CH449985A - Télémètre, notamment pour l'emploi en photographie - Google Patents

Description

  
 



  Télémètre, notamment pour l'emploi en photographie
 La présente invention se rapporte à un télémètre, notamment pour l'emploi en photographie. Un tel télémètre est, en principe, destiné à mesurer des distances relativement courtes, en général inférieures à une dizaine de mètres.



   On connaît déjà des dispositifs pour mesurer une distance, notamment à l'aide de rayons infrarouges. Les dispositifs connus sont destinés à mesurer des distances relativement grandes, et leur construction dérive du principe du télémètre optique. En effet, la mesure de distance est faite à partir de l'angle sous lequel un récepteur reçoit des rayons infrarouges en provenance d'une source éloignée de ce récepteur et après réflexion desdits rayons sur   objet    dont on veut mesurer la distance.



   Les dispositifs connus jusqu'à ce jour permettent de mesurer avec précision des distances assez grandes. de l'ordre de plusieurs dizaines de mètres, mais sont par contre encombrants et nécessitent un éloignement assez considérable entre le récepteur et l'émetteur.



   La présente invention a pour objet un télémètre, notamment pour l'emploi en photographie, caractérisé en ce qu'il comprend un projecteur fournissant un faisceau lumineux étroit et au moins un système optique convergent récepteur, dont l'axe optique est sensiblement parallèle à celui du projecteur, de façon à capter les rayons du faisceau qui sont réfléchis par l'objet dont on veut mesurer la distance, et au moins un dispositif sensible à la distance de convergence des rayons captés par le récepteur.



   Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution et une variante de l'objet de l'invention.



   La fig. 1 est une vue en coupe d'un télémètre selon cette forme d'exécution.



   La fig. 2 illustre le schéma d'un circuit électrique utilisé dans cette forme d'exécution.



   La fig. 3 illustre une variante d'exécution.



   Le télémètre représenté à la fig. 1 est contenu dans un boîtier 1 dont l'extrémité arrière est fermée par un flasque 2 vissé dans le boîtier 1. Ce flasque 2 porte un moteur électrique 3 entraînant en rotation par son arbre 4 une vis 5. Cette dernière est engagée dans une pièce 6 présentant un trou fileté 7, cette pièce 6 pouvant coulisser sur la portion du flasque 2 qui enveloppe le moteur 3. Cette pièce 6 porte des éléments optiques qui seront mentionnés en détail plus loin.



   L'extrémité avant du boîtier 1 est destinée à recevoir une bague 8 présentant une série d'ouvertures 9 permettant le passage de la lumière à l'intérieur du   bol-    tier 1. Cette bague 8 présente une portion intérieure cylindrique 10 munie d'un épaulement 11 qui constitue une surface d'appui pour un réflecteur concave 12. Ce dernier est maintenu en place par une pièce tubulaire 13 qui est vissée dans la portion cylindrique 10. Cette pièce 13 contient un support 14 pour une lampe 15.



  La périphérie du support 14 est reliée à un manchon central 16 par des bras 17.



   Les rayons lumineux émis par la lampe 15, dont le filament, ou l'arc, est aussi ponctuel que possible, sont réfléchis par le réflecteur 12 et sortent par l'ouverture avant de la pièce tubulaire 13 sous la forme d'un faisceau à rayons parallèles à l'axe optique 18.



   La lampe 15 et le réflecteur 12 constituent ainsi un projecteur fournissant un faisceau serré qui est destiné à tre dirigé sur le sujet dont on veut connaître l'éloignement du télémètre, ce dernier étant généralement associé à un appareil photographique ou cinématographique.



   De préférence, la lumière fournie par le projecteur est modulée à une fréquence relativement basse, par exemple de l'ordre de quelques dizaines de cycles par seconde, de façon à permettre une différenciation entre  les rayons lumineux réfléchis provenant du projecteur et les rayons lumineux parasites. Cette modulation de la lumière peut tre obtenue de façon simple par des interruptions successives du courant d'alimentation de la lampe 15, mais on pourrait, bien entendu, prévoir aussi d'autres moyens, par exemple une lame vibrante excitée électromagnétiquement et disposée à proximité de la lampe 15 sur le trajet des rayons dirigés vers le réflecteur 12.



   Une partie des rayons réfléchis par le sujet pénètre dans le boîtier 1 sous forme d'un faisceau annulaire compris entre ce boîtier 1 et la pièce tubulaire 13.



  Ces rayons passent par les ouvertures 9 de la bague 8, puis traversent un élément optique 19 de forme annulaire. Cet élément 19, en verre, présente une face sensiblement plane et une face limitée par une surface de tore. Il agit donc comme une lentille cylindrique convergente, qui aurait été enroulée pour former un anneau.



   Lorsque cet élément 19 reçoit les rayons issus d'un point lumineux situé sur l'axe du tore, il fournit une image réelle de ce point sous la forme d'un cercle concentrique à l'élément 19. la distance entre cet élément et le cercle dépendant, bien entendu, de la distance entre le point lumineux et cet élément 19. Lorsque le point lumineux se déplace le long de l'axe optique 18, on constate que l'image réelle de ce point est constituée par des cercles se déplaçant également le long de cet axe 18 et dont le diamètre augmente en mme temps que la distance de convergence en arrière dudit élément 19. Ainsi, les cercles lumineux correspondant aux différentes positions possibles du point lumineux sur l'axe 18 se déplacent suivant une surface conique.

   Toutefois, les rayons captés par l'élément 19 sont reçus par un miroir annulaire conique 20 dont l'angle au sommet est choisi de façon que les rayons soient réfléchis pour venir converger sur une surface cylindrique 21 quelle que soit la distance séparant l'élément 19 du point lumineux.



   La surface cylindrique 21 est formée par deux cônes   22.    23 de matière transparente, portés par la pièce 6.



  Les deux cônes 22, 23 constituent des guides pour la lumière reçue sur leur surface 21, ces cônes guidant la lumière sur deux cellules 24, 25 photosensibles.



   Ainsi. le point de convergence des rayons sur la surface 21 se déplace axialement en fonction de l'éloignement du sujet. Suivant la distance de celui-ci et la position des deux cônes 22, 23, on peut obtenir une différence d'intensité de la lumière récoltée par la   celle    lule 24 ou par la cellule 25. Ces différences de lumière engendrent une différence entre les deux cellules au point de vue électrique, cette dernière différence pouvant tre utilisée pour commander le moteur 3 et le faire tourner dans un sens tel qu'il déplace les cônes 22, 23 jusqu'au moment où les deux cellules 24, 25 sont exposées chacune à une mme intensité lumineuse.



   A chaque distance entre le sujet dont on veut connaître la distance et le télémètre correspond une position déterminée de la pièce 6. Ainsi, lorsque la position d'équilibre d'éclairement entre les cellules 24 et 25 est atteinte. on peut déterminer la distance du sujet en relevant la position de la pièce 6. Cette distance peut, par exemple, tre lue sur un index, non représenté, actionné par une tige 6a portant un bras 6b maintenu élastiquement en contact avec la pièce 6. Cette tige 6a pourrait d'ailleurs tre utilisée pour actionner mécaniquement la bague de commande de réglage des distances sur une caméra accouplée au télémètre décrit.



     II    est bien entendu que, pour que le télémètre décrit puisse fonctionner, il est nécessaire qu'au moins l'une ou l'autre des cellules 24, 25 reçoive une partie des rayons réfléchis par le sujet. La longueur de la surface cylindrique 21, mesurée parallèlement à l'axe optique 18, doit donc tre suffisante pour que lorsque la distance du sujet est à la limite du domaine de mesure du télémètre et que le réglage instantané de la pièce 6 correspond à la limite opposée de ce domaine, I'une des cellules 24, 25 puisse tre excitée par les rayons réfléchis par le sujet.



   Si, pour des raisons constructives, il n'était pas possible de donner à la surface cylindrique 21 une longueur suffisante, par exemple parce qu'on aurait intért à prévoir une plage de mesure très large pour le télémètre, il y aurait lieu d'équiper le télémètre d'un mécanisme de préréglage manuel grossier, susceptible d'amener ladite surface 21 dans une position où elle reçoive la lumière réfléchie par le sujet.



   Si la surface cylindrique 21 a une longueur suffisante pour recevoir les rayons réfléchis par le sujet dans tout le domaine de mesure du télémètre, il est avantageux de munir celui-ci d'un dispositif de retour automatique à l'infini lorsque les deux cellules 24, 25 ne donnent pas de signal dû à la réception du faisceau réfléchi. En effet, si le sujet dont on veut connaître la distance est trop éloigné, l'énergie du faisceau lumineux réfléchi devient trop faible pour produire un signal de sortie sensible des cellules 24, 25. Il est donc normal que dans ce cas, le télémètre donne l'indication d'une distance très grande qui peut tre assimilée à l'infini.



   La fig. 2 illustre schématiquement une possibilité de connecter les deux cellules 24, 25 lorsque celles-ci sont constituées par des photoconducteurs. Les deux cellules 24, 25 ont une électrode reliée à une borne a présentant une différence de potentiel avec la masse.



  L'autre électrode de chacune de ces deux cellules est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance
R. Ces deux résistances sont de mme valeur. En outre, les électrodes des cellules 24, 25 reliées à la masse sont encore connectées l'une à l'autre par l'enroulement primaire 26 d'un transformateur 27. Cette disposition constitue un pont dont deux branches sont formées par les photoconducteurs 24, 25, les deux autres branches étant constituées par les résistances R. Comme la lumière utile pour déterminer la distance du sujet est modulée par suite de la modulation du faisceau du projecteur, les cellules 24, 25 fournissent une grandeur électrique variable, présentant une composante dont la modulation correspond à celle du projecteur.

   Par suite de cette modulation, l'enroulement primaire 26 est traversé par un courant alternatif lorsque les deux cellules 24, 25 ne reçoivent pas la mme quantité de lumière modulée, ce qui donne une tension de sortie aux bornes de l'enroulement secondaire 28 du transformateur 27. Cette tension de sortie est utilisée pour commander la mise en marche du moteur 3 dans le sens voulu pour déplacer les deux cônes 22, 23 jusqu'à ce que leur ligne de séparation coïncide avec la tache annulaire formée par les rayons réfléchis par le réflecteur 20. La détection du sens dans lequel doit tre entraîné le moteur 3 peut tre assurée facilement par comparaison de la phase du courant fourni par l'enroulement 28 par rapport à la modulation du faisceau du projecteur.



     I1    est clair que les deux cellules 24, 25 peuvent recevoir des rayons lumineux autres que ceux émis par la  lampe 15, mais comme ces autres rayons ne sont pas modulés, ils ne donnent pas lieu à une tension alternative induite dans l'enroulement 28 du transformateur 27.



   Toutefois, une certaine erreur peut se produire si une différence d'éclairement relativement importante, par suite de rayons parasites, se faisait sentir entre les deux cellules. Pour atténuer cet effet et augmenter la précision de l'appareil, il est intéressant de prévoir une source lumineuse dans le boîtier 1, disposée de façon à donner un éclairement continu relativement important auxdites cellules. De cette façon, les caractéristiques de ces cellules sont pratiquement semblables pour les rayons modulés qu'elles reçoivent.



   A la fig. 1, cette source lumineuse auxiliaire est constituée par une lampe 29 placée dans un petit boîtier 30 présentant une face ouverte sur une portion de la surface cylindrique 21 des cônes 22 et 23. De cette façon, les deux cellules 24, 25 reçoivent une composante lumineuse continue d'intensité beaucoup plus grande que les rayons parasites provenant de l'extérieur et susceptibles de fausser la mesure. L'action de ces rayons parasites devient par oonséquent tout à fait négligeable.



   La fig. 3 représente une variante d'exécution dans laquelle on a représenté de façon très schématique la lampe 15 fournissant un faisceau à rayons parallèles grâce au réflecteur 12. Les rayons reçus en retour sont captés par un miroir 31 qui les fait converger sur l'axe optique 18. Le point de convergence pour des rayons rigoureusement parallèles est désigné par Q.



   Les rayons réfléchis par le réflecteur 31 peuvent tre interceptés par un miroir circulaire 32 placé entre deux cellules 34, 35. Si la convergence des rayons réfléchis est plus forte que celle représentée au dessin pour le foyer Q, les rayons réfléchis sont interceptés par le miroir 32 et renvoyés sur la cellule 35. Si, au contraire, la convergence des rayons est plus faible, la totalité de ceux-ci arrive sur la cellule 34 sans tre interceptée par le miroir 32. En déplaçant le miroir 32, on peut donc amener celui-ci dans une position telle que les deux cellules 34, 35 soient également éclairées, ce qui permet de déterminer la distance du sujet en fonction de la position que doit occuper le miroir 32 pour obtenir l'équilibre d'éclairement des deux cellules 34, 35.



     I1    est bien connu que les sources de lumière ne sont jamais parfaitement ponctuelles et que de ce fait, il n'est pratiquement pas possible d'obtenir du projecteur un faisceau à rayons parfaitement parallèles. Ainsi, le réflecteur 12 forme sur le sujet une image de la source lumineuse formée par la lampe 15, cette image étant généralement floue parce qu'elle n'est pas mise au point. Si   l'on    désire obtenir une excellente précision des dispositifs décrits, il est sans autre possible de prévoir un accouplement mécanique entre la pièce 6 et la lampe 15 ou le réflecteur 12.



   De cette façon, au début de la mesure, lorsque la tache lumineuse est floue, l'image conjuguée de cette tache est formée par une ligne lumineuse annulaire floue sur la surface cylindrique 21. Toutefois, cette ligne floue est suffisamment décalée par rapport à la ligne de séparation entre les cônes 22 et 23 pour qu'une différence d'éclairement suffisante se produise entre les cellules 24 et 25, de sorte que le moteur 3 est entraîné en rotation dans le sens produisant un rapprochement de ladite ligne de séparation par rapport à la ligne lumineuse.



   En mme temps que ce déplacement se produit, le moteur 3 commande également une variation de la distance entre la lampe 15 et le réflecteur 12 qui assure la mise au point de l'image conjuguée de la lampe 15 pour une distance égale à celle correspondant à la position de la pièce 6. Ainsi, au fur et à mesure que la pièce 6 se rapproche de la distance à mesurer, la mise au point de l'image de la lampe 15 sur le sujet devient meilleure, de sorte que lorsque la pièce 6 atteint la position correspondant à la distance réelle, la mise au point est excellente. Ainsi, les rayons captés par l'élément 19 forment sur la surface 21 une ligne lumineuse nette qui tombe sur la ligne de séparation entre les cônes 22 et 23. L'appareil présente de cette façon une très grande précision.



     I1    est bien entendu que   l'on    peut prévoir différentes modifications au télémètre décrit et que, notamment dans les différents systèmes optiques prévus, les miroirs pourraient tre remplacés par des systèmes de lentilles.



   Il n'est pas indispensable que le projecteur et le récepteur soient coaxiaux, car le télémètre pourrait encore fonctionner normalement dans le cas où les axes optiques du projecteur et du récepteur seraient quelque peu écartés   l'un    de l'autre, en principe d'une distance inférieure au diamètre de la tache lumineuse produite sur le sujet dont on veut connaître la distance.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION Télémètre, notamment pour l'emploi en photographie, caractérisé en ce qu'il comprend un projecteur fournissant un faisceau lumineux étroit et au moins un sytème optique convergent récepteur, dont l'axe optique est sensiblement parallèle à celui du projecteur, de façon à capter les rayons du faisceau qui sont réfléchis par l'objet dont on veut mesurer la distance, et au moins un dispositif sensible à la distance de convergence des rayons captés par le récepteur.

   SOUS-REVENDICATIONS 1. Télémètre selon la revendication, caractérisé en ce que le dispositif sensible à la disance de convergence des rayons captés par le récepteur comprend au moins deux cellules photosensibles, disposées en deux points distincts correspondant à deux distances de convergence proches l'une de l'autre, le télémètre comprenant un circuit électrique sensible aux conditions d'éclairement des deux dites cellules.

   2. Télémètre selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit électrique commande un moteur électrique assurant le déplacement simultané des deux dites cellules, de façon à les amener dans la position dans laquelle elles reçoivent une quantité égale de lumière.

   3. Télémètre selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le projecteur et le récepteur ont le mme axe optique.

   4. Télémètre selon la revendication et les sous-revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le projecteur est constitué par une source lumineuse placée au foyer d'un réflecteur concave, le récepteur étant disposé en arrière de ce réflecteur.

   5. Télémètre selon la revendication et les sous-revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le récepteur comprend un système optique annulaire dont le diamètre extérieur est plus grand que celui du réflecteur du pro jecteur, ce système optique ayant le mme axe optique que le projecteur, ce dernier étant convergent et renvoyant les rayons captés sur une surface sensiblement cylindrique, disposée en arrière du projecteur.

   6. Télémètre selon la revendication et les sous-revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite surface cylindrique est formée par le pourtour de deux cônes en matière transparente, ces cônes formant des guides pour les rayons lumineux captés, chacun de ces cônes amenant les rayons captés à une cellule photosensible.

   7. Télémètre selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une source de lumière auxiliaire destinée à produire un éclairement constant sur les deux cellules photosensibles pendant la mesure.

   8. Télémètre selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de retour automatique à l'infini ou à une distance hyperfocale, ce dispositif étant actif dès que l'éner gie des rayons réfléchis est inférieure à un niveau déterminé.

   9. Télémètre selon la revendication et les sous-revendications 1 à 3, dans lequel le projecteur comporte un dispositif de réglage de la focalisation, caractérisé en ce que le dispositif de réglage du projecteur est couplé au déplacement desdites cellules.