaltung 23 eingegeben.

Die Rechen/Steuerschaltung 23 steuert den AF-Motor 31 über einen AF-Motor­ treiber 25 mit einer Drehrichtung, bei der der AF-Impulszähler 23a durch Erfassen des Ausgangssignals des Codierers 33 verringert wird. Die Drehung des AF-Mo­ tors 31 wird über ein Kupplungs- und Untersetzungsgetriebe 32 auf das Ritzel 12b übertragen, um die Zahnstange 12a und damit die Fokussierlinsengruppe 12 zu verstellen. Die Rechen/Steuerschaltung 23 steuert auch die Antriebsgeschwin­ digkeit und das Stillsetzen des AF-Motors 31 abhängig von dem Zählerstand des AF-Impulszählers 23a. Ist der Zählerstand größer als ein vorbestimmter Wert, so ist die Antriebsdrehzahl hoch, ist der Zählerstand kleiner als der vorbestimmte Wert, so ist die Antriebsgeschwindigkeit gering, um ein Bremsen usw. zu ermögli­ chen.

Die Rechen/Steuerschaltung 23 erfaßt den Defokusbetrag (d. h. erfaßt die Fokus­ sierung) des Objekts 9 mit dem Fokusdetektor 20 und dem Linsenantrieb 30, um die Fokussierlinsengruppe 12 in Richtung der optischen Achse zu verstellen.

Wenn der Absolutbetrag der Defokussierung kleiner als ein vorbestimmter Betrag ist, so wird der Linsenantrieb 30 an dieser Stelle stillgesetzt, dieser Zustand wird als Fokussierzustand bezeichnet. Damit ist die Fokussierung des Objekts 9 im wesentlichen abgeschlossen.

Die Fokussierlinsengruppe 12 (Zahnstange 12a) ist mit einem Bewegungsdetek­ tor 19 versehen, der den Verstellbetrag der Fokussierlinsengruppe 12 gegenüber einer Unendlicheinstellung erfaßt. Die Objektentfernung wird im fokussierten Zu­ stand einheitlich definiert entsprechend den Brennweiten der Objektivlinsengrup­ pe 11 und der Fokussierlinsengruppe 12, dem Abstand zwischen der Objektivlin­ sengruppe 11 und der Fokussierplatte 14 und dem Abstand zwischen der Objek­ tivlinsengruppe 11 und der Fokussierlinsengruppe 12. Wenn der Bewegungsbe­ trag der Fokussierlinsengruppe 12 mit dem Bewegungsdetektor 19 erfaßt ist, kann die Objektentfernung ermittelt werden. Somit ermittelt die Re­ chen/Steuerschaltung 23 die Objektentfernung aus dem Verstellbetrag der Fo­ kussierlinsengruppe 12, der mit dem Bewegungsdetektor 19 erfaßt wird, und zeigt sie auf der Anzeige 17 an.

Der Bewegungsdetektor 19 kann beispielsweise ein an sich bekannter Mecha­ nismus mit Codeplatte und Gleitkontakten sein, der die Absolutposition der Fo­ kussierlinsengruppe 12 erfaßt. Der Bewegungsdetektor 19 kann auch z. B. ein op­ tischer Codierer sein, der die Relativposition der Fokussierlinsengruppe 12 erfaßt, nämlich den Verstellbetrag gegenüber einer Referenzposition (Unendlichein­ stellung).

Der Fokussierdetektor 20 ist mit einem AF-Startschalter 27 versehen, um die au­ tomatische Fokussierung zu starten, sowie mit einem Fokussierknopf 34, um die Fokussierbetriebsart umzuschalten, sowie mit einem AF-Schalter 29, der die au­ tomatische Fokussierung feststellt (d. h. die Betriebsart, die nicht die manuelle Fokussierung ist).

Das Ritzel 12b wird entweder bei manueller Fokussierung mit dem Fokussier­ knopf 34 oder bei automatischer Fokussierung entsprechend dem Signal des Fo­ kusdetektors 20 von dem Linsenantrieb 30 gedreht. Das automatische Nivellier­ gerät 10 ist nämlich so aufgebaut, daß die Fokussierbetriebsart umgeschaltet werden kann zwischen der automatischen Fokussierung, bei der die Fokussierlin­ sengruppe 12 entsprechend dem Ausgangssignal des Fokusdetektors 20 ange­ trieben wird, und der manuellen Fokussierung, bei der die Fokussierlinsengruppe 12 manuell unabhängig vom Ausgangssignal des Fokusdetektors 20 angetrieben wird.

Wird der Fokussierknopf 34 in axialer Richtung bewegt, so ergibt sich die manuel­ le Fokussierung, und wenn der Fokussierknopf 34 in der anderen axialen Rich­ tung bewegt wird, so ergibt sich die automatische Fokussierung. Wird der Fokus­ sierknopf 34 auf manuelle Fokussierung geschaltet, so koppelt das Kupplungs- und Untersetzungsgetriebe 32 den AF-Motor 31 ab, und wenn der Fokussierknopf 34 auf automatische Fokussierung geschaltet wird, so kuppelt das Kupplungs- und Untersetzungsgetriebe 32 den AF-Motor 31 an. Das Kupplungs- und Untersetzungsgetriebe 32 kann so aufgebaut sein, daß es die Verbindung mit dem Fokussierknopf 34 zu jedem Zeitpunkt unabhängig von seiner Position bei­ behält, oder daß es von dem Fokussierknopf 34 getrennt wird, wenn dieser auf automatische Fokussierung geschaltet wird. Die Rechen/Steuerschaltung 23 er­ faßt, ob der Fokussierknopf 34 auf automatische Fokussierung geschaltet ist, wenn der AF-Schalter 29 in der Stellung AUS ist.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das automa­ tische Nivelliergerät 10 einen Anzeigeprojektor 172 über dem Strahlenteiler 16 enthält, mit dem die Anzeigedaten wie die Entfernungsinformation projiziert wer­ den. Das von dem Projektor 172 projizierte Anzeigelicht fällt über eine Projekti­ onsoptik 173 auf den Strahlenteiler 16. Das Licht wird dann an der Fläche des Strahlenteilers 16, an der das geteilte Licht reflektiert wird, auf die Fokussierplatte 14 so reflektiert, daß es auf deren unteren Teil fällt. Da die Projektionsoptik 173 so eingestellt ist, daß sie auf die Fokussierplatte 14 fokussiert ist, wird auf ihrem unteren Teil die Objektentfernung sowie die Fokussierbetriebsart AF oder MF und der Fokussierzustand angezeigt, wie es Fig. 2 zeigt. Die Projektion der Ent­ fernungsinformation mit dem Projektor 172 wird mit der Rechen/Steuerschaltung 23 gesteuert.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel dafür, wie die Objektentfernung aus der Position der Fo­ kussierlinsengruppe 12 abgeleitet wird. Das dargestellte Linsensystem ist eine Innenfokussieroptik zum Erzeugen eines Bildes auf einer Fokussierfläche P an fester Position mit einer festen Objektivlinsengruppe L1 und einer beweglichen Fokussierlinsengruppe L2 ähnlich wie bei dem Kollimationsfernrohr in Fig. 1. Die Marken G1 und G2 entsprechen den Hauptpunkten der Objektivlinsengruppe L1 und der Fokussierlinsengruppe L2.

Es ergeben sich die folgenden Formeln, in denen f1 die Brennweite der Objektivlinsengruppe L1, f2 die Brennweite der Fokussierlinsengruppe L2, L der Abstand des Hauptpunktes G1 der Objektivlinsengruppe L1 zur Fokussierfläche P, a der Abstand von dem Hauptpunkt G1 zum Objekt 9 (im folgenden Objektent­ fernung genannt), b der Abstand von dem Hauptpunkt G1 der Objektivlinsen­ gruppe L1 zu einem Bildpunkt I1 des Objekts 9, d der Abstand zwischen den Hauptpunkten G1 und G2, a' der Abstand von dem Hauptpunkt G2 der Fokus­ sierlinsengruppe L2 zum Brennpunkt f1 der Objektivlinsengruppe L1 und b' der Abstand von dem Hauptpunkt G2 der Fokussierfläche P ist. In folgenden Formeln sind die Brennweiten f1 und f2 und der Abstand L von dem Hauptpunkt G1 zur Fokussierfläche P unveränderliche Werte, so lange das optische Abbildungssy­ stem ein Innenfokussystem ist, und der Linsenabstand d + Δd ist eine variable Zahl abhängig von der Objektentfernung a.
Abbildung mit der Objektivlinsengruppe:

Abbildung mit der Fokussierlinsengruppe:

Daraus ergibt sich bei L = const. und b'= bm' für a = ∞:

Daher ist:

Wird der Hauptpunkt G2 der Fokussierlinsengruppe L2 um Δd verschoben, so ist

b' = bm'-Δd (4)

Formel (2) kann folgendermaßen umgeschrieben werden:

Daher ergibt sich der Abstand d' zwischen den Hauptpunkten G1 und G2:

d' = d+Δd (6)

Dann ist der Abstand b zum Bildpunkt I1 des Objekts 9

b = d'+a' (7)

Formel (1) kann folgendermaßen umgeschrieben werden:

In den vorstehenden Formeln sind die Brennweiten f1 und f2, die Abstände L vom Hauptpunkt G1 zur Fokussierfläche P und der Abstand d zwischen den Lin­ sen feste Werte. Wenn der Verstellbetrag Δd der Fokussierlinsengruppe L2 ge­ messen wird, kann die Objektentfernung a durch Anwenden der Formeln (3) bis (8) erhalten werden.

Die vorstehenden Formeln betreffen die Operation zum Ableiten der Objektentfer­ nung für ein Innenfokus-Fernrohrsystem. Bei einem Fernrohrsystem, das die Ob­ jektivlinsengruppe insgesamt bewegt, ergibt sich die Objektentfernung a durch

wobei

Die vorstehenden Formeln sind Beispiele zum Ableiten der Objektentfernung a durch Berechnung. Es ist aber auch möglich, diesen Wert durch Ablesen von Objektentfernungsdaten aus einer Tabelle zu erhalten. Die Tabelle ist in einem Speicher (EEPROM 26) gespeichert und ergibt sich durch Berechnung aus dem Zusammenhang der Objektentfernung a mit dem Verstellbetrag Δd der Fokus­ sierlinsengruppe L2 für einen jeden vorbestimmten Schritt der Fokussierlinsen­ gruppe L2. Wird der Verstellbetrag der Fokussierlinsengruppe L2 erfaßt, so kön­ nen die Objektentfernungsdaten als Tabellendaten ausgelesen werden. Die fol­ genden Tabellen 1 und 2 zeigen ein Beispiel des entsprechenden Zusammen­ hangs, wobei f1 = 90,162 mm, f2 = -52,165 mm, d = 55,452 mm ist. Ergibt sich in diesem Fall die Objektentfernung a entsprechend einem Verstellbetrag der Fokussierlinsengruppe L2, der nicht in Form von Tabellendaten vorliegt, durch Interpolation, so erhält man eine genauere Objektentfernung a.

Tabelle 1

Tabelle 2

Die automatische Fokussieroperation des Nivelliergeräts 10 wird im folgenden an Hand der in Fig. 5 bis 11 gezeigten Flußdiagramme erläutert. In diesem Ausfüh­ rungsbeispiel wird die Objektentfernung mit der Anzeige 17 oder dem Anzeigepro­ jektor 172 dargestellt, indem der Verstellbetrag der Fokussierlinsengruppe 12 mit vorbestimmten Intervallen erfaßt wird, wenn der AF-Startschalter 27 eingeschaltet wird, unabhängig von der Fokussierbetriebsart (manuell bzw. automatisch).

Die folgenden Flußdiagramme werden mit der Rechen/Steuerschaltung 23 abge­ arbeitet, wenn eine nicht dargestellte Batterie in dem Nivelliergerät 10 vorhanden ist.

Wird die Batterie eingelegt, so werden bei Schritt S101 zunächst ein internes RAM sowie Eingabe/Ausgabeports initialisiert, wonach bei Schritt S103 eine Ab­ schalteoperation durchgeführt wird. Danach werden mit den Schritten S101 und S103 keine Operationen durchgeführt, sofern die Batterie nicht entnommen und erneut eingelegt wird.

Die Abschalteoperation entspricht einer Bereitschaftsoperation, bei der die Stromquelle abgeschaltet wird (mit Ausnahme für die Rechen/Steuerschaltung 23 und den Bewegungsdetektor 19), während der AF-Startschalter 27 geöffnet ist, um seine Betätigung abzuwarten. Wird er eingeschaltet, so wird die Stromquelle eingeschaltet, um die AF-Operation (automatische Fokussierung) auszuführen.

Ist die Abschalteoperation abgeschlossen, so werden bei Schritt S105 Merker für die AF-Operation rückgesetzt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden mehrere Arten von Merkern rückgesetzt, einschließlich eines Fokusmerkers, der den fokussierten Zustand anzeigt, eines AFNG-Merkers, der anzeigt, daß die automatische Fokussierung nicht ausgeführt werden kann, eines Reintegrations­ merkers, der anzeigt, daß die Integrationsoperation nach Erreichen des fokussier­ ten Zustands durchgeführt wird, und ein Such/Überlappungsmerker, der erfassen kann, daß die Integrationsoperation während der Bewegung der Fokussierlinse 12 erfolgt.

Ist die Rücksetzoperation für die AF-Operation abgeschlossen, so wird geprüft, ob der AF-Startschalter 27 eingeschaltet ist (Schritt S107). Da er im Anfangszustand ohne Betätigung durch den Benutzer ausgeschaltet ist, werden die AUS-Daten in den AF-Startschalterspeicher eingeschrieben (Schritte S107, NEIN; S109). Da­ nach wird bei Schritt S113 geprüft, ob die Stromquelle eingeschaltet ist. Da sie im Anfangszustand ausgeschaltet ist (Schritt S113, NEIN), kehrt die Steuerung zu Schritt S105 zurück, und die Operationen der Schritte S107, S109 und S113 wer­ den wiederholt.

Wird bei Schritt S107 festgestellt, daß der AF-Startschalter 27 geschlossen ist, so geht die Steuerung zu Schritt S111 um zu prüfen, ob der AF-Startschalterspeicher eingeschaltet ist. Ist er ausgeschaltet (dies ist bei der ersten Prüfung der Fall), so geht die Steuerung zu Schritt S119, um in den AF-Startschalterspeicher EIN-Da­ ten einzuschreiben und einen Stromzeitgeber zu starten (Schritte S111, NEIN; 5119). Wenn danach der AF-Schalter 29 eingeschaltet wird (in der AF-Betriebs­ art), so wird die Stromquelle eingeschaltet, um die Schaltungen zu speisen und eine VDD-Schleifenoperation auszuführen (Schritte S121; S123, JA; S125). Ist der AF-Schalter 29 ausgeschaltet, so daß die manuelle Fokussierung ausgeführt wird, so kehrt die Steuerung zu Schritt S113 zurück (Schritte S123, NEIN; 5113).

Auch bei der manuellen Fokussierung wird die Stromquelle durch Einschalten des AF-Startschalters 27 eingeschaltet, wodurch jede Schaltung gespeist wird, bis der Stromzeitgeber abgelaufen ist. Somit wird die Entfernung mit der Anzeige 17 oder dem Anzeigeprojektor 172 dargestellt.

In der VDD-Schleifenoperation erfolgt die automatische Fokussierung, während der Zustand des AF-Startschalters 27 erfaßt wird, und kann die Fokussierung nicht erzielt werden, so kehrt die Steuerung zu Schritt S113 zurück.

Wenn die Steuerung in die VDD-Schleifenoperation eintritt, wird der Zustand des AF-Schalters 29 wiederum eingegeben (Schritt S201), und die Steuerung kann bei geschlossenem AF-Schalter 29 fortgesetzt werden. Ist der AF-Schalter 29 geöffnet, was der manuellen Fokussierung entspricht, so kehrt die Steuerung zu der Abschalteoperation zurück (Schritte S201; S203, NEIN; S113). Die folgende Beschreibung setzt voraus, daß der AF-Schalter 29 geschlossen ist.

Ist der AF-Schalter 29 geschlossen, so wird die AF-Operation ausgeführt, um den Defokusbetrag zu erfassen und die Fokussierlinsengruppe 12 entsprechend in eine Scharfstellposition zu bringen (Schritte S203, JA; S205). Während der AF-Start­ schalter 27 eingeschaltet bleibt, wird bei Schritt S211 geprüft, ob der AF-Start­ schalterspeicher eingeschaltet ist. Da er bei Schritt S119 eingeschaltet war, werden der Fokussiermerker und der AFNG-Merker geprüft (Schritte S207, JA; S211, JA; S215; S217). Da der Fokussiermerker und der AFNG-Merker beide freigegeben sind, wenn weder eine Fokussierung noch die Unmöglichkeit der Fo­ kussierung während der AF-Operation festgestellt wird, kehrt die Steuerung zu Schritt S201 zurück (Schritte S215, NEIN; S217, NEIN; S201). Die Operationen der Schritte S201, S203, S205, S207, S211, S215 und S217 werden wiederholt, bis der fokussierte Zustand erreicht wird und der Fokussiermerker auf 1 gesetzt ist oder der fokussierte Zustand nicht erreicht werden kann und der AFNG-Merker auf 1 gesetzt wird.

Die Fokussierlinsengruppe 12 wurde während der AF-Operation bei Schritt S205 in die Fokussierposition gebracht, und wenn der Fokussiermerker auf 1 gesetzt wird, kehrt die Steuerung zur Abschalteoperation zurück (Schritte S215, JA; 5113). Kann die Fokussierung aus irgendeinem Grund nicht erreicht werden, z. B. wenn das anvisierte Objekt sich bewegt oder zu dunkel ist oder einen zu schwa­ chen Kontrast hat, so wird der AFNG-Merker auf 1 gesetzt, um die Steuerung zur Abschalteoperation bei Schritt S113 zurückzuführen (Schritte S217, JA; S113).

Wird der AF-Startschalter 27 während der VDD-Schleifenoperation geöffnet, so geht die Steuerung von Schritt S207 zu Schritt S209, um AUS in den AF-Start­ schalterspeicher einzuschreiben. Die Steuerung geht dann zu Schritt S215, wobei Schritt S211 übersprungen wird (Schritte S207, JA, S209, S215).

Wenn der AF-Schalter 29 während der VDD-Schleifenoperation geöffnet wird, d. h. der Fokussierknopf 34 wird in die Stellung für manuelle Fokussierung ge­ bracht, so kehrt die Steuerung von Schritt S203 zu Schritt S113 zurück, um die AF-Operation zu beenden (Schritte S203, NEIN; S213).

Kehrt die Steuerung zur Abschalteoperation (Schritt S113) zurück, so wird bei Schritt S113 geprüft, ob die Stromquelle eingeschaltet ist. Ist sie ausgeschaltet, so kehrt die Steuerung zu Schritt S105 zurück. Ist sie eingeschaltet und der Haltezustand wirksam, so kehrt die Steuerung zu Schritt S107 zurück (Schritte S113, JA; S115, JA; S107). Wird der Haltezustand beseitigt, so kehrt die Steuerung zu Schritt S105 zurück, indem die Abschaltoperation ausgeführt wird (Schritte S115, NEIN; S117; S105). Unter einem "Beibehalten" der Stromversorgung ist zu ver­ stehen, daß der Stromzeitgeber noch nicht abgelaufen ist.

Im folgenden wird die AF-Operation bei Schritt S205 an Hand der in Fig. 7 bis 9 gezeigten Flußdiagramme erläutert. Wenn die Steuerung in die AF-Operation eintritt, werden der Überlappungsmerker, der Suchmerker und der Reintegrati­ onsmerker geprüft (Schritte S301, S303, S305). Da alle Merker bei Schritt S105 in der ersten Stufe freigegeben waren, führt der AF-Sensor die Integration aus, und deren Ergebnis wird als AF-Sensordaten eingegeben, um den Defokusbetrag zu berechnen (Schritte S301, NEIN; S303, NEIN; S305, NEIN; S307). Bekanntlich erhält man bei der Berechnung des Defokusbetrages ein Korrelationsverhältnis der Daten eines AF-Sensorpaars, so daß die Richtung der Defokussierung (vordere Fokuslage oder hintere Fokuslage) und der Defokusbetrag aus dem Korrelationsverhältnis ableitbar sind.

Bei Schritt S309 wird geprüft, ob das Rechenergebnis gültig ist. Ist der Kontrast des anvisierten Objekts zu schwach oder hat das anvisierte Objekt ein sich wie­ derholendes Muster oder ist seine Helligkeit zu gering, so kann das Rechener­ gebnis ungültig sein. Ein gültiges Rechenergebnis wird üblicherweise erzielt und wird deshalb zuerst erläutert.

Ist das Rechenergebnis gültig, so wird die Fokusprüfoperation durchgeführt. Ist der fokussierte Zustand erzielt, so wird der Fokusmerker auf 1 gesetzt. Wird er nicht erzielt, d. h. es liegt eine Fehlfokussierung vor, so wird der Fokusmerker auf 0 gesetzt (Schritte S309, JA; S321). Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird von einem fokussierten Zustand ausgegangen, wenn der Defokusbetrag in einem zulässigen vorbestimmten Bereich liegt. Ergibt sich bei Schritt S323 der fokus­ sierte Zustand, so kehrt die Steuerung zu der VDD-Schleifenoperation zurück, um die Operationen bei Schritt S207 und den folgenden Schritten auszuführen (Schritt S323, JA). Liegt eine Fehlfokussierung vor, so geht die Steuerung zu der Impulsberechnungsoperation (Schritt S323, NEIN).

Bei der in Fig. 8 gezeigten Impulsberechnungsoperation wird die Anzahl der AF- Impulse aus dem effektiven Defokusbetrag berechnet. Der Bewegungsbetrag des AF-Motors 31 (Anzahl der von dem Codierer 33 abgegebenen AF-Impulse) zum Bewegen der Fokussierlinsengruppe 12 bis zum Verschwinden des Defokusbe­ trages wird bestimmt.

Wenn die Steuerung in die AF-Impulsberechnungsoperation eintritt, wird die An­ triebsrichtung des AF-Motors 31 und die Anzahl der AF-Impulse entsprechend dem Defokusbetrag berechnet (Schritt S331). Die erhaltene AF-Impulszahl wird in den AF-Impulszähler 23a eingesetzt, und der AF-Motor 31 wird aktiviert und die Impulsprüfung ausgeführt (Schritte S333, S335). Der Wert des AF-Impulszählers 23a wird mit jedem AF-Impuls des Codierers 33 um 1 verringert.

Bei der Impulsprüfoperation wird die Drehzahl des AF-Motors 31 entsprechend dem Wert des AF-Impulszählers 23a gesteuert. Ist der Zählerstand größer als die Überlappungsintegrations-Sperrimpulszahl, so wird der Motor 31 mit hoher Dreh­ zahl betrieben, um die Fokussierlinse 12 schnell zur Fokussierposition zu brin­ gen, und die Überlappungsintegration wird gleichfalls ausgeführt. Ist der Zähler­ stand kleiner als die Überlappungsintegrations-Sperrimpulszahl, obwohl der AF- Motor 31 noch schnell läuft, so wird die Überlappungsintegration gesperrt. Ist der Zählerstand kleiner als eine Impulszahl für den Beginn einer Konstantgeschwin­ digkeitssteuerung, so wird der AF-Motor 31 mit Pulsbreitenmodulation bei gerin­ ger Drehzahl gesteuert, um eine Bewegung der Fokussierlinsengruppe über die Fokussierposition hinaus zu verhindern. Ist der Zählerstand 0, wird der AF-Motor 31 stillgesetzt.

Wenn die Steuerung in die Impulsprüfoperation eintritt, wird der Wert des AF-Im­ pulszählers 23a mit der Überlappungsintegrations-Sperrimpulszahl verglichen (Schritt S341). Ist der Zählerstand größer als die Sperrimpulszahl, so geht die Steuerung zu Schritt S343, bei dem der Überlappungsmerker auf 1 gesetzt wird. Danach beginnt die Überlappungsintegration, und die AF-Sensordaten werden von dem AF-Sensor 21 abgegeben, um die Defokusbetragsrechnung auszuführen (Schritte S341, NEIN; S343; S345). Ist das Rechenergebnis gültig, so geht die Steuerung zu der Antriebsrichtungsprüfoperation (Schritt S347: JA), ist das Re­ chenergebnis ungültig, so wird die Steuerung zurückgeführt (Schritt S347, NEIN).

Bei der Antriebsrichtungsprüfoperation nach Fig. 9 wird die AF-Impulszahl aus den AF-Sensordaten, die sich durch Integration während des Betriebs des AF-Mo­ tors 31 ergeben, berechnet und in den Zähler eingesetzt. Ändert sich die An­ triebsrichtung, so wird der AF-Motor 31 gebremst und stillgesetzt. Beim darge­ stellten Ausführungsbeispiel wird der AF-Motor 31 durch Kurzschluß an seinen Anschlußklemmen gebremst.

Wenn die Steuerung in die Antriebsrichtungsprüfoperation eintritt, wird der Überlappungsmerker auf 1 gesetzt, und der Suchmerker wird auf 0 gesetzt (Schritt S361). Danach werden die vorherige und die gegenwärtige Antriebsrich­ tung der Fokussierlinsengruppe 12 entsprechend dem Rechenergebnis (Schritt S363) verglichen. Stimmen die Richtungen überein, so wird die AF-Impulszahl an einem mittleren Punkt der Integration berechnet, so daß der berechnete Wert mit dem Zähler eingestellt wird (Schritte S363, JA; S365). Dann kehrt die Steuerung zurück. Ändert sich die Antriebsrichtung, so wird der AF-Motor 31 gebremst und stillgesetzt. Der Überlappungsmerker wird auf 0 und der Reintegrationsmerker auf 1 gesetzt. Danach kehrt die Steuerung zu der VDD-Schleifenoperation zurück (Schritte S363, NEIN: S367; S369; S371).

Kehrt die Steuerung zu der VDD-Schleifenoperation zurück, so werden die Ope­ rationen von Schritt S207 und folgenden ausgeführt, und die Steuerung tritt nochmals in die AF-Operation ein. Tritt keine Änderung der Antriebsrichtung auf, so geht die Steuerung aus Schritt S301 zu der Impulsprüfoperation, da der Über­ lappungsmerker auf 1 gesetzt ist. Die Operationen der Schritte S341 bis S347 und die Operationen der Antriebsrichtungsprüfung von Schritt S361 bis S365 werden durchgeführt, und die Steuerung kehrt zu Schritt S205 für die Impulsprüf­ operation zurück. Diese Operationen werden wiederholt, bis der Zählerstand klei­ ner als die Sperrimpulszahl ist.

Bei der vorstehend beschriebenen AF-Operation wird normalerweise die zum Bewegen der Fokussierlinsengruppe 12 in die Fokussierposition erforderliche AF- Impulszahl verringert und wird kleiner als die Überlappungsintegrations- Sperrimpulszahl. Somit geht die Steuerung von Schritt S341 zu Schritt S349 der Impulsprüfoperation.

Die Operationen von Schritt S349 bis S355 stoppen den AF-Motor 31 bei Ab­ schluß des Antriebs entsprechend der berechneten AF-Impulszahl. Bei Schritt S349 geht die Steuerung nicht weiter, bis die AF-Impulszahl kleiner als die Startimpulszahl für Konstantdrehzahl ist. Wenn die AF-Impulszahl kleiner als die Startimpulszahl ist, wird der AF-Motor 31 mit geringer Drehzahl entsprechend der restlichen AF-Impulszahl angetrieben. Ist die AF-Impulszahl 0, so wird der AF-Mo­ tor 31 stillgesetzt (Schritte S349, JA; S351; S353, NEIN). Wird der AF-Motor 31 stillgesetzt, so wird der Überlappungsmerker auf 0 und der Reintegrationsmer­ ker auf 1 gesetzt (Schritte S353, JA; S355). Dann kehrt die Steuerung zur VDD- Schleifenoperation zurück.

Wenn die Steuerung zu Schritt S205 der VDD-Schleifenoperation übergeht, so tritt sie dann bei Schritt S305 in die Reintegrationsoperation ein, da der Überlap­ pungsmerker und der Suchmerker auf 0 und der Reintegrationsmerker auf 1 ge­ setzt sind. Dasselbe gilt, wenn die Antriebsrichtung bei Schritt S363 geändert wird.

Bei der Reintegrationsoperation wird der Defokusbetrag berechnet und geprüft, ob das Fernrohr entsprechend dem Defokusbetrag fokussiert wurde oder nicht. Wird der fokussierte Zustand erreicht, so wird der Fokusmerker auf 1 gesetzt. Wird er nicht erreicht, so wird die AF-Impulszahl nochmals berechnet, um die Fokussierlinsengruppe 12 zu verstellen.

Wenn die Steuerung zur VDD-Schleifenoperation bei auf 1 gesetztem Fokus­ siermerker zurückkehrt, geht sie von Schritt S215 in die Abschalteoperation. Somit endet die AF-Operation, und die Steuerung wartet auf die Betätigung des AF-Startschalters 27.

Vorstehend wurde die Steuerung bei korrekter Fokussierung beschrieben. Ist die Fokussierung aus irgendeinem Grund schwierig oder unmöglich, so tritt die Steuerung in die VDD-Schleifenoperation ein und wird zur Abschalteoperation bei fehlender Fokussierung zurückgeführt. Dies wird im folgenden erläutert.

Bei der ersten AF-Operation startet die Integration, die AF-Sensordaten werden eingegeben und der Defokusbetrag wird berechnet (Schritte S301, NEIN; S303, NEIN; S305, NEIN; S307). Ist ein Berechnen des effektiven Defokusbetrages aus irgendeinem Grund unmöglich, z. B. bei zu schwachem Objektkontrast, so geht die Steuerung von Schritt S309 zu der Suchintegrationsoperation (Schritte S309, NEIN; S311).

In der Suchintegrationsoperation werden die Integration und die Defokusberech­ nung ausgeführt, um einen gültigen Defokusbetrag zu erhalten, während der AF- Motor 31 von einer Position nahe der Fokusposition zu einer Unendlichposition betrieben wird. Ergibt sich auch bei dieser Suchintegration kein gültiger Defo­ kusbetrag, so wird der AFNG-Merker auf 1 gesetzt und die Steuerung zu der Ab­ schalteoperation bei Schritt S217 zurückgeführt.

Wenn die Steuerung in die Suchintegrationsoperation (Suchoperation) eintritt, so wird der AF-Motor 31 zunächst in Suchrichtung betrieben (in Richtung zur Nah­ einstellung), und der Suchmerker wird auf 1 gesetzt, um die Integration mit dem AF-Sensor 21 einzuleiten. Ist die Integration abgeschlossen, so wird der inte­ grierte Wert als AF-Sensordaten ausgegeben um den Defokusbetrag zu berech­ nen (Schritte S311, S313, S315). Ergibt sich ein gültiger Defokusbetrag, so geht die Steuerung zur Antriebsrichtungsprüfoperation (Schritt S317, JA).

Ergibt sich kein gültiger Defokusbetrag, so wird die Steuerung zur VDD-Schlei­ fenoperation zurückgeführt, um die Operationen bei Schritt S207 und fol­ genden Schritten auszuführen (Schritte S317, NEIN; S319).

Der AF-Motor-Suchbetrieb ist eine Betriebsart, bei der der AF-Motor 31 zunächst in Richtung zur Naheinstellung betrieben wird, und wenn die Fokussierlinse 12 die Grenze für geringe Entfernung erreicht, so wird der AF-Motor 31 in entgegen­ gesetzter Richtung betrieben (d. h. in Richtung zur Unendlich-Position). Wenn die Fokussierlinsengruppe 12 die Grenzstellung bzw. die Unendlichstellung erreicht und zum Stillstand kommt, wird der AF-Motor 31 abgeschaltet. Ergibt sich wäh­ rend des Suchbetriebes ein gültiges Rechenergebnis, so wird der AF-Motor 31 entsprechend dem gültigen Wert des Defokusbetrages betrieben.

Wenn die Steuerung in die Operation bei Schritt S205 der VDD-Schleifenoperati­ on eintritt, wird der Überlappungsmerker freigegeben. Da der Suchmerker auf 1 gesetzt ist, tritt die Steuerung bei Schritt S303 in die Suchintegrationsoperation ein, und die Operationen bei Schritt S313 und folgenden Schritten werden durch­ geführt. Wird kein gültiges Rechenergebnis erzielt, wenn die Fokussierlinsen­ gruppe 12 die Unendlichstellung erreicht, so geht die Steuerung zur AFNG-Ope­ ration, bei der der AFNG-Merker auf 1 gesetzt wird. Danach wird die Steuerung zur VDD-Schleifenoperation zurückgeführt und tritt in die Abschaltoperation bei Schritt S217 ein (Schritte S317, NEIN; S319, JA; S391).

Die vorstehende Beschreibung betrifft den Fall, daß kein gültiges Rechenergebnis von Beginn an erzielt wird. Tritt ein gültiges Rechenergebnis ein, wodurch die Fokussierlinsengruppe 12 bewegt, jedoch kein fokussierter Zustand erreicht wird, wenn kein gültiges Rechenergebnis durch die Reintegrationsoperation (Schritte S381; S383) erzielt wird, so geht die Steuerung von Schritt S385 zu der AFNG-Opera­ tion. Der AFNG-Merker wird in der AFNG-Operation auf 1 gesetzt, und da­ nach wird die Steuerung zur VDD-Schleifenoperation zurückgeführt und tritt in die Abschaltoperation bei Schritt S217 ein (S385, NEIN; S391).

Eine Unterbrechungsoperation, durch die die Rechen/Steuerschaltung 23 über einen Zeitgeber die vorstehenden Operationen in regelmäßigen Intervallen unter­ bricht, wird im folgenden an Hand der Fig. 10 beschrieben. Zunächst werden mit dem Bewegungsdetektor 19 die Verstellbetragsdaten aus der Referenzposition der Fokussierlinsengruppe 12 erfaßt und bei Schritt S401 eingegeben. Die Ver­ stellbetragsdaten sind mit Δd bezeichnet. Die Objektentfernung a ergibt sich durch Rechnung aus den Verstellbetragsdaten (Schritt S403). Die erhaltene Ob­ jektentfernung wird auf der Anzeige 17 dargestellt (Schritt S405).

Der Zustand des AF-Schalters 29 wird bei Schritt S407 eingegeben. Ist der AF- Schalter 29 geöffnet, d. h. der gegenwärtige Betriebszustand ist nicht der AF-Be­ trieb, werden die manuelle Fokussierung sowie der fehlende Fokussierzustand dargestellt (Schritte S407; S409, NEIN; S411; S413). Dann wird die Steuerung zurückgeführt. Ist der AF-Schalter 29 geschlossen, d. h. der gegenwärtige Be­ triebszustand ist der AF-Betrieb, so wird dieser Betriebszustand dargestellt (Schritte S407; S409, JA; S415). Dann wird der Fokussiermerker geprüft. Ist er auf 1 gesetzt, so wird der fokussierte Zustand dargestellt (Schritte S417, JA; S419). Ist der Fokussiermerker auf 0 gesetzt, so wird der nicht fokussierte Zu­ stand dargestellt (Schritte S417, NEIN; S421).

Die vorstehende Unterbrechungsoperation kann auf der Anzeige 17a im Sichtfeld der Anzeige 17 die gegenwärtig fokussierte Objektentfernung bei Autofokus- und bei manueller Betriebsart anzeigen.

Da der Benutzer visuell die Scharfeinstellung prüfen und erfassen kann, wenn er ein Objekt über das Kollimationsfernrohr des automatischen Nivelliergeräts 10 anvisiert, wobei ein geringfügiger Defokusbetrag existiert, kann er den Eindruck eines fokussierten Bildes haben, auch wenn das Fernrohr nicht tatsächlich genau fokussiert ist. Auch wenn also keine genaue Fokussierung erfolgt, wird der fo­ kussierte Zustand angenommen, solange der Defokusbetrag so gering ist, daß der Benutzer ihn nicht wahrnimmt. Somit kann die zum Fokussieren erforderliche Zeit verkürzt und ein "Jagen" des Fernrohrs verhindert werden.

Es trifft aber zu, daß der Fehler der Objektentfernung größer wird, wenn sie aus der Position der fokussierten Linsengruppe 12 abgeleitet wird, bei der in be­ schriebener Weise eine geringfügige Defokussierung vorliegt.

Deshalb wird bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung bei der auto­ matischen Fokussierung der zulässige Defokusbetrag begrenzt und die Objekt­ entfernung mit diesem Defokusbetrag ermittelt.

Fig. 11 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Fluß- diagramms der Entfernungsanzeige. Diese Anzeige wird entsprechend einer zwangsweisen Unterbrechung mit regelmäßigen Intervallen mittels eines Zeitge­ bers ähnlich wie die Entfernungsanzeige in Fig. 10 betätigt.

Wenn die Steuerung in diese Entfernungsanzeigeoperation eintritt, so wird zu­ nächst bei Schritt S501 die Anzahl der Berechnungen freigegeben. Die Anzahl der Berechnungen betrifft einen Zähler, der diese Anzahl der Berechnungen des Defokusbetrags zählt und steuert. Der Linsenpositionszählwert wird dann von dem Bewegungsdetektor 19 eingegeben, und die AF-Sensordaten werden gleichfalls eingegeben, um den Defokusbetrag zu berechnen (Schritte S503; S505).

Dann wird der Fokussiermerker geprüft. Ist er auf 1 gesetzt, so wird der Wert 1 der Anzahl der Berechnungen hinzugefügt, und wenn der gegenwärtige Wert der Anzahl Berechnungen mit N nicht übereinstimmt, wird die Steuerung zu Schritt S505 zurückgeführt (Schritte S507, JA; S508; S509, NEIN; S505). Wird der fo­ kussierte Zustand erreicht, werden die Berechnungen des Defokusbetrags mehr­ mals wiederholt, um die Genauigkeit zu erhöhen. Werden die Defokusbeträge N mal durchgeführt, so ergibt sich ein mittlerer berechneter Defokusbetrag, und die Linsenpositionsdaten werden geändert, wonach die Steuerung zu Schritt S515 geht (Schritte S509; JA; S511; S513; S515). Ist das Fernrohr nicht fokussiert, so springt die Steuerung von Schritt S507 zu Schritt S515 (Schritte S507, NEIN; S515).

Die Objektentfernung a wird bei Schritt S515 aus den Linsenpositions-Zählwert- und den geänderten Linsenpositionsdaten berechnet. Die berechnete Objektent­ fernung a wird dann im Sichtfeld der Anzeige 17 oder mit dem Anzeigeprojektor 172 dargestellt (Schritt S517).

Danach wird der Fokussiermerker geprüft. Der fokussierte Zustand wird darge­ stellt (Schritte S519, JA; S521), und der nicht fokussierte Zustand kann gleichfalls dargestellt werden (Schritte S519, NEIN; S523). Dann wird der Zustand des AF- Schalters 29 bei Schritt S525 eingegeben. Bei der AF-Betriebsart (AF-Schalter 29 geschlossen) wird der AF-Betrieb dargestellt und die Steuerung zurückgeführt (Schritte S527, JA; S529). Bei der manuellen Fokussierung (AF-Schalter 29 ge­ öffnet) wird diese Betriebsart dargestellt (Schritte S527, NEIN; S531). Ist bei der manuellen Fokussierung der Defokusbetrag gültig, so werden die Defokusrich­ tung und der Defokusbetrag dargestellt und die Steuerung zurückgeführt (Schritte S533, JA; S535). Ist der Defokusbetrag ungültig, so wird die Steuerung durch Überspringen von Schritt S535 zurückgeführt (Schritt S533, NEIN).

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Objektentfernung nicht nur unter Anwendung der Position der Fokussierlinsengruppe 12, sondern auch unter Anwendung des mit dem AF-Sensor 21 erfaßten Defokusbetrags dar­ gestellt, so daß eine genauere Objektentfernung erfaßt und angezeigt wird.

Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung werden die Defokusrichtung und der Defokusbetrag dargestellt, und daher ist es möglich, das Erreichen des genauen Fokussierzustandes zu prüfen. Bei fehlender Fokussierung ist es mög­ lich, die vordere oder die hintere Fokuslage sowie den Fehlerbetrag festzustellen.

Obwohl bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Entfer­ nungsinformation im Sichtfeld dargestellt wird, soll dies nicht einschränkend ver­ standen werden. Diese Anzeige kann auch außerhalb des optischen Instruments realisiert werden. Außerdem kann die Erfindung in gleicher Weise auch auf an­ dere Vermessungsinstrumente wie z. B. einen Theodoliten oder eine Gesamtsta­ tion sowie auf ein optisches Teleskopsystem wie z. B. ein Teleskop oder ein Dop­ pelfernrohr angewendet werden.

Wie die vorstehende Beschreibung ergibt, wird bei der Erfindung die Objektent­ fernung im Sichtfeld dargestellt und aus der Position der Fokussierlinsengruppe abgeleitet. Somit kann der Benutzer die Objektentfernung leicht überprüfen, wäh­ rend er das Objekt anvisiert.

Bei der in Anspruch 13 beschriebenen Vorrichtung zum Erfassen des Defokusbe­ trags wird die Position der Fokussierlinsengruppe entsprechend dem erfaßten Defokusbetrag verändert. Auf diese Weise wird die Objektentfernung genauer erfaßt.

Claims (30)

1. Anzeige für ein optisches Instrument mit einem optischen System zum Be­ trachten eines durch ein Objektivsystem mit Fokussierlinsengruppe erzeug­ ten Bildes, mit einer Vorrichtung zum Erfassen der Position der Fokussier­ linsengruppe, einer Vorrichtung zum Erfassen der Objektentfernung aus der Position der Fokussierlinsengruppe und einer Vorrichtung zur Anzeige der erfaßten Objektentfernung.

2. Anzeige nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein internes Anzeigefeld im Sichtfeld des optischen Betrachtungssystems, auf dem die Objektentfer­ nung dargestellt wird.

3. Anzeige nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das opti­ sche Instrument ein Teleskop ist, das von der Objektseite her gesehen eine feststehende Objektivlinsengruppe, eine bewegliche Fokussierlinsengruppe, ein optisches Bildaufrichtungssystem und eine Okularlinsengruppe enthält.

4. Anzeige nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das opti­ sche Instrument ein Kollimationsfernrohr eines automatischen Nivelliergeräts ist, das von der Objektseite her gesehen eine feststehende Objektivlinsen­ gruppe, eine bewegliche Fokussierlinsengruppe, ein Horizontal-Kom­ pensationssystem und eine Fokussierplatte sowie eine Okularlinsengruppe enthält.

5. Anzeige nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang der Fokussierplatte ein Anzeigefeld vorgesehen ist.

6. Anzeige nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das opti­ sche Instrument ferner enthält:
ein optisches Strahlenteilersystem zwischen dem Horizontal-Kompensati­ onssystem und der Fokussierplatte,
eine AF-Sensoreinheit zum Erfassen eines fokussierten Zustandes durch Aufnahme von durch Reflexion in dem Strahlenteilersystem abgeteiltem Licht, und
einen Linsenantrieb zum Bewegen der Fokussierlinsengruppe entsprechend einem mit der AF-Sensoreinheit erfaßten Fokussierzustand.

7. Anzeige nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das interne An­ zeigefeld Teil eines optischen Projektionssystems ist, das eine Entfernungs­ information auf das Strahlenteilersystem abgibt, um sie auf den Umfang der Fokussierplatte zu projizieren.

8. Anzeige nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das opti­ sche Instrument ferner eine Vorrichtung zur manuellen Fokussierung und Bewegung der Fokussierlinsengruppe enthält.

9. Anzeige nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bewegung der Fokussierlinsengruppe die Objektentfernung erfaßt und eine entsprechende Information auf dem Anzeigefeld dargestellt wird.

10. Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Objektentfernung aus einem Verstellbetrag der Fokussier­ linsengruppe gegenüber einer Referenzposition berechnet wird.

11. Anzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Speicher, aus dem die Objektentfernung als Tabellenwert ent­ sprechend einer Position der Fokussierlinsengruppe ausgelesen wird, die mit der Positionserfassungsvorrichtung erfaßt wird.

12. Anzeige nach einem der Ansprüche 3 bis 11, gekennzeichnet durch einen Autofokus-Startschalter, durch dessen Betätigung der Linsenantrieb still­ setzbar ist, wonach die erfaßte Objektentfernung auf dem Anzeigefeld für ei­ ne vorbestimmte Zeit dargestellt wird.

13. Anzeige für ein optisches Instrument mit einem optischen Betrachtungssy­ stem zum Betrachten eines auf einer vorbestimmten Fokussierebene mit ei­ nem Objektivsystem mit Fokussierlinsengruppe erzeugten Bildes, mit:
einem zwischen dem Objektivsystem und dem Betrachtungssystem ange­ ordneten Strahlenteilersystem,
einer Vorrichtung zum Erfassen eines Defokusbetrages an einer Position äquivalent der Fokussierebene durch Aufnahme mit dem Strahlenteilersy­ stem abgeteilten Lichtes,
einen Linsenantrieb zum Bewegen der Fokussierlinsengruppe entsprechend einem erfaßten Defokusbetrag derart, daß dieser minimiert wird,
einer Vorrichtung zum Erfassen der Position der Fokussierlinsengruppe,
einer Vorrichtung zum Erfassen der Objektentfernung entsprechend der Position der Fokussierlinsengruppe und dem Defokusbetrag, und
einer Anzeigevorrichtung zum Darstellen der erfaßten Objektentfernung.

14. Anzeige nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevor­ richtung ein internes Anzeigefeld ist, das im Sichtfeld des Betrachtungssy­ stems die Objektentfernung darstellt.

15. Anzeige nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Lin­ senantrieb die Bewegung der Fokussierlinsengruppe stillsetzt, wenn ein Absolutwert des erfaßten Defokusbetrages kleiner als ein vorbestimmter Wert wird.

16. Anzeige nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfer­ nungsmeßvorrichtung die Objektentfernung als Mittelwert mehrerer Berech­ nungen des Defokusbetrages ableitet, nachdem der Linsenantrieb die Be­ wegung der Fokussierlinsengruppe unterbrochen hat.

17. Anzeige nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigefeld außer der Objektentfernung mindestens den Fokussier- bzw. Fehlfokussierzustand, die Fokussierrichtung oder den Defokusbetrag darstellt.

18. Anzeige nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Instrument ein Teleskop ist, das von der Objektseite her gesehen eine feststehende Objektivlinsengruppe, eine bewegliche Fokus­ sierlinsengruppe, ein optisches Bildaufrichtungssystem und eine Okularlin­ sengruppe enthält.

19. Anzeige nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Instrument ein Kollimationsfernrohr eines automatischen Nivelliergeräts ist, das von der Objektseite her gesehen eine feststehende Objektivlinsengruppe, eine bewegliche Fokussierlinsengruppe, ein Horizon­ tal-Kompensations- und Bildaufrichtungssystem, ein Strahlenteilersystem, eine Fokussierplatte und eine Okularlinsengruppe enthält.

20. Anzeige nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das interne An­ zeigefeld ferner im Umfangsbereich der Fokussierplatte angeordnet ist.

21. Anzeige nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das interne An­ zeigefeld Teil eines optischen Projektionssystems ist, das eine Entfernungs­ information auf das Strahlenteilersystem abgibt, um sie auf den Umfang der Fokussierplatte zu projizieren.

22. Anzeige nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Instrument ferner eine Vorrichtung zur manuellen Fokus­ sierung und Bewegung der Fokussierlinsengruppe enthält.

23. Anzeige nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bewegung der Fokussierlinsengruppe die Objektentfernung erfaßt und eine entsprechende Information auf dem Anzeigefeld dargestellt wird.

24. Anzeige nach einem der Ansprüche 13 bis 23, gekennzeichnet durch einen Speicher, aus dem die Objektentfernung als Tabellenwert entsprechend ei­ ner Position der Fokussierlinsengruppe ausgelesen wird, die mit der Positi­ onserfassungsvorrichtung erfaßt wird.

25. Anzeige nach einem der Ansprüche 13 bis 24, gekennzeichnet durch einen Autofokus-Startschalter, durch dessen Betätigung der Linsenantrieb still­ setzbar ist, wonach die erfaßte Objektentfernung auf dem Anzeigefeld für eine vorbestimmte Zeit dargestellt wird.

26. Optische Einrichtung für ein Vermessungsinstrument, umfassend:
ein optisches Teleskopsystem mit einer Objektivlinsengruppe, mit einer Fo­ kussierlinsengruppe, mit einer Fokussierplatte, mit einer Okularlinsengruppe zum Betrachten auf der Fokussierplatte über die Objektivlinsengruppe und die Fokussierlinsengruppe erzeugter Objektbilder, mit einer Linsenpositions- Erfassungsvorrichtung zum Erfassen des Verstellbetrages der Fokus­ sierlinsengruppe gegenüber einer vorbestimmten Referenzposition, mit einer Objektentfernungsmeßvorrichtung zum Erfassen der Objektentfernung aus der Position der Fokussierlinsengruppe entsprechend dem erfaßten Ver­ stellbetrag, und mit einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige der erfaßten Ob­ jektentfernung.

27. Einrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfer­ nungsmeßvorrichtung die Objektentfernung abhängig von dem Verstellbe­ trag der Fokussierlinsengruppe, der zuvor bestimmten Brennweite der Ob­ jektivlinsengruppe, der Brennweite der Fokussierlinsengruppe und dem Ab­ stand zwischen der Objektivlinsengruppe und der Fokussierlinsengruppe bei der Referenzposition berechnet.

28. Einrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher zum Speichern von Tabellendaten des Zusammenhangs des Verstellbetrages der Fokussierlinsengruppe gegenüber der Referenzposition und der Objektentfernung vorgesehen ist, und daß die Entfernungsmeßvor­ richtung die Objektentfernung durch Auswahl aus dem Speicher entspre­ chend dem Verstellbetrag erfaßt.

29. Einrichtung nach Anspruch 26, 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Strahlenteilersystem zwischen der Fokussierlinsengruppe und der Fokussierplatte angeordnet ist, daß eine Fokuserfassungsvorrichtung, die einen abgeteilten Strahlenanteil aus dem Strahlenteilersystem aufnimmt, den Defokusbetrag eines Objekts an einer Position äquivalent der Position der Fokussierplatte erfaßt, und daß die Entfernungsmeßvorrichtung die korrigierte Objektentfernung durch Einsetzen eines Mittelwertes mehrerer Defokusbeträge erfaßt.

30. Einrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Fokussierlinsengruppe und der Fokussierplatte ein opti­ sches Strahlenteilersystem vorgesehen ist, daß eine Fokuserfassungsvor­ richtung einen abgeteilten Strahlenanteil aufnimmt, um die Defokusrichtung und den Defokusbetrag eines Objekts an einer Position äquivalent der Posi­ tion der Fokussierplatte zu erfassen, und daß die Anzeigevorrichtung außer der Objektentfernung mindestens den fokussierten bzw. fehlfokussierten Zustand, die Defokusrichtung oder den Defokusbetrag darstellt.