DE1623527A1 - Entfernungsmesser,insbesondere zur Verwendung in der Photographie - Google Patents

Entfernungsmesser,insbesondere zur Verwendung in der Photographie

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DE1623527A1
DE1623527A1 DE19671623527 DE1623527A DE1623527A1 DE 1623527 A1 DE1623527 A1 DE 1623527A1 DE 19671623527 DE19671623527 DE 19671623527 DE 1623527 A DE1623527 A DE 1623527A DE 1623527 A1 DE1623527 A1 DE 1623527A1
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    • G02B7/32—Systems for automatic generation of focusing signals using parallactic triangle with a base line using active means, e.g. light emitter

Description

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TiLErON 741103
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218/12 741 DE 30. November 1967
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der Firma
PAILLARD S.A.
Sainte-Croix (Waadt, Schweiz)
"Entfernungsmesser, insbesondere zur Verwendung in der Photographie"
Vorliegende Erfindung betrifft einen Entfernungsmesser, Inrsbenondere zur Verwendung in der Photographie. Ein sol cher Entfernungsmesser ist" grundsätzlich dazu bestimmt, verbaltnismäfj;.;ig kurze Distanzen zu messen, die im allge meinen kleiner sind als zehn Meter.
Vorrichtungen zu Entfernurigmne-a'sungen, insbesondere mit
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6ADORlSiNAL
Hilfe von Infrarotstrahlen, sind schon vorbekannt. Diese Vorrichtungen sind für die Messung verhältnisrnässig grösserer Entfernungen bestimmt und ihre Bauart ist grundsätzlich vom optischen Entfernungsmesser abgeleitet, bei welchem die Entfernungsmessung inbezug auf den Winkel erfolgt, in welchem der Empfänger die Infrarotstrahlen auffängt, die von einer diesem Empfänger entfernten Quelle herrühren, und vom Ob jet, dessen Entfernung geinessen werden soll, reflektiert werden.
Die bisher vorbekannten Vorrichtungen gestatten Entfernungen genau zu messen, in der Grössenordnung von ca. zehn bis hundert Meter. Sie sind aber sperrig und bedingen einen grossen Abstand zwischen Empfänger und Sender,
Vorliegende Erfindung betrifft einen Entfernungsmesser, insbesondere zur Verwendung in der Photographie, gekennzeichnet dadurch, dass er aus einem Projektor, der einen schmalen Lichtbündel erzeugt, und aus mindestens einem optischen sammelnden Empfänger, dessen optische Achse zu jener des Projektors nahezu parallel liegt, so dass die vom Objekt, dessen Entfernung gemessen werden soll, zurückgestrahlten Lichtbündel· vom Empfänger aufgefangen werden, und schliesslloh aus mindestens einer Vorrichtung besteht, die empfindlich ist gegenüber der Entfernung des Konvergenzpunktes der durch den Empfänger aufgefangenen Strahlen.
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Die beigelegte Zeichnung zeigt schematisch und beispielhaft eine Aus führ ungs.form sowie eine Weiterbildlang des Erfindungsgegenstandes.
Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch einen Entfernungsmesser dieser Ausführungsform,
Fig. 2 veranschaulicht das Schema der elektrischen Schaltung dieser Ausführungsform und die
Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform.
Der durch Fig. 1 dargestellte Entfernungsmesser ist in einem Gehäuse 1 eingebaut, dessen Hinterteil durch einen eingeschraubten Flansch 2 abgeschlossen ist. Dieser Flansch 2 trägt einen elektrischen Motor J, welcher mittels seiner Welle 4 eine Schnecke 5 antreibt. Letztere ist im Gewinde-Ιο ch 7 des Teiles 6 eingeschraubt, welches verschiebbar ist auf dem Teil des Flansches 2, der den Motor 3 umschliesst. Dieser Teil 6 trägt optische Elemente die später noch ausführlich beschrieben werden.
Im Vorder te i] des Gehäuses 1 ist ein Ring 8 angeordnet., welcher eine Reihe von Bohrungen 9 aufweist., die den Durchgang des Lichtes in das Gehäuse 1 ermöglichen. Der Innendurchmesser 10 des Ringes 8 bildet die Auflagefläche 11 eines konkaven Reflektors 12, der von einem rohrförmigen Teil 13-gehalten wird, welcher im Ring 8 eingeschraubt ist. Dieser Teil IJ ist mit einem Träger l4 für die Lampe 15. versehen. Der Umfang des Trägers I^ ist durch die Speichen
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17 mit der zentralen Nabe l6 verbunden.
Die von der Lampe 15j deren Glühfaden oder Lichtbogen möglichst punktförmig ist, ausgesandten Lichtstrahlen werden vom Reflektor 12 durch die vordere Oeffnung des rohrförmigen Teiles IJ als Lichtbündel parallel zur optischen Achse l8 zurückgestrahlt.
Die Lampe 15 und der Reflektor 12 bilden also einen Projektor der ein gedrängtes Lichtbündel erzeugt, welches auf das' Objekt gerichtet wird,, dessen Abstand zum Entfernungs-
messer gemessen werden soll, wobei letztere im allgemeinen mit einer photographischen oder kinematographischen Kamera zusammenwirkt.
Vorzugsweise wird das vom Projektor gelieferte Licht eine verhältnismässig niedere Frequenz aufweisen, zum Beispiel in der Grössenordnung von 50 Hertz, damit eine Unterscheidung zwischen den vom Projektor herrührenden reflektierten Lichtstrahlen und dem Nebenlicht ermöglicht wird. Die Lichtmodulation kann auf einfache Art durch nacheinanderfolgende Unterbrechungen des Speisestromes der Lampe 15 erzielt werden. Zu demselben Zweck kann man selbstverständlich einen anderen Weg einschlagen, der zum Beispiel darin bestehen könnte, ein elektromagnetisch erregtes Blatt zu verwenden, welches der Lampe 15 naheliegt und sich in der Bahn der gegen den Reflektor 12 gerichteten Strahlen befindet.
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Ein Teil der durch das aufzunehmende Objekt reflektierten Strahlen dringt in das Gehäuse 1 ein, und bildet ein ringförmiges Lichtbündel, welches vom Gehäuse 1 und dem rohrförmigen Teil 13 begrenzt wird. Diese Strahlen gehen erst durch die Oeffnung 9 des Ringes 8 und dann durch ein optisches, ringförmiges Element 19 hindurch. Dieses aus Glas bestehende Element 19 weist eine ziemlich ebene und eine Torusförrnige Fläche auf, und wirkt wie eine zylindrische sammelnde Linse, die ringförmig aufgerollt wäre. .
Wenn auf dieses Element 19 Lichtstrahlen fallen, die von einem auf der Torusachse liegenden Objektpunkt ausgehen, erzeugt es ein reelles Bild dieses Punktes in Form eines zum Element 19 konzentrischen Kreises, wobei der Abstand zwischen diesem Element 19 und dem Kreis,.wohlverstanden, von der Entfernung des Objektpunktes vom Element 19 abhängt. Wenn der Objektpunkt sich entlang der optischen Achse l8 verschiebt, stellt man fest, dass das reelle Bild dieses Punktes aus Kreisen besteht, die sich ebenfalls entlang dieser Achse 18 verschieben, und deren Durchmesser gleichzeitig mit der Entfernung des Konvergenzpunktes hinter diesem Element I9 zunimmt. Demnach werden bei ihren Bewegungen die, den verschiedenen möglichen Stellungen des Objektpunktes entsprechenden Lichtkreise, eine kegelförmige Oberfläche bilden. Die auf das Element I9 auffallenden Strahlen werden jedoch von einem ringförmigen konischen Spiegel 20 aufgefangen, dessen Kegelwinkel so gewählt wird,
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BA0 ORIGINAL " 6 "
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dass die reflektierten Strahlen auf eine zylindrische Oberfläche 21 konvergieren, unabhängig vom Abstand zwischen dem Element 19 und dem Objektpunkt.
Die Oberfläche 21 wird von den zwei zylindrischen Aussendurchmessern der aus durchsichtigem Material bestehenden Kegel 22 und 23 gebildet, die vom Teil 6 getragen werden. Beide Kegel 22 und 23 leiten das auf ihre Oberfläche 21 auf treffende Licht zu den zwei Photozellen 24 und 25.
Der Konvergenzpunkt der Strahlen auf der Oberfläche 21 wird sich daher im Verhältnis zur Entfernung des Objektes axial verschieben. Je nach Entfernung desselben und der· Stellung der beiden Kegel 22 und 23 kann ein Unterschied der von der Photozelle 24 oder von der Photozelle 25 empfangenen Lichtstärke erhalten werden. Diese unterschiedlichen Lichtstärken bewirken -folglich eine unterschiedliche elektrische Leistung der beiden Photozellen, wobei der Motor 3 so Se" steuert wird, dass er diejenige Drehrichtung aufweist, welche die Kegel 22 und 23 so verstellt, bis beide Phpto-.zellen 24 und 25 die gleiche Lichtstärke auffangen.
Jeder zu messenden Distanz zwischen dem Objekt und dem Entfernungsmesser entspricht eine bestimmte Stellung des Teiles 6. Daher, wenn die Gleichgewichtsstellung der Belichtung zwischen den Photozellen 24 und 25 erreicht wird, kann man die Entfernung des Objektes bestimmen, indem die Stellung des Teiles 6 ermittelt wird. Die Entfernung kann
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zum Beispiel mittels, eines nicht dargestellten Markzeichens abgelesen werden., welches durch eine We 11$ 6a und den auf dem Teil 6 elastisch angepressten Hebel 6p gesteuert wird. Die Welle 6a könnte übrigens bei Kameras, die mit dem beschriebenen Entfernungsmesser ausgerüstet sind, zum mechanischen Antrieb eines Ringes zur Einstellung der Entfernung dienen.
Es ist selbstverständlich, dass der Entfernungsmesser nur dann einwandfrei arbeiten kann, wenn mindestens die eine ä der beiden Photozellen 24 oder 25 einen Teil der vom Objekt reflektierten Strahlen auffängt. Die Länge der parallel zur optischen Achse 18 gemessenen zylindrischen Oberfläche 21 muss also gross genug sein, damit die eine der beiden Photozellen 24 oder 25 durch die vom Objekt reflektierten Strahlen erregt werden kann, wenn die Distanz zum Objekt an der Messbereiehgrenze des Entfernungsmessers liegt, und die momentane Einstellung des Teiles 6 der entgegengesetzten Grenze dieses Messbereiches entspricht. |
Wenn es aus Konstruktionsgründen nicht möglich wäre, die Länge der zylindrischen Oberfläche 21 gross genug zu halten, beispielsweise, wenn man es als vorteilhaft erachten würde, einen grösseren Messbereich vorzuziehen, wäre es erforderlich, den Entfernungsmesser mit einer handbedienten Vorrichtung zur Grobregulierung auszurüsten, die geeignet wäre, genannte Oberfläche 21 in die Stellung zu
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versetzen, bei welcher sie das vom Objekt zurückgestrahlte Licht auffängt.
Wenn die zylindrische Oberfläche 21 eine genügende Länge zum Auffangen des vom Objekt zurückgestrahlten Lichtes im ganzen Messbereich des Entfernungsmessers aufweist, ist es vorteilhaft, letzteren mit einer Vorrichtung z,u versehen, die den selbsttätigen Rücklauf in die Unendlichstellung bewirkt, wenn beide Photozellen 2k und 25 keine elektrische Steuergrössen erzeugen, die vom Empfang, des zurückgestrahlten Lichtbündels herrühren. Es ist also erkennbar, dass wenn das Objekt, dessen Distanz gemessen werden soll, zu weit • entfernt ist, die Leistung des refklektierten Lichtbündels zu schwach wird, um eine merkliche elektrische Steuergrösse der Photozellen 2k und 25 zu erzeugen. Es ist also normal, dass in diesem Fall, der Entfernungsmesser die Anzeige einer sehr grossen Entfernung angibt, die dem Unendlichen entsprechen kann.
Die Fig. 2 veranschaulicht schematisch eine Schaltungsmög-Henkelt■der beiden, als Photoleiter ausgebildeten Zellen 2k und 25· Beide Zellen sind einerseits gemeinsam mit der Anschlussklemme a verbunden, die eine Potentialdifferenz gegenüber der Masse aufweist, und anderseits getrennt über zwei gleichwertige Widerstände R an der Masse angeschlossen. Ausserdem sind die zwei zur Masse geführten Elektroden der Photozellen 2k und 25 durch die Primärwicklung 26 eines Transformators 27 miteinander verbunden. Diese Anordnung
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bildet eine Brückenschaltung, bei welcher die Photoleiter . 24 und 25 zwei der Brückenabzweigungen gestalten, wobei die zwei anderen Abzweigungen aus den Widerständen R bestehen. Da das zur Bestimmung der Objektentfernung nutzbare Licht infolge der Frequenz des vom Projektor ausgestrahlten Lichtbündels moduliert ist, werden die Photozellen 24 und 25 eine veränderliche elektrische Grosse erzeugen., die eine Komponente aufweist, deren Modulation jener des Projektors entspricht. Infolge dieser Modulation wird die Primärwicklung 26 von einem Wechselstrom durchflossen, wenn die zwei Photozellen 24 und 25 nicht in gleichem Masse moduliertes Licht auffangen, so dass eine Ausgangsspannung an den Klemmen der Sekundärwicklung 28 des Transformers' 27 entsteht. Diese Ausgangsspannung wird zur Ingangsetzung des Motors 3 in die entsprechende Drehrichtung zur Verschiebung dere beiden Kegel 22 und 23 benutzt, bis ihre Trennungslinie mit dem vom Reflektor 20 zurückgestrahlten ringförmigen Lichtfleck übereinstimmt. Die Bestimmung der Drehrichtung des Motors 3 λ kann leicht durch den Vergleich der Phase des von.der Wicklung 28 gelieferten Stromes mit der Modulation des vorn Projektor ausgestrahlten Liohtbündels erfolgen.
Es ict klar, dass beide Photozellen 24 und 25 andere Lichtstrahlen auffangen können als diejenigen, die von der Lampe J5 herrühren. Da aber diese anderen Lichtstrahlen nicht moduliert .sind, werden sie keine Wechselspannung in der Wicklung
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28 des Transformers 27 erzeugen. . . -. :.
Ein gewisser Messfehler kann jedoch, auftreten, wenn dem Nebenlicht zufolge ein verhältnismässig wesentlicher Be-. lichtungsunterschied unter den zwei Photozellen auftreten würde. Zur Verringerung dieser Wirkung und zur Erhöhung der Messgenauigkeit des Gerätes ist es vorteilhaft, eine Lichtquelle im Gehäuse 1 so anzuordnen, dass sie beide Photozellen stets belichtet. Somit bleiben, bei den rnodulierten aufgefangenen Lichtstrahlen, die Kennlinien der Zellen unverändert.
Wie es aus Pig. 1 ersichtlich ist, besteht diese Lichthilfsquelle aus einer Lampe 29, die in einem kleinen Gehäuse JO angeordnet ist, welches eine auf der zylindrischen Oberfläche 21 der Kegel 22 und 23 liegende Oeffnung aufweist. Auf diese Weise werden die Photozellen 2k und 25 eine stetige Lichtkomponente auffangen, deren Lichtstärke bedeutend grosser ist, als das von Aussen herrührende Nebenlicht, das zu Messfehlern führen kann. Die Wirkung dieses Nebenlichtes -wird demnach unbedeutend.
Die Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher die schematisch dargestellte Lampe 15 mit Hilfe des Reflektors 12 ein Lichtbündel mit parallelen Strahlen erzeugt. Die vom Objekt reflektierten, durch den sammelnden Spiegel 31 aufgefangenen Strahlen konvergieren sodann aur" die optische Achse l8. Der Konvergenzpunkt für genau parallele
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Strahlen wird mit Q. bezeichnet.
Die vorn Reflektor 31 reflektierten Strahlen können durch einen kreisförmigen Spiegel 32 aufgefangen werden, der zwischen den beiden Photozellen J>k und 35 angeordnet ist. Wenn die Konvergenz der reflektierten Strahlen grosser ist als diejenige welche in der Zeichnung mit dem.Brennpunkt Q dargestellt ist, werden die reflektierten Strahlen vom Spiegel 32 aufgefangen und auf die Photozelle 35 rückgestrahlt. Wenn im Gegenteil die Konvergenz kleiner wird, i treffen sämtliche Strahlen auf die Photozelle Jk ohne durch den Spiegel 32 aufgefangen zu werden. Durch Verstellung des Spiegels 32 kann er also in eine Stellung gebracht werden, bei welcher beide Photozellen 35 und J>k in gleichem Mass belichtet werden, so dass es möglich wird, die Entfernung des Objektes zu bestimmen in bezug auf die Stellung, welche der Spiegel 32 einnehmen soll, um das Gleichgewicht der Beliehtung beider Zellen 34 und 35 zu erzielen.
Es ist wohlbekannt, dass die Lichtquellen nicht vollkommen punktförmig sind, und dass es demnach praktisch nicht möglich' ist, vom Projektor ein vollkommen paralleles Lichtbündel zu erhalten. Folglich erzeugt der Reflektor 12 auf dem Objekt ein Bild der durch die Lampe 15 gestalteten Lichtquelle, wobei dieses Bild im allgemeinen verschwommen ist, weil es nicht scharf eingestellt ist. Wenn eine ausgezeichnete Messgenauigkeit erwünscht wird,ist es ohne weiteres
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möglich eine mechanische Kupplung zwischen dem Teil 6 und der Lampe 15 oder dem Reflektor 12 anzuordnen.
Auf diese Art wird, wenn der Lichtfleck verschwommen ist, das konjugierte Bild dieses Fleckes auf der zylindrischen Oberfläche 21 durch eine ringförmige verschwommen leuchtende Linie gebildet. Diese verschwommene Linie ist jedoch, der Trennungslinie der Kegel 22 und 23 gegenüber, genügend ψ verschoben, um eine genügend unterschiedliche Belichtung unter den Zellen 24 und 25 zu bewirken, so dass der Motor 3 in die Drehrichtung läuft, welche die leuchtende Linie der genannten Trennungslinie näher bringt.
Während dieser Verschiebung wird der Motor 3 gleichzeitig die Veränderung der Distanz zwischen der Lampe 15 und dem Reflektor 12 steuern. Diese Veränderung bewirkt die Scharfeinstellung des konjugierten Bildes der Lampe 15 für eine ) gleiche Distanz wie jene, welche der Stellung des Teiles 6 entspricht. Somit, je mehr sich der Teil 6 der zu messenden Entfernung nähert, wird die Einstellung des Bildes der Lampe 15 auf dem Objekt schärfer, so dass, wenn der Teil 6 die der reellen Distanz entsprechende Stellung erreicht, die Scharfeinstellung einwandfrei wird. Polglich werden auf der Oberfläche 21, die durch das Element 19 aufgefangenen Strahlen eine scharfe leuchtende Linie bilden, die mit der Trennungslinie der Kegel 22 und 23 übereinstim, <t. , ^.' diese
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Art wird mit dem Gerat eine sehr hohe Mess genau igke it er>zielt.
Wohlverstanden, kann der beschriebene Entfernungsmesser konstruktiv Abänderungen erfahren, insbesondere bei den vorgesehenen optischen Systemen, können die Spiegel beispielsweise durch Linsensysteme ersetzt werden.
Es ist nicht erforderlich, dass der Projektor und der Empfänger koaxial angeordnet werden, denn der Ent.fernungsmesser kann noch in dem Falle richtig arbeiten, bei dem die optischen Achsen des Projektors und des Empfängers voneinander abweichen würden, und zwar prinzipiell um eine Distanz, die kleiner wäre als der Durchmesser des Lichtfleckes, der auf dem Objekt, dessen Entfernung gemessen werden soll, entsteht.
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Claims (10)

-m- 218/12 741 DE 30. November 196? Patentanmeldung der Firma - * PAILLARD S.A. Sainte-Croix (Waadt, Schweiz) P atent-ansprüche
1. Entfernungsmesser, insbesondere zur Verwendung in der. Photographie, dadurch gekennz ei ο line t, dass ar aus einem Projektor (12» 15), der einen schmalen Lichtbündel erzeugt, und aus mindestens einem optischen sammelnden Empfänger (I9), dessen optische Achse zu jener (l8) des Projektors (12, 15) nahezu parallel liegt, so dass die vom Objekt, dessen Entfernung gemessen werden soll, zurückgestrahlten Lichtbündel vom Empfänger (19) aufgefangen werden, und schliesslich aus mindestens einer Vorrichtung (21 bis 25)besteht, die empfindlich ist gegenüber der Entfernung des Konvergenzpunktes der ctarefos uen Empfänger (.19) aufgefangenen Strahlen.
BAD QBtGiNAl* -««■-, ' - 2 ~-
Λζ 162? 5-27
2. Entfernungsmesser nach Anspruch Ij dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (21 bis 25)j die empfindlich ist gegenüber der Entfernung des Konvergenzpunktes der durch den Empfänger (19) aufgefangenen Strahlen, aus zwei Photozellen (24., 25) besteht., die an zwei getrennten Stellen angeordnet sind, Vielehe zwei nahegelegenen Entfernungen eines Konvergenzpunktes entsprechen, wobei der Entfernungsmesser einen elektrischen Steuerkreis (R, 26 bis 28) enthält, der gegenüber den I
Belichtungsbedingungen der beiden genannten Zellen (24, 25) empfindlich ist.
3. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 und. 2, dadurch gekennzeichnet* dass genannter Steuerkreis (R, 26 bis 28) einen Motor (3) steuert, der die gleichzeitige Verstellung der zwei genannten Zellen (24, 25) bewirkt, um sie in die Stellung zu versetzen,.bei welcher sie in gleichem Masse belichtet werden. i
4. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch, ge k e η η ζ e i c h η e t, dass der Projektor (12, 15) Und der Empfänger (19) die gleiche optische Achse (l8) aufweisen.
5. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch, gekennzeichnet, dass der Projektor (12,15) eine sich im Brennpunkt eines konkaven Reflektors (12) befindliche Lichtquelle (15) enthält, wobei der Empfänger
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BAD Ό$αϊΝΑΪ ' ^ ~ ~ ' - 3 -
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(19) hinter diesem Reflektor (12) angeordnet ist.
6. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 5-» dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger ein ringförmiges optisches System (19) aufweist, dessen äusserer Durchmesser grosser ist, als jener des Reflektors (12), wobei dieses optische System (19) und der Projektor (12, 15) die gleiche optische Achse (l8) aufweisen, und wobei dieses ringförmige optische System W ■ -■ ./(19'1I" teanvergierend ist und die aufgefangenen Strahlen
■·■ SMf eine nahezu zylindrische Oberfläche (21) reflektiert, die- auf der Rückseite des Projektors (12, 15) angeordnet ist.
7· Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte zylindrische Oberfläche (21) durch den Umfang zweier aus durchsichtigem Material bestehenden Kegel (22 23) gebildet wird, die als Führung für die aufgefangenen Lichtstrahlen dienen, welche von jedem dieser Kegel (22 bzw. 27>) zu einer Photozelle (24 bzw. 25) geleitet werden.
8. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennze i chne t, dass er eine Lichthilfsquelle (29) enthält die dazu dient, während der Messung eine stetige Belichtung beider Photozellen (24, 25) zu erzeugen.
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BADOfy<3lNÄl;
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^T- "1622527
9- Entfernungsmesser' nach den Ansprüchen I bis 5, dadurch g ekennzelchnet, dass er eine ¥orrlchtang aufweist·, welche einen selbsttätigen Rücklauf In die Unendllehstellicng oder· In eine nyperfoferale Stellnng hervopnuft, sobald! die Energie des reflektierten Llentbimdels Hinter einen gegebenen. Wert fällt.
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In welchem der Projektor eine ¥orrlentong zvm Einstellen der ©iferraung aufweist, daöuren gekennzel c Ii α e I, dass diese Einstellvorrichtung mit der Bewegung der Phatozellen gekoppelt Ist.
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DE19671623527 1966-12-15 1967-11-30 Entfernungsmesser,insbesondere zur Verwendung in der Photographie Pending DE1623527A1 (de)

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