DE1947675A1

DE1947675A1 - Entfernungsmesser mit zurueckgestrahltem Lichtbuendel

Info

Publication number: DE1947675A1
Application number: DE19691947675
Authority: DE
Inventors: Giovanni Odone
Original assignee: Paillard SA
Current assignee: Paillard SA
Priority date: 1968-09-24
Filing date: 1969-09-16
Publication date: 1970-04-02
Also published as: FR2018723A1; CH482172A

Description

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V¹ wiill 16.September 1969

Patentanmeldung

der Firma

PAILLARD S.A.

Sainte-Croix (Waadt, Schweiz)

Entfernungsmesser mit zurückgestrahltem Lichtbündel

Es wurde bereits vorgeschlagen, insbesondere auf dem Gebiet der Entfernungsmessung zur Scharfeinstellung von Foto- oder Kinogeräten, Entfernungsmesser mit zurückgestrahltem Lichtbündel zu verwenden, bestehend aus einem Projektor, der ein Lichtbündel auf das Objekt wirft dessen Entfernung ermittelt werden soll, und einem Empfänger, der die reflektierten Strahlen auffängt und auf die Entfernung des genannten Objektes empfindlich ist.

Die Empfindlichkeit ist bei diesen Entfernungsmessern nicht konstant, sondern hängt von der zu messenden Entfernung des Objektes

HW/PA/asc 0098U/U15 "²"

ab. Tatsächlich ist das vom Projektor ausgesandte Bündel derart gedrängt, dass der, einen Lichtfleck erzeugende Lichtstrahl beinahe konstant und unabhängig von der Entfernung des Gegenstandes ist. Hingegen werden die vom Objekt reflektierten Strahlen zerstreut, sodass die vom Empfänger aufgefangene Lichtstärke dem Quadrat der Distanz zum Objekt proportional abnimmt. Wenn der Entfernungsmesser mit genügender Empfindlichkeit ausgeführt wird, dass er bei Entfernungen der Grössenordnung von 10 bis 20 m einwandfrei funktionniert, ergibt sich, dass seine Empfindlichkeit, im Falle kurzer DIs⁺-'""zen, z.B. in der Grössenordnung von 1 bis 2 m einen zu hohen Grad erreichen wird, was bei der Messung kurzer Distanzen zu Stabilitätenmagel und unter Umständen zu ungedämpften Schwingungen führen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, hier Abhilfe zu schaffen. Zu diesem Zweck werden bei dem erfindungsgemässen Entfernungsmesser Massnahmen getroffen, die seine Empfindlichkeit mindestens in Abhängigkeit der Entfernung automatisch verändern.

Die beiliegende Zeichnung zeigt schematisch und beispielhaft zwei AusfUhrungsformen des erfindungsgemässen Entfernungsmessers. Darin zeigen:

Fig. 1 sehr schematisch die grundsätzliche Anordnung eines Entfernungsmessers mit reflektiertem Lichtstrahl und veranschaulicht die erste Ausführungsform,

Fig. 2 das elektrische Sehaltungsschema der zweiten Ausführungsform,

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Der in Fig. 1 dargestellte Entfernungsmesser ist nach dem, in der deutschen Patentanmeldung Nr. P 16 23 527.1 des gleichen Anmelders beschrieben, grundsätzlichen Prinzip aufgebaut. Dieser Entfernungsmesser umfasst eine Lampe 1, die vorzugsweise Infrarotstrahlen erzeugt und deren Glühfaden im Brennpunkt eines Reflektors 2, liegt, sodass ein Bündel 2, ^mit möglichst parallelen Strahlen ausgesandt wird. Von dem, auf dem Objekt 4, gebildeten Lichtfleck werden Strahlen in Richtung eines konvergierenden Empfangs sy stemes reflektiert, das aus zwei Teilen £ und i> einer bikonvexen Linse besteht. Diese beiden Teile £ und £ sind beiderseits des Reflektors 2 angeordnet. Die von diesem konvergierenden System empfangenen Strahlen 7 konvergieren hinter dem Projektor 2, bei einer Distanz die sich in Abhängigkeit des Abstandes zwischen dem Entfernungsmesser und dem Objekt 4. verändert.

Die beiden von den Teilen Jjj und 6> gebildeten konvergierenden Bündel werden zu den Rändern eines Spiegels derart gelenkt, dass die Strahlen, die ausserhalb dieses Randes verlaufen auf eine Fotozelle £ auftreffen, während die Strahlen, die zum Spiegel 8 gelangen, von diesem auf -die Fotozelle 10 reflektiert werden.

Bei einer bestimmten Distanz des Konvergenzpunktes, der von den Teilen £ und J5 aufgefangenen Strahlen wird es möglich, die Lichtströme auszugleichen, die auf die Fotozellen 2. und 10 auftreffen. Wenn das Objekt 4. sich vom Entfernungsmesser entfernt, wird also die Distanz des Konvergenzpunktes der vom Reflektorsystem gebildeten Strahlen kleiner und ein grösserer Teil der mit 11 und 12·

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bezeichneten Bündel wird dann vom Spiegel 8 aufgefangen und auf die Fotozelle 10 reflektiert. Die von der Zelle 10 aufgefangene Lichtmenge nimmt zum Nachteil der von der Zelle 9 aufgefangenen Menge zu.

Wenn sich dagegen das Objekt 4 dem Empfangssystem nähert, so wird die Distanz des Konvergenzpunktes der aufgefangenen Strahlen zunehmen und die Fotozelle % empfängt mehr Licht, während der von der Zelle 10 aufgefangene Lichtstrom abnimmt.

Durch Verschiebung der Zellen Q_ und 10 und des Spiegels 8 wird es möglich, die Distanz des Konvergenzpunktes der Strahlen zu messen und dadurch die Entfernung des Objektes auf das der Entfernungsmesser gerichtet ist zu ermitteln. Zu diesem Zweck sind der Spiegel 8 und die Zellen £ ^d 10 an einem Träger 1/5 befestigt, der mit Hilfe der vom elektrischen Motor M angetriebenen Leitspindel 14 und der Mutter 1£, die durch die Lasche 16 mit diesem Träger I^ verbunden ist, verschoben werden kann. Zu diesem Zweck wird der Motor M durch einen Steuerkreis 17 gespeist, der seinerseits von den Fotozellen <J und 10 gesteuert wird. Der Entfernungsmesser ist mit einer schematisch dargestellten Kamera 18 gekuppelt, deren Objektiv 1£ mit veränderbarer Brennweite einen Ring 20 zur Ent fe>raungseins teilung und ein Steuerglied 2j5 zur Einstellung der Brennweite des Objektives 12 umfasst. Die Kupplung ist durch einen Zahnriemen 2^ schematisch dargestellt, der vom Motor M angetrieben wird und seine Drehbewegung einer Welle 2_2 überträgt, auf der ein, in eine entsprechende Verzebnung des Stellringes 20 eingreifen-

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des Ritzel TQ sitzt.

Bei dieser Ausftihrungsform wird die Empfindlichkeit des Entfernungsmessers in Abhängigkeit der ermittelten Entfernung durch Einstellen der Stärke des vom Projektor ausgesandten Lichtbündeis verändert. Hierfür wird die Lampe 1 von einer Spannungsquelle 24 ausgehend über einen Spannungsteiler 2J5 gespeist, dessen Gleitkontakt 26 gleichzeitig mit dem Träger 1J3 verschoben wird. Wenn letzterer nach rechts inbezug auf die Fig. 1 verschoben wird, was einer grossen Entfernung des Objektes 4 entspricht, nimmt der Widerstand des Spannungsteilers 2_5 ab, um die Lichtstärke der Lampe 1 zu erhöhen. Wenn umgekehrt das Objekt 4 naheliegt, wird das Gleichgewicht unter den beiden Fotozellen £ und 10 dann erreicht wenn der Träger I^ genügend nach links verschoben wurde, wobei eine Erhöhung des Widerstandes des Spannungsteilers 2J5 und folglich eine Abnahme der Lichtstärke der Lampe 1 erwirkt werden.

Damit sich die Lichtstärke der Lampe 1 etwa in Abhängigkeit des Quadrates der gemessenen Entfernung verändert, soll der Spannungsteiler 2Jj vorzugsweise eine nicht lineare Widerstandsveränderung aufweisen und dies wohlverstanden bis zu einem Maximalwert, der durch die Spannung der Quelle 24 und die Leistung der Lampe 1 bestimmt ist. Bei der Verwendung des Entfernungsmessers im Gebiet der Fotografie ist es im allgemeinen nicht erforderlich Distanzen über 15 bis 20 Meter genau zu ermitteln, denn die Schärfentiefe ermöglicht hierbei eine Scharfeinstellung des Objektives auf

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Unendlich. Es erübrigt sich also bei Entfernungen über 20 Meter die Lichtstärke der Lampe 1 zu erhöhen, insofern der Entfernungsmesser so ausgeführt ist, dass er sich auf Unendlich stellt, wenn das aufgefangene Lichtbtindel zu schwach wird oder gänzlich verschwindet.

Die zweixe AusfUhrungsform deren elektrisches Schaltungsschema in Fig. 2 dargestellt ist, unterscheidet sich von der ersten dadurch, dass die Intensität des von der Lampe 1 ausgesandten Lichtbündels nicht unmittelbar in Abhängigkeit der Entfernung des Objektes gesteuert wird, sondern in Abhängigkeit der Intensität des von den Fotozellen £ und 10 empfangenen Lichtsignales. Somit hängt die Empfindlichkeit des Entfernungsmessers nicht einzig von der Distanz zum Objekt ab, sondern vom Diffusionsvermögen des Objektes selbst und von seiner Faroe. Selbstverständlich strahlt ein weisses Objekt mehr Licht zurUck als ein dunkel gefärbtes.

Im Schaltungsschema gemäss Fig. 2 findet man die Fotozellen <) und 10 wieder, bestehend aus Fotoleitern die in Serie mit den Widerständen El bzw. R2 geschaltet und an den Speiieklemmen a und b einer Gleichstromquelle angeschlossen sind. Bei dieser zweiten Ausführungsform wird die Lampe 1 mit einem Niederfrequenzstrom gespeist, sodass der Spannungsabfall an den Klemmen der Fotoleiter 2 und 10 eine, auf die Modulation des reflektierten Bündels zurückzuführende Wechselkomponente aufweist.

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Die sich an den Klemmen der Fotoleiter 2. «nd 10 ergebenden Wechselsignale werden summiert und über die Kondensatoren Cl bzw. C_2 zu der Basis eines Transistors Tl zugeführt, der durch die Widerstände R2 und R4. polarisiert wird. Der Transistor Tl bildet eine Verstärkerstufe und die, an den Klemmen seines Kollektorwiderstandes RJ? auftretende Wechselspannung wird über einen Kondensator C^ an das Gleichrichterelement angelegt, das zwei Dioden Dl, D2 einen Kondensator C4. und einai Widerstand R6 umfasst.

Das an den Klemmen des Widerstandes R6 auftretende Potential ist proportional der Summe der von den Fotoleitern empfangenen Liqhtintensitäten, die vom modulierten Lichtbündel, das vom Objekt 4^ reflektiert wird, herrühren. Es ist erkennbar, dass jegliche, von ' einer anderen Quelle herrührende konstante Lichtintensität, die den einen oder den anderen oder beide Fotoleiter % 10 trifft, keine Wechselkomponente ergeben wird und somit keinen Einfluss auf das Potential an den Klemmen des Widerstandes R6 haben wird.

Das Potential des Widerstandes R6 wird an einen Differentialver-.stärker angelegt, welcher zwei Transistoren TJ?, Tj£ enthält, die einen gemeinsamen Emitterwiderstand R7 und zwei Kollektorwiderstände aufweisen. Das Potential der Basis des Transistors \Q ist ein Bezugspotential, das von einem, aus zwei Widerständen RIO, iU.1 bestehenden Spannungsteiler geliefert wird. 2s entsteht somit, an den Klemmen des Widerstandes RjJ ein Potential, das von der Diffe-

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renz zwischen dem Potential des Widerstandes R6 und dem, der Basis des Transistors T/5 zugefUhrten Potential abhängig ist.

Die Spannung der Lampe 1 wird durch einen Transistor T4 gewährleistet, dessen Basis über einen Widerstand R12 durch einen Multivibrator MX gesteuert wird. Die Polarisation der Basis des Transistors T4, kann durch einen Transistor TJj verändert werden, dessen Basis mit dem Verbindungspunkt eines Widerstandes R13 und des zum Widerstandsverstärker zugehörigen Widerstandes R^ verbunden wird. Auf diese Weise wird die Leistung der Lampe 1 in Abhängigkeit des modulierten Lichtstromes gesteuert. Nimmt das auf den Fotoleiter £ und 10 einwirkende Signal zu, so wird automatisch die Leistung der Lampe 1 verkleinert. So ergibt sich eine Verringerung der Empfindlichkeit des Entfernungsmessers, wenn der Gegenstand auf dem das Lichtbündel der Lampe 1 gerichtet ist, sich dieser nähert.

Wenn die Kamera mit einem Vario-Objektiv ausgerüstet ist, kann es zweckmässig sein, dass sic'h die Empfindlichkeit des Entfernungsmessers nicht nur in Abhängigkeit der Lichtstärke des reflektierten Bündels verändert, sondern doch in Abhängigkeit der gewählten Brennweite.

Es ist folglich möglich, die Empfindlichkeit des Entfernungsmessers proportional zu dieser Brennweite zu erhöhen und dies unter Berücksichtigung, dass die Schärfentiefe verringert wird, wenn die Brennweite des Objektives zunimmt. Dieses Ergebnis könnte leicht'erreicht werden, indem der Widerstand Rl3 durch einen

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veränderbaren Widerstand ersetzt wird, der in Abhängigkeit der gewählten Brennweite gesteuert wird. In diesem Falle könnte man einen Widerstand mit Gleitkontakt vorsehen, der mit dem Bedienungsglied 27 zur Einstellung der Brennweite des Objektives mechanisch gekuppelt ist.

Es ist wohlverstanden unbedingt notwendig, die Empfindlichkeit des Entfernungsmessers durch Anpassung der Leistung der Projektorlampe 1 zu verändern. Man könnte dazu z.B. einen im Strahlengang des, vom Projektor ausgesandten oder vom Empfänger aufgefangenen Lichtbündeis angeordneten Graukeil benutzen.

Die Empfindlichkeit des Entfernungsmessers könnte übrigens auch durch Einstellen der Speisespannung des Fotoleiters verändert werden.

Es wurde erwähnt, dass es zweckmässig ist, die Empfindlichkeit des Entfernungsmessers nicht nur in Abhängigkeit der Entfernung des Objektes zu verändern, sondern noch mit Rücksicht auf die Brennweite des Objektives, wenn diese veränderbar ist. Da die Schärfentiefe nicht allein von der gewählten Brennweite sondern von der relativen Oeffnung der Blende abhängt, ist es erkennbar, dass bei einem Kinogerät mit selbstätiger Blendensteuerung, die Empfindlichkeit des Entfernungsmessers noch in Abhängigkeit des Augenblickwertes desselben verändert werden könnte. Auf diese Weise wird bei grossen Blendenöffnungen eine höhere Empfindlichkeit eraielt als bei kleinen. Die Kupplung des Entfernungsmessers

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mit der Blende kann mittels eines zusätzlichen veränderbaren Widerstandes verwirklicht werden, welcher die Polarisation des Transistors Tjj bestimmt.

Falls der Empfänger einen Verstärker enthält, könnte man ebenfalls die gewünschte Veränderung der Empfindlichkeit des Entfernungsmessers erzielen, unter Benutzung eines Verstärkers mit selbsttätiger Verstärkungsregelung in Abhängigkeit des Potentiales des empfangenen Signales.

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16.September 196g

Patentanmeldung

der Firma

PAILLARD S.A.

Sainte-Croix (Waadt, Schweiz)

Patentansprüche

Ί I Entfernungsmesser mit zurückgestrahltem Lichtbundel, bestehend aus einem Projektor, der ein Lichtbündel auf das Objekt wirft, dessen Entfernung ermittelt werden soll und einem Empfänger, der die reflektierten Strahlen auffängt und auf die Entfernung des genannten Objektes empfindlich ist, gekennzeichnet, durch Mittel, die die Empfindlichkeit des Entfernungsmessers mindestens in Abhängigkeit der Entfernung des Objektes (4) automatisch verändern.
2. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, bei dem der Empfänger mindestens einen Fotoleiter umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass -er elektrische Strom des Fotoleiters (Q, 10) einen Regelkreis .(17)

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zur Einstellung der Empfindlichkeit des Entfernungsmessers steuert.
3. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er Mittel enthält zur Regelung der Stärke des, vom Projektor (1, 2) ausgesandten Lichtbündels (3) in Abhängigkeit der gemessenen Distanz.
if. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 und 3, gekennzeichnet, durch eine Veränderung des ausgesandten Lichtbündels (3), die möglichst dem Quadrat der gemessenen Distanz proportional ist. '
5", Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 und 3» dadurch gekennzeichnet, dass er Mittel zur Einstellung der Speiseleitung der Lampe (l) des Projektors (1, 2) enthält.
Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Graukeil enthält, der im Strahlengang des ausgesandten Lichtbündels (3) oder der vom Empfänger aufgefangenen Strahlen (7) angeordnet ist.
Entfernungsmesser nach Anspruch 1, bei dem der Empfänger mindestens einen Fotoleiter enthält, dadurch ge kenn ζ e i chn e t, dass er Mittel zur Einstellung der Speisespannung des Fotoleiters umfasst.
8. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, bei dem der Empfänger einen Verstärker enthält, dadurch gekennzeichnet, dass ieser Verstärker ein solcher mit selbsttätiger Verstärkungsrege-

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lung in Abhängigkeit des Potentiales des empfangenen Signales ist,

. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, der mit einer Aufnahmekamera • gekuppelt ist, die mit einem Vario-Objektiv ausgerüstet ist und eine Vorrichtung zur Steuerung der Veränderung der Brennweite dieses Objektives enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Vorrichtung mit den Mitteln zur Veränderung der Empfindlichkeit des Entfernungsmessers derart gekuppelt ist, dass die Empfindlichkeit proportional zur gewählten Brennweite des Objektives erhöht wird.

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