DE2508376A1

DE2508376A1 - Entfernungsmessersystem

Info

Publication number: DE2508376A1
Application number: DE19752508376
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Asaeda; Tadahide Fukushima; Shigeru Hashimoto; Kazuya Hosoe; Tomonori Iwashita; Seiichi Matsumoto; Tamotsu Shingu; Hideo Yokota
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1974-02-26
Filing date: 1975-02-26
Publication date: 1975-08-28
Also published as: JPS50116031A; DE2508376C3; DE2508376B2; JPS5648847B2

Description

Entfernungsmessersystetn Die Erfindung betrifft ein Entfernungslnessersystem, und zwar insbesondere ein Entfernungsmessersystem zum Ermitteln des Abstandes von einem Objekt durch Aussendung von Strahlung in Richtung auf ein Objekt, von des bestimmt werden soll, in welchem Abstand es sich befindet, wobei die Messung auf dem Prinzip des Basis- bzw. Standlinienentfernuesmessers erfolgt, und wobei die durch das Objekt reflektierte Reflexionsstrahlung empfangen wird.
Es sind bisher verschiedenste Arten von Basis- bzw. Standlinienentfernungsmessern bekannt geworden, ohne daß sie hier im einzelnen dargelegt werden müssen. insbesondere sind solche Basis- bzw. Stqandlinienentfernungsmesser (zu Abkürzungszwecken wird anstelle des Begriffes "Basis- bzw. Standlinie" für sich allein oder in Zusammenhang mit anderen nur der Begriff "Standlinie" benutzt, obwohl auch dann beides gemeint ist) bekannt,die von der Art sind, daß ein oberes und ein unteres Bild miteinander in Deckung gebracht werden, oder daß ein Doppelbildvergleich erfolgt, wobei dieser Abgleich bzw. Vergleich so ausgeführt wird, daß eine automatische Entfernungsermittlung durch eine fotoelektrische Ermittlung des Vergleich- bzw. Abgleichszustandes der Bilder erfolgt; derartige Entfernungsmesser sind bereits von den japanischen Patentanmeldugsveröffentlichungen No. Sho 39-20056 oder Sho 41-1U225 etc. bekannt. Weiterhin ist aus der jauanischen Patentanmeldungsveröffentlichung No. Sho 48-5733 eine automatische Fokuseinstelleinrichtung einer Kamera bekannt, die auf dem Prinzip dieses Standlinienentfernungsmessers mit Vergleich bzw. Abgleich von Bildern basiert.
Z.B. ist aw der japanischen Patentanmeldungsveröffentlicllung No. Sho 39-20056 ein Standlinienentfernungsmesser mit automatischem Vergleich bzw. Abgleich von einem oberen und einem unteren Bild bekannt, wobei der Vergleich bzw. Abgleich so erfolgt, daß zwei fotoelektrische Umwandlungselemente in der Bildebene des oberen und unteren Bildes eng aneinander angeordnet sind, wobei ihre Anordnung in der Bildteilungslinie sandwichartig is-t, und der Vergleichs- bzw. Abgleichzustand der Bilder wird olme Augensicht mittels der zwei -fotoelektrischen Umwandlungselemente bei der Entfernungsmessung ermitteilt, so daß der abstand zu einem Objekt festgestellt werden kann.
Auch die Japanische Patentveröffentlichung No. Sho 41-16225 beschreibt eine Bildvergleichs- bzw. -abgleicheinrichtung, die für einen Standlinienentfernungsmesser-mit Doppelbildvergleich bzw. -abgleich geeignet ist, wobei der Aufbau so ist, daß ein fotoelektrisches Umwandlungselement in einer Brennebene, in der Doppelbilder erscheinen, angeordnet ist, und die Ermittlung des Vergleichs bzw. Abgleichs der Doppelbilder kann automatisch geschehen, indem die Tatsache benutzt wird, daß das Ausgangssignal dieses Elements seinen Maximalwert erreicht, wenn die Doppelbilder auf diesem Element. genau einander angepaßt bzw. abgeglichen sind.
Darüber hinaus ist in der japanischen Patentveroffentlichung No. Sho 48-5733 eine automatische Fokuseinstelleinrichtung einer Kamera beschrieben, die so ausgebildet ist, daß die Tatsache ausgenutzt wird, wonach der Unterschied in den beiden Bildern, die durch optische Positionierung eines Standlinienentfernungsmessers erzeugt werden, eine Funktion des Abstands zu einem Objekt ist, und diese Funktion wird als Ausgangssignal verfügbar gemacht, welches von dem Abstand der Widerstandswerte in einem Paar fot<lelektrischer Umwandlungselemente abhängt, wobei andererseits eine Einrichtung, die ein elektrisches Aus-£angssignal, welches von ihrem Vorwärtsschreiten oder Zurückziehen abhängt, an einer fotografischen Linse vorgesehen ist, und das Ausgangssignal an der Seite der fotografischen Linse folgt dem Ausgangssignal, welches von dem Unterschied bzw.
der Diskrepanz der oben erwähnten beiden Bilder abgeleitet ist, so daß die automatische Fokuseinstellung der fotografierenden Linse durchgeführt werden kann.
Jedoch hat jede dieser Einrichtungen solche allgemeinen Nachteile, daß die Ermittlung des Abstandes unmöglich ist, wenn ein der Messung unterworfenes Objekt keinen deutlichen Unterschien in der Helligkeit gegenüber der Umgebung hat, oder wenn es sich an einem dunklen Ort befindet. Das rührt von der Tatsache her, deß jede dieser Einrichtungen vom sogenannten passiven Typ ist, das bedeutet, daß sie das Licht ermittelt., welches von dem der Messung unterworfenen Objekts. selbst erzeugt wird (d.h. das Licht, das von einem der Messung unterworfenen Objekt erzeugt ist oder externes Licht, welches von dem der Messung unterworfenen Objekt reflektiert wird).
S1s Verfahren zum Ausschalten solcher Nachteile wurde ein Verfahren vom sogenannten aktiven Typ als wirksam in Betracht gezogen, bei dem eire künstliche Strahlung in Richtung auf ein der Messung unterworfenes Objekt projiziert wird und in welchem die Strahlung, die von dem der Messung unterworfenen Objekt reflektiert wird, zum Zwecke der Ausführung einer Entfernungsermittlung festgestellt wird, und eine Einrichtung, die ein solches Verfahren anwendet, ist beispielsweise in den US-Patentschriften 3 435 744 oder 3 442 193 vorgeschlagen worden.
Vliese US-Patentschriften 3 435 744 und 3 442 193 beschreiben völlig identischc Einrichtungen, und in diesen Patentschriften ist eine automatische okuseinstell tinrichtung einer Kamera beschrieben, die so ausgebildet ist, daß das Licht, das von einer Lichtquelle ausgesandt wird, die in einer vorbestimmten Beziehung gegenüber einer Kamera angeordnet ist, nach einem Objekt zu gerichtct wird, und der von einem Objekt reflektiere Lichtstrah] wird von einer fotoempfindlichen Einrichtung empfangen, d e ein fotoelektrisches Umwandlungselement aufweist, das in einer seitlichen Richtung von der Lichtquelle angeordnet ist, und zwar in einer vorbeschriebenen Standlinienentfernung, und dcnn wird die foto empfindliche Einrichtung in den Vergleichs- bzw. Abgleichszustand gegenüber dem reflektierten Lichtstrahl bzw. -bündel gebracht, so daß auf diese Weise der Winkel zwischen dem ausgesandten Lichtbündel bzw. -strahl un@ dem reflektierten Lichtbündel bzw. -strahl ermittelt wird, wodurch die Fokuseinstellung eines fotografierenden Linsens-stems auf der Basis des auf diese Weise ermittelten Winkels erfolgen kann.
Jedoch ist es bei diesem Verfahren erforderlich, daß der Intensitätsunterschied von schwacher Strahlung, die durch ein Objekt reflektiert worden ist, durch ein fotoelektrisches Umwandlungselement ermittelt wird, so daß es infolgedessen lur Erzielung es deutlichen Ausgangssignals nötig ist, daß die Intensi-vi- der Strahlung infolge des Strahlungsflusses, welcher auf das fotoelektrische Umwandlungselement auffällt, wesentlich höher als die Rands-trahlungsintensi-tät, die ermittelt werden kann; infolgedessen hat dieses Verfahren den Nachteil, daß die Genauigkef t der Entfernungsermittlung geringer wird, wenn der Abstand au einem der Messung unterworfenen Cbjekt größer wird. Dalier ist es in einer das obige Verfahren verwirklichenden Einrichtung nötig, daß die Strahlungsquelle eine hohe Strahlurgsausgangsleistung hat, wodurch der Leistungsverbrauch ansteigt, und eine solche Einrichtung ist als Entfernungsmessungseinrichtung zur Verwendung in einer optischen Einrichtung Kleiner Abmessungen, wie beispielsweise in einer Kamera, nicht notvendigerweise geeignet.
Mit der vorliegenden Erfindung soll ein völlig neues Entfernungsmessersystem vorgeschlegen werden, in welchem die ooen erwähnten Hachteile der konventionellen Einrichtungen ausgeschaltet sind.
Veiterhin wird mit der Erfindung ein Entfernungsmessersystem ur Verfügung gestellt, bei dent Strahlung zu einem Objekt gerichtet wird, und bei dem das durch da Objekt reflektierte Strahlenbündel zur Ermittlung des Abstands zu dem objekt empfangen wird, weei die Ausbildung so ist, daß es möglich ist, den Abstand zu cer- Objekt mit hohem Genauigkeitsgrad zu er-: itteln, und z.'-? selbst dann, wenn die Strahlungsquelle eine geringe Strahlungsáusgangsleistung besitzt.
Außerdem wird mit der Erfindung ein Entfernungsmessersystem geschaffen, bei dom der Strahlungsfluß, der von einer Strahlungsquelle ausgestrahl-t und von einem Objekt reflektiert worden ist, intermittierend auf eine fotoelektrische Umwandlungseinrichtung gestrahlt wird, und der zwischenraumweise bzw. -abhängige Verschiabungsbetrag des vom Objekt reflektierten Strahlungsflusses, der entsprechend dem Abstand zum Objekt erzeugt wii'd, wird in ein solches Signal umgewandelt, daß sich eine Umwandlung in solche Zeitreihen ergibt, wie sie dem Abstand zum Objekt entsprechen, so daß der Abstand zum Objekt ermittelt werden kann.
Schließlich wird mit der Erfindung ein Entferrnrngsmessersystem vorgeschlagen, bei dem die zu einem Objekt ausgesandte und von demselben reflektierte Strahlung empfangen wird, so daß der Abstand zu den Objekt in einer solchen Form ermittelt werden kann, die geeignet ist, in einer Fokusermittlungseinrichtung oder einer autcmatischen Fokuseinstelleinrichtung eines optischen Systems in einem optischen Instrument kleiner abmessungen, wie lleispielsweise in einer Kamera o. dgl., angewandt zu werden.
Endlich wird mit der Erfindung ein Entfernungsmessersystem ur Verfügung gestellt, das erfindungsgemäß bei einer automatischen Fokuseinstelleinrichtung in einem optischen Instrument, wie beispielsweise in einer Kamera o. dl., angewandt wird.
Zusammengefaßt betrifft die Erfindung ein Entfernungsmessersystem zum Ermitteln des Abstandes zu einem Objekt, wobei Strahlung in Richtung auf das Objekt ausgesandt wird, dessen Abstand auf der Basis des Prinzips eines Standlinienentfernungsmessers zu ermittelt ist, und die durch das Objekt reflektierte Strahlung wird empfangen. Das erfindungsgemäße System zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß der Abstand zu einem Objekt ermittelt wird, indem eine fotoelektrische Umwandlungseinrichtung mit Strahlung bestrahlt wird und dann das Signal, das am Ausgang dieser fotoelektrischen Umwandlunrcseinrichtung erscheint, mit einem vorbeschriebenen bzw. vorbestimmten Referenzsignal verglichen wird. Das erfindungsgemäße System weist zu diesem Zweck eine Strahlungserzeugungsquelle zum Erzeugen von Strahlung auf, sowie ein Strahlungs- bzw. Lichtempfangssystem, das mit einem vorbeschriebenen bzw. vorbestimmten Standlinienabstand von der Strahlungserzeugungsquelle angeordnet ist, so daß es die reflektierte Strahlung empfängt, welche von der Strahlungserzeugungsquelle ausgesandt und durch das Objekt reflektiert wordell ist; weiterhin eine fotoelektrische Umwandlungseinrichtung, die dazu dient, die Strahlung von dem Strahtungs- bzw. Lichtempfangssystem, die durch das Objekt reflek-@iert worden ist, aufzunehmen; eine Schwingungseinrichtung, @elche die Funktion hat, die vorerwähnte fotoelektrische Umwandlungseinrichtung illit der von dem vorgenannten Objekt reflektierten Strahlung intermittierend zu bestrahlen, wobei sich diese Schwingungseinrichtung innerhalb des Strahlungsweges zwischen der fotoelektrischen Umwanglungseinrichtung und der vorgenannten Strahlungsquelle befindet; eine Referenzsignalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Referenzsignals; und eine Signalvergleichseinrichtung zum Vergleichen des Signals, welches durch die vorgenannte fotoelektrische Umwand-Lungseinrichtung erzeugt worden ist, und des vorstehend erwähnten Bezugssignals.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in den Figuren der Zeichnung im Frinzip dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung, die einen theoretischen Aufbau eines Entfernungsmessersystems gemäß der Erfindung veranschaulicht; Fig. 2 ziegt eine Kurvendarstellung, welche die Beziehung zwischen dem Betrag Ú der Rotationsverschiebung einer dünnen Platte 10 in Fig. l und dem Winkel α (D), der von dem von einem Objekt reflektierten Strahlenbündel mit der optischen Achse des Lichtompfangssystems der Fig. l gebildet wird, veranschaulicht; Fig. 3 ziegt eine Kurvendarstellung eines zeitlichen Verlaufs einer Schwingung in dem Fall, in welchem die dünne Flatte 10 in Fig. l mit einem konstanten Zyklus und einer konstanten Amplitude schwingt; Fig. 4 zeigt eine schematische Darstclung, welche den Aulbau wichtiger Teile eines Austührungsbeispiels eines Entfernungsmessersystems nach der Erfindung veranschaulicht; Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild, das Einzelheitea einer elektrischen Schaltung des in Fig. 4 dargesteliten Entferm ungsmessersystems veraaschaulicht; Fig. 6 zeigt eine Wellenformdarstellung zur Veranschaulichung der zeitlichen Veränterumg der Schwingungswellenform der dünnen Platte 10 zu der zeit, in welchen sich das oben genannte System im Betrieb befindet, sowie zur Veranschaulichung der Veränderungen im Ausgangssignal, das in jedem der Haltungsteile 26, 18 (9), 23, 24, 27, 28, 29 und 30 der elektrischen Schaltung der Fig. 5 erzeugt wird; Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung, welche den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer Schwingungseinrichtung veranschaulicht, die für ein Entfernungsmessersystem nach der Erfindung geeignet ist; Fig. 8 zeigt eine Ausgangssignal-Wellenformdarstellung, welche die zeitliche Veränderung des Ausgangssignals veranschaulicht, das bei dem Vorgang erzeugt wird, bei welchem ein Reforenzsignal von einer @reiber- bzw. Antriebsschaltung der in Fig. 7 gezeigten Schwingunsseinrichtung erhalten wird; Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung, in der nur ein regenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 verbesaerter Teil einer zweiten Ausführungsform eines Entfernungsmessersystems nach der Erfindung dargestellt ist; Fig. 10 zeigt. eine schematische Darstellung nur eines verbesserten Teils des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 von einor dritten Ausführungsform eines Entfertungsmessersystems nach der Erfindung; Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus von wichtigen Teilen einer Ausführungsform eines Entferrungsmessersystems gemäß der Erfindung, wie es bei einer automatischen Fokuseinstelleinrichtung einer Kamera angewandt wird; Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines@@ierten Ausführungsbeispiels eines Entfernungsmessersystems @ach der Erfindung, das auf eine antomatische Fokuseinstelleinrichtung einer Kamera angewandt ist; Fig. 13 zeigt ein Blockschaitbild zur Veranschaulichung von Einzeiheiten einer elektrischen Schaltung der in Fig. 12 gezeigten automatischen Fokuseinstelieinrichtung; Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung zur teilweisen Veranschaulichung nur eines verbessorten Teils des in Fig. 12 gezeigten Aufbars, insbesondere eines abgewandelten Ausführungsbeispiels für die in den Fig. 12 und 13 gezeigte Ausführungsform einer automatischen Fokuseinstelleinrichtung; Fig. 15 zeigt eine schematischen Darstellung zur teilweisen Veranschaulichung nur eines verbesserten Teils des in Fig. 12 dargestellten aufbars, insbesondere eines abgewandelten Ausfüärungsbeispiels der in den Fig. 12 und 13 veranschaulichten automatiscl en Fokuseinstelleinrichtung; und Fig. 16 zeigt eine perspektivische Ansieht. welche das äußere Aussehen eines Filmkannerasystems für lebende Bilder veranschaulicht, das eine automatische Fokuseinstelleinrichtung besitzt, die in den Fig. 11 bis 15 gezeigt ist und die ein Entfortungsmesserayatom nach der Erfindung aufweist.
Nunmehr aollen Ausführungsbeispiels eines orfindungsgemäßen Entfernungsmessersystems unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher e@läutert werden, Zunächst sei das Prinzip der Erfindung unter Benutzung der Fig. 1 bis 3 erläutert. In Fig. 1 bedeutet 1 eine Strahlungserzeugungsquelle, wie beispielsweise eine Wolframlampe, eine Lichtdiode, eine Entladungsröhre, etc. Mit 2 ist ein optisches Projektionssystem bezeichnet, durch welches das Bild der Stahlungserzeugungsquelle auf ein Obgekt projiziert wird, das in der Zeichnung nicht dargestellt ist. 3 ist ein Filter zur Änderung der durch die Strablungserznugungsquelle 1 erzeugten Strahlung in nicht sichtbare Lichtst@ahlung bzw. einen nicht sichtbaren Lichtstrom etc., wenn cas erforderlich ist, und diese Strahlungserzeugungsquelle @, das optische Projektionssystem 2 und das Filter 3 sind zu einem Projektor zusammengesetzt. 4 ist eine optische Achse für die projektion. 6 ist oin Filter zur Abschirmung von solchen unerwünschten bzw. unnätigen Lichtstrahlungen bzw. Lichislrömen, wie Sonnenlicht, Lichtbündel von elektrisenem Licht eic. Mit 7 ist ein optisches Lichtempfangssystem bezeichne@. mit welchem das Bild des auf einem Objekt ausgebildeten Sirahlungsflusses abgebildet wird. 5 ist die optische Achse des optischen Lichtempfangssystems 7, wobei diese Achse von der optischen Achse des Projektors um ein @eeignetes Basis- bzw. Standlinienintervall getrennt angeoranet ist. 8 ist eine Maske, die in ihror Mitie einen feinen Schlitzteil 8a be@itzt. 9 ist ein fotoelektrisches Umwandlungselement, das gerare hinter dem Schlitz@il 8a der Maske a angoordnet ist. Eine dünne Platte 10, die einen Teil 10a @iner Spiegelebene mit regulären Reflektionseigenschaften aufweist, ist i@nerhalb eines ontischen Weges des Lichtempfangssystems 7 so an@errdnet, daß sie um eine Bchwenkachse 11 eine Schwenk- bzw. Schwingbewegung ausführen kann.
In dem vorerwähnten Aufbau fällt der Strahlungsfluß, der nach seiner Projektion mittels eines Projektors durch ein Objekt reflektiert worden ist, in das Lichtempfangssystem 7 ein, wobei dieser Lichtfluß fast auf die optische Achse 5 abgeglichen ist, bzw, dieser optischen Achse angepaßt ist, wenn sich das Objekt in einem sehr breiten Abstand befindet; dann wird der Lichtfluß durch die Spiegelplatte lOa der dünnen Platte 10 in einer Position reflektiert, die durch die ausgezogene Linie veranschaulicht ist, und der Lichtfluß fällt nach Durchgang durch den Schlitzteil 8a der Maske 8 auf das fotoelektrische Umwandlungselement 9. Andererseits fällt der Strahlungsfluß, der von einem Objekt, welches sich in einem verhältnismäßig nahen Abstand, beispielsweise im Abstand D befindet, reflektiert und zurückgeschickt wird, längs des durch die strichpunktierte Linie 5' in der Zeichnung veranschaulichten Weges in das optische Lichtempfangssystem 7 ein.
)[enn jedoch die dünne Platte 10 in einer Position ist, wie sie durch die ausgezogene Linie veranschaulicht wird, dann trifft der Strahlungsfluß, der über den Weg 5' einfällt, nicht auf das fotoelektrische Umwandlungselement 9, wie man aus der Zeichnung erkennt. Wenn zu diesem Zeitpunkt die dünne Platte 1C un die Schwenkachse 11 aus der durch die ausgezogene Linie dargestellten Positicn um den Winkel G rotiert bzw. verschwenkt wird und in die bei 10' veranschaulichte Position gelangt, dann wird der huber den Weg 5' einfallende Lichtflu@ richtig auf das fotoelektrische Umwandlungselement 9 ;e.enkt, nachdem er durch den Schlitzteil 8a hindurchgegangen ist. Infolgedessen wird der Betrag G der Drehverschisbung aus der durch die ausgezogene Llnie der dünnen Platte 10 veranschaulichten Position gemäß dem Abstand l zu einem Objekt' verändert, so daß der Strahlungsfluß, der von dem Objekt reilektiert worden ist, genau auf das iotoelektrische Umwandlungselement 9 auffällt.
Die Art und Weise dieser Veränderung ist in Fig. 2 dargestellt.
In der Kurvendarstellung der Fig. 2 ist α (D) der Winkel zwischen der optischen Achse 5 des optisches Lichtempfangssystems 7 und dem Einfallsweg des von einem Objekt reflektierten Strahlug@flusses, wie in Fig. 1 veranschaulicht ist, und dieser Winkel ist offensichtlich entsprechend dem Abstand D zu dem Objekt bestimmt.
Wenn hier die diiniie Platte 10 mit einem Zyklus T und einer Amplitude A mit einer geeigneten, in der Zeichnung nicht dargestellt an Schwingungserzeugugseinrichtung in Schwingung versetzt bzw. gehalt@h wird, dann erfolgt ein wiederholtes internittierendes Auftreffen des Strahlungsflusses in einer entsprechenden Beziehung zum Objektabstand D auf das fotoelektrische Umwandlungselement 9, wie man aus den obigen Erläunerungen erkennen kann. Die Art und Weise dieses wiederholten Binfalles des Strahlungsflusses ist in PiS. 3 veranschaulicht.
In dieser Figur ist die Abszissenachse die Zeitachse, und die Sinuswelle veranschaulicht den zeitlichen Vorgang der Schwingung cler dünnen Platte 10, die mit einem Zyklus T und einer Amplitude A schwingt. Entsprechend dieser Kurvendarstellung ist die Zeit, in welcher oer Strahlungsfluß, der von dem Objekt in irgendeinem gegebcen Abstand D reflektiert wurde, auf das fotoelektrische Unwandlungselement 9 auffällt gleich der Zeit, @u @@@@@@@@@ünne Flatte 10 um den Winkel Ú verschwenkt worden n erreicht, die bei 10' in Fig. 1 ange-@eutet is, und dieser Zeitpunkt ist jeweils durch t1, t2, t3, t4 .... in Fit. 3 veranschaulicht. ;enn der Zeitunterschied zwischer t1 und t2 und der Zeitunterschied zwischen t3 und t4 durch w (D) ausgedrückt wird, dann ist W (D) offenbar eine Funktion des Objektabstandes D, und wenn infolgedessen das Zeitintervall on W (D) und W (D/2) beispielsweise in Impulse mit der Breite W (D) oder W (D)/2, etc. umgewandelt wird, um diesen elektrisch zu ermitteln, dann zeigt das Signal desselben den Objektabstand D an.
Wie man aus deni vorstehend dargelegten Prinzip der Abstandsermittlung in einen Entfernungsmessersystem nach der Erfindung ersieht, ist es bei diesem Ermittlungsverfahren nicht notwendig, den Unterschied der Stärke der vom Objekt reflektierten Strahlung zu ermitteln, vielmehr braucht das fotoelektrische Umwandlungselement 9 nur einfach festzustellen, ob bom Objekt reflektierte Strahlung einfällt oder-nicht (auf das Umwandlungselement auffällt), und infolgedessen kann die Strahlungsausgangsleistung der Strahlungserzeugungsquelle 1 verhältnisäig klein sein und die Störung bzw. Verminderung.der Ermittlungsgenauigkeit mit dem Zunehmen der Entfernung zum Objekt kann soweit :ie möglich verhindert werden.
kls nächstes wird ein Beispiel eines En-Lfernungsmessersystefls gemäß der Erfindung, das auf dem oben angeführten Prinzip basiert, anhand der Fig. 4 bis 6 näher erläutert. In Fig. 4 sind Aufbau und Funktion der Elemente, denen die Bezugszeichen 1 bis 10 und c3a, ?Oa zugeordnet sind, die gleichen, wie Aufbau und Funktion der ltit denselben Bezugszeichen versehenen Eleinente in Fig. 1. Mit 11' ist eine Welle bezeichnet, die fest an einem Haltetei? 12 vorgesehen ist, und die diinne Platte 10, die an dieser Welle 11' befestigt ist und die Schwingung dieser dünnen Platte 10 werden mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten Schwingungserzeugungseinrichtung mit konstantem Zyklus und konstanter Amplitude um die Welle 11' fortgesetzt bzw. aufrecht erhalten. 12a ist ein vorspringender Teil des vorerwähnten Halteteils 12, und dieser Teil ist so vorgesehen, daß e einen Schalter 13 in der Position schließt, in welcher die dünne Platte 10 ihre maximale Schwingung ausführt. Das fotoelektrische Umwandlungselement 9 und der Schalter 13 sind mit einer Steuerschaltung 14 verbunden, deren Aufbau weiter unteii näher erläutert wird, und diese Steuerschaltung 14 nimmt als Eingangs signale das Ausgangs signal des fotoelektrischen Umwandlungselements 9 und das Reierenzimpuls-Signal, welches durch Schließen des Schalters 13 erzeugt wird, auf. 15 ist ein Meß- bzw. Anzeigeinstrument zum Anzeigen des Abstands zu einem Objekt auf der Bas @gangssignals von der Steuerschaltung 14.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, in dem Einzelheiten einer elektrischen Schaltung dieses Ausführungsbeispiels dargestellt sind. Hier ist 17 eine Strahlungsquelle, mit der Strahlung, die durch einen Inpulsmodulator 16 mit einer vorbestimmten Frequenz modulier4: ist, projiziert wird, und diese Strahlungsquelle ist der Strahlungsquelle 1 in Fig. 1 äquivalent. Mit 18 ist ein Strahlungsfluß-Empfangskörper zum intermittierenden Empfang des von einem Objekt reflektierten Strahlungsflusses bezeichnet, der en fotoelektrischer Umwandler zum Erzeugen eines dem Strahlungsfluß entsprechenden Ausgangsflusses ist und dem fotoelel-ttrischen Umwandlungselement 9 in Fig. 4 entspricht. 19 ist ein Vorverstärker zum Verstärke des Ausgangssignals, und 20 -:,ut ein Bandpaßfilter, welches dazu dient, nur das Eingangssignal durchzulassen, das in der Nähe der nodulierten Frequenz liegt, und der Ausgang dieses Filters c'O wird durch einen Verstärker 21 verstärkt und in eine Detektorschaltung 23 eingegeben. Außerdem wird der Ausgang des Verstärkers 21 durch eine automatische Verstärkungssteuerschaltung 2': rückgekoppelt, so daß auf diese Weise die Stabilisierung der Funktion der gesamten Steuerschaltung sinchergestellt wind. In der Detektorschaltung 23 wird der Halbzyklus des Eirgangssignals abgeschnitten, und in einem Filter 24, das niedrige Frequenz durchläßt, wird das Nidrigfrequenzelement herausgenommen und in eine Torschaltung 25 eingegeben. 26 ist ein Referenzimpulsgenerator zur Erzeugung eines Referenzsignals, das auf einem zyklischen Schließen des Schalters 13 basiert. 27 ist ein Torimpulsgenerator zur Erzeugung von Torimpulsen durch Eingabe von Referenzimpulsen von dem vorerwähnten Referenzimpulsgenerator 2r; und die oben erwähnte Torschaltung 25 wird durch die im Torimpulsgenerator 27 erzeugten Torimpulse geöffnet. Diese Torschaltung 25 läßt das Ausgangssignal von dem niedrige Frequenzen durchpassenden filter 24 nur dann passieren, wenn sie geöffnet ist.
28 ist eine Differenzierschaltung zum Differenzieren des Signals, welclies durch die Torschaltung 25 hindurchgegangen ist. 29 ist eine Gleichrichterschaltung zum Gleichrichten des differenzierten Ausgangssignals der Differenzierschaltung 28, 30 ist ein Flip-Flop, in welches die Ausgangsimpulse vom Referenzimpulsgenerator 26 als Setzsignal eingegeben werden und in welches das Ausgangssignal von der Gleichrichterschaltung 29 als Rücksetzsignal eingegeben wird, und die Breite der Ausgangsimpulse von diesem Flip-Flop entspricht eine bzw. dem ObjektabEtand. 31 ist eine Inteí,rationsschaltung zum Integrieren des Ausgangssignals vom Flip-Flop 30, während 2 ein Verstärker zum Verstärken des Ausgangssignals der Integrationsschaltung 31 ist, und das vorerwähnte Keß- bzw. Anzeigeinstrument 15 ist mit der Ausgangsseite des Verstärkers 32 verbunden.
In den Kurvendarstallungen (a) bis (i) der Fig. 6 sind Schwingungswellenformen der dinnen Platte 10 währeud der Betriebszeit des Systems mit dem oben erwähnten Aufbau dargestellt, sowie Ausgangswellenformen jeweils Jedes der Schaltungsteile 26, 18 (9), 23, 24, 27, 28, 29 und 30 der elektrischen Schaltung der Fig. 5, und nunmehr soll die Funktion des Systems dieses Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figur 6 näher erläutert werden; die Abzissenachse bedeutet in allen Fällen die Zeit.
Zunächst wird eine Schwingungserzeugungseinrichtung, die in der Zeichnung nicjtt dargestellt ist, in Betrieb gesetzt, so daß die dünne Platte 10 mit einem konstanten Zyklus und einer konstanten Amplitude schwingt, wie in Fig. 6 (a) veranschauicnt ist, und gleichzeitig wird die Steuerschaltung 14 eingeschaltet, so daß Feder Schaltungsteil innerhalb der Steuerschaltung 14 in der Betriebszustand gebracht wird. Wenn nun slier die Schwingung der dünnen Platte 10 gestartet wird, dann wird der Schalter 13, wie oben erwähnt, in der maximalen Schwingposition der dünnen Platte 10 geschlossen, und der Referenzimpulsgenerator 26 gibt am Ausgang einen Referenzmpuls ab, wie er in Fig. 6 (b) dargestellt ist, und zwar basierend auf der Schließen des Schalters 13. Die Frequenz der Referenzimpulse ist gleich der Schwingungsfrequenz der dünnen Platte 1O, und diese Referenzimpulse werden dem Torimpulsgenerator 27 zugeführt, so daß sie die Schaltung des Torimpulsgenerators triggern, und außerdem werden die Refepenzimnulse dem Flip-Flop 30 als dessen Setzsignal zugeführt.
lls nächstes wird die Strahlungsquelle 17 eingeschaltet, und frequenzmodulierte Strahlung wird zu einem Objekt projiziert dessen Abstand ermittelt werden soll und das hier nicht dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der Strahlungsfluß, der durch das Objekt reflektiert und zurückgeschickt worden ist, mittels der bienen Spiegel@latte lOa der dünnen Platte 10 reflektiert, nachdem es das optische Lichtempfangssystem 7 passiert hat; dnn wird das Lich-t durch den Schlitzteil 8a er Maske 8 naci em fotoelektrischen Umwandlungselement 18 (9) hin gerichtet, da jedoch die dünne Platte 10 mit einem konstanten Zyklus und einer konstanten Amplitude schwingt, wie vorstehend erwällnt, erhält das fotoelektrische Umwandlungselement 18 (9) (bzw. 9 1n Fig. 4) den von dem Objekt reflektierten Strahlungsfluß durch den Schlitzteil 8a intermittierend. Zu dieser Zi?it hat das Signal, welches von dem fotoelektrischen Umwandlungselement 18 (9) erzeugt worden ist, die in Fig. 6 (c) gezeigte Form, und dieses Signal wird in einem Zyklus zweimal erzeugt, und das Zeitintervall dieses Signals entspricht dem Abstand zu dem Objekt.
Das Ausgangssignal des fotoelektrischen Umwandlungselements '8 (9) wird, nachdem es vom Verstärke 19 verstärkt worden ist, durch das Baidpaßfilter 20 gefiltert, und der Halbzyklus des Ausgangssignals wird nach Verstärkung durch den Verstärker 21 mittels der Detektorschaltung 23 abgeschnitten, wie Fig. 6 (d) veranschaulicht. Das Ausgangs signal der Deteksorschaltung 23 wird durch das niedrige frequenzdurchlassende Filter 24 gefiltert, und nur das Niedrigfrequenzelement des Signals wird durcligelassen, wie hier. 6 (e) zeigt.
Andererseits wird der Torimpulsgenerator 27 durch den Referenzimpuls (Fig.6) (1) getriggert, der als Ausgang am Referenzimpulsgenerator 26 erscheint, und der Torimpulsgenerator 27 erzeugt Impulse ia,t vorbestimmter Breite, wie in Fig. 6 (f) gezeigt ist, und diese Impulse werden der Torschaltung 25 als Torimpulse dieser Schaltung zugeführt. Im vorliegenden Beispiel wird der Torimpuls (Fig. 6) (f) erzeugt, zu der der Referenzimpuls (Fig. 6) (b) erzeugt wird, und der lorimpuls .st so eingestellt bzw. gesetzt, daß er fortgesetzt wird, beispielsweise äber einen halben Schwingungszyklus der dünnen Platte 10, und die Torschaltung 25 wird während dieser Periode, in welcher der Torimpuls erzeugt wird, in den geöffneten Zustand versetzt bzw. in diesem Zustand gehalten.
Die Torschaltung 25 läßt- das Ausgangssignal des niedrige Frequenz durchlassenden Filters 24 nur dann passieren, wenn sie durch den vorc-rwähnten Torimpuls (Fig. 6 (f) im geöffneten Zustand st, so daß nur eines der Signale des in einem Schwingungsxyklus der dünnen Platte 10 erzeugten Signalpaares die Torschaltung passieren und in die Differenzierschal tung 28 gelangen kann. Das in die Differenzierschaltung 28 eingegebene Signal wird differenziert, wie in Fig. 6 (g) veranschaulicht ist, , dann wird es durch die Gleichrichterschaltung 29 gleichgerichtet, und weiter wird es, nachdem das positive Element ces differenzierten Ausgangssignals abgeschnitten worden ist, wie in Fig. 6 (h) dargestellt, in das Flip-Flop 30 als dessen Rücksetzsignal eingegeben.
@ährend das Flip-@lop 30 in seinem EIM-Zustand verharrt, nachdem es gesetzt worden ist, und zwar solange, bis es wieder tückgesetzt wird, ist sein Ausgangsimpuls in Fig. 6 (i) veranschaulicht.
Hiernach wird das- Flip-Flop 30 synchron zur Erzeugung der Referenzimpulse (Fig. 6) (b) im Referenzimpulsgenerator 26 gesetzt, und es wird durch das Ausgangssignal (Fig. 6) (h) der Gleichrichterschaltung 2a rückgesetzt, so daß die Impulsbreite seines Ausgangssignals (lg. 6) (i) der Größe W (D)/2 entspricht, wie im Zusammenhang wit der ig. 2 erläutert worden ist, d.h., diese Impulsbreite entspricht dem Abstand zum. Objekt. Das Ausgagssignal des Flip-Flops 30 wird durch die Integrationsschaltung 31 integriert und durch den Verstärker 32 verstär@t, dann wird es in einon Strom- oder Spannungswert umgewandelt, welcher dem Objektabstand entspricht.
Daher zeigt das Meß- bzw. Anzeigeinstrument 15, daß mit dem Ausgang des Verstrrkers 32 verbunden ist, den Abstand zu eine Objekt auf der Pesis dieses Strom- oder Spannungswertes an.
Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer für ein Entfernungsmessersystem nach der Erfindung geeigneten Schwingungseinrichtung.
In dieser Figur ist 33 ein Teil, ,welches ein Ende einer elastischen dünnen Platte 34 hält, auf deren Oberfläche beispielsweise Gold, Aluminium etc. aufgedampft ist, so daß sie eine reguläre Reflexionsspiegelebene 34a bildet. Ein Permanentmagnet 75 ist an einem Teil der dünnen Platte 34 befestigt. Mit 36, 36' sind Eisenkerne bezeichnet, die so angeordnet sind, daß sie dem Permanentmagneten 35 mit sehr geringem Zwischenraum entsprechen bzw. gegenüber diesem Permanentmagneten in sehr geringem Abstand angeordnet sind, und um die Eisenkerne 36 bzw. 3G' sind Spulen 37, 37' gewickelt.
Die Spule 37 ist mit der Basis eines Transistors Tr1 verbunden, während die Spule 37' mit dem Kollektor eines Transistors Tr2 verbunden ist. Nunmehr soll die Funktion der Schwingungseinrichtung mit dem vorerwähnten Aufbau näher erläutert werden: Wenn der Schalter S in Fig. 7 geschlossen ist,- dann fließt ein Basisstrom aus einer Stromquelle E uber-einen Widerstand VR1 zum Transistor Tr1, und gleichzeitig fließt Strom zur Spule 37 und magnetisiert den Eisenkern 36, so daß der Permanentmagnet 35 angezogen wird. Das magnetische Feld der Spule 37 nimmt zu und der Strom, welcher dem Basisstrom des Transistors Tr1 durch elektromotorische Induktionskraft entspricht, fließt zu der Spule 37'. Dann kehrt die dünne Platte 34 auf--grund ihrer Eigenelastizität in ihren ursprünglichen Zustand zurück, und gleichzeitig wird der Permanentmagnet 35 dann vom Eisenkern 36' angezogen, der auf der anderen Seite magnetisiert ist, aber der Permanentmagnet 35 hat die Neigung, wieder in seine ursprüngliche stationäre Position zurUckzukehren, und zwar durch die Herabsetzung des Kollektorstroms des Transistors Tr2 infolge der Herabsetzung des Basisstroms des Transistors Tr1 und der Elastizität der dünnen Platte 34 selbst, Jedoch geht die dünne Platte 34-jetzt über ihre stationäre Position hinaus und nähert sich dem Eisenkern 36 wiederum durch den gleichen bzw. ähnlichen Vorgang, wie er oben erläutert wurde. Wenn jetzt der Strom der Spule durch weitere stärkere elektromotorische Kraft erhöht wird, wird die Amplitude der dünnen Platte 34 allmählich vergrößert und geht dann in einen stabilen Schwingungszustand mit einer charakteristischen Frequenz über. Diese charakteristische Frequenz ist durch die Beziehung zwischen den Abmessungen, der Dicke der dünnen Platte und dem Gewicht des Permanentmagneten 35 bestimmt.. Außerdem ist in Fig. 7 eine Diode D zum Absorbieren der umgekehrten elektromotorischen Kraft der Spule 37' dargestellt, sowie ein Kondensator C, der ein Schwingendes Transistor Tr1 verhindert. Auch kann die Amplitude der dünnen Platte 34 durch Einstellung des Widerstandes VR1 verändert werde.
Obwohl in dem Beispiel der Fig. 4 der Referenzimpuls (Fig. 6) (b) durch eine mechanische Einrichtung vcn der Schwingung der dünnen Platte 10 erzeugt wird,, d.h. durch den vorspringenden Teil 12a des Halteteils 12 und den Halter 13, der dadurch geschlossen wird, ist es natürlich auch möglich, die Referenzimpulse elektrisch s.hne Anwendung dieser mechanischen Einrichtung zu erzeugen. Dieses elektrische Verfahren soll nunmehr erläutert werden.
In Fig. 8 (a) bis (d) sind Signalwellenformen veranschauliest, die in jedem Stadium auftreten, wenn ein Referenzimpuls von einer Treiber- bzw. Antriebsschaltung der oben erwähnten Schwingungseinrichtung erzeugt wird, wobei die Abszissenachse in allen Fällen zur Darstellung der Zeit dient.
In Fig. 7 ist das elektrische Signal am ausgangsseitigen Ende des Transistors Tr1 bei To, d.h. die Wellenform der Kollektorspannung des Transistors Tr1 von der Form, wie in Fig. 8 (b) dargestellt. Und wenn der Permanentmagnet 35 sich dem engsten Abstand zum Eisenkern 36 in der Schwingungswellenform der dünnen Platte 34, die in Fig. 8 (a) gezeigt ist, näher, dann beginnt der Kollektorstrom des Transistors Tr1 zu fließen, und das elektrische Potential an der Stelle To steigt plötzlich an. Danach wird dieses elektrische Potential nahezu bei diesem Wert-gehal-ten, bis sich der Permanentmagnet 35 in der engsten Annäherung zum Eisenkern r6' befindet, und der Transistor Tr1 wird zu hier, Zeitpunkt in den gesperrten Zustand übergeführt, wenn der Permanentmagnet 35 eingste Annäherung zum Eisenkern 36' erreicht, und das elektrische Potential bei To fällt plötzlich ab und wird Null. Wenn diese Kollektorspannung in die Differenzierschaltung 71 in Fig. 7 eingegeben wird, dann wird das Ausgangssignal dieser Differenzierschaltung 71 ein Impuls mit siner solchen Wellenform, wie sie in Fig 8 (c) gezeigt ist und wenn die in der zuletzt genannten Figus dargestellten Impulse weiterhin durch eine Gleichrichterschaltung 72 gleichgerichtet werden, dann erhält man ein Impulssignal mit der in Fig. 8 (d) veranschaulichten Wellenform, so daß man infolgegessen solche Referenzimpulse erhält, @ie sehr genau mit der maximalen Schwingungsposition der dunnen Platte 34 übereinstimmen.
Obwohl vorstehend eine Ausfünrungeform erläutert ist, bei welcher die dünnen Platten 10, 34, die Planspiegelteile 10a, 34a haben, mit konstantem Eyklus und konstanter Amplitude innerhalb des Strahlungsweges schwingen, so daß dadurch die von einem Objekt reflektierte Strahlung intermittierend suf das fotoelektrische Umwandlungsolement @ zur Einwirkung gebracht wird, handelt es sich hierbei nur um ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, denn das Verfahren, mit dem Strahlung intermittierend auf ein fotoelektris ches Umwandlungselement zur Einwirkung gebracht werden kann, ist keineswegs auf dieses ausführungsbeispiel beschränkt; so kann beispielsweise anstelle -dies es Ausführungsbeispiels zu benutzen, eine gleichartige ähnliche Wirkung dadurch erhalten werden, daß man das fotoelektrische Umwandlungselement 9 selbst innerhalb des Strahlungsweges schwingen läßt, oder daß man das lichtempfangende optische System -7 innerhalb des Strahlungsweges schwingen läßt, und nunmehr sollen zu diesen letzteren Verfahren nähere Erläuterungen gegeben werden.
In Fig. 9 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem das fotoelektrische Umwandlungselement 9 im Strahlungsweg schwingt, während Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel zeigt, in dem das lichtaufnehmende optische System 7 im Strahlungsweg schwingt; und die beiden Figuren 9 und 10 zeiLen nur die gegenüber den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 4 und 5 verbesserten bzw.
veränderten Teile.
In Fig. 9 ist mit 83 ein Halteteil bezeichnet, welches das fotc.elektrische Umwandlungselement 9 und die Maske 8 mittels seines Haltebereichs 87a hält-, dieses Halteteil ist anstelle der dünnen Platte 34 in dem Aufbau der Schwingungseinrichtung der Fig. 7 vorgesehen. Infolgedessen wird das Halteteil beim Betrieb der Schwingungseinrichtung in gleichartiger bzw.
ähnlicher Weise wie die dünne Platte in dem Aufbau der Fig. 7 in Schwingung versetzt bzw. gehalten, während es das fotoelektrische Umwandlungselement 9 und die Maske integral damit hält, wobei die Schwingung mit einem konstanten Zyklus und einer konstanten k-nplitude erfolgt, und das fotoelektrische Umwandlungselement 9 empfängt interlnittierend die Strahlung, die von einem Objekt-durch den Schlitzteil 8a der Naske-a reflektiert worden ist. Mit 38 ist ein Schaltungsblock bezeichnet, welcher der Treiber- bzw. Antriebsschaltung der Schwingungseinrichtung in dem Aufbau der Fig. 7 entspricht.
In Fig. 10 ist 8@ ein Linsenrohr, welches das lichtempfangende optische System 7 hält, und Eisenkerne (35, '; ' sind fest aneinander entgegengesetzten Positionen am äußeren Umfang des Linsenrohres 84 vorgesehen, wobei diese Eisenkerne 35, 35' durch Spulen 86 baw. 86' gehen. 87 und 87'sind Federn, die dazu vorgesehen sind, das Linsenrohr 84 von entgegengesetzten Kichtungen her vorzuspannen. Beide Spulen 86, 36' sind mit einer Wechselstromquelle v verbunden und Dioden D1 , D2 sind jeweils in die Verbindungsleitungen dieser Spulen eingefügt, wie in der Zeichnung veranschaulicht ist. In diesem Aufbau fließt dann, wenn Wechselstrom von der Stromquelle V zu den Spulen 86, 86' geli@fert wird, durch die @irkung der Dioden D1,D2 ein Strom gemäß dem Umwechseln der Polarität des Wechselstromes zu den Spulen 80, 86', und wenn die Eisenkerne 85,85' abwechselnd durch die darn in den Spulen erzeugte magnetische Krait angezogen werden, schwingt das Linsenrohr 84; infolgedessen erhält das fotoelektrische Umwandlungselement 9 intermittierend die Strahlung, welche von einem Objekt durch den Schlitzteil 8a der Maske 8 reflektiert vorden ist.
Als nächstes wird ein Ausführungsbeisoiel erläutert, in dem das Entfernungsmessersystem gemäß der Erfindung bei einer automatischen Fotuseinstelleinrichtung einer Kamera Anwendung findet.
In Fit. n ist de Aufbau von wichtigen Teilen eines Beispiels veranschaulicht, bei dem eine automatische Fokuseinstelleinrichtung einer kamera unter Verwendung eines Entfernungsmessersystems, das weiter oben in näheren Einzelheiten erläutert vorden ist, aufgebant wurde. In der Zeichnung sind Aufbau und Funktion der Komponentenelemente der Einrichtung, welche die gleichen Bezugszeichen wie die Einrichtungen nach Fig. 1,4, - und 7 haben, @enau die gleichen, wie oben bereits erläutert.
Das bedeutet, daß eine automatische Fokuseinstelleinrichtung bei diesem Beispiel in der Weise aufgebaut worden ist, daß das Entfernungsmessersystem nach den Figuren 4 und 5 in fast der gleichen Weise verwendet wurde, so daß infolgedessen Erläuterungen solcher Teile wegfallen können, die hier nur eine Wiederholung von bereits weiter obenen Erläuterungen darstellen; infolgedessen wird teilweise zum völligen Verständnis der Einrichtung nach Fig. ll auf vorhergehende Erläuterungen verwiesen.
Im einzelnen bedentet in Fig. ll das Bezugszeichen 38 einen Schaltungsblock, velcher der Treiber- bzw. Antriebsschaltung der in Fig. 7 gezeigten Schwingungseinrichtung äquivalent ist, und der Vorgang der Erzeugung von Referenzimpulsen durch Giese Antriebsschaltung 38 über einen keferenzimpulsgenerator 39 in einer Steuerschaltung, die insgesamt mit strichpunktierten Linie@ eingefaßt und mit dem Bezugszeichen 14' versehen ist, ist so, wie er bereits unter Bezugnahem auf die Figuren 7 und 8 erläutert warde.
46 ist ein zur Fotografie dienendes optisches Systen, das eine optische achae 48 besitzt, und 47 ist ein Film. Dieses der Fotografie dienende optische System 46 ist so ausgebildet, daß es vorwärts und rückwärts in der Richtung, des Pfeils A in Fig. ll verschoben werden kann, und dio Verschiebung erfolgt durch eine mechanische Einrichtung, die in der Zeichnung nicht dargestellt is-t, und zwar entsprechend den Vorwärts-und Rückwärtsdrehungen eines Servomotors 43, der durch das End-Ausgangssignal der Steuerschaltung 14' gesteuert wird.
Weiterhin ist ein Fotentiometer 45 am fotografierendenoptiscilen System 46 argebracht, und zwar so, daß der Widerstandswert oder die Ausgangsspannung dieses Potentiometers in Abhängigkeit von der position, welche das fotografische optische System 4G zu jedem Augenblick hat, variiert. In der Steuerschaltung 14' bedeutet 44 einen monostabilen Multivibrator, und dieser wird durch die Referenzimpulse aktiviert, welche von dem Referenzimpulsgenerator 39 erzeugt worden sind, und erzeugt Impulse mit einer solchen Breite, daß letztere dem Einstellzustäi d des PoLcntiometers lF5 entspricht, d.h.
dem Einstellzustand des fotografischen, optischen Systems 46 in jedem Augenblick. 40 ist eine impulsbreitenbetriebseinrichtung, und diese Einrichtung 40 erhält als Eingangssignal gleichzeitig sowoll die Ausgangs@mulse des Flip-Flops 30, d.h. die Impulse, welche den Abstand zu cincni Objekt repräsentieren, als auch die Ausgangsimpulse des monostabilen Multivibrators 44, d.h. diejenigen Impulse, welche die Position des fotografischen optischen Systems zu diesem Zeitpunkt repräsentieren; und die Einrichtung 40 gibt am Ausgang Impulse ab, deren Breite cem Unterschied der Breiten der vorerwähnten Impulse entspricht. Infolgedessen haben die so orzeugten Ausgengsimpulse der Einrichtung 40 eine sreite und Polarität, welche der Abweichung zwischen der Entfernung zu einem Objekt und der Position des fotografischen optischen Systems 46 entspricht, d.h. selche der Aoweichung zwischen Ist- und Soll-Entfernungseinstellung des fotogra@ischen optischen Systems 46.
Mit 41 ist eine Integrierschaltung bezeichnet, welche die Ausgangsimpulse integriert, und 42 ist ein Servoverstärker, der das Ausgangss@gnal der Integrierschsltung 41 verstärkt, wobei weiterhin der vorerwähnte Motor 43 mit dem Ausgang des Verstärkers 42 verbunden ist, so daß infolgedessen die Drehrichtung und der Drehbetrag dieses Xotors 43 durch die Polarität und Impulsbreite der Impulse bestimmt wird, die am Ausgang der Impulsbreitenbetriebseinrichtung 40 erscheinen. 47 ist ein F@lm und 51 ist ein Öffnungs-Schließ-Teil in einem Verschlug einer Üblichen bekannton Kamera. 75 ist ein Zweischritt-Retriebsfrei@ abeknopg, und er ist so ausgebilact bsw. angeordnet, daß er als erston Schritt die automatische Fokuseinstelleinrichtung in Tätigkeit setzt, d.h.
die Antriebsschal@ung 38 der Schwingungseinrichtung, die Steuerschaltung l@@ und die Strahlungsquelle l; und weiterhin betätigt er als zweiten Schritt den Verschluß. Die strichpunkticrten Linien im obereß Bereich der Fig. ll mit den daran anpebrachten Pfeilen sind zu dem Zweek eingezeiclmet worden, um das Konzept der Funktion dieses organischen Ineinandesgreifens der Botriebsabläufe zu veranschaulichen.
Hunmehr soll die Funktion einer automatischen Fokuseinstelleinrichtung nit dem obigen Aufbau näher erläutert werden. Wonn der Bemtzer einer Kamera den Auslöseknopf 75 zunächst auf seine erste Stufe eindrückt, wobei er seine Kamera auf das getünschte Objekt richtet, dann werden die Schwingumgseinrichtung, die Steuerschaltung 14' und die Strahlungsquelle 1 eingeschaltet, und damit wird die automatische Fokuseinst llfunktion eingeieitei, Das bedeutet, daß in der Steuerschaltung 14' vom Referenzimpulsgenerator 39 Referenzimpulse erzeurt werden (beispielsweise solche, wie sie bei (d) in Fig.8 veranschaulicht sind), und zwar auf der Basis des Ausgangssignals von der Antriebsschaltung 38 der Schwingungseinrichtung, und diese Referenzimpulse werden sowohl in den Torimpulsgenerator 27 und in das Flip-Flop 30 in der oben beschriebenen Weise eingegeben.
Wenn die von der @ @trahlungsquelle 1 erzeugte Strahlung von einem Objekt reflektiert wird und wenn der reflektierte Strahlungsfluß weiterhin durch den Planspiegelteil 54a der mit einem konstanten Zyklus und einer konstanten Amplitude schwingenden dünnen Platte 34 (wie oben erläuter-t) reflektiert wird, und der so reflektierte Strahlungsfluß intermittierend durch den Schlitz@eil 8a auf das fotoelektrische Umwandlungselement 9 auftrifft, dann werden zwei solche Signale erzeugt, daE, ihr Zeitinterall dem Abstand zu einem Objekt entspricht, und zwar werden diese Signale am fotoelektrischen Umwandlungselement 9 in der gleichen Weise erzeugt, wie sie oben (wie bei (c) in Fig. 6 dargestellt) erläutert worden ist, wobei die Erzeugung dierer beiden Signale in jedem einzelnen Zyklus der Schwingung der vorerwähnten dünnen Platte 34 erfolgt.
Das Ausgangs signal. des fotoelektrischen Umwandlungselements 9 wird in der gleichen Art und Weise verarbeitet, wie das in Fig. 5 geschieht, und evtl. wird dieses Ausgangssignal mittels der Gleichrichterschaltung 29 als Rücksetzsignal zum Fli-Flop 30 gegeben. Und jetzt wird der Impuls, der am Ausgang dieses Flip-Flops 30 erschoiiit und dem abstand zu einem Objekt entspricht (dieser Impuls ist bei (i) in llig. 6 gezeigt) in die Impulsbreitenbetriebseinrichtung 40 als eine Objektabstandsinformation eingegeben.
Andererseits wird ein solcher Ausgangismpuls des monostabilen Multivibrators 44, dessen Impulsbreite entsprechend der Einstellposit:on des fotografischen optischen Systems 40 aufgrund des Potentiometers 45 entspricht, ebenfalls der Impulsbreitenbetriebseinrichtung 40 zugeführt. Infolgedessen erhält diese Impu@sbreitenbetriebseinrichtung 40 als Eingangssignal sowohl die Ausgangsimpulse von dem Flip-Flop 30 als auch die Ausgangsimpulse von dem monostabilen Multivibrator 44, und die Einrichtung 40 liefert an ihrem Ausgang Impulse, deren Polarität und Breite dem Unterschied zwischen den vorerwähnten beiden Impulsarten entspricht, d.h. der Abweichung zwischen dern Objektabstand und der Einstellposition.
Ein Servomotor 43, welcher als Antrieb mit dem fotografischen optischen Syster ist verbunden ist, wird so angetrieben, daß seine Drehrichtung und sein Drehbetrag durch die Polarität und die Breite der Impulse bestimmt ist, die am Ausgang des oben erwähnten Im@ulsverstärkers 40 erscheinen, und dieser Servomotor verschiebt das fo-tografische optische System 46 in eine Fokusierurgs- bzw. Scharfstellposition bezüglich des angepeilten Objekts. Tenn das fotografische optische System 46 diese Fokusierungs- bzw. Scharfstellposition erreicht, dann wird die Abweichung zwischen dem Objektabstand und der Einetellposition des fotografischen optischen Systems 46 in diesen Zustand rXull, d.h., daß die Breite der Irrt-ulse, die am Ausgang des monostabilen Multivibrators 44 erscheinen @l eich der Breite der Ausgangsimpulse von dem Flip-Flop 30 ist; infolgedessen wird das Ausgangssignal der Impulsbreitenbetriebseinrichtung 40 Null, so daß der Notor 43 in diese: Position angehalten wird, d.h., in der Position, in welcher der Fokus bzw. die Scherfstellung des fotografischen cptischen Systems 46 richtig auf das ange-Peilte Objekt einsgestellt ist.
In diesen Zustand wird das Bild des Objekts auf dem Film 47 scharf, infolgedessen kann nun der Auslöseknopf- 75 in diesem Zustand weiter eingedrückt werden, so daß er in seine zweite Schaltstufe gelangt, wodurch das Verschlußschließ- und -öffnungsteil 51 geöffnet und geschlossen und das optimal scharf eingestellte Bild des Objekts auf dem Film 47 aufgezeichnet wird.
Wenn der Druck auf den Auslöseknopf 75 nach Beendigung des Fotografiervorganges wegenommen wird, dann wird die Aussendung von Strahlung von der Strahlullvsquelle 1 gestoppt, und außerdem hört der Betrieb der Schwingungseinrichtung auf, weiterhin wird auch die Steuerschaltung 14 ' ausgeschaltet, so daß infolgedessen der gesandte Betrieb der automatischen Fokuseinstelleinrichtung gestoppt wird.
»;ls nächstes soll ein @ weiteres Ausführungsbeispiel eines Entfernungsmessersystems gemäß der Erfindung in seiner Anwendung auf eine automatische Fokuscinstelleinrichtung einer Kamera erläutert werden Die Fig. 12 und 1' zeigen den Aufbau wichtiger Teile und der zugeordneten elektrischen Schaltungsanordnung bei einem anderen Beispiel der Erfindung, in welchem eine automatische Fokuseinstelleinrichtung einer Kamera unter Verwendung dieses Entfernungsmessersystems aufgebaut ist. In diesen Figuren der Zeichnung sind Aufbau und Funktion der Komponentenelemente eer Einrichtungen, welche die gleichen Bezugszeichen wie in den figuren 1, 4, 5, 7 und 11 haben, voliständig übereinstimmend mit den obigen Erläuterungen zu diesen Figuren.
D.h. daß die automatische Fokuseinstelleinrichtung dieses Beispiels grundsätzlich so ausgebildet ist, daß man ein Entfernungsmessersystem gemäß den Figuren 4 und 5 verwendet hat, so daß infolgedessen nähere Erläuterungen, insoweit als sie zu ciiestiln System schon weiter oben gegeben worden sind, hier entfallen können.
Die charakteristische Verbesserung; bzw. Abwandlung gegenüber dem vorhergehenden Beispiel liegt bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 12 und 13 der automatischen Fokuseinstelleinrichtung darin, daß die Position der gesamten Schwingungseinrichtung einschließlich einer dünnen Platte einer Drehverschiebung unterworfen wird, und zwar in Abhängigkeit von dem ninstellzustand des fotografischen optischen Systems, und wenn die dünne Platte der Schwingungseinrichtung ihre stationäre Position passiert (d.h. eine neutrale Position), dann wird der Strahlungsfluß, der von einem Objekt reflektiert worden ist, auf ein fotoelektrisches Umwandlungselement geenkt, und gleichzeitig wird das Bild des Objekts mittels eines fotografischen optischen Systems richtig auf einer r'ilmebene abgebildet. Im einzelnen ist der Unterschied zwischen den Einrichtungen nach den Figuren 11 und 12 vor allem folgender: Währene in dem BeIspiel nach Fig. 11 das Zeitintervall zweier Signale, die durch die Schwingung der dünnen Platte >4 am fotoelektrischen Umwandlungselement 9 in jedem Schwingungszyklus erzeugt werden, zur Feststellung des Abstandes zu einem Objekt ermittelt wird, ist es in der Einrichtung nach Fig. 12 so, daß die stationäre Position (das ist die neutrale Fosition) der dünnen Platte der Schwingungseinrichtung einer solchen Drehverschiebung bzw. Drehung unterworíen wird, daß das Zeitintervall zweier Ausgangssignale, die am fotoelektrischen Umwandlungselement erscheinen, gleich ein Halb des Schwingungszyklus der dünnen Platte wird, wobei die Rotationsverschiebung bzw. Drehung der Schwingungseinrichtung mit der Einstellverschiebung eines fotografischen optischen Systems gekoppelt ist, so daß man in diesem Beispiel eine autonatische Fokus- bzw. Scharf einstellung des fotografischen optischen Systems erheilt.
Nunmehr sei diesel Beispiel auf der Grundlage der vorstehenden charakteristischen Merkmale näher erläutert: In der Einrichtung nach Fig. 12 wird der von einem Objekt reflektierte und längs der optischen Achse 5 einfallende Strahlungsfluß durch einen Planspiegelteil 34a einer schwingenden dünnen Platte 34 reflektiert und intermittierend auf ein fotoelektrisches Umwandlungselement 9 gelenkt; hierbei ist die Anordnung so @ e-troffen, daß die gesamte Schwingungseinrichtung einschließlich der dünnen Platte 3 so ausgebildet ist, daß ihre Position entsprechend dem Einstellzustand eine fotografischen optischen Systems 50 einer Drehverschiebur.g bzw.
Drehung unterworfen wird. Hierzu wird im einzelnen die dünne Platte 34 fest vor; einem Halteteil 55 gehalten, das seinerseits integral mit einem kleinen Zahnrad 54 ist, welches axial drehbar durch eine Welle 74 gehalten wird, wobei die Welle 74 fest an einem in der Zeichnung nicht dargestellten Hauptkörper einer Kamera angebracht ist. weiterhin sind die Eisenkerne 36, 36' ' und die Spulen 37, 371 an Haltearmen 73, 73' befestigt, die fest an dem vorerwähnten Halteteil 55 vorgesehen sind, so daß infolgedessen- dann, wenn sich das Zahnrad 54 um die Welle 74 dreht, die gesamte Schwingungseinrichtung einer Drehverschiebung bzw. Drehung um die Achse 74 unterworfen wird, wie durch den Pfeil Z in der Zeichnung angedeutet ist. Des fotografische optische System >0 wird durch ein Linse@rchr 52 gehalten und längs einer optischen Achse 49 positioniert, und es ist gleichzeitig so ausgebildet, daß es nach vorwärts und rückwärts verschoben werden kann, wie durch den Pfeil Y in der Zeichnung angedeutet ist, wozu es in Eingriff mit einem kleinen Zahnrad 57 steht, das auf eine Moterwelle 58 aufgesetzt ist und mit einer Zahnstange bzw. einer Zähnung 5(S, die sich auf dem äußeren Umfang des Linsenronres 52 befindet, kämmt; wenn sich daher der Motor 59 vorwärts oder rückwärts dreht (angedeutet durch Linie Pfeile X in der Zeichnung), dann wird das optische System 50 verschoben; der Motor 59 seinerseits wird durch das Ausgangssignal von ciner Steuerschaltung; die insgesamt mit 14" bezeichnet ist, gesteuert. Eine Zahnstange bzw. Zähnung 53, die auf dem äußeren Umfang des Linsenrohres 52 ausgebildet ist, befindet sici im Eingriff mit dem kleinen Zahnrad 45, das integral mit üein Halteteil 55 der Schwingungseinrichtung ist, und infolgedessen wird die gesamte Schwingungseinrichtung einer Drehverschiebung bzw. Drehung um die Welle 74 in Abhängigkeit vcn der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des fotografischen optischen Systems 50 unterworfen. Einzelheiten @er elektrischen Schaltungsanordnung der in Fig. 12 gezeigten inrichtung sind aus Fig. 13 ersichtlich, wobei darauf hinzuweisen ist, daß Aufbau und Funktion von jedem der mit den Bezugszeichen 16 - 25 versehenen Schaltungsteile vollständig ctie gleichen wie bei den entsprechenden Schaltungsteilen der Fig. 5 sind.
GO ist ein Verstärker, der das Ausganssignal eines niedrige Frequenz durchlossenden Filters 24 verstärkt, nachdem es eine Torschaltung; 25 passiert hat, und --as Ausgangssignal dieses Verstärkers wird in ein Flip-Elop C, als Rückstellsignal dieses Flip-Flop eingegeben, nachdem es mittels einer Differenzierschaltung 61 differenziert und mittels einer Gleichrichterschaltung 62 gleichgerichtet worden ist. Die Wellenform des Ausgangssignals der Differenzierschaltung 81 und der Gleichrichterschaltung 62 ist gleich der Wellenform, wie in Fig. 6 (g) bzw. Fig. 6 (h) veranschaulicht.
64, 65 sind eine Differenzierschaltung bzw. eine Gleichrichterschaltung, und diese Kollektorspannung des Transistors Tr1 (dargestellt in Fig. 7) der Antriebsschaltung 38 wird durch diese Schaltungen so umgewandelt, daß sie eine Form erhält, wie in den Figuren 8 (c) und 8 (d) gezeigt, und nach dieser Umwandlung wird das Signal in das Flip-Flop 63 als Rückstellsignal dieses Flip-Flops eingegeben. Es ist ohne weiteres aus den obigen Erläuterungen erkennbar, daß die Wellenform des Ausgangssignals des i'lip-Flops 63 eine Impulsbreite hat, welche dein Abstand zu eii em Objekt entspricht, wie in Fig. 6 (i) veranschaulicht.
66 ist eine Referenzimpulserzeugungsschaltung, die durch die Ausgangsimpulse der Gleichrichterschaltung 65 getriggert wird und beispielsweise einen monostabilen Multivibrator, etc. verwendet, und sie erzeugt Impulse einer vorbestimmten Breite (in dieser Beispiel haben die Impulse eine Breite, welche 1/4 des Schwingungszyklus der dünnen Platte 34 entspricht).
67 ist eine impulsbreitenbetriebsschaltung, in die als Eingangssignal sowohl die Ausgangsimpulse von der Referenzimpulserzeugungsschaltung 66 als auch die Ausgangsimpulse von dem Flip-Flop 63 eingegeben werden, und die Ausgangsimpulse erzeugt, welche der Differenz dieser beiden Impulse entsprechen, d.h., daß die Ausgangsimpulse der Schaltung 67 der Abweichung der Einstellposition des fotografischen optischen Systems 50 von dem Abstand zu einem Objekt entsprechen (d.h. der Abweichung zwischen Ist- und Soll-Entfernungseinstellung des fotografischen optischen Systems). Die Ausgangsimpulse von der Schaltung 67 werden, nachdem sie in geeigneter Weise von der Integrationsschaltung 68 und dem Servoverstärker 69 verarbeite-t worden sind, dem Motor 59 als Steuersignal desselben zugeführt 70 ist eine Hilfsimpulserzeugungsschaltung, in die als Eingangssignale sowohl Ausgangssignale von dem Verstärker 60 als auch von der Gleichrichterschaltung 65 eingegeben werden, und die Schaltung 70 ist so aufgebaut, daß dann, wenn das Ausgangssignal der Gleichrichterschaltung 65 unter einem vorbestimmten Niveau ist, die Schaltung 70 vom Ausgangsimpuls der Gleichrichterschaltung 65 zum Zwecke der Erzeugung eines Impulses vorbestimmter Breite getriggert wird. Das bedeutet, daß dann, wenn der von einem Objekt reflektierte Strahlungsfluß aus irgendwelchen Gründen schwach wird und kein genauer Impuls, der zur M'tivierung des Flip-Flops 63 ausreicht, erhalten werden kanal, die vorerwähnte Hilfsimpulserzeugungsschaltung 70 einet Hilf simpuls an die Irnpulsbreitenbetriebsschaltung o7 abgibt, so daß das fotografische optische System 50 in eine vorbes4:immte Position eingestellt wird, beispielsweise in eine solche Position, welche einem Überfokus-Abstand entspricht.
In diesem Beispiel. wird die Variation der Kollektorspannung gemäß Fig. 8 (b) des Transistors Tr1 (dargestellt in Fig. 7) in der Treibersehaltung 38 dieser Schwingungseinrichtung zum Torsignaleingang er Torschaltung 25 geführt, so daß sie die Öffnung und Schließung des Tors der Torschaltung 25 steuert.
Zls nächstes wird die Funk-tion der Einrichtung mit dem vorer-Wähnten Aufbau näher erläuter erläutert: brenn ein Kamerabenutzer seine Kamera auf ein erwünschtes Objekt richtet und den Auslöseknopf 75 in seine erste Schalt-stufe niederdrückt, danr beginnt die automatiscüe Fokuseinstelleinrichtung in gleictier bzw. ähnlicher Weise wie in dem Beispiel nach Fig. 11 zu arbeiten. Im einzelnen wird der durch die Strahlungsquelle 1 erzeugte und durch ein Objekt reflektierte und zurückgelenkte Strahlungsfluß intermittierend durch den Schlitzteil ea auf das fotoelektrische Umwandlungselement 9 gerichtet, und zwar infolge der Schwingungsfunktion der dünnen Platte 34; dieses fotoelektrische Umwandlungselement erzeugt ein Ausgangssignal, welches die Information des Objektabstands enthält, und dieses Signal wird in gleicher bzw.
ähnlicher Weise wie in dem Beispiel nach Fig. 5 und Fig. 11 in der Steuerschaltung 14" verarbeitet sowie schließlich vom Flip-Flop 63 als übjektabstandssignal in die Impulsbreitenbetriebseinrichtung 67 eingegeben. Der Ausgangsimpuls vom Flip-Flop 63 und (ler Ausgangsimpuls von der Referenzimpulserzeugungsschaltung 66 werden der Itllpulsbreitenbe-triebsschaltung 67 als Eingangssignale zur Führung des Betriebs zugeleitet, und letztere erzeugt einen Impuls, dessen Polarität und Breite dem Unterschied beider Impulse entspricht, und dieser Impuls wIrc über die Integrationsschaltung . und den Servoverstärker 69 als Steuersinal an den Motor 59 gegeben, wobei die Drehrichtung des Motors 59 von der Polarität dieses Impulses bestimmt wird.
Der Motor 59 bewegt t das fotografische optische System 50 auf der Basis des vorerwähnten Steuersignals, bis das von dem optischen System erzeugte Bild richtig auf dem Film 47 ausgebildet ist, d.h., bis die gesamte Schwingungseinrichtung eine Drehung bzw. Drehverschiebung entsprechend der Verschiebung des fotografischen optischen Systems 50 erfahren hat und der vom Objekt reflektierte Strahlungsfluß in dem Augenblick auf das fotoelektrische Umwandlungselement 9 auftrifft, wenn die dünne Platte 34 ir der Schwingungseinrichtung durch ihre stationäre Position (neutrale PosItion) hindurchgeht, so daß dann vom Flip-Flop 63 als Ausgangssignal Impulse abgegeben werden, deren Breite gleich der Breite der Ausgangsimpulse von der Referenzimpulserzeugungsschaltung 66 ist, wobei der Vorgang wie oben erfolgt, und infolgedessen wird das Ausgangssignal der Impulsbreitenbetriebsschaltung 67 zu Null.
Wenn der Ausgangsimpuls von dem Flip-Flop 63 gleich dem Ausgangsimpuls von der Referenzimpulserzeugungsschaltung 66 wird und infolgedessen der Ausgangsimpuls der Impulsbreitenbetriebssich; ltung 67 zu Null wird, dann stoppt der Motcr 59 und das von dem angepeilten Objekt mittels des fotografischen op-tischen Systems 50 entworfen Bild befindet sich nun in seiner besten Scharfstellung au@ dem Film 47.
Wenn in diesem Zustand nunmehr der Auslöseknopf 75 in seine zweite Schaltstufe niedergedrückt wird, dann wird das Verschlußöffnungs- und -schließteil 51 geöffnet und geschlossen, so daß es zum Vorgang des eigentlichen Fotografierens Kommt.
Wenn der Druck auf den Auslöseknopf 7' weggenommen wird, stoppt die automatische Fokuseinstell- bzw. Scharfstelleinriciltunt ihren gesamten Betrieb.
Obwohl nach diesem Au sführungsb ei spiel die gesamte Schwingungseinrichtung eine Rotationsverschiebung bzw. eine Drehung entsprechend dem Einstellzustand des fotografischen optischen Systems 5G erfährt, ist es auch möglich, daß das lichtempfangende optische System 7 in einer Richtung senkrecht zu seiiier optischen Achse 5 verschoben wird, und zwar in Entsprechung zum Einstellzustand des fotografischen optischen Systems 50, während die gesamte Schwingungseinrichtung ortsfest gelassen wird; auch kann das fotoelektrische Umwandlungselement selbst verschoben werden, damit man gleiche bzw. ähnliche Funktion erzielt.
Die Fig. 14 und 1', veranschaulichen abgewandelte Ausführungsbeispiele, die auf diesen beiden Konzeptionen basieren. In Fig. 14 ist ein Beispiel gezeigt, bei welchem das lich-taufnehmende optische System 7 senkrecht zur Richtung der optischen Achse 49 des fotografischen optischen Systems 50 in Entsprechung zum Einstellzustand dieses Systems 50 verschoben wird, wogegen in Fig. 15 ein Beispiel gezeigt ist, in welchem das fotoelektische Umwandluni :s element 9 in Entsprechung zum Einstellzustand des fotografischen optischen Systems 50 verschoben bzw.
verdreht wird. Beide Figuren 14 und 15 sind nur Teildarstellungen, welche die verbesserten bzw. abgewandelten Teile gegenüber dem System nach Fig. 12 veranschaulichen.
In Fig. 14 ist 88 ein Linsenrohr, welches das lichtempfangende optische System 7 hält und einen Stift 89 sowie einen Stab 90 aufweist, die beide je durch ein Führungsloch 91 bzw. 92 hindurchgehen, so daß auf diese Weise das Linsenrohr 88 in einer zur optischen Achse 5 des lichtempfangenden optischen Systems 7 senkrechten Richtung verschoben werden kann, wie durch die Pfeile Z1 in Fig. 14 angedeutet. 93 ist ein Nockenfolgeglied (beispielsweise eine Rolle), das am vorderen Ende der Stange 90 angebracht ist und in Berührung mit einer Steuerebene 94a eines Nockenteils 94 stehet, welches seinerseits an einem Teil des das fotografische optische System 50 haltenden Linsenrohres 52' ausgebildet bzw. angebracht ist.
95 ist eine Feder, die das Nockenfolgeteil 93 in Berührung mit der Steuerebene 94a des Nockenteils 94 hält, und mittels dieser Feder 95 wird erreicht, daß das Nockenfolgeteil 93 stets in zufriedenstellender Weise der Steuerbene 94a folgt.
Andere Teile, die hier nicht näher erläutert sind, haben den gleichen Aufbau wie die entsprechenden Teile der Fig. 12.
Wenn sich der Motor 59 in dem Aufbau nach Fig. 14 entsprechend dem Abstand zu einem Objekt dreht, wird das fotografische optische System 50 verschoben, und gleichzeitig wird das lichtempfangende optische System 7 in einer Richtung vertikal zu seiller optischen Achse verschoben, und zwar entsprechend dem Einstellzustand des fotografischen optischen Systems 50, so daß infoleedessen der Einfallweg der Strahlung zu dem fotoelektrischen Umwandlungselement 9 verändert wird.
Weise kann man eine gleichartige bzw. ähnliche Wirkung wie in der Einrichtun;: nach Fig. . 12 erhalten, d.h. eine Wirkung, die gleichartig b-t. ähnlich der Wirkung ist, die man durch eine Drehverschiehung bzw. Drehund der gesamten Schwingungseinrichtung entsprechend dem Einstellzustand des fotografischen optischen Systems erzielt.
In Fig. 15 ist 90 ein Haltearm, der mit seine Halteteil 96a das fotoelektrische Umwandlun;selement 9 und die Maske 8 integrierend trägt, und dieser Haltearm 96 ist fest an einem Halteteil 55 vorgesehen, das integral an einem Kleinen Zahnrad 54 angebracht ist; der Aufbau ist so, daß der Haltearm 96 entsprechend der Verschiebungsrichtung des Linsenrohres r; 2 einer Drehverschiebung bzw. Drehung unterworfen wird, wie dadurch die Pfeile Z1 in Fig. 15 angedeutet is-t, und zwar um eine Weille 7, wenn das kleine Zahnrad 54 um diese Welle 74 in Verbindung mit der Verschiebung des Linsenronres 52 ;edreht wird. (Andere' Teile, die hier nicht näher erläutert @ind, haben den Gleichen bzw. ähnlichen Aufbau wie in der Einrichtung nacll Fig. 12.) Wenn sich der Motor 59 entsprechend cem Abstand zu ei@em Objekt dreht, wird infolgedessen das iotografische optische System 50 verschoben, und gleichzeitig erfährt das fotografische Umwandlungselement 9 mit der Maske 8 eine gemeinse Drehverschiebung bzw. Drehung um die Welle 74, und zwar entsprechend dem Einstellzustand des fotografischen optischen Systems 50; auf diese Weise wird der Einfallsweg der Strahlung zu dem fotoelektrischen Umwandlungselement 9 verändert. Die dadurch erhaltene Wirkung is-t genau die gleiche, wie man sie in den Einrichtungen nach Fig. 12 und 14 erzielt.
Schließließlich ist i:l Fig. 16 ein Beispiel des äußeren Aussehens eines gesamten Filmkamerasystems für sich bewegende Bilder veranschaulicht, welches System eine solche automatische Fokuseinstelleinrichtung bzw. Scharfstelleinrichtung hat, die in den Fig. 11 bis 15 gezeigt ist und unter Verwendung eines Entfernungsmessersystems nach der Erfindung aufgebaut ist; und die Kamera, die insgesamt mit dem Bezugs zeichen 76 versehen ist, besitz eine in ihrem Inneren untergebrachte automatische Fokuseinstelleinrichtung bzw. Scharfstelleinrichtung, wie sie in den Figuren 11 bis 15 gezeigt ist. 75' ist ein Auslöseknopf der Kamera des zweistufigen Betätigungssystems, in welchem in der erster; Stufe desselben die Strahlungsquelle 1 zum Zwecke der Erzeugung von Strahlung getriggert wird, und im zweiten Schritt dies-es Systems kann ein in der Zeichnung nicht dargesiellter Verschluß aktiviert bzw. betätigt werden. 77 ist eire Stromquelleneinrichtung zum Zwecke der Leistungszufuhr zu der automatischen Fokuseinstelleinrichtung bzw. Scharfstelleinrichtung, die sich in der Kamera 76 befindet, und diese Stromquelleneinrichtung 77 sowie die Kamera 76 sind mittels eines Verbindungskabels 7 elektrisch miteinender verbunden. 79 und 80 sind Kupplungen für das Kabel 78.
81 ist ein Batterieprüf er, und Q2 ist ein Stromquellenschalter, und wenn dieser Schalter geschlossen wird, dann wird der automatischen Fokuseinstelleinrichtung bzw. Scharf stelleinrichtung innerhalb der Kamera 76 Strom zugeführt, so daß der Betrieb der Schwingungseinrichtung und der Steuerschaltung dieser automatischen Fokuseinstelleinrichtung bzw. Scharfstelleinrichtung eingeleitet wird.
Bei Benutzung der in Fig. 16 veranschaulichten Kamera wird zunächst die Kamera 76 mittels des Kabels 78 mit der Stromquelleneinrichtun;- 77 verbunden, und dann wird der Stromquellenschalter 82 geschlossen.
Dadurch wird in der automatischen Fokuseinstelleinrichtung innerhalb der Kamera 76 zunächst die Treiberschaltung 38 in der Schwingungseinrichtung (gezeigt in Fig. 11 bis 15) und die Steuerschaltung 14' (-gezeigt in Fig. 9) oder 14" (gezeigt in Fig. 10 und 11) eingeschaltet. Und nachdem die Schwingung der dünnen Platte 34 (gezeigt in den Fig. 11 bis 15) in einen stabilisierten Zustand übergegangen ist, wird die Kamera 76 auf ein Objekt gerichtet und der Auslöseknopf 75' in seine erste Schaltstufe niedergedriickt, so daß von der Stromquelle 7= Strom zur Strahlungsquelle 1 (gezeigt in den Figuren 9 und 10) zur Erzeugung von Strahlung zugeführt wird, die ihrerseits durch das Filter 3 auf ein Objekt projiziert wird. er von dem ObJekt reflektierte und zurückgelenkte Strahlungsfluß fällt durch das Filter 6 in die Kamera 76. Dadurch beginnt ein automatischer Fokuseinstellorgan bzw. ein cutomatischer Scharf einstellvorgang des fotograf ischen optischen Systems 46 (50) in der gleichen Weise, wie oben arhand der verschiedenen Beispiele im einzelneli beschrieben ist. Und wenn dann der Ausloseknopf 76 in seine zweite Schaltstufe niedergedrückt wird, nachdem die Brennweite des fotografischen optischen Systems 46 (50) r icllti«g bezüglich des Objekts eingestellt worden ist, wird der Verschluß in üblicher, an sich bekannter Weise, aktiviert bzw. betätigt, so daß die fotografische Aufnahme bzw.
die eigentliche Filmaufnahme erfolgt.
Wie oben erläutert worden ist, wird in einem Entfernungsmessersystem nach der Erfindung der Strahlungsfluß, der mittels einer Strahlungsquelle erzeugt und mittels eines Objekts reflektiert und zurückgelenkt worden ist, durch die Wirkung bzw. Tätigkeit einer Schwingungseinrichtung intermittierend auf ein fotoelekti--isches Umwandlungselement geienkt, und durch das fotoelektrische Umwandlungselement erhält man ein Zeig-Seriensignal, welches dem Objektabstand entspricht; infolgedessen hat man ein klares Ausgangasignal erhalten, solange die Intensität der von dem Strahlungsfluß auf die fotoelektrische Umwandlungseinrichtung auffallenden Strahlung eine solche Randstrahlungsintensität hat, daß sie von der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung festgestellt werden kann; daher kann die Strahlungsausgangsleistung der Strahlungserzeugungsquelle klein sein, so daß das erfindungsgemäße System den Vorteil hat, daß sein Leistungs- bzw. Strombedarf klein sein k?nn, wobei dieses System weiterhin den Voreil hat, daß seine Fühl- bzw. Ermittlungsgenauigkeit unabhängig von der Strahlungsreflexionsleistung eines Objekts nahezu konstant ist, da nur das Einfallszeitintervall des Strahlungsimpulses ermittelt wird.
Außerdem kann das Ausgangssignal der fotoelektrischen Umwandlungseinrichtung in einem Entfernungsmessersystem nach oerErfindung leicht in Impulse umgewandelt werden, so daß infolgedessen verschiedenste elektrische Vorgänge angewandt werden können, die ein hohes Signal-zu-Rauschen-Verhältnis (S/N Verhältnis haben, auf diese Weise kann die Genauigkeit der Fokusierungseinstellungsermittlung der Kamera oder die Ermittlungszeit eines Objektabstandes in einer automatischen Fokuseinstelleinrichtung etc. wesentlich verbessert werden, und weiterhin kann die Genauigkeit in einer automatischen Fokuseinstellung eines fotografischen optischen Systems weiter erhöht werden.
insbesondere sind in einem Entfernungsmessersystem nach der Erfindung, in den' das im einzelnen beschriebene Aufbausystem angewandt ist, die Ansprechcharakteristika gegenüber einem festzustellenden Objekt sehr zufriedenstellend, und dieses System kann schnell auf ein sich bewegendes Objekt ansprechen, so daß daher eine automatische Fokuseinstelleinrichtung mit einem Entfernungsnessersystem gemäß der Erfindung nicht nur für eine übliche fotografische Kamera gut geeignet ist, sondern auch für eine Filmkamera zur Aufnahme lebander Bilder, mit der sich bewegende Objekte in verschiedenster Weise fotografiert bzw. gefilmt werden können, oder für eine Fernsehkamera.
Obwohl in den Figuren 11 bis 15 Ausführungsbeispiele veranschaulicht sind, in denen ein erfindungsgemäßes Entfernungsmessersystem in einer automatischen Fokuseinstelleinrichtung einer Kamera bzw. in einer automatischen Scharfstelleinrichtung einer Kamera angewandt ist, kann das erfindungsgemäße Entfernungsmessersystem in einfacher Weise auch in einer so: enannt en Fokusermittlungseinrichtung verwendet werden, in der nur die Fokusj erunllsposition eines fotografischen optischen Systems einfach bs stimmt wird.

Claims

P a t e n t a n s I) r ii c h e

1. Entfernungsmessersystem, bei dem Strahlung mach einem Objekt zu projiziert wird, dessen Abstand ermittelt werden soll,, und bei dem die vDn dem Objekt reflektierte projizierte Strahlung aufgenommen wird, wonach cier Winkel, der von der projizierten Strahlung und der reflektierten Strahlung eingeschlossen wird und dem Abstand zu dem Objekt entspricht, ermittelt wird, wodurch eine Ermittlung des Abstands zu dem Objekt erfolgt, d a d u r c h g e -k e n n z e i c 11 n e t, daß das System folgendes auf weist: a) Eine Signalerzeugungseinrichtung (9, 18), welche ein Signal erzeugt, wenn die von de; Objekt reflektierte Strahlung e@pfangen wird; und b) eine Schwingungseinrichtung (10, 10a, 11', 12; 33 -37, 34a, 36', 37', Tr1, Tr2, VR1, C, D, E, s; 33, 35 - 38, 36', 37', 83, 83a; 7, 84 - 87, 85', 86', 87?, V, D1, D2; 33 - 38, 34a, 36', 37'; 33 - 38, 34a, 36', 37', 54, 55, 73, 73'), welche bewirkt, daß die von dem Objekt reflektierte Strahlung intermittierend von der Signalerzeugungseinrichtung empfangon wird; und daß der Winkel, welcher dem Abstand zu dem Objekt entspricht und von der projizierten Strahlung und der reflektierten Strahlung eingeschlossen wird, in ein Zeitintervall eines Signals umgewandelt wird, das seinerseits von der Sig@alerzeugungseinrichtung erzeugt wird, indem diese die von Objekt reflektierte Strahlung durch die Wirkung der Schwingunseinrichtung intermittierend empfängt; und daß die Ermittlung des Abstandes zum Objekt durch Ermittlung deß Zeitintervalls ermöglicht wird.

2. System nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Schwingungseinrichtung den Einfall zustand der Strahlung in bzw. auf die Signal erzeugungseinrichtung zyklisch verändert, so daß die von dem Objekt, dessen Abstand bestimmt werden soll, reflektierte Strahlung intermittierend von der Signalerzeugungseinrichtung empfangen wird.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Signalerzeugungseinrichtung durch die Schwingung innerhalb des Weges der Strahlung in Schwingung versetzt bzw. gehalten wird, oder daß der Einfallsweg der Strahlung in bzw. auf die Signalerzeugungseginrichtung zyklisch verändert wird, ünd zwar innerralb des Weges der Strahlung, nachdem diese projiziert worden ist und bevor diese die Signalerzeugungseinrichtung erreicht hat, so daß die von dein Objekt reflektierte Strahlung intermittierend durch die Signalerzeugungseinrich tung empfangen wird.

4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i eh n e t, daß eine Referenzsignalerzeugunnseinrichtung (12, 12a, 13, 26; -Tr1, 71, 72; 38, 39; 38) zur Erzeugung eines Referenzsignals, welches ein vorbestiinmtes Zeitintervall besitzt, und eine Signalvergleichseinrichtung (3C, 63) zum Vergleich des durch die Signal erzeugungseinrichtung erzeugten Signals- mit dem Referenzsignal zum Zwecke der Ermittlung des Abstands eines Objekts durch Feststellung des Zeitintervalls des von der Signalerzeugungseinrichtung erzeugten Signals vorgesehen sind; und daß die Ermittlung des Abstands des Objekts dadurch erfolgt, daß in der Signalvergleichseinrichtung das von der Signalerzeugungseinrichtung erzeugte Signal mit dem Referenzsignal verglichen und ermittelt bzw. aufgrund des Vergleichs ein dem Abstand zum Objekt entsprechendes Signal erzeW t- wird.

5, System nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Referenzsignalerzeugungseinrichtung zum Zwecke der Erzeugung des Referenzsignals mit einem vorbestimmten Leitin-tervall, welches auf der Tätigkeit der Schwingungseinriciitung basiert, funktionell mit der Schwinr,ungseinrich-tung in übereinstimmung steht.

6. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß zur Ermittlung des Abstandes eines Objekts durch Feststellung des Zeitintervalls des durch die Signalerzeu ungseinrich-tung erzeugten Signals eine Zeitintervallvergleichseinrichtung (70; 63) vorgesehen ist, welche das Zeitintervall des durch die Signalerzeugungseinrichtung erzeugten Signals mit dem Zeitintervall, welches auf dem Schwingungszyklus der Sehwingungseinrichtung basiert, vergleicht, so daß die Ermittlung des Abstandes des Objekts durch die Vergleichseinrichtung ermöglicht wird.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Anzeigeeinrichtung (15) zum Anzeigen des Ermittlungsergebnisses für den Abstand des Objekts, der bestimmt worden soll, vorgesehen ist.

8. System nach einem aer Aneprüche 1 bis 6, g e k e n nz e i c h n e t d-u r c h ein abbiltlendes optisches System (46; 50), welches ein Bild des Objekts, zu dem der Abstand bestimmt werden soll, erzeugen kann, vorgesehen ist, und daß das abbildende optische System gegenüber dem Objekt auf der Basis des Ergebnisses der Ermittlung des Abstands zu dem Objekt einstellbar ist.

9. System nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t:, daß eine Antriebseinrichtung (43; 59) zum Antrieb de abbildenden optischen System auf der Basis des Ermittlungsergebnisses vorgesehen ist, so daß sie das abbildende optische System automatisch auf das Objekt, zu dem der Abstand ermittelt werden soll, einstellt.

10. System nach Anspruch 8 oder 9, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Einfallszustand der Strahlung gegenüber der Signalerzeugungseinrichtung entsprechend dem Einstellzustand des abbildenden optischen Systems verändert wird bzw. veränderbar ist, so daß die Abweichung zwischen dem Einstellzustand des abbildenden optischen Sys-tems und dem Ergebnis der Ermittlung des Abstandes ermittelt werden kann.

11. System nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t,. daß die Signalerzeugungs einrichtung in Übereinstimmung bzw. Entsprechung mit dem Einstellzustand des abbildenden optischen Systems verschieb-bzw. . verdrehbar ist, oder daß der Einfallsweg der Strahlung in bzw. auf die Signalerzeugungseinrichtunn in Übereinstimmung bzw. Entsprechung zum Einstellzustand des abbildenden optischen Systems verriert wird, so daß der Einfallzustand dieser Strahlung auf bzw. in die Signalerzeugungseinrichtung in Übereinstimmung bzw. Entsprechung mit dein Einstellzustand des abbildenden optischen Systems varriert wird.

12. Systen nach einem der Ansprüche 9 bis 11, d a cl u r c h Ç e k e n n z e i c h n e t, daß eine Abweichungsermittlungseinrichtung (40, 44, 45) zum Ermitteln der Abweichung zwischen dem Einstellzustand des abbildenden optischen Systems und dem Ergebnis der Abstandsermittlung vorgesehen ist, und daß der Betrieb der Antriebseinrichtung durch die Abweichungsermittlun@seinrichtung steuert wird.