DE2549760A1

DE2549760A1 - DISTANCE MEASURING DEVICE FOR THE AUTOMATIC FOCUSING OF OPTICAL DEVICES

Info

Publication number: DE2549760A1
Application number: DE19752549760
Authority: DE
Inventors: Norman L Stauffer
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1974-12-04
Filing date: 1975-11-06
Publication date: 1976-06-10
Also published as: FR2293693A1; HK29879A; FR2293694A1; FR2293694B1; FR2293693B1; DE2549704C2; FR2293692B1; CA1044055A; DE2549809A1; FR2293692A1; DE2549809C2; GB1521269A; GB1521100A; HK29779A; DE2549704A1; JPS5183524A; HK29679A; GB1521268A

Description

04-3880 Ge 4 5.November 197504-3880 Ge 4 November 5, 1975

HONEYWELL INC.
Honeywell Plaza
Minneapolis, Minn., USAHONEYWELL INC.
Honeywell Plaza
Minneapolis, Minn., USA

Entfernungsmeßeinrxchtung zur automatischen Fokussierung Optischer Geräte.Distance measuring device for automatic focusing of optical devices.

Die Erfindung betrifft eine Entfernungsmeßeinrichtung zur automatischen Fokussierung optischer Geräte, insbesondere Kameras, bei vrelchen mittels zweier optischer Systme Bilder des aufzunehmenden Objektes auf zwei lichtempfindlichen Empfangeinrichtungen abgebildet werden, deren Signale einer Signalverarbeitungseinrichtung zugeführt werden, die ihrerseits ein auf die Öbjektivlinse einwirkendes Verschiebe signal bis zur Übereinstimmung der auf die lichtempfindlichen Empfangseinrichtungen auftreffenden Lxchtstrahlenverteilung erzeugt.The invention relates to a distance measuring device for automatic Focusing of optical devices, in particular cameras, in the case of vrelchen by means of two optical systems, images of what is to be recorded Object are imaged on two light-sensitive receiving devices, the signals of which are sent to a signal processing device are supplied, which in turn act on the objective lens displacement signal until they match the light beam distribution impinging on the light-sensitive receiving devices.

Bei automatischen Fokussiersystemen dieser Art war es bisher erforderlich, für die lichtempfindlichen Empfangseinrichtungen lichtempfindliche Elemente mit gleicher Charakteristik auszuwählen und es mußte weiterhin dafür Sorge getragen werden, daß die Anordnung der lichtempfindlichen Elemente in der gleichen Rasterung und in der gleichen Ebene erfolgte.In automatic focusing systems of this type, it was previously necessary for the light-sensitive receiving devices to select light-sensitive elements with the same characteristics and care had to be taken to ensure that the light-sensitive elements were arranged in the same grid and in the same plane.

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Ausgehend von diesen bekannten automatischen Fokussiersystemen ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fokussiersystem anzugeben, das in jedem Fall präzise arbeitet und auf kleinstem Raum unterzubringen ist. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.Based on these known automatic focusing systems it is the object of the present invention to provide a focusing system indicate that works precisely in each case and on can be accommodated in the smallest of spaces. This object is achieved according to the invention characterized in claim 1. Further advantageous refinements of the invention can be found in the subclaims.

Anhand von in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellten -Ausführungsbeispielen sei die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:With reference to shown in the figures of the accompanying drawings Embodiments are the invention in the following explained in more detail. Show it:

Figur 1 ein schematisches Diagramm einer automatisch fokussierenden Kamera,Figure 1 is a schematic diagram of an automatic focusing Camera,

Figur 2 ein schematisches Diagramm einer Modifikation der Kamera gemäß Figur 1 in Obereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, Figur 3 eine Draufsicht auf die lichtempfindliche Empfangseinrichtung gemäß Figur 2 undFigure 2 is a schematic diagram of a modification of the camera of Figure 1 in accordance with the present invention; FIG. 3 shows a plan view of the light-sensitive receiving device according to Figure 2 and

Figuren 4 bis 8 weitere Modifikationen einer Kamera gemäß Figur 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.Figures 4 to 8 show further modifications of a camera according to Figure 1 in accordance with the present invention.

Gemäß Figur 1 weist die dort dargestellte Vorrichtung eine erste und eine zweite lichtempfindliche Empfangseinrichtung 1 und 3 auf. Jede der lichtempfindlichen Empfangseinrichtungen besteht aus einer linearen Anordnung einer Vielzahl einzelner lichtempfindlicher Elemente. In dem vorliegenden Beispiel weist die erste und die zweite lichtempfindliche Empfangseinrichtung 1 und 3 jeweils vier lichtempfindliche Elemente 5, 7, 9 und 11 bzw. 13, 15, 17 und 19 auf. Die lichtempfindlichen Elemente in der Anordnung gemäß Figur 1 sind Fotowiderstände. Die Elemente der ersten Empfangseinrichtung 1 weisen einen gemeinsamen Anschluß 21 auf, der mit einem ersten Bezugspotential +V verbunden ist. Die Elemente der zweiten Empfangseinrichtung 3 weisen ebenfalls einen gemeinsamenAccording to Figure 1, the device shown there has a first and a second photosensitive receiving device 1 and 3. Each of the light-sensitive receiving devices consists of one linear arrangement of a large number of individual light-sensitive elements. In the present example, the first and the second light-sensitive receiving device 1 and 3 each have four light-sensitive elements 5, 7, 9 and 11 and 13, 15, 17 and 19, respectively on. The light-sensitive elements in the arrangement according to FIG. 1 are photoresistors. The elements of the first receiving device 1 have a common terminal 21 which is connected to a first reference potential + V. The elements of the second receiving device 3 also have a common

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Anschluß 23 auf, welcher mit einem zweiten Bezugspotential -V verbunden ist. Jedes Foto-Widerstandselement ist gegenüber den anderen Elementen durch ein Isolationsmaterial 25 elektrisch isoliert. Es liegt auf der Hand, daß die Zahl vier für die Anzahl der lichtempfindlichen Elemente lediglich als Beispiel aufzufassen ist und auch jede andere Anzahl von lichtempfindlichen Elementen Verwendung finden kann. Je größer die Anzahl der verwendeten Elemente ist, umso größer ist die Auflösung und Zuverlässigkeit des Systems. Eine erste Linse 27 und eine zweite Linse 29 stellen die Mittel zur Aufnahme eines ersten und zweiten Bildes eines relativ entfernten Objektes dar. Die beiden Empfangseinrichtungen 1 und 3 sind in Bezug aufeinander in der gleichen Ebene angeordnet. Obwohl in der schematischen Darstellung gemäß Figur 1 die Frontansichten der lichtempfindlichen Empfangseinrichtungen 1 und 3 dargestellt sind, ist es selbstverständlich, daß diese Frontansichten, welche die lichtempfindlichen Elemente der ersten und zweiten Empfangseinrichtung 1 und 3 aufweisen, in der tatsächlichen Konstruktion in Richtung auf die erste und zweite Linse 27 und 29 angeordnet sind, um die durch diese hindurchtretenden Lichtstrahlen zu empfangen. Ein erstes Bild wird demgemäß auf die Frontfläche der ersten Empfangseinrichtung 1 von den durch die erste Linse 27 hindurchtretenden Lichtstrahlen geworfen. Ein zweites Bild wird auf die Frontseite der Empfangseinrichtung 3 durch die durch die zweite Linse 29 hindurchtretenden Lichtstrahlen geworfen. Es ist nicht wesentlich, daß das erste und zweite Bild präzise fokussiert in der Ebene der Empfangseinrichtung erscheint. Es ist lediglich erforderlich, daß die Lichtverteilung der-beiden Bilder im Hinblick auf die zugeordneten Lichtempfangseinrichtungen aneinander angepaßt werden kann. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß die Ebene der Empfangseinrichtungen nicht mit der Brennebene zusammenfallen muß, sondern erheblich von dieser abweichen kann. Es genügt, wenn das Lichtmuster, welches in der Ebene der Empfangseinrichtung abgebildet wird, eine unterscheidbare Strahlenverteilung aufweist.Terminal 23, which is connected to a second reference potential -V. Each photo resistor element is opposite to the other elements electrically isolated by an insulating material 25. It is obvious that the number four for that The number of photosensitive elements is to be taken as an example only and any other number of photosensitive elements Elements can be used. The greater the number of elements used, the greater the resolution and reliability of the system. A first lens 27 and a second lens 29 provide the means for receiving a first one and second image of a relatively distant object. The two receiving devices 1 and 3 are in relation to each other arranged in the same plane. Although in the schematic representation according to Figure 1, the front views of the photosensitive Receiving devices 1 and 3 are shown, it goes without saying that these front views showing the light-sensitive Having elements of the first and second receiving means 1 and 3, in the actual construction in FIG Direction of the first and second lenses 27 and 29 are arranged to the light rays passing through them receive. A first image is accordingly on the front surface of the first receiving device 1 from the through the first lens 27 rays of light passing through it. A second image is on the front of the receiving device 3 by the light rays passing through the second lens 29 are thrown. It is not essential that the first and second images appears precisely focused in the plane of the receiving device. It is only necessary that the light distribution of the two images with regard to the associated light receiving devices can be adapted to each other. In this context it should be noted that the level of the receiving facilities does not have to coincide with the focal plane, but can deviate considerably from it. It is enough if the light pattern which is mapped in the plane of the receiving device has a distinguishable beam distribution.

Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, sind beide Linsen 27 und 29 so angeordnet, daß sie gleiche Bildausschnitte des entfernt angeordneten Objektes abbilden. Es sei hier vermerkt, daß beide optischen Hilfssysteme so angeordnet sind, daß sie einen relativ kleinen Blickwinkel bilden. Dieser Blickwinkel bewegt sich beispielsweise in der Größenordnung von 1 bis 10 Winkelgraden. Das durch die erste Linse 27 projizierte Bild wird im Hinblick auf die Empfangseinrichtung 1 zentriert. Die erste Linse 27 und die Empfangseinrichtung 1 sind lagemäßig fixiert und einem Referenzpunkt in einem nicht dargestellten zugehörigen Bildsucher zugeordnet. Das projizierte Bild erzeugt in jedem der lichtempfindlichen Elemente der ersten Empfangseinrichtung 1 ein Signal. Jedes Signal besitzt eine Amplitude, deren Größe eine Funktion des Lichtpegels desjenigen Bildteiles ist, welches auf die zugeordneten Elemente projiziert wird. Wenn die zweite Linse 29 in einer Richtung parallel zu der linearen Anordnung der lichtempfindlichen Elemente der zweiten Empfangseinrichtung 3 bewegt wird, so verschiebt sich das Lichtverteilungsmuster, welches auf die zweite Empfangseinrichtung 3 fällt. Das auf die Empfangseinrichtung 3 fallende Lichtverteilungsmuster ist im wesentlichen das gleiche wie das Lichtverteilungsmuster, welches auf"die Empfangseinrichtung 1 fällt. Jedem lichtempfindlichen Element 5, 7, 9 und 11 der ersten Empfangseinrichtung 1 entspricht ein lichtempfindliches Element 13, 15, 17 und 19 in der zweiten Empfangseinrichtung 3. Wie zuvor bereits erwähnt, besitzt jedes lichtempfindliche Element in der ersten und zweiten Empfangseinrichtung 1 und 3 einen gemeinsamen Anschluß, der jeweils mit einem ersten und zweiten Bezugspotential verbunden ist. Die anderen Anschlüsse der einander zugeordneten lichtempfindlichen Elemente 5, 7, 9 und 11 und 13, 15, 17 und 19 sind in gemeinsamen Verbindungspunkten 31, 33, 35 und 37 zusammengefasst, wodurch Signale A, B, C und D gebildet werden, die einer Signalverarbeitungseinrichtung 39 zugeführt werden. Die Signalverarbeitungseinrichtung 39 erzeugt ein Ausgangssignal F, Welches einer Steuervorrichtung 41 zugeführt wird. Die -As can be seen from the drawing, both lenses are 27 and 29 arranged in such a way that they depict the same image sections of the remotely located object. It should be noted here that both optical auxiliary systems are arranged so that they have a relative form a small angle of view. This perspective is moving, for example on the order of 1 to 10 degrees. The image projected through the first lens 27 is in view of the receiving device 1 is centered. The first lens 27 and the receiving device 1 are positionally fixed and a reference point assigned in an associated viewfinder, not shown. The projected image generated in each of the photosensitive Elements of the first receiving device 1 a signal. Every signal has an amplitude, the size of which is a function of the The light level of that part of the image which is on the assigned Elements is projected. If the second lens 29 in a direction parallel to the linear array of photosensitive Elements of the second receiving device 3 is moved, so shifts the light distribution pattern that falls on the second receiving device 3. The on the receiving device 3 falling light distribution pattern is essentially the same as the light distribution pattern applied to the receiving device 1 falls. Each light-sensitive element 5, 7, 9 and 11 of the first receiving device 1 corresponds to a light-sensitive element Element 13, 15, 17 and 19 in the second receiving device 3. As previously mentioned, each has light-sensitive element in the first and second receiving device 1 and 3 a common connection, each with a first and second Reference potential is connected. The other connections of each other associated photosensitive elements 5, 7, 9 and 11 and 13, 15, 17 and 19 are in common connection points 31, 33, 35 and 37 combined, whereby signals A, B, C and D are formed, which are fed to a signal processing device 39 will. The signal processing device 39 generates an output signal F, which is fed to a control device 41. The -

Steuervorrichtung 41 ist vorgesehen, um die zuvor erwähnte Bewegung der zweiten Linse 29 und ebenfalls die Fokussierbewegung der Objektivlinse 43 zu steuern. Die Objektivlinse 43 hat die Aufgabe das Bild eines aufzunehmenden Objektes auf einem lichtemfpindlichen Film 45 zu- fokussieren. Um das auf dem lichtempfindlichen Film 45 entworfene Bild von den ersten und zweiten Bildern .auf der ersten und zweiten Empfangseinrichtung 1 und 3 zu unterscheiden, soll dieses auf dem lichtempfindlichen Film 45 entworfene Bild nachfolgend als Hauptbild bezeichnet werden, während die ersten und zweiten Bilder auf der ersten und zweiten Empfangseinrichtung 1 und 3 nachstehend als jerste und zweite Hilfsbilder bezeichnet werden.Control device 41 is provided to perform the aforementioned movement of the second lens 29 and also the focusing movement of the objective lens 43 to control. The objective lens 43 has the Task the image of an object to be recorded on a light sensitive Focus film 45 too. Around the image drawn on the photosensitive film 45 from the first and second images . to distinguish 1 and 3 on the first and second receiving device, this image formed on the photosensitive film 45 shall hereinafter be referred to as the main image, while the first and second images on the first and second receiving devices 1 and 3 hereinafter as the first and second auxiliary images are designated.

Die Steuervorrichtung 41 weist einen wahlweise betätigbaren Schalter 47 auf. Der Schalter 47 dient dazu, die Fokussierung gemäß der vorliegenden Erfindung in Gang zu setzen. Der Schalter 47 ist antriebsmäßig mit einem weiteren Schalter 49 verbunden, welcher als Kontakt zwischen eine Batterie 51 und eine Lichtquelle 53 geschaltet ist. Eine Linse 55 wirft das von der Lichtquelle ausgehende Licht auf das abzubildende Objekt. Auf diese Weise kann das Fokussiersystem gemäß der vorliegenden Erfindung auch in einer Umgebung mit ungenügender Außenbeleuchtung wirksam werden, indem das erwähnte lichterzeugende Netzwerk mit dem Fokussiersystem gemäß der Erfindung gekoppelt wird.The control device 41 has an optionally actuatable switch 47. The switch 47 is used to focus according to the present invention. The switch 47 is drivingly connected to a further switch 49, which as a contact between a battery 51 and a light source 53 is switched. A lens 55 throws the light emanating from the light source onto the object to be imaged. That way you can the focusing system according to the present invention also in a Environment with inadequate outdoor lighting can be effective by using the aforementioned light-generating network with the focusing system is coupled according to the invention.

Wenn die auf einander zugeordnete Foto-Widerstandselemente 5 und 13 fallende Lichtstrahlung die gleiche Intensität aufweist, so erfolgt über den beiden in Serie geschalteten Foto-Widerstandselementen 5 und 13 ein gleich großer Spannungsabfall und das sich im Spannungsteilerpunkt ergebende Signal A weist daher einen Wert von Null Volt auf. Die gemeinsame Verbindung einander zugeordneter Foto-Widerstandselemente gemäß Figur 1 wirkt als Vergleichsschaltung für die Beleuchtungsstärke der zugeordneten lichtempfindlichen Elemente, wobei die Signale A, B, C und D bei gleicher Beleuchtungsstärke verschwinden und bei ungleicher BeleuchtungsstärkeIf the light radiation falling on each other assigned photo-resistance elements 5 and 13 has the same intensity, so there is an equally large voltage drop across the two series-connected photo-resistor elements 5 and 13, and that is itself Signal A resulting at the voltage divider point therefore has a value from zero volts. The common connection of photo-resistance elements assigned to one another according to FIG. 1 acts as a comparison circuit for the illuminance of the assigned light-sensitive Elements, with the signals A, B, C and D at the same illuminance disappear and with unequal illuminance

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einen der Differenz entsprechenden Wert aufweisen. Für den Fall, daß das System fokussiert ist, werden die Signale A, B, C und D jeweils zu Null. Dementsprechend nimmt das Ausgangssignal F der Signalverarbeitungseinrichtung 39 einen minimalen Wert ein. Dieser Minimal- oder Nullwert wird von der Steuervorrichtung 41 registriert und bewirkt seinerseits die Beendigung der Bewegung der zweiten Hilfslinse 29 und der Hauptlinse 43, da jetzt das Hauptbild in der vorgegebenen Ebene des lichtempfindlichen Films 45 sauber fokussiert ist.have a value corresponding to the difference. In the event that the system is focused, the signals A, B, C and D each to zero. Accordingly, the output signal F of the signal processing device 39 takes a minimum Value a. This minimum or zero value is registered by the control device 41 and in turn brings about the termination the movement of the second auxiliary lens 29 and the main lens 43, since now the main image in the predetermined plane of the photosensitive Film 45 is properly focused.

Es sei hier festgestellt, daß die ersten und zweiten Hilfsbilder, die auf der ersten und zweiten Empfangseinrichtung 1 und 3 erscheinen, nicht fokussiert sein müssen, um die einwandfreie Funktion der vorliegenden Fokussiereinrichtung zu bewirken. Auch wenn die ersten und zweiten Hilfsbilder nicht fokussiert sind, ergeben sich gleichartige Lichtvertexlungsmuster auf den Empfangsflächen der ersten und zweiten Empfangseinrichtung 1 und 3. It should be noted here that the first and second auxiliary images, which appear on the first and second receiving devices 1 and 3 do not have to be focused in order to obtain the correct To effect the function of the present focusing device. Even if the first and second auxiliary images are not in focus, similar light vertex patterns result on the receiving surfaces of the first and second receiving devices 1 and 3.

Wenn das Hauptbild nicht richtig fokussiert ist, so wird die Lage des zweiten Hilfsbildes in Bezug auf die zweite Empfangseinrichtung 3 verschoben. Die relative Verschiebung des zweiten Hilfsbildes in Bezug auf die zweite Empfangseinrichtung 3 ändert sich als eine Funktion der Entfernung zwischen der Kamera und dem zu fotografierenden Objekt. Die vorliegende Erfindung macht davon Gebrauch, diese Verschiebung festzustellen und das Lichtverteilungsmuster des zweiten Hilfsbildes auf der zweiten Empfangseinrichtung 3 mit dem Lichtvertexlungsmuster auf der ersten Empfangseinrichtung 1 in Übereinstimmung zu bringen. Gekoppelt mit der Bewegung des Lichtverteilungsmusters des zweiten Hilfssystems ist eine Bewegung der Objektivlinse 43 des Hauptsystems, wodurch eine Fokussierung des Hauptsystems erzielt wird für den Fall, daß die Lichtvertexlungsmuster der beiden Hilfssysteme auf den zugeordneten Empfangseinrichtungen 1 und 3 eine korrespondierende Signalerzeugung bewirken.If the main image is not properly focused, the position of the second auxiliary image in relation to the second receiving device becomes 3 postponed. The relative displacement of the second auxiliary image with respect to the second receiving device 3 changes as a function of the distance between the camera and the object being photographed. The present invention makes use to determine this shift and the light distribution pattern of the second auxiliary image on the second receiving device 3 to bring the light vertex pattern on the first receiving device 1 into agreement. Coupled with the movement of the light distribution pattern of the second auxiliary system is a movement of the objective lens 43 of the main system, whereby a focus of the main system is achieved for the Case that the light vertex pattern of the two auxiliary systems cause the associated receiving devices 1 and 3 to generate a corresponding signal.

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Gemäß Figur 2 ist eine gegenüber Figur 1 unterschiedliche modulare Anordnung dargestellt die es gestattet, die beiden Hilfsbilder eng benachbart auf einer Empfangsanordnung abzubilden, wobei die die beiden lichtempfindlichen Empfangseinrichtungen aufweisende Empfangsanordnung erfindungsgemäß auf einem einzigen Substrat,vorzugsweise einem integrierten Schaltkreis chip «unter gebracht wird. Die beiden aus mehreren lichtempfindlichen Elementen bestehenden lichtempfindlichen Empfangseinrichtungen 213 und 215 bilden einen Teil eines integrierten Schaltkreises 217, der seinerseits in einem Modul 219 angeordnet ist. Der Modul schließt ferner erste und zweite Hilfslinsen 221 und 223 sowie ein reflektierendes Prisma 225 ein. Der integrierte Schaltkreis 217 umfaßt ferner die Signalverarbeitungseinrichtung 39 und gegebenenfalls den Steuerschaltkreis 41, so daß an seinem Ausgang ein logisches Ausgangssignal erzeugt wird, welches beim Auftreten einer minimalen Differenz hinsichtlich des Iiichtverteilungsmusters der beiden Hilfsbilder auf den Empfangseinrichtungen 213 und 215 vom einen logischen Zustand in den anderen logischen Zustand umschaltet.According to Figure 2, a compared to Figure 1 different modular arrangement is shown that allows the two To display auxiliary images in close proximity on a receiving arrangement, the receiving arrangement having the two light-sensitive receiving devices according to the invention a single substrate, preferably an integrated circuit chip «. The two of several photosensitive Elements existing photosensitive receiving devices 213 and 215 form part of an integrated Circuit 217, which in turn is arranged in a module 219. The module also includes first and second auxiliary lenses 221 and 223 and a reflective prism 225. The integrated circuit 217 also includes the signal processing means 39 and optionally the control circuit 41, so that a logic output signal is generated at its output, which, when a minimal difference occurs with regard to the light distribution pattern of the two auxiliary images, is applied to the Receiving devices 213 and 215 switches from one logic state to the other logic state.

Außer der ersten Hilfslinse 221 und dem zugeordneten Teil des Prismas 225 umfassen die Mittel zur Erzeugung des ersten Hilfsbildes auf der Empfangseinrichtung 213 einen Spiegel 227 und eine Blende 229. Ebenso sind ein Spiegel 231 und eine Blende im Strahlengang für das zweite Hilfsbild vor dem Prisma 225 und der Linse 223 eingeschaltet. Die Blenden 229 und 233 sind größenmäßig so bemessen und in ihrer Lage so angeordnet, daß eine Vignettierung des Hilfsbildes auf der zugeordneten Empfangseinrichtung vermieden wird.In addition to the first auxiliary lens 221 and the associated part of the prism 225, the means for generating the first auxiliary image include on the receiving device 213 a mirror 227 and a diaphragm 229. Likewise, a mirror 231 and a diaphragm are turned on in the beam path for the second auxiliary image in front of the prism 225 and the lens 223. The apertures 229 and 233 are sized so dimensioned and arranged in their position that a vignetting of the auxiliary image on the associated receiving device is avoided.

Gemäß Figur 2 wird die Verschiebung des zweiten Hilfsbildes auf der zweiten Empfangseinrichtung 215 durch eine Verschwenkung des Spiegels 231 bewerkstelligt, wobei das Verschwenken desAccording to FIG. 2, the second auxiliary image is shifted on the second receiving device 215 by pivoting of the mirror 231 accomplished, the pivoting of the

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Spiegels 231 um eine zur Zeichenebene senkrecht stehende Achse 235 erfolgt. Zum Antrieb des Spiegels 231 ist ein Motor 239 vorgesehen, der von einem Motör-Steuerschaltkreis 237 angesteuert wird. Der Motor 239 steht mit der Welle 235 des Spiegels 231 über ein geeignetes Getriebe 241 in Verbindung so daß bei einer Drehung des Motors 239 die Welle 235 und somit auch der Spiegel 231 ebenfalls dreht. Eine Leitung 243 bzw. 245 verbinden den Ausgang des integrierten Schaltkreises 217 mit dem Motor-Steuerschaltkreis 237 bzw. letzteren mit dem Motor 239. Der Steuerschaltkreis 237 kann in einfacher Weise ein Transistor-Leistungsverstärker oder Schalter sein, der den Motor 239 an Spannung legt, wenn das logische Ausgangssignal des integrierten Schaltkreises 217 den einen erwähnten logischen Zustand einnimmt und der die Spannung für den Motor abschaltet sobald das logische Ausgangssignal den anderen Signalzustand einnimmt, wodurch angezeigt wird, daß die beiden Lichtverteilungsmuster der beiden Hilfsbilder einander gleich sind. .Mirror 231 about an axis perpendicular to the plane of the drawing 235 takes place. To drive the mirror 231, a motor 239 is provided, which is controlled by a motor control circuit 237 will. The motor 239 is with the shaft 235 of the mirror 231 via a suitable gear 241 in connection so that when a Rotation of the motor 239, the shaft 235 and thus the mirror 231 also rotates. A line 243 or 245 connect the Output of the integrated circuit 217 with the motor control circuit 237 or the latter with the motor 239. The control circuit 237 can simply be a transistor power amplifier or switch that applies voltage to motor 239, when the logical output signal of the integrated circuit 217 assumes the one mentioned logical state and the Voltage for the motor switches off as soon as the logical output signal assumes the other signal state, which is indicated becomes that the two light distribution patterns of the two auxiliary images are equal to each other. .

Eine Objektivlinse 247 erzeugt ein Hauptbild auf einem lichtempfindlichen FJ.I111 249, wobei von dem gleichen Objekt entsprechende Hilfsbilder auf den Empfangseinrichtungen 213 und 215 erzeugt werden. Die Objektivlinse 247 steht ebenfalls über ein geeignetes Getriebe 251 mit dem Motor 239 in Verbindung, wodurch eine mit dem Spiegel 231 simultane Bewegung erzeugt wird. Der Antrieb ist so ausgebildet, daß im Falle eines Bewegungsstops des Spiegels 231 in einer Stellung, wo die beiden Hilfsbilder auf den zugeordneten Empfangseinrichtungen 213 und 215 einander übereinstimmen, die Bewegung der Objektivlinse 247 ebenfalls beendet wird, wobei die erreichte Stellung der Objektivlinse 247 der Fokussierstellung hinsichtlich eines auf dem Film 249 abzubildenden Hauptbildes entspricht. Zum Zwecke einer anfänglichen. Kalibrierung ist es von Vorteil, den Spiegel 227 ebenfalls schwenkbar auszubilden, wobei dessen Stellung jedoch nach anfänglicher Kalibrierung fixiert bleibt.An objective lens 247 forms a main image on a photosensitive FJ.I111 249, being of the same object corresponding Auxiliary images are generated on the receiving devices 213 and 215. The objective lens 247 also stands over a suitable one Gearbox 251 with the motor 239 in connection, whereby a simultaneous movement with the mirror 231 is generated. The drive is designed so that in the event of a movement stop of the mirror 231 in a position where the two auxiliary images on the associated Receiving devices 213 and 215 coincide with each other, the movement of the objective lens 247 is also terminated, wherein the position reached by the objective lens 247 corresponds to the focusing position with respect to a main image to be displayed on the film 249. For the purpose of an initial. Calibration, it is advantageous to also design the mirror 227 to be pivotable, with however, its position remains fixed after the initial calibration.

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Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Figur 2 entspricht im wesentlichen derjenigen der Anordnung gemäß Figur 1. Ändert sich beispielsweise die Entfernung der die Vorrichtung gemäß Figur 2 aufweisenden Kamera zu einem Objekt in der Weise, daß eine zuvor erzielte Fokussierstellung verlorengeht, so geht der Zustand der* äquivalenten Lichtverteilungsmuster hinsichtlich der beiden Hilfsbilder auf den Empfangseinrichtungen ebenfalls verloren. Das aus den unterschiedlichen Lichtverteilungsmustern resultierende Differenzsignal der Empfangseinrichtungen veranlasst sodann den die Signalverarbeitungseinrichtung aufweisenden integrierten Schaltkreis zur Ausgabe eines Signales mit jenem logischen Zustand, welcher den Motor 239 unter Spannung setzt und somit eine Rotations- bzw» Translationsbewegung des Spiegels 231- bzw. der Linse 247 bewirkt. Die Schwenkbewegung des Spiegels 231 bringt das Lichtverteilungsmuster des zweiten Hilfsbildes erneut in Übereinstimmung mit dem Lichtverteilungsmuster des ersten Hilfsbildes. Wenn die Lichtverteilungsmuster der beiden Hilfsbilder einander übereinstimmen, so erreicht das Signal F am Ausgang des integrierten Schalkreises einen Minimalwert. Das Logiksignal am Ausgang des integrierten Schaltkreises nimmt somit den anderen logischen Zustand ein, wodurch der Motor 239 abgeschaltet wird und die Objektivlinse 247 ebenso wie der Spiegel 231 ihre Bewegungen beenden. Die Objektivlinse 247 befindet sich nunmehr in ihrer fokussierenden Stellung hinsichtlich der neuen Objektentfernung. The mode of operation of the arrangement according to FIG. 2 corresponds to essentially that of the arrangement according to FIG. 1. If, for example, the distance of the device according to FIG Figure 2 having camera to an object in such a way that a previously achieved focus position is lost, the state of the * equivalent light distribution pattern with respect to of the two auxiliary images on the receiving devices also lost. That from the different light distribution patterns The resulting difference signal of the receiving devices then causes the signal processing device having integrated circuit for outputting a signal with that logical state, which the motor 239 is energized and thus causes a rotational or translational movement of the mirror 231 or the lens 247. The pivoting movement of the mirror 231 brings the light distribution pattern of the second auxiliary image into agreement again with the light distribution pattern of the first auxiliary image. When the light distribution patterns of the two auxiliary images match each other match, the signal F reaches the output of the integrated Schalkkreises a minimum value. The logic signal at the output of the integrated circuit thus takes the other one logic state, whereby the motor 239 is switched off and the objective lens 247 as well as the mirror 231 their movements break up. The objective lens 247 is now in its focusing position with regard to the new object distance.

Gemäß Figur 3 ist eine vorteilhafte Anordnung der lichtempfindlichen Elemente der Empfangseinrichtungen 213 und 215 auf dem integrierten Schaltkreischip 217 gemäß Figur 2 dargestellt. Wie man Figur 3 entnehmen kann, bestehen die Empfangseinrichtungen 213 und 215 jeweils aus acht lichtempfindlichen Elementen, die entlang einer Linie in zwei horizontalen Reihen angeordnet sindAccording to Figure 3 is an advantageous arrangement of the photosensitive Elements of the receiving devices 213 and 215 on the integrated circuit chip 217 shown in FIG. As can be seen from FIG. 3, the receiving devices exist 213 and 215 each of eight photosensitive elements arranged along a line in two horizontal rows

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und wobei die Reihen in Bezug aufeinander gegenseitig verschoben sind. Die Elemente einer jeden Empfangseinrichtung liegen sehr dicht beieinander und die beiden Detektoren 213 und 215 liegen, da sie auf einem Schaltkreischip angeordnet sind, zwangsweise in einer Ebene. Die den beiden Detektoren 213 und 215 zugeordneten Linsen 221 und 223 sind in Bezug auf den Schaltkreischip 217 entsprechend ausgerichtet und erzeugen die Hilfsbilder für die Detektoren.and wherein the rows are mutually displaced with respect to one another are. The elements of each receiving device are very close together and the two detectors 213 and 215 are since they are arranged on a circuit chip, forcibly in one plane. The associated with the two detectors 213 and 215 Lenses 221 and 223 are correspondingly aligned with respect to the circuit chip 217 and generate the auxiliary images for the detectors.

Die die beiden Empfangseinrichtungen 213 und 215 bildenden lichtempfindlichen Elemente zusammen mit der zuvor erwähnten Signalverarbeitungseinrichtung, welche an diese Elemente angeschlossen ist, können zusammen in bekannter Weise auf dem integrierten Schaltkreis chip 217 untergebracht v/erden. Dieser Schaltkreis umfasst somit die erforderlichen Verstärker und Verbindungen für die einzelnen Elemente der beiden Empfangseinrichtungen 213 und 215, die paarweise jeweils an die Signalverarbeitungseinrichtung angeschlossen werden.The photosensitive elements constituting the two receiving devices 213 and 215 together with the aforementioned Signal processing device, which is connected to these elements, can be used together in a known manner on the integrated circuit chip 217 housed v / ground. This The circuit thus includes the necessary amplifiers and connections for the individual elements of the two receiving devices 213 and 215, which are sent in pairs to the signal processing device be connected.

Falls es nicht möglich ist, den integrierten Schaltkreischip 217 so zu fabrizieren, daß alle lichtempfindlichen Elemente und ihre zugeordneten Verstärker die gewünschte gleiche Charakteristik aufweisen, so kann der Schaltkreischip 217 mit mehr Elementen und zugeordneten Verstärkern als tatsächlich erforderlich sind, fabriziert werden. In diesem Fall können diejenigen Elemente und zugeordneten Verstärker ausgewählt werden, welche die passendste Charakteristik aufweisen und die verbleibenden Elemente und Verstärker werden nicht benutzt.If it is not possible, the integrated circuit chip 217 so that all light-sensitive elements and their associated amplifiers have the same desired characteristic the circuit chip 217 may have more elements and associated amplifiers than actually required are to be fabricated. In this case, those can Elements and associated amplifiers are selected which have the most suitable characteristic and the remaining ones Elements and amplifiers are not used.

Figur 4 zeigt eine leicht abgeänderte Form der Ausführung gemäß Figur 2, wobei der Baustein 219 um 180° gedreht wurde. Wie man aus Figur 4 entnehmen kann, reduziert diese Ausrichtung des Bausteines 219 die erforderliche Tiefe der Kamera oder einer anderen Einrichtung, welche die Fokussiereinrichtung aufnehmen soll, auf ein Minimum.FIG. 4 shows a slightly modified form of the embodiment according to FIG. 2, the module 219 having been rotated through 180 °. How one can be seen from Figure 4, this orientation of the building block 219 reduces the required depth of the camera or another Device which is to accommodate the focusing device, to a minimum.

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Figur 5 zeigt eine weitere Abwandlung der Einrichtung gemäß Figur 2, wobei die Blenden 229 und 233 an den Seiten eines Reflektors 253 angeordnet sind, der seinerseits einen Bestandteil der die Fokussiereinrichtung aufweisenden Kamera bildet. Der Reflektor 253 bildet einen Teil eines elektronischen Blitzgerätes , welches in Zusammenhang mit der Kamera Verwendung findet. Die Anordnung der Blenden 229 und 233 an entgegengesetzten Enden des Reflektors 253 gestattet die gewünschte räumliche Trennung zwischen den Spiegeln 227 und 231, wobei die Kamerabreite die Breite des Reflektors 253 nur unwesentlich übersteigen muß.Figure 5 shows a further modification of the device according to Figure 2, the panels 229 and 233 on the sides of a Reflector 253 are arranged, which in turn forms part of the camera having the focusing device. The reflector 253 forms part of an electronic flash device which is used in connection with the camera. The arrangement of the diaphragms 229 and 233 at opposite ends of the reflector 253 allows the desired spatial Separation between the mirrors 227 and 231, the camera width only slightly exceeding the width of the reflector 253 got to.

Figur. 6 zeigt eine weitere Ausbildung der Anordnung gemäß Figur 2, wobei Mittel zur Änderung des Gesichtsfeldes hinsichtlich der Hilfsbilder vorgesehen si'nd. Diese Mittel bestehen aus Linsen 255 und 257, welche im Lichtweg des ersten Hilfsbildes angeordnet sind, sowie aus Linsen 259 und 261, welche im Lichtweg des zweiten Hilfsbildes angeordnet sind. Insbesondere ist die Linse 255 der Blende 229 benachbart angeordnet, während die Linse 257 der Seitenfläche des Prismas 225 benachbart angeordnet ist. In gleicher Weise ist die Linse 259 der Blende 233 und die Linse 261 der Seitenfläche des Prismas benachbart angeordnet. Durch Ausführung der Linsen 255 und als Sammellinsen und der Linsen 257 und 261 als Streulinsen, kann in der dargestellten Weise das Gesichtsfeld vergrößert werden.Figure. 6 shows a further embodiment of the arrangement according to FIG. 2, with means for changing the field of view with regard to the auxiliary pictures are provided. These funds exist of lenses 255 and 257, which are in the light path of the first auxiliary image are arranged, as well as from lenses 259 and 261, which are arranged in the light path of the second auxiliary image. In particular the lens 255 is arranged adjacent to the diaphragm 229, while the lens 257 is arranged adjacent to the side surface of the prism 225 is arranged. In the same way, the lens 259 of the diaphragm 233 and the lens 261 of the side surface of the prism arranged adjacent. By designing the lenses 255 and as converging lenses and the lenses 257 and 261 as diverging lenses, the field of view can be enlarged in the manner shown.

Figur 7 zeigt eine weitere Modifikation der Anordnung gemäß Figur 2, wobei die Position im Strahlenweg zwischen dem Prisma 225 und den Linsen 221 und 223 vertauscht wurde. Im dargestellten Fall erhalten die Linsen 221 und 223 das Licht von dem aufzunehmenden Objekt'bevor es von dem Prisma 225 auf die Empfangseinrichtungen 213 und 215 reflektiert wird. Auf diese Weise kann die Tiefe des Bausteines 219 und somit die Bautiefe der gesamtenFIG. 7 shows a further modification of the arrangement according to FIG FIG. 2, the position in the beam path between the prism 225 and the lenses 221 and 223 being interchanged. In the illustrated In this case, the lenses 221 and 223 receive the light from the object to be recorded before it is sent from the prism 225 to the receiving devices 213 and 215 is reflected. In this way, the depth of the building block 219 and thus the overall depth of the entire

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" ¹² " 25A9760" ¹² " 25A9760

Anordnung reduziert werden. Diese Anordnung gestattet weiterhin eine Vergrößerung des Durchmessers der Linsen 221 und 223, wodurch der für eine befriedigende Operation erforderliche untere absolute Lichtpegel angehoben werden kann.Arrangement can be reduced. This arrangement also allows an increase in the diameter of the lenses 221 and 223, thereby the lower absolute light level required for a satisfactory operation can be raised.

Figur 8 zeigt eine Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die es ermöglicht, die ersten und zweiten Empfangseinrichtungen sehr dicht beieinander auf einem einzigen Substrat anzuordnen, wobei jedoch die die Hilfsbilder erzeugenden Lichtstrahlen weiterhin beim Auftreffen auf die Vorrichtung einen entsprechend großen Abstand aufweisen können. Die Vorrichtung gemäß Figur 8 weist wiederum den integrierten Schaltkreischip 217 auf, welcher die Empfangseinrichtungen 213 -und 215 trägt und der an den Motor 239 über die Leitungen 243 und 245 und den Motor-Steuerschaltkreis 237 angeschlossen ist. Ebenso ist wiederum die Objektivlinse 247 vorgesehen, die durch den Motor 239 über das Getriebe 251 verstellt wird, um das Bild des aufzunehmenden Objektes auf dem Film 249 zu fokussieren. ;FIG. 8 shows an arrangement of the device according to the invention which enables the first and second receiving devices to be arranged very close to one another on a single substrate, but with the light rays generating the auxiliary images still can have a correspondingly large distance when hitting the device. The device according to FIG. 8 again has the integrated circuit chip 217 which carries the receiving devices 213 and 215 and which is attached to the motor 239 via lines 243 and 245 and the motor control circuit 237 is connected. The objective lens is again the same 247 is provided, which is adjusted by the motor 239 via the transmission 251 in order to record the image of the object to be recorded the film 249 to focus. ;

Die Einrichtung zur Erzeugung des ersten Hilfsbildes auf der Empfangseinrichtung 213 umfasst gemäß Figur 8 eine Linse 263, ein Prisma 265, eine Blende 267 und ein Prisma 269. Das von dem aufzunehmenden Objekt kommende einfallende Licht trifft zunächst auf die Linse 263. Die Lichtstrahlen werden sodann durch das Prisma 265 in Richtung auf die Empfangseinrichtung 213 abgelenkt. Hierbei tritt das Licht durch die Blende 267 hindurch, welche so bemessen und angeordnet ist, daß die Empfangseinrichtung 213 eine Austrittspupille sieht, welche symmetrisch im Hinblick auf die optische Achse ist. Das eingefallene Licht tritt sodann durch das Prisma 269 hindurch, welches wiederum das Licht umlenkt, so daß es auf die .Empfangseinrichtung 213 senkrecht auftrifft. Die Blende 267 und das Prisma 269 dienen der Verhinderung einer Vignettierung des auf den Empfänger 213 auffallenden Lichtes,The device for generating the first auxiliary image on the receiving device 213 comprises, according to FIG. 8, a lens 263, a prism 265, a diaphragm 267 and a prism 269. That of that incoming light hits the object to be recorded first onto the lens 263. The light rays are then transmitted through the Prism 265 deflected in the direction of receiving device 213. Here, the light passes through the aperture 267, which is dimensioned and arranged so that the receiving device 213 sees an exit pupil which is symmetrical with respect to is the optical axis. The incident light then passes through the prism 269, which in turn deflects the light, see above that it strikes the receiving device 213 perpendicularly. the The diaphragm 267 and the prism 269 serve to prevent vignetting of the light incident on the receiver 213,

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wobei diese Vignettierung durch das Prisma 265 verursacht wird, falls die Blende 267 und das Prisma 269 nicht vorhanden sind.this vignetting is caused by the prism 265 if the diaphragm 267 and the prism 269 are not present.

Das zweite Hilfsbild wird auf der zweiten Empfangseinrichtung 215 in der gleichen zuvor beschriebenen Weise erzeugt. Das von dem aufzunehmenden Objekt einfallende Licht trifft somit auf eine Linse 271, ein Prisma 273, eine Blende 275 und ein Prisma 277,durch welches das zweite Hilfsbild auf der zweiten Empfangseinrichtung 215 abgebildet wird.The second auxiliary image is generated on the second receiving device 215 in the same manner described above. That from Light incident on the object to be recorded thus strikes a lens 271, a prism 273, a diaphragm 275 and a prism 277, through which the second auxiliary image on the second receiving device 215 is shown.

Gemäß Figur 8 wird die Verschiebung des zweiten Hilfsbildes auf der zweiten Empfangseinrichtung 215 durch eine gemeinsame Bewegung der Linse 271, des Prismas 273 und der Blende 275 bewerkstelligt. Die Linse 271, das Prisma 273 und die Blende 275 bilden hierbei eine einzige verschiebbare Einheit 279. Die Einheit 279 wird durch den Motor 239 mittels eines Getriebes 281 in der dargestellten Richtung verschoben, wobei der Motor 239 gleichzeitig verschiebend auf die Objektivlinse 247 einwirkt. Diese Verschiebung der Einheit 279 führt zu dem gleichen Ergebnis, wie es gemäß Figur 1 durch eine Verschiebung der Hilfslinse 29 bzw. gemäß den Figuren 2, 4, 5,.6 und 7 durch eine Drehung des Spiegels 231 erzielt wird.According to FIG. 8, the second auxiliary image is shifted on the second receiving device 215 by a common Movement of the lens 271, the prism 273 and the diaphragm 275 accomplished. The lens 271, the prism 273 and the diaphragm 275 form a single displaceable unit 279. The unit 279 is displaced by the motor 239 by means of a gear 281 in the direction shown, the motor 239 acts on the objective lens 247 in a shifting manner at the same time. This shift of unit 279 leads to the same result, as shown in FIG. 1 by shifting the auxiliary lens 29 or according to FIGS. 2, 4, 5, 6 and 7 is achieved by rotating the mirror 231.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß Figur 8 entspricht derjenigen, wie sie zuvor anhand der Vorrichtung gemäß Figur 2 beschrieben wurde. In jedem Zustand, in dem die Objektivlinse ein Bild des aufzunehmenden Objektes nicht in der Filmebene fokussiert, ergeben sich unterschiedliche Lichtverteilungsmuster auf den Empfangseinrichtungen 213 und 215. Dies hat zur Folge, daß der integrierte Schaltkreischip 217 ein Ausgangssignal erzeugt, welches den Motor 239 solange an Spannung legt, bis durch eine Verschiebung der Einheit 279 und eine gleichzeitige Verschiebung der Objektivlinse 247 wiederum äquivalente Lichtverteilungsmuster auf den beiden Empfangseinrichtungen 213 und 215 bzw. ein fokussiertes Bild auf dem Film 249 erzielt wird.The mode of operation of the device according to FIG. 8 corresponds to that as previously described with reference to the device according to FIG. In any state in which the objective lens If an image of the object to be recorded is not focused in the film plane, different light distribution patterns result on the receiving devices 213 and 215. This has the consequence, that the integrated circuit chip 217 generates an output signal which applies voltage to the motor 239 until by a displacement of the unit 279 and a simultaneous displacement of the objective lens 247 again equivalent light distribution patterns is achieved on the two receiving devices 213 and 215 or a focused image on the film 249.

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25A976025A9760

Zu diesem Zeitpunkt, in welchem sich die Objektivlinse 247 in ihrer fokussierenden Stellung befindet, wird der Motor 239 von seiner Stromversorgung abgetrennt.At this point in time, in which the objective lens 247 is in its focusing position, the motor 239 is from its power supply disconnected.

60*824/090160 * 824/0901

Claims

(IJ Distance measuring device for automatic focusing

optical devices, in particular cameras, in which images of the object to be recorded are mapped onto two light-sensitive receiving devices by means of two optical systems, the signals of which are fed to a signal processing device, which in turn sends a displacement signal acting on the objective lens until the
light beam distribution incident on the light-sensitive receiving devices, characterized in that the light-sensitive receiving devices (1, 3; 213, 215) are formed directly adjacent to one another on a single substrate (217).

2. Device according to claim 1, characterized in that the substrate is an integrated circuit chip (217) is.

3. Device according to claim 2, characterized in that the integrated circuit chip (217) additionally has at least that part of the signal processing device (39) which is connected to the photoelectric receiving devices (1, 3; 213, 215) is connected.

4. Device according to claim 3, characterized that the integrated circuit chip (217) together with the two optical systems (221, 223, 225) in a housing (219) is arranged.

6U9Ö24 / 0901

25Λ9760

5. Device according to claim 1, characterized that every optical system in its beam path one the light rays of the object to be recorded receiving lens (263, 271), a first prism (265, 273) for deflecting the beam path in the direction of the Receiving devices (213, 215), a diaphragm (267, 275) symmetrical to the beam path for specifying an exit pupil for the receiving device, and a second prism (269, 277) for perpendicularly aligning the incident light beams with respect to the receiving device, wherein the distance between the two lenses (263, 271) is substantially greater than the distance between the receiving devices arranged in one plane (213, 215) is (Fig. 8).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that one to the Signal processing device (39) connected control device (41, 237) is arranged, which a relative displacement generated between the images designed on the receiving devices (213, 215) until the images on the receiving devices generated beam distributions are equal to each other and at the output of the signal processing device Minimum signal is generated.

7. Device according to claims 5 and 6, characterized in that the control device (237) shifting on the lens (271), the first prism (273) and the diaphragm (275) of the one optical system acts for the purpose Change of the light distribution pattern on one of the two receiving devices (213, 215).

8. Device according to claim 7, characterized. That the lens (271), the first prism (273) and the diaphragm (275) form a single sliding block (279).

60982A/0901'60982A / 0901 '