DE2225557A1

DE2225557A1 - Entfernungsmesser

Info

Publication number: DE2225557A1
Application number: DE2225557A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Besenmatter; Helmut Dipl Ing Gela; Gerhard Ing Roethy; Robert Dr Scheiber; Fritz Ing Schneider
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-06-23
Filing date: 1972-05-26
Publication date: 1973-03-15
Also published as: US3844658A; FR2143184B1; CA966652A; FR2143184A1; IT959481B

Description

PrtwrttmwK , $1 (111

D!pl.-lng. Walter Jackfich β ν O U » ^u

? Stuttgart N, Mtnnittialt 40

Ing« Karl Voekenhuber , A-1180 Wien, Pötzleinsdorferstraße 118 2225557

DDr. Raimund Hauser, A-1040 Wien, Goldegg-Gasse 2,

25. Mai 1972

Entfernungsmesser

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 DT-OS 1,940.122 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

309811/0627

solchen Wandlern pro Teilbild sind diese an jeweils identische^-S^eIl cn der Teilbildebenen, vorzugsweise zellenförmig, angeordnet.

Ee 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 Verweid ung 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.

Eine besonders günstige Ausgestaltung der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß wenigstens zwei optische Systeme unterschiedlicher Brennweite zum Erzeugen je eines der Teilbilder vorgesehen sind, wobei der Brennweitenunterschied in der Bildebene meßbare Maßstabsunterschiede ergibt. Dadurch gehen nicht nur Helligkeitsunterschiede sondern zusätzlich noch Maßstabsunterschiede in die Messung ein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Die Fig. la, Ib 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 Ausführungsvariänten der Erfindung dar. An Hand der Fig. 5, 6, 7a und 7b sei eine besondere Form der Abfrage der lichtelektrischen Wandler veranschaulicht.

Die Fig. 8 zeigt schematisch den optischen Aufbau eines weiteren Ausführungsbeispieles gemäß der Erfindung. Die Fig. 9 a und 9 b veranschaulichen die in der Ebene der Wandler auftretenden Bilder bei Unscharfe, wogegen Fig. 10 eine besonders vorteil-

309811/0677

-S-

hafte Anordnung von lichtelektrischen Wandlern veranschaulicht.

Bei einem bekannten Entfernungsmesser nach dem Schnittbild-Prinzip mag eine Szene im Berglard bei richtiger Einstellung wie in Fig. la dargestellt, aussehen. Zu beiden Seiten der Schnittlinie S sind in zellenförmiger Anordnung lichtelektrische Wandler n-1 bis · n-19 bzw. n-1* 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 sicherlich nicht mit denen der zugeordneten Wandler n-7', n-8' übereinstimmen. Wahrscheinlich gilt dies auch für die folgenden beiden Wandlerpaare, sicherlich aber wieder für die Wandler n-11 bzw. n-11' aber 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. Ib 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 n-11' in Fig. la übereinstimmt. Bei einer Verschiebung um vier Wandler gemäß Fig. Ib ergibt sich dann für die Wandler n-7 bzw. n-7' die gleiche Beleuchtungsstärke. Bei der gewählten Szene ergibt sich aber auch gleiche Beleuchtung in Fig. Ib bei allen übrigen Wandlerpaaren, so daß der bekannte Entfernungseinsteller bei einer Einstellung gemäß Fig. Ib " richtige Einstellung " signalisieren würde.

Um diesen Übelstand abzuhelfen, sind erfindungsgemäß die beiden. Teilbilder im

- ■ Vj ■ - - '

wesentlichen identisch ausgebildet, wie dies Fig. 2 veranschaulicht. Hiebei werden bevorzugt Kehrbilder, wie dargestellt, verwendet, weil dann die Wandler in nebeneinander lie-

3 0 9-8 1 1/0627

genden 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 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 Kehrbüdern ist an sich bekannt und bietet keinerlei Schwierigkeit. Normalerweise werden hiezu zwei an der Basis angeordnete Objektive verwendet, wobei die Sirahlen eines der Teilbilder eine Umkehreinrichtung durchlaufen. In Fig. 3 ist nun eine bevorzugte Ausbildung dargestellt, bei der an Stelle zweier Objektive ein einziges Objektiv mit einem Vorsatz 1 und einem Grundobjektiv 2 unter Verwendung von Schnittkeilen 3 das Auslangen gefunden werden kann. Hiebei ist zwischen dem Vorsatz 1 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 Abb6-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 Teilspiegel 4 ein Prisma 8 vorgesehen. Dieses Prisma weist in der Diagonale bis zur Mitte eine Spiegelfläche 9 für das Strahlenbündel 5 auf. Das Strahlenbündel 6 hingegen geht ungeknickt 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 Spiegelfläche 9 abgelenkte Strahlenbündel 5 hingegen wird wiederum durch ein Umkehrprisma, im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Pentagon-Prisma 13, geführt und wird von diesem gegen das Prisma 11 gelenkt. Das Prisma 11 weist ebenso wie das Prisma 8 bis zu seiner Mitte eine Spiegelfläche 14 auf, durch welche das Strahlenbündel 5 schließlich über die Hilfslinse 12 den Schnittkeilen 3 zugeführt wird. Die verschieden langen optischen Wege der Teilbündel 5, 6 können durch Umleitungen, Glaswege etc. ausgeglichen werden.

309811/0627

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 vermin- ; dern, ist eine Schaltung gemäß Fig. 5 vorgesehen.

Ih 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 η bzw. n' gelieferten Startimpulses C bzw. D wird von einer Synchronisierschaltung 17 besorgt, die auch die Impulslänge der Startimpulse C, D bestimmt.

Während aber die Zeile η ihren Startimpuls C unmittelbar erhält, durchläuft der Startimpuls 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. Damit wird die Verzögerungseinrichtung 18 nur jedes zweite Mal eingeschaltet und verzögert den Startimpuls D, wogegen sie die zwischenzeitlich anfallenden Startimpulse D unverzögert durchläßt ( Fig. 6 ). Auf diese Weise werden die beiden Diodenzeilen n, bzw. n' im einen Falle gemeinsam und gleichzeitig, im anderen Falle hingegen mit einer gewissen Verschiebung gegeneinander abgelesen, was eine Verschiebung der beiden Teilbilder gegeneinander simuliert.

Die aus der Abfrage der Wandlerzeilen n, n' gewonnenen Videosignale werden anschließen d 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 entspredi enden Pegelwert gebracht wird. Dieser Schmitt-Trigger 23 bzw. 23' digitalisiert das Videosignal und ermöglicht damit eine digitale Weiterverarbeitung.

Es ist wesentlich, daß die Signalwege sowohl hinter der Diodenzeile n, als auch hinter der Zeile n' einander gleich sind, d.h. gleiche Verstärkung, gleichen Frequenz-

309811/0627

— fi —

gang und gleiche Schwellwerte 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-Qatter 25 zugeführt, das 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 phasengleicher Abbildung des anvisierten Objektes auf den Wandlerzeilen n, n' und gleichzeitiger elektrischer Abfrage ( unverzögertem Startimpuls D) sich theoretisch am Ausgange des Exklusiv-Oder-Gatters 25 ein Null-Signal, zumindest aber ein Minimalsignal ergibt. Zur besseren Auswertung des vom Gatter 25 kommenden Signales ist ein Integrator 26 vorgesehen, An dessen Ausgang erscheinen Integrierkurven H ( Fig. 7a), deren Amplitude bei richtiger Einstellung jeweils gleich groß ist. Sind jedoch die beiden Teilbilder gegeneinander versetzt, so ergibt eich infolge der Verschiebung innerhalb der Verzögerungsschaltimg 18 auf Grund des Steuersignals E 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.

Aas den Integrierkurven H wird in einem Überleseverstärker 27 eine Modulationsfrequenz I ( Fig. 7a, b) gewonnen. Der Überlesevarstärker 27 wird hiebei in ähnlicher Weise wie die Verstärker 20, 20' durch eine monostabile Kippstufe 28 gesteuert, die entsprechend dem Zeitfenster F ein Signal G ( Fig. 6) abgibt. Die aus dem Überlesever-Bcärker 27 austretende Modulationsfrequenz I wird bei Scharfeinstellung auf Null abgeglichen. Ist hingegen die Modulationsfrequenz I ungleich Null, so gibt die Phasenlage zur Abfragefrequenz E die Richtung der Abweichung an

309811/0627

Man erhält beispielsweise eine Anzeige mittels Lämpchen 29, 30, wenn die Modulationsfrequenz I durch einen Hochpass 31 geleitet und zwei bistabilen Kippstufen 32, 33 zugeführt wird. Diese Kippstufen 32, 33 werden durch die jeweils entsprechende Flanke ! der Steuerfrequenz E aus dem Frequenzteiler 19 rückgestellt und durch die entsprechenden Flanken des aus dem Hochpass 31 gewonnenen Signals K gesetzt. Damit ergibt sich also an den Lämpchen 29, 30 bei 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 anderen Richtung das Lämpchen 30 im Takte des Signales 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.

An Hand der Fig. 8 wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. In einer Kamera 40 wird durch ein Objektiv 41 ein Objektivstrahlengang bestimmt, der durch einen Strahlenteiler 42 zu einer Filmebene 44 geführt ist. Dieser Filmebene 44 entspricht eine Schärfenebene 44' im Strahlengang des durch den Strahlenteiler 42 reflektierten Anteiles der Lichtstrahlen. Über eine Zwischenoptik L 3 wird das Bild aus der Schärfenebene 44 in einer Bildebene 45 vergrößert, wobei die Strahlen anschließend von einem S trahlenteiler 46 etwa zur Hälfte über ein verhältnismäßig kurzbrennweitiges Meßobjektiv L 1 einem lichtelektrischen Wandler 47 zugeführt werden.

Der durch den Strahlenteiler 46 reflektierte Strahlenanteil gelangt durch ein . verhältnismäßig langbrennweitiges Meßobjektiv L 2 und dahinter zu einem weiteren lichtelektrischen Wandler 48.

Mit Hilfe des kurzbrennweitigen Systems L 1 wird nun ein Objekt in einer Schärfenebene abgebildet, in der der lichtelektrische Wandler 47 liegt. Ebenso bildet das langbrennweitige System L 2 das Objekt im Maßstab 1 : 1 in einer Schärfenebene ab, in der der lichtelektrische Wandler 48 liegt. Ändert sich der Objektabstand, so ändert sich auch der Abbildungsmaßstab, u. zw. bei der kurzbrennweitigen Optik wesentlich mehr als bei rler langbrennweitigen. Beide Bilder sind also nicht mehr gleich groß. Wie dies im Extrem aussehen kann, veranschaulicht Fig. 9.

309811/0627

Hiebei ist in Fig. 9a das Bild am Wandler 48 dargestellt, in Fig. 9b das Bild am Wandler 47 bei unscharfer Einstellung. Am Wandler 47 wird aus einer Szene beispielsweise ein Baum mit einem Stamm 49 abgebildet. Dieser Stamm 49 erscheint in der Ebene des Wandlers 47 wesentlich größer aber auch wesentlich unschärfer. Somit ergibt sich am Wandler 47 nicht nur eine Änderung der Helligkeit durch die Maßstabsänderung, sondern bei Vergrößerung des Bildes gegenüber dem Bild am Wandler 48 auch durch die Änderung der Schärfe des Bildes.

Es ist klar, daß die beiden optischen Systeme L 1, L2 so eingestellt sein müssen, daß bei Scharfeinstellung des Objektivs 41 der Kamera 40 das Bild auf den beiden lichtelektrischen Wandlern 47, 48 gleichen Abbildungsmaßstab besitzt. Wenn dann durch eine falsche Fokussierung des Objektivs 41 eine Abbildung vor-bzw. hinter der Schärfenebene 44' erfolgt, erhält man an den Wandlern 47, 48 ein kleineres bzw. größeres Bild, wobei die Maßstabsänderung am Wandler 48 wesentlich geringer ist. Aus dem Unterschied der Bildgröße erhält man eine Stellgröße, die in an sich bekannter Weise zur Steuerung eines Servomotors zum Fokussieren des Objektivs 41 herangezogen werden kann. Hiezu ist lediglich eine Vergleichsschaltung zwischen den Wandlern 47 bzw. 48 notwendig. Die erforderliche Verstellrichtung wird durch das Verhältnis der Abbildungsmaßstäbe an den beiden lichtelektrischen Wandlern 47,48 ermittelt. Ist die Abbildung am Wandler 47 größer als am Wandler 48, so muß das Objektiv 41 in Richtung auf eine kürzere Entfernung ver,-stellt werden, ist die Abbildung kleiner als am Wandler 48, so erfolgt die Verstellung in Richtung Unendlich. In beiden Fällen erfolgt die Verstellbewegung des Objektivs 41 so lange, bis die Abbildung auf beiden Wandlern gleich groß ist. Es sei hier erwähnt, daß vorzugsweise nur ein kleiner Ausschnitt der aufzunehmenden Szene zur Messung herangezogen wird.

Je stärker die Vergrößerung des Objektivs 41 ist, umso empfindlicher wird die Messung an den beiden Wandlern 47,48. Der Grund hiefür liegt darin, daß sich der Tiefenmaßstab gegenüber der Lateralvergrößerung des Bildes quadratisch ä· dert. Da aber das Vergrößerungsverhältnis des Objektivs 41 nicht beliebig gewählt werden kann, ist es zweckmäßig,hinter dem Strahlenteiler 42 ein Vergrößerungssystem L 3 vorzusehen, damit

3 09-8 1 1/06? 7

bei gegebenem Vergrößerungsverhältnis des Objektivs 41 die Empfindlichkeit der Messung an den Wandlern 47,48 verbessert werden kann. Es hat sich gezeigt, daß man durch eine solche Anordnung eine Änderung des Abbildungsmaßstabes in der Größenordnung von + 13% bzw. - 11 % für den Bereich der Schärfentiefe erhält, was einer Zunahme von 28 % bzw. einer Abnahme von 23 % in der Fläche entspricht. Das Bild, das in der Ebene der vorderen Schärfentiefengrenze entsteht, ist demnach flächenmäßig um etwa 66 % größer gegenüber einem Bild in der Ebene der hinteren Schärfentiefengrenze.

Beträgt beispielsweise im Bereiche der Schärfenebene 44 der Tiefenabstand zweier an den Grenzen der Schärfentiefe für offene Blende befindlicher Objekte 72/1, so ergibt sich etwa durch eine vierfache Vergrößerung mit Hilfe der Vergrößerungsoptik L 3 im Bereiche der vor dem Strahlenteiler 46 gelegenen Schärfenebene 45 ein Tiefenabstand von 1,15 mm.

Unter der Voraussetzung einer solchen Vergrößerungsoptik L 3 werden bei einer Brennweite f = 5 mm des kurzbrennweitigen Systems L 1 und einer Brennweite f = 50 mm des langbrennweitigen Systems L 2 folgende Abbildungsmaßstäbe für die Bilder der Objekte an den Schärftentiefengrenzen im Bereiche von dem Strahlenteiler 46 erhalten, wobei der Abbildungsmaßstab ß in der im Bereich von dem Strahlenteiler 46 liegenden Schärfenebene 45 gleich 1 sei.
Beispiel 1 ; f^= 5 mm " f₂ = 50 mm

Abbildung in der hinteren

Schärfentiefengrenze B₁ = 1,13 ß„= 1, 01

Abbildung in der vorderen

Schärfentiefengrenze B₁= 0, 895 ß = 0, 99

Es ergibt sich somit für dieses Beispiel eine Änderung des Abbildungsmaßstabes in der Größenordnung von -10 bis + 12 %.

Beispiel 2; fj= 10 mm f = 25 mm

Abbildung an der hinteren „., „„ r - ι no

Schärfentiefengrenze 1 '^{Ub l5}2~ ' ^υΔ

Abbildung an der vorderen

Schärfentiefengrenze B₁= 0, 945 B= 0, 973

J- Ca

somit ergibt sich auch bei einem Brennweitenunterschied von 1: 2, 5 ein Maßstabsunter-

309-81 1/0627

schied von - 3 bis 8 4%. Der Maßstabsunterschied hängt aber nicht nur vom Brennweitenunterschied sondern auch von der absoluten Größe der Brennweiten ab. Ein Brennweitenunterschied von mehr als 1:2 ist jedoch vorteilhaft.

An Hand der Fig. 8 wurde lediglich ein einziger Wandler 47 bzw. 48 in jeder Bildebene beschrieben. Eine bessere Aussage über die Scharfstellung läßt sich jedoch dann erzielen, wenn an Stelle eines einzigen, ortsfesten Wandlers entweder ein Wandler verwendet wird, der verschiedene Bildpunkte des durch die optischen Systeme L 1 bzw. L 2 entworfenen Bildes durchläuft oder wenn Wandlerzeilen verwendet werden. Eine bevorzugte Ausführungsform von Wandleranordnungen veranschaulicht Fig. 10, in der Photowiderstände in konzentrischen Ringen angeordnet sind. Identische Anordnungen müssen dann in den beiden Bildebenen der Optiken L 1, L 2 entweder vorgesehen sein oder eine solche Anordnung nacheinander in beiden Bildebenen gebracht werden. Die Abfrage kann nur so erfolgen, daß auf gleichem Radius liegende Photowiderstände der beiden Wandlergruppen miteinander in einer Differenzschaltung liegen; vorzugsweise aber wird eine Abfrageschaltung gemäß Fig. 5 verwendet. Durch die konzentrische Anordnung der Wandler wird dem Zwecke des Maiistabsvergleiehs besser Rechnung getragen. Im Falle einer einzigen in beide Bildebenen verschiebbaren Wandleranordnung muß selbstverständlich ein Meßwertspeicher für die in jeweils einer Bildebene erhaltene Meßinformation vorgesehen sein.

309-81 1/06?7

Claims

Patentansprüche

Entfernungsmesser, vorzugsweise für die Fokussierung von Kameras, mit eitlem Objektiv, insbesondere Kameraobjektiv zum Abbilden eines Objektes in Form von Teilbildern und mindestens einem, vorzugsweise mehreren, lichtelektrischen Wandler, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale:

a) die vom optischen System ( 7; 8-14; 46) gelieferten Teilbilder sind im wesentlichen miteinander identisch und vorzugsweise Kehrbilder;

b) der lichtelektrische Wandler (n, n' ; 47,48 ), 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 zellenförmig, angeordnet.
2. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang des Objektivs (1) Schnittkeile ( 3) vorgesehen sind, wobei in einem Bereich, in dem die die Teilbilder formenden Teilstrahlenbündel voneinander getrennt sind, eine Einrichtung zur Bildumkehr, z.B. ein Dove (7)- oder ein Abbe-König-Prisma (13 ) , vorgesehen ist.
3. Entfernungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang eines Teilstrahlenbündels mindestens ein Umlenlcspiegel ( 9,14) vorgesehen ist.
4. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei optische Systeme (Ll, L 2 ) unterschiedlicher Brennweite zum Erzeugen je eines der Teilbilder vorgesehen sind, wobei der Brennweitenunterschied in der Bildebene meßbare Maßstabsunterschiede ergibt.
5. Entfernungsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl lichtelektrischer Wandler ( 47,48 ) in weiigstens einer Teilbildebene vorgesehen ist, welche Wandler konzentrisch zur optischen Achse angeordnet sind.
6. Entfernungsmesser nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das

309811/0677

Verhältnis der Brennweiten zumindest 1 : 2 beträgt.
7. Entfernungsmesser nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden optischen Systemen ein optisches Vergrößerungssystem ( L 3 ) vorgeschaltet ist, wobei im Falle der Verwendung von aus einem Objektivstrahlengang ausgespiegelter Strahlen für die Entfernungsmessung dieses weitere optische System zwischen dem Strahlenteiler (42) des Objektivstrahlenganges und dem Strahlenteiler (46) für die beiden optischen Systeme unterschiedlicher Brennweite angeordnet ist.
8. Entfernungsmeßverfahren, bei dem von einem Objekt wenigstens zwei Bilder entworfen und sodann die Identität dieser Bilder durch Umsetzen einer Mehrzahl von Bildpunkten jedes Bildes in elektrische Signale und anschließendes Vergleichen der Größe dieser Signale überprüft wird, insbesondere mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß von jedem Bild die Bildpunkte nacheinander in elektrische Signale umgesetzt werden, und daß die Kreuzkorrelation zwischen den den beiden Bildern zugeordneten Signalen ermittelt wird,
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Signalen wenigstens eines Bildes die Laufzeit gegenüber den Signalen des anderen Bildes verschoben wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 8 oder 9, mit einem wenigstens zwei miteinander zu vergleichende Bilder erzeugenden optischen System und mit mindestens zwei Zeilen lichtelektrischer Wandler, insbesondere Photodioden, von denen jedem Bild zumindest eine Zeile zugeordnet ist und deren Ausgangssignale einer Anzeige-und/oder Steuereinrichtung zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Wandlerzeilen ( n, n' ) paarweise einer Multiplikationseinrichtung ( 25) zuführbar sind, deren Ausgang über eine Integriereinrichtung ( 26 ) der Anzeige-und/oder Steuereinrichtung ( 29, 30 ) zuführbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Digitalisieren der Signale am Ausgang jeder Wandlerzeile ein Schwellwertschalter ( 23, 23') vorgesehen ist, und daß die Multiplikationseinrichtung von einem Exklusiv-Oder-Gatter ( 25 ) gebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Schwellwertschalter ( 23, 23' ) ein Iloehpass ( 21, 21') vorgeschaltet ist.

30981 1/0677
13. Vorrichtung nach Anspruch 10,11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzielen einer Laufzeitverschiebung wenigstens einer Wandlerzeile (n' ) eine Verzögerungseinrichtung (18) vorgeschaltet ist, und daß die Anzeige-und/oder Steuereinrichtung ( 29, 30 ) mindestens einen Phasendetektor aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung z.B. ein Frequenzteiler (19 ) für die Verzögerungseinrichtung (18 ) zum sequentiellen Ansteuern derselben vorgesehen ist, wobei den Wandlerzeilen ( n, n'),vorzugsweise hinter der Multiplikationseinrichtung ( 25 ), ein Meßwertspeicher ( 27) nachgeschaltet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Frequenzteilers (19 ) als Steuereinrichtung dessen Ausgang mit dem Phasendetektor verbunden ist.

309811/0627