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Dokumentenidentifikation DE10048370A1 12.04.2001
Titel Autofokuseinrichtung
Anmelder Asahi Kogaku Kogyo K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Suzuki, Shinichi, Tokyo, JP
Vertreter Schaumburg und Kollegen, 81679 München
DE-Anmeldedatum 29.09.2000
DE-Aktenzeichen 10048370
Offenlegungstag 12.04.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2001
IPC-Hauptklasse G02B 7/28
IPC-Nebenklasse G01C 3/04   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Autofokuseinrichtung (10) mit einer Lichtaufnahmevorrichtung (21), die ein Objektbild in zwei separate Bilder teilt und entsprechend zwei Sätze Bilddaten ausgibt. Eine Antriebsvorrichtung (30) verstellt ein optisches Fokussiersystem (12). Eine Operationsvorrichtung (23) führt eine vorbestimmte Operation zum Bestimmen einer Phasendifferenz zweier separater Bilder aus, während mindestens ein Teil eines der Sätze Bilddaten relativ zu dem anderen Satz verschoben wird. Eine Steuerung (23) begrenzt einen Verschiebebereich des einen Satzes Bilddaten abhängig von dem Verstellbetrag und der Verstellrichtung des Fokussiersystems (12), wenn die Operationsvorrichtung (23) die vorbestimmte Operation mit den beiden Sätzen Bilddaten ausführt, während die Antriebsvorrichtung (30) das Fokussiersystem (12) längs der optischen Achse verstellt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Autofokuseinrichtung, die sich zum Einsatz in einem Vermessungsinstrument wie einem Nivellierautomaten, einem Theodoliten, einem Gesamtinstrument usw. eignet, das ein Zielfernrohr enthält.

In den letzten Jahren wurden verschiedene Vermessungsinstrumente entwickelt, die eine passive Autofokuseinrichtung enthalten. Bei diesen Instrumenten enthält das optische System des Zielfernrohrs einen von dem Hauptstrahlengang abgezweigten Strahlengang. Das Bild eines anvisierten Objekts, das in dem abgezweigten Strahlengang an einer der Position einer Fokussierplatte optisch äquivalenten Position erzeugt wird, wird mit zwei Separatorlinsen geteilt, und die Teilbilder werden auf einem Sensorpaar abgebildet. Jedes fotoelektrische Wandlerelement eines jeden Sensors setzt das auftreffende Licht in eine elektrische Ladung um, die gesammelt wird. Die Ladungen werden nacheinander von jedem fotoelektrischen Wandlerelement in Form von AF-Sensordaten ausgegeben. Eine vorbestimmte Operation wird unter Anwendung der AF-Sensordaten ausgeführt, um die Phasendifferenz eines Bildpaars zu bestimmen, das auf dem Sensorpaar erzeugt wird. Ferner wird eine Objektentfernung oder ein Defokusbetrag zum Scharfeinstellen des anvisierten Objekts in einer vorbestimmten Operation aus der Phasendifferenz berechnet. Ein optisches Scharfeinstellsystem wird so verstellt, daß das anvisierte Objekt entsprechend der berechneten Objektentfernung oder dem Defokusbetrag scharfgestellt wird. In einigen Vermessungsinstrumenten kann die Phasendifferenz nicht bestimmt werden, und dort wird ein Prozess ausgeführt, in dem das Sensorpaar so gesteuert wird, daß jedes fotoelektrische Wandlerelement der Sensoren das auftreffende Licht in eine elektrische Ladung umsetzt und diese Ladungen zum Ableiten von AF-Sensordaten integriert, während das Scharfeinstellsystem verstellt wird, und dann wird die Operation zum Bestimmen der Phasendifferenz mit den erhaltenen AF- Sensordaten wiederholt ausgeführt, bis die Phasendifferenz bestimmt ist.

Der Fokuserfassungsbereich (Objektentfernungsbereich) des optischen Systems im Zielfernrohr eines Vermessungsinstruments ist von der Entfernung Unendlich bis zur Nahgrenze sehr groß, so daß der Bewegungsbereich des Scharfeinstellsystems lang ist (etwa 30 mm, wenn das Scharfeinstellsystem eine konkave Linse enthält). Deshalb müssen bei dem Bestimmen der Phasendifferenz aus den AF- Sensordaten, die durch einmalige Integration erhalten werden, im Hinblick auf den kurzen Objektentfernungsbereich, in dem die Phasendifferenz feststellbar ist, die Integrationsoperation und das Bestimmen der Phasendifferenz sehr oft wiederholt werden, während das Scharfeinstellsystem verstellt wird. Dies erfordert eine lange Scharfeinstellzeit für das anvisierte Objekt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Autofokuseinrichtung anzugeben, mit der die zum Scharfeinstellen des anvisierten Objekts erforderliche Zeit verkürzt wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmaie des Patentanspruchs 1, 11 oder 12. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

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

Fig. 1 die wichtigsten Einheiten eines automatischen Nivelliergeräts, auf das die Erfindung anwendbar ist,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines AF-Sensors in dem Nivelliergerät nach Anspruch 1,

Fig. 3 beispielsweise die Summe der Absolutwerte der Differenzen zweier Gruppen von Sensordaten (Integrationswerte) eines jeden Paars zweier benachbarter Pixel (fotoelektrische Wandlerelemente),

Fig. 4 die grafische Darstellung einer Korrelationsfunktion f(n), die von zwei Gruppen AF-Sensordaten des in Fig. 2 gezeigten AF-Sensors ausgegeben werden,

Fig. 5 ein Diagramm für den Zusammenhang der axialen Positionen der Fokussierlinsengruppe in dem Nivelliergerät nach Anspruch 1, eines erfassbaren Bereichs X für eine Phasendifferenz und eines Erfassungsbereichs x für eine Phasendifferenz,

Fig. 6A ein Diagramm des Zusammenhangs zweier Gruppen von AF- Sensordaten, die jeweils von dem in Fig. 2 gezeigten AF-Sensor abgegeben werden, und des Erfassungsbereichs für eine Phasendifferenz,

Fig. 6B ein Diagramm des Zusammenhangs zweier Gruppen von AF- Sensordaten, die jeweils von dem in Fig. 2 gezeigten AF-Sensor abgegeben werden, und des Erfassungsbereichs für eine Phasendifferenz,

Fig. 7A ein Diagramm des Zusammenhangs zweier Gruppen von AF- Sensordaten, die jeweils von dem in Fig. 2 gezeigten AF-Sensor abgegeben werden, und des Erfassungsbereichs für eine Phasendifferenz,

Fig. 7B ein Diagramm des Zusammenhangs zweier Gruppen von AF- Sensordaten, die jeweils von dem in Fig. 2 gezeigten AF-Sensor abgegeben werden, und des Erfassungsbereichs für eine Phasendifferenz,

Fig. 8 das Flußdiagramm eines Teils des Hauptprozesses (Start) in dem Nivelliergerät nach Fig. 1,

Fig. 9 das Flußdiagramm eines weiteren Teils des Hauptprozesses (VDD- Schleife),

Fig. 10 das Flußdiagramm eines weiteren Teils des Hauptprozesses (AF- Prozess),

Fig. 11 das Flußdiagramm eines weiteren Teils des Hauptprozesses (Impulsberechnung),

Fig. 12 das Flußdiagramm eines weiteren Teils des Hauptprozesses (Antriebsrichtung prüfen),

Fig. 13 das Flußdiagramm eines weiteren Teils des Hauptprozesses (Integration), und

Fig. 14 das Flußdiagramm eines weiteren Teils des Hauptprozesses (Defokusbetrag berechnen).

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Nivellierautomaten, in dem die Erfindung angewendet wird. Dieses automatische Nivelliergerät 10 enthält ein Zielfernrohr mit einer positiven Objektivlinsengruppe 11, einer negativen Fokussierlinsengruppe 12, einem Horizontal-Kompensationssystem 13, einer Fokussierplatte 14 und einer positiven Okularlinse 15, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her (in Fig. 1 von links nach rechts) angeordnet sind.

Das Horizontal-Kompensationssystem 13 ist an sich bekannt und enthält ein erstes Kompensationsprisma 13a, einen Kompensationsspiegel 13b und ein zweites Kompensationsprisma 13c und hat bezüglich der Mitte des Kompensationsspiegels 13b einen symmetrischen Aufbau. Es hängt an einer Kette (nicht dargestellt), die an einer Achse (nicht dargestellt) befestigt ist. Die absoluten Winkel zwischen dem Kompensationsspiegel 13b und dem ersten und dem zweiten Kompensationsprisma 13a und 13c stimmen überein, jedoch haben sie entgegengesetzte Vorzeichen. Der Winkel des Kompensationsspiegels 13b relativ zu dem Kompensationsprisma 13a und zu dem Kompensationsprisma 13c kann z. B. 30° betragen. Dieser Winkel ändert sich abhängig von vorbestimmten Faktoren wie der Länge der genannten Kette, an der das Horizontal-Kompensationssystem 13 aufgehängt ist.

Wenn das automatische Nivelliergerät so eingestellt ist, daß die optische Achse O der Objektivlinsengruppe 11 und der Fokussierlinsengruppe 12 praktisch horizontal verläuft, jedoch geringfügig gegenüber der realen horizontalen Ebene unter einem Winkel von 10 bis 15 Minuten geneigt ist, so ist auch der durch die Objektivlinsengruppe 11 und die Fokussierlinsengruppe 12 laufende und auf das erste Kompensationsprisma 13a treffende Lichtstrahl gegenüber der realen horizontalen Ebene unter demselben Winkel geneigt. Der Lichtstrahl, der aus dem zweiten Kompensationsprisma 13c nach Reflexion am ersten Kompensationsprisma 13a, am Kompensationsspiegel 13b und am zweiten Kompensationsprisma 13c austritt, hat aber praktisch keine Neigung gegenüber der horizontalen Ebene.

Eine Zahnstange 12a ist an der Fokussierlinsengruppe 12 befestigt und steht in Eingriff mit einem Ritzel 12b, dessen Drehung eine Verstellbewegung der Fokussierlinsengruppe 12 längs der optischen Achse O bewirkt. Daher kann ein durch die Objektivlinsengruppe 11 und die Fokussierlinsengruppe 12 erzeugtes Objektbild längs der optischen Achse durch Drehen des Ritzels 12b bewegt werden. Das Objektbild 9, das auf der Fokussierplatte 14 fokussiert wird, wird durch die Okularlinse 15 so vergrößert, daß der Benutzer des Nivelliergeräts 10 das vergrößerte Objektbild 9 durch die Okularlinse 15 betrachten kann. Die Fokussierplatte 14 enthält ein nicht dargestelltes Fadenkreuz.

Das automatische Nivelliergerät 10 enthält zwischen dem zweiten Kompensationsprisma 13c und der Fokussierplatte 14 einen Strahlenteiler (halbdurchlässiger Spiegel) 18, der den Strahlengang in zwei Teile teilt. Ein Teil des aus dem Horizontal-Kompensationssystem 13 austretenden Lichts wird mit dem Strahlenteiler 18 rechtwinklig zu einem passiven AF-Sensor (Lichtaufnahmevorrichtung/Fokusdetektor) 21 nahe dem Strahlenteiler 18 geleitet. Eine Referenz- Scharfstellebene 14A befindet sich zwischen dem Strahlenteiler 18 und dem AF- Sensor 21 an einer der Position der Fokussierplatte 14 optisch äquivalenten Position. Das automatische Nivelliergerät 10 enthält ferner ein Fokuserfassungssystem 20 und ein Antriebssystem 30 für die Fokussierlinsengruppe 12. Das Fokuserfassungssystem 20 erfaßt den Fokussierzustand der Referenz- Fokussierebene 14A über den AF-Sensor 21. Das Antriebssystem 30 steuert die Fokussierlinsengruppe 12 bei der Bewegung längs der optischen Achse O entsprechend einem von dem Fokuserfassungssystem 20 empfangenen Signal. Das Antriebssystem 30 bildet mit der Zahnstange 12a und dem Ritzel 12b eine Antriebseinrichtung für die Fokussierlinsengruppe 12.

Das Fokuserfassungssystem 20 enthält einen Vorverstärker 22, eine Prozess/Steuerschaltung 23, ein EEPROM 6 und eine AF-Motorsteuerung 25. Das Antriebssystem 30 für die Fokussierlinsengruppe enthält einen AF-Motor 31, eine Untersetzung 32 mit Kupplung und einen Codierer 33. Der AF-Sensor 21 befindet sich nahe der Referenz-Fokussierebene 14A und ist mit dem Fokuserfassungssystem 20 verbunden. Dieses bestimmt die Phasendifferenz aus den AF- Sensordaten (Bilddaten) des AF-Sensors 21 und berechnet den Defokusbetrag aus der Phasendifferenz. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der AF-Sensor 21 ein Fotosensor zum Erfassen einer Phasendifferenz, der zwei Separatorlinsen (ein Paar Abbildungslinsen) 21a und zwei Liniensensoren (ein Paar Mehrsegment-CCD-Sensoren) 21b hinter den Separatorlinsen 21a enthält (siehe Fig. 2). In der folgenden Beschreibung wird einer der beiden Liniensensoren 21b (in Fig. 2 der obere Liniensensor) auch als A-Sensor bezeichnet, während der andere Liniensensor 21b (in Fig. 2 der untere Liniensensor) auch als B-Sensor bezeichnet wird. Das in der Referenz-Fokussierebene 14A erzeugte Objektbild wird durch die beiden Separatorlinsen 21a in zwei Bilder geteilt, die auf dem Paar Liniensensoren 21b abgebildet werden. Die Phasendifferenz (der Abstand) zwischen dem Bildpaar auf dem Liniensensorpaar ändert sich abhängig von dem Fokussierzustand des Objektbildes in der Referenz-Fokussierebene 14A. Die Phasendifferenz ist gering, wenn das Objektbild 9 in einer Ebene vor der Referenz- Fokussierebene 14A fokussiert wird (vordere Fokuslage), während die Phasendifferenz groß ist, wenn das Objektbild 9 in einer Ebene hinter der Referenz- Fokussierebene 14A fokussiert wird (hintere Fokuslage), verglichen mit dem Fall, daß das Objektbild 9 genau in der Referenz-Fokussierebene 14A fokussiert wird. Der Abweichungsbetrag eines Scharfstellpunktes relativ zu der Referenz- Fokussierebene 14A (d. h. der Defokusbetrag) kann aus der Phasendifferenz des Bildpaares bestimmt werden, das auf dem Liniensensorpaar 21b erzeugt wird.

Obwohl im einzelnen nicht dargestellt, enthält jeder Liniensensor 21b eine Anordnung fotoelektrischer Wandlerelemente (Lichtaufnahmeelemente). Jedes dieser Elemente setzt das auftreffende Licht in eine elektrische Ladung um und integriert diese Ladungen. Die integrierten elektrischen Ladungen werden nacheinander von jedem fotoelektrischen Wandlerelement als AF-Sensordaten (Bilddaten) abgegeben.

Der AF-Sensor 21 hat auch einen Monitorsensor (nicht dargestellt), der nahe dem Liniensensorpaar 21b angeordnet ist. Der Monitorsensor dient zum Steuern der Integrationszeit abhängig von der Helligkeit des auf jedem Liniensensor 21b erzeugten Bildes. Die Prozess/Steuerschaltung 23 steuert die Integrationszeit eines jeden Liniensensors 21b, d. h. sie steuert die Zeit bis zum Abschluß der Integration in einem jeden Liniensensor 21b abhängig von dem Ausgangssignal des Monitorsensors.

Die von dem AF-Sensor 21 abgegebenen Sensordaten werden mit dem Vorverstärker 22 verstärkt und an die Prozess/Steuerschaltung 23 abgegeben. Diese berechnet den Defokusbetrag aus den beiden Gruppen der AF-Sensordaten (zwei Gruppen von Bilddaten), die von dem Liniensensorpaar 21b abgegeben werden. Ferner werden bei diesem Ausführungsbeispiel der Antriebsbetrag des AF-Motors 31 (eine von dem Codierer 33 abgegebene Impulszahl, d. h. die AF-Impulszahl) und die Antriebsrichtung zum Verstellen der Fokussierlinsengruppe 12 in eine axiale Position für den Defokusbetrag Null aus dem mit der Prozess/Steuerschaltung 23 berechneten Defokusbetrag berechnet und bestimmt. Die AF-Impulszahl wird in einen AF-Impulszähler 23a der Prozess/Steuerschaltung 23 eingesetzt (siehe Fig. 1).

Die Prozess/Steuerschaltung 23 steuert den AF-Motor 31 über die AF- Motorsteuerung 25 abhängig von der berechneten AF-Impulszahl und der bestimmten Antriebsrichtung des AF-Motors 31. Die Drehung dieses Motors wird auf das Ritzel 12b über die Untersetzung 32 übertragen, um die Fokussierlinsengruppe 12 zu verstellen (siehe Fig. 1).

Die Drehung des AF-Motors 31 wird mit dem Codierer 33 erfaßt, dessen Ausgangssignale mit der Prozess/Steuerschaltung 23 zum Steuern der Drehzahl des AF-Motors 31 oder zu dessen Stillsetzung gezählt werden, wobei der jeweilige Zählwert und der gezählte Antriebsbetrag des AF-Motors 31 verwendet wird. Die Prozess/Steuerschaltung 23 steuert das Fokuserfassungssystem 20 und das Antriebssystem 30 der Fokussierlinsengruppe, um den Fokussierzustand des auf der Referenz-Fokussierebene 14A erzeugten Objektbildes zu erfassen, und bewegt dann die Fokussierlinsengruppe 12 längs der optischen Achse O, um das anvisierte Objekt scharfzustellen.

Ein AF-Startschalter (AF-Starttaste) 24 zum Starten eines Autofokusprozesses (AF-Prozess in Fig. 10) ist mit der Prozess/Steuerschaltung 23 verbunden. Ein AF-Erfassungsschalter 29 zum Erfassen, ob der AF-Betrieb und nicht eine manuelle Fokussierung wirksam ist, ist mit der Prozess/Steuerschaltung 23 verbunden. Der AF-Startschalter 27 ist ein selbstrücksetzender Drucktastenschalter. Er wird eingeschaltet durch Drucktastenbetätigung und ausgeschaltet bei Loslassen der Drucktaste. Das automatische Nivelliergerät 10 enthält einen Fokussierknopf 16, der den AF-Erfassungsschalter 29 ein- und ausschaltet, wenn er in das Gehäuse des Nivelliergeräts 10 hineingedrückt oder aus ihm herausgezogen wird.

Das Ritzel 12b kann manuell durch Betätigen des Fokussierknopfes 16 gedreht werden, um die manuelle Scharfeinstellung auszuführen, oder es wird durch den AF-Motor 31 entsprechend der Steuerung durch das Fokuserfassungssystem 20 und das Antriebssystem 30 gedreht. In dem automatischen Nivelliergerät 10 bewirkt ein Hineindrücken des Fokussierknopfes 16 in das Gehäuse eine Kopplung des AF-Motors 31 mit dem Ritzel 12b über die Untersetzung 32, so daß der AF-Betrieb gewählt wird, bei dem die Fokussierlinsengruppe 12 entsprechend dem Ausgangssignal des Fokuserfassungssystems 20 verstellt wird, während ein Herausziehen des Fokussierknopfes 16 aus dem Gehäuse des Nivelliergeräts 10 eine Kopplung des Fokussierknopfes 16 mit dem Ritzel 12b über die Untersetzung 32 bewirkt, so daß die manuelle Scharfeinstellung (MF-Betrieb) gewählt wird, bei der die Fokussierlinsengruppe 12 durch manuelles Drehen des Fokussierknopfes 16 verstellt wird. Die Prozess/Steuerschaltung 23 erfaßt, daß der AF- Betrieb gewählt ist, in dem der Zustand EIN des AF-Schalters 29 festgestellt wird.

Im folgenden wird ein Prozess zum Berechnen des Defokusbetrages durch die Prozess/Steuerschaltung 23 des oben beschriebenen automatischen Nivelliergeräts 10 erläutert. Obwohl die Prozess/Steuerschaltung 23 diese Berechnung mit zwei Gruppen aus AF-Sensordaten durchführt, die jeweils von den Liniensensoren 21b abgegeben werden, werden in der folgenden Beschreibung diese beiden Gruppen von AF-Sensordaten als A-Sensordaten und B-Sensordaten des A- Sensors und des B-Sensors verstanden.

Bei der Berechnung des Defokusbetrages wird zunächst eine Kontrastberechnung mit den beiden Gruppen AF-Sensordaten des A-Sensors und des B-Sensors durchgeführt. Bei dieser Kontrastberechnung z. B. für den A-Sensor wird die Summe der Absolutwerte der Differenzen der beiden Sensordaten (Integralwerte) eines jeden Paars benachbarter Pixel (fotoelektrische Wandlerelemente) benutzt. Es wird ein ausreichender Kontrast festgestellt, wenn die Summe gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. Ein fehlender Kontrast wird festgestellt, wenn die Summe kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Eine Korrelationsoperation dient zum Bestimmen einer Phasendifferenz der A-Sensordaten und der B- Sensordaten nur dann, wenn ausreichender Kontrast festgestellt wird.

Es sei angenommen, daß A[0] bis A[α] die Positionen der Pixel der A- Sensordaten sind, die jeweils mit den Positionen der fotoelektrischen Wandlerelemente des A-Sensors zusammenfallen, daß B[0] bis B[α] die Positionen der Pixel der B-Sensordaten sind, die jeweils mit den Positionen der fotoelektrischen Wandlerelemente des B-Sensors zusammenfallen, daß β(< α) die Zahl derjenigen Pixel des A-Sensors und des B-Sensors ist, die tatsächlich in der Korrelationsoperation zur Anwendung kommen, und daß A[γ] und B[γ] die Referenz- Pixelpositionen der A-Sensordaten und der B-Sensordaten sind. Wenn die Korrelationsoperation bei jeder Referenz-Pixelposition A[γ] und B[γ] startet, werden zunächst die B-Sensordaten mathematisch den A-Sensordaten so überlagert, daß die Pixelpositionen A[γ] bis A[γ + β] der A-Sensordaten jeweils mit den Pixelpositionen B[γ] bis B[γ + β] der B-Sensordaten zusammenfallen. Dann wird die Differenz der beiden Sensordaten (Integralwerte) zweier benachbarter Pixel (fotoelektrische Wandlerelemente) eines jeden Paars benachbarter Pixel berechnet, und die Summe der Absolutwerte der berechneten Differenzen wird berechnet. Bei dieser Operation entspricht die Summe der Absolutwerte der berechneten Differenzen dem in Fig. 3 schraffiert dargestellten Bereich.

Danach werden die B-Sensordaten wiederum mathematisch den A-Sensordaten überlagert, wobei entweder die A-Sensordaten oder die B-Sensordaten relativ zur jeweils anderen Gruppe um eine vorbestimmte Pixelzahl n (Datenverschiebebetrag) verschoben werden, um nochmals die Summe der Absolutwerte der berechneten Differenzen in oben beschriebener Weise zu berechnen. Speziell bei diesem Ausführungsbeispiel werden die A-Sensordaten als Referenz- Sensordaten angesehen, so daß nur die B-Sensordaten relativ zu den A- Sensordaten verschoben werden. Somit werden die B-Sensordaten mathematisch den A-Sensordaten überlagert, wobei die B-Sensordaten relativ zu den A- Sensordaten um eine vorbestimmte Pixelzahl n verschoben sind, so daß die Pixelpositionen A[γ] bis A[γ + β] der A-Sensordaten jeweils mit den Pixelpositionen B[γ + n] bis B[γ + β + n] der B-Sensordaten zusammenfallen. Danach wird die Differenz der beiden Sensordaten (Integralwerte) zweier benachbarter Pixel (fotoelektrische Wandlerelemente) für jedes Paar benachbarter Pixel berechnet, und die Summe der Absolutwerte der berechneten Differenzen wird berechnet. Hierzu wird der Datenverschiebebetrag n in Schritten jeweils vorbestimmter Pixelzahl geändert, bis er einen vorbestimmten Maximalbetrag |N| erreicht (im folgenden auch als maximaler Datenverschiebebetrag N bezeichnet). Somit erhält man eine Korrelationsfunktion f(n) gemäß Fig. 4, die den Grad der Übereinstimmung der beiden Gruppen aus AF-Sensordaten wiedergibt. In diesem Ausführungsbeispiel ist jede Zahl n und N eine ganze Zahl. Der Wert n nimmt schrittweise um 1 zu oder ab, bis er den maximalen Datenverschiebebetrag |N| erreicht.

Wenn das Vorzeichen des Datenverschiebebetrages n positiv ist, so werden die B-Sensordaten zum Nahbereich hin verschoben (d. h. in Fig. 6A, 6B, 7A oder 7B nach rechts). Ist das Vorzeichen des Datenverschiebebetrages n negativ, so werden die B-Sensordaten nach Unendlich hin verschoben (d. h. in Fig. 6A, 6B, 7A oder 7B nach links). Bei der Erfindung wird der Wert der Korrelationsfunktion f(n) bei jeder Pixelposition A[γ] und B[γ] minimal, d. h. an der Position für den Datenverschiebebetrag n = 0, wenn die Scharfeinstellung erreicht ist. Deshalb wird der Wert der Korrelationsfunktion f(n) minimal für positive Werte des Datenverschiebebetrages n, wenn das Objektbild in einer Ebene hinter der Referenz- Fokussierebene 14A fokussiert ist (hintere Fokuslage), während der Wert der Korrelationsfunktion f(n) minimal für negative Werte das Datenverschiebebetrages n wird, wenn das Objektbild in einer Ebene vor der Referenz-Fokussierebene 14A fokussiert ist (vordere Fokuslage).

Die Prozess/Steuerschaltung 23 erfaßt den Datenverschiebebetrag n als Phasendifferenz, die zum Minimalwert der Korrelationsfunktion f(n) führt, um den Defokusbetrag mit der erfaßten Phasendifferenz zu berechnen. Hat aber die Korrelationsfunktion f(n) keinen Minimalwert oder mehr als einen Minimalwert, so kann die Prozess/Steuerschaltung 23 die Phasendifferenz nicht bestimmen, so daß auch der Defokusbetrag nicht berechnet wird. In diesem Fall wird bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel des Nivelliergeräts 10 eine Phasendifferenz- Bestimmungsoperation durchgeführt, während die Fokussierlinsengruppe 12 mit dem AF-Motor 31 verstellt wird.

Diese Operation wird im folgenden an Hand der Fig. 5 bis 7 erläutert. Fig. 5 zeigt die axialen Positionen der Fokussierlinsengruppe 12 zwischen der Nah- Grenzstellung und der Unendlich-Grenzstellung. Ein erfassbarer Bereich X für die Phasendifferenz ist ein Bereich, in dem die Fokussierlinsengruppe 12 zum Fokussieren verstellbar ist, und entspricht dem maximalen Erfassungsbereich der Phasendifferenz, wenn die Fokussierlinsengruppe 12 in einer axialen Position dn steht (in dem in Fig. 5 gezeigten Fall d0, d1, d2 oder d3). Der Erfassungsbereich x für die Phasendifferenz ist der Bereich, in dem die Fokussierlinsengruppe 12 zur Scharfeinstellung verstellbar ist, und entspricht dem maximalen Erfassungsbereich im Bereich des maximalen Datenverschiebebetrags |N|. Die Korrelationsoperation wird in diesem Bereich |N| ausgeführt, d. h. in dem Erfassungsbereich x der Phasendifferenz (in Fig. 5 x1, x2 oder x3).

Der erfassbare Bereich X der Phasendifferenz ist ein konstanter Bereich, der durch die Pixelanzahl des A-Sensors und diejenige des B-Sensors, die in der Korrelationsoperation verwendet werden, und den Datenverschiebebetrag M für die Zeit der Korrelationsoperation bestimmt ist. Der Erfassungsbereich x ist ein variabler Bereich, der sich mit dem Verstellbetrag der Fokussierlinsengruppe 12 und mit der Verstellrichtung ändert und der durch Einstellen des vorstehend genannten maximalen Datenverschiebebetrages |N| bestimmt wird. Ist der Datenverschiebebetrag M gleich dem oben genannten maximalen Datenverschiebebetrag |N|, so wird der Erfassungsbereich x für die Phasendifferenz mit dem erfassbaren Bereich X der Phasendifferenz identisch.

Fig. 5(1) und Fig. 6A zeigen den Zustand, bei dem die B-Sensordaten mathematisch den A-Sensordaten überlagert sind, wobei die B-Sensordaten um den maximalen Datenverschiebebetrag |N| zum Nahbereich hin verschoben sind (in Fig. 6A nach rechts) und sich die Fokussierlinsengruppe 12 in der Position d0 befindet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Gesamtzahl der Pixel der A-Sensordaten 24, wobei die Pixel in Fig. 6 mit A[0] bis A[23] bezeichnet sind. Ähnlich ist die Gesamtzahl der Pixel der B-Sensordaten 24, wobei die Pixel in Fig. 6 mit B[0] bis B[23] bezeichnet sind. Ferner ist die Anzahl der Pixel des A-Sensors und des B- Sensors (d. h. die Zahl der Pixeldaten), die in der Korrelationsoperation aktuell verwendet werden, 14. Der Datenverschiebebetrag M ist |5|, und die Referenz- Pixelpositionen A[γ] und B[γ] der A-Sensordaten und der B-Sensordaten sind A[5] und B[5]. In der Praxis ist die Gesamtzahl der Pixel der A-Sensordaten, nämlich jede der oben genannten Zahlen (die Anzahl der Pixel des A-Sensors und des B- Sensors, die aktuell bei der Korrelationsoperation und dem Datenverschiebebetrag M verwendet werden) allgemein viel größer als die oben genannte Zahl, und zwar um das Mehrfache oder das mehrmals Zehnfache der oben genannten Zahl.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden zu Beginn der Erfassung eines Scharfstellpunktes zunächst die Referenz-Pixelpositionen A[5] und B[5] als Anfangspositionen der Korrelationsoperation gesetzt, während der maximale Datenverschiebebetrag |N| auf |5| (Datenverschiebebetrag M) gesetzt wird, so daß der Erfassungsbereich x für die Phasendifferenz dem erfassbaren Bereich X entspricht. Dann werden die B-Sensordaten mathematisch den A-Sensordaten so überlagert, daß die Pixelpositionen A[5] bis A[18] der A-Sensordaten jeweils mit den Pixelpositionen B[5] bis B[18] der B-Sensordaten zusammenfallen, d. h. ohne Verschiebung der B-Sensordaten relativ zu den A-Sensordaten (d. h. n = 0). Die Differenz der beiden Sensordaten (Integralwerte) zweier benachbarter Pixel (fotoelektrische Wandlerelemente) wird für jedes Paar zweiter benachbarter Pixel berechnet, und es wird die Summe der Absolutwerte der berechneten Differenzen berechnet. Dann werden die B-Sensordaten mathematisch den A-Sensordaten so überlagert, daß die Pixelpositionen A[5] bis A[18] der A-Sensordaten jeweils mit den Pixelpositionen B[6] bis B[19] der B-Sensordaten zusammenfallen, wobei die B- Sensordaten relativ zu den A-Sensordaten also um +1 verschoben sind (n = 1). Es wird die Differenz der Sensordaten (Integralwerte) zweier benachbarter Pixel (fotoelektrische Wandlerelemente) für jedes Paar zweier benachbarter Pixel berechnet, und es wird die Summe der Absolutwerte der berechneten Differenzen gebildet. Dann werden die B-Sensordaten mathematisch den A-Sensordaten so überlagert, daß die Pixelpositionen A[5] bis A[18] der A-Sensordaten mit den Pixelpositionen B[4] bis B[17] der B-Sensordaten zusammenfallen, wobei die B- Sensordaten relativ zu den A-Sensordaten also um -1 verschoben sind (n = -1). Es wird die Differenz der beiden Sensordaten (Integralwerte) zweier benachbarter Pixel (fotoelektrische Wandlerelemente) für jedes Paar benachbarter Pixel berechnet, und es wird die Summe der Absolutwerte der berechneten Differenzen gebildet. Dann wird eine ähnliche Operation (bei der die B-Sensordaten mathematisch den A-Sensordaten überlagert werden, wobei die B-Sensordaten relativ zu den A-Sensordaten um +1 verschoben sind, d. h. in Fig. 6 um ein Pixel nach rechts, oder um -1 verschoben sind, d. h. in Fig. 6 um ein Pixel nach links, in der die Differenz der beiden Sensordaten zweier benachbarter Pixel für jedes Paar zweier benachbarter Pixel gebildet wird, und in der die Summe der Absolutwerte der berechneten Differenzen gebildet wird) wiederholt durch Erhöhen des Datenverschiebebetrages n ausgehend von Null in Schritten von jeweils 1, bis der Datenverschiebebetrag n den maximalen Wert +5 erreicht, und durch Verringern des Datenverschiebebetrages n ausgehend von Null in Schritten von jeweils 1, bis der Datenverschiebebetrag n den maximalen Datenverschiebebetrag -5 erreicht (siehe Fig. 5(1) und 6A).

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden also bei Beginn der Erfassung eines Scharfstellpunktes die Pixel B[0] bis B[23] der B-Sensordaten benutzt, während die Korrelationsoperation elfmal für den gesamten Bereich des erfassbaren Bereichs X des B-Sensors wiederholt wird.

Danach wird die Korrelationsfunktion f(n) aus dem Ergebnis der Korrelationsoperation abgeleitet. Hat die Korrelationsfunktion f(n) nur einen Minimalwert, so wird der Datenverschiebebetrag n als Phasendifferenz der A-Sensordaten und der B- Sensordaten erfasst, die diese Korrelationsfunktion f(n) bestimmen, um den Defokusbetrag entsprechend der erfassten Phasendifferenz zu berechnen. Die Phasendifferenz, die den Minimalwert der Korrelationsfunktion f(n) bestimmt, wird durch Interpolation als Bruchteil des vollen Wertes bis auf eine vorbestimmte Zahl signifikanter Dezimalstellen berechnet.

Wenn der berechnete Defokusbetrag ungültig ist oder die Korrelationsfunktion f(n) nicht mit nur einem Minimalwert erhalten wird, so gibt die Prozess/Steuerschaltung 23 die A-Sensordaten und die B-Sensordaten ein, während die Fokussierlinsengruppe 12 so verstellt wird, daß ein gültiger Defokusbetrag erreicht wird, und es wird der Rechenprozess für den Defokusbetrag ausgeführt (Suchintegration in Fig. 10). Hier führt die Prozess/Steuerschaltung 23 dann die Korrelationsoperation nicht für den gesamten erfassbaren Bereich X der Phasendifferenz aus, sondern für einen begrenzten Abschnitt dieses erfassbaren Bereichs X, der sich aus dem Bewegungsbetrag der Fokussierlinsengruppe und deren Bewegungsrichtung ergibt (siehe Fig. 5(1) bis Fig. 5(4), Fig. 6B und Fig. 7A und 7B). Die Anzahl der Pixel des A-Sensors und des B-Sensors (d. h. die Anzahl der Pixeldaten), die aktuell bei der Korrelationsoperation zur Anwendung kommen, ist konstant (in diesem Ausführungsbeispiel 14), während der maximale Datenverschiebebetrag |N| durch Ändern des Erfassungsbereichs x der Phasendifferenz geändert wird. In Fig. 6A, 6B, 7A und 7B ist der Erfassungsbereich x der Phasendifferenz als Verschiebebereich bezeichnet, in dem die Sensordaten verschoben werden.

Bei dem Autofokusprozess eines Vermessungsinstruments, das auf ein stationäres Objekt und nicht auf ein bewegliches Objekt fokussiert ist, wird vorausgesetzt, daß sich das anvisierte Objekt unmittelbar nach dem Start des Autofokusprozesses nicht mehr bewegt, so daß die Korrelationsoperation für diesen Teil (Überlappungsteil) des erfassbaren Bereichs X der Phasendifferenz, der den vorherigen erfassbaren Bereich X der Phasendifferenz überlappt, für die laufende Position der Fokussierlinsengruppe 12 bei deren Verstellbewegung nicht auszuführen ist. Wird die Fokussierlinsengruppe 12 bei der automatischen Scharfeinstellung beispielsweise zur Nahgrenze hin bewegt (d. h. von der in Fig. 5(1) gezeigten Position d0 zur Position d1 in Fig. 5(2)), um zu fokussieren, so ist die Korrelationsoperation bereits für einen größeren Teil des erfassbaren Bereichs X auf der Unendlichseite durchgeführt, so daß der Fokussierprozess für diesen Anschnitt nicht nochmals durchzuführen ist. Im Hinblick darauf muß die Korrelationsoperation nur für den begrenzten Teil (d. h. den Erfassungsbereich x der Phasendifferenz) des erfassbaren Bereichs X für die laufende Position der Fokussierlinsengruppe 12 ausgeführt werden, der den vorherigen erfassbaren Bereich X nicht überlappt. Dies verringert die Anzahl (den maximalen Datenverschiebebetrag |N|) der Korrelationsoperationen und verkürzt damit die für die Korrelationsoperation insgesamt erforderliche Zeit.

Bei der Erfindung wird zum Erzielen eines zuverlässigen Ergebnisses die Korrelationsoperation nicht nur für den vorstehend genannten begrenzten Teil des erfassbaren Bereichs X, sondern noch für einen weiteren Teil ausgeführt, der den vorherigen erfassbaren Bereich X überlappt und dessen Zuverlässigkeitsgrad der Sensordaten als gering angesehen wird. Der Erfassungsbereich xn für die Phasendifferenz (x1, x2 oder x3), der in Fig. 5(2), 5 (3), und 5(4) gezeigt ist, überlappt den vorherigen erfassbaren Bereich X um den Betrag n', der ein minimaler Überlappungsbetrag ist.

Wenn die Verstellgeschwindigkeit der Fokussierlinsengruppe 12 konstant ist, so gibt es einen nicht erfassbaren Abschnitt des erfassbaren Bereichs X, in dem die Phasendifferenz nicht erfasst werden kann, wenn die Integrationszeit durch geringe Helligkeit des anvisierten Objekts lang wird. Um dieses Problem zu vermeiden, wird die Integrationsoperation des AF-Sensors 21 unterbrochen, um die Korrelationsoperation vor dem Verstellen der Fokussierlinsengruppe 12 in eine Position durchzuführen, bei der der überlappende Teil des erfassbaren Bereichs X und des vorherigen erfassbaren Bereichs X kleiner als der halbe erfassbare Bereich X wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird beim Erfassen eines Scharfstellpunktes die Fokussierlinsengruppe 12 zunächst zur Nah-Grenzstellung bewegt, und kann der Scharfstellpunkt dabei nicht erreicht werden, so wird sie dann zur Unendlich- Grenzstellung bewegt. Bei dem in Fig. 6A und 6B gezeigten Fall ist das Bild auf dem B-Sensor nach links bewegt, wenn die Fokussierlinsengruppe 12 die Nah- Grenzstellung erreicht, so daß der Abstand zwischen den beiden Bildern auf dem A-Sensor und dem B-Sensor gering ist. Wird die Fokussierlinsengruppe 12 dann zur Unendlich-Grenzstellung bewegt, so bewegt sich das Bild auf dem B-Sensor nach rechts (nicht dargestellt), so daß der Abstand zwischen den beiden Bildern auf dem A-Sensor und dem B-Sensor groß wird.

Befindet sich die Fokussierlinsengruppe 12 in der Position dn (d1, d2, d3 in Fig. 5), nachdem sie zur Scharfeinstellung verstellt wurde, so werden der maximale Datenverschiebebetrag |N| und die Korrelations-Anfangsposition (Anfangsposition der B-Sensordaten, die mit den Referenz-Pixelpositionen A[5] der A-Sensordaten zusammenfällt) bestimmt. Dann wird die Korrelationsoperation wiederholt, während der Datenverschiebebetrag n ausgehend von Null (entsprechend der Korrelations-Anfangsposition) in Schritten von jeweils 1 erhöht und verringert wird, bis der Datenverschiebebetrag n den maximalen Wert |N| erreicht.

In diesem Fall wird der maximale Datenverschiebebetrag |N| auf die Hälfte der Summe eines Datenverschiebebetrages gesetzt, der sich aus dem Bewegungsbetrag Δxn (Δx1, Δx2 oder Δx3 in Fig. 5) der Fokussierlinsengruppe 12 und dem oben genannten minimalen Überlappungsbetrag n' ergibt. Für die Korrelations- Anfangsposition der B-Sensordaten wird der bestimmte maximale Datenverschiebebetrag |N| von dem Datenverschiebebetrag M (hier M = 5) subtrahiert, und die gegenüber der Referenz-Pixelposition B[5] und die so bestimmte Differenz in Verstellrichtung der Fokussierlinsengruppe 12 verschobene Pixelposition wird auf die Korrelations-Anfangsposition der B-Sensordaten gestellt. Es sei bemerkt, daß die Korrelations-Anfangsposition A[γ] der A-Sensordaten bei diesem Ausführungsbeispiel immer A[5] ist, da die A-Sensordaten gegenüber den B- Sensordaten nicht verschoben sind.

Der minimale Überlappungsbetrag n' repräsentiert den minimalen Betrag des Datenverschiebebetrages, der den vorherigen erfassbaren Bereich X der Phasendifferenz überlappt, so daß die Korrelationsoperation nicht nur für den genannten begrenzten Teil des erfassbaren Bereichs X, sondern auch für den überlappenden Teil ausgeführt wird. Der minimale überlappende Betrag n' wird zuvor bestimmt. Bei dem in Fig. 5, 6A und 6B gezeigten Ausführungsbeispiel ist der minimale überlappende Betrag n' auf einen Betrag entsprechend zwei Pixeln gesetzt.

Die Linsenposition d1 entspricht einer axialen Position der Fokussierlinsengruppe 12, die gegenüber der Linsenposition d0 zur Nah-Grenzstellung (in Fig. 5 nach rechts) um den Bewegungsbetrag Δx1 verschoben ist. Der Bewegungsbetrag Δx1 (Fig. 5(2)) entspricht einem Pixel, wenn er in den Datenverschiebungsbetrag (Phasendifferenz) umgesetzt wird. Hierbei ist der maximale Datenverschiebebetrag |N1| gleich 1 (ein Pixel) und ergibt sich durch die folgende Gleichung:



|N1| = (1 Pixel + 2 Pixel) : 2 = 1,5



hierbei wird der Bruchteil der Zahl weggelassen.

Für die Korrelations-Anfangsposition wird der bestimmte maximale Datenverschiebebetrag 1 von dem Datenverschiebebetrag 5 subtrahiert, und die gegenüber der Referenz-Pixelposition B[5] um diese Differenz entsprechend der Verstellrichtung der Fokussierlinsengruppe 12 (in Fig. 6B nach rechts) verschobene Pixelposition wird auf die Korrelations-Anfangsposition gesetzt, so daß diese B[9] ist. Mit anderen Worten: Da die Fokussierlinsengruppe 12 zur Nah-Grenzstellung (in Fig. 5 nach rechts) bewegt wird, ist die Verstellrichtung nach rechts, so daß die Berechnung positiv ist, d. h. 5 + (5 - 1) = 9. Daher ist die Pixelposition gegenüber der Referenz-Pixelposition B[5] nach B[9] verschoben.

Dann wird unter der Bedingung, daß die B-Sensordaten den A-Sensordaten so überlagert werden, daß die Pixelpositionen B[9] bis B[22] der B-Sensordaten mit den Pixelpositionen A[5] bis A[18] der A-Sensordaten zusammenfallen und dieser Zustand den Datenverschiebebetrag n = 0 ergibt, die Korrelationsoperation wiederholt, während die B-Sensordaten mathematisch den A-Sensordaten überlagert werden, wobei die B-Sensordaten relativ zu den A-Sensordaten um +1 verschoben werden (in Fig. 6B um ein Pixel nach rechts), bis der Datenverschiebebetrag n den Maximalwert +1 erreicht, und um -1 (in Fig. 6B um ein Pixel nach links) verschoben werden, bis der Datenverschiebebetrag n den Maximalwert -1 erreicht. Ist also die Fokussierlinsengruppe 12 in der Position d1, so werden die Pixel B[8] bis B[23] des B-Sensors verwendet, während die Korrelationsoperation insgesamt dreimal für den Erfassungsbereich x1 der Phasendifferenz ausgeführt wird.

Kann ein gültiger Defokusbetrag nicht erhalten werden, auch wenn die Fokussierlinsengruppe in der Position d1 ist, so wird sie in die Position d2 bewegt. Der Verstellbetrag Δx2 (siehe Fig. 5(3)) entspricht drei Pixeln, wenn er in den Datenverschiebebetrag umgesetzt wird (Phasendifferenz). Hierbei hat der maximale Datenverschiebebetrag |N2| den Wert 2 (zwei Pixel) und ergibt sich durch die folgende Gleichung:



|N2| = (3 Pixel + 2 Pixel) : 2 = 2,5

Hierbei wird der Bruchteil der Zahl weggelassen.

Für die Korrelations-Anfangsposition wird der ermittelte maximale Datenverschiebebetrag 2 von dem Datenverschiebebetrag 5 subtrahiert, und die gegenüber der Referenz-Pixelposition B[5] um diese Differenz 3 in der Verstellrichtung der Fokussierlinsengruppe 12 entsprechender Richtung verschobene Pixelposition wird auf die Korrelations-Anfangsposition gesetzt, so daß diese B[8] ist.

Dann wird unter der Bedingung, daß ein Zustand, bei dem die B-Sensordaten den A-Sensordaten so überlagert sind, daß die Pixelpositionen B[8] bis B[21] der B- Sensordaten mit den Pixelpositionen A[5] bis A[18] der A-Sensordaten zusammenfallen, als ein Zustand anzusehen ist, bei dem der Datenverschiebebetrag n = 0 gilt, die Korrelationsoperation wiederholt, während die B-Sensordaten mathematisch den A-Sensordaten überlagert werden, wobei die B-Sensordaten relativ zu den A-Sensordaten um +1 verschoben werden, bis der Datenverschiebebetrag n den maximalen Wert +2 erreicht, und um -1 verschoben werden, bis der Datenverschiebebetrag n den maximalen Datenverschiebebetrag -2 erreicht. Ist die Fokussierlinsengruppe 12 in der Position d2, so werden die Pixel B[8] bis B[23] der B-Sensordaten verwendet, während die Korrelationsoperation insgesamt fünfmal für den Erfassungsbereich x2 der Phasendifferenz ausgeführt wird.

Wird kein gültiger Defokusbetrag erhalten, auch wenn die Fokussierlinsengruppe 12 in der Linsenposition d2 ist, so wird sie in die Linsenposition d3 verstellt. Der Verstellbetrag Δx3 (Fig. 5(4)) entspricht fünf Pixeln, wenn er in den Datenverschiebebetrag (Phasendifferenz) umgesetzt wird. Der maximale Verschiebebetrag |N3| ist 3 Pixel und ergibt sich aus der folgenden Gleichung:



|N3| = (5 Pixel + 2 Pixel) : 2 = 3,5

Dabei wird der Bruchteil der Zahl weggelassen.

Für die Korrelations-Anfangsposition wird der so bestimmte Datenverschiebebetrag 3 von dem Datenverschiebebetrag 5 subtrahiert, und die gegenüber der Referenz-Pixelposition B[5] um die so bestimmte Differenz 2 in der Bewegungsrichtung der Fokussierlinsengruppe 12 entsprechender Richtung (in Fig. 7A nach rechts) verschobene Pixelposition wird auf die Korrelations-Anfangsposition gesetzt, so daß diese B[7] ist.

Dann wird unter der Bedingung, daß ein Zustand, in dem die B-Sensordaten den A-Sensordaten überlagert sind, so daß die Pixelpositionen B[5] bis B[19] der B- Sensordaten jeweils mit den Pixelpositionen A[5] bis A[18] der A-Sensordaten zusammenfallen, als ein Zustand angesehen wird, bei dem der Datenverschiebebetrag n = 0 gilt, die Korrelationsoperation wiederholt, während die B- Sensordaten mathematisch den A-Sensordaten überlagert werden, wobei die B- Sensordaten gegenüber den A-Sensordaten um +1 verschoben werden, bis der Datenverschiebebetrag n den maximalen Wert +3 erreicht, und um -1 verschoben werden, bis der Datenverschiebebetrag n den Maximalwert -3 erreicht. Wenn die Fokussierlinsengruppe 12 in der Position d3 ist, werden die Pixel B[4] bis B[23] der B-Sensordaten benutzt, während die Korrelationsoperation insgesamt siebenmal für den Erfassungsbereich x3 der Phasendifferenz ausgeführt wird.

Während der Zeit, in der ein gültiger Defokusbetrag nicht erzielbar ist, wird die Fokussierlinsengruppe 12 weiter in Richtung zur Nahbereichsgrenze verstellt, während der vorstehend beschriebene Rechenprozess für den Defokusbetrag wiederholt wird. Wenn die Fokussierlinsengruppe 12 die Nahbereichsgrenze erreicht und kein gültiger Defokusbetrag erhalten wurde, wird sie zurück in Richtung zur Unendlich-Grenzstellung verstellt, während der Rechenprozess für den Defokusbetrag wiederholt wird. Wenn die Fokussierlinsengruppe 12 die Unendlich-Grenzstellung erreicht, ohne daß ein gültiger Defokusbetrag erhalten wurde, beendet die Prozess/Steuerschaltung 23 den Rechenprozess für den Defokusbetrag.

Bei dem in Fig. 7B gezeigten Fall ist der Defokusbetrag, der berechnet wird mit dem Wert n = +3 bei einer Phasendifferenz, die den minimalen Wert der Korrelationsfunktion f(n) bei der Linsenposition d3 ergibt, ein gültiger Defokusbetrag, so daß die Prozess/Steuerschaltung 23 die Fokussierlinsengruppe 12 um den Betrag verstellt, der entsprechend diesem gültigen Defokusbetrag bestimmt wird. Danach beendet die Prozess/Steuerschaltung 23 den Autofokusprozess, unmittelbar nachdem der Defokusbetrag Null wird.

Ein Ausführungsbeispiel des Hauptprozesses in dem automatischen Nivelliergerät 10 wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 8 bis 14 erläutert. Der Hauptprozess wird von der Prozess/Steuerschaltung 23 ausgeführt, wenn eine nicht dargestellte Batterie als Stromversorgung für das Gerät eingelegt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird bei Einschalten des AF-Startschalters 27 der Autofokusprozess fortgesetzt, bis er abgeschlossen ist, auch wenn der Startschalter 27 gleich wieder ausgeschaltet wird.

Unmittelbar nach dem Einlegen der Batterie in das Nivelliergerät 10 initialisiert die Prozess/Steuerschaltung 23 ein internes RAM (nicht dargestellt) und jedes Eingangs/Ausgangs-Port (nicht dargestellt) bei Schritt S101, und nachfolgend wird ein Bereitzustand eingeleitet, wozu die Stromversorgung auf ein Minimum reduziert wird. Die Operation bei Schritt S101 wird nicht wiederholt, es sei denn, daß die Batterie aus dem Gerät entnommen und erneut eingelegt wird.

Der Bereitzustand ist ein Wartezustand, in dem das Schließen des AF- Startschalters 27 erwartet wird, wobei alle Schaltkreise mit Ausnahme der Prozess/Steuerschaltung 23 abgeschaltet sind, wenn der AF-Startschalter 27 geöffnet ist. Wird er geschlossen, so wird die Stromversorgung eingeschaltet, um den Autofokusprozess (Schritt S205) durchzuführen.

Bei dem Bereitzustand werden alle Merker für den Autofokusprozess auf 0 gesetzt (Schritt S111). Diese Merker sind ein Scharf-Merker, der anzeigt, ob eine Scharfeinstellung erzielt wurde, ein Autofokus-NG-Merker (AFNG-Merker), der anzeigt, daß die Scharfeinstellung nicht erzielt wurde, ein Reintegrationsmerker, der anzeigt, daß der Integrationsprozess (Fig. 13) nach dem Scharfeinstellen ausgeführt wurde, ein Suchmerker, der anzeigt, daß der Integrationsprozess durchgeführt wurde, während die Fokussierlinsengruppe 12 weiter verstellt wird, weil ein gültiger Defokusbetrag nicht erzielt wurde, ein Überlapp-Merker, der anzeigt, daß der Integrationsprozess ausgeführt wurde, während die Fokussierlinsengruppe 12 weiter entsprechend einem gültige Defokusbetrag verstellt wird, und ein Defokus-OK-Merker, der anzeigt, daß ein gültiger Defokusbetrag erhalten wurde.

Nach der Operation des Schritts S111 wird geprüft, ob der AF-Startschalter im Zustand EIN ist (Schritt S113). Da der AF-Startschalter im Anfangszustand, in dem er nicht betätigt wurde, den Zustand AUS hat, ist in einem AF- Startschalterspeicher (nicht dargestellt), der Teil der Prozess/Steuerschaltung 23 ist, der Zustand AUS als eine AUS-Information enthalten (Schritt S115). Dann wird geprüft, ob die Stromversorgung eingeschaltet ist (Schritt S119). Da sie im Anfangszustand ohne Betätigung des AF-Startschalters 27 ausgeschaltet ist, kehrt die Steuerung zu Schritt S113 zurück, so daß die Operationen der Schritte S113, S115 und S119 wiederholt durchlaufen werden, bis der AF-Startschalter 27 betätigt wird.

Ergibt Schritt S113, daß der AF-Startschalter 27 den Zustand EIN hat, so wird geprüft, ob der AF-Startschalterspeicher die EIN-Information enthält (Schritt S117). Enthält er die Information AUS (dies ist der Fall, wenn die Steuerung zunächst bei Schritt S117 eintritt, nachdem Schritt S113 den EIN-Zustand des AF- Startschalters 27 ergibt), so erhält der AF-Startschalterspeicher die Information EiN, d. h. diese Information wird in ihn eingeschrieben (Schritt S123). Dann wird der Zustand des AF/MF-Wahlschalters 29 geprüft, und danach wird geprüft, ob der AF-Betrieb gewählt ist (Schritte S125 und S127). Ergibt Schritt S127, daß der AF-Betrieb gewählt ist, so wird die Stromversorgung für jeden Schaltkreis eingeschaltet (Schritt S129), und die Steuerung geht zu der VDD-Schleife, die in Fig. 9 gezeigt ist. Ergibt Schritt S127, daß der AF-Betrieb nicht gewählt ist (es ist also der MF-Betrieb gewählt), so kehrt die Steuerung zu Schritt S111 zurück.

In der WD-Schleife gemäß Fig. 9 wird der Autofokusprozess (Schritt S205) ausgeführt, während der Zustand des AF-Startschalters 27 regelmäßig geprüft wird. In der VDD-Schleife kehrt die Steuerung zu dem in Fig. 8 gezeigten Bereitzustand zurück, wenn festgestellt wird, daß die Scharfeinstellung erzielt wurde oder daß dies nicht möglich ist.

In der VDD-Schleife wird der Zustand des AF/MF-Wahlschalters 29 nochmals geprüft, und dann wird geprüft, ob der AF-Betrieb gewählt ist (Schritte S201 und S203). Die Steuerung tritt in den Autofokusprozess bei Schritt S205 ein, wenn der AF-Betrieb gewählt ist. Die Steuerung tritt in den Bereitzustand (Schritt S111) ein, wenn der MF-Betrieb gewählt ist. Die folgende Beschreibung setzt voraus, daß der AF/MF-Wahlschalter 29 den Zustand EIN hat (d. h. es ist der AF-Betrieb gewählt).

In diesem Zustand des AF/MF-Wahlschalters 29 wird der Autofokusprozess ausgeführt, bei dem der Defokusbetrag berechnet wird, um die Fokussierlinsengruppe 12 in die Scharfstellposition zu bringen (Schritt S205). Nach dem Autofokusprozess des Schritts S205 wird in dem VDD-Schleifenprozess geprüft, ob der AF-Startschalter 27 den Zustand EIN hat (Schritt S207).

Ergibt Schritt S207, daß der AF-Startschalter 27 den Zustand EIN hat, so wird geprüft, ob der AF-Startschalterspeicher die Information EIN enthält (Schritt S211). Trifft dies nicht zu, so wird die Information EIN in ihn eingeschrieben (Schritt S217), und dann kehrt die Steuerung zu Schritt S201 zurück. Ergibt Schritt S211, daß der AF-Startschalterspeicher den Zustand EIN enthält, so geht die Steuerung zu Schritt S213, wo geprüft wird, ob der Scharf-Merker den Zustand 1 hat. Trifft dies zu, so geht die Steuerung zu dem in Fig. 8 gezeigten Bereitzustand. Ergibt Schritt S213, daß der Scharf-Merker nicht den Zustand 1 hat, so geht die Steuerung zu Schritt S215, bei dem geprüft wird, ob der Autofokus-NG-Merker den Zustand 1 hat. Trifft dies zu, so geht die Steuerung zu dem Bereitzustand gemäß Fig. 8. Ergibt Schritt S215, daß der Autofokus-NG-Merker nicht den Zustand 1 hat, so kehrt die Steuerung zu Schritt S201 zurück. Ergibt Schritt S207, daß der AF-Startschalter 27 nicht den Zustand EIN hat, so wird in den AF-Startschalterspeicher die Information AUS eingeschrieben (Schritt S209), und dann geht die Steuerung zu Schritt S213.

Da der AF-Startschalter 27 allgemein im Zustand EIN bleibt, wenn die Steuerung erstmals in den Schritt S207 eintritt, wird geprüft, ob der AF-Startschalterspeicher die Information EIN enthält (Schritt S211). Dann geht die Steuerung von Schritt S211 zu Schritt S213, da bei Schritt S123 die Information EIN eingeschrieben wurde.

ist es unmöglich, entweder das Erreichen eines Scharfstellzustandes oder die Unmöglichkeit des Scharfeinstellens in dem Autofokusprozess bei Schritt S205 festzustellen, so haben der Scharf-Merker und der AFNG-Merker den Zustand 0, so daß die Steuerung zu Schritt S201 zurückkehrt (Schritte S213 und S215). Dann wird die VDD-Schleife wiederholt, bis festgestellt wird, daß die Scharfeinstellung erzielt wurde oder daß sie in dem Autofokusprozess nicht erzielbar ist, wodurch der AFNG-Merker auf 1 gesetzt wird.

Allgemein wird die Fokussierlinsengruppe 12 durch den Autofokusprozess des Schritts S205 in die Scharfstellposition gebracht, so daß der Scharf-Merker auf 1 gesetzt wird, und daher kehrt die Steuerung zu dem Bereitzustand zurück (Schritt S213). Ist eine Scharfeinstellung beispielsweise durch Bewegung des anvisierten Objekts, durch ein zu dunkles Objekt und/oder durch einen zu schwachen Objektkontrast nicht möglich, so wird der AFNG-Merker in dem Autofokusprozess (Schritt S205) auf 1 gesetzt, so daß die Steuerung von Schritt S215 in den Bereitzustand geht.

Kehrt die Steuerung zu dem Bereitzustand zurück, so endet der Autofokusprozess bei Schritt S111. Dann geht, falls der AF-Startschalter 27 den Zustand EIN hat, die Steuerung zu Schritt S121 über die Schritte S113, S117 und S119, um die Stromversorgung abzuschalten, und wiederholt die Operationen der Schritte S113, S117 und S119, bis der AF-Startschalter 27 eingeschaltet wird. Ist der AF- Startschalter im Zustand AUS, so geht die Steuerung von Schritt S113 zu Schritt S115, bei dem die Information AUS in den AF-Startschalterspeicher eingeschrieben wird. Dann wird die Stromversorgung abgeschaltet (Schritt S121). Dann kehrt die Steuerung zu Schritt S113 zurück, um auf den Zustand EIN des AF- Startschalters 27 zu warten.

Kehrt die Steuerung von der VDD-Schleife zu dem Bereitzustand zurück, so wird die Stromversorgung für jeden Schaltkreis außer der Prozess/Steuerschaltung 23 abgeschaltet, unabhängig von dem Zustand des AF-Startschalters 27.

Dies bedeutet, daß nach Einschalten des AF-Startschalters 27 der Autofokusprozess wiederholt wird, bis ein Scharfstellzustand erzielt wird oder dies unmöglich ist, so daß der Benutzer eine Vermessung vornehmen kann, ohne den AF- Prozess zu berücksichtigen.

Der Autofokusprozess des Schritts S205 wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der Fig. 10 bis 14 erläutert. In diesem Prozess wird geprüft, ob der Überlapp-Merker, der Suchmerker und der Reintegrationsmerker den Zustand 0 haben (Schritte S301, S303 und S305). Tritt die Steuerung erstmals in den Autofokusprozess ein, so geht sie über die Schritte S301, S303 und S305 zu Schritt S307, um den Integrationsprozess (Fig. 13) auszuführen, da die vorstehend genannten drei Merker bei Schritt S111 auf 0 initialisiert wurden. In dem Integrationsprozess wird der AF-Sensor 21 zum Integrationsstart der elektrischen Ladungen angesteuert, und das Integrationsergebnis wird der Prozess/Steuerschaltung 23 als AF-Sensordaten zugeführt, um den Defokusbetrag zu berechnen. Einzelheiten werden später erläutert. Bei dem Rechenprozess des Schritts S307 für den Defokusbetrag wird eine Phasendifferenz mit zwei Gruppen AF-Sensordaten bestimmt, die jeweils von dem Sensorpaar 21b abgegeben werden, um einen Defokusbetrag und dessen Vorzeichen aus der Phasendifferenz zu berechnen (siehe Fig. 5, 6, 7 und 14).

Dann wird geprüft, ob der Defokus-OK-Merker den Zustand 1 hat, d. h. ob ein gültiger Defokusbetrag erhalten wurde (Schritt S309). Ein gültiger Defokusbetrag kann nicht erhalten werden, wenn das Objektbild nicht in einem erfassbaren Bereich X der Phasendifferenz erzeugt wird, der Objektkontrast zu schwach ist oder das Objekt ein regelmäßiges Muster und/oder eine zu geringe Helligkeit hat. Zunächst wird der Autofokusprozess für den Fall erläutert, daß ein gültiger Defokusbetrag durch den Integrationsprozess bei Schritt S307 erhalten wurde.

Ergibt Schritt S309, daß der Defokus-OK-Merker den Wert 1 hat, so tritt die Steuerung in den Prüfprozess für die Scharfeinstellung ein, in dem festgestellt wird, ob ein Scharfeinstellzustand erzielt wird. In diesem Fall wird der Scharf- Merker auf 1 gesetzt, andernfalls wird er auf 0 gesetzt (Schritt S321). Bei diesem Ausführungsbeispiel wird mit der Prozess/Steuerschaltung 23 festgestellt, daß ein fokussierter Zustand erhalten wird, wenn der Defokusbetrag gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Die Steuerung kehrt zu der VDD-Schleife zurück, um die Operationen des Schritts S207 und der folgenden Schritte auszuführen, wenn ein Scharfeinstellzustand erhalten wurde. Die Steuerung geht zu der Impulsberechnung (Fig. 11), wenn sich kein Scharfeinstellzustand ergibt.

In der Impulsberechnung wird der Antriebsbetrag für den AF-Motor 31 (d. h. die von dem Codierer 33 abgegebene Impulszahl), der zum Verstellen der Fokussierlinsengruppe 12 in eine Position, bei der der Defokusbetrag Null wird, erforderlich ist, aus einem gültigen Defokusbetrag berechnet.

Bei der Impulsberechnung werden zunächst der Antriebsbetrag für den AF-Motor 31 (die Zahl der AF-Impulse) und die Antriebsrichtung aus dem berechneten Defokusbetrag (Schritt S331) berechnet bzw. bestimmt. Dann wird die berechnete Impulszahl in den AF-Impulszähler 23a eingesetzt (Schritt S333), und der AF- Motor 31 wird mit Gleichstrom gespeist (Schritt S335). Dann tritt die Steuerung in den Impulsprüfprozess ein. Der Wert des AF-Impulszählers 23a wird mit jedem von dem Codierer 33 abgegebenen AF-Impuls um 1 verringert.

Bei der Impulsprüfung wird die Drehzahl des AF-Motors 31 mit dem Wert des AF- Impulszählers 23a gesteuert. Ist dieser Wert gleich oder größer als eine vorbestimmte, die Überlappungsintegration sperrende Impulszahl, so wird der AF-Motor 31 mit höherer Drehzahl betrieben, um die Fokussierlinsengruppe 12 in eine Position zu bringen, bei der ein fokussierter Zustand schneller erreicht wird. Wird der Wert des AF-Impulszählers 23a kleiner als die vorbestimmte Sperrimpulszahl, so wird der AF-Motor 31 durch Pulsbreitensteuerung so verzögert, daß die Fokussierlinsengruppe 12 nicht überschießt, und danach wird der AF-Motor 31 stillgesetzt, wenn der Wert des AF-Impulszählers 23a Null wird.

Bei der Impulsprüfung wird der Wert des AF-Impulszählers 23a mit der vorbestimmten, die Überlappungsintegration sperrenden Impulszahl verglichen (Schritt S341), und dann wird geprüft, ob der Wert des AF-Impulszählers 23a kleiner als die vorbestimmte Sperrimpulszahl ist (Schritt S342). Ist der Wert des AF- Impulszählers 23a gleich oder größer als die Sperrimpulszahl, so wird der Überlapp-Merker auf 1 gesetzt (Schritt S343). Danach startet die Überlappintegration, so daß die AF-Sensordaten von dem AF-Sensor eingegeben werden und der Defokusbetrag berechnet wird (Schritt S345).

Dann wird geprüft, ob der Defokus-OK-Merker 1 ist, d. h. ob ein gültiger Defokusbetrag erhalten wurde (Schritt S347). Hat der Merker den Wert 1, so geht die Steuerung zu der Antriebsrichtungsprüfung, die in Fig. 12 gezeigt ist. Hat der Merker den Wert 0, so kehrt die Steuerung zu der VDD-Schleife zurück, um den Schritt S207 und die folgenden Schritte auszuführen.

Bei der Antriebsrichtungsprüfung (Fig. 12) wird die AF-Impulszahl aus den AF- Sensordaten berechnet, die sich aus dem Integrationsprozess (Überlappintegration) während des Antriebs durch den AF-Motor 31 ergibt, und dann wird die berechnete Impulszahl in den AF-Impulszähler 23a eingesetzt. Der AF-Motor 31 wird aber stillgesetzt, wenn sich die Antriebsrichtung ändert. Bei diesem Ausführungsbeispiel überbrückt die Prozess/Steuerschaltung 23 die Anschlüsse des AF- Motors 31, um ihn stillzusetzen.

Bei der Antriebsrichtungsprüfung wird der Überlapp-Merker auf 1 gesetzt, während der Suchmerker auf 0 gesetzt wird (Schritt S361). Dann wird die Laufrichtung des AF-Motors 31 entsprechend dem Ergebnis der Berechnung des Defokusbetrages mit der vorherigen Laufrichtung verglichen (Schritt S363). Danach wird geprüft, ob diese Laufrichtungen übereinstimmen (Schritt S364). Trifft dies zu, so wird die AF-Impulszahl für die Mitte der Integration berechnet und in den AF- Impulszähler 23a eingesetzt (Schritt S365), und die Steuerung kehrt zurück. Ändert sich die Laufrichtung des AF-Motors 31, so wird er gebremst, um ihn stillzusetzen (Schritt S367), der Überlapp-Merker wird auf 0 gesetzt (Schritt S369) und der Reintegrationsmerker wird auf 1 gesetzt (Schritt S371). Danach kehrt die Steuerung zu der VDD-Schleife zurück.

Hierbei tritt die Steuerung erneut bei Schritt S205 in den AF-Prozess ein, nachdem die Schritte S207 und folgende Schritte ausgeführt wurden. Während der AF-Motor 31 seine Laufrichtung beibehält, bleibt der Überlapp-Merker auf dem Wert 1, so daß die Steuerung von Schritt S301 aus in den Impulsprüfprozess eintritt. Dann arbeitet die Steuerung in Rückkehrrichtung zu der Impulsprüfung, bis der Wert des AF-Impulszählers 23a kleiner als die vorbestimmte Sperrimpulszahl wird, über die Schritte S341, S342, S343, S345, S347, S361, S363, S364 und S365.

Ergibt Schritt S342, daß der Wert des AF-Impulszählers 23a (d. h. die zum Verstellen der Fokussierlinsengruppe 12 in eine Scharfstellposition erforderliche AF- Impulszahl) kleiner als die vorbestimmte Sperrimpulszahl ist, so kehrt die Steuerung zu Schritt S345 zurück, bei dem der Wert des AF-Impulszählers 23a (Zahl von AF-Impulsen) mit der vorbestimmten Anfangsimpulszahl für Konstantdrehzahlsteuerung verglichen wird. Außerdem wird geprüft, ob der Wert des AF- Impulszählers 23a kleiner als die vorbestimmte Anfangsimpulszahl ist (Schritt S350). Ist er größer als oder gleich der vorbestimmten Anfangsimpulszahl, so kehrt die Steuerung zu Schritt S349 zurück. Durch die Schritte S349 und S350 wartet die Steuerung darauf, daß die AF-Impulszahl kleiner als der vorbestimmte Anfangswert wird. Dann wird bei Schritt S350 geprüft, ob der Wert des AF- Impulszählers 23a kleiner als die vorbestimmte Anfangsimpulszahl ist, der AF- Motor 31 wird durch Impulsbreitensteuerung mit geringer Drehzahl entsprechend der Restzahl der AF-Impulse betrieben, und er wird stillgesetzt, wenn der Wert des AF-Impulszählers 23a Null wird (Schritte 5351 und S353). Unmittelbar nach dem Stillsetzen des AF-Motors 31 wird der Überlapp-Merker auf 0 gesetzt, und gleichzeitig wird der Reintegrationsmerker auf 1 gesetzt (Schritt S355). Danach kehrt die Steuerung zu der VDD-Schleife zurück.

Tritt die Steuerung nach Rückkehr zu der VDD-Schleife in den AF-Prozess bei Schritt S205 ein, so hat der Überlapp-Merker den Wert 0, während der Reintegrationsmerker den Wert 1 hat, so daß die Steuerung von Schritt S307 aus in den Reintegrationsprozess eintritt. Dies ist auch der Fall, wenn Schritt S364 ergibt, daß die Laufrichtung des AF-Motors 31 sich gegenüber der vorherigen Laufrichtung ändert.

Bei dem Reintegrationsprozess wird ein Defokusbetrag berechnet, um festzustellen, ob die Scharfeinstellung erreicht wurde. Trifft dies zu, so wird der Scharf- Merker auf 1 gesetzt, und dann kehrt die Steuerung zu dem Bereitzustand zurück, womit der Haupt-Prozess beendet ist. Wurde die Scharfeinstellung nicht erreicht, so wird der Scharf-Merker auf 0 gesetzt, um die AF-Impulszahl erneut zu berechnen und die Fokussierlinsengruppe 12 zu verstellen.

Bei dem Reintegrationsprozess wird zunächst der Reintegrationsmerker auf 1 gesetzt (Schritt S381), und dann wird der Integrationsprozess (Fig. 13) erneut durchgeführt (Schritt S383), bei dem der AF-Sensor 21 die Integration elektrischer Ladungen startet, und das Integrationsergebnis wird der Prozess/Steuerschaltung 23 als AF-Sensordaten zugeführt, um den Defokusbetrag zu berechnen. Dann wird geprüft, ob der Defokus-OK-Merker den Wert 1 hat, d. h. ob ein gültiger Defokusbetrag erhalten wurde (Schritt S385).

Ergibt Schritt S385 den Wert 1 des Defokus-OK-Merkers, so tritt die Steuerung in den Prüfprozess für die Scharfeinstellung ein, der mit Schritt S321 startet, bei dem geprüft wird, ob die Scharfeinstellung mit dem berechneten Defokusbetrag erzielt wurde. Bei Schritt S321 wird der Scharf-Merker auf 1 gesetzt, wenn die Scharfeinstellung erhalten wurde, während er andernfalls auf 0 gesetzt wird.

Dann wird geprüft, ob der Scharf-Merker den Wert 1 hat, d. h. ob die Scharfeinstellung erhalten wurde (Schritt S323). Trifft dies zu, so kehrt die Steuerung zu dem Bereitzustand zurück, um den Autofokusprozess zu beenden und auf das Betätigen des AF-Startschalters 27 zu warten. Ergibt Schritt S323, daß der Scharf-Merker nicht den Wert 1 hat, so kehrt die Steuerung zu der Impulsberechnung nach Fig. 11 zurück, um die Anzahl der AF-Impulse erneut zu berechnen und die Fokussierlinsengruppe 12 zu verstellen.

Ergibt Schritt S385, daß der Defokus-OK-Merker nicht den Wert 1 hat, so tritt die Steuerung in den AFNG-Prozess ein, bei dem der AFNG-Merker auf 1 gesetzt wird (Schritt S391), und sie kehrt zu der VDD-Schleife zurück, so daß sie von Schritt S215 zu dem Bereitzustand zurückkehrt, um den Autofokusprozess zu beenden.

Es wird nun der Autofokusprozess für den Fall beschrieben, daß es schwierig oder unmöglich ist, das anvisierte Objekt scharfzustellen. Ergibt Schritt S307, daß der Defokus-OK-Merker den Wert 0 hat (d. h. es wird kein gültiger Defokusbetrag erhalten), so tritt die Steuerung in den Suchintegrationsprozess ein.

In diesem Prozess werden die Berechnung des Defokusbetrages und die Integration während des Betriebes des AF-Motors 31 ausgeführt, um einen gültigen Defokusbetrag zu erhalten. Einzelheiten werden später erläutert. Bei der Berechnung des Defokusbetrages in der Suchintegration wird der Erfassungsbereich x für die Phasendifferenz, in dem die Korrelationsoperation aktuell durchgeführt wird, mit dem Verstellbetrag der Fokussierlinsengruppe 12 und deren Verstellrichtung bestimmt. Wird ein gültiger Defokusbetrag während der Suchintegration nicht erhalten, so wird der AFNG-Merker auf 1 gesetzt, und die Steuerung kehrt zu dem Bereitzustand zurück, um den Autofokusprozess zu beenden.

In der Suchintegration wird zunächst der AF-Motor gestartet (Schritt S311), um einen Scharfstellpunkt zu suchen, und zwar zunächst in der Richtung, in der ein Objekt im Nahbereich scharfgestellt wird (Schritt S311). Dann wird der Suchmerker auf 1 gesetzt (Schritt S313). Danach wird der AF-Sensor 21 zur Integration gestartet, und das Integrationsergebnis wird der Prozess/Steuerschaltung 23 als AF-Sensordaten zugeführt, um den Defokusbetrag zu berechnen (Schritt S315). Einzelheiten werden noch erläutert. Die Korrelationsoperation wird für den bestimmten Erfassungsbereich x der Phasendifferenz mit dem Verstellbetrag der Fokussierlinsengruppe 12 und der Verstellrichtung durchgeführt, um eine Phasendifferenz zu bestimmen, und der Defokusbetrag wird aus dieser Phasendifferenz berechnet.

Dann wird geprüft, ob der Defokus-OK-Merker den Wert 1 hat, d. h. ob ein gültiger Defokusbetrag erhalten wurde (Schritt S317). Trifft dies zu, so tritt die Steuerung in die Antriebsrichtungsprüfung ein. Trifft dies nicht zu, so wird geprüft, ob eine Suchantriebsoperation abgeschlossen ist (Schritt S319). Ist sie noch nicht abgeschlossen, so kehrt die Steuerung zu der VDD-Schleife zurück. Ist sie abgeschlossen, so tritt die Steuerung in den AFNG-Prozess ein, bei dem der AFNG- Merker auf 1 gesetzt wird (Schritt S391), und die Steuerung kehrt zu der VDD- Schleife zurück.

Bei der AF-Motor-Antriebsoperation (Suchantrieb) des Schritts S311 wird der AF- Motor 31 zunächst so betrieben, daß ein Scharfstellpunkt in einer Richtung gesucht wird, in der ein Objekt mit Nahentfernung fokussiert wird, zum anderen wird der AF-Motor 31 in Gegenrichtung betrieben, um den Scharfstellpunkt zu finden, nachdem die Fokussierlinsengruppe 12 die Nah-Grenzstellung erreicht und stillgesetzt wurde. Drittens wird der AF-Motor 31 sofort stillgesetzt, wenn die Fokussierlinsengruppe 12 die Unendlich-Grenzstellung erreicht. Wird während der Suchoperation ein gültiger Defokusbetrag erhalten, so kehrt die Steuerung zu der Operation zurück, bei der der AF-Motor 31 mit dem erhaltenen Defokusbetrag gesteuert wird.

Tritt die Steuerung nach Rückkehr zu der VDD-Schleife erneut in den AF-Prozess bei Schritt S205 ein, so hat der Überlapp-Merker den Wert 0, während der Suchmerker den Wert 1 hat, so daß die Steuerung über den Schritt S303 in die Suchintegration eintritt, um den Motorbetrieb des Schritts S311 und die folgenden Operationen auszuführen. Wird ein gültiger Defokusbetrag nicht erhalten, auch wenn die Fokussierlinsengruppe 12 die Unendlich-Grenzstellung erreicht, so tritt die Steuerung in den AFNG-Prozess ein, bei dem der AFNG-Merker auf 1 gesetzt wird (S311, S313, S315, S317; S319: Ja), und dann kehrt die Steuerung zu der VDD-Schleife zurück. Danach geht die Steuerung von Schritt S215 zu dem Bereitzustand.

Der folgende Prozess kann alternativ ausgeführt werden, wenn ein gültiger Defokusbetrag nicht erhalten wird, auch wenn die Fokussierlinsengruppe 12 die Unendlich-Grenzstellung erreicht (S319: Ja). Der Erfassungsbereich x der Phasendifferenz wird nämlich so eingestellt, daß er dem erfassbaren Bereich X entspricht (d. h. der maximale Datenverschiebebetrag |N| wird auf |5| gesetzt), ähnlich wie dies bei Beginn der Erfassung eines Scharfstellpunktes der Fall ist. Dann wird die Korrelationsoperation wiederholt, wenn ein Zustand, bei dem die B-Sensordaten den A-Sensordaten überlagert sind, so daß die Pixelpositionen B[5] bis B[18] der B-Sensordaten jeweils mit den Pixelpositionen A[5] bis A[18] der A-Sensordaten zusammenfallen, als ein Zustand anzusehen ist, bei dem der Datenverschiebebetrag n = 0 ist. Dabei werden die B-Sensordaten automatisch den A- Sensordaten überlagert, wobei die B-Sensordaten relativ zu den A-Sensordaten um +1 ausgehend von n = 0 verschoben werden, bis der Datenverschiebebetrag n den maximalen Wert +5 erreicht, und wobei die B-Sensordaten relativ zu den A- Sensordaten um -1 ausgehend von n = 0 verschoben werden, bis der Datenverschiebebetrag n den maximalen Wert -5 ausgehend von n = 0 erreicht.

Der vorstehend beschriebene Prozess betrifft den Fall, daß ein gültiger Defokusbetrag vom Start aus nicht erreicht wird, wenn ein gültiger Defokusbetrag einmal erreicht werden kann, jedoch ein Fokussierzustand nicht erzielbar ist, und dann ein gültiger Defokusbetrag bei der Reintegration, auch nach Verstellen der Fokussierlinsengruppe nicht erhalten wird, so daß die Steuerung von Schritt S385 zu dem AFNG-Prozess geht, bei dem der AFNG-Merker auf 1 gesetzt wird. Die Steuerung kehrt dann zu der VDD-Schleife zurück. Dann geht die Steuerung von Schritt S215 zu dem Bereitzustand.

Die bei Schritt S307, S315, S345 und S383 durchgeführte Integrationsoperation wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 13 und 14 erläutert. Bei dieser Integration wird zunächst der AF-Sensor 21 zur Integration elektrischer Ladungen gestartet (S601). Dann wird geprüft, ob das Ausgangssignal des Monitorsensors (nicht dargestellt), der nahe dem Liniensensorpaar 21b angeordnet ist, einen vorbestimmten Integrationsendwert erreicht hat (Schritt S603). In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt S607. Im gegenteiligen Fall wird geprüft, ob eine vorbestimmte längste Integrationszeit abgelaufen ist (Schritt S305). Trifft dies zu, so wird der AF-Sensor 21 stillgesetzt, und die Steuerung geht zu Schritt S607. Sie kehrt zu Schritt S603 zurück, wenn die vorbestimmte längste Integrationszeit noch nicht abgelaufen ist. Durch die Schritte S603 und S605 wird der AF-Sensor 21 so gesteuert, daß die Integration zu dem Zeitpunkt unterbrochen wird, bei dem das Ausgangssignal des Monitorsensors den vorbestimmten Integrationsendwert erreicht oder die vorbestimmte längste Integrationszeit abläuft. Dann werden die AF-Sensordaten von dem AF-Sensor 21 abgegeben (Schritt S607), und es wird der Defokusbetrag (Fig. 14) berechnet (Schritt S609). Dann kehrt die Steuerung zurück.

Die Berechnung des Defokusbetrages in Schritt S609 wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 14 erläutert. Bei dieser Berechnung wird der Erfassungsbereich x der Phasendifferenz, in dem die Korrelationsoperation aktuell ausgeführt wird, bestimmt. Die Korrelationsoperation wird für den so bestimmten Erfassungsbereich x ausgeführt, um eine Phasendifferenz festzustellen, und der Defokusbetrag wird aus dieser Phasendifferenz berechnet.

Bei der Berechnung des Defokusbetrages in dem Integrationsprozess tritt die Steuerung zunächst in den Autofokusprozess ein, wenn der AF-Startschalter 27 in den Zustand EIN kommt (die Fokussierlinsengruppe 12 wurde noch nicht verstellt). Die Korrelations-Anfangspositionen der A-Sensordaten und der B- Sensordaten werden normalerweise auf die Referenz-Pixelpositionen der A- Sensordaten und der B-Sensordaten A[γ] und B[γ] gesetzt, während der maximale Datenverschiebebetrag |N| auf den Wert M gesetzt wird, und dann wird die Korrelation durchgeführt. Obwohl die Korrelation für den erfassbaren Bereich X durchgeführt wird, werden in dem Suchintegrationsprozess die Anfangspositionen der Korrelationsoperation der A-Sensordaten und der B-Sensordaten und der maximale Datenverschiebebetrag |N| entsprechend dem Verstellbetrag der Fokussierlinsengruppe 12 und deren Verstellrichtung geändert, und dann wird die Korrelationsoperation ausgeführt.

Bei dem Suchintegrationsprozess, bei dem der Rechenprozess für den Defokusbetrag und der Integrationsprozess ausgeführt werden, während die Fokussierlinsengruppe 12 verstellt wird, ist die Korrelationsoperation für den Teil (überlappender Teil) des erfassbaren Bereichs X der laufenden Position der Fokussierlinsengruppe 12 nicht erforderlich, nachdem diese zur Fokussierung verstellt wird, der den vorherigen erfassbaren Bereich X überlappt, da die Korrelationsoperation bereits für den überlappenden Teil ausgeführt wurde. Mit Rücksicht darauf wird der Teil des erfassbaren Bereichs X, der den vorherigen erfassbaren Bereich X nicht überlappt, als Erfassungsbereich x der Phasendifferenz bestimmt, so daß die Korrelationsoperation für diesen Bereich x ausgeführt wird. Dies reduziert die Zahl der Korrelationsoperationen und damit die hierfür erforderliche Zeit.

In diesem Ausführungsbeispiel wird, um ein zuverlässiges Ergebnis zu erreichen, die Korrelationsoperation nicht nur für den genannten überlappenden Teil des erfassbaren Bereichs X, sondern auch für einen weiteren Teil durchgeführt (der dem oben genannten minimalen Überlappungsbereich n' entspricht), der den vorherigen erfassbaren Bereich X überlappt und dessen Zuverlässigkeitsgrad der Sensordaten gering ist.

Bei der Berechnung des Defokusbetrages wird zunächst eine Kontrastberechnung mit den beiden Gruppen der AF-Sensordaten ausgeführt, die von dem A- Sensor und dem B-Sensor abgegeben werden, um den Kontrast des anvisierten Objekts zu bestimmen (Schritt S401). Dann wird geprüft, ob der so bestimmte Kontrast stärker als ein vorbestimmter Wert ist (Schritt S403). Ist der bestimmte Kontrast schwächer als der vorbestimmte Wert, so wird festgestellt, daß kein Kontrast vorhanden ist, so daß die Steuerung zu Schritt S423 geht, bei dem der Defokus-OK-Merker auf 0 gesetzt wird, und die Steuerung kehrt zurück. Ist der bestimmte Kontrast gleich oder größer als der vorbestimmte Wert, so geht die Steuerung zu Schritt S405, bei dem geprüft wird, ob der Suchmerker den Wert 1 hat.

Ergibt Schritt S405 nicht den Wert 1 des Suchmerkers, so werden die Anfangspositionen der Korrelation für die A-Sensordaten und die B-Sensordaten auf die Referenz-Pixelposition der A-Sensordaten und der B-Sensordaten AM und B[y], in diesem Ausführungsbeispiel A[5] und B[5], gesetzt, während der maximale Datenverschiebebetrag |N| auf den Datenverschiebebetrag M gesetzt wird (in diesem Ausführungsbeispiel 5) (Schritt S407). Dann wird die Korrelationsoperation für den erfassbaren Bereich X der Phasendifferenz ausgeführt (Schritt S415). Bei dem Prozess der Defokusbetragsberechnung der Schritte S307, S345, S383 wird der Datenverschiebebetrag n für den Zeitpunkt auf Null gesetzt, zu dem die B-Sensordaten den A-Sensordaten mathematisch überlagert sind, so daß die Pixelpositionen A[5] bis B[18] der A-Sensordaten jeweils mit den Pixelpositionen B[5] bis B[18] der B-Sensordaten zusammenfallen. Die Korrelationsoperation wird elfmal ausgeführt, wobei der gesamte erfassbare Bereich X des B-Sensors benutzt wird, in dem der Datenverschiebebetrag n ausgehend von Null in Schritten von 1 erhöht wird, bis er den maximalen Wert +5 erreicht, und ausgehend von Null in Schriften von 1 verringert wird, bis er den maximalen Wert -5 erreicht.

Ergibt Schritt S405, daß der Suchmerker den Wert 1 hat, d. h. der Rechenprozess für den Defokusbetrag entspricht demjenigen des Suchintegrationsprozesses bei Schritt S315, so wird der Erfassungsbereich x der Phasendifferenz entsprechend dem Verstellbetrag der Fokussierlinsengruppe 12 und der Verstellrichtung bestimmt (Schritte S409, S411 und S413). Zunächst wird der Verstellbetrag der Fokussierlinsengruppe 12 ausgehend von der vorherigen Position, bei der der Rechenprozess für den Defokusbetrag ausgeführt wurde, bis zur der laufenden Position der Fokussierlinsengruppe 12 in einen Datenverschiebebetrag in Pixeln umgesetzt (Schritt S409). Dann wird der maximale Datenverschiebebetrag |N| auf die halbe Summe eines Datenverschiebebetrages, der aus dem Bewegungsbetrag Δxn der Fokussierlinsengruppe 12 umgewandelt wurde und des vorstehend genannten minimalen Überlappungsbetrages n' (S411) gesetzt. Danach wird die Anfangsposition der Korrelationsoperation bestimmt, indem der erhaltene maximale Datenverschiebebetrag |N| von dem Datenverschiebebetrag M subtrahiert wird (Schritt S413). Dann wird die Korrelationsoperation für den erfassbaren Bereich X der Phasendifferenz ausgeführt, wobei die B-Sensordaten zur Unendlichseite hin verschoben werden, bis der Datenverschiebebetrag n den maximalen Wert +N erreicht, und zum Nahbereich hin, bis der Datenverschiebebetrag n den maximalen Wert -N erreicht (Schritt S415).

Der maximale Datenverschiebebetrag |N| wird mit der folgenden Gleichung bestimmt:



|N| = (Datenverschiebebetrag + minimaler Überlappungsbetrag n') : 2

Darin repräsentiert der Datenverschiebebetrag den aus dem Bewegungsbetrag Δxn der Fokussierlinsengruppe 12 erhaltenen Wert, und der minimale Überlappungsbetrag n' repräsentiert den minimalen Betrag, um den der vorherige erfassbare Bereich X überlappt, so daß die Korrelationsoperation nicht nur für den vorstehend beschriebenen begrenzten Teil des erfassbaren Bereichs X, sondern auch für den überlappenden Teil ausgeführt wird, um ein zuverlässiges Ergebnis zu erzielen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der minimale überlappende Betrag n' auf einen Wert entsprechend zwei Pixeln gesetzt.

Es sei bemerkt, daß die Korrelationsoperations-Anfangsposition A[γ] der A- Sensordaten immer A[5] ist, da die A-Sensordaten gegenüber den B-Sensordaten nicht verschoben sind. Die Korrelations-Anfangsposition B[γ] der B-Sensordaten ist gegenüber der Referenz-Pixelposition B[5] um einen Wert SA (Verschiebebetrag der Korrelations-Anfangsposition) verschoben, der mit der folgenden Gleichung berechnet wird:



SA = Datenverschiebebetrag M - (Datenverschiebebetrag + minimaler Überlappungsbetrag n') : 2

Nach der Operation des Schritts S415 wird geprüft, ob eine Phasendifferenz berechnet wurde (Schritt S417). Trifft dies zu, so wird festgestellt, daß eine gültige Phasendifferenz durch die Korrelationsoperation erhalten wurde (Berechnung zum Bestimmen einer Phasendifferenz), und die Steuerung geht zu der Interpolationsrechnung bei Schritt S419, bei der ein Defokusbetrag mit der berechneten Phasendifferenz berechnet wird. Dann wird der Defokus-OK-Merker auf 1 gesetzt (Schritt S421), und die Steuerung kehrt zurück.

Wenn bei dem Rechenprozess des Defokusbetrages in dem Integrationsprozess bei Schritt S307 oder S383 eine gültige Phasendifferenz bestimmt wurde (d. h. eine Phasendifferenz, für die die Korrelationsfunktion f(n) nur einen Minimalwert hat), tritt die Steuerung aus dem Rechenprozess für den Defokusbetrag aus, um die Fokussierprüfung über Schrift S309 oder S385 zu veranlassen. Für den Rechenprozess des Defokusbetrages in dem Integrationsprozess bei Schritt S315 oder S345 tritt die Steuerung aus dem Rechenprozess des Defokusbetrages aus, wenn eine gültige Phasendifferenz erhalten wurde, um in die Antriebsrichtungsprüfung von Schritt S317 oder S347 aus einzutreten.

Kann bei dem Rechenprozess des Defokusbetrages eine gültige Phasendifferenz nicht erhalten werden, (d. h. Schritt S417 ergibt, daß eine Phasendifferenz nicht berechnet werden kann), so geht die Steuerung von Schritt S417 zu Schritt S423, bei dem der Defokus-OK-Merker auf 0 gesetzt wird, und die Steuerung kehrt zurück. Eine Phasendifferenz kann in dem Rechenprozess des Defokusbetrages nicht bestimmt werden, wenn die Korrelationsfunktion f(n) keinen oder mehr als einen Minimalwert hat.

Die Steuerung tritt aus dem Rechenprozess des Defokusbetrages in der Integration bei Schritt S307 aus, wenn keine gültige Phasendifferenz erzielbar ist, und tritt über Schritt S309 in den Suchintegrationsprozess ein.

Kann bei dem Rechenprozess des Defokusbetrages in der Integration bei Schritt S315 eine gültige Phasendifferenz nicht erzielt werden, so tritt die Steuerung aus dem Rechenprozess aus und über Schritt S319 in den AFNG-Prozess ein, falls Schritt S319 ergibt, daß die Suchantriebsoperation abgeschlossen ist (d. h. die Fokussierlinsengruppe 12 hat die Unendlich-Grenzstellung erreicht), oder die Steuerung tritt aus dem Rechenprozess aus und kehrt über Schritt S319 in die VDD-Schleife zurück, wenn Schritt S319 ergibt, daß die Suchantriebsoperation noch nicht abgeschlossen ist (d. h. die Fokussierlinsengruppe 12 hat die Unendlich-Grenzstellung noch nicht erreicht).

Wenn bei dem Rechenprozess des Defokusbetrages bei Schritt S315 eine gültige Phasendifferenz nicht erzielbar ist, tritt die Steuerung aus dem Rechenprozess aus und kehrt zu der VDD-Schleife über Schritt S347 zurück.

Kann in dem Rechenprozess des Defokusbetrages in der Integration bei Schritt S383 eine gültige Phasendifferenz nicht erzielt werden, so tritt die Steuerung aus dem Rechenprozess aus und in den AFNG-Prozess über Schritt S385 ein. Der AFNG-Merker wird auf 1 gesetzt (Schritt S391), und dann kehrt die Steuerung zu der VDD-Schleife zurück, so daß sie von Schritt von S215 zu dem Bereitzustand geht, um den Autofokus-Prozess zu beenden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Erfassungsbereich x der Phasendifferenz, für den die Korrelationsoperation ausgeführt wird, nur in dem Suchintegrationsprozess geändert. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Wird die Korrelationsoperation während der Verstellung der Fokussierlinsengruppe ausgeführt, so kann der Erfassungsbereich x der Phasendifferenz entsprechend dem Verstellweg der Fokussierlinsengruppe 12 und der Verstellrichtung geändert werden. Der Erfassungsbereich x kann sogar auch in der Überlappintegration geändert werden.

Zur einfacheren Erläuterung wurde nur ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem die B-Sensordaten relativ zu den A-Sensordaten verschoben werden, die als Referenz-Sensordaten betrachtet werden. Die Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Ein Ausführungsbeispiel ist möglich, bei dem die A-Sensordaten und die B-Sensordaten relativ zueinander verschoben werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist möglich, bei dem die A-Sensordaten und die B-Sensordaten abwechselnd relativ zueinander verschoben werden.

Die Erfindung wurde in Anwendung auf ein automatisches Nivelliergerät beschrieben. Sie ist darauf nicht beschränkt, sondern sie kann auch auf jedes andere Vermessungsinstrument angewendet werden, beispielsweise auf ein Durchgangsinstrument, einen Theodoliten oder eine Gesamtstation. Ferner kann die Erfindung auch auf jedes optische Teleskopsystem wie ein Fernrohr oder ein Doppelfernrohr angewendet werden.

Bei einer Autofokuseinrichtung nach der Erfindung ist eine Steuerung vorgesehen, die den Erfassungsbereich n für die Phasendifferenz abhängig von dem Bewegungsbetrag der Fokussierlinsengruppe 12 und deren Bewegungsrichtung begrenzt, während das Antriebssystem die Fokussierlinsengruppe 12 verstellt. Die Zahl der Korrelationsoperationen ist verringert, so daß die hierfür erforderliche Zeit verkürzt ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Autofokuseinrichtung mit

    einer Lichtaufnahmevorrichtung aus mehreren fotoelektrischen Wandlerelementen, die ein mit einem optischen System erzeugtes Objektbild in zwei separaten Bildern aufnimmt und zwei Sätze Bilddaten ausgibt, wobei das optische System ein Fokussiersystem enthält,

    einer Antriebsvorrichtung zum Verstellen des Fokussiersystems längs der optischen Achse,

    einer Operationsvorrichtung zum Durchführen einer vorbestimmten Operation zwecks Bestimmens einer Phasendifferenz der beiden separaten Bilder, während mindestens ein Teil eines der beiden Sätze Bilddaten relativ zu dem anderen verschoben wird, und

    einer Steuerung, die den Bereich der Verschiebung des Teils eines der beiden Sätze Bilddaten relativ zu dem anderen Satz entsprechend einem Verstellbetrag des Fokussiersystems und der Verstellrichtung begrenzt, wenn die Operationsvorrichtung die vorbestimmte Operation entsprechend den beiden Sätzen Bilddaten aus der Lichtaufnahmevorrichtung durchführt, während die Antriebsvorrichtung das Fokussiersystem längs der optischen Achse verstellt.
  2. 2. Autofokuseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung den genannten Bereich nicht begrenzt, wenn die Operationsvorrichtung die vorbestimmte Operation ausführt und die Antriebsvorrichtung das Fokussiersystem nicht verstellt.
  3. 3. Autofokuseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bezüglich einer relativen Position der beiden Sätze Bilddaten, bei der diese gleiche Phasenlage haben, wenn das optische System auf das Objekt fokussiert ist, die Operationsvorrichtung die vorbestimmte Operation zum Bestimmen der Phasendifferenz ausführt, während der genannte Teil eines der beiden Sätze Bilddaten relativ zu dem anderen Satz in einer ersten Richtung verschoben wird, die das Bestimmen einer Phasendifferenz der beiden separaten Bilder ermöglicht, welche ein Objekt wiedergeben, das näher als das fokussierte Objekt entfernt ist, und in einer zweiten Richtung verschoben wird, die das Bestimmen einer Phasendifferenz der beiden separaten Bilder ermöglicht, welche ein Objekt wiedergeben, das weiter als das fokussierte Objekt entfernt ist.
  4. 4. Autofokuseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationsvorrichtung die vorbestimmte Operation zum Bestimmen der Phasendifferenz ausführt, während mindestens der genannte Teil eines der beiden Sätze von Bilddaten relativ zu dem anderen Satz, wobei der andere Satz stationär ist, in einer ersten Richtung verschoben wird, die das Bestimmen einer Phasendifferenz zweier separater Bilder ermöglicht, welche ein Objekt im Nahbereich wiedergeben, und in einer zweiten Richtung verschoben wird, welche das Bestimmen einer Phasendifferenz zweier separater Bilder ermöglicht, die ein Objekt im Fernbereich wiedergeben.
  5. 5. Autofokuseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationsvorrichtung die vorbestimmte Operation zum Bestimmen der Phasendifferenz ausführt, während mindestens der genannte Teil eines der beiden Sätze Bilddaten relativ zu dem anderen Satz in Schritten von jeweils einem Pixel verschoben wird.
  6. 6. Autofokuseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der vorbestimmten Operation zum Bestimmen der Phasendifferenz mit Verschieben mindestens des genannten Teils eines der beiden Sätze Bilddaten relativ zu dem anderen Satz

    die Operationsvorrichtung einen ersten sekundären Bereich in dem Verschiebebereich des Teils eines der beiden Sätze Bilddaten begrenzt, in dem eine Phasendifferenz zweier separater Bilder eines fernen Objekts erfasst werden kann entsprechend einem Verstellbereich des Fokussiersystems, wenn die Antriebsvorrichtung dieses in einer Richtung zum Fokussieren eines nahen Objekts verstellt,

    die Operationsvorrichtung einen zweiten sekundären Bereich in dem Verschiebebereich des Teils eines der beiden Sätze Bilddaten begrenzt, in dem eine Phasendifferenz zweier separater Bilder eines Objekts im Nahbereich erfasst werden kann entsprechend einer Verstellbewegung des Fokussiersystems, wenn die Antriebsvorrichtung dieses in einer Richtung zum Fokussieren des fernen Objekts verstellt, und

    die Operationsvorrichtung die vorbestimmte Operation zum Bestimmen der Phasendifferenz zweier separater Bilder mit Verschieben des genannten Teils eines der beiden Sätze Bilddaten in dem ersten oder dem zweiten sekundären Bereich durchführt, der nicht von der Operationsvorrichtung begrenzt ist.
  7. 7. Autofokuseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Operationsvorrichtung die Differenz der Bilddaten zweier benachbarter Pixel für jedes Paar zweier benachbarter Pixel eines jeden der beiden Sätze Bilddaten berechnet und die Summe der Absolutwerte der berechneten Differenzen bildet, während der genannte Teil eines der beiden Sätze Bilddaten relativ zu dem anderen Satz pixelweise verschoben wird, wobei die Operationsvorrichtung eine Korrelationsoperation entsprechend der Summe der Absolutwerte zum Bestimmen der Phasendifferenz durchführt, und den Verstellbetrag des Fokussiersystems und dessen Verstellrichtung entsprechend der Phasendifferenz bestimmt.
  8. 8. Autofokuseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Steuerung begrenzte Verschiebebereich mindestens einem Teil eines überlappenden Abschnitts zwischen einem ersten Verschiebebereich vor der Verstellung der Fokussierlinsengruppe und einem zweiten Verschiebebereich nach der Verstellbewegung der Fokussierlinsengruppe entspricht.
  9. 9. Autofokuseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Steuerung begrenzte Verschiebebereich mindestens einem Teil des überlappenden Teils entspricht, und daß der Zuverlässigkeitsgrad der von der Operationsvorrichtung vor dem Verstellen des Fokussiersystems bestimmten Phasendifferenz in diesem Teil als hoch gewertet wird.
  10. 10. Autofokuseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem Vermessungsinstrument.
  11. 11. Vermessungsinstrument, mit

    einem Zielfernrohr, von dessen optischem Strahlengang ein Teilstrahlengang abgezweigt ist und dessen optisches System eine Fokussierlinsengruppe enthält, die in Richtung der optischen Achse verstellbar ist,

    einem Fokusdetektor mit einem passiven AF-Sensor, der so angeordnet ist, daß das von dem Hauptstrahlengang abgezweigte Licht auf den Fokusdetektor fällt, wobei der passive AF-Sensor mindestens eine Anordnung fotoelektrischer Wandlerelemente enthält und der Fokusdetektor ein über das optische System erzeugtes Objektbild auf der Anordnung fotoelektrischer Wandlerelemente in Form zweier Bilder abbildet, um zwei Sätze Bilddaten zu erhalten,

    einer Antriebsvorrichtung zum Verstellen der Fokussierlinsengruppe längs der optischen Achse zwecks Scharfeinstellung,

    einer Operationsvorrichtung zum Durchführen einer vorbestimmten Operation zwecks Bestimmens einer Phasendifferenz der beiden separaten Bilder, während mindestens ein Teil eines der beiden Sätze von Bilddaten relativ zu dem anderen Satz verschoben wird, und

    einer Steuerung, die einen Verschiebebereich des Teils eines der beiden Sätze von Bilddaten entsprechend einem Verstellbetrag der Fokussierlinsengruppe und der Verstellrichtung begrenzt, wenn die Operationsvorrichtung die vorbestimmte Operation ausführt, während die Antriebsvorrichtung die Fokussierlinsengruppe längs der optischen Achse verstellt.
  12. 12. Autofokuseinrichtung mit

    einer Lichtaufnahmevorrichtung mit mindestens einer Anordnung fotoelektrischer Wandlerelemente, die ein über ein optisches System mit Fokussiersystem erzeugtes Objektbild auf der mindestens einen Anordnung fotoelektrischer Wandlerelemente in Form zweier Bilder abbildet, um zwei Sätze Bilddaten zu erhalten,

    einer Antriebsvorrichtung zum Verstellen des Fokussiersystems längs der optischen Achse,

    einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Phasendifferenz der beiden separaten Bilder auf der Anordnung fotoelektrischer Wandlerelemente durch die beiden Sätze Bilddaten, und

    einer Steuerung, die einen Bereich der Anordnung fotoelektrischer Wandlerelemente zum Erfassen der Phasendifferenz entsprechend dem Verstellbetrag des Fokussiersystems und dessen Verstellrichtung begrenzt, wenn die Erfassungsvorrichtung die Erfassung mit den beiden Sätzen von Bilddaten der Anordnung fotoelektrischer Wandlerelemente ausführt, während die Antriebsvorrichtung das Fokussiersystem längs der optischen Achse verstellt.
  13. 13. Autofokuseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung den Bereich der Anordnung fotoelektrischer Wandlerelemente nicht ändert, wenn die Erfassungsvorrichtung die Erfassung entsprechend den beiden Sätzen von Bilddaten ausführt und die Antriebsvorrichtung das Fokussiersystem längs der optischen Achse nicht verstellt.
  14. 14. Autofokuseinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung den Bereich der Anordnung fotoelektrischer Wandlerelemente entsprechend einem größeren Verstellbetrag des Fokussiersystems vergrößert, und daß ein vorbestimmter Rechenprozess ausgehend von einer Referenz-Pixelposition bis zu einer Position ausgeführt wird, die von einem vorbestimmten maximalen Datenverschiebebetrag subtrahiert ist, um einen Datenverschiebebetrag in einer von der Verstellrichtung der Fokussierlinsengruppe abhängenden Richtung, um eine Pixelposition für den Start der Rechnung zu erhalten.






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