DE1423655B2

DE1423655B2 - Einrichtung zur selbsttaetigen entfernungseinstellung auf einen zielgegenstand

Info

Publication number: DE1423655B2
Application number: DE19601423655
Authority: DE
Inventors: Gustav Dr 6331 Hermannstein Hock Fromund Dipl Phys 6330 Wetzlar Weißenberg
Original assignee: Ernst Leitz GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1960-10-21
Filing date: 1960-10-21
Publication date: 1973-04-12
Also published as: DE1423655C3; DE1423655A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbsttätigen Entfernungseinstellung auf einen Zielgegenstand, insbesondere unter Verwendung eines Basisentfernungsmessers.

Bei Basisentfernungsmessern wird «bekanntlich die Entfernung aus den variablen Meßwinkeln zwischen zwei im Abstand angeordneten Ausblicken, die mit Objektiven bestückt sein können, bestimmt. Eine eleictrooptische Einrichtung, die nach diesem Meßprinzip arbeitet, ist aus der USA.-Patentschrift 2 417 446 bekanntgeworden. Danach können zwei auf der Basis angeordnete Fernseheinrichtungen so eingestellt werden, daß sie auf den Zielgegenstand gerichtet sind. Aus den dabei eingenommenen Meßwinkeln wird in bekannter Weise die Entfernung des Zielgegenstandes von der Basis bestimmt und mittels eines Zeigers angezeigt. Der angezeigte Meßwert wird in das Fernsehbild eingespiegelt und kann gleichzeitig mit einer Betrachtung des Zielgegenstandes abgelesen werden. Die von den beiden Fernseheinrichtungen erzeugten Bilder des Zielgegenstandes können invert nebeneinanderliegend in einem gemeinsamen Fernsehbild dargestellt werden, um eine Abschätzung der Tiefenschärfe zu ermöglichen. Eine selbsttätige Entfernungseinstellung ist nicht möglich.

In einer anderen, aus der USA.-Patentschrift 2 830 487 bekanntgewordenen Einrichtung wird zur Messung der Entfernung eines Gegenstandes, dessen Strahlung stark von der Umgebung abweicht, ein Basisentfernungsmesser verwendet, der aus zwei im Abstand auf einem rotierenden Arm angeordneten fotoelektrischen Empfängern besteht. Die beiden fotoelektrischen Empfänger weisen einen schmalen Meßwinkel auf, unter dem das Panorama von ihnen zeitlich verzögert abgetastet wird. Auf Grund der gemessenen Zeitverzögerung zwischen zwei vom selben Gegenstand herrührenden fotoelektrischen Signalen kann die Entfernung des Gegenstandes bestimmt werden. Abgesehen von dem beschränkten Anwendungsbereich ist eine automatische Fokussierung auf einen Zielgegenstand mit dieser Einrichtung nicht zu verwirklichen.

Für einen selbstleuchtenden Zielgegenstand ist es ferner zur Zielausrichtung oder zum Maßstabsvergleich aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1792 220 bekannt, das Meßbild im Sinne von Quadranten einzuteilen und jedes Teilbild mittels umlaufender Blenden zu modulieren. Die Helligkeiten der Bilder werden durch Fotoempfänger in Signalströme umgewan-

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delt, welche einer elektronischen Auswerteschaltung jekte verschiedener Entfernung in ihm erscheinen, zugeführt werden. Da den einzelnen Quadranten Aus der vorhandenen Differenz der Ströme bei nicht unterschiedliche Modulationsfrequenzen zugeordnet abgestimmtem Entfernungsmesser lassen sich Regelsind, kann die elektronische Auswerteschaltung die signale ableiten zum selbsttätigen Abstimmen des von den einzelnen Quadranten stammenden Informa- 5 Entfernungsmessers und Steuersignale für auf eine tionen unterscheiden. Das Verfahren erlaubt eine Entfernung einzustellende weitere Geräte.
Ausrichtung nach zwei Koordinaten. Für die Ein- In F i g. 3 ist eine Ausführungsform des erfindungsstellung der Entfernung werden keine Signale ge- gemäßen selbsttätigen Entfernungsmessers gezeigt, wonnen. Ein Sucher ist mechanisch fest mit dem Basisentfer-

Zur Feststellung der Lage eines strichförmigen io nungsmesser verbunden. 1 und 3 ist die Optik des Zielgegenstandes bzw. von Konturen sind aus der Suchers, in den durch den Würfel 2 ein vom Objekdeutschen Patentschrift 916 229 und aus Photogram- tiv 4, Spiegel 6 und Optik 7 kommender Teilstrahlenmetric Engineering 23 (1957), S. 49 bis 53, Einrich- gang des Entfernungsmessers eingespiegelt wird, so daß tungen bekanntgeworden, bei denen das Bild an der Benutzer in dem Sucherbild 21 (F i g. 4) das Teileiner Spaltblende oder diese am Bild entlanggeführt 15 bild 22 im gleichen Maßstab wie das Sucherbild sieht, wird, wobei hinter der Spaltblende ein fotoelektrischer Durch einen halbdurchlässigen Spiegels wird ein Empfänger angeordnet ist. Auch diese Anordnungen Teilstrahl über die Optik 8 zum Strahlungsempfänger, sind nur dazu geeignet, die Ablage des Zielgegen- z.B. zu einer Widerstandsphotozelle 11, geschickt. Standes in einer Ebene senkrecht zur Beobachtungs- Durch das zweite Objektiv 13 des Basisentfernungsrichtung festzustellen. Durch geeignete Regeleinrich- 20 messers wird der andere Entfernungsmesserstrahl tungen können die Meßeinrichtungen auch so ausge- über einen beweglichen Spiegel 14 und eine Linse 15 bildet werden, daß sie dem Konturverlauf automatisch auf den Strahlungsempfänger 12 geworfen. Ein..Dopfolgen. Eine Änderung der Entfernung zur Meßebene pelspalt 9, "der vor 11 und 12-je einen schmalen Streiist auf das Meßergebnis ohne Einfluß. fen der beiden durch 4 und 13 entworfenen Teilbilder

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 25 freigibt, schwingt, durch die Vorrichtung 10 ange-Einrichtung zur selbsttätigen Entfernungseinstellung trieben, vor den beiden Strahlungsempfängern. Die auf einen Zielgegenstand zu schaffen, wobei die Ein- in den beiden Strahlungsempfängern 11 und 12 entstellung zum Fokussieren eines Objektivs auf den stehenden elektrischen Signale werden in dem elek-Zielgegenstand ausgenutzt werden kann. ironischen Gertä 20 miteinander verglichen. In die-Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen 30 sem Gerät sind Regelglieder vorgesehen, die bewirgekennzeichnet und wird an Hand der in den Figuren ken, daß zufällige Nulldurchgänge nicht zur Wirkung dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Da- kommen und nur dann die Kompensation beendet bei zeigt ist, wenn über den ganzen Bildumfang beider Strah-

Fig. 1 a bis Ic die Bilder eines Zielgegenstandes, lungsempfänger die gleichen elektrischen Signale auf-

wie sie durch einen Invert-Entfernungsmesser gehe- 35 treten. Dies kann am einfachsten dadurch bewirkt

fert werden, werden, daß den Regelgliedern eine Zeitkonstante

F i g. 2 eine erläuternde Skizze zur Methode des gegeben wird, die gleich oder größer ist als die Ab-

Abtastens, . tastzeit des Spaltes für die gesamte Abtastung der

Fig. 3"eine Ausführungsform einer automatischen Teilbilder. Das Überwiegen des einen Signals über

Foküssierungseinrichtung, 40 das andere, also die Differenzspannung, wird im Ge-

F i g. 4 eine Einzelheit hieraus, rät 20 verstärkt und als Regelspannung für den An-

F i g. 5 Signalströme, wie sie in der Einrichtung trieb eines Elektromotors oder einer Ratsche 19

nach F i g. 3 auftreten, od. dgl. zum Verdrehen z. B. eines Aufnahme-Ob-

F i g. 6 eine zweite Ausführungsform einer auto- jektivs 16 benutzt. Mit diesem Objektiv ist eine Kur-

matischen Foküssierungseinrichtung, 45 venscheibe 17 mechanisch verbunden, die mit einer

F i g. 7 Signalströme, wie sie in der Einrichtung Rolle und Hebel 18 mechanisch abgegriffen wird

nach F i g. 6 auftreten. und den beweglichen Entfernungsmesser-Spiegel 14

Zur Vereinfachung sei von einem Invert-Entfer- schwenkt. In dieser Figur ist die notwendige Drehnungsmesser ausgegangen. In der Fig. 1 a bis Ic sinnänderung der Objektiv-Verstellung nicht gezeichsind drei Stellungen der Teilbilder eines Invert-Ent- 50 net. Da ein aperiodisches Annähern in die Kompenfernungsmessers schematisch dargestellt. sationsstellung im allgemeinen nicht erwünscht ist,

Während in F i g. 1 a der Gegenstand zu weit und muß mit Überschwingen der Kompensation und in F i g. 1 c zu nahe liegt, ist der Entfernungsmesser Schwingen um die Kompensation des einzustellenden bei der Lage nach Fig. Ib richtig eingestellt, die Geräteteils gerechnet werden. Dies ist aber leicht Bilder stehen exakt übereinander. Führt man nun 55 durch bekannte technische Maßnahmen zu verbesüber die beiden Teilbilder einen Spalt wie in Fig. 2 sern, z. B. durch polarisierte Relais, die bei Nullgezeigt und photometriert man die beiden Spalthälf- Durchgang der Signale den Drehsinn des elektroten getrennt, also den Lichtfluß oberhalb AB und mechanischen Stellgliedes, z.B. des Elektromotors, unterhalb und vergleicht die am Strahlungsempfänger ändern.

entstehenden Ströme, so wird über den ganzen Bild- 60 Hier wurde bisher immer nur von Objektiven z. B.

bereich dann und nur dann Gleichheit der Ströme für Steh- oder Laufbildkameras gesprochen, die auf

vorhanden sein, wenn im Entfernungsmesser die bei- Entfernung gemäß vorliegender Erfindung selbsttätig

den Teilbilder exakt übereinanderliegen. Es sei hier eingestellt werden. Die gleiche Anordnung kann na-

als (einzige) Ausnahme erwähnt, daß streng perio- türlich auch für die Entfernungseinstellung von Gedische Gegenstände (ein Lattenzaun ζ. B.) nach die- 65 schützen u. ä. Verwendung finden,

sem Verfahren nicht vermessen werden können. Auch Die Anordnung gemäß Fig. 3 ist jedoch noch un-

muß das Gesichtsfeld des Entfernungsmessers so klein vollkommen. Sie kann nicht unterscheiden z. B. bei

sein, daß nicht mehrere, übereinanderliegende Ob- bewegten Objekten, ob das anvisierte Objekt näher

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oder weiter als der eingestellte Wert liegt. In F i g. 5 das Vorzeichen des Regelvorganges bestimmen zu

sind schematisch die Differenzsignale der beiden können, ist im Strahlengang von I noch ein um die

Strahlungsempfänger in Abhängigkeit von der Ent- Symmetrielage pendelndes planparalleles Blättchen

fernung aufgezeichnet. Am Punkt »scharf« kompen- 36 vorgesehen, das mit der Frequenz /₂ schwingt. Die

sieren sich die Signale, aber »näher« und »weiter« 5 Frequenzen sind so zu bestimmen, daJB

können gleich sein, so daß aus einem Vergleich der

Signale über das Vorzeichen der zur Erreichung der Z₁ > /₂ > /₃

Scharfeinstellung nötigen Bewegung keine Infor- ist.

mation zu erhalten ist. Um nun die absolute Regelgröße und das Vor-

Daher läßt sich die Anordnung nach F i g. 3 nur io zeichen zu bestimmen, führt man in einem Selektiv-

so benutzen, daß stets von einer bestimmten, fest vor- verstärker 31, der auf Jf₁ oder /j-halbe abgestimmt ist,

gegebenen Entfernung (z. B. bei Foto-Objektiven den Vergleich der beiden Impulse durch. Die Impuls-

vom Punkt »unendlich«) begonnen werden muß. folgen sind in Fig. 7 schematisch dargestellt. Bei

Bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Ein- falscher Einstellung sind die Streifenimpulse von

richtung, insbesondere für militärische Zwecke, ist es 15 Teilbild I von denen von II verschieden; bei Rege-

aber meistens erwünscht, über eine Entfernungs- lung gleichen sie sich an, wobei der Regelstrom, wie

messung ruhender Objekte hinaus auch solche be- 7 c zeigt, abfällt. Vergleicht man nun die Nulldurch-

wegter Objekte selbsttätig vorzunehmen. gänge der Kompensation mit der Phase von 36, bei-

In F i g. 6 ist eine Einrichtung, die dieses leistet, spielsweise indem man Spannung von 35 in ein pha-

schematisch dargestellt. Der Basisentfernungsmesser 20 senempfindliches Glied 34 führt, so gibt die Phasen-

besteht aus den beiden Objektiven 23 und 24. Die lage an, nach welchen Vorzeichen der Regelvorgang

Einspiegelung in ein Fernrohr ist — weil hier neben- zu erfolgen hat. 32 ist ein Gleichrichter, der einen

sächlich — weggelassen. Das Teilbild I von 23 wird gleichgerichteten Regelstrom (Fig. 7c) liefert. Das

über den Spiegel 26 und den Strahlvereiniger 42 in Regelglied 37 drückt eine Zeitkonstaitfe dem ganzen

die Ebene der Spaltblende 30 geworfen. Ebenso das 25 Regelvorgang auf, die vergleichbar groß zu der Ab-

Teilbild von 24 über Spiegel 27. tastzeit beider Teilbilder aus I und II ist. Schließlich

Ein mit der Frequenz Z₁ hin- und herschwingender werden die Regelströme im Verstärker 38 verstärkt Verschluß 25 gibt abwechselnd den Lichtweg hinter und dem auf die planparallele Platte wirkenden Steil-Objektiv 23 oder 24 frei. Als Strahlenempfänger 28 motor 39 zugeleitet. Auf der Achse dieses Motors dient eine drahtförmige beispielsweise Widerstands- 30 können die Steuerhilfsmittel, z. B. ein Potentiometer, photozelle mit Spaltblende 30. Zwischen der opti- angebracht werden, das dann die Steuerbefehle an die sehen Strahlzusammenführung 42 der beiden Teil- weiter angeschlossenen Geräte abgibt,
bilder und dem Strahlungsempfänger ist ein mit der Selbstverständlich können die Steuersignale weiter Frequenz/₃ rotierender Glaswürfel eingefügt, der je- analysiert werden, indem die Geschwindigkeit im des Teilbild mit einer Frequenz /₃ über den Strah- 35 Raum des beobachteten Gegenstandes, z. B. durch lungsempfänger führt. Durch diese Anordnung wer- Impulsdifferentiation od. dgl., bestimmt wird. Bei meden abwechselnd Streifen von I und II über den ge- chanischer Kopplung des Fernrohres mit dem Basissamten Bildumfang dem Strahlungsempfänger züge- entfernungsmesser kann der Winkel von einer festen führt. Würden jetzt, wie in Fig. 3, die Signale ver- Richtung, die Winkelgeschwindigkeit und mit der glichen und verstärkt werden, so könnte mit dem 40 Relativgeschwindigkeit auch die Bewegungskurve im daraus abgeleiteten Regelsignal ein Motor 39 die Gelände, die absolute Geschwindigkeit und — in planparallele Platte 40 drehen, die bewirkt, daß das Kombination mit anderen Konstanten des zu steuern-Teilbild von II sich in der Bildebene 30 so lange ver- den Gerätes, z. B. bei Geschützen der Vorhaltschiebt, bis beide Signale sich kompensieren. Um nun winkel — selbsttätig ermittelt und übertragen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur selbsttätigen Entfemungs einstellung auf einen Zielgegenstand, gekenn zeichnet durch folgende Merkmalskombi

nation:

a) es werden zwei unter einem Meßwinkel gewonnene Meßbilder des den Zielgegenstand enthaltenden Meßfeldes entworfen;

b) die Meßbilder werden in Meßbildstreifen unterteilt und periodisch abgetastet;

c) mindestens ein fotoelektrischer Empfänger (11,12; 28) bildet von jedem Meßbildstreifen je ein der Helligkeit entsprechendes elektrisches Signal;

d) eine Vergleichsschaltung (20; 31) vergleicht die elektrischen Signale paarweise miteinander und bildet einen Steuerstrom für einen Stellmotor (19; 39);

e) der Stellmotor (19; 39) verändert den Meßwinkel so lange, bis die Meßbildstreifen paarweise einander fotometrisch gleich sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das von einem Meßobjektiv (4, 13) entworfene Bild in das Gesichtsfeld eines Suchers (1, 3) oder Fernrohres eingespiegelt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (19) zusätzlich ein Aufnahmeobjektiv (16) so antreibt, daß dessen Bildweite der durch die Meßobjektive (4, 13) eingestellten Entfernung entspricht.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei den beiden Meßbildern zugeordnete Fotoempfänger (11, 12) vorgesehen sind und daß die Meßbildstreifen mittels Je eines schwingenden Spalts (9, 10) erzeugt werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger, den beiden Meßbildern zugeordneter streifenförmig empfindlich gemachter Fotoempfänger (28) vorgesehen ist und daß die Meßbilder mittels eines die Meßstrahlengänge abwechselnd (Frequenz Z₁) freigebenden Verschlusses (25) und mittels einer eine periodische (Frequenz Z₃) Bildauslenkung bewirkenden Einrichtung (29) dem Fotoempfänger (28) zugeführt werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Meßbildstreifen eine zweite periodische (Frequenz f,) Bildauslenkung bewirkende Einrichtung (35, 36) aufweist, die im Strahlengang eines der beiden Meßobjektive (23) angeordnet ist und deren Schwingungsfrequenz (Z₂) wesentlich höher ist als die Schwingungsfrequenz (/₃) der ersten Bildauslenkungseinrichtung (29), und daß der Vergleichsschaltung (31) ein phasenempfindliches Glied (34) nachgeschaltet ist, welchem ein Steuerstrom mit der Frequenz (f.,) oder der halben Frequenz (—-j der zweiten Bildauslenkungseinrichtung zugeführt wird.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsfrequenz (Z₁) des Verschlusses (25) hoch gegenüber der Schwingungsfrequenz (Z₃) der Bildauslenkungseinrichtung (29) gewählt ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch ein Regelglied (37) zur Anpassung der Vergleichsperiode an die Abtastperiode (Z₃) der Meßbilder.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelglied (37) eine Zeitkonstante (τ) aufweist, die größer ist als die Abtastperiode (Z₃) der Meßbilder.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere streifenförmig ausgebildete Fotoempfänger vorgesehen sind.