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Die Erfindung bezieht sich auf einen Entfernungsmesser, vorzugsweise für die Fokussierung von Kameras, mit einem Objektiv, insbesondere Kameraobjektiv zum Abbilden eines Objektes in Form von Teilbildern und mindestens einem, vorzugsweise mehreren, lichtelektrischen Wandler.
Ein derartiger Entfernungsmesser ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 1940122 bekanntgeworden. Bei dieser bekannten Ausführung waren zwei Zeilen von Photodioden vorgesehen, wobei jeweils eine Zeile in je einem der Teilbilder entlang der Trennungslinie zwischen den beiden Teilbildern verlief. Bei diesen Teilbildern handelte es sich um Schnittbilder, wobei beispielsweise das untere Teilbild den unteren Teil der Szene, das obere
Teilbild hingegen den oberen Teil der Szene wiedergab. Nachteilig an einer derartigen Konstruktion ist es jedoch, dass nur dann gute Ergebnisse erzielt werden, wenn das Objekt hauptsächlich vertikale Linien aufweist.
Sollte aber ein solcher bekannter Entfernungsmesser für Objekte verwendet werden, deren Bildinhalte im oberen Teil sehr verschieden vom unteren Teil sind, so ergeben sich ebenso schlechte Ergebnisse, wie bei Objekten mit schrägen oder gar horizontalen Linien.
Durch die Erfindung werden diese Nachteile durch die folgende Merkmalskombination vermieden : a) die vom optischen System gelieferten Teilbilder sind im wesentlichen miteinander identisch und vorzugsweise Kehrbilder ; b) der lichtelektrische Wandler, vorzugsweise eine Photodiode, durchläuft zur Punktlichtmessung identische Stellen der Teilbildebenen bzw. bei mehreren solchen Wandlern pro Teilbild sind diese an jeweils identische Stellen der Teilbildebenen, vorzugsweise zeilenförmig, angeordnet.
Es ist zwar an sich bekannt, zum Zwecke der Entfernungsmessung Teilbilder im wesentlichen identischen Inhalts zu benutzen. Hiezu gehören der Brandersche-, Kehrbild- und der Symmetrieentfernungsmesser. Während aber für die Zwecke der rein optischen Entfernungsmessung der Schnittbildentfernungsmesser vorzuziehen ist, weil das Auge aus der Erfahrung feststellen kann, ob zwei zusammengehörige Linien richtig zusammenfallen oder nicht, geht naturgemäss einer elektronischen Automatik eine derartige Erfahrung ab, wobei sich in überraschender Weise gezeigt hat, dass gerade durch die Verwendung von Entfernungsmessern mit im wesentlichen identischen Teilbildern die Nachteile der bekannten Konstruktion behoben werden können.
Die Verwendung von Kehrbildern ist deshalb von Vorteil, weil dann im Falle einer zeilenweisen Anordnung der lichtelektrischen Wandler in zwei Zeilen nebeneinander auf einem einzigen Träger, vorzugsweise in integrierter Schaltungstechnik angeordnet sein können.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Die Fig. la, lb veranschaulichen einen bekannten Entfernungsmesser in zwei verschiedenen Einstellungen einer Szene. Fig. 2 ist die gleiche Szene in einem erfindungsgemässen Entfernungsmesser. Die Fig. 3 und 4 stellen schematisch den optischen Aufbau in zwei Ausführungsvarianten der Erfindung dar. An Hand der Fig. 5, 6,7a und 7b sei eine besondere Form der Abfrage der lichtelektrischen Wandler veranschaulicht.
Bei einem bekannten Entfernungsmesser nach dem Schnittbild-Prinzip mag eine Szene im Bergland bei richtiger Einstellung wie in Fig. la dargestellt, aussehen. Zu beiden Seiten der Schnittlinie--S--sind in zeilenförmiger Anordnung lichtelektrische Wandler--n-1 bis n-19 bzw. n-l'bis n-19'-- vorgesehen. Bei dem bekannten Entfernungsmesser wurden nun jeweils zwei lichtelektrische Wandler gleicher Endziffer, also beispielsweise--n-1 und n-1', n-2 und n-2'--in jeweils einer Vergleichsschaltung zusammengeschaltet, wobei gleiche Signale der beiden zusammengeschalteten lichtelektrischen Wandler eine richtige Einstellung anzeigten.
Überprüft man nun die Fig. la, so zeigt sich, dass die Signale der lichtelektrischen Wandler--n-7 und n-8--
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auch für die meisten der folgenden Wandlerpaare, wie Fig. la deutlich zeigt. Aus diesem Grunde würde bei einer solchen Szene ein Entfernungsmesser bekannter Art trotz richtiger Einstellung der Entfernung eine falsche Einstellung anzeigen.
Nicht nur, dass der bekannte Entfernungsmesser bei gewissen Szenen und bei für das Auge eindeutig richtiger Einstellung das Signal "falsche Einstellung" gibt, kann bei solchen Szenen ohne weiteres auch bei für das Auge erkennbarer falscher Einstellung das Signal"richtige Einstellung"erhalten werden. Dies veranschaulicht die Fig. lb an Hand der gleichen Szene. Es zeigt sich nämlich, dass bei einer solchen Szene und entsprechender Verschiebung der beiden Schnittbilder zufällig das Bild am Wandler--n-7--mit dem Bild am Wandler
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einer Einstellung gemäss Fig. lb"richtige Einstellung"signalisieren würde.
Um diesem Übelstand abzuhelfen, sind erfmdungsgemäss die beiden Teilbilder im wesentlichen identisch ausgebildet, wie dies Fig. 2 veranschaulicht. Hiebei werden bevorzugt Kehrbilder, wie dargestellt, verwendet, weil dann die Wandler in nebeneinderliegenden Zeilen auf einem gemeinsamen Träger untergebracht sein können. An sich ist es aber ohne weiteres möglich, auch Symmetriebilder od. dgl. zu verwenden, in welchem Falle dann die beiden Wandlerzeilen anders angeordnet sind. An sich wäre es auch möglich, mit einem einzigen Wandler
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auszukommen, der nacheinander die verschiedenen Bildstellen durcheilt, jedoch bedarf es in diesem Falle einer Speichereinrichtung für die vom Wandler gelieferten Signale.
Die optische Einrichtung zur Erzielung von Kehrbildern ist an sich bekannt und bietet keinerlei Schwierigkeit. Normalerweise werden hiezu zwei an der Basis angeordnete Objekte verwendet, wobei die Strahlen eines der Teilbilder eine Umkehreinrichtung durchlaufen. In Fig. 3 ist nun eine bevorzugte Ausbildung dargestellt,
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dem Vorsatz-l-und dem Grundobjektiv-2-ein teildurchlässiger Spiegel --4-- vorgesehen, der die Strahlenbündel der beiden Teilbilder-5 bzw. 6-ausspiegelt. Im Strahlengang des Bündels-6-für das eine Teilbild ist ein Umkehrprisma --7-- vorgesehen, das aus einem Abbe-König-Prisma oder einem Dove-Prisma bestehen kann.
Wie ersichtlich, ist der Raum für die Unterbringung dieses Prismas --7-- sehr klein, weshalb unter Umständen die Ausbildung gemäss Fig. 4 bevorzugt sein mag. Hiebei ist hinter dem
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hindurch und gelangt auf einen Umlenkspiegel--10--, der es durch ein weiteres Prisma --11-- hindurch und eine Hilfslinse--12--zu den Schnittkeilen--3--umlenkt.
Das von der Spegelfläche --9-- abgelenkte Strahlenbündel --5-- hingegen wird wieder durch ein
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--14-- auf,- 12--den Schnittkeilen--3--zugeführt wird.
Hinter den Schnittkeilen--3--ist dann die elektronische Einrichtung vorgesehen, die, wie erwähnt, aus einem einzigen, oder aber auch aus einer Mehrzahl von lichtelektrischen Wandlern, insbesondere Photodioden, bestehen kann. Um dabei den Schaltungsaufwand, der bei dem bekannten Entfernungsmesser verhältnismässig hoch ist, zu vermindern, ist eine Schaltung gemäss Fig. 5 vorgesehen.
In der Schaltung gemäss Fig. 5 erzeugt ein Taktgenerator --15-- ein Taktsignal --A-- (Fig.6) Ferner ist ein weiterer Generator--16--vorgesehen, der ein Signal --B-- weitaus geringerer Frequenz erzeugt. Die Synchronisierung der Phasenlage zwischen dem Taktsignal-A-und einem an die Wandlerzeilen-n bzw. n'-- gelieferten Startimpulses --C bzw. D-wird von einer Synchronisierschaltung--17--besorgt, die
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D-bestimmt.- D-- zunächst eine Verzögerungsschaltung --18--, die von einem Frequenzteiler--19--gesteuert ist. Der Frequenzteiler --19-- teilt die Startimpulse-B-des Startgenerators-16-im Verhältnis 1 : 2.
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--18-- nur(Fig. 6).
Auf diese Weise werden die beiden Diodenzeilen--n bzw. n'-im einen Falle gemeinsam und gleichzeitig, im andern Falle hingegen mit einer gewissen Verschiebung gegeneinander abgelesen, was eine Verschiebung der beiden Teilbilder gegeneinander simuliert.
Die aus der Abfrage der Wandlerzeilen n'-gewonnenen Videosignale werden anschliessend in Verstärkern --20,20'-- verstärkt, durchlaufen sodann einen Hochpass--21, 21'--, der eventuell vorhandenes Gleichlicht unterdrückt, worauf das so erhaltene Signal in einen weiteren Verstärker --22 bzw.
22'-auf einen für einen nachfolgenden Schwellwertschalter, vorzugsweise Schmitt-Trigger--23-- entsprechenden Pegelwert gebracht wird. Dieser Schmitt-Trigger--23 bzw. 23'--digitalisiert das Videosignal und ermöglicht damit eine digitale Weiterverarbeitung.
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h.aufweisen.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass der Verstärker --20-- eine Regelspannung zur Regelung der Folgefrequenz der Startimpulse liefert und damit auch die Empfindlichkeit der Diodenzeile steuert. Eine niedere Folgefrequenz ergibt nämlich eine grössere Integrationszeit der Photodioden und damit eine grössere Empfindlichkeit. Im übrigen ist eine Art Zeitfenstereinrichtung-24--vorgesehen, die die Verstärker --20, 20'-nur während des tatsächlich vorhandenen Videosignals freitastet (vgl. Freigabefenster-F-in Fig. 6), so dass Messfehler und Störungen weitgehend ausgeschaltet sind.
Die Ausgänge der Schwellwertschalter-23, 23'- werden einem Exklusiv-Oder-Gatter-25zugeführt, dass die Differenz der beiden erhaltenen Videosignale bildet. Ein Ausgangssignal ergibt sich an diesem Gatter --25-- nur dann, wenn die angelieferten Signale ungleich sind. Das heisst also, dass sich bei
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Ausgang erscheinen Integrierkurven-H- (Fig. 7a), deren Amplitude bei richtiger Einstellung jeweils gleich gross ist. Sind jedoch die beiden Teilbilder gegeneinander versetzt, so ergibt sich infolge der Verschiebung innerhalb der Verzögerungsschaltung --18-- auf Grund des Steuersignals--B--eine periodische Änderung in der Integrierkurven-Amplitude.
Fig. 7a zeigt dabei die Kurvenform bei zu naher Einstellung, wogegen Fig. 7b die Kurvenform bei zu weiter Einstellung zeigt.
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(Fig. 7a,--20, 20'--durch eine monostabile Kippstufe --28-- gesteuert, die entsprechend dem Zeitfenster-F- ein Signal--G-- (Fig. 6) abgibt. Die aus dem Überleseverstärker--27--austretende Modulationsfrequenz --I-- wird bei Scharfeinstellung auf Null abgeglichen. Ist hingegen die Modulationsfrequenz--l--ungleich Null, so gibt die Phasenlage zur Abfragefrequenz--E--die Richtung der Abweichung an.
Man erhält beispielsweise eine Anzeige mittels Lämpchen--29, 30--, wenn die Modulationsfrequenz - -1-- durch einen Hochpass--31--geleitet und zwei bistabilen Kippstufen--32, 33--zugefuhrt wird. Diese Kippstufen--32, 33--werden durch die jeweils entsprechende Flanke der Steuerfrequenz--E--aus
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richtiger Entfernungseinstellung kein Signal, wogegen bei Abweichungen in der einen Richtung das Lämpchen --29-- im Takte des Signals --L- (Fig. 7a), bei Abweichungen in der andern Richtung das Lämpchen --30-- im Takte des Signals--M-- (Fig. 7b) aufleuchtet.
Selbstverständlich ist es aber auch möglich und zweckmässig, an Stelle von Anzeigelämpchen --29,30-- die Signale --L,M-- einem Fokussiermotor zur automatischen Fokussierung etwa eines Kameraobjektivs zuzuführen.
Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche verschiedene Abänderungen möglich. Beispielsweise kann es zweckmässig sein, die verschieden langen Wege der Teilbündel--5, 6-- (Fig. 3, 4) durch Umleitungen, Glaswege usw. auszugleichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Entfernungsmesser, vorzugsweise für die Fokussierung von Kameras, mit einem Objektiv, insbesondere Kameraobjektiv, zum Abbilden eines Objektes in Form von Teilbildern und mindestens einem, vorzugsweise mehreren, lichtelektrischen Wandler, gekennzecihnet durch die Kombination der Merkmale : a) die vom optischen System gelieferten Teilbilder sind im wesentlichen miteinander identisch und vorzugsweise Kehrbilder ; b) der lichtelektrische Wandler, vorzugsweise eine Photodiode, durchläuft zur Punktlichtmessung identische Stellen der Teilbildebenen bzw. bei mehreren solchen Wandlern pro Teilbild sind diese an jeweils identischen Stellen der Teilbildebene, vorzugsweise zeilenförmig, angeordnet.
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