DE3045681A1

DE3045681A1 - Range finder for still or cine camera - includes electronic timer coupled to light pulse source and detector

Info

Publication number: DE3045681A1
Application number: DE19803045681
Authority: DE
Inventors: Giovanni 1025 St. Sulpice Odone
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-12-14
Filing date: 1980-12-04
Publication date: 1982-07-08

Abstract

The range finder uses an IR laser pulse sequence and a detector (11) receiving diffused reflected light from the subject. An electronic timer (37) is coupled to both the pulse source (10) and the detector (11) for measuring the duration of the transmitted and reflected pulses. Pref. the source (10) comprises a light pulse generator (15) using a laser diode (14), with the timer (37) selectively coupled via a switch (38) to either the light pulse generator (15) or the photosensor (23) of the detector (11), the switch pref. operated automatically when a given range threshold is reached.

Description

EntfernunasmesserRange finder

Zusatzanmeldung zu Patentanmeldung P 28 53 978.8 Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Entfernungsmesser, insbesondere für fotografische und kinematografische Kameras, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung nach Patentanmeldung P 28 53 978.8.Additional application to patent application P 28 53 978.8 prior art The invention is based on a range finder, in particular for photographic and cinematographic cameras of the type specified in the preamble of claim 1 according to patent application P 28 53 978.8.

Wie in der Hauptpatentanmeldung dargelegt, ist die Genauigkeit dieses Entfernungsmessers nicht linear, sondern nimmt mit großer Entfernung stark progressiv ab. Der auftretende Meßfehler ist bei geringer Entfernung vernachlässigbar klein (z.B. bei 2 m 0,4%), nimmt aber bei größeren Entfernungen sehr schnell zu (z.B. bei 10 m 10,4%) und ist bei sehr großen Entfernungen so groß, daß der Entfernungsmesser praktisch unbrauchbar ist.As stated in the main patent application, the accuracy is this The rangefinder is not linear, but increases progressively with great distance away. The measurement error that occurs is negligibly small at a short distance (e.g. at 2 m 0.4%), but increases very quickly at greater distances (e.g. at 10 m 10.4%) and is so large at very long distances that the range finder is practically useless.

Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Entfernungsmesser mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er auch bei sehr großen Entfernungen exakt mißt.Advantages of the Invention The rangefinder according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that it measures exactly even at very large distances.

Der Entfernungsmesser arbeitet als sognanntes opto-elektronisches Radar, bei welchem die Zeit vom Aussenden eines Lichtimpulses bis zum Empfang des gleichen, am Objekt reflektierten Lichtimpulses direkt proportional der Entfernung zwischen Entfernungsmesser und dem zu messenden Objekt ist. Der nach dem Prinzip des opto-elektronischen Radars arbeitende Entfernungsmesser weist über den gesamten Meßbereich eine konstante Genauigkeit auf.The rangefinder works as a so-called opto-electronic Radar, in which the time from sending a light pulse to receiving the The same light pulse reflected on the object is directly proportional to the distance between the rangefinder and the object to be measured. The one according to the principle of the opto-electronic radar working rangefinder points over the entire Measuring range a constant accuracy.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Entfernungsmessers möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous Further developments and improvements of the range finder specified in the main claim possible.

Zeichnung Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung eine schematische Seitenansicht eines Entfernungsmessers.DRAWING The invention is illustrated by means of one in the drawing Embodiment explained in more detail in the following description. It shows the drawing shows a schematic side view of a range finder.

Beschreibunq des Ausführungsbeispiels Der in der Zeichnung dargestellte Entfernungsmesser stimmt im wesentlichen mit dem in der Hauptpatentanmeldung beschriebenen überein. Auch sind hier die gleichen Bezugszeichen wie in der Hauptpatentanmeldung verwendet.Description of the embodiment shown in the drawing The rangefinder is essentially the same as that described in the main patent application match. The same reference numerals are used here as in the main patent application used.

Der Aufbau des Entfernungsmessers, der ein sogenannter trigonometischer Entfernungsmesser ist, ist in der Hauptpatentanmeldung ausführlich beschrieben. Er wird hier anhand der Wirkungsweise noch einmal kurz umrissen. Der in einem Gehäuse 12 untergebrachte Entfernungsmesser mit Sender 10 und Empfänger 11 wird auf ein zu messendes Objekt 18.The structure of the rangefinder, which is a so-called trigonometric Range finder is described in detail in the main patent application. It is briefly outlined here on the basis of the mode of action. The in one Housing 12 housed rangefinder with transmitter 10 and receiver 11 is on an object to be measured 18.

gerichtet und eingeschaltet. Der Sender 10 sendet einen gebündelten Lichtstrahl 13 von Lichtimpulsen aus,der auf das Objekt 28 auftrifft und dort einen scharf abgegrenzten Lichtfleck hervorruft.directed and switched on. The transmitter 10 sends a bundled Light beam 13 from light pulses, which strikes the object 28 and there a causes sharply defined light spot.

Dieser Lichtfleck des Lichtstrahls 13 wird von dem Empfänger 11 erfaßt und auf der Abbildungsebene 24 einer Sammellinse 21 im Empfänger 11 an einer der Entfernung entsprechenden Stelle abgebildet. Ein Detektor 23 mit einem fotoelektrischen Wandler 31 wird nun mittels eines elektromotorischen Antriebs 26 längs der Ebene 24 verfahren. Solange der Wandler 31 kein Licht erhält, erzeugt er auch kein Ausgangssignal, wodurch der elektromotorische Antrieb 26 von einer Steuerschaltung 35 veranlaßt wird, den Detektor 23 in Richtung Pfeil A, also in Richtung größerer Entfernung, zu verschieben. Sobald der Wandler 31 Licht erhält, erzeugt er entsprechend den Lichtimpulsen eine Ausgangsgröße in Form von Spannungsimpulsen.This light spot of the light beam 13 is detected by the receiver 11 and on the imaging plane 24 of a converging lens 21 in the receiver 11 at one of the Distance corresponding point shown. A detector 23 with a photoelectric Converter 31 is now by means of an electric motor drive 26 along the plane 24 procedure. As long as the converter 31 receives no light, it also does not generate an output signal, whereby the electromotive drive 26 is caused by a control circuit 35 the detector 23 in the direction of arrow A, i.e. in the direction of a greater distance, to move. As soon as the converter 31 receives light, it generates the corresponding Light pulses have an output variable in the form of voltage pulses.

Solange die Spannungsimpulse kleiner sind als der als Spannung vorgegebene Schwellwert an einem Komparator 36, steht am Ausgang des Komparators 36 ein Steuersignal an, das über die Steuerschaltung 35 den elektromotorischen Antrieb 26 weiterhin in gleicher Drehrichtung eingeschaltet hält, so daß der Wandler 31 weiter in Richtung Pfeil A verschoben wird. Sobald die Spannungsimpulse am Ausgang des Wandlers 31 größer werden als der Schwellwert am Komparator 36, erfolgt eine Umsteuerung des elektromotorischen Antriebs 26, so daß der Wandler 31 nunmehr in Richtung Pfeil u, also in Richtung kürzerer Entfernung hin, verschoben wird. Sobald die Spannungsimpulse am Ausgang des Wandlers 31 gleich der Schwellwertspannung am Eingang des Komparators 36 sind, wird der elektromotorische Antrieb 26 stillgesetzt. Der Detektor 23 bzw. der Wandler 31 ist in der richtigen Stellung positioniert.As long as the voltage pulses are smaller than the voltage specified Threshold value at a comparator 36, there is a control signal at the output of the comparator 36 on, which continues the electromotive drive 26 via the control circuit 35 keeps switched on in the same direction of rotation, so that the converter 31 continues in the direction Arrow A is moved. As soon as the voltage pulses at the output of the converter 31 become greater than the threshold value at the comparator 36, a reversal of the occurs electric motor drive 26, so that the converter 31 is now in the direction of the arrow u, i.e. in the direction of a shorter distance, is shifted. As soon as the voltage pulses at the output of the converter 31 is equal to the threshold voltage at the input of the comparator 36 are, the electric motor drive 26 is stopped. The detector 23 or the transducer 31 is positioned in the correct position.

Die Lage des Detektors 23 bzw. die Größe seiner Verschiebung aus einer fest vorgebenen Ausgangsstellung ist das Maß für die Entfernung.The location of the detector 23 or the size of its displacement from a The fixed starting position is the measure of the distance.

Der Lichstrahl 13 weist einseitig eine ebene Begrenzungslinie auf, die durch eine Abdeckklappe 28 am Sender 10 erzeugt wird, die an der zur Lichtstrahlachse 131 hin weisenden Seite eine ebene Begrenzungskante 29 trägt. Der Detektor 23 ist nunmehr so ausgebildet, daß er auf die Abbildung dieser Begrenzungslinie 27 im Empfänger 11 einstellbar ist. Die Fotoschicht 32 des Wandlers 31 ist teilweise mit einer Maske abgedeckt, die eine sich parallel zu der im Empfänger 11 abgebildeten Begrenzungslinie ausgerichtete Begrenzungskante aufweist.The light beam 13 has a flat boundary line on one side, which is generated by a cover flap 28 on the transmitter 10, which is located on the axis of the light beam 131 pointing side carries a flat delimiting edge 29. The detector 23 is now designed so that he is on the image of this boundary line 27 in the receiver 11 is adjustable. The photo layer 32 of the transducer 31 is partially covered with a mask covered, the one parallel to the boundary line shown in the receiver 11 has aligned boundary edge.

Der Wandler 31 stellt sich nunmehr nicht so exakt ein, daß die Begrenzungskante der Maske exakt mit der Abbildung der Begrenzungslinie im Bild des Auftreffbereichs 19 auf dem Objekt 18 zusammenfällt. Naturgemäß bleibt immer ein bestimmter Abstand zwischen der Abbildung der Begrenzungslinie und der Begrenzungskante bestehen, da der Wandler 31 Licht empfangen muß, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Dieser Abstand der Begrenzungskante der Maske von der Abbildung der Begrenzungslinie ist sehr klein bei kurzen Entfernungen des Objekts 18 und vergrößert sich mit zunehmender Entfernung, wodurch die Genauigkeit des Entfernungsmessers nicht konstant ist, sondern sehr schnell mit zunehmender Entfernung abnimmt.The transducer 31 is now not set so precisely that the boundary edge of the mask exactly with the illustration of the boundary line in the image of the impact area 19 coincides with the object 18. Naturally, there is always a certain distance exist between the illustration of the boundary line and the boundary edge, as the transducer 31 must receive light in order to produce an output signal. This distance the boundary edge of the mask from the illustration of the boundary line is very small at short distances of the object 18 and increases with increasing distance, whereby the accuracy of the rangefinder is not constant, but very decreases rapidly with increasing distance.

Um dieser Meßfehlervergrößerung des Entfernungsmessers bei größeren Entfernungen entgegenzutreten, ist zusätzlich eine elektronische Zeitmeßvorrichtung 37 vorgesehen, die die Laufzeit der vom Sender 10 ausgehenden und vom Empfänger 11 nach Reflexion an Objekt 18 empfangenen LichtimpUse mißt. Hierzu ist die Zeitmeßvorrichtung 37 einerseits mit einem Lichtimpulsgenerator 15 mit Laserdiode 14 des Senders 10 und andererseits über einen Umschalter 38 mit dem Ausgang des Detektors 23 des Empfängers 11 verbunden. Mit Aussenden eines Lichtimpulses in Form eines Laserimpulses erhält die Zeitmeßvorrichtung 37 ein Startsignal. Der vom Sender 10 bzw. der Laserdiode 14 über das Projektionsobjektiv 16 ausgesendete Laserimpuls wird von dem Objekt 18 reflektiert und über die Sammellinse 21 von dem fotoelektrischen Wandler 31 des Detektors 23 empfangen. Dieser gibt über seinen Ausgang einen Stoppimpuls an die Zeitmeßvorrichtung 37. Die Zeitdifferenz zwischen dem Start-und Stoppimpuls ist direkt proportional der Entfernung nischen dem Entfernungsmesser und dem Objekt 18, dessen Entfernung vom Entfernungsmesser gemessen werden soll. Bei Einschalten der elektronischen Zeitmeßvorrichtung 37 arbeitet der Entfernungsmesser als opto-elektronisches Radar. Die Meßgenauigkeit des Entfernungsmessers ist dabei unabhängig von der Entfernung konstant.To this measurement error enlargement of the rangefinder with larger Facing distances is also an electronic timing device 37 provided, the running time of the outgoing from the transmitter 10 and from the receiver 11 measures received light impulses after reflection at object 18. The timing device is for this purpose 37 on the one hand with a light pulse generator 15 with laser diode 14 of the transmitter 10 and on the other hand via a switch 38 to the output of the detector 23 of the receiver 11 connected. Receives with sending out a light pulse in the form of a laser pulse the timing device 37 a start signal. The one from the transmitter 10 or the laser diode 14 laser pulse emitted via the projection lens 16 is from the object 18 reflected and via the converging lens 21 from the photoelectric converter 31 of the Detector 23 received. This gives a stop pulse via its output to the timing device 37. The time difference between the start and stop pulses is directly proportional to the distance between the rangefinder and the object 18 whose distance is to be measured by the rangefinder. When switched on of the electronic timing device 37, the range finder works as an opto-electronic one Radar. The measuring accuracy of the range finder is independent of the distance constant.

Der Umschalter 38 kann so ausgestaltet sein, daß er bei Überschreiten einer vorgebbaren Entfernungsschwelle automatisch den Ausgang des Detektors 23 von der Steuerschaltung 35 trennt und mit der Zeitmeßvorrichtung 37 verbindet. Der Entfernungsmesser wird damit sozusagen von seiner trigonometrischen Arbeitsweise in seine opto-elektronische Radar-Arbeitsweise überführt. Bei Unterschreiten der vorgegebenen Entfernungsschwelle schaltet der Umschalter 38 in die umgekehrte Richtung, so-daß der Entfernungsmesser wieder als trigonometrische Entfernungsmesser arbeitet. Die Umschaltschwelle wird zweckmäßigerweise in den Entfernungsbereich gelegt, bei welchem der Meßfehler des Entfernungsmessers in trigonometrischer Arbeitsweise. zu groß wird.The switch 38 can be designed so that it is exceeded when a predeterminable distance threshold automatically the output of the detector 23 from the control circuit 35 disconnects and connects to the timing device 37. The range finder is, so to speak, from its trigonometric mode of operation to its opto-electronic Radar working method transferred. When falling below the specified distance threshold the changeover switch 38 switches in the reverse direction, so that the range finder again works as a trigonometric rangefinder. The switchover threshold is expediently placed in the distance range at which the measurement error of the Rangefinder in trigonometric mode of operation. gets too big.

Da die Lage des Detektors 23, der in trigonometrischer Arbeitsweise von dem Stellmotor 26 angetrieben wird, ein Maß für die gemessene Entfernung ist, kann man die Zeitmeßvorrichtung 37 mit dem Eingang des Stellmotors 26 verbinden und aus dem Zeitdifferenzsignal der Zeitmeßvorrichtung 37 ein Steuersignal für den Stellmotor 26 ableiten. Der Stellmotor 26 stellt dann den Detektor 23 ebenfalls so ein, daß seine Lage ein Maß für die Entfernung ist. Dadurch kann eine zusätzliche Anzeigevorrichtung zur Darstellung der gemessenen Entfernung des als opto-elektronisches Radar arbeitenden Entfernungsmessers eingespart werden.Since the location of the detector 23, which works in trigonometric mode is driven by the servomotor 26, is a measure of the measured distance, the timing device 37 can be connected to the input of the servomotor 26 and from the time difference signal of the time measuring device 37, a control signal for the Derive servomotor 26. The servomotor 26 then also sets the detector 23 so that its position is a measure of the distance. This can create an additional Display device for displaying the measured distance of the as opto-electronic Radar working rangefinder can be saved.

Der Aufbau einer solchen Zeitmeßvorrichtung 37 ist an sich bekannt, so daß hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.The construction of such a timing device 37 is known per se, so that this need not be discussed in more detail.

Der erfindungsgemäße Entfernungsmesser hat den Vorteil, daß er sowohl als trigonometrischer Entfernungsmesser als auch als opto-elektronisches Radar zur Entfernungsmessung ohne zusätzliche Bauelemente, mit Ausnahme der Zeitmeßvorrichtung 37, arbeiten kann. Bei kurzen Entfernungen bis etwa 5 m ist der trigonometrische Entfernungsmesser hinsichtlich seiner Meßgenauigkeit überlegen, will man den Aufwand für die Zeitmeßvorrichtung 37 in Grenzen halten. Bei größeren Entfernungen hingegen ist der Meßfehler des als Radar arbeitenden Entfernungsmessers wesentlich kleiner als in trigonometrischer Arbeitsweise und über den gesamten Meßbereich konstant.The range finder according to the invention has the advantage that it can both as a trigonometric range finder as well as an opto-electronic radar for Distance measurement without additional components, with the exception of the timing device 37, can work. For short distances of up to about 5 m, the trigonometric Superior to rangefinder in terms of its measuring accuracy, you want the effort for the timing device 37 keep within limits. At greater distances, however the measurement error of the rangefinder working as a radar is much smaller than in trigonometric operation and constant over the entire measuring range.

Claims

Claims ¼) rangefinder, especially for photographic and cinematographic cameras, with at least one bundled, from a sequence emitting infrared light pulses, preferably laser pulses, existing light beam Transmitter and with at least one optical element and one relative to this displaceable detector having receiver, which is from a measured object diffusely reflected light of the light beam is at least partially detected and from the The area of incidence of the light beam on the object creates at least one image of which Location is a measure of the object distance, with the light beam being a one-sided has flat boundary line and the detector is essentially on the image the boundary line in the receiver is adjustable, according to patent application P 28 53 978.8, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h an additional, the term from the transmitter (lo) and from the receiver (11) after reflection on the object (18) Electronic timing device (37) measuring received light pulses.

2. Range finder according to claim 1, wherein the transmitter has a Has light pulse generator with a laser diode, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the timing device (37) with the light pulse generator (15) and - preferably via a switch (38) - with the detector (23) of the receiver (11) is connected.

3. Distance meter according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z E i c h n e t that the changeover switch (38) when a predetermined value is exceeded or not reached Distance is formed automatically switchable.

4. Range finder according to claim 2 or 3, wherein the detector is adjustable by means of a reversible electromotive drive, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that the output of the timing device (37) is connected to the electric motor drive (26).