DE2744092B2 - Entfernungsmeßsystem zur Scharfeinstellung von Kameras - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Entfernungsmeßsystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung. Derartige Ultraschall-Entfernungsmesser sind beispielsweise aus der US-PS 35 22 764, der US-PS 34 54 922 und der DE-PS 8 64 048 bekannt. Bei diesen bekannten Entfernungsmeßsystemen wird ein Ultraschallsignal mit fester Frequenz abgestrahlt Dabei hat sich gezeigt, daß

insbesondere im Nahbereich bis zu etwa 9 m der für die Scharfeinstellung einer Kamera von besonderem Interesse ist, unter gewissen Umständen ein beispielsweise vor einem entfernten Hintergrund befindlicher Aufnahmegegenstand nicht entdeckt wird. Die Ursache dafür liegt darin, daß bei bestimmten Aufnahmeentfernungen durch Interferenz des abgestrahlten und reflektierten Signals eine Auslöschung erfolgen kann, so daß am Empfänger kein Entfernungssignal auftritt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Entfernungsnießsystem, insbesondere für den Bereich über den sich ein Kameraobjektiv einstellen läßt zu schaffen, welches störungsunempfindüch ist. deutlich im Empfänger wahrnehmbare Signale für alle in Frage kommenden Entfernungsbereiche liefert und selektiv auf den jeweils anvisierten Aufnahmegegenstand anspricht.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Keiinzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen \ Merkmale.

^ Der erste Abschnitt mit voneinander unterschiedlichen Frequenzen ist insbesondere im Nahbereich wirksam, indem die Interferenz zu befürchten ist, und es wird hierdurch die Wahrscheinlichkeit vergrößert, daß wenigstens ein Teil der Frequenzen auch von relativ nahen Gegenständen zum Empfänger reflektiert wird, selbst wenn ein Teil der Frequenzen infolge Interferenz ausgelöscht wird. Es ist aber nicht möglich, daß bei einer bestimmten Entfernung sämtliche Frequenzen ausge-. löscht werden. Der Abschnitt mit Konstantfrequenz liefert ein verbessertes Signal/Rauschverhältnis für - Echos, die von weiter her empfangen werden, so daß dieser zweite Abschnitt eine sichere Entfernungsbestimmung im ferneren Bereich gewährleistet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist im Empfänger eine Bandpaßfilterschaltung vorgesehen, die bei Empfang des ersten Abschnitts des Echos die voneinander unterschiedlichen Frequenzen hindurchtreten läßt und während des Empfangs des zweiten Abschnitts des Echos nur die Festfrequenz aq 'durchläßt. Auf diese Weise wird erreicht, daß selektiv ein sicheres Ansprechen auf fernere und nähere Objekte innerhalb des Einstellbereichs möglich wird, wobei die Selektivität des Empfängers für den Fernbereich durch Verkleinerung der Durchlaßbreite des Filters auf die ' Konstantfrequenz verbessert werden kann, so daß von 'ferneren Aufnahmegegenständen reflektierte Echos, selbst wenn sie in der Amplitude schwach ausgeprägt sind, noch einwandfrei ermittelt werden können. Der ^breitere Durchlaßbereich des Filters im ersten Abschnitt bei Empfang der unterschiedlichen Frequenzen gewährleistet, daß durch Interferenz nicht ausgelöschte ^Signale zum Empfänger gelangen.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen d<;r Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. f. Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfinidung an Hand der Zeichnung beschrieben, in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer allgemeinen Form eines Entfernungsmeßsystems gemäß der Erfindung, eingebaut in eine Kamera,

F i g. 2 eine idealisierte Darstellung eines Ansprechdiagramms eines Filters mit variabler Güte Q,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines Entfernungsmeßsystems gemäß der Erfindung,

F i g. 4 ein Impulsdiagramm, welches die idealisierten Impulsformen veranschaulicht, die an verschiedenen Stellen im System nach F i g. 3 auftreten,

F i g. 5 ein Schaltbild eines Spannungsgenerators, der in dem System nach F i g. 3 benutzt wird,

Fig.6 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführungsform des Wandlerer^regenystems innerhalb des Entfernungsmeßsystems gemäß F i g. 3,

Fig.7 ein Wellenformdiagramm eines Ultraschall-Impulses, welches mit der Schaltung gemäß Fig.6 erzeugt wird.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Kamera, in der ein Entfernungsmeßsyslem 11 gemäß der Erfindung eingebaut ist Die schematisch dargestellte Kamera 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem ein Film 13 gegenüber einem Objektivträger 14 angeordnet ist, welch letzterer axial längs der optischen Achse 15 zwischen zwei im Abstand zueinander liegenden Endstellungen beweglich ist In der einen Endstellung liegt der Objektivträger 14 so, daß der Aiifnahmegegenstand i6 in der Filmebene 13 fokussieri ist, wenn der Aufnahmegegenstand im Nahbereich, d.h. etwa 25 cm vom Kameraobjektiv entfernt liegt Ia der anderen Endstellung des Objektivträgers 14 ist das Objektiv auf einen entfernt liegenden Punkt, beispielsweise auf 7,5 m von der Kamera entfernt, eingestellt. Die Lage des Objektivträgers 14 zwischen den beiden Endstellungen zur Scharfeinsteilung ist eine vorbestirnmte Funktion des Aufnahmeabstands und diese Funktion ist im hohen Maße nicht-linear und soll als Aufnahniegegenstandsentfernungs-Funktion bezeichnet werden.

In noch zu beschreibender Weise eizeugt das Ultraschall-Entfernungsme3system 11 einen Entfernungsimpuls 17, der im Hinblick auf einen Austastimpuls 18 um eine Zeitdauer verzögert ist, die linear proportional der Gegenstandsentfernuig ist Ein der Kamera zugeordneter Fokussierungsmechanismus 19 spricht auf die Impulse 17 und 18 an und bewegt den Objektivträger 14 in eine Axialstellung, in der der Aufnahmegegenstand 16 scharf eingestellt ist

Der Fokussierungsmechanismus kann eine Logikschaltung 20 aufweisen, die gemäß einem Entfernungssignal 21, das durch einen Impulsgenerator 22 erzeugt wird, eine Impulsfolge liefert, deren Impulszahl der Axialstellung des Objektivträgers entspricht, in der die Kamera auf den Gegenstand scharf eingestellt ist Diese Impulse werden einem Zähler 23 zugeführt und zum Antrieb eines Motors 24 benutzt, der mechanisch über ein Getriebe 25 mit dem Linsenträger 14 verbunden ist Außerdem ist das Getriebe 25 mit einem Rückführsystem, beispielsweise in Gestalt eines Hilisimpulsgenerators 26, derart verbunden, daß eine Drehungdes Motors 24 unter der Steuerung des Inhalts des Zählers 23 den Hilfsimpulsgenerator 26 veranlaßt, eini vorbestimmte Zahl von Impulsen für jede Einheitslänge der Versetzung des Objektivträgers 14 zu erzeugen. Die Logikschaltung 20 spricht auf den Ausgang des Hilfsimpulsgenerators 26 an, um zu bestimme: wann sich der Objektivträger 14 in die Stellung bewegt hat, die durch den Inhalt des Zählers 23 bestimmt ist, und um so den Gegenstand scharf einzustellen.

Das Entfernungsmeßsystem gemäß der Erfindung ist mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet und weist einen Ultraschallwandler 27 auf, der ein elektrostatisches Wandlerelement der Seil-Bauart aufweisen kann, wie dieses in dem folgenden Aufsatz beschrieben ist: Geide, K.: »Oscillation Characteristics of Electroacoustic Transducers using the Sell Principle«, Acustica, Band 10, Seiten 295-303 (1960). Die Natur der Hauptkeulen und der Seitenkeulen der bevorzugten

Ausführung des Elementes 27 hängt vom Ausgangsmuster einer nicht dargestellten Rückplatte, des Elementes ab. Für einen Wandler gegebener Größe, der mit einer gegebenen Frequenz angetrieben wird, wird der schmälste Strahl durch einen konstanten Ausgang über das Wandlerelement erzeugt Wenn beispielsweise ein Wandler dieser Art mit einer aktiven Kreisfläche von einem Durchmesser von 3,5 cm mit 5OkHz gespeist wird, dann ergibt sich ein Winkel für die halbe Ausgangsleistung von 6° gegenüber der Mittellinie ,versetzt. Der erste Null-Ausgang erscheint bei 13° und die erste Seitenkeule bei 19°. Diese Winkel sind ,^"ungefähr umgekehrt proportional zum Durchmesser der Wandler und zur Frequenz und die erste Seitenkeule kann ein Leistungsverhältnis von —17,6 dB für Sende- und Empfangsbedingungen besitzen. Kombiniert ist das Leistungsverhältnis für das System ungefähr -35 dB. Verbesserte Muster würden etwas größere Winkel besitzen, jedoch kleinere Seitenkeulen.

Der Wandler 27 ist räumlich benachbart zum Objektivträger 14 angeordnet und besitzt ein Strahlungsmuster 28 innerhalb einer Hauptkeule 29, welches eng dem Sichtfeld 30 des Objektivs angepaßt ist Der Hauptkeule der Strahlungscharakteristik sind Seitenkeulen 31 zugeordnet und die präzise Form der Haupt- und Seitenkeulen hängt von der spezifischen Ausbildung des Wandlerelementes ab.

Das Entfernungsmeßsystem 11 weist auch einen Steuerspannungsgenerator 35 und einen Frequenzmodulator 32 auf, um den Wandler 27 zu speisen und letzteren zu veranlassen, eine Impuls Ultraschall-Energie auf den Aufnahmegegenstand 16 zu richten, nachdem ein Austastimpuls \% dem Generator 35 zugeführt ist Außerdem ist ein Empfänger 33 vorgesehen, um ein Echosignal 21 zu verarbeiten, welches durch den Wandler gemäß dem Empfang eines Echos vom Aufnahmegegenstand innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Aussenden des Impulses empfangen wurde (dieses Zeitintervall soll als Empfängerentfernungszeit bezeichnet werden).

Im Betrieb bewirkt das Niederdrücken des Kameraauslösers (nicht dargestellt), über einen Vorlaufflankendetektor 34 eine Umwandlung in einen Austastimpuls iS, oer dem Sieuerspannungsgeneraior 35 angelegt wird. Der Ausgang des Generators 35 steuert den Frequenzmodulator 32, der den Wandler 27 veranlaßt, einen frequenzmodulierten Impuls auszusenden. Der Generator 35 bewirkt eine Modulation der Ausgangsspannung des Modulators 32, und zwar derart, daß während der Hälfte des Wandlerimpulses die Frequenzänderungen zwischen den Grenzen von 65 bis 50 kHz liegen, und während der anderen Hälfte des Wandlerimpulses bleibt die Frequenz konstant bei etwa 50 kHz.

Im Hinblick auf experimentelle Ergebnisse, die zeigen, daß die Reflexion von einem im Nahbereich liegenden Gegenstand in hohem Maße abhängig ist von der Frequenz des einfallenden Ultraschall-Impulses, in dem Sinne, daß eine Auslöschung eines Echos bei gewissen Frequenzen erfolgen kann, gewährleistet das Vorhandensein des »Zirp«-Signals, daß zahlreiche Frequenzen auf dem Gegenstand auftreffen. Wenigstens einige der Frequenzen werden nach dem Wandler zurückreflektiert, ohne ausgelöscht zu sein. Das Vorhandensein des Abschnitts mit konstanter Frequenz von 50 kHz während der zweiten Hälfte des Impulses vermindert Absorptionswirkungen von Ultraschall-Energie, so daß gewährleistet wird, daß auch unter ungünstigen Umgebungsbedingungen eine Reflexion von einem entfernt liegenden Gegenstand erfolgi. Es ist beispielsweise bekannt, daß sich die reflektierte Signalleistung exponentiell mit dem Abstand des Gegenstandes ändert und ungefähr invers zur vierten Potenz des Abstandes des Gegenstandes. So tritt beispielsweise eine Änderung von etwa 6OdB in der reflektierten Signalleistung auf, wenn ein Gegenstand aus einer Entfernung von 25 cm in eine Entfernung von 5m überführt wird, wobei ein 50-kHz-Signal bei 20⁰C

ι ο Anwendung findet Aus Versuchen hat sich ergeben, daß die Absorption und die Veränderung der Absorption mit der Temperatur und Feuchtigkeit schnell mit der Frequenz ansteigen. Allgemein gesprochen bedeutet dies, daß die Absorption um so niedriger ist, je niedriger die Frequenz ist Bei den Frequenzen des bevorzugt benutzten Impulses tritt die niedrigste Absorption bei gegebener Temperatur und Feuchtigkeit bei dem 50-kHz-SignaI auf.

Unter ungünstigen Bedingungen von Temperatur und Feuchtigkeit werden wahrscheinlich die höheren Frequenzen in dem Impuls abgeschwächt Demgemäß sind sie am wirksamsten für Gegenstände im Nahbereich, d. h. gerade dort, wo das Problem der Interferenz bei Benutzung einer einzigen Frequenz im Impuls stark hervortritt Der 50-kHz-Anteil des Impulses stellt den am wenigsten abgeschwächten Anteil sämtlicher anderer Frequenzen dar, die im Signal enthalten sind, und demgemäß ist dieser Anteil geeignet für entfernt liegende Gegenstände.

Wenn der Gegenstand 16 relativ dicht am Wandler 27 liegt, dann enthalten die Frequenzen in dem reflektierten Signal, das auf den Wandler auffällt mehr von den Frequenzen des Zirpanteils, abgesehen von jenen Frequenzen, die durch Interferenz gelöscht sind. Wenn der Aufnahmegegenstand 16 weiter vom Wandler 27 entfernt liegt dann enthält das reflektierte Signal wahrscheinlich jene Frequenzen, die am wenigsten durch die Umgebung abgeschwächt sind, nämlich die Frequenzen dicht an der unteren Frequenz des Zirpanteils.

Der Zirpanteii von 65 bis 50 kHz und der konstante Abschnitt von 50 kHz im Impuls können in verschiedenen Kombinationen angeordnet werden, nämlich vier mit fester Frequenz im ersten oder zweiten Abschnitt, wobei die Festfrequenz identisch mit der Anfangsfrequenz oder der Endfrequenz des Abschnittes mit unterschiedlichen Frequenzen ist Die Hälfte dieser Kombinationen enthält am Übergang Diskontinuitäten zwischen den zwei Abschnitten, die ungeeignet sind,

so weil die Elektronik für die Steuerspannungen aufwendiger ist

Wenn man die anderen vier möglichen kontinuierlichen Burst-Impulsanordnungen betrachtet ergibt sich, daß der Zirpanteil auf die konstante Frequenz ansteigen oder abfallen könnte und vor oder hinter dem Abschnitt mit konstanter Frequenz liegen könnte. Bei kurzen Entfernungen stellt die Interferenz ein Problem dar, während bei größeren Abständen das Signal-Rausch-Verhältnis am meisten Schwierigkeiten bereitet Im Hinblick darauf ist es zweckmäßig, den Zirpabschnitt zuerst vorzusehen, weil dieser eine größere Betriebsgenauigkeit bezüglich der Entfernungsmessung liefert und daher an der Vorlaufflanke des Burst-Impulses beginnen sollte, wodurch eine größere Meßgenauigkeit für Gegenstände im Nahbereich erhalten wird. Andererseits ist, da niedrigere Frequenzen weniger absorbiert werden, ihre Benutzung zu bevorzugen für entfernt liegende Gegenstände, wo das Signal-Rausch-Verhält-

nis eine Rolle spielt Infolgedessen ergibt sich als bevorzugtes Ausführungsbeispiel ein Impuls mit einem vorlaufenden Zirpabschnitt, der dann auf einen niedrigeren konstanten Frequenzwert übergeht, und als bevorzugte Ausführung ergab sich ein Impuls, der mit 65 kHz begann und dann auf 50 kHz in 04 msec absank und dann konstant auf 50 kHz blieb.

Im folgenden wird wiederum auf F i g. 1 der s Zeichnung Bezug genommen. Der Austastimpuls 18 •iw'ird bei Ansteuerung des Steuerspannungsgenerators

35 und Aussenden eines frequenzmodulierten Ultraschall-Impulses vom Wandler 27 auch einem Austast-%atter 36 des Empfängers 33 zugeführt. Das Austastgat- »ter 36 erzeugt einen Pegel, der dem Ausgang des ^Empfängers 33 zugeführt wird, so daß der Ausgang .etwa 0,4 msec dem Ende des Wandler-Burst-Impulses [folgen kann, und dann bleibt der Ausgang während einer vorbestimmten Zeitdauer aktiv und diese Zeitdauer ist die Empfängerentfernungszeit, welche vorzugsweise etwa 40 msec lang ist In diesem Zeitintervall wandert der Schall unter Normalnull und 20⁰C vom Wandler aus zu einem etwa 7,3 m entfernt liegenden Ziel und kehrt zum Wandler zurück. Die 0,4 msec Verzögerung in der Freischaltung des Ausgangs ergibt eine genügende Zeitdauer für das Wandlerelement des Wandlers 27, um eine Stabilisierung nach Beendigung des Burst-Impulses herbeizuführen. Infolgedessen definiert die Verzögerungszeit die kürzeste Gegenstandsentfernung, die durch ein solches Entfernungsmeßsystem noch verarbeitet werden kann, nämlich ungefähr 25 cm. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, kann der Ausgang des Austastgatters

36 auch einem Vorverstärker 37 zugeführt werden, um letzteren nach der angegebenen Verzögerung freizusteuern.

Ein vom Wandler 27 bei Empfang einer Reflexion vom Gegenstand 16 erzeugtes Echosignal wird über die Leitung 38 dem Vorverstärker 37 zugeführt, dessen Ausgang durch ein Filter 39 läuft, das, wie weiter unten im einzelnen in Verbindung mit F i g. 3 beschrieben wird, ein Filier 40 mit veränderbarer Güte Q ist, und es wird weiter einem Verstärker 41 zugeführt, descen Verstärknngsgrad wahlweise geändert werden kann. Der Pegeldetektor 42 erzeugt einen Entfernungsimnuls 17. wenn der Ausgang des Verstärkers 41 mit veränderbarem Verstärkungsgrad einen bestimmten Schwellwertpegel erreicht

Dem Filter 40 mit veränderbarer Güte Q ist eine programmierte Steuerschaltung 43 für die Güte Q zugeordnet die auf den Austastimpuls 18 anspricht und die Güte Q des Filters während der Empfängerentfernungszeit ansteigen läßt Die Mitteifrequenz des Filters ist die unterste Frequenz des Burst-Impulses, nämlich im vorliegenden Falle 50 kHz.

In Fig.2 ist für verschiedene Werte des Parameters Q die Durchlässigkeit des Filters 40 als Funktion der Frequenz aufgezeichnet Wenn die Güte Q des Filters 40 niedrig ist, wie durch die Kurve 44 in F ί g. 2 angedeutet dann ist die Bandbreite des Filters 40 relativ groß und sie ist in der Tat ausreichend groß, um alle Zirpfrequenzen hindurchtreten zu lassen. Die Güte Q des Filters 40 ist im Anfangsbereich der Empfängerentfernungszeit relativ niedrig und innerhalb dieses Zeitabschnitts liefern Gegenstände im Nahbereich der Kamera ein Echo zum Wandler 27.

Wenn die Güte Q des Filters 40 relativ hoch ist und dies ist im Endabschnitt der Empfängerentfernungszeit der Fall, dann ist die Bandbreite des Filters relativ schmal und kann im Hinblick auf das Signal-Rausch-Verhältnis optimal gewählt werden. Der 50-kHz-Abschnitt des Burst-Impulses ist am wirksamsten im Hinblick auf die Erreichung eines entfernt liegenden Gegenstandes und wird daher in einem starken Anteil bei jeder Reflexion vorhanden sein. Da die relativ schmale Bandbreite des Filters in diesem letzteren Abschnitt der Empfängerentfernungszeit auftritt, stimmt dies überein mit entfernt von der Kamera angeordneten Gegenständen.

ίο Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist die Durchlässigkeit des !Filters 40 bei niedrigem <?-Wert beträchtlich kleiner als dann, v/enn da? Filter eine relativ hohe Güte Q besitzt Infolgedessen ist die Impedanz des Filters 40 während ;des anfänglichen Abschnitts der Empfängerentferynungszeit größer als während des Endabschnitts. Dies bewirkt, daß der Ausgang des Vorverstärkers 37 für Echosignale im Nahbereich abgeschwächt wird, wo die Amplitude des Echos voraussichtlich groß ist Der Ausgang des Filters 40 neigt demgemäß dazu, hinsichtlich seines Pegels unabhängig von der Gegenstandsentfernung zu werden.

Allgemein jedoch kann der Verstärkungsgrad des Verstärkers 41, der einen Teil der Gesamtfilterschaltung 39 bildet, unter Verwendung einer Verstärkungssteuerstufe 46 programmiert werden, die diesem Verstärker zugeordnet ist Die Steuerstufe 46 spricht auf den Austastimpuls 18 an und erzeugt ein Steuersignal, welches bewirkt, daß der Verstärkungsgrad des Verstärkers 41 während der Empfängerentfernungszeit ansteigt. Infolgedessen werden relativ schwache Echosignale, die von relativ weit entfernt liegenden Gegenständen herrühren, in einem größeren Ausmaß verstärkt als die relativ kräftigen Echosignale, die von einem Gegenstand im Nahbereich des Wandlers herrühren.

Die Vorteile, die sich aus der Veränderung des Verstärkungsgrades der Gesamtfilterschaltung ergeben, werden in Verbindung mit den Seitenkeulen 31 gemäß F i g. 1 und in Verbindung mit dem Vorhandensein eines Gegenstandes ISA innerhalb einer der beiden Seitenkeulen beschrieben. Da der Gegenstand 16/4 außerhalb des Sichtfeldes bzw. Bildwinkels des Kameraobjektivs H?gt_s ist es für den Entfernungsmesser wichtig, daß der Gegenstand 16>4 nicht erfaßt wird zugunsten des Aufnahmegegenstandes 16, der innerhalb des Bildwinkels liegt Die Veränderung der Durchlässigkeit des Filters 40 allein oder in Verbindung mit der Veränderung des Verstärkungsgrades des Verstärkers 41, wenn das Filter 40 nicht genügt, ergibt diese gewünschte

so Unterscheidung.

Die Reflexion vom Aufnahmegegenstand Ι6Λ erreicht den Wandler 27 vor den Reflexionen des Gegenstandes 16, der weiter vom Wandler entfernt liegt als der Gegenstand 16/4. Die Signalamplitude des vom Gegenstand 16Λ reflektierten Signals ist nicht allein wegen der weniger ausgeprägten Seitenkeulen niedrig, sondern auch wegen des Filters 40 und des Verstärkers 41, wodurch gewährleistet wird, daß das den Pegeldetektor 42 erreichende Signal unter dem Schwellwertpegel des Detektors liegt Wenn die Reflexion vom Gegenstand 16 den Wandler 27 erreicht dann hat sich die Durchlässigkeit des Filters vergrößert (dies bedeutet daß die Impedanz des Filters 40 auf ein Echosignal abgesunken ist), d.h. die Durchlässigkeit hat sich gegenüber dem vorherigen Wert erhöht der der Reflexion vom Aufnahmegegenstand 16Λ dargeboten wurde. Außerdem hat sich der Verstärkungsgrad des Verstärkers 41 gegenüber dem vorherigen Wert

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vergrößert. Infolgedessen übersteigt der Ausgang des Verstärkers 41 den Schwellwertpegel des Detektors 42 und es wird ein Entfernungsimpuls 17 an einem Punkt erzeugt, der zeitlich mit der Aufnahmeentfernung des Gegenstandes 16 übereinstimmt.

Zusätzlich zu der Veränderung der Güte Q des Filters 40, wodurch die Durchlässigkeit des Filters in einer Weise geändert wird, die die Winkelempfindlichkeit des Wandlers :n günstiger Weise absinken läßt, so daß abseits der Achse liegende Aufnahmegegenstände nicht erkannt v/erden, wird ein weiteres vorteilhaftes Ergebnis erlangt Dieses Ergebnis ergibt sich daraus, daß die Anstiegszeit des Filters 40 größer ist, wenn die Güte Q relativ niedrig ist, als wenn die Güte Q höher ist. Diese relativ schnellere Anstiegszeit tritt in Verbindung mit Echosignalen auf, die Aufnahmegegenständen zugeordnet sind, welche im Nahbereich der Kamera liegen. Da die Anstiegszeit ein frühes Auffinden der Vorlaufflanke des Echos ermöglicht, führt die schnellere Anstiegszeit zu einer größeren Genauigkeit im Hinblick auf die Erzeugung von Entfernungsimpulsen, die im Nahbereich liegenden Gegenständen zugeordnet sind. Dies steht in Übereinstimmung mit den Erfordernissen für eine Kamera, da die Entfernungseinstellung hinsichtlich Fehlern im Nahbereich empfindlicher ist als für Fehler bei entfernt liegenden Gegenständen.

Eine bevorzugte Ausführung eines Ultraschall-Entfernungsmeßsystems ist in Fig.3 dargestellt und mit dem Bezugszeichen UA bezeichnet. Das System UA weist einen Ultraschall-Wandler 27A und einen Modulator 50 auf. Der Modulator 50 speist das Wandlerelement und veranlaßt es, ein frequenzmoduliertes Ultraschall-Burst-Signal zu einem Gegenstand auszusenden, sobald ein Einschaltimpuls 18 dem Modulator zugeführt wird. Außerdem weist das System einen Empfänger 33Λ mit einem Filter 51 auf, um ein Echosignal zu verarbeiten, welches durch das Element 27A gemäß dem Empfang eines Echos von dem nicht dargestellten Gegenstand innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Aussendung des Burst-Signals empfangen wurde, d. h. innerhalb der »Entfernungszeit« des Systems. Der Empfänger 33/4 erzeugt ein Entfernungssignal 17, welches gegenüber dem Einschaltimpuls 18 um eine Zeitdauer τ verzögert ist, die linear bezogen ist auf die Gegenstandsentfernung, d. h. es ist die doppelte Zeit, die der Wandler zum Durchlaufen der Entfernung zwischen Wandler und Gegenstand benötigt.

Gemäß Fig.3 weist ein Modulator 50 einen Austastgenerator 52, einen Spannungsgenerator 53, einen spannungsgesteuerten Oszillator 54, einen Verstärker 55, einen Transformator 56 und Entkopplungsdioden 57 auf. Ein bei (b) dem Eingang des Austastgenerators 52 zugeführter Austastimpuls 18 bewirkt, daß der Generator 52 ein Austastsignal 58 bei (c) erzeugt Ein monostabiler Multivibrator mit automatischer Verzögerungsrückstellung oder ein ÄC-Verzögerungsglied in Verbindung mit einer Schmitt-Triggerschaltung können für den Auftastgenerator 52 Anwendung finden. Wie aus Fig.4 (c) ersichtlich, hat das Austastsignal 58 eine Dauer von etwa 40 msec, und dies entspricht der Zeit, die der Schall benötigt, um etwa 7 m vom Transponder nach dem Aufnahmegegenstand und zurück zu wandern. Eine solche Entfernung entspricht einer Unendlich-Einstellung des Objektivträgers. Für Aufnahmegegenstände, die weiter entfernt liegen als 7 m, wird der Objektivträger auf Unendlich eingestellt, und dies bewirkt, daß der Gegenstand dann scharf eingestellt ist

Gemäß dem Austastsignal 58 erzeugt der Spannungsgenerator 53 den zeitveränderlichen Spannungsimpuls 59, der in Fig.4(d) dargestellt ist. Fig.5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Spannungsgenerators, wobei ein herkömmlicher Impulsgenerator 98, beispielsweise in Gestalt eines monostabilen Multivibrators vorgesehen ist, der eine automatisch verzögerte Rückstellung aufweist und bei Triggerung durch einen Austastgenerator 52 einen 1-msec-Eingangsimpuls liefert (die Länge des Burst-Impulses, die den Parallelkreisen 100 und 102 zugeführt wird). Letzterer führt geeignete Spannungen von den Verbindungen 103 und 105 über zwei Dioden 104 bzw. 106 einer Ausgangsverbindung 108 zu, derart, daß letztere die jeweils höhere Spannung der Verbindungen 103 bzw. 105 aussendet. Während des Anliegens des Eingangsimpulses liefert ein Kondensator 110 der Verbindung 105 eine abklingende Spannung, während ein Widerstand 112 an der Verbindung 103 eine konstante niedrige Spannung anlegt, so daß die Ausgangsverbindung 108 anfänglich der abklingenden Spannung der Verbindung 105 ausgesetzt ist, bis die letztgenannte Spannung gleich ist der Spannung an der Verbindung 103, wodurch sich die Spannungsimpulsform 59 ergibt. Wie ersichtlich, springt die Spannung, die durch den Generator 53 erzeugt wird, von 0 auf 6 V zu Beginn des Austastimpulses und fällt dann im wesentlichen linear auf ungefähr 4 V in 0,5 msec ab. Danach bleibt die Spannung im wesentlichen auf 4 V während weiterer 0,5 msec stehen und fällt dann auf 0 ab. Die Spannungswerte und die Änderungen entsprechen den tatsächlich benutzten, aber es ist klar, daß sowohl die Spannungen als auch die Änderungen der Spannungen innerhalb eines weiten Bereiches gewählt werden können in Übereinstimmung mit anderen Schaltungselementen des Modulators.

Der aus F i g. 4 ersichtliche Spannungsimpuls 59, der dem spannungsgesteuerten Oszillator 54 angelegt wird, bewirkt, daß letzterer ein frequenzmoduliertes Anpaß-Burst-Signal liefert. Die Frequenz des Burst-Signals ändert sich im wesentlichen linear von ungefähr 65 kHz auf ungefähr 5OkHz in der Zeit, in der die Ausgangsspannung (Impuls 59) des Generators 53 von 6 V auf 4 V absinkt. Dann bleibt die Frequenz etwa konstant bei etwa 50 kHz, während die Ausgangsspannung auf einem Wert von etwa 4 V verbleibt Nach der Verstärkung durch den Verstärker 55 wird das frequenzmodulierte Burst-Signal der Primärwicklung 60 des Transformators 56 angelegt, dessen Sekundärwicklung 61 am Wandlerelement 27A über Entkopplungsdioden 57 angeschlossen ist. Die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 61 wird so hoch wie für den Wandler 27/4 zulässig gemacht, beispielsweise mit einer Spannung von etwa 300 V zwischen zwei Scheitein, wobei eine Dioden-Kondensator-Kombination 62 dem Element 27/4 eine Vorspannung von ungefähr 150 V Gleichspannung nach mehreren Zyklen liefert Die Ausgangsspannung treibt das Element 27Ά und bewirkt,

^: daß ein stark gerichtetes entsprechend frequenzmoduliertes Ultraschall-Burst-Signal ausgestrahlt wird, wie dies durch die Pfeile 63 in F i g. 3 angedeutet ist

Die Werte der treibenden Spannung und der Vorspannung für das Element 27A basieren auf einem β-μΐη-Filin in diesem Element Demgemäß können diese Werte für Filme unterschiedlicher Dicke derart optimiert werden, daß der Ausgang des Elementes und die Empfindlichkeit gegenübe Echos gleichzeitig maximiert werden. Außerdem seilte die Güte Q der

Ausgangsschaltung, die zum Teil von der Kapazität des Wandlers abhängt, relativ niedrig sein, damit das Zirp-Signal mit einer konstanten Amplitude ausgestrahlt werden kann und keine wesentliche Abhängigkeit von der Kapazität des Wandlers besteht. Dadurch, daß eine relativ niedrige Güte Q aufrechterhalten wird, fällt die Energie des Systems am Schluß der Treiberspannung schnell ab, so daß das Wandlerelement schnell in die Ruhestellung zurückkehrt, in der es in der /Lage ist, Echos von relativ dicht benachbarten ₎₀ Gegenständen zu empfangen.

Die Entkoppeldioden 57 bewirken eine Entkopplung der Transformatorsekundärwicklung 61 vom Wandlerelement, während ein Echo empfangen wird. Bei der Aussendung ist der Spannungsabfall von ungefähr 0,7 V ₎₅ über den Dioden so klein gegenüber der 300-V-Spannung Spitze-Spitze, weiche die Treiberspannung bildet, daß die Entkoppeldioden keine Wirkung auf die Aussendung haben. Während des Empfangs liegen jedoch die vom Element 27A erzeugten Echosignale im Bereich zwischen 2 μν bis 20 mV, und die Dioden bilden einen offenen Kreis hinsichtlich der Echosignale.

Ein Echo von einem Gegenstand ist symbolisch bei 64 ;in Fig.3 angedeutet. Das resultierende Echosignal, welches durch das Element 27A erzeugt wird, wird durch den Empfänger 33Λ behandelt, der einen Vorverstärker 65, ein Filter 51 der erwähnten Art und !Mittel 66 aufweist, um den Gütegrad des Filters während der Empfängerentfernungszeit zu verändern. Weiter ist ein Detektor 67 vorgesehen, der ein -Echosignal in einen Entfernungsimpuls 17 umwandelt. Während der Empfängerentfernungszeit bleibt die Gleichspannung am Element 27A auf etwa 150 V Gleichspannung. Die Eingangsimpedanz des Vorverstärkers 65 wird der Wandlerelementimpedanz angepaßt (ungefähr 12 ΆΩ). Die Ausgangsirnpedanz des Vorverstärkers wird so gewählt, daß sie mit dem höchsten Q-Wen des Filters 51 kompatibel ist, und dieser Wert beträgt etwa 70. Der Verstärkungsgrad des Vorverstärkers liegt bei etwa 48 dB.

Das Filter 51 ist ein LC-Filter, bestehend aus der Sekundärwicklung 61 des Transformators 51, die die Induktanz des Filters bildet, und Kondensatoren 68,69, zwischen denen der Ausgang des Vorverstärkers 65 angelegt ist. Ein Abgrif? 70, relativ dicht an der Masseverbindung der Sekundärwicklung, legt den Ausgang des Filters an den Eingang 71Λ eines Verstärkers 71 mit hoher Ausgangsimpedanz, und zwar über einen Widerstand 72, der einen Wert von etwa 1 kD, besitzt. Ein parallel zu dem LC-Kreis des Filters liegender Widerstand 72 bildet einen Teil einer vorprogrammierten Steuervorrichtung 66 zur Veränderung des Q-Wertes des Filters. Die Steuervorrichtung 66 zur Veränderung der Güte Q weist außerdem einen Stromgenerator 73 und eine dynamisch veränderbare Widerstandsschaltung 74 in Reihe zu dem Widerstand 72 und dem Eingang 71A auf. Die Widerstandsschaltung 74 weist einen Festwiderstand 75 von ungefähr 1 ΜΩ parallel zu der Diode 76 auf, der dann leitet, wenn der Stromgenerator 73 Strom liefert.

Um das bestmögliche Signal-Rausch-Verhältnis für Echosignale zu erhalten, die von Gegenständen herrühren, die im Fernbereich liegen (d. h. bei ungefähr 7 m), ist die Differenz zwischen der Mittelfrequenz des Filters und der Frequenz, bei der die Ansprechleistung auf die Hälfte abfällt, Af, auf die Konstantfrequenzimpulslänge wie folgt bezogen: 0,2/(Konstantfrequenzimpulslänge). Gemäß der bevorzugten Ausführungsforrn sollte die Halbleitungsbandbreite des Filters bei etwa 0,8 kHz in der Nähe des Endes der Enipfängerentfernungszeit liege \ wenn Echosignale von entfernt liegenden Gegenständen bearbeitet werden. Während des Anfangsabschnitts der Empfängerentfernungszeit, d. h. wenn Echosignale von im Nahbereich gelegenen Gegenständen behandelt werden, muß die Bandbreite des Filters so sein, daß alle Frequenzen des »Zirpsignals« hindurchgelassen werden. So nuß der Filter anfänglich eine Halbleistungsbandbreitc von ungefähr 30 kHz haben und die Mittelfrequenz liegt dann bei etwa 5OkHz. Die erforderliche Änderung in der Bandbreite wird dadurch erhalten, daß die Güte Q des Filters von etwa 5 zu Beginn der »Entfernungszeit« auf etwa 70 in der Nähe des Endes geändert wird. Bei einer typischen LC-Schaltung mit einer kapazität von ungefähr 30OpF rrvß <ier Widerstand parallel zur Schaltung sich von ungefäh. i kl* au! ■ ~~*^Ά'~^Τ 1 ΜΩ ändern.

Der Widerstand parallel zur LC-Schaltung des Filters 51 ist der wirksame Widerstandswert des Widerstandes 72 in Reihe mit der Parallelkombination τοη Widerstand 75 und Dioden 76. Der dynamische 'if'iai .-<■'■ < ■;* Her Diode 76 für kleine Wechselstromsignale, die durch άί... Vorverstärker 65 geliefert werden, ist ungefähr umgekehrt proportional zu dem Gleichstromfluß durch die Diode und im wesentlichen unabhängig von der exakten Diodencharakteristik. Wenn der Gleichstromfluß relativ hoch ist, dann wird der dynamische Widerstand der Diode beträchtlich Heiner als de-Widerstandswert des Widerstands 72 und 75. Dies führt dazu, daß der wirksame Widerstand des Filters 51 im wesentlichen nur noch vom Widerstand 72 abhängt. Infolgedessen hängt die Güte Qdes Filters 51 bei hohem Stromfluß durch die Diode 76 vom Widerstandswert des Widerstandes 72 ab und dieser wird so unter Berücksichtigung des induktiven Widerstandes und des kapazitiven Widerstandes des Filters 51 gewählt, daß sich ein Gütewert Q ergibt, der die Filterbandbreite so einstellt, daß alle Frequenzen des Zirpsignals durch den Filter gelangen.

V/enn der Stromfluß durch die Diode 76 relativ niedrig ist, dann wird der dynamische Widerstand der Diode in die gleiche Größenordnung gelangen wie der Widerstandswert des Widerstands 75, was zur Folge hat, daß der wirksame Widerstandswert des Filters 51 im wesentlichen vom Widerstand 75 abhängt Infolgedessen hängt der Gütewert Q des Filters bei niedrigem Stromfluß durch die Diode 76 vom Wideistandswert des Widerstands 75 ab, der so gewählt ist, daß eine Bandbreite erhalten wird, die so gut wie möglich an die feste Frequenz des Burst-Signals angepaßt ist.

Die zeitliche Veränderung des der Diode 76 durch den Stromgenerator 73 gelieferten Stromes ist derart, daß eine geeignete Veränderung des wirksamen Widerstandswertes parallel zur LC-Schaltung des Filters 51 gewährleistet wird. Zu diesem Zweck spricht der Generator 73 auf den Austastimpuls 58 an und erzeugt einen Gleichstrom, der anfänglich für eine relativ kurze Zeit zu Beginn der Empfangtrentfernungszeit hoch ist und dann monoton, wie durch die Kurve 77 in Fig.4(e) angegeben, abfällt Die Kurve 77 ist so beschaffen, daß sie mit relativ einfachen Schaltungselementen betriebssicherer und stabiler aufgebaut werden kann als eine monoton ansteigende Kurve

Durch eine Schaltung von RC-Krehen kann ein geeigneter Stromgenerator aufgebaut werden, wobei jeder der Kreise unterschiedliche Zd !konstanten

besitzt, wodurch der sich vermindernde Strom geliefert wird. Die Kurve 77 weist drei Abschnitte auf: einen Übergangsabschnitt 77A, der etwa 4 msec dauert, in denen der Strom rapid,' auf einen im wesentlichen konstanten Wert absinkt, einen Anfangsabschnitt 77B. der etwa 6 msec dauert, während dessen der Strom im wesentlichen konstant bleibt, und einen Endabschnitt 77C, in dem der Strom im wesentlichen linear absinkt. Während des Abschnitts 77Λ steigt djr wirksame Widerstand parallel zu der LC-Scualtung an, aber die Güte Q des Filters ist in erster Linie abhängig von dem Widerstandswert des Widerstands 72 und ändert sich nur wenig, wie aus Fig.4(f) ersichtlich ist Über den Abschnitt 77B b!eibt die Güte Q des Filters im wesentlichen konstant. Demgemäß sind für Gegenstände innerhalb eines Bereiches von ungefähr 1,5 m die Bandbreite und die Durchlässigkeit des Filters im wesentlichen konstant Bei weiter als 1.5 m entfernt liegenden Gegenständen fällt die Bandbreite graduell ab und die Güte Q des Filters steigt an und die Filterdurchlässigkeit sinkt, wie aus F i g. 4 (g) ersichtlich ist Die Änderung der Filterdurchlässigkeit kann als Änderung der wirksamen Verstärkung des Empfängers angesehen werden und der wirksame Verstärkungsgrad ist reiativ niedrig und im wesentlichen konstant für Gegenstände bis zu einer Entfernung von ungefähr 1,5 m. Ein Ansteigen ergibt sich für Gegenstände, die weiter entfernt liegen, und dies entspricht den oben erläuterten Prinzipien.

Demgemäß bleibt die Bandbreite etwa 9 msec lang oder etwa ein Fünftel bis ein Viertel der vorbestimmten Entfernungszeit von 42 msec auf einem relativ breiten Wert konstant und wird dann graduell über den Rest der Entfernungszeit schmaler. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß die Bandbreite und die Güte Q des Filters während des Anfangsabschnitts der Entfernungszeit konstant bleiben, wenn Echos von im Nahbereich gelegenen Gegenständen empfangen werden (bis zu 1,5 m), so daß der Empfang sämtlicher »Zirpfrequenzen« gewährleistet ist und ein schnelles Filteransprechen erfolgt Dann wird die Bandbreite während des Restes der Entfernungszeit schmaler, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu vergrößern.

Der Ausgang des Filters 51 wird dem Eingang 7\A des Verstärkers 71 zugeführt, der eine hohe Eingangsimpedanz besitzt, um eine Belastung des Filters und eine Verminderung von dessen Güte Q zu vermeiden. Die antiparallel geschalteten Dioden der ^-Steuerschaltung 76 und die Lage des Abgriffs 70 begrenzen den Sendeimpuls, aber der Verstärker 71 wird noch bis zu einem gewissen Grad übersteuert Er ist jedoch so ausgebildet, daß er schnell zurückgestellt wird und ein gefiltertes Echosignal ungefähr 03 msec nach Aussenden des Impulses verarbeiten kann. Die Ausgangsimpedanz dieses Verstärkers ist niedrig und der Verstärkungsgrad beträgt etwa 65 dB.

Der Ausgang des Verstärkers 71 wird der Detektorschaltung 67 zugeführt, die eine herkömmliche Klemmschaltung 80, einen ÄC-Integrator 81 und einen Detektor 82 aufweist Die Schaltung 80 wird durch einen Austastgenerator 83 angetrieben, der einen Austastimpuls 84 gemäß den Austastsmpulsen 58 (Fig.4(h)) erzeugt Der Impuls 84 dauert ungefähr 1,5 msec und während dieses Impulses ist die Klemmschaltung 80 wirksam und legt den Detektor an Masse.

Nach dem Austastimpuls wird ein Echosignal, das das Filter 51 durchlaufen hat und durch den Verstärker 71 verstärkt wurde, gleichgerichtet und einer Korrelation unterworfen. Der Integrator 81 ist so aufgebaut, daß mehrere Zyklen eines Echosignals an den Integrator innerhalb einer gegebenen Zeitspanne (z. B. 0,2 msec) angelegt werden müssen, um am Kondensator einen solchen Aufbau zu erreichen, daß der Schwellwertpegel des Verstärkers 84 erreicht wird, so dali ein Bereichsimpuls 17 gebildet wird. Wenn auch die benutzte Korrelationstechnik das Signal-Rausch-Verhältnis des Eingangssignals nicht verbessert, so wird doch ein Filter geschaffen, das einzelne Spitzen sperrt, die infolge der

Logikkreise auftreten können, die dem Mechanismus zur Bewegung des Objektivträgers der Kamera zugeordnet sind.

Wie erwähnt, liefert das Filter mit veränderbarer Güte Q eine sich vergrößernde Verstärkung im Laufe der Sende-Empfangs-Zeit Die Verstärkung des Verstärkers 71 kann jedoch auch während der Sendezeit mittels eines Sägezahngcnr'^-"to^rs 96 geändert werden, der gemäß einem Austastim, 58 des Austastgenerators 52 kontinuierlich eine sicn verstärkende Verstärkungssteuerung dem Verstärker 71 in der vorbestimmten Sende-Empfangs-Zeit von etwa 42 msec liefert, wodurch sich ein kontinuierlich erhöhender Verstärkungsgrad ergib*, wenn das Intervall fortschreitet

Mit einer nur geringfügigen Abwandlung wird die obige Schaltung in die Lage versetzt in unterschiedlichen Betriebsweisen zu arbeiten. Wie erwähnt, wird gemäß der bevorzugten Arbeitsweise ein einziger Burst-Impuls benutzt, nämlich ein einziger Sendeimpuls mit einer Länge von 1 msec. Diese Anordnung ohne Sägezahnverstärkung erlaubt die Bestimmung von Entfernungen zwischen 25 cm und etwa 5 m. Die Gesamtzeit, die benötigt wird, um die Entfernung zu messen, ist dabei kürzer als 35 msec. Die Schaltung kann auf Entfernungsbereiche bis etwa 9 m ausgedehnt werden, wenn ein Verstärker mit sägezahnförmiger Verstärkungszunahme benutzt wird. Diese Betriebsart ist zu bevorzugen in Verbindung mit einer Schnappschußkamera, da hierbei die Scharfeinstellung und Belichtung mit einer einzigen manuellen Betätigung durchgeführt werden können.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform kann der »Zirp«-Abschnitt des Burst-Impulses digital in einer Stufenanordnung gebildet werden, wie es aus Fig.6 ersichtlich ist wobei gemäß dem 42-msec-Austastimpuls 58 vom Austastgenerator 52 ein Stufenfrequenzimpuls 120 mittels eines Zeitgebers 122 und eines programmierten Teilers 124 geliefert wird. Wie aus Fig.7 ersichtlich, fällt der Impuls 120 in mehreren kleinen Stufen von 65 kHz auf 50 kHz.

Gemäß einer abgewandelten Arbeitsweise könnten mehrere verschiedene Impulse benutzt werden, und zwar je einer für unterschiedliche Bereiche. So könnte beispielsweise ein kurzer Impuls benutzt werden für Gegenstände von iOcm bis Im. Ein zweiter und längerer Impuls könnte benutzt werden für weitere Entfernungen. Der Gütegrad Q des Filters müßte jedoch dann durch die Impulslänge eingestellt werden. Die maximale Güte Q würde dann für unterschiedliche Impulse unterschiedlich sein. Da das Signal-Rausch-Verhältnis proportional zur Quadratwurzel der Impuls länge ist, würde eine Änderung der Impulslänge die Möglichkeit schaffen, den Bereich zu vergrößern. Wenn ein System einen 5-m-Bereich mit einem 0,5-msec-Impuls hat, dann könnte ein System mit einer maximalen Impulslänge von 5 msec eine Bereichsinformation für Gegenstände bis zu 6,5 m liefern. Der Gütegrad des Filters würde jedoch vorzugsweise zehnmal höher sein.

Die Erfindung ist auch in der Lage, in einer Betriebsweise mit kontinuierlicher Pulsation zu arbeiten, und in dieser Abwandlung ist sei anwendbar für eine Filmkamera, bei der die Scharfeinstellung während des Laufs der Kamera nachgeführt wird. Wenn ein langsamer Antrieb zur Bewegung des Objektivträgers benutzt wird, würde eine Integration der Echos erlangt werden, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert wird.

Die Veränderung der Güte Q eines Filters, die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel benutzt wurde, hat zahlreiche Vorteile bei Benutzung eines Entfernungsmeßsystems für eine Kamera. Die Notwendigkeit angepaßter Filter wird vermieden. Schließlich beeinträchtigt eine elektronische Drift der Frequenz des abgestrahlten Signals im Vergleich zur Filterfrequenz oder eine Frequenzverschiebung, die durch die Bewe-

gung des Zieles bewirkt wird (Doppler-Effekt), nur die Messungen b"i ferner gelegenen Gegenständen, weil bei breitbandigem Filter diese Drift unerheblich ist. Bei feiner liegenden Gegenständen ist auch keine so präzise Nachfokussierung erforderlich.

Die beschriebene Technik zur Veränderung des wirksamen Widerstandes des Filters ist nur als Beispiel zu werten. Der Widerstand kann in Reihe mit der LC-Schaltung liegen anstelle der dargestellten Parallelschaltung. Bei dieser Ausführungsform würden unterschiedliche Werte für die Widerstände erforderlich sein. Anstatt der stromgesteuerten Diode könnte ein Feldeffekttransistor benutzt werden, der in der Deplctions-Arbeitsweise arbeitet, wobei vorzugsweise dieser in Verbindung mit einem Transistor benutzt wird, der im Parallelbetrieb arbeitet.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

030108/416

Claims (19)

Patentansprüche:

1. Entfernungsmeßsystem zur Scharfeinstellung von Kameras mit einem Sender zur Abstrahlung von Schallimpulsen zum aufzunehmenden Gegenstand und mit einem Empfänger für das von diesem Gegenstand innerhalb eines vorbestimmten Intervalls reflektierte Echo, wobei die Zeitdauer zwischen Aussendung des Impulses und Empfang des Echos zu einem Entfernungssignal verarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der abgestrahlte Impuls einen ersten Abschnitt mit voneinander unterschiedlichen Frequenzen und einen zweiten Abschnitt mit im wesentlichen fester Frequenz aufweist, und daß der Empfänger beim Empfang des ersten Abschnitts des Echos die voneinander unterschiedlichen Frequenzen und beim Empfang des zweiten Abschnitts des Echos die feste Frequenz

■ verarbeitet

2. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfänger eine Bandpaßfilterschaltung (33; 51) vorgesehen ist, die bei Empfang des ersten Abschnitts des Echos die Voneinander unterschiedlichen Frequenzen hindurchtreten läßt und während des Empfangs des zweiten Abschnitts des Echos nur die Festfrequenz durchläßt

3. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung des Empfängers ein bezüglich der Bandbreite einstellbares Filter (30) aufweist das synchron derart gesteuert wird, daß bei Empfang des ersten Abschnitts des Echos die Bandbreite breit und während des zweiten Abschnitts des Echos die !Bandbreite schmal und auf die Festfrequenz abgestimmt ist

4. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt mit voneinander unterschiedlichen Frequenzen der Anfangsabschnitt des ausgestrahlten Impulses ist

5. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt des abgestrahlten Impulses eine sich vermindernde Frequenz aufweist, und der zweite Abschnitt eine Frequenz besitzt, die gleich der niedrigsten Frequenz des ersten Abschnitts ist.

6. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt eine sich vermindernde Frequenz zwischen 65 kHz und 50 kHz besitzt

7. Entfernungsmeßsystem nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt des ausgesandten Impulses etwa ein FUnftel der Gesamtdauer des Impulses ausmacht.

8. Entfernungsmeßsystem nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt des ausgesandten Impulses mindestens ein Viertel der Gesamtdauer des Impulses ausmacht.

9. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt des abgestrahlten Impulses sich in diskreten Stufen ändernde Frequenzen aufweist.

10. Entfernungsmeßsystem nach den Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Bandbreite der Filterschaltung eine Impedanzschaltung (72, 74, 75, 76) vorgesehen ist, weiche vom Stromfluß durch eine Diode (76)

eingestellt wird.

11. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Stromflusses durch die Diode (26) ein programmierter Stromgenerator (74) vorgesehen ist

12. Entfernungsmeßsystem nach den Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung eine IC-Schaltung (6O₁61,68,69) aufweist, die ein Filter mit einer bei Veränderung der Filtergüte (^gleichbleibenden Mittelfrequenz definiert

13. Entfernungsmeßsystem nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung bei einer Laufbildkamera die Messung in automatisch vorgegebenen Zeitabständen erfolgt.

14. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei langsamen Bewegungen des Fokussiergliedes (14) die Entfernungsinformation gemittelt wird.

15. Entfernungsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das

'Filter eine einstellbare Filtergüte Q besitzt und daß eine programmierte ^-Steuerschaltung vorgesehen ist, um den Q-Wert des Filters während des Empfangs des zweiten Abschnitts des Echos zu erhöhen und daß ein Verstärker vorgesehen ist, um den Ausgang des Filters zu verstärken und daß eine programmierte Verstärkersteuerschaltimg den Ver-Stärkunpßgrad des Verstärkers während des zweiten Abschnitts vergrößert.

16. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite des Filters durch Änderung des <?-Wertes des Filters geändert wird.

17. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer des abgestrahlten Impulses eine ms beträgt.

18. Entfernungsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einen Detektor aufweist, der auf den Ausgang des Filters anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Größe des Ausgangssignals des Filters über einem vorbestimmten Wert liegt.

19. Sntfernungsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator einen Transformator umfaßt, dessen Sekundärwicklung an den Wandler über eine Entkopplungsvorrichtung angeschaltet ist, die die Sekundärwicklung vom Wandler entkoppelt, wenn letzterer ein Echosignal erzeugt und daß ein Oszillator variabler Frequenz an die Primärwicklung des Transformators angeschlossen ist und daß das Filter ein LC-Filter ist, dessen Induktivität durch die Sekundäre des Transformators bestimmt ist und daß ein Vorverstärker im Nebenschluß zu dem Entkoppler liegt und mit der kapazitiven Seite des Filters verbunden ist, um dem Filter die Echosignale zuzuführen.