DE3030635A1 - Automatischer entfernungsmesser fuer eine kamera - Google Patents

Automatischer entfernungsmesser fuer eine kamera

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Description

PATENTANWÄLTE
DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · D I PL.-I N G. W. EITLE ■ D R. RER. N AT. K. H O FFMAN N · D I PL.-1 N G. W. LEH N
DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. ß. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 M O N CH EN 81 ·■ TELE FON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATH E)
33 798
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Minolta Camera Kabushiki Kaisha,
Osaka / Japan
Automatischer Entfernungsmesser für eine
Kamera
Die Erfindung betrifft ein Entfernungsmeßsystem und insbesondere ein automatisches Entfernungsmeßsystem, welches sich beispielsweise zur Verwendung in einer Kamera mit automatischer Scha rfeinstellung eignet und selbsttätig die Entfernung zwischen der Kamera und einem Aufnahmegegenstand zur Scharfeinstellung ermittelt. Der auf eine Dreieckmessung basierende Entfernungsmesser enthält einen Lichtsender zur Abgabe eines Lichtstrahls gegen den Aufnahmegegenstand und ein optisches System, welches um eine vorgegebene Basislänge im Abstand vom Lichtsender angeordnet ist, wobei eine Anzahl photoelektrischer oder photoempfindlicher Elemente in einem Abbildungsbereich' des optischen Systems derart angeordnet sind, daß die Reflexion des Lichtstrahls vom Aufnahmegegenstand entsprechend dem Abstand zwischen Kamera und Aufnahmegegenstand empfangen wird.
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Ein Entfernungsmesser der vorausgehend beschriebenen Art wird beispielsweise in der US-PS 3 723 003 beschrieben, in welcher jedoch Aufbau und. Funktion nur dem Prinzip nach offenbart sind und keine bestimmten Techniken angegeben sind, die es ermöglichen, den Entfernungsmesser in einer handelsüblichen Kompaktkamera unterzubringen, womit der Stand der Technik zu theoretisch ist, um eine praktische Verwirklichung zu ermöglichen. Eine Nachforschung zur Ermittlung eines für die praktische Anwendung geeigneten Entfernungsmessers hat folgendes ergeben: Es bestand eine starke Nachfrage für einen Entfernungsmesser,der leicht in 35 mm-Linsenverschlußkameras, 110 Kleinkameras, Farbbildkameras und dgl. ohne große Änderungen in der Größe derartiger Kameras eingebaut werden kann, wobei sich bei der Realisierung eines derartigen vorausgehend erwähnten Entfernungsmessers viele neue Probleme ergeben haben. Wesentliche Merkmale für einen Entfernungsmesser der vorausgehend genannten Bauart sind beispielsweise kompakte Größe, hohe Zuverlässigkeit, geringer Leistungsverbrauch, niedriger Preis und dgl.
Um den Einbau des Entfernungsmessers in einer Kompaktkamera zu ermöglichen, ist die Basislänge auf einen Bereich von wenigen cm beschränkt und infolgedessen ist der Abstand für die Anordnung einer Vielzahl von in der photoempfindlichen Einrichtung zu verwendenden photoelektrischen Elemente ebenfalls auf einen vorgegebenen Wert beschränkt, entsprechend der geometrischen und optischen Anordnung des Entfernungsmessersystems. Beispielsweise wird in einem Entferxiungsmeßsystem, bei weichem der Entfernungsbereich von 1 bis 5m zwischen Kamera und Aufnahmegegenstand durch vier photoelektrische Elemente abgedeckt wird, der Abstand zwischen den jeweiligen photoelektrischen Elementen näherungsweise 130 μπι, wenn die Basislänge auf 25 mm festgelegt wird, wobei die Breite eines jeden photoelektrischen Elementes kleiner als
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der vorausgehend aufgeführte Wert ist. Ist daher beabsichtigt, die Größe des an der photoempfindlichen Einrichtung gebildeten Bilds durch Reflexion des Lichtstrahls vom Aufnahmegegenstand zu begrenzen, damit die Breite eines photoelektrischen Elements nicht überschritten wird, so ist es notwendig, daß die Lichtsenderfläche eines in der Lichtsendeeinrichtung angeordneten Lichtabgabeelements so klein wie möglich gemacht wird und daß die für das optische System der Lichtsendeeinrichtung verwendeten Linsen sowie die photoempfindliche Einrichtung eine extrem kleine Aberration aufweisen. Jedoch sind derartige Linsen im allgemeinen teuer und selbst wenn Linsen mit idealen Eigenschaften verwendet werden, bleiben noch einige Probleme/wie an späterer Stelle erläutert wird. Andererseits ist in einem einfachen optischen System, welches beispielsweise eine Kunststofflinse verwendet, die Aberration kaum zu vermeiden und selbst wenn die Lichtabgabefläche des Lichtabgabeelements so weit wie praktisch durchführbar verkleinert wird, überschreitet die Größe des durch Reflexion des Lichtstrahls vom Aufnahmegegenstand gebildeten Bildes in unerwünschter Weise die geometrisch und optisch bestimmte Größe, wodurch zwei oder mehr photoelektrische Elemente erfaßt werden. In diesem Zusammenhang mußte, falls der Versuch gemacht wird, eine Abbildung über eine Mehrzahl von photoelektrischen Elementen durch Erhöhung des Abstands für die Anordnung der photoelektrischen Elemente zu vermeiden, die Basislänge in unerwünschter Weise erhöht werden, was gegen die beabsichtigte kompakte Größe verstößt. Inzwischen ist es durchaus üblich, daß Aufnahmegegenstände, die durch Umgebungslicht beleuchtet v/erden, beispielsweise eine im hellen Sonnenlicht stehende Person und dgl., photographiert werden, so daß die photoelektrischen Elemente des Entfernungsmessers dem Einfall vom ümgebungslicht ausgesetzt sind, zusätzlich zur Reflexion des Lichtstrahls
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d.h. dem Signallicht. Ein Verfahren zur wirksamen Abtrennung der mit dem Umgebungslicht vermischten Signallichtkomponente liegt darin, die Intensität des von der Lichtabgabeeinrichtung ausgesandten Lichtes ebenfalls hoch zu wählen, aber ein derartiges Vorgehen führt zu einem Anstieg des Leistungsverbrauchs und der Lichtabgabefläche des Lichtabgabeelements und eignet sich nicht für das in Frage stehende Entfernungsmeßsystem, bei welchem ein schmaler Lichtstrahl benötigt wird'.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Entfernungsmeßsystem geringer Größe zu schaffen, welches mühelos insbesondere in Kompaktkameras unterschiedlicher Bauart eingebaut werden kann.
Ferner soll durch die Erfindung ein Entfernungsmeßsystem der vorausgehend aufgeführten Bauart geschaffen werden, welches mit niedrigen Kosten gefertigt werden kann und welches beim Einbau in einer Kamera eine wettbewerbsfähige Kamera mit automatischer Scharfeinstellung ergibt.
Schließlich soll durch die Erfindung ein Entfernungsmeßsystem der erwähnten Bauart geschaffen werden, welches einen geringen Leistungsverbrauch aufweist und infolgedessen keine Batterie großer Kapazität benötigt.
Ferner soll durch die Erfindung ein Entfernungsmeßsystem der erwähnten Bauart geschaffen werden, welches keine beweglichen Teile erfordert und dennoch eine hohe Zuverlässigkeit besitzt. Schließlich soll durch die Erfindung ein Entfernungsmeßsystem der erwähnten Bauart zur Verfügung gestellt werden, welches die Entfernung zu verschiedenen Aufnahmegegenständen ermittelt, indem die Signallichtkomponente erfaßt wird, die gleichzeitig mit dem Umgebungslicht vorliegt.
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Darüber hinaus soll durch die Erfindung ein Entfernungsmeßsystem der beschriebenen Bauart erhalten werden, in dem ein weniger kostspieliges optisches System aus Kunststoff linsen oder dgl. mit möglicher Aberration mit Vorteil verwendet werden kann.
Endlich soll durch die Erfindung ein Entfernungsmeßsystem der erwähnten Bauart geschaffen werden, welches unterschiedliche Aufnahmegegenstände mit unterschiedlichen Reflexionsgraden und Entfernungen mit hoher Genauigkeit durch Verwendung eines logarithmischen Kompressionsverfahrens erfassen kann.
Zur Lösung dieser und anderer Aufgabenstellungen wurden die bei bekannten Entfernungsmessern auftretenden Probleme erfindungsgemäß in der nachfolgend erläuterten Weise gelöst.
Bei Reduzierung der Größe eines Entfernungsmessers, falls die Basislänge desselben beispielsweise auf 25 mm festgelegt wird, in Verbindung mit den optischen Systemen für die Lichtsendeinrichtung und die Lichtaufnahmeeinrichtung, die jeweils durch eine weniger kostspielige Kunststofflinse oder dgl. gebildet werden, ist Aberration bei derartigen Linsen unvermeidlich, während das durch das Signallicht entstehende Bild sich über zwei oder mehr photoelektrische Elemente erstreckt. Beim erfindungsgemäßen Entfernungsmeßsystem wird der vorausgehend erläuterte Zustand hingenommen und da die Intensitäten des auf die jeweiligen photoelektrischen Elemente einfallenden Signallichts voneinander unterschiedlich sind, wie noch ausgeführt werden wird, selbst wenn eine Anzahl photoelektrischer Elemente gleichzeitig das Signallicht aufnehmen, war es möglich, die Entfernungen entsprechend dem Aufnahmeobjekt durch Verwendung des obigen Unterschieds als maßgebliche Information zu bestimmen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der -Erfindung wird ein automatisches Entfernungsmeßsystem zur Verfügung gestellt, welches eine Projektionseinrichtung zur Projektion des Lichtstrahls gegen einen bezüglich der Entfernung zu vermessenden Gegenstand aufweist, ein optisches Abbildungssystem, das sich um eine vorgegebene Basislänge derart im Abstand von der Projektionseinrichtung befindet, daß die optische Achse des Abbildungssystems selektiv parallel oder näherungsweise parallel zu einer optischen Achse der Projektionseinrichtung liegt, eine Anzahl photoelektrischer oder photoempfindlicher Elemente, die derart auf einer Abbildungsfläche des optischen Abbildungssystems angeordnet sind, daß sie den Lichtstrahl empfangen, der selektiv von dem Aufnahmegegenstand entsprechend den Entfernungen zu dem zu erfassenden Gegenstand reflektiert wird, eine Ausgangsschaltung zur Abgabe eines Stroms entsprechend dem reflektierten Licht des ausgesandten Lichtstrahls, das selektiv auf ein photoelektrisches Element oder eine Anzahl derselben auftritt, eine photoelektrische Wandlerschaltung oder eine Strom/Spannungs-Wandlerschaltung zur Umwandlung der photoelektrischen Ausgangssignale oder des AusgangsStroms der Ausgangsschaltung in entsprechende Spannungssignale und eine Spannungskomparatorschaltung zum Vergleich der Ausgangsspannungen der photoelektrischen Wandlerschaltung mit Bezugsspannungen, wobei das Entfernungsmeßsystem ferner eine Schaltung zur Änderung der Bezugsspannung aufweist, um den Pegel der Bezugsspannungen entsprechend der Ausgangsspannung zu ändern, die eine aus dem Ausgang der photoelektrischen Wandlerschaltung kommende dem Lichtstrahl entsprechende maximale Signalgröße aufweist.
Durch die vorausgehend aufgeführte erfindungsgemäße Anordnung wird, selbst wenn die Reflexion des Lichtstrahls gleichzeitig auf eine Anzahl photoelektrischer Elemente erfolgt, das Ausgangssignal der photoelektrischen Wandlerschaltung
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oder der Strom·/Spannungs-Wandlerschaltung ohne jegliche Verwirrung in bedeutsame und unwichtige Signale getrennt/ womit die Entfernungserfassungsfunktion wie in einem idealen System, das ein optisches System ohne Aberration verwendet, erzielt werden kann.
Die Erfindung wird anschließend anhand einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische, erläuternde Darstellung des Prinzips einer Dreiecks-Entfernungsmessung,
Fig. 2 ein elektrisches Blockschaltbild einer üblichen Schaltungsanordnung zur Verarbeitung des Ausgangssignals der photoelektrischen oder photoempfindlichen Elemente nach Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische erläuternde Darstellung der Funktion einer Kondensorlinse,
Fig. 4 ein elektrisches Schaltbild für die in einem erfindungsgemäßen Entfernungsmeßsystem vorzunehmende photoelektrische Umwandlung,
Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Schaltung, welche eine Modifikation derselben darstellt,
Fig. 6 ein Diagramm, aus welchem die Verteilung der Intensität des einfallenden Lichts an den photoelektrischen Elementen ersichtlich ist,
Fig. 7 (a) eine Kurvendarstellung, welche die Beziehung zwi-' sehen dem Ausgangssignal der photoelektrischen Wandlerschaltung und der'Bezugsspannung angibt,
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Fig. 7 (b) ein elektrisches Blockschaltbild, aus welchem der grundsätzliche Aufbau einer Bezugsspannungsgeneratorschaltung hervorgeht,
Fig. 8 (a) und 8(b) bekannte Einzeldarstellungen in Blockform bekannter Schaltungen zur Erzielung von Kenndaten, die sich einer idealen Diode annähern,
Fig. 9 ein elektrisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen automatischen Fokussiereinrichtung, welche die Schaltung gemäß Fig. 8(b) enthält,
Fig. 10 eine erläuternde Darstellung für das Ausgangssignal eines in der Anordnung nach Fig. 9 verwendeten Dekoders,
Fig. 11 und 12 Teilansichten von Schaltungen, wovon jede eine Abänderung eines Teils der Schaltung nach Fig. 5 darstellt,
Fig. 13 und 14 Teilansichten von Schaltungen, wovon jede eine Abänderung eines Teils der Schaltung nach Fig. 9 darstellt, und
Fig. 15 eine Teilansicht einer Schaltung, die eine weitere Abänderung eines Teils der Schaltung nach Fig. 5 darstellt.
In den Zeichnungen werden gleiche Bauelemente durch gleiche Bezugszeichen dargestellt.
In den Fig. 1 und 2 ist schematisch das Arbeitsprinzip und der Aufbau eines Entfernungsmessers dargestellt, der unter
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Verwendung einer Lichtstrahlprojektion und einer Dreiecksentfernungsmessung arbeitet und der sich zum Gebrauch in einer automatischen Schalteinstellungsanordnung für eine Kamera eignet. Gemäß Fig. 1 wird das von einer Lichtquelle 1 ausgesandte Licht durch eine Kondensorlinse 2 in einen Lichtstrahl verengt, der gegen einen Punkt 5, 6, 7 oder 8 projiziert wird, welcher jeweils auf einer optischen Achse 3 der Linse 2 liegt. In einer um eine Basislänge d im Abstand, von der optischen Achse 3 der Kondensorlinse -2 liegenden Stellung ist eine Abbildungslinse4vorgesehen, während eine Anzahl photoelektrischer Elemente 9, 10, 11 und 12 auf einer Abbildungsfläche der Abbildungslinse 4 fluchtend angeordnet sind. Wird angenommen, daß die Bilder von Gegenständen, die an den Punkten 5, 6, 7 und 8 liegen, jeweils auf den Lichtaufnahmeflächen der photoelektrischen Elemente
9, 10, 11 und 12 abgebildet werden, falls sich der Gegenstand am Punkt 5, 6, 7 oder 8 befindet, so wird das von der Lichtquelle 1 ausgesandte Licht durch den Gegenstand reflektiert, um auf das entsprechende der photoelektrischen Elemente 9,
10, 11 und 12 aufzutreffen. Dieses auf das photoelektrische Element auftreffende Licht wird anschließend als Signallicht bezeichnet, um es gegenüber dem Umgebungslicht abzugrenzen, welches beispielsweise ein ständiges Licht, wie das Sonnenlicht, ist.
Wird daher das jeweilige photoelektrische Element 9, 10, 11 oder 12, auf welchem das Signallicht einfällt, erfaßt, so kann die Entfernung des Gegenstands ermittelt werden.
Fig. 2 stellt eine elektrische Schaltung dar, die das Ausgangssignal von den photoelektrischen oder photoempfindlichen Elementen verarbeitet, wobei die photoelektrischen Elemente 9, 10, 11 und 12 jeweils mit einer photoelektrischen Wandlerschaltung 13, 14, 15 und 16 verbunden sind, welche
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die ausgangsseitigen photoelektrischen Ströme in Spannungssignale umwandelt, während die ausgangsseitigen Klemmen der photoelektrischen Wandlerschaltungen 13, 14, 15 und 16 jeweils mit einer Eingangsklemme der Spannungskomparatorschaltungen 17, 18, 19 und 20 verbunden sind. Die andere Eingangsklemme der jeweiligen Spannungskomparatorschaltungen 17, 18, 19 und 20 ist mit einer konstanten Bezugsspannungsquelle 25 verbunden, welche die für den Vergleich erforderliche Bezugsspannung liefert. Die Ausgangsklemmen der jeweiligen Spannungskomparatorschaltungen
17, 18, 19 und 20 sind ferner mit der Eingangsklemme zugeordneter Register 21, 22, 23 und 24 verbunden, während die Takteingänge der Register 21, 22, 23 und 24 mit der Ausgangsklemme eines monostabilen Multivibrators 27 verbunden sind sowie mit einer Lichtquellen-Treiberschaltung 28, welche die Lichtquelle 1 während einer vorgegebenen Zeitspanne abhängig von den Ausgangsimpulsen des monostabilen Multivibrators 27 zwecks Beleuchtung mit Energie versorgt. Wird in obiger Anordnung ein Schalter 26 für den monostabilen Multivibrator 27 abhängig vom Entfernungsmeßbefehl geschlossen, so werden Impulse mit hohem Logikpegel während einer vorgegebenen Zeitspanne vom monostabilen Multivibrator 27 erzeugt, abhängig von welchen der Lichtstrahl auf den bezüglich der Entfernung zu vermessenden Gegenstand projiziert wird.
Somit wird ein Spannungssignal entsprechend den Intensitäten des Signallichts von den photoelektrischen Wandlerschaltungen erzeugt, die mit den photoelektrischen Elementen verbunden sind, welche das durch die Reflexion des Lichtstrahls erzeugte Signallicht aufgenommen haben, wobei, wenn der Pegel des Spannungssignals den Spannungspegel der Spannungsquelle 25 überschreitet, ein Spannungssignal mit hohem Logikpegel von der Spannungskomparatorschaltung zur Speicherung durch das Register erzeugt wird.
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Obgleich ein Entfernungsmesser dieser Bauart, der mit Lichtstrahlprojektion arbeitet, wie aus der vorausgehenden Beschreibung ersichtlich ist, im Prinzip einen einfachen Aufbau für eine vereinfachte Funktion aufweist, wurde er bisher nicht in eine Kamera eingebaut, um ein für die praktische Anwendung im Handel erhältliches Produkt zu ergeben. Eine der Ursachen, welche der praktischen Anwendung eines vorausgehend beschriebenen Entfernungsmessers entgegenstehen, wird darin gesehen, daß es äußerst schwierig war, die Signallichtkomponente wirksam für die Erfassung zu trennen, was durch die sehr niedrigen Intensitäten des auf die jeweiligen photoelektrischen Elemente einfallenden Signallichts zusätzlich zum gleichzeitigen Einfall des Umgebungslichts, wie beispielsweise Sonnenlicht, bedingt war.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, eine praktische Verwendung der vorausgehend beschriebenen Bauart eines Entfernungsmessers durch die Einführung einer neuen Schaltungstechnik zu ermöglichen, mittels welcher das Problem einer wirksamen Erfassung und Trennung der sehr schwachen Signallichtkomponete, die gleichzeitig mit dem Umgebungslicht vorhanden sind, gelöst wird, was bisher als sehr schwierig erachtet wurde. Insbesondere müssen für die praktische Anwendung eines Entfernungsmessers der vorausgehend beschriebenen Bauart folgende Punkte berücksichtigt werden. Einmal soll der mit Lichtstrahlprojektion arbeitende Entfernungsmesser in Baugröße und Leistungsverbrauch klein sein und ferner mit niedrigen Fertigungskosten hergestellt werden können. Um diese Anforderungen zu erfüllen, müssen viele eina.nder widersprechende Punkte berücksichtigt werden. Wird beispielsweise die Intensität des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts erhöht, um die Erfassung des Signallichts zu vereinfachen, so werden Leistungsverbrauch und Baugröße des Entfernungsmessers unerwünscht groß. Wird andererseits die Basislänge d zur Verringerung der Baugröße verkleinert, so muß die Genauigkeit des optischen Systems weiter verbessert werden,
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wodurch sich ein Anstieg der Herstellungskosten ergibt.
Beim Entfernungsmesser der vorausgehend genannten Bauart sind einige Einschränkungen gegeben, die unvermeidlich durch die geometrische Optik bedingt sind und die durch eine einfache Berechnung in folgender Weise klar werden.
Wird in der Anordnung nach Fig. 1 beispielsweise die Entfernung von der Linse 2 zu den Punkten 5 und 8 jeweils mit 1 m und 5 m festgelegt, wobei die Basislänge d 25 mm und die Brennweite der Linse 4 20 mm beträgt, so wird der Abstand zwischen den photoelektrischen Elementen 9 und 12 einen Wert von 400 μπι aufweisen. Entsprechend beträgt der Abstand für die Anordnung der jeweiligen photoelektrischen Elemente etwa 130 μπι, falls sie gleichen Abstand voneinander aufweisen. Ein Bild von einer Größe von etwa 130 μηα an der Abbildungsfläche der Linse 4 ist äquivalent einer Lichtquelle mit einer Größe von etwa 7 mm in der Position des Punkts 5 in einer Entfernung von beispielsweise 1 m. Dies bedeutet, daß die Breite des Querschnitts des gegen den Gegenstand projizierten Lichtstrahls an der Position des Punkts 5 kleiner als 7 mm sein muß. überschreitet die Breite des Lichtstrahls diesen Wert, so trifft das Signallicht unnötigerweise auf die benachbarten photoelektrischen Elemente auf. Infolgedessen ist bei dem vorausgehend beschriebenen Entfernungsmeßsystem ein sehr enger Lichtstrahl erforderlich.
Wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 angenommen, daß der Lichtstrahl erhalten wird, indem das Bild der Lichtquelle mit einer vorgegebenen Lichtabgabefläche in einer begrenzten Entfernung gebildet wird, indem eine Kondensorlinse 2 verwendet wird, und ferner der Abstand zwischen der Lichtquelle 1 und der Linse 2 auf 20 mm festgelegt wird, und die Entfernung von der Linse 2 zum Abbildungspunkt 2 m be-
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trägt, so hat das Bild an diesem Punkt gegenüber der Lichtquelle 1 eine 100-fach vergrößerte Größe, wobei zur Erzielung einer Querschnittsbreite des Lichtstrahls an diesem Punkt,die kleiner als 10 mm ist, die Breite der Lichtabgabefläche der Lichtquelle 1 kleiner als 100 μκι sein sollte. Aus Fig. 3 ist ferner ersichtlich, daß der Lichtstrahl nach Durchtritt durch den Abbildungspunkt 0 der Kondensorlinse 2 die Neigung zur Verbreiterung aufweist, wobei sein Querschnitt allmählich vergrößert wird. Soll daher durch die Verwendung einer Kondensorlinse 2 ein schmaler Lichtstrahl gebildet werden, so muß die Lichtabgabefläche der Lichtquelle 1 so klein sein, daß sie sich einer punktförmigen Lichtquelle annähert. Um diese Forderung an die Lichtquelle bezüglich einer extrem kleinen Lichtabgabefläche zu erfüllen, kann normalerweise eine Leuchtdiode als am zweckmäßigsten verwendet werden. Wird jedoch eine Leuchtdiode als Lichtquelle 1 verwendet, so ist es schwierig, die Intensität des abzugebenden Lichtes stark zu vergrößern, verglichen mit dem Umgebungslicht, was durch die baulichen Begrenzungen der Leuchtdiode bedingt ist, so daß ein helles Signallicht bei einer Leuchtdiode nicht erwartet werden kann.
Entsprechend ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Beachtung des ümstands, daß die Helligkeit des Signallichtes, welches gleichzeitig auf eine Anzahl photoelektrischer Elemente einfällt und auf den Oberflächen der jeweiligen photoelektrischen Elemente erfaßt wird, ein Maximum am zentralen Teil des Lichteinfalls aufweist, und allmählich gegen die Randabschnitte hin abfällt, die Anordnung derart getroffen, daß das bedeutsame Signallicht gegenüber dem unwichtigen Signallicht unterschieden wird. Insbesondere wird das bedeutsame Signallicht erfaßt, indem der Vergleichspegel der Spannungskompatorschaltungen 17, 18, 19 und 20 entsprechend den Ausgangssignalen der
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photoelektrischen Wandlerschaltung einschließlich des photoelektrischen Elements, welches das hellste Signallicht erhalten hat, variiert wird.
Insbesondere sollte bei den üblichen,,einleitend erwähnten Entfernungsmessern das in Verbindung mit einem zu vermessenden Gegenstand, der in bestimmter Entfernung war, eintreffende Signallicht, beispielsweise eines in der Position 7 in Fig. 1 befindlichen Gegenstands, nur auf ein bestimmtes photoelektrisches Element fallen, beispielsweise auf das photoelektrische Element 10, wobei jedoch infolge der Schwierigkeit, einen ideal schmalen Lichtstrahl zu erzielen, worauf noch eingegangen werden wird, das Signallicht in unerwünschter Weise auf die photoelektrischen Elemente 9, 11 und 12 zusätzlich zum photoelektrischen Element 10 gleichzeitig einfiel. Wird jedoch der Lichtstrahl soweit als praktisch möglich verengt, so läßt sich ein Zustand erreichen, bei dem die Helligkeit des auf eine Anzahl photoelektrischer Element einfallenden Signallichts das Maximum am zentralen Abschnitt des Lichteinfalls erreicht, wobei eine allmähliche Verringerung gegen die randseitigen Abschnitte eintritt, damit eine gleichförmige Verteilung der Helligkeit über die Oberflächen der jeweiligen, vorausgehend erwähnten photoelektrischen Elemente vermieden wird. Falls ein Unterschied in der Helligkeit des auf die jeweiligen photoelektrischen Elemente auftreffenden Signallichts vorhanden ist, so können hieraus bedeutsame Signale ausgewählt werden. Andererseits ändert sich jedoch die Helligkeit des Signallichts selbst über einen weiten Bereich entsprechend den Entfernungen der zu vermessenden Gegenstände und den an diesen erfolgenden Reflexionen und das Verhältnis von minimaler Helligkeit zur maximalen Helligkeit eines erfaßbaren Signallichts ist größer als 2000.
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Daher wird gemäß einer v/eiteren Ausführungsform der Erfindung ein verbesserter Entfernungsmesser geschaffen, der sich für praktischen Einsatz eignet und mit einer niedrigen Betriebsspannung betrieben werden kann, indem das auf·das photoelektrische Element einfallende Signallicht, welches zusammen mit Umgebungslicht vorliegt, zur Erfassung als Stromsignal abgetrennt wird, welches nur der Helligkeit des Signallichts entspricht und unabhängig von der Helligkeit des Umgebungslichtes ist, wobei das auf diese Weise erhaltene Stromsignal· in eine Spannung umgewandelt wird, die einer logarithmischen Kompressung unterzogen wird, damit ein Entfernungsmeßsystem erhalten werden kann, welches sogar mit einer sehr niedrigen Betriebsspannung arbeiten kann.
Die erfindungsgemäße Entfernungsmeßvorrichtung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung des Lichtsignals dessen Intensität selbst im Vergleich mit dem Umgebungslicht extrem niedrig ist, wie beispielsweise in dem Fall, wo eine Leuchtdiode als Lichtquelle 1 verwendet wird, in der photoelektrischen Wandlerschaltung einschließlich der photoelektrischen Elemente eine Stromsteuerschaltung verwendet wird, welche nur den Durchtritt von Licht oder photoelektrischem Strom entsprechend dem ständigen Strom gestattet, der hinsichtlich seiner zeitlichen Veränderung vergleichsweise langsam ist, sowie eine Stromschaltung, die eine erhöhte photoelektrische Stromkomponente beim Anwachsen des photoelektrischen Stroms aufnimmt,'die zeitlich merklich schnell veränderlich ist, womit eine Erfassungsschaltung für kurzzeitiges Licht zur Verfugung steht, welche das Signal entsprechend der Helligkeit des Signallichts entnimmt, ohne durch die Intensität des Umgebungslichts beeinflußt zu werden. ;
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Lichtintensitäts-Erfassungsschaltung für kurzzeitiges Licht vorgesehen,
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welche ein photoelektrisches Element, ein damit in Reihe liegendes Stromsteuerelement, sowie eine Pufferschaltung aufweist, deren Eingang an der Verbindung zwischen dem photoelektrischen Element und dem Stromsteuerelement liegt und deren Ausgang mit einer Steuerelektrode des Stromsteuerelements verbunden ist, wobei ein erster Kondensator mit der Pufferschaltung verbunden ist, um die der Steuerelektrode des Stromsteuerelements zugeführte Steuerspannung aufrechtzuerhalten und ferner ein eingangsseitiger Transistor
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vorhanden ist, in welchem der photoelektrische Strom, der entsprechend dem kurzzeitigen, am photoelektrischen Element zusätzlich zum Umgebungslicht einfallenden Lichtimpuls erzeugt wird, zum Fließen zur Basis des Transistors veranlaßt wird, die an der genannten Verbindung liegt, damit am Kollektor des Transistors ein Strom entsprechend dem photoelektrischen Strom erzeugt wird.
Die Erfindung wird anschließend in Verbindung mit den Fig. 4 bis 14 näher erläutert.
Fig. 4 zeigt den Aufbau der photoelektrischen Wandlerschaltung im Prinzip und umfaßt eine erste Stromschaltung, die einen Transistor 31 enthält, dessen Kollektor mit der Anode eines photoelektrischen Elements 30 verbunden ist, wobei eine Pufferschaltung 33 an ihrer Eingangsklemme mit der Verbindung 32 des Transistors 31 und dem photoelektrischen Element 30 und an ihrer Ausgangsklemme mit der Basis des Transistors 31 verbunden ist, wobei zur Verzögerung ein Kondensator 34 zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 31 liegt, und der Transistor 31 derart gesteuert wird, daß ein photoelektrischer Lichtstrom entsprechend dem am photoelektrischen Element kontinuierlich einfallenden Licht erzeugt wird. Die Schaltung, welche eine zweite Stromschaltung darstellt, die zwischen der Verbindung 32 und über Basis und Emitter des Transistors 35 einer Konstantstromquelle 36
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liegt, empfängt photoelektrischen Strom entsprechend dem Licht, welches auf das photoelektrische Element 30 in Form von Impulsen zusätzlich zum Umgebungslicht einfällt. Die Konstantstromquelle 36 hält den Kollektorstrom des Transistors 35 auf einem konstanten Stromwert, unabhängig von der Größe des photoelektrischen Stroms als Folge des Umgebungslichts, falls nur Umgebungslicht auf das photoelektrische Element 30 einfällt, während ein Kondensator 37, der parallel zur Konstantstromquelle 3 6 liegt, eine rasche Veränderung des Emitterpotentials des Transistors 35 unterdrückt. Transistoren 38 und 39, deren Basen miteinander verbunden sind, um eine Stromspiegelschaltung zu bilden und die mit dem Kollektor des Transistors verbunden sind, erzeugen am Kollektor des Transistors 39, der mit einer Last 40 verbünden ist, einen Strom, ähnlich dem Kollektorstrom des Transistors 35, womit das Signal der photoelektrischen Umwandlung erhalten wird. Die Basis des Transistors 35 ist ferner mit einer weiteren Konstantstromquelle 41 verbunden, die einen künstlichen Strom liefert, der als photoelektrischer Strom entsprechend einem Umgebungslicht bestimmter Intensität wirkt, falls auf das photoelektrische Element 30 kein Licht einfällt. Insbesondere steht die Konstantstromquelle 41 nicht in direkter Beziehung zur Erfassung des Signallichts, sondern unterstützt die Arbeitsweise der Schaltung, um die Transistoren 31 und 35 selbst bei Abwesenheit von Umgebungslicht in einem gleichförmigen Betriebszustand zu halten.
In obiger Anordnung wird zunächst die Funktion der ersten Stromschaltung einschließlich des Transistors 31 betrachtet, wobei der Kollektor des Transistors 31 und die Basis des Transistors 35 abgetrennt und die Konstantstromquelle 41 ausgeschlossen ist. Wird angenommen, daß nur .Licht konstanter Intensität ohne zeitliche Veränderung auf das photoelektrische Element 30 fällt, so fließt der photoelektrische Strom entsprechend dem einfallenden Licht zu diesem
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Zeitpunkt als Kollektorstrom des Transistors 31, da der Kollektor des Transistors 31 einer negativen Rückkopplung über die Pufferschaltung 33 unterliegt und die Basis des Transistors 31 wird durch eine Spannung vorgespannt, die zur Umwandlung des photoelektrischen Stroms in den Kollektorstrom erforderlich ist. Trifft andererseits nur Umgebungslicht auf das photoelektrische Element 30, so wird der Kondensator 34 lediglich in der vorausgehend beschriebenen Weise bis zur Vorspannung aufgeladen, ohne daß er zur Arbeitsweise der Schaltung beiträgt. Es wird nunmehr der Fall betrachtet, bei welchem Licht in Gestalt von Impulsen auf das photoelektrische Element 30 zusätzlich zum Umgebungslicht einfällt. Der Anstieg des Lichtes in Impulsform wird als ausreichend rasch angenommen, im Vergleich zur Zeitkonstante einer Zeitschaltung, welche den Ausgangswiderstand der Pufferschaltung 33 und einen Kondensator 34 umfaßt, dessen Signalverzögerungsfunktion ausgenützt wird. Bei Einfall von Impulslicht in der vorausgehend beschriebenen Weise während eines Zeitbereichs, der kürzer als seine Zeitkonstante ist, bleibt die Basis des Transistors 31 auf der Vorspannung, die dem Lichtstrom entsprechend dem Umgebungslicht vor Einfall des Impulslichts entspricht. Daher zeigt in diesem Zeitbereich, da der Transistor 31 sich noch in einem Zustand befindet, bei welchem nur der vom Umgebungslicht verursachte photoelektrische Strom fließt, einen extrem hohen Widerstand als Folge seiner Kollektorcharakteristik gegen das Anwachsen der photoelektrischen Stromkomponente durch den Einfall des Impulslichts. Das Verhalten der ersten Stromschaltung einschließlich des Transistors 31, wie es vorausgehend erläutert wurde, trifft in einem weiten Intensitätsbereich des Umgebungslichts zu.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 4 wird nunmehr das Erfassen des photoelektrischen Stroms erläutert, der dem Impulslicht entspricht. Im Gleichgewichtszustand, bei welchem
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nur Umgebungslicht auf das photoelektrische Element 30 auftrifft, fließt der von der Konstantstromquelle 36 gelieferte Konstantstrom durch die Transistoren 35 und 36. Obgleich der Transistor 35 selbstverständlich Basisstrom benötigt, wird ein Teil des photoelektrischen Stroms als Basistrom verwendet. Selbst wenn ein photoelektrischer Strom als Folge der Abwesenheit des Umgebungslichts nicht erzeugt wird, wird der Basisstrom für den Transistor 35 durch den künstlichen Strom der Konstantstromquelle 41 gewährleistet. Im gleichförmigen Betriebszustand veranlaßt der Transistor 35 weiterhin das Fließen eines Konstantstroms aus der Konstantstromquelle 36, unabhängig von der Intensität des Umgebungslichts. Fällt anschließend Impulslicht auf das photoelektrische Element 30, um einen photoelektrischen Strom entsprechend diesem Impulslicht zu erzeugen, so zeigt der Transistor 31 einen extrem hohen Widerstand gegen eine Stromerhöhung, wie bereits erläutert wurde, um diese zu verhindern. Daher wird das Kollektorpotential des Transistors 31 angehoben und der erhöhte Anteil des photoelektrischen Stroms fließt in die Basis des Transistors 35. Der Basisstrom entsprechend dem erhöhten Anteil wird durch den Transistor 35 verstärkt und als Kollektorstrom des Transistors abgegeben. Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, wird der dem Impulslicht entsprechende photoelektrische Strom als verstärkter Kollektorstrom des Transistors 35 entnommen, wodurch ein konstanter Kollektorstrom unabhängig von der Intensität des Umgebungslichts während des gleichförmigen Betriebszustands erhalten wird. Bei dieser Betriebsweise dient der Kondensator 37 dazu, die Spannung an den Klemmen in ähnlicher Weise wie beim Kondensator 34 konstant zu halten. Der erhöhte photoelektrische Strom fließt dabei in die Basis des Transistors 35 als Basisstrom. Der verstärkte photoelektrische Strom kann in ein Spannungssignal umgewandelt werden, indem eine Last mit dem Kollektor des Transistors 35 verbunden wird.
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Der Transistor 31 als Stromsteuerelement kann durch einen Feldeffekttransistor zur Erzielung einer ähnlichen Wirkung ersetzt werden, während die. Konstantstromquelle 36 abhängig von den jeweiligen Umständen weggelassen werden kann.
In Fig. 5 ist eine besondere Ausführungsform der Spannungssignal-Wandlerschaltung gezeigt, bei welcher die photoelektrische Wandlerschaltung nach Fig. 4 als elektrischer Schaltkreis aufgebaut ist, der sich für die Ausführung als integrierte Halbleiterschaltung eignet. In der Schaltung gemäß Fig. 5 werden der Transistor 35 und der Kondensator 37, die die zweite Stromschaltung bilden, gleichzeitig für die Pufferschaltung 33 und den Kondensator 34 gemäß Fig. 4 verwendet. Insbesondere ist die Basis des Transistors 35 in negativer Rückkopplung durch den Transistor 31 angeordnet, wodurch die Basis des Transistors 31 durch eine Spannung vorgespannt wird, die gerade notwendig ist, um den Photostrom in den Kollektorstrom umzuwandeln. Die Kathode des photoelektrischen Elements 30 ist mit der Basis eines Transistors 44 verbunden, der den Ausgang einer Konstantschaltung darstellt, die durch die Konstantstromquelle 42 und die Transistoren 43, 44 und 45 gebildet wird. Zwischen dem Basisanschluß und dem Masseanschluß des Transistors 44 entsteht die Summe der Basis-Emitter-Spannung jeweils des Transistors 44 und des Transistors 45 als eine Konstantspannung. Ferner wird zwischen der Anode und dem Masseanschluß des photoelektrischen Elements 30 die Summe des Basis-Emitter-Stroms von jedem der Transistoren 31 und 35 gebildet. Die beiden genannten Spannungen sind im allgemeinen gleich groß und da jeglicher Potentialunterschied am photoelektrischen Element, selbst wenn er vorhanden ist, einen kleinen Wert aufweist, kann angenommen werden, daß ein Kurzschlußstrom als Ausgang des photoelektrischen Elements 30 entsteht. Die Basis und der Kollektor des Transistors 38 sind über den Emitter und der Basis eines Transi-
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stors 46 verbunden. An den Kollektor des Transistors 39 ist als erste Last ein Transistor 47 angeschlossen und eine Reihenschaltung von drei Transistoren 48, 49 und 50, die mit dem Diodenanschluß verbunden ist, stellt eine logarithmische Kompressionsschaltung dar und bildet eine zweite Last.
Der Kollektor des Transistors 39, der eine Signalausgangsklemme bildet, ist an die invertierende Eingangsklemme 56 eines Operationsverstärkers 55 angeschlossen. Die andere Eingangskleinme 57 des Operationsverstärkers ist mit dem Verbindungspunkt zwischen einer Konstantstromquelle 52, die eine BezugsSpannungsquelle darstellt, und dem Kollektor des Transistors 53 angeschlossen, wobei an diesen Verbindungspunkt eine konstante Spannung 2VBE, die zwei Basis-Emitter-Spannungen VBE des Transistors äquivalent ist, durch die Konstantstromquelle 52 gebildet wird, sowie durch zwei Transistoren 53 und 54, die als Diodenschaltung angeschlossen sind. Die Ausgangsklemme 58 des Operationsverstärkers 55 ist mit der Basis des Transistors 59 verbunden, während ein Transistor 60 der Diodenschaltung zwischen dem Kollektoranschluß und dem Masseanschluß des Transistors 59 angeschlossen ist. Ferner liegt ein Kondensator 61 parallel zum Transistor 60, dessen Basis mit der Basis eines Transistors 47 verbunden ist, womit die Signalausgangsklemme 51 über den Operationsverstärker 55 und die Transistoren 59, 60 und 47 eine negative Rückkopplung erhält.
Es wird nunmehr in Verbindung mit der in vorausgehend beschriebener Weise aufgebautai Schaltung gemäß Fig. 5 der Fall betrachtet, bei welchem nur Umgebungslicht auf das photoelektrische Element 30 einfällt. In diesem Fall fließt der photoelektrische Strom, der durch das photoelektrische Element 30 abgegeben wird und der künstliche Strom von der Stromquelle 41, abgesehen vom Anteil desselben, der den
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Basisstrom des Transistors 35 bildet, durch den Transistor 31 als dessen Kollektorstrom. Ferner fließt der Konstantstrom der Stromquelle 36 durch den Kollektor des Transistors 35 und der Kondensator 37 wird durch die Basis-Emitter-Spannung aufgeladen, die dem Kollektorstrom des Transistors 31 entspricht. Bei dem vorausgehend beschriebenen gleichförmigen Betriebszustand ist der Kollektorstrom des Transistors 39 konstant und gleich groß wie der Kollektorstrom des Transistors 35, wenn die Transistoren 38 und 39 gleich· im A1Ufbau und Kenndaten sind ι wobei, falls ein Unterschied im Emitterbereich der beiden Transistoren vorhanden ist, der Kollektorstrom dem Flächenverhältnis der Emitterflächen entspricht. Ist der Kollektorstrom des Transistors 39 konstant, so wird die Spannung zwischen der Signalausgangsklemme 51 und Masse so groß wie die Spannung zwischen dem nicht-invertierenden Eingang 57 und Masse oder den Basis-Emitter-Sparmungen 2VBE der beiden in Reihe geschalteten Transistoren 53 und 54, d.h. der Bezugsspannung durch die negative Rückkopplungsfunktion des Operationsverstärkers 55. In diesem Falle fließt der größte Teil des Kollektorstroms des Transistors 39 als Kollektorstrom des Transistors 47. Da die Spannung zwischen der Ausgangsklemme 51 und Masse nunmehr auf dem Wert 2VBE gehalten wird, gelangt diese Spannungs 2VBE an die Reihenschaltung, welche die drei Transistoren 48, 49 und 50 umfaßt. Anders ausgedrückt, eine Spannung der Größe 2/3 VBE wird zwischen der Basis und dem Emitter jeder dieser Transistoren angelegt. Wird angenommen, daß die Spannung VBE =540 mV ist, so wird die an jeden der Transistoren 48, 49 und 50 angelegte Spannung 360 mV, was um 180 mV kleiner als die Spannung VBE ist. Der Kollektorstrom eines Transistors ändert sich näherungsweise um das 1000-fache bei einer Änderung von 180 mV der Basis-Emitter-Spannung als Folge der logarithmischen Kennlinie. Daher fließt im gleichförmigen Betriebszustand nur etwa ein 1/1000 des durch die Reihenschaltung der Transistoren 53 unf 54 fließenden Stroms durch die Reihen-
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schaltung der Transistoren 48, 49 und 50, welche die zweite Last bilden. Ist beispielsweise der durch die Reihenschaltung der Transistoren 53 und 54 fließende Strom, wie auch der Kollektorstrom des Transistors 57 jeweils 4 μΑ, so ist der durch die Transistoren 48, 49 und 50, welche die zweite Last bilden, fließende Strom näherungsweise 4 nA.
Anschließend wird die Funktion erläutert, wenn ein Signallicht zusätzlich zum Umgebungslicht auf das photoelektrische Element fällt.
Der Transistor 31 ist an seiner Basis vorgespannt, damit nur ein konstanter Kollektorstrom bezüglich des Umgebungslichts fließt. Daher fließt der erhöhte Anteil des Photostroms im Hinblick auf das auf das photoelektrische Element 30 auftretende Signallicht in die Basis des Transistors 35 in ähnlicher Weise wie im Falle der Fig. 4. Der photoelektrische Strom, der dem Signallicht entspricht und in die Basis geflossen ist, wird durch den Transistor 35 verstärkt und in den Kollektorstrom des Transistors 39 umgewandelt. Gegenüber dem schnell ansteigenden Anteil des Kollektorstroms des Transistors 39 zeigt der Transistor 47 einen extrem hohen Widerstand in ähnlicher Weise wie im Falle des Transistors 31, was durch die Basis-Emitter-Schaltung des Transistors 47 dank der Verzögerungsfunktion des Kondensators 61 bedingt ist. Daher fließt der erhöhte Anteil des Kollektorstroms in die Reihenschaltung der Transistoren 48, 4.9 und 50, welche die zweite Last bildet. Da die zweite Last eine Diodenbelastung darstellt, ist die Spannung an der zweiten Last proportional dem Logaritliraus des zugeführten Stroms. Anders ausgedrückt, eine Spannung, welcher einer logarithmischen Kompression unterzogen ist, wird an den Lastklemmen entwickelt. Es wird hier eine quantitative Untersuchung gemacht, wie groß das durch die zweite Last gelieferte Spannungssignal gegenüber dem einfallenden Signallicht ist. Wird angenommen, daß der Strom-
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wert der Konstantstromquelle 36 den Wert 0,4 μΑ hat und der Stromverstärkungsfaktor hFE des Transistors 35 den Wert 100, und ferner die Emitterfläche des Transistors 39 um das 10-fache größer als jene des Transistors 38 gewählt ist, so wird der Kollektorstrom de's Transistors 39 den Wert 4 μΑ aufweisen, was das 10-fache des Kollektorstroms (0,4 μΑ) des Transistors 38 ist, während der Basisstrom des Transistors 38 4 nA beträgt. Dabei kann der Stromwert der Konstantstromquelle 41 auf einen Wert, der größer als 4 nA ist, eingestellt werden. Andererseits werden die Transistoren 48, 49 und 50, welche die zweite Last bilden und die Transistoren 53 und 54, welche die Konstantspannungsquelle bilden, mit gleicher Größe und gleichen Kenndaten ausgewählt, wobei eine Spannung von 540 mV von der Konstantspannungsquelle abgegeben wird. In diesem Falle fließt der Strom von 4 nA in der vorausgehend beschriebenen Weise durch die zweite Last. Wird nun angenommen, daß Signallicht auf das photoelektrische Element 30 auftrifft, wobei ein photoelektrischer Strom von 100 pA erzeugt wird, so fließt dieser photoelektrische Strom, wie bereits erwähnt, in die Basis des Transistors 35, um beim Transistor 35 um den Faktor 100 multipliziert zu werden und ferner um den Faktor 10 beim Transistor 39, so daß eine Verstärkung auf 100 nA am Kollektor des Transistors 39 vorhanden ist.
Der Kollektorstrom von 100 nA fließt durch die zweite Last. Da ein Strom von 4 nA beim Betriebszustand vor dem Einfall des Signallichts durch die zweite Last floß, erfolgte ein Stromanstieg in der Last um das 25-fache. Im allgemeinen wird die Basis-Emitter-Spannung um 18 mV (bei einer Umgebungstemperatur von 250C) erhöht, bezogen auf den 2-fachen Anstieg des KollektorStroms eines Transistors, und es wird daher ein Anstieg von näherungsweise 83 mV je Transistor , bezogen auf ein Anwachsen des KollektorStroms auf
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das 25-fache erwartet, womit ein Anstieg von etwa 250 mV in der zweiten Last als Ganzes eintritt. In der vorausgehend beschriebenen Weise wurde das Signallicht, welches einem photoelektrischen Strom von 100 pA entspricht, in eine Spannung von 250 mV umgewandelt. Wird nunmehr ein Fall betrachtet, bei welchem der photoelektrische Strom infolge des Signallichtes 100 nA beträgt (d.h. 1000-fach größer als im vorausgehend erwähnten Fall ist), so wird der in der zweiten Last fließende Strom 100 μΑ, was e.inem Anwachsen auf das 2500-fache entspricht. Daher wird ein Spannungssignal, das sich etwa auf 610 mV erhöht hat, als Ausgangssignal an der zweiten Last abgegeben. Es wurde bisher die Betriebsweise zur Umwandlung des Signallichts in ein Spannungssignal entsprechend der Lichtintensität beschrieben. Dabei ist klar, daß -das an der Klemme 51 entwickelte Spannungssignal in impulsform!ger Wellenform auftritt, selbst wenn das Signallicht stufenförmig ist. Daher kann das Signallicht aus einer einzelnen Lichtemission mit Impulsform bestehen, was auch vom Standpunkt der Energieersparnis an der Lichtquelle günstig ist.
Wie vorausgehend im einzelnen erörtert wurde, kann bei Verwendung der photoelektrischen Wandlerschaltung gemäß Fig. das Signallicht vom Umgebungslicht über einen weiten Helligkeitsbereich des Umgebungslichts abgetrennt v/erden. In der Ausführungsform nach Fig. 5 können die Transistoren 48, 49 und 50, welche die Funktion der zweiten Last haben, - durch eine Diode 48" ersetzt werden, die gemäß Fig. 11 zwischen den Kollektoren der Transistoren 39 und 53 angeschlossen ist. Im obigen Falle wird jedoch die Größe des Konstantstroms der Konstantstromquelle 52 ausreichend größer als der dem Signallicht entsprechende und vom Transistor 39 abgegebene Stromwert eingestellt, um das Kollektorpotential des Transistors 53 konstant zu halten. Schließlich kann die Schaltung gemäß Fig. 5, bei welcher, der Kollektor des PNP-
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Transistors 39 mit dem Kollektor des NPN-Transistors 47 verbunden ist, der eine der Lasten des Transistors 39 darstellt, gemäß Fig. 12 modifiziert werden, indem zwei Transistoren 39' und 47' hinzugefügt werden, die mit den Transistoren 39 und 47 jeweils in der dargestellten Weise verbunden sind. In beiden Anordnungen wird die Kollektorkennlinie des die erste Last bildenden Transistors ausgenützt.
Ferner kann die Schaltung gemäß Fig. 5 weiterhin entsprechend der Anordnung nach Fig. 15 modifiziert .werden, gemäß welcher der Emitter des Transistors 35 nicht unmittelbar an die Basis des Transistors 31 angeschlossen ist, sondern damit indirekt über eine Schaltung verbunden ist, die einen Transistor 35' und eine Konstantstromquelle 37' enthält. In diesem Falle kann ein noch stärkerer positiver Verzögerungseffekt erwartet werden, falls ein weiterer Kondensator parallel zur Konstantstromquelle 37' liegt. Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, muß der Emitter des Eingangstransistors 35 nicht notwendigerweise unmittelbar an die Basis des Transistors 31, der ein Stromsteuerelement darstellt, angeschlossen sein, sondern kann gemäß Fig. 15 angeschlossen werden. Gemäß Fig. 15 ist ein Transistor 45', der als Diode geschaltet ist, hinzugefügt, um einen Ausgleich bezüglich des .Transistors 35' zu erzielen, der ebenfalls,,wie bereits früher erwähnt wurde, zusätzlich vorgesehen ist.
Im Prinzip ist es möglich, die Entfernung zu erfassen, wenn die in Verbindung mit Fig. 5 beschriebene photoelektrische Wandlerschaltung mit den Blöcken 13, 14, 15 und 16 nach Fig. 2 verbunden wird, jedoch bleiben für die praktische Anwendung noch einige Probleme zu lösen. Selbst unter der Annahme, daß der ausgesandte Lichtstrahl ausreichend schmal ist, um als ideal angesehen zu werden und das Bild eines durch einen derartigen Lichtstrahl am Gegenstand gebildeten hellen Bereichs auf jeweils einem photoelektrischen Element
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entsprechend der Gegenstandsentfernung nach Fig. 6 aus Gründen der geometrischen Optik erhalten wird, so wird die Lichtkomponente vom hellen Bereich in unerwünschter Weise gleichzeitig in der Praxis durch andere photoelektrische Elemente empfangen. Dieser Nachteil beruht darauf, daß das auf einem bestimmten photoelektrischen Element für die Bildentstehung auftreffende Signallicht von der Lichtaufnahmefläche des photoelektrischen Elements reflektiert wird, wobei das reflektierte Licht weiterhin an der Oberfläche der Abbildungslinse reflektiert wird, wodurch in einem Gehäuse, in dem die photoelektrischen Elemente angeordnet sind, eine interne Reflexion auftritt. Ferner ändert sich gemäß Fig. 3 der Lichtstrahl in seinem Querschnitt entsprechend der Entfernung, was weitere Änderungen der Lichtverteilung mit sich bringt, und eine Komponente, die durch Aberrationen der Projektionslinse 2 bedingt ist, wird hinzugegeben, so daß der tatsächliche Lichtstrahl erheblich vom idealen Lichtstrahl abweicht. Darüber hinaus liefert die Abbildungslinse 4 ein scharfes Bild nur bezüglich eines in einer bestimmten Entfernung befindlichen Gegenstands. Es ist daher unvermeidlich, daß das Signallicht nicht nur auf ein bestimmtes photoelektrisches Element entsprechend der Entfernung zu diesem Element auftrifft, sondern auch in unerwünschter Weise auf andere photoelektrische Elemente. Bei der Verteilung der Intensitäten des einfallenden Lichts auf den Oberflächen der vorliegenden photoelektrischen Elemente trifft das Signallicht beispielsweise nicht nur auf das photoelektrische Element P3 gemäß Fig. 6, sondern auch auf die verbleibenden drei photoelektrischen Elemente PI, P2 und P4. Es ist daher ersichtlich, daß die Entfernung nicht lediglich durch die Feststellung ermittelt v/erden kann, ob das Signallicht auf ein jeweiliges photoelektrisches Element aufgetroffen ist oder nicht. Daher kann es beispielsweise zweckmäßig sein, den Pegel der Bezugsspannungsquelle 25 für den Spannungsvergleich gemäß Fig. 2 derart einzustellen, um das Ausgangssignal der photoelektrischen Wandler-
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schaltung einschließlich des photoelektrischen Elements P3 gegenüber jenem der anderen photoelektrischen Wandlerschaltungen zu unterscheiden, um das auf das photoelektrische Element P3 gemäß Fig. 6 einfallende Signallicht zu ermitteln. Da jedoch die Intensität des Signallichts sich in vielfacher Weise abhängig von der Entfernung zum Aufnahmegegenstand und seinen Reflexionen ändert, kann eine ordnungsgemäße Beurteilung nicht vorgenommen werden, falls der Pegel der Bezugsspannungsquelle 25.unveränderbar ist. Es wird daher in Betracht gezogen, den Bezugsspannungspegel entspre-
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chend der Intensität des Signallichts für die Erfassung des
gewünschten Entfernungssignals zu verändern.
Es wird nunmehr die Schaltung zur Veränderung der Bezugsspannung entsprechend den Intensitäten des Signallichts besprochen, sowie ein Entfernungsmesser, welcher eine derartige Schaltung verwendet.
Pig. 7(a) zeigt die Beziehung zwischen den Ausgangssignalen der photoelektrischen Wandlerschaltung und einer Bezugsspannung, wobei eine Wellenform A1 das Ausgangssignal der photoelektrischen Wandlerschaltung angibt, die das hellste Signallicht erhält, während eine Wellenform A2 eines der Ausgangssignale von anderen photoelektrischen Wandlerschaltungen darstellt. Der Spannungspegel S1 entspricht dem Kollektorpotential des Transistors 53 in der Schaltung gemäß Fig. 5 und ferner dem Ausgangspegel der jeweiligen photoelektrischen Wandlerschaltungen in gleichförmigem Betriebszustand, während der Spannungspegel S2 einen vorgegebenen Bezugspegel darstellt, der auf einen Pegel eingestellt ist, welcher höher als der obere Pegel entsprechend der Summe der Amplitudenkomponente des im Ausgangssignal der jeweiligen photoelektrischen Wandlerschaltungen enthaltene Rauschens und des Spannungspegels S1 im gleichförmigen Betriebszustand ist.
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Das Spannungssignal S3 ist die hier betrachtete Bezugsspannung, welche entsprechend dem Signallicht verändert wird. Diese Bezugsspannung S3 wird durch Verwendung des Ausgangssignals A1 erhalten, welches zuerst den Spannungspegel S2 in den Ausgangssignalen der jeweiligen photoelektrischen Wandlerschaltungen erreicht wie noch erläutert wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 7(b) wird ein elektrisches Blockschaltbild beschrieben, welches das Prinzip einer Bezugsspannungs-Generatorschaltung zur Erzeugung oder Änderung der Bezugsspannung S3 angibt. Gemäß Fig. 7(b) sind die jeweiligen Ausgangsklemmen der photoelektrischen Wandlerschaltungen 13, 14, 15 und 16 jeweils mit den Anoden von Dioden D1, D2, D3 und D4 verbunden, deren Kathoden miteinander verbunden sind. Der gemeinsame Verbindungspunkt P1 der Dioden D1 bis D4 ist an eine der Eingangsklemmen eines Summierverstärkers S angeschlossen, dessen andere Eingangsklemme mit einer Konstantspannungsquelle 80 verbunden ist. Der Summierverstärker S, dessen Ausgangsklemme mit einer der Eingangsklemmen der jeweiligen Spannungskomparatoren 17 bis 20 verbunden ist, entwickelt eine Spannungs abhängig vom Spannungspegel am Verbindungspunkt P1. Wird nunmehr angenommen, daß die Dioden D1, D2, D3 und D4 ideale Dioden sind, deren Impedanz in Durchlaßrichtung Null und in Sperrichtung Unendlich ist, so wird der Spannungspegel am Verbindungspunkt P1 gleich der Spannung des größten Spannungspegels .in den AusgangsSignalen der jeweiligen photoelektrischen Wandlerschaltungen 13, 14, 15 und 16. Daher soll das Ausgangssignal des Summierverstärkers S, d.h. die Bezugsspannung für eine der Eingangsklemmen der Spannungskomparatoren 17 bis 20 der größten Spannung in den Ausgängen der jeweiligen photoelektrischen Wandlerschaltungen 13, 14, 15 und 16 entsprechen. Dabei ist im gleichförmigen Betriebszustand, bei welchem kein Lichtstrahl ausgesandt wird, und nur das Umgebungslicht mit konstanter Helligkeit auf die photoelektrischen Elemente der jeweiligen photoelektrischen Wand-
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lerschaltungen einfällt, die Anordnung derart getroffen, daß die Ausgangspegel der jeweiligen photoelektrischen Wandlerschaltungen gleich dem Ausgangspegel der Konstantspannungsquelle 80 sind. Dies kann erreicht werden, indem eine Konstantspannung gemeinsam als Konstantspannungsquel-Ie 80 verwendet wird, die zwischen den Klemmen einer Serienschaltung der Transistoren 53 und 54 in der Schaltung nach Fig. 5 entsteht. Ferner ist im gleichförmigen Betriebszustand der Summierverstärker S derart ausgebildet, daß er eine Spannung abgibt, die um einen vorgegebenen Spannungswert höher ist als der Ausgangspegel der Konstantspannungsquelle 80, was durch Anordnung von Schwellenwertpegeln an den jeweiligen Spannungskomparatoren erreicht wird. Wird ein Lichtstrahl ausgesandt, und werden diesem entsprechende Spannungssignale an einer Anzahl der photoelektrischen Wandlerschaltungen 13, 14, 15 und 16 entwickelt, so wird eine Bezugsspannung, die der Spannung mit dem höchsten Pegel entspricht, vom Summierverstärker S abgegeben, wobei der Summierverstärker S derart aufgebaut ist, daß die Bezugsspannung S3 niedriger als das vorausgehend erwähnte Spannungssignal A1 mit dem höchsten Pegel gemäß Fig. 7 (a) ist.
Es wird nunmehr auf die Fig. 8(a) und 8(b) Bezug genommen, welche bekannte Schaltungen zur Erzielung eines einer idealen Diode angenäherten Verhaltens darstellen. Gemäß Fig. 8 (a) werden ein Operationsverstärker OP1 und eine mit dessen Ausgangsklemme verbundene Diode 5 verwendet, während nach Fig. 8(b) ein Operationsverstärker OP2 und ein Transistor QI eingesetzt werden, dessen Basis mit dem Operationsverstärker OP2 verbunden ist. Die jeweiligen Dioden D1 bis D4 der Schaltung 70 nach Fig. 7(b) können durch die vorausgehend erwähnte Schaltungsanordnung nach Fig. 8(a) oder 8(b) ersetzt werden.
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Pig. 9 zeigt eine Schaltung für eine automatische Schaltein stellungsanordnung, wobei eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltung zur Änderung der Bezugsspannung zur Erzeugung der Bezugsspannung S3 nunmehr erläutert wird. In Fig. 9 stellt der Schaltungsabschnitt 70, der durch gestrichelte Linien begrenzt ist, die Schaltung zur Änderung der Bezugs spannung dar,, wobei in diesem Schaltungsabschnitt 70 die in Verbindung mit Fig. 8(b) erläuterte
Schaltung verwendet wurde,
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in der Bezugsspannungs-Generatorschaltung 70 nach Fig. zur Veränderung der Bezugsspannung sind die nicht-invertierenden Eingangsklemmen der Operationsverstärker 71 , 72, 73 und 74 jeweils mit den zugeordneten Ausgangsklemmen der photoelektrischen Wandlerschaltungen 13, 14, 15 und 16 verbunden. Für diese photoelektrischen Wandlerschaltungen 13, 14, 15 und 16 wird die in Verbindung mit Fig. 5 beschriebene Schaltung verwendet. Ferner sind die Ausgangsklemmen der Operationsverstärker 71, 72, 73 und 74 jeweils an die Basen der Transistoren 75, 76, 77 und 78 angeschlossen, deren Kollektoren mit der positiven Klemme der Stromversorgung verbunden sind. Die Emitter der Transistoren 75, 76, 77 und 78 sind jeweils an die invertierenden Eingangsklemmen der Operationsverstärker 71, 72, 73 und 74 angeschlossen und ferner gemeinsam mit einem Ende 85 eines Widerstands 79 verbunden. Das andere Ende des Widerstands 79 ist an einen Verbindungspunkt 86 zwischen dem Emitter eines Transistors 82 und einem Widerstand 83 angeschlossen und der Verbindungspunkt 86 ist ferner an die jeweiligen invertierenden Eingangsklemmen der Spannungskomparatoren 17, 18, 19 und 20 angeschlossen. Das andere Ende des Widerstands 83 ist mit der Konstantstromquelle 84 verbunden und ferner mit der invertierenden Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 81. Die nicht-invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 81 ist an die
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Konstantspannungsquelle 80 angeschlossen, während die Ausgangsklemrae des Operationsverstärkers mit der Basis des Transistors 82 verbunden ist. Dabei wird für die Konstantspannungsquelle 80 die durch die KonstantStromquelle 52 und die Transistoren 53 und 54 in der photoelektrischen Wandlerschaltung nach Fig. 5 verwendete Konstantspannungsquelle gleichzeitig verwendet. Infolgedessen entspricht der Spannungspegel, der der"nicht-invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers 81 durch die Konstantspannungsquelle 80 zugeführt wird , dem Pegel S1 in der Darstellung nach Fig. 7 (a). Dabei kann der Widerstand durch unterteilte Widerstände 79' ersetzt werden, die mit den jeweiligen invertierenden Eingangsklemmen der Spannungskomparatoren 17, 18, 19 und 20 zur Änderung der jeweiligen Pegel gemäß Fig. 14 verbunden sind.
Hinsichtlich des Betriebs der Bezugsspannungsgeneratorschaltung 70 zur Änderung der Bezugsspannung gilt/ daß obwohl in der Schaltung nach Fig. 2, die von der Konstantspannungsquelle 25 gelieferte Konstantspannung als Vergleichsbezugsspannung für die Spannungskomparatorschaltungen 17, 18, 19 und 20 zugeführt wird, bei der Schaltung nach Fig. 9 sich die Spannung zeitabhängig ändert und dem Ausgangssignal der photoelektrischen Wandlerschaltung entspricht, auf welche · das Licht größter Intensität einfällt.und durch die Bezugsspannungs-Generatorschaltung 70 geliefert wird.
Bei der Anordnung nach Fig. 9 wird zuerst der Fall untersucht, bei welchem nur Umgebungslicht vorhanden ist. In diesem Falle entwickelt die photoelektrische Wandlerschaltung die Spannung mit dem Pegel S1 gemäß der Kurvendarstellung nach Fig. 7(a). Da andererseits die Spannung mit dem Pegel S1 auch der nicht-invertierenden Eingangs-'klemme des Operationsverstärkers 81 zugeführt wird, wird
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der invertierende Eingang des Operatiosnverstärkers 81 durch die Wirkung der negativen Rückkopplung über den Transistor 82 und den Widerstand 83 ebenfalls auf dem Pegel S1 gehalten. Deshalb erscheint am Verbindungspunkt 85 eine Spannung mit dem Pegel S2, der um den Spannungsabfall am Widerstand 83 dank des Stroms der Konstantstromquelle 84 größer als der Pegel S1 ist, wobei die Spannung mit dem Pegel S2 den jeweiligen invertierenden Eingangsklemmen der Operationsverstärker 71, 72, 73 und 74 und den Spannungskomparatorschaltungen 17, 18, 19 und 20 zugeführt wird. Daher geben die Ausgangsklemmen dieser Operationsverstärker 71-74 und der Spannungskomparatorschaltungen 17-20 alle Spannungen mit niedrigem Pegel ab, während die Transistoren 75, 76, 77 und 78 gesperrt sind. Infolgedessen fließt kein Strom durch den Widerstand 79 und die Verbindungspunkte bleiben am gleichen Potential S2.
Anschließend wird die Betriebsweise in jenem Fall erörtert, bei welchem Spannungssignale entsprechend dem Lichtsignal von der photoelektrischen Wandlerschaltung erzeugt werden. Wird angenommen, daß das Spannungssignal, welches den Pegel S2 gemäß der Wellenform A1 nach der Kurve der Fig. 7(a) zuerst erreicht, von der photoelektrischen Wandlerschaltung 14 geliefert wird, so hat die Wellenform A1 einleitend den Pegel S1 und steigt mit dem Einfall des Signallichts an. Erreicht die Wellenform A1 den Pegel S2, so beginnt das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 72, welches bis dahin einen "niedrigen" Pegel aufwies, sich in einen "hohen" Pegel zu ändern und die Basis des Transistors 76 erhält eine Vorspannung in Vorwärtsrichtung. Auf diese Weise ist der Operationsverstärker 72 in der Lage, über den Transistor 76 eine negative Rückkopplungsfunktion auszuüben und der Spannungspegel· seiner invertierenden Eingangsklemme ändert sich, um der Ausgangsspannung seiner nicht-invertierenden Eingangsklemme gleichmäßig zu folgen,
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und infolgedessen der Ausgangsspannung A1 der photoelektrischen Wandlerschaltung 14. Da die invertierenden Eingangskleinmen der Operationsverstärker 71, 72, 73 und 74 untereinander auf gleichem Potential liegen, befinden sich die invertierenden Eingangsklemmen auf einem noch höheren Spannungspegel als die nicht-invertierenden Eingangsklemmen bei diesem Betriebszustand mit Ausnahme des Operationsverstärkers 72, wobei die Transistoren 75, 77 und 78 gesperrt sind. Daher ändert sich der Spannungspegel am Verbindungspunkt 85, um der Ausgangsspannungs-Wellenform A1 zu folgen, und zwar während der Zeitspanne von ti bis t2, in welcher die Ausgangsspannung der photoelektrischen Wandlerschaltung 14 höher als der Pegel S2 ist. Überschreitet die Wellenform A1 den Pegel S2, so fließt der Emitterstrom des Transistors 76, v/elcher in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, in die Konstantstromquelle 84 über die Widerstände 79 und 83. Daher wird die invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers 81 auf einen Spannungspegel angehoben, der höher als der Pegel S1 ist und der Operationsverstärker 81 entwickelt eine Spannung mit "niedrigem" Pegel. Auf diese Weise wird der Transistor 82 in einem gesperrten Zustand gehalten und am Verbindungspunkt 85 wird das Spannungssignal S3 erzeugt, welches niedriger als der Spannungspegel des Punkts 84 ist und zwar um eine konstante Spannung ν gemäß Fig. 7 (a) , die dem Produkt des Widerstandswerts des Widerstands 79 und dem konstanten Stromwert der Konstantstromquelle 84 entspricht. Das Spannungssignal S3 wird den invertierenden Eingangsklemmen der Spannungskomparatorschaltungen 17, 18, 19 und 20 als Komparatorbezugsspannung zugeführt, auf deren Basis die Größen der jeweiligen Ausgangssignale der photoelektrischen Wandlerschaltungen verglichen und erfaßt werden.
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In der vorausgehend beschriebenen Weise wird während der Zeitspanne von ti bis t2 gemäß Fig. 7(a) eine Spannung mit "hohem" Pegel, d.h. dem.Pegel "1" von der Spannungskomparatorschaltung 18 bei der vorausgehend erwähnten Ausführungsform erzeugt. Ist das Ausgangssignal, welches von einer anderen Schaltung als der photoelektrischen Wandlerschaltung 14 abgegeben wird, entsprechend der Wellenform A2 nach Fig. 7(a) oder weist es einen gegenüber dieser niedrigeren Pegel auf,
so wird von den Spannungskomparatorschaltungen 17, 19 und 20 ein Pegel "0" abgegeben. Obgleich die vorausgehend erwähnte Betriebsweise dem Fall ähnlich ist, bei welcher das Ausgangssignal der photoelektrischen Wandlerschaltung 14 im Vergleich zu jenem der anderen Schaltungen verhältnismäßig groß ist, gilt eine ähnliche Funktionsweise für die Ausgangssignale jeder der photoelektrischen Wandlerschaltungen. In einem Fall, bei welchem beispielsweise der Hauptteil des Signallichtes gegen einen Zwischenabschnitt zwischen benachbarten photoelektrischen Wandlerelementen gerichtet ist, werden beide Ausgangssignale der photoelektrischen Wandlerschaltungen, die diesen photoelektrischen Elementen entsprechen, gleichzeitig einen höheren Pegel als die Spannung S1 aufv/eisen. Abhängig vom Zustand der Intensitätsverteilung des Signallichtes auf den aneinander aufgereihten Flächen der photoelektrischen Elemente kann der Fall auftreten, bei welchem drei Ausgangssignale der photoelektrischen Wandlerschaltungen gleichzeitig den Schwellenwertpegel· überschreiten. Beispielsweise kann die Anordnung getroffen sein, daß zur Erzielung einer noch präziseren Betriebsweise Torimpuise, die gemäß Fig. 7 (a) eine Periode ti' bis t2' aufweisen, abgegeben werden, nachdem eine vorgegebene Zeitspanne seit Beginn der Lichtabgabe vergangen ist, wobei nur während der Zeitspanne, in welcher diese Impulse vorhanden sind, das Ausgangssignal aus dem Vergleich zwischen der Bezugsspannung S3 und
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den jeweiligen AusgangsSignalen der photoelektrischen Wandlerschaltungen in das Register 21 aufgenommen werden kann.
Anschließend an die Betriebsweise der Bezugsspannungs-Generatorschaltung 70 zur Änderung der Bezugsspannung, wie sie vorausgehend beschrieben wurde, werden nunmehr die Funktionen der Gesamtschaltung nach Fig. 9 erläutert.
Wird angenommen, daß sich die Schaltung nach Fig. 9 in einem Betriebszustand befindet, in welchem die Vorbereitung für ihre Funktion abgeschlossen ist und Leistung von der Stromversorgung den verschiedenen Teilen der Schaltung zugeführt wird, so wird der Kondensator 108 zur Speicherung der Energie für die LichtausSendung der Leuchtdiode 1 über einen Widerstand von der Versorgungsspannung aufgeladen. Im Anschluß an das Schließen des Schalters 26, wobei die optische Achse der Lichtprojektionslinse 2 gegen den Aufnahmegegenstand gerichtet ist, wird ein Spannungssignal mit "hohem" Pegel (Pegel "1") nur während einer vorgegebenen Zeitspanne von dem monostabilen Multivibrator 27 erzeugt. Durch dieses Spannungssignal werden die Transistoren 105 und 106 leitend und die Ladung des Kondensators 108 wird sogleich über den Transistor 106 und die Leuchtdiode 1 entladen, womit ein Lichtstrahl in Form von Impulsen gegen den Aufnahmegegenstand projiziert wird. Gleichzeitig wird das Signal mit dem Pegel "1" vom monostabilen Multivibrator 27 den Eingangsklemmen CP von Registern 21, 22, 23, 24 und 87 und der Eingangsklemme D des Registers 87 zugeführt. Eine Rücksetzimpuls—Generatorschaltung 88 ist mit den Registern 21, 22, 23, 24 und 87 verbunden, um Rücksetzimpulse zum Rücksetzen dieser Register beim Schließen eines nicht dargestellten Leistungsschalter zu schließen. Werden diese Register rückgesetzt, so wird ihr Ausgang in den Zustand "0" gebracht. Beim Aussenden des Lichtstrahls wird das Signal "1" von einer der Spannungskomparatorschaltungen 17, 18, 19 und 20 oder zwei oder drei benachbarten Schaltungen erzeugt, obgleich der Fall eintreten kann,
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daß abhängig vom Aufnahmegegenstand kein Signal "1" entwickelt wird. 'Wird ein "1" Signal gleichzeitig den beiden Eingangsklemmen D und CP der Register 21, 22, 23, 24 und zugeführt, so wird das Ausgangssignal auf "1" gesetzt und selbst wenn das Eingangssignal anschließend "0" wird, bleibt der Ausgangszustand "1" aufrechterhalten bis das Rücksetzen oder die Abschaltung der Leistungszufuhr erfolgt. Jedes der Register ist unter Verwendung einer UND-Schaltung und eines R-S-Flip-Flops- gemäß Fig. 13 aufgebaut. Wird nun das Signal "1" von der SpannungskomparatorsOhaltung 18 erzeugt, so wird der Ausgang des Registers 22 auf "1" durch das erwähnte Signal und ferner das Signal "1" vom monostabilen Multivibrator 27 gebracht. In diesem Falle wird das Register 87 gleichzeitig auf "1" gebracht, womit die Aussendung des Lichtstrahles aufgezeichnet wird. Die Signale von der Gruppe der Register werden beispielsweise in Ausgangssignale umgewandelt, die einer kurzen Entfernung oder einer großen Entfernung entsprechen, was gemäß Fig. 10 mittels eines Dekoders 89 erfolgt. Eine photographische Linse 100 wird beispielsweise von der Stellung für die kürzeste Nahaufnahme in die Stellung für Entfernung "Unendlich" gebracht und in Verbindung mit dieser Betriebsweise gleitet ein Schleifer 99 beispielsweise über acht Kontakte 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97 sowie einen Kontakt 98. Befindet sich der Schleifer 99 auf einem Kontakt zur Erzeugung von "1", beispielsweise auf dem Kontakt 92, so wird der Transistor 101 durch den über den Schleifer und den Kontakt 98 fließenden Basisstrom leitend. Durch diese Stromleitung wird ein Transistor 102 gesperrt, wodurch ein Elektromagnet 103 stromlos wird, und ein Anschlaghebel 104 zum Anhalten der Einziehbewegung der Linse 100 betätigt wird. In der beschriebenen Weise wird die photographische Linse 100 selbsttätig zur Entfernungseinstellung in eine Lage gebracht, die der erfaßten Entfernungsinformation entspricht. Wie aus der vorausgehenden Beschreibung hervorgeht, wurde der praktische Einsatz des Entfernungsmessers mit Lichtstrahlprojektion durch die
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Einführung der Schaltung zur Änderung der Bezugsspannung unter Erzielung einer bemerkenswerten Wirkungsweise möglich.
Wie aus der vorausgehenden Beschreibung hervorgeht, umfaßt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Entfernungsmeßsystem eine Projektionseinrichtung zum Projizieren eines Lichtstrahls gegen einen hinsichtlich der Entfernung zu vermessenden Gegenstand, ein optisches Abbildungssystem, welches in einer Lage angeordnet ist, die um eine vorgegebene Basislänge im Abstand zur Projektionseinrichtung liegt, so daß die optische Achse des optischen Systems selektiv parallel oder näherungsweise parallel zu einer optischen Achse der Projektionseinrichtung eine Anzahl photoelektrischer Elemente, die derart auf einer Abbildungsfläche des optischen Abbildungssystems angeordnet sind, um den entsprechend der Gegenstandsentfernung selektiv vom Gegenstand reflektierten Lichtstrahl aufzunehmen, eine Ausgangsschaltung zur Erzeugung eines Ausgangsstroms entsprechend dem selektiv auf ein photoelektrisches Element oder auf mehrere derselben einfallenden Lichtstrahl, eine photoelektrische Wandlerschaltung oder Strom/Spannungswandlerschaltung zur Umwandlung der photoelektrischen Ausgangs-.signale oder des AusgangsStroms der Ausgangsschaltung zur Erzeugung eines AusgangsStroms in entsprechende Spannungssignale, und eine Spannungskomparatorschaltung. zum Vergleich der Ausgangsspannungen der photoelektrischen Wandlerschaltung mit Bezugspannungen, wobei das Entfernungsmeßsystem ferner eine Bezugsspannungs-Generatorschaltung zur Änderung der Pegel der der Spannungskomparatorschaltung zugeführten Bezugsspannung entsprechend den Ausgangssignalen der photoelektrischen Wandlerschaltung aufweist, die vom Lichtstrahl ausgehendes,vom Gegenstand reflektiertes Licht maximaler Intensität aufnimmt.
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Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der Vergleichspegel der Spannungskomparatorschaltung entsprechend dem photoelektrischen Wandlerausgangssignal der photoelektrischen Wandlerschaltung geändert wird, wobei letztere das photoelektrische Element enthält, welches das hellste Signallicht empfangen hat und das bedeutsame Signallicht erfaßt und das nicht bedeutsame Signallicht ausgeschlossen wird, selbst wenn das reflektierte Licht auf andere photoelektrische Elemente trifft als auf das jeweilige photoelektrische Element, welches das reflektierte Licht empfangen sollte, wodurch eine korrekte Erfassung der zu ermittelnden Entfernung möglich wurde.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Entfernungsmeßsystem derart aufgebaut, daß es reflektiertes Licht eines impulsförmigen Lichtstrahls aufnimmt, der zur Entfernungsmessung von der Lichtstrahlprojektionseinrichtung abgegeben wurde, wobei die Aufnahme selektiv durch irgendeines einer Anzahl photoelektrischer Elemente, entsprechend den jeweiligen Entfernungen erfolgt, um die Entfernung bis zum in Frage stehenden Gegenstand durch eine Analyse der photoelektrischen Ausgangsströme der photoelektrischen Elemente zu erfassen, wobei eine photoelektrische Wandlerschaltung mit jedem der photoelektrischen Elemente verbunden ist und in einem gleichförmigen Betriebszustand, bei welchem Licht vorgegebener Intensität auf die photoelektrischen Elemente auftrifft, unabhängig von der Intensität ein konstanter Strom erzeugt wird, während bei Einfall eines impulsförmigen Lichtes ein Strom entsprechend der Intensität des in Impulsform auftreffenden Lichtes zusätzlich zum konstanten Strom erzeugt wird, und eine erste Last. zumindest einen Transistor enthält, dessen Kollektorkennlinie ausgenützt wird, und der mit der Ausgangsklemme der photoelektrischen. Wandlerschaltung als Last verbunden ist, wobei ferner eine Verstärkerschal-
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tung mit negativer Rückkopplung an ihrem Eingang an einem Verbindungspuhkt zwischen der photoelektrischen Wandlerschaltung und der ersten Last angeschlossen ist und an ihrem Ausgang mit der Basis des Transistors, und dabei eine Rückkopplungsgröße aufrechterhält, ferner ein Element zur logarithmischen Kompression im wesentlichen parallel zur ersten Last liegt und eine zweite Last bildet, und eine photoelektrische Strom/Spannungs-Wandlerschal tung derart ausgebildet ist,-daß durch einen Nebeni
Schluß eines Stroms entsprechend der Intensität des impulsförmig einfallenden Lichts von der photoelektrischen Wandlerschaltung durch die zweite Last an dieser ein Spannungssignal erzeugt wird, welches in logarithmischer Beziehung zum Stromwert steht.
Durch die vorausgehend aufgeführte Anordnung ist es möglich, die Signale mit einer niedrigen Spannungsquelle zu verarbeiten, was in der praktischen Anwendung von sehr großem Vorteil ist.
Schließlich weist in der weiteren Ausführungsform der Erfindung das Entfernungsmeßsystem, welches ebenfalls reflektiertes Licht eines impulsförmigen Lichtstrahls aufnimmt, der von der Projektionseinrichtung auf ein bezüglich der Entfernung zu vermessendes Licht projiziert wird, wobei die Lichtaufnahme durch ein photoelektrisches Element aus einer Anzahl derselben entsprechend den jeweiligen Entfernungen erfolgt, um die Entfernung des Gegenstands durch Analyse des photoelektrischen Ausgangsstroms der photoelektrischen Elemente zu erfassen, wobei ein in Reihe mit jedem der photoelektrischen Elemente liegendes Stromsteuerelement vorhanden ist, sowie ein eingangsseitiger Transistor, der mit seiner Basis an einem Verbindungspunkt zwischen dem photoelektrischen Element und dem Stromsteuerelement liegt und der funktionell .an seinem Emitter mit
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einer Steuerelektrode des Stromsteuerelements verbunden ist, wobei ferner eine Schaltung mit der Emitterschaltung des eingangsseitigen Transistors verbunden ist und eine Konstantstromquelle aufweist, um einen konstanten Strom durch den Kollektor des eingangsseitigen Transistors während eines gleichförmigen Betriebszustands zu erzielen, während ein Kondensator zur Unterdrückung einer schnellen Änderung des Emitterpotentials des eingangsseitigen Transistors vorgesehen ist und entsprechend den Intensitäten des impulsform!geη Lichts der Projektionseinrichtung, welches zusätzlich zum Umgebungslicht auf die photoelektrischen Elemente fällt, der von den photoelektrischen Elementen erzeugte photoelektrische Strom in die Basis des eingangsseitigen Transistors fließt, damit ein den photoelektrischen Strom entsprechender Strom vom Kollektor des eingangsseitigen Transistors abgegeben wird.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann das kurzzeitige Licht durch eine einfache Schaltungsanordnung sicher erfaßt werden, wobei verschiedene Vorteile bei der praktischen Anwendung vorliegen.
Weitere Abänderungen der Erfindung sind im Rahmen der Ansprüche möglich.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein automatisches Entfernungsmeßsystern zur Verwendung beispielsweise in einer Kamera mit automatischer Schalteinstellung oder dgl., und enthält eine Projektionseinrichtung für einen Lichtstrahl, eine Lichtempfängereinheit, die eine Anzahl photoelektrischer oder photempfindlicher Elemente verwendet, eine ausgangsseitige Schaltung zur Abgabe eines Stroms entsprechend dem Lichtstrahl, der auf eines der photoelektrischen Elemente oder auf mehrere derselben auftrifft, eine Stromspannung-Wandlerschaltung zur Umwandlung der Ausgangsströme in Spannungs-
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signale, eine Spannungskomparatorschaltung zum Vergleich der Größe der Ausgangsspannung der Strom-Spannungs-Wandlerschaltung mit Vergleichsbezugssignalen. Für die Vergleichsbezugsspannung der Spannungskomparatorschaltung wird eine veränderliche Spannung entsprechend dem Spannungssignal verwendet, welches den größten Wert der Lichtstrahlkomponente enthält, während das Ausgangssignal der Spannungskomparatorschaltung zur Scharfeinstellung der photographischen Linse als Entfernungsinformation dient.
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Claims (1)

  1. HOFFMANN · JJ]ITLjK & PARTNER 3030635
    PAT K N TAN WALT 13
    DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . D I P L-I N G. W. E IT LE · D R. RER. N AT. K. H O F FMAN N . D I PL.-1 N G. W. LE H N
    DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 · 0-800OMuNCHENSI · TE LE FON (069) 911087 ■ TE LEX 05-29619 (PATH fc)
    33 798
    Minolta Camera Kabushiki Kaisha,
    Osaka / Japan
    Automatischer Entfernungsmesser für eine
    Kamera
    Patentansprüche
    Automatischer Entfernungsmesser für eine Kamera, mit einer Projektionseinrichtung zum Projizieren eines Lichtstrahlimpulses in einen bezüglich der Entfernung zu vermessenden Gegenstand, einer Fokussiereinrichtung tung, die im Abstand einer vorgegebenen Basislänge von der Projektionseinrichtung liegt, um den vom Gegenstand reflektierten Lichtstrahl zu fokussieren, wobei die optische Achse der Fokussiereinrichtung im wesentlichen parallel zur Bahn des projizierten Lichtstrahls liegt, einer Lichtempfängervorrichtung in der Brennebene der Fokussiereinrichtung zur Aufnahme des von der Fokussiereinrichtung fokussierten reflektierten Lichtstrahls, welche eine Anzahl photoempfindlicher Elemente aufweist, die längs der Richtung der Basislänge fluchtend ange-
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    ordnet sind, einer mit den photoempfindlichen Elementen verbundenen Erfassungseinrichtung zur Erfassung der von den photoempfindlichen Elementen erzeugten einzelnen Ströme zur Erzeugung entsprechender Ausgangsströme, einer mit der Erfassungseinrichtung verbundenen Wandlereinrichtung zur Umwandlung der Ausgangsströme in entsprechende AusgangsSpannungen, einer Bezugsspannungserzeugereinrichtung zur Lieferung von Bezugsspannungspegeln, einer Komparatoreinrichtung zum Vergleich jeder Ausgangsspannung der Wandlereinrichtung mit jeweils jedem der Bezugsspannungspegel·, und einer Einrichtung zur Lieferung eines Entfernungssignals abhängig von der Komparatoreinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß ferner eine Einrichtung (70) zur Änderung der Bezugsspannungspegel· abhängig von der Wandlereinrichtung um Werte vorgesehen ist, die jeweils durch die größte der Ausgangsspannungen bestimmt werden.
    2. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch g e ke η η zeichnet , daß die Einrichtung (70) zur Änderung der Bezugsspannung eine Ermittlungseinrichtung (71-78) zur Erfassung der größten der Ausgangsspannungen aufweist sowie eine Einrichtung (79 und 81-84} zur Ermittlung der • Größen, um weiche die Bezugsspannungspegel· abhängig von der Ermittiungseinrichtung geändert werden.
    3. Entfernungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Ermittiung der Spannungs ander ungsv/erte eine Einrichtung (79 und 84; Fig. 14) aufweist, um die Werte einzustellen, die jeweils um vorgegebene Beträge größer sind als die größte der AusgangsSpannungen.
    4. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ermittiungseinrichtung (71-80)
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    eine Anzahl von Schaltungen (D1 - D4) aufweist, die mit der.Wandlereinrichtung verbunden sind, wobei die Anzahl der Schaltungen jeweils eine Eingangsklemme und eine Ausgangsklemme und das Betriebsverhalten einer Diode aufweist und die Eingangsklemmen jeweils eine der Ausgangsspannungen aufnehmen, während die Ausgangsklemmen gemeinsam mit einem Verbindungspunkt (P1) verbunden sind, so daß die Ermittlungseinrichtung die Werte im Einklang mit der Spannung am Verbindungspunkt (P1) bestimmt.
    5. Entfernungsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzahl der Schaltungen jeweils einen Operationsverstärker (71; 72; 73; 74) aufweist, der eine erste und zweite Eingangsklemme und eine Ausgangsklemme hat, und einen Transistor (75; 76; 77; 78), dessen Basis mit der Ausgangsklemme des Operationsverstärkers verbunden ist, wobei der erste Eingang als Eingangsklemme der Schaltung dient, während der Emitter des Transistors, der mit der zweiten Eingangsklemme verbunden ist, als Ausgangsklemme der Schaltung arbeitet.
    6. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Wandlereinrichtung logarithmische Wandlerschaltungen (47-61, Fig. 11, Fig. 12) aufweist, wovon jede zur Umwandlung eines Ausgangsstroms in eine entsprechende Spannung in logarithmischer Beziehung zum jeweiligen Ausgangsstrom dient.
    7. Entfernungsmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Wandlerschaltungen für die logarithmische Umwandlung jeweils eine Halbleiterlast (48, 49,. 50) zur Erzeugung einer Ausgangsspannung aufweisen, die in logarithmischer Beziehung mit einem durch die Last fließenden Strom steht, daß die Halbleiterlast den
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    Strom der Erfassungseinrichtung aufnimmt und eine Einrichtung (4"? und 52-61) zur Steuerung des Stroms vorhanden ist, um einen Nebenschluß zur Halbleiterlast zur Aufrechterhaltung der von der Halbleiterlast erzeugten Ausgangsspannung auf einen vorgegebenen Wert vorhanden ist, unabhängig von einer verhältnismäßig langsamen Änderung im Strom der Erfassungseinrichtung, so daß die von der Halbleiterlast erzeugte Ausgangsspannung sich gegenüber dem vorgegebenen Wert'nur ändert, wenn der j Strom der Erfassungseinrichtung eine verhältnismäßig rasche Änderung erfährt.
    8. Entfernungsmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Steuerung des Stroms eine Einrichtung (53, 54) zur Angabe des vorgegebenen^ durch die Halbleiterlast zu erzeugenden Spannungswerts ,aufweist, eine Komparatoreinrichtung (55) zum Vergleich der von der Halbleiterlast erzeugten Ausgangsspannung mit dem vorgegebenen Wert der Angabeeinrichtung, einer Einrichtung (47) zur Aufnahme des Stroms der Erfassungseinrichtung für den Strom, um abhängig vom Ausgangssignal der Komparatoreinrichtung teilweise einen Nebenschluß für die Halbleiterlast zu bilden, und eine Einrichtung (61), durch welche die Einrichtung (47) zur Stromaufnahme daran gehindert wird, auf eine verhältnismäßig rasche Änderung im Ausgangssignal der Komparatoreinrichtung (55) anzusprechen.
    9. Entfernungsmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerschaltungen (47-61, Fig. 11, Fig. 12) jeweils eine Halbleiterlast (48-50) zur Erzeugung einer Ausgangsspannung aufweisen, die in logarithmischer Beziehung mit dem durch die Last fließenden -Strom steht, eine parallel zur Halbleiterlast liegerde Durchlaßeinrichtung (47) zum Durchtritt eines Stroms, welcher
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    im Einklang mit dem Strom der Erfassungseinrichtung ohne verhältnismäßig rasche Änderung steht, wobei die Parallelschaltung der Halbleiterlast und der Einrichtung (47) den Strom von der Erfassungseinrichtung aufnimmt , so daß die relativ große Stromänderung,die über den durch die Durchlaßeinrichtung (47) fließenden Strom hinausgeht, durch die Halbleiterlast fließt, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen, die sich in logarithmischer Beziehung zu der verhältnismäßig großen Stromänderung ändert.
    10. Entfernungsmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Durchlaßeinrichtung (47) eine Einrichtung aufweist, die eine Steuerklemme enthält und parallel zur Halbleiterlast liegt, um einen Stromfluß im Einklang mit der Spannung an der Steuerklemme zu gestatten, und daß eine Angabeeinrichtung (53, 54) zur Angabe eines vorgegebenen Spannungspegels vorhanden ist, sowie ein Operationsverstärker (55), dessen erster Eingang auf die Ausgangsspannung der Halbleiterlast (48-50) anspricht, während sein zweiter Eingang auf den vorgegebenen Spannungspegel anspricht und sein Ausgang zur Steuerung der Steuerklemme zur Erzielung eines Stromflusses dient, und zwar über eine elektrische Filtereinrichtung (61) zum Ausfiltern einer verhältnismäßig raschen Änderung im Ausgangssignal des Operationsverstärkers.
    11. Entfernungsmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Angabeeinrichtung (53, 54) für den Spannungspegel eine Reihenschaltung von Dioden und eine Einrichtung (52) zur Versorgung der Reihenschaltung mit einem Konstantstrom aufweist, und daß die Halbleiterlast (48-50) eine Reihenschaltung von Dioden umfaßt, deren Anzahl größer ist als jene der Angabeeinrichtung (53, 54).
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    12. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Erfassungseinrichtung eine Schaltung aufweist, die jeweils mit jedem der photoempfindlichen Elemente verbunden ist und die jeweils einen Ausgangstransistor (35) aufweist, dessen Kollektorstrom proportional zum Ausgangsstrom der Erfassungseinrichtung ist, sowie eine Einrichtung (36, 37, 41) zur Aufrechterhaltung der Basis-Emitter-Spannung des Ausgangstransistors auf einem vorgegebenen Wert unabhängig von einer verhältnismäßig langsamen Änderung des vom photoempfindlichen Element erzeugten Stroms, und ferner eine Einrichtung (31-34, Fig. 4; 31, 37, 42-45, Fig. 5; 31, 37, 351, 42-45, 45', Fig. 15) zur Einführung der verhältnismäßig raschen Änderung in dem vom photoempfindlichen Element erzeugten Strom in die Basis des Ausgangstransistors und zum Absorbieren der verhältnismäßig langsamen Änderung des vom photoempfindlichen Element erzeugten Stroms.
    13. Entfernungsmesser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einführen und zum Absorbieren der Änderung eine Einrichtung (31) aufweist, die eine erste, eine zweite und eine dritte Klemme zur Regulierung des Stromflusses zwischen der ersten und zweiten Klemme abhängig von einem Spannungssignal an der dritten Klemme enthält, wobei die erste Klemme mit dem photoempfindlichen Element verbunden ist, eine Rückkopplungs-
    .einrichtung (33, 34, Fig. 4; 35, 37, Fig. 5; 35, 37, 35', 37', Fig. 15) zur negativen Rückkopplung nur einer verhältnismäßig langsamen Spannungsänderung an der ersten Klemme auf die dritte Klemme, und wobei die Einrichtung (36, 37, 41) zur Aufrechterhaltung der Basis-Emitter-Spannung eine Konstantstromquelle (36) enthält, die mit dem Emitter des Ausgangstransistors verbunden ist sowie einen Nebenschluß (39, Fig. 4; 37, Fig. 5 und Fig. 15), der
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    parallel zur Konstantstromquelle liegt, um eine Wechselstromkomponente des Emitterstroms des Ausgangsstransistors einzuführen, und die Basis des Ausgangstransistors mit einem Verbindungspunkt zwischen dem photoempfindlichen Element und der Einrichtung (31) zur Regulierung des Stromflusses verbunden ist.
    ,14. Entfernungsmesser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Rückkopplungseinrichtung zur ! negativen Rückkopplung durch den Basis-Emitter-Übergang ' des Ausgangstransistors (35) gebildet wird und. daß der Nebenschluß einen Kondensator (37) enthält, so daß der Kondensator nur eine verhältnismäßig langsame Spannungsänderung an der ersten Klemme zur dritten Klemme rückkoppelt.
    15. Entfernungsmesser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen36, 37, 41) zur Aufrechterhaltung der Basis-Emitter-Spannung des Ausgangstransistors eine Einrichtung (41) aufweist, um die Basis des Ausgangstransistors (35) mit einem konstanten Strom zu versorgen, welcher dazu beiträgt, die Basis-Emitter-Spannung des Ausgangstransistors auf dem vorgegebenen Wert zu halten.
    16. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Erfassungseinrichtung eine Anzahl von Schaltungen aufweist, die jeweils mit einem der photoempfindlichen Elemente (30) verbunden sind, wobei jede Schaltung einen Stromregler (31) enthält, der eine erste, zweite und dritte Klemme zur Steuerung .eines Stromflusses zwischen der ersten und zweiten Klemme, abhängig von der Spannung der dritten Klemme enthält, wobei die erste Klemme mit dem photoempfindlichen Element verbunden ist, ferner eine Konstantstromquelle (36) vorhanden ist, ein Transistor (35) mit seiner Basis mit dem Verbindungspunkt zwischen der
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    ersten Klemme und dem photoempfindlichen Element (30) verbunden ist und ein Emitter an die Konstantstromquelle (36) angeschlossen ist, wobei ferner ein Rückkopplungskreis zwischen der ersten und dritten Klemme eine Änderung in der Spannung an der ersten Klemme in negativer Richtung abhängig von einer Spannungsänderung an der dritten Klemme verursacht, der Rückkopplungskreis eine Einrichtung (34, 37, Fig. 5) zur Verzögerung der Signalleitung durch den Rückkopplungskreis aufweist, ein Nebenschlußkreis (37) parallel zur Konstantstromquelle liegt, um eine Wechselstromkomponente des Emitterstroms des Transistors einzuführen, so daß der Transistor (35) im Einklang mit der Konstantstromquelle (36) einen konstanten Kollektorstrom abgibt,'wenn die Wechselstromkomponente nicht im Ausgangsstrom des photoempfindlichen Elements enthalten ist und dagegen den konstanten Kollektorstrom zuzüglich zu einer Stromänderung abgibt, wenn eine entsprechende Änderung im Ausgangsstrom des photoempfindlichen Elements vorhanden ist.
    17. Entfernungsmesser nach Anspruch 16, dadurch g e k e η η . zeichnet , daß die Rückkopplungsschaltung den Basis-Emitter-Übergang des Transistors (35) enthält, wobei der Emitter des Transistors funktionell mit der dritten Klemme verbunden ist und die Nebenschlußschaltung einen Kondensator (37) enthält, der ebenfalls als Verzögerungseinrichtung dient.
    18. Entfernungsmesser nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß jede Schaltung ferner eine zweite Konstantstromquelle (41) enthält, die parallel zum photo— empfindlichen Element liegt, um den normalen Betrieb der Schaltung sicherzustellen, selbst wenn durch das photoempfindliche Element kein Strom erzeugt wird, indem eine
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    Wirkungsweise vorgesehen ist, als würde ein Strom, der tatsächlich von der zweiten Konstantstromquelle erzeugt wird, vom photoempfindlichen Element erzeugt.
    19. Automatischer Entfernungsmesser für eine Kämera, mit einer Projektionseinrichtung zum Projizieren eines Lichtstrahlimpulses gegen einen Gegenstand, eine um eine vorgegebenen Basislänge im Abstand von der Projektionseinrichtung angeordnete Fokussiereinrichtung zur Fokussierung des vom Objekt reflektierten Lichtstrahls, wobei die optische Achse der Fokussiereinrichtung im wesentlichen parallel zur Bahn des projizierten Lichtstrahls verläuft, eine Aufnahmeeinrichtung, die in der Brennebene der Fokussiereinrichtung liegt, um den von der Fokussiereinrichtung fokussierten, reflektierten Lichtstrahl aufzunehmen und die eine Anzahl photoempfindlicher Elemente aufweist, die längs der Richtung der Basislänge fluchtend angeordnet sind, eine Erfassungseinrichtung, die mit den photoempfindlichen Elementen verbunden ist, um die von diesen erzeugten einzelnen Ströme zu erfassen und jeweils entsprechende Ausgangsströme zu erzeugen, eine mit der Erfassungseinrichtung verbundene Wandlereinrichtung zur Umwandlung der Ausgangsströme in entsprechende Spannungsausgänge, eine Einrichtung zur Erzeugung von Bezugsspannungspegeln, eine Komparatoreinrichtung zum Vergleich eines jeden Spannungsausgangs der Wandlereinrichtung mit jeweils jedem der Bezugsspannungspegel und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Entfernungssignals, abhängig von der Komparatoreinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß die Wandlereinrichtung Wandlerschaltungen (47-61, Fig. 11, Fig. 12) zur logarithmischen Umwandlung aufweist, wovon jede jeweils einen Ausgangsstrom in eine entsprechende Spannung in logarithmischer Beziehung mit dem jeweiligen Ausgangsstrom umwandelt.
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    20. Entfernungsmesser nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet. , daß die Wandlerschaltungen zur logarithmischen Umwandlung derart ausgeführt sind, um nur eine relativ rasche Änderung im Ausgangsstrom in eine Änderung in der Ausgangsspannung umzuwandeln, die in logarithmischer Beziehung zu der relativ raschen Änderung im Ausgangsstrom steht.
    21. Entfernungsmesser nach Anspruch 20, dadurch g e !kennzeichnet , daß die Wandlerschaltungen zur logarithmischen Umwandlung jeweils eine Halbleiterlast (48, 49, 50) zur Umwandlung einer Ausgangsspannung in logarithmischer Beziehung zu einem durch die Last fließenden Strom enthalten, sowie eine parallel zur Halbleiterlast liegende Durchlaßeinrichtung (47) zum Durchtritt eines Stroms, der abhängig vom Strom der Erfassungseinrichtung ohne die verhältnismäßig große Änderung bestimmt wird, wobei die Parallelschaltung der Halbleiterlast (48, 49, 50) und der Durchlaßeinrichtung (47) den Strom der Erfassungseinrichtung aufnimmt, so daß die verhältnismäßig rasche Änderung des Stroms, die über den durch die Durchlaßeinrichtung fließenden Strom hinausgeht, durch die Halbleiterlast fließt, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen, welche sich in logarithmischer Beziehung mit der Stromänderung verändert.
    22. Entfernungsmesser nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß. die Durchlaßeinrichtung (47) eine Einrichtung mit einer Steuerklemme aufweist, die parallel zur Halbleiterlast liegt, um einen Stromdurchfluß im Einklang mit der Spannung an der Steuerklemme zu gestatten und daß eine Angabeeinrichtung (53, 54) zur Angabe eines vorgegebenen Spannungspegels vorgesehen ist, ein Operationsverstärker (55) eine erste Eingangsklemme aufweist, die auf die Ausgangsspannung der Halbleiterlast anspricht,
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    sowie eine zweite Eingangsklemme, die auf den vorgegebenen Spannungspegel anspricht und eine Ausgangsklemme zur Steuerung der Steuerklemme der Einrichtung zur Ermöglichung eines Stromflusses mittels einer elektrischen Fitlereinrichtung (61) zur Ausfilterung einer verhältnismäßig raschen Änderung im Ausgangssignal des Operationsverstärkers .
    23. Entfernungsmesser nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Angabeeinrichtung (53, 54) eine Reihenschaltung von Dioden enthält, sowie eine Einrichtung zur Ermöglichung eines konstanten Stromflusses durch die Reihenschaltung, wobei die Halbleiterlast (48, 49, 50) eine Reihenschaltung von Dioden enthält, deren Anzahl größer als jene der Angabeeinrichtung ist.
    24. Entfernungsmesser nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die Wandlerschaltungen zur logarithmischen Umwandlung eine Halbleiterlast (48, 49, 50) zur Erzeugung einer Ausgangsspannung aufweisen, die proportional zu dem durch die Last fließenden Strom ist, wobei die Halbleiterlast den Strom der Erfassungseinrichtung aufnimmt und eine Einrichtung (47, 52-61) zur Steuerung des Stromes durch einen Nebenschluß zur Halbleiterlast vorgesehen ist, um die durch die Halbleiterlast erzeugte Ausgangsspannung auf einem vorgegebenen Wert zu halten, unabhängig von einer verhältnismäßig langsamen Änderung im Strom der Erfassungseinrichtung, so daß die von der Halbleiterlast erzeugte Ausgangsspannung sich gegenüber dem vorgegebenen Wert nur ändert, wenn der Strom der Erfassungseinrichtung eine relativ große Änderung aufweist.
    25. Entfernungsmesser nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung eine Angabeeinrichtung (53, 54) zur Angabe des vorgegebenen, durch die
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    Halbleiterlast zu erzeugenden Spannungswerts enthält, und daß eine Komparatoreinrichtung (55) zum Vergleich der von der Halbleiterlast erzeugten Ausgangsspannung mit dem von der Angabeeinrichtung vorgegebenen Wert vorhanden ist, sowie eine Steuereinrichtung (47) zum Absorbieren des Stroms der Erfassungseinrichtung, damit der Strom teilweise im Nebenschluß zur Halbleiterlast abhängig vom Ausgangssignal der Komparatoreinrichtung geleitet wird, und ferner eine Einrichtung (61) , die die Steuereinrichtung daran hindert, auf eine plötzliche Änderung im Ausgang der Komparatoreinrichtung anzusprechen.
    26. Automatischer Entfernungsmesser für eine Kamera,
    mit- einer Projektionseinrichtung, welche
    einen impulsförmigen Lichtstrahl gegen einen Gegenstand richtet, eine im Abstand einer vorgegebenen Basislänge von der Projektionseinrichtung angeordnete Fokussiereinrichtung, um den vom Gegenstand reflektierten Lichtstrahl zu fokussieren, wobei die optische Achse der Fokussiereinrichtung im wesentlichen parallel zur Bahn des projizierten Lichtstrahls verläuft, einer in der Brennebene der Fokussiereinrichtung liegenden Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des von der Fokussiereinrichtung fokussierten reflektierten Lichtstrahls, die eine Anzahl photoempfindlicher Elemente enthält, die in Richtung der Basislänge fluchtend aneinandergereiht liegen, eine mit den photoempfindlichen Elementen verbundene Erfassungseinrichtung zur Erfassung verhältnismäßig schneller Änderungen in den von den photoempfindlichen Elementen erzeugten einzelnen Strömen zur Erzeugung entsprechender Ausgangsströme, einer mit der Erfassungseinrichtung verbundene Wandlereinrichtung zur jeweiligen Umwandlung der Ausgangsströme in entsprechende Spannungsänderungen,
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    falls in den Ausgangsströmen jeweils eine verhältnismäßig rasche Änderung erfaßt wird, einer Einrichtung zur Erzeugung von Bezugsspannungspegeln, eine Komparatoreinrichtung zum Vergleich jeder der Spannungsänderungen und der Wandlereinrichtung mit jeweils einem Bezugsspannungspegel und einer Einrichtung zur Erzeugung eines Entfernungssignals, abhängig von der Komparatoreinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß die Erfassungseinrichtung eine Anzahl von Schaltungen aufweist, wovon jede mit einem photoempfindlichen Element verbunden ist und einen Stromregler enthält, der eine erste, zweite und dritte Klemme zur Steuerung eines Stromflusses zwischen der ersten und zweiten Klemme, abhängig von der Spannung an der dritten Klemme enthält, wobei die erste Klemme mit dem photoempfindlichen Element (30) verbunden ist, ferner eine Konstantstromquelle (36) vorhanden ist, und ein Transistor (35) mit seiner Basis an die Verbindung der ersten Klemme mit dem photoempfindlichen Element angeschlossen ist und dessen Emitter mit der Konstantstromquelle verbunden ist, wobei eine Rückkopplungsschaltung zwischen der ersten und dritten Klemme liegt, um eine Änderung der Spannung an der ersten Klemme in negativer Richtung bezüglich der Änderung der Spannung an der dritten Klemme zu veranlassen, wobei die Rückkopplungsschaltung eine Verzögerungseinrichtung (34, 37, Fig. 5) zur Verzögerung der Signalübertragung durch die Rückkopplungsschaltung enthält, und eine Nebenschlußschaltung (37) parallel zur Konstantstromquelle (36) liegt, um eine Wechselstromkomponente des Emitterstroms des Transistors einzuführen, so daß der Transistor einen konstanten Kollektorstrom entsprechend der Konstantstromquelle abgibt, wenn im Ausgangsstrom des photoempfindlichen Elements keine Wechselstromkomponente vorliegt und welcher den konstanten Kollektorstrom zuzüglich zu einer Stromänderung abgibt, wenn eine entsprechende Änderung im
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    Ausgangsstrom des photoempfindlichen Elements vorliegt.
    27. Entfernungsmesser nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Rückkopplungsschaltung den Basis-Emitter-Übergang des Transistors enthält, wobei der Emitter des Transistors (35) funktionell mit der dritten Klemme verbunden ist und die Nebenschlußschaltung einen Kondensator aufweist, der ebenfalls als Verzögerungseinrichtung dient.
    28. Entfernungsmesser nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß jede Schaltung ferner eine Konstantstromquelle (41) enthält, die parallel zum photoempfindlichen Element (30) liegt, um den normalen Betrieb der Schaltung zu gewährleisten, selbst wenn vom photoempfindlichen . Element kein Strom erzeugt wird, indem die Schaltung arbeitet als wäre ein Strom, der tatsächlich von der zweiten Stromquelle geliefert wird, vom photoempfindlichen Element erzeugt.
    29. Automatischer Entfernungsmesser für eine Kamera, mit einer Projektionseinrichtung zum Projizieren eines impulsförmigen Lichtstrahls gegen einen Gegenstand, eine neben der Projektionseinrichtung im Abstand einer vorge- · gebenen Basislänge angeordnete Fokussiereinrichtung für den vom Gegenstand reflektierten Lichtstrahl, wobei die optische Achse der Fokussiereinrichtung im wesentlichen parallel zur Bahn des projizierten Lichtstrahls verläuft, eine in der Brennebene der Fokussiereinrichtung liegende Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des durch die Fokussiereinrichtung fokussierten reflektierten Lichtstrahls, die eine Anzahl photoempfindlicher Elemente aufweist, die längs der Richtung der Basislänge fluchtend aufgereiht sind, eine mit den photoempfindlichen Elementen verbundene Erfassungseinrichtung zur Erfassung verhältnismäßig rascher Änderungen in den von den photoempfindlichen
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    Elementen erzeugten einzelnen Strömen, um jeweils entsprechende Ausgangsströme zu liefern, eine mit der Erfassungseinrichtung verbundene Wandlereinrichtung zur Umwandlung der Ausgangsströme in jeweils entsprechende Spannungsänderungen, falls einer der verhältnismäßig raschen Stromänderungen erfaßt wird, eine Einrichtung zur Erzeugung von Bezugsspannungspegeln, eine Komparatoreinrichtung zum Vergleich jeder der Spannungsänderungen der Wandlereinrichtung mit jedem der Bezugsspannungspegel und eine Einrichtung zur Erzeugung eines Entfernungssignals, abhängig von der Komparatoreinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß die Erfassungseinrichtung jeweils eine mit jedem der photoempfindlichen Elemente verbundene Schaltung aufweist, wovon jede einen Ausgangstransistor (35) enthält, dessen Kollektorstrom proportional dem Ausgangsstrom der Erfassungseinrichtung ist, eine Einrichtung (36, 37, 41) zur Aufrechterhaltung der Basis-Emitter-Spannung des Ausgangstransistors auf einem vorgegebenen Wert unabhängig von einer durch das photoempfindliche Element erzeugten verhältnismäßig langsamen Stromänderung und eine Einrichtung (31-34, Fig. 4; 31,37, 42-45, Fig. 5; 31, 37, 35', 42-45, 45', Fig. 15) zur Einführung der relativ plötzlichen, vom photoempfindlichen Element erzeugten Stromänderung in die Basis des Ausgangstransistors und zum Absorbieren der verhältnismäßig langsamen vom photoempfindlichen Element erzeugten Stromänderung.
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