DE3138066A1

DE3138066A1 - Optical system having a focus detection device

Info

Publication number: DE3138066A1
Application number: DE19813138066
Authority: DE
Inventors: Noboru Narashino Chiba Koumura; Yukichi Niwa; Masuo Yokohama Kanagawa Ogino; Mitsutoshi Ohwada; Kazuo Tokyo Tanaka
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-09-25
Filing date: 1981-09-24
Publication date: 1982-05-06
Also published as: DE3138066C2

Abstract

An optical system is described, in which a light beam is projected from a projection device from the image side of the optical focusing element of the optical system with a focusing function onto an object via the optical focusing element; the light beam reflected by the object passes again through the optical focusing element and is then detected by means of a light reception device, whereby the distance to the object can be measured; on the image side of the optical focusing element a light-directing element is disposed, which makes use of total reflection in order to direct the light beam from the light projection device onto the optical focusing element and to direct the light beam from the optical focusing element onto the light reception device.

Description

Optisches System mit Scharfeinstellerfassungseinrich-Optical system with focus detector

tung Die Erfindung bezieht sich auf ein optisches System mit einer Fokussiereinrichtung, das bei optischen Geräten, wie beispielsweise Photoapparaten und Videokameras anwendbar ist, und insbesondere auf ein optisches System mit einer automatischen Scharfeinstellerfassungseinrichtung vom sogenannten aktiven Typ, bei dem Licht vom Gerät hin zu dem zu photographierenden Objekt projiziert und das von dem Objekt reflektierte Licht photoelektrisch erfaßt wird, um so die Entfernung zum Objekt zu messen.The invention relates to an optical system with a Focusing device used in optical devices such as cameras and video cameras, and particularly to an optical system having a so-called active type automatic focus detecting device projected the light from the device to the object to be photographed and that of light reflected from the object is detected photoelectrically, so as to determine the distance to measure the object.

Die Systeme, die automatisch erfassen, ob ein optisches System bezüglich eines Objekts scharf einge- stellt ist, ohne daß der Photograph eingreift, können allgemein in optische Systeme vom passiven Typ und vom aktiven Typ eingeteilt werden; dies ist bekannt. The systems that automatically detect whether an optical system is related an object sharply poses is without the photographer can intervene in optical systems of the passive type and of the active type in general Type to be classified; this is known.

Als Systeme vom passiven Typ ist beispielsweise ein System bekannt, das die Nichtlinearität des Beleuchtungs/Ausgangssignalsverhältnisses eines Photoleiters (offengelegte japanische Patentanmeldung 21 710/1966), verwendet, ferner ein System, das die Hochfrequenzkomponente der Raumfrequenz mißt (offengelegte japanische Patentanmeldung 8346/1957, US-PS 2 999 436) sowie ein System, das den Kontrast zwischen benachbarten Punkten mißt (offengelegte japanische Patentanmeldùng 14 096/1967). Der größte Nachteil von Systemen dieses Typs ist, daß ihr Erfassungsvermögen wesentlich durch das Lichtsignal vom Objekt selbst beeinflußt wird; beispielsweise wird bei einem Objekt mit niedrigem Kontrast oder geringer Helligkeit die Scharfeinstellerfassung schwierig bzw. unmöglich. As a passive type system, for example, there is known a system that is, the non-linearity of the illumination / output signal ratio of a photoconductor (Japanese Laid-Open Patent Application 21 710/1966) is used, furthermore a system which measures the high frequency component of spatial frequency (Japanese Patent Application Laid-Open 8346/1957, US-PS 2 999 436) as well as a system that the contrast between adjacent Points measures (Japanese Patent Application Laid-Open 14 096/1967). The main drawback of systems of this type is that their detection capacity depends largely on the light signal is influenced by the object itself; for example, in the case of an object with low Contrast or low brightness makes focusing difficult or impossible.

Im Gegensatz hierzu verwenden die Systeme vom sogenannten aktiven Typ, bei dem Licht oder dergleichen auf ein Objekt projiziert und das von dem Objekt reflektierte Licht photoelektrisch erfaßt wird, ein künstliches Lichtsignal, das hin zum Objekt ausgesandt wird und das bekannte Eigenschaften, wie beispielsweise Wellenlänge oder dergleichen hat; deshalb sind die genannten Nachteile der Erfassungssysteme vom passiven Typ beseitigt. Als System des aktiven Typs ist ein System wohlbekannt, das das Prinzip des Meßbasisentfernungsmessers verwendet und bei dem das Lichtprojektionssystem und ein photoelektrisches Lichtempfangssystem mit einem bestimmten Grundlinienabstand, d. h. einer Grundlinienlänge zwischen ihnen angeordnet sind und das photoelektrische Lichtempfangssystem in Wirkverbindung mit einem Abbildungslinsen- system aufgebaut ist (japanische Patentveröffentlichug 30018/1971). Bei diesem System sind jedoch verschiedene Verbindungsmechanismen zwischen dem Aufnahmelinsensystem und dem Scharfeinstellerfassungssystem erforderlich; dies ergibt nicht nur ein großes Problem hinsichtlich der Kompaktheit der Kamera, sondern die Meßgenauigkeit hängt auch wesentlich von der mechanischen Genauigkeit ab; damit wird die Meßgenauigkeit oft verschlechtert. Deshalb ist nahezu unmöglich, das Scharfeinstellerfassungsystem hinter der Bildaufnahmelinse anzuordnen, um so ein sogenanntes TTL-System zu schaffen. Folglich ist die Möglichkeit das Scharfeinstellerfassungssystem in dem Aufnahmeobjektiv anzuordnen, gleich Null.In contrast, the systems use the so-called active Type in which light or the like is projected onto an object and that from the object reflected light is detected photoelectrically, an artificial light signal that is sent towards the object and the known properties, such as Has wavelength or the like; therefore the mentioned disadvantages of the detection systems eliminated from the passive type. As a system of the active type, a system is well known which uses the principle of the measuring base rangefinder and in which the light projection system and a photoelectric light receiving system with a certain baseline spacing, d. H. a baseline length are arranged between them and the photoelectric Light receiving system in operative connection with an imaging lens system (Japanese Patent Publication 30018/1971). With this system are however, different connection mechanisms between the taking lens system and the focus detection system required; this not only makes a big one Problem related to the compactness of the camera, but the measurement accuracy depends also depends significantly on the mechanical accuracy; thus the measurement accuracy often worsened. Therefore, the focus detection system is almost impossible to be arranged behind the image pickup lens in order to create a so-called TTL system. Hence, the facility is the focus detection system in the taking lens to be arranged, equal to zero.

Aus der offengelegten japanischen Patentanmeldung 155832/1979 ist bereits ein automatisches Fokussiersystem vom aktiven TTL-Typ (das durch das Objektiv arbeitet) bekannt, bei dem keine Parallaxe auftritt. From Japanese Laid-Open Patent Application 155832/1979 is already has an automatic focusing system of the active TTL type (which is through the lens works), in which no parallax occurs.

Nachteilig bei diesem System ist, daß,wenn man Anstrengungen unternimmt, eine ausreichende Lichtmenge zu projizieren und wieder zu empfangen, um einen ausreichenden Entfernungsmeßbereich und eine ausreichende Entfernungsmeßgenauigkeit zu erzielen, ein großer Raumbedarf des Lichtprojektionssystems zu automatischen Scharfeinstellung und des Lichtempfangssystems, das in dem optischen Bildaufnahmesystem vorgesehen ist, unvermeidbar ist; deshalb wird das gesamte System groß.The disadvantage of this system is that if you make an effort, to project and receive a sufficient amount of light to generate a sufficient amount of light To achieve a distance measuring range and a sufficient distance measuring accuracy, a large space requirement of the light projection system for automatic focusing and the light receiving system provided in the image pickup optical system is, is inevitable; therefore, the whole system becomes large.

Ferner kann die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 155833/1979 beschriebene Lichtempfangseinrichtung Streulicht oder Reflexlicht empfangen, was zu Fehlern hinsichtlich der Erfassung des scharf eingestellten Zustandes bei der Scharfeinstellung führt. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open 155833/1979 described light receiving device receive scattered light or reflected light, which leads to errors in the detection of the in-focus state the focus.

Es ist Aufgabe der Erfindung, unter BerUcksichtigung der vorstehend aufgeführten Punkte ein optisches System zu schaffen, das in seinem Aufbau insgesamt kompakt ist, obwohl es im Inneren des Linsensystems eine aktive automatische Scharfeinstellerfassungseinrichtung vom TTL-Typ enthält, die in einem optischen Gerät, wie einer Kamera oder dergleichen verwendet wird. Ferner soll ein optisches System geschaffen werden, das mit einer aktiven automatischen Scharfeinstellerfassungseinrichtung vom TTL-Typ versehen ist, bei der keine Fehlfunktionen beim Fokussiervorgang auf treten. It is an object of the invention, taking into account the above listed points to create an optical system, which in its structure as a whole is compact, although there is an active automatic focus detection device inside the lens system of the TTL type used in an optical device such as a camera or the like is used. Furthermore, an optical system is to be created that with a active automatic focus detection device of the TTL type is provided, which do not malfunction during the focusing process.

Bei dem erfindungsgemäßen optischen System ist zur Lösung dieser Aufgabe ein Licht-Richtelement, das den Lichtstrahl einer außerhalb des optischen Wegs des optischen Systems vorgesehenen Licht-Projektionseinrichtung auf ein optisches Fokussierelement richtet, um einen Entfernungsmeß-Lichtstrahl zu emittieren, und das den von einem zu messenden Objekt reflektierten Lichtstrahl, der durch das optische Fokussierelement hindurchgegangen ist, auf eine außerhalb des optischen Wegs des optischen Systems vorgesehene Licht-Empfangseinrichtung richtet, als ein Element ausgeführt wird, das für die Ausbreitung des Lichtstrahls Totalreflexion verwendet, um so die obigen Aufgaben zu lösen. Dieses optische Licht-Richtelement läßt andere Lichtstrahlen vom Objekt als das Entfernungsmeßlicht sicher hindurch gehen. In the case of the optical system according to the invention, this is the solution Task a light-directing element, which the light beam an outside of the optical Path of the optical system provided light projection device onto an optical Focusing element directs to emit a range finding light beam, and that is the light beam reflected by an object to be measured and passed through the optical Focusing element has passed, on an outside of the optical path of the optical system provided light-receiving device, as an element is carried out, which uses total internal reflection for the propagation of the light beam, so as to solve the above problems. This optical light directing element lets others Beams of light from the object surely pass through as the distance measuring light.

Erfindungsgemäß wird die nachteilige Wirkung von Streulicht oder Geisterbildern dadurch verhindert, daß die Auslegung derart ist, daß die Punkte, an denen die optische Licht-Projektionsachse der Licht-Projektionseinrichtung und die optische Licht-Empfangsachse der Licht-Empfangseinrichtung die Hauptebene des optischen Systems schneiden, nicht punktsymmetrisch bezUglich der optischen Achse des optischen Systems in der Hauptebene sind. According to the invention, the adverse effect of scattered light or Prevents ghosting by designing such that the points on which the optical light projection axis of the light projection device and the optical light receiving axis the light receiving device the Intersect the main plane of the optical system, not point-symmetrically with respect to the optical axis of the optical system are in the main plane.

Das optische Licht-Richtelement ist mit einer Reflexionsfläche versehen, die selektiv den Entfernungsmeß-Lichtstrahl reflektiert, wodurch der von Außerhalb des optischen Wegs des optischen Systems projizierte Entfernungsmeß-Lichtstrahl in den optischen Weg gerichtet und der Wegmeß-Lichtstrahl im optischen Weg des optischen Systems außerhalb des optischen Wegs gerichtet werden. The optical light-directing element is provided with a reflective surface, which selectively reflects the distance measuring light beam, thereby reducing that of the outside ranging light beam projected along the optical path of the optical system directed in the optical path and the path measuring light beam in the optical path of the optical System are directed outside the optical path.

Wenn beispielsweise das erfindungsgemäße optische System ein optisches Bildaufnahmesystem, wie ein Objektiv mit fester Brennweite oder ein Varioobektiv ist, wird ein Glasblock mit parallelen ebenen Flächen, dessen Flächen senkrecht zu der optischen Achse des optischen Systems angeordnet sind, als Licht-Richtelement in dem optischen Aufnahmesystem angeordnet, das näher an der Bildseite als der Fokussierlinsenteil des optischen Bildaufnahmesystems ist. Der Aufnahmelichtstrahl geht durch den Glasblock ohne Hinderung hindurch, der Entfernungsmeß-Lichtstrahl der Licht-Projektionseinrichtung wird jedoch ein oder mehrmals von den parallelen Ebenenflächen des Glasblocks total reflektiert, kommt am optischen Aufnahmeweg des optischen Aufnahmesystems an und wird in den optischen Weg durch die Reflexionsfläche reflektiert, die am Glasblock vorgesehen ist, woraufhin er aus dem Glasblock austritt, durch die Fokussierlinsengruppe hindurchgeht und auf das Objekt projiziert wird. Der vom Objekt reflektierte Entfernungsmeß-Lichtstrahl geht durch die Fokussierlinsengruppe hindurch, worauf- hin er in den optischen Aufnahmeweg von der am Glasblock vorgesehenen Reflexionsfläche reflektiert, von den parallelen Ebenenflächen des Glasblocks totalreflektiert, aus dem optischen Aufnahmeweg hinausgerichtet und von der außerhalb des optischen Aufnahmewegs vorgesehenen Licht-Empfangseinrichtung erfaßt wird. For example, if the optical system according to the invention is an optical Image recording system, such as a lens with a fixed focal length or a vario lens is, a block of glass with parallel flat surfaces, whose surfaces are perpendicular are arranged to the optical axis of the optical system, as a light directing element arranged in the taking optical system closer to the image side than the focusing lens part of the image pickup optical system. The receiving light beam goes through the glass block without hindrance, the distance measuring light beam of the light projection device however, becomes total one or more times from the parallel plane surfaces of the glass block reflected, arrives at the optical recording path of the optical recording system and is reflected in the optical path by the reflective surface that is on the glass block is provided, whereupon it emerges from the glass block, through the focusing lens group passes through and is projected onto the object. The distance measuring light beam reflected from the object goes through the focusing lens group, whereupon- he in reflects the optical recording path from the reflective surface provided on the glass block, Totally reflected by the parallel planes of the glass block, from the optical The recording path is directed outwards and provided by the outside of the optical recording path Light receiving device is detected.

Die Licht-Projektionseinrichtung und die Licht-Empfangseinrichtung sind außerhalb des optischen Bildaufnahmesystems an Stellen vorgesehen, die mit einer vorgegebenen Bildebene des optischen TeiLsystems des optischen Bildaufnahmesystems, das näher an der Objektseite als der Glasblock vorgesehen ist, konjugiert sind; der Entfernungsmeß-Lichtstrahl wird von der Licht-Projektionseinrichtung auf das Objekt durch den Glasblock und einen Teil des optischen Bildaufnahmesystems projiziert und das vom Objekt reflektierte Licht wird auf die Lichtempfangseinrichtung durch einen Teil des optischen Bildaufnahmesystems und dem Glasblock gerichtet, wodurch die Position des Objekts relativ zu dem optischen System mittels des Ausgangssignals des photoelektrischen Lichtempfangselements gemessen wird. The light projecting device and the light receiving device are provided outside of the image pickup optical system at locations marked with a predetermined image plane of the optical subsystem of the optical image recording system, which is provided closer to the object side than the glass block are conjugated; the distance measuring light beam is from the light projecting device on the Object is projected through the glass block and part of the imaging optical system and the light reflected from the object is transmitted to the light receiving device directed part of the image pickup optical system and the glass block, whereby the position of the object relative to the optical system by means of the output signal of the photoelectric light receiving element is measured.

Die Verwendung eines optischen Licht-Richtelements, das Totalreflexion verwendet, bei der vorliegenden Erfindung führt zu der Möglichkeit, das optische Licht-Richtelement dünner auszuführen; dies wiederum erlaubt es, den Durchmesser der vorderen Linse beim selben Bildwinkel kleiner als bei herkömmlichen optischen Systemen zu machen; dies ermöglicht ein insgesamt kompaktes optisches System. The use of an optical light-directing element, the total internal reflection used in the present invention leads to the possibility of the optical Light-directing element to be made thinner; this in turn allows the diameter the front lens at the same angle of view is smaller than with conventional optical Systems to make; this enables an overall compact optical system.

Durch die asymmetrische Anordnung der Licht-Pro- jektionseinrichtung und der Licht-Empfangseinrichtung« bezüglich der optischen Achse des optischen Systems kann wirkungsvoll verhindert werden, daß außer dem Informationslichtstrahl irgendwelche Geisterbilder oder Schatten in die Licht-Empfangseinrichtung eintreten. Anders ausgedrUck, wenn eine Ebene senkrecht zur optischen Achse des optischen Systems an einer willkürlichen Stelle näher an der Objektseite als an dem optischen Licht-Richtelement vorgesehen ist, sind der Mittelpunkt der Ebene des Entfernungsmeß-Lichtstrahls, der von der Licht-Projektionseinrichtung ausgesandt, und der Mittelpunkt des Entfernung-smeß-Lichtstrahls, der vom Objekt reflektiert wird und sich in Richtung auf das optische Licht-Richtelement ausbreitet, nicht punktsymmetrisch hinsichtlich der optischen Achse des optischen Systems, wodurch Geisterbilder und Streulicht wirksam.beseitigt werden. Die Erfindung wird nachstehend anhand von AusfUhrungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 und 2 den Grundaufbau der vorliegenden Erfindung, Fig. 3 eine charakteristische Kurve des Transmissionsfaktors eines AusfUhrungsbeispiels des auf einer Fokussier-Linsengruppe vorgesehenen Anti-Reflexionsfilms in dem erfindungsgemäßen optischen System, Fig. 4 eine charakteristische Kurve des Reflexionsfaktors eines AusfUhrungsbeispiels des Reflexionsfilms für den Entfernungsmeß-Lichtstrahl, der in dem Glasblock in dem erfindungsgemäßen optischen System vorgesehen ist, Fig. 5 einen Fall, in dem das optische Licht-Richtelement in der vorliegenden Anwendung nicht verwendet wird, Fig. 6 den optischen Weg eines AusfUhrungsbeispiels des Glasblocks, der das erfindungsgemäße optische Licht-Richtelement des optischen Systems ist, Fig. 7 eine Erläuterung der Totalreflexion, Fig. 8 die Bedingungen für-Totalreflexion in dem in dem erfindungsgemäßen optischen System verwendeten Glasblock, Fig 9 einen Linsenschnitte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen optischen Systems, Fig. 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 und 17 eine Erläuterung des Phänomens der Reflexion an inneren Flächen im Abbildungsobjektiv, Fig. 18A, 18B und 18C die optische Anordnung, die Streulicht und Geisterlicht, das sich aufgrund der Reflexion an inneren Flächen ergibt, beseitigt, Fig. 19 den Grundaufbau eines erfindungsgemäßen optischen Systems, und Fig. 20 einen Linsenschnitt, der ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen optischen Systems zeigt. The asymmetrical arrangement of the light pro jection device and the light receiving device with respect to the optical axis of the optical system can be effectively prevented from being any other than the information light beam Ghost images or shadows enter the light receiving device. In other words, when a plane perpendicular to the optical axis of the optical system is at an arbitrary one Place closer to the object side than provided on the optical light directing element are the center of the plane of the range finding light beam passing from the Light projection device sent out, and the center of the distance-smeß-light beam, which is reflected from the object and moves in the direction of the optical light directing element spreads out, not point symmetrical with respect to the optical axis of the optical System, which effectively eliminates ghosting and flare. The invention will be explained below using exemplary embodiments with reference to the drawing described in more detail. 1 and 2 show the basic structure of the present invention, 3 shows a characteristic curve of the transmission factor of an exemplary embodiment of the anti-reflective film provided on a focusing lens group in the present invention optical system, Fig. 4 is a characteristic curve of the reflection factor of a AusfUhrungsbeispiels the reflective film for the distance measuring light beam, the is provided in the glass block in the optical system according to the invention, Fig. 5 shows a case where the light directing optical element in the present application is not used, FIG. 6 shows the optical path of an exemplary embodiment of the glass block, which is the inventive optical light-directing element of the optical system, FIG. 7 shows an explanation of total reflection, FIG. 8 shows the conditions for total reflection in the glass block used in the optical system according to the invention, Fig. 9 shows a Lens sections of an embodiment of an optical system according to the invention, Figs. 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 and 17 explain the phenomenon of reflection on inner surfaces in the imaging lens, FIGS. 18A, 18B and 18C show the optical arrangement, the scattered light and ghost light that reflect off internal surfaces 19 shows the basic structure of an optical system according to the invention, and FIG. 20 is a lens section showing a further embodiment of the invention optical system shows.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung bezeichnet das Bezugs zeichen 11 eine Linsengruppe einschließlich einer Fokussierlinsengruppe mit einer Einstellfunktion hinsichtlich des Fokussierens längs der optischen Achse 12, d. h. eine Linsengruppe mit einem sogenannten Fokussierteil; das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine vorgegebene Bildebene der Linsengruppe 11, die bei einem Teleobjektiv mit Bewegung der vorderen Linse ein Objektpunkt relativ bezogen auf einen Linsenteil 14 ist, der auf der Bildseite vorgesehen ist, und die bei einem Zoomob;jektiv ein Objektipunkt relativ zu einem Linsensystem ist, das sich an den Fokussierteil anschließt, d. h. Ublicherweise ein Variator 15. Mit 16 ist ein senkrecht zur optischen Achse angeordneter Glasblock bezeichnet. Im Inneren des Glasblocks 16 sind teildurchlässige Spiegel 17 und 115 geneigt mit vorgegebenen Winkeln bezUglich einer optischen Achse 12 angeordnet. Mit 18 ist ein lichtemittierendes Element, d. h. eine Lichtquelle wie eine Leuchtdiode oder ein Halbleiterlaser bezeichnet. Der von dem lichtemittierenden Element ausgesandte Lichtstrahl geht durch die eine Endfläche 19 des Glasblocks hindurch und wird von einer Fläche 110 oder 111 des Glasblocks, die senkrecht zur optischen Achse angeordnet ist, und durch die das Bildaufnahmelicht hindurchgeht, oder von beiden Flächen 110 oder 111 totalreflektiert, woraufhin er von einem mit einem bestimmten Winkel angeordneten teildurchlässigen Spiegel 17 reflektiert wird; anschließend geht er durch eine Fläche 110 des Glasblocks hindurch, die senkrecht zu der optischen Achse und näher an der Objektseite angeordnet ist, und wird durch den Fokussierteil auf ein Objekt 112 projiziert. In the arrangement shown in Fig. 1, the reference denotes characters 11, a lens group including a focusing lens group with an adjustment function in terms of focusing along the optical axis 12, i. H. a lens group with a so-called focusing part; reference numeral 13 denotes a predetermined one Image plane of the lens group 11, which in a telephoto lens with movement of the front Lens is an object point relative to a lens part 14 that is on the image side is provided, and in the case of a zoom lens, an object point relative to a Is a lens system that adjoins the focusing part, d. H. Usually a variator 15. At 16 is a glass block arranged perpendicular to the optical axis designated. In the interior of the glass block 16 are partially transparent mirrors 17 and 115 arranged inclined at predetermined angles with respect to an optical axis 12. At 18 is a light emitting element; H. a light source like a light emitting diode or a semiconductor laser. The one emitted from the light emitting element Light beam passes through one end surface 19 of the glass block and is from a surface 110 or 111 of the glass block which is arranged perpendicular to the optical axis and through which the image pickup light passes, or both surfaces 110 or 111 totally reflected, whereupon he is from one arranged at a certain angle partially reflecting mirror 17 is reflected; then he goes through a surface 110 of the glass block that is perpendicular to the optical axis and closer to the Object side is arranged, and is through the focusing part on an object 112 projected.

Das Lichtemissionselement 18 ist derart angeord- net, daß sein Mittelpunkt mit einer Stelle koinzident ist, die optisch konjugiert mit der vorgegebenen Bildebene 13 der Fokussierlinse 11 ist. Es ist wUnschenswert, den aus dem Lichtemissionselement 18 austretenden Lichtstrahl mittels einer Maske 113 in der gezeigten Weise zu begrenzen. Mit 114 ist ein photoelektrischer Lichtempfänger, beispielsweise ein CCD-Element bezeichnet, der an einer zu dem Lichtemissionselement 18 äquivalenten Stelle vorgesehen ist. Das vom Objekt 112 reflektierte Licht geht durch die Fokussierlinse 11 und durch die Oberfläche 110 des Glasblocks, der zur optischen Achse senkrecht ist, und wird dann von einem geneigt angeordneten teildurchlässigen Spiegel 115 reflektiert. Das Licht wird von der Fläche 110 oder 111, die senkrecht zu der optischen Achse sind, oder von beiden Flächen 110 und 111 total reflektiert und tritt aus dem Glasblock an dessen Endfläche 116 aus und wird auf den photoelektrischen Lichtempfänger 114 abgebildet. Es ist wünschenswert, daß das Lichtemissionselement 18 Licht mit einer anderen Wellenlänge als die des sichtbaren Lichts emitiert, da das Licht für die Bildaufnahme und das Licht zur Entfernungsmessung gemeinsam einen Teil des optischen Bildaufnahmesystems benutzen. Als Licht des anderen Wellenlängenbereichs wird infrarotes Licht oder Licht im nahen Infrarotbereich verwendet, das durch gewöhnliches Glas wie sichtbares Licht hindurchgeht. Es ist ferner wünschenswert, ein Wellenlängen-Selektionsfilter 117 unmittelbar vor dem photoelektrischen Lichtempfänger 114 vorzusehen, um so das sichtbare Licht zu unterbrechen und lediglich das von dem Lichtemissionselement 18 emittierte Licht hindurchgehen zu lassen, so daß der photoelektrische Lichtempfänger 114 lediglich auf Licht mit einer Wellenlänge anspricht, wie sie vom Lichtemissionselement 18 emittiert wird. The light emitting element 18 is so arranged net, that its center is coincident with a point which optically conjugates with the predetermined image plane 13 of the focusing lens 11. It is desirable that light beam exiting the light-emitting element 18 by means of a mask 113 limit in the manner shown. With 114 is a photoelectric light receiver, for example, denotes a CCD attached to one of the light emitting element 18 equivalent position is provided. The light reflected from the object 112 goes through the focusing lens 11 and through the surface 110 of the glass block that is used for optical axis is perpendicular, and is then inclined by a partially transparent Mirror 115 reflects. The light comes from the surface 110 or 111, which is perpendicular to the optical axis, or totally reflected from both surfaces 110 and 111 and exits the glass block at its end face 116 and is on the photoelectric Light receiver 114 shown. It is desirable that the light emitting element 18 emits light with a different wavelength than that of visible light, since the light for the image recording and the light for the distance measurement together Use part of the image pickup optical system. As light of the other wavelength range uses infrared light or near infrared light produced by ordinary Glass passes through like visible light. It is also desirable to have a wavelength selection filter 117 to be provided immediately in front of the photoelectric light receiver 114 so that the to interrupt visible light and only that from the light emitting element 18 emitted light to pass through, so that the photoelectric light receiver 114 is only responsive to light of a wavelength as provided by the light emitting element 18 is issued.

Die Endfläche 19 des Glasblocks hat eine derartige Form, daß das vom Lichtemissionselement 18 emittierte Licht im wesentlichen senkrecht auf dem Glasblock 16 auftrifft; die Endfläche 116 des Glasblocks hat eine derartige Form, daß das von dem Objekt reflektierte Licht im wesentlichen senkrecht aus ihr austritt und in den photoelektrischen Lichtempfänger 114 eintritt. The end face 19 of the glass block has a shape such that the light emitted from the light emitting element 18 is substantially perpendicular to the Glass block 16 strikes; the end face 116 of the glass block has such a shape, that the light reflected by the object emerges from it essentially perpendicularly and enters the photoelectric light receiver 114.

Das Bildaufnahmelicht wird, nachdem es durch den Fokussierabschnitt 11 und den Glasblock 16 hindurchgegangen ist, auf der Bildebene 119 eines Abbildungslinsensystems 118, das von dem folgenden Linsen teil 14 gebildet wird, abgebildet. The image pickup light is after passing through the focusing section 11 and the glass block 16 has passed, on the image plane 119 of an imaging lens system 118, which is formed by the following lens part 14, is shown.

Wenn die Brechkraft eines Linsenteils 21, der hinsichtlich eines Glasblocks 23 objektseitig angeordnet ist, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, negativ oder im wesentlichen gleich Null ist, fUhrt das Vorsehen von Hilfslinsen 25 und 26 zwischen einem Lichtemissionselement 22 und dem Glasblock 23 und zwischen dem Glasblock 23 und einem photoelektrischen Lichtempfänger 24 zu einer wirksamen Lichtprojektion vom Lichtemissionselement 22 auf ein nicht gezeigtes Objekt sowie zu einem wirksamen Empfangen des von dem nicht gezeigten Objekt hin zu dem photoelektrischen Lichtempfänger 24 reflektierten Lichts. Das Fokussierteil 11 oder 21, der Linsenteil 14 oder 27 auf der Bildseite hinsichtlich des Glasblocks und die Hilfslinsen 25 und 26, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind, sind schematisch als Einzellinsen dargestellt; natUrlich können sie Linsengruppen sein, die zur Bildfehlerkorrektur eine Vielzahl von Linsen umfassen. In den Fig. 1 und 2 wird das Licht einmal durch die Oberfläche des Glasblocks, die senkrecht zu der optischen Achse ist, total reflektiert und tritt dann aus dem Glasblock aus, die Anzahl der Totalreflexion kann jedoch 2mal oder mehrfach sein, wie bei dem im folgenden beschriebenen AusfUhrungsbeispiel. Ferner kann bei dem System in Fig. 1 ein Spiegel zur Reflexion der Lichtwellenlängen zur Entfernungsmessung zwischen der Endfläche 116 und dem photoelektrischen Lichtempfänger 114 und/oder zwischen der Endfläche 19 und dem Lichtempfänger 18 vorgesehen sein; die Stellen, an denen der photoelektrische Lichtempfänger und das Lichtemissionselement angeordnet sind, können passend vertauscht sein. When the refractive power of a lens part 21, which with respect to a Glass block 23 is arranged on the object side, as shown in Fig. 2, negative or is substantially equal to zero, the provision of auxiliary lenses 25 and 26 between a light emitting element 22 and the glass block 23 and between the Glass block 23 and a photoelectric light receiver 24 for efficient light projection from the light emitting element 22 to an object not shown as well as an effective one Receiving the from the not shown object to the photoelectric light receiver 24 reflected light. The focusing part 11 or 21, the lens part 14 or 27 on the image side with regard to the glass block and the auxiliary lenses 25 and 26, the 1 and 2 are shown schematically as individual lenses; Of course, they can be lens groups, which for image aberration correction a large number include of lenses. In Figures 1 and 2, the light is once through the surface of the glass block that is perpendicular to the optical axis is, totally reflects and then exits the glass block, the number of total reflection can, however, be 2 or more times, as in the exemplary embodiment described below. Furthermore, in the system in FIG. 1, a mirror for reflecting the light wavelengths for measuring the distance between the end face 116 and the photoelectric light receiver 114 and / or be provided between the end face 19 and the light receiver 18; the places where the photoelectric light receiver and the light emitting element are arranged can be appropriately reversed.

Wie vorstehend beschrieben werden die Flächen des Glasblocks, die zu der optischen Achse senkrecht sind, und die Linsen auf der Objektseite hinsichtlich des Glasblocks gemeinsam sowohl für sichtbares Licht zur Bildaufnahme als auch für infrarotes Licht oder Licht im nahen Infrarotbereich zur Entfernungsmessung benutzt; deshalb wirkt die Charakteristik eines Antireflexionsfilms, der auf den Flächen mit Luftkontakt der Bauteile vorgesehen ist, wirksam nicht nur auf sichtbares Licht mit einer Wellenlänge zwischen 400 und 700 nm, sondern auch auf Licht mit einer Wellenlänge von etwa 800 nm, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. As described above, the faces of the glass block that are perpendicular to the optical axis, and the lenses on the object side with respect to of the glass block together for both visible light for image recording and for infrared light or light in the near infrared range used for distance measurement; therefore, the characteristic of an anti-reflective film acts on the surfaces with air contact of the components is provided, effective not only on visible light with a wavelength between 400 and 700 nm, but also on light with a Wavelength of about 800 nm as shown in FIG.

Der Glasblock, in dem ein teildurchlässiger Spiegel mit einem geeigneten Winkel bezüglich der optischen Achse vorgesehen ist, hat eine Spektralcharakteristik, daß er auf das sichtbare Bildaufnahmelicht in keiner Weise wirkt, sondern vielmehr das gesamte Licht hindurchgehen läßt, und lediglich infrarotes Licht oder Licht im nahen Infrarotbereich zur Entfernungsmessung reflektiert; seine Wellenlängencharakteristik ist in Fig. 4 gezeigt. The glass block in which a partially transparent mirror with a suitable Angle with respect to the optical axis is provided, has a spectral characteristic, that it has no effect on the visible image-taking light, but rather lets all light pass through, and only infrared light or light reflected in the near infrared range for distance measurement; its wavelength characteristic is shown in fig.

Der Aufbau des Glasblocks, der das Bildaufnahmelicht hindurchgehen läßt und lediglich das Entfernungsmeßlicht aus dem Bildaufnahmelinsensystem herausholt, soll im folgenden in Gegendberstellung zu bekannten Techniken beschrieben werden. The structure of the glass block through which the image pickup light will pass and only takes the distance measuring light out of the image pickup lens system, is to be described in the following in contrast to known techniques.

Die bekannte Technik, die darin besteht, den Spiegel 53 zwischen einem Fokussierteil 51 und einem anschließend hieran bildseitig angeordneten Linsenteil 52 vorzusehen, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, soll zunächst erläutert werden. Damit zur Verbesserung der Entfernungsmeßgenauigkeit ein ausreichend großer Teil des Entfernungsmeß-Lichtstrahls 54 eingeleitet wird, muß der Abstand zwischen dem Fokussierteil 51 und dem sich anschließenden Linsenteil 52 ausreichend groß gemacht werden. Wenn dies so ist, wird nicht nur die Gesamtlänge des gesamten Bildaufnahme-Linsensystems 55 groß, sondern es wird auch unmöglich, eine deutliche Erhöhung der Größe des vorderen Linsenabschnitts mit dem Fokussierteil zu vermeiden, um eine ausreichende Lichtmenge fUr die Bildaufnahmeelemente, wie einem Film oder eine Bildaufnahmeröhre, die auf der Bildaufnahmeebene 56 vorgesehen sind, sicherzustellen; somit kann nicht erwartet werden, daß das gesamte System kompakt ist. Wenn ein ausreichend großer Lichtstrahl sichergestellt ist und der von dem teildurchlässigen Spiegel mit der optischen Achse gebildete Winkel (in Fig. 5) groß ist, treffen die Lichtstrahlen in der Nähe der optischen Achse auf den Linsenteil auf, der objektseitig vom Spiegel angeordnet ist; deshalb wird die Entfernungsmeß-Lichtstrahlmenge klein. Wenn umgekehrt der vom teildurchlässigen Spiegel 53 mit der optischen Achse gebildete Winkel klein gemacht wird, kann zwar der vorstehend genannte Nachteil vermieden werden, in diesem Fall jedoch wird der Abstand, mit dem der teildurchlässige Spiegel 53 eingebaut wird, vergrößert; wie vorstehend werden deshalb die Gesamtlänge des ganzen Linsensystems groß und der Durchmesser der vorderen Linse stark erhöht. The known technique, which consists in placing the mirror 53 between a focusing part 51 and a lens part subsequently arranged thereon on the image side 52, as shown in FIG. 5, will first be explained. In order to a sufficiently large part of the distance measuring light beam to improve the distance measuring accuracy 54 is initiated, the distance between the focusing part 51 and the itself subsequent lens part 52 can be made sufficiently large. If so, Not only does the entire length of the entire image pickup lens system 55 become large, but it also becomes impossible to significantly increase the size of the anterior lens portion with the focusing part to avoid a sufficient amount of light for the image pickup elements, such as a film or an image pickup tube provided on the image pickup plane 56 are to ensure; thus it cannot be expected that the entire system is compact. If a sufficiently large light beam is ensured and the Angle formed by the partially transparent mirror with the optical axis (in Fig. 5) is large, the light rays hit the lens part near the optical axis on, which is arranged on the object side of the mirror; therefore, the distance measuring light beam amount becomes small. If conversely that of the partially transparent mirror 53 with the optical axis formed angles small is made, although the above-mentioned Disadvantage can be avoided, in this case, however, the distance with which the partially permeable Mirror 53 is installed, enlarged; as above, therefore, the overall length of the entire lens system is large and the diameter of the front lens is greatly increased.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Aufbau, bei dem die vorstehend genannten Nachteile beseitigt sind, und der eine große Menge des Lichtstrahls projizieren bzw. empfangen kann, obwohl der Einbauraum klein ist. Figs. 1 and 2 show a structure in which the above Disadvantages are eliminated, and project a large amount of the light beam or can receive, although the installation space is small.

Der erfindungsgemäße Glasblock soll nun beschrieben werden. Fig. 6 zeigt eine Form des Glasblocks. The glass block of the present invention will now be described. Fig. 6 shows a shape of the glass block.

Das Bezugszeichen 61 bezeichnet eine Linsengruppe mit Einstellfunktion hinsichtlich der Fokussierung längs einer optischen Achse 63, d, h. mit Fokussierfunktion; 62 bezeichnet den Abbildungspunkt des gesamten Systems. Ein Glasblock 64 mit zur optischen Achse 63 senkrechten Flächen 67 und 68 hat teildurchlässige Spiegel 66 und 611, die einen vorgegebenen Winkel e mit der optischen Achse 63 bilden, durch die Abbildungslicht 65 hindurchgeht und die infrarotes Licht oder Licht 614 im nahen Infrarotbereich zur Entfernungsmessung reflektieren; die teildurchlässigen Spiegel 66 und 111 sind symmetrisch bezüglich der optischen Achse 63 angeordnet. Bei diesem Aufbau des Glasblocks geht das vom Lichtemissionselement 69 emittierte Licht 614 durch eine Endfläche 610 des Glasblocks 64; anschließend wird das Licht durch die Flächen 67 und 68 des Glasblocks total reflektiert, durch den teildurchlässigen Spiegel 66 reflektiert und geht durch die zur optischen Achse senkrechte Fläche 67 hindurch-. Im Anschluß hieran geht das Licht durch die Linsengruppe 61 zu einem nicht gezeigten Objekt. Das von dem Objekt reflektierte Licht passiert in umgekehrter Richtung die Linsengruppe 61 und die ebene Fläche 67 des Glasblocks, wird von dem teildurchlässigen Spiegel 611 reflektiert und anschließend durch die Flächen 67 und 68 des Glasblocks reflektiert, die zur optischen Achse senkrecht sind, und tritt dann aus der Endfläche 612 des Glasblocks aus und erreicht einen photoelektrischen Lichtempfänger 113.Reference numeral 61 denotes a lens group with an adjustment function in terms of focusing along an optical axis 63, i. e. with focus function; 62 denotes the mapping point of the entire system. A glass block 64 with for surfaces 67 and 68, perpendicular to the optical axis 63, have partially transparent mirrors 66 and 611 which form a predetermined angle e with the optical axis 63 the imaging light 65 passes and the infrared light or light 614 in the near Reflect infrared range for distance measurement; the partially transparent mirrors 66 and 111 are arranged symmetrically with respect to the optical axis 63. With this one As the glass block builds up, the light 614 emitted from the light emitting element 69 goes through an end face 610 of the glass block 64; then the light passes through the Faces 67 and 68 of the glass block totally reflected, through the partially transparent Mirror 66 reflects and passes through the surface perpendicular to the optical axis 67 through-. Following this, the light goes through the lens group 61 to one not shown Object. The light reflected from the object passes through in the opposite direction the lens group 61 and the flat surface 67 of the glass block, is reflected by the partially transparent mirror 611 and then by the Surfaces 67 and 68 of the glass block are reflected that are perpendicular to the optical axis and then exits the end face 612 of the glass block and reaches one photoelectric light receiver 113.

In der Zeichnung sind die Bedingungen gezeigt, unter denen das Abbildungslicht, das den Abbildungspunkt 62 erreicht, durch die Flächen 67 und 68 des Glasblocks hindurchgeht, die zur optischen Achse senkrecht sind, während andererseits das Entfernungsmeßlicht, das vom Objekt reflektiert wird, zunächst durch die ebene Fläche 67 hindurchgeht, anschließend von dem teildurchlässigen Spiegel 611 reflektiert, dann totalreflektiert und daraufhin aus dem Glasblock herausgeleitet wird.The drawing shows the conditions under which the imaging light, that reaches imaging point 62 through faces 67 and 68 of the glass block which are perpendicular to the optical axis, while on the other hand the distance measuring light, which is reflected by the object, first passes through the flat surface 67, then reflected by the partially transparent mirror 611, then totally reflected and is then passed out of the glass block.

In Fig. 7 wird die Totalreflexion allgemein erläutert. Im allgemeinen werden, wenn Licht 73 mit einem Einfallswinkel 9 auf die Grenzfläche zwischen Medien 71 und 72 mit unterschiedlichen Brechungsindizes von dem Medium mit höherem Brechungsindex (n2> n1) auftrifft, ein reflektierter Lichtstrahl 74 und ein gebeugter Lichtstrahl 75 erzeugt; wenn die Bedingung e > sin (-) n2 erfUllt ist, tritt nicht länger ein gebeugter Lichtstrahl auf, sondern lediglich ein reflektierter Lichtstrahl. In Fig. 7, the total internal reflection is explained in general. In general when light 73 hits the interface between media at an angle of incidence 9 71 and 72 with different refractive indices from the higher refractive index medium (n2> n1), a reflected light beam 74 and a diffracted light beam 75 generated; if the condition e> sin (-) n2 is met, no longer occurs a diffracted light beam, but only a reflected light beam.

Fig. 8 zeigt Einzelheiten eines Glasblocks, der fUr die vorliegende Erfindung brauchbar ist. Der Glasblock 81 weist zwei zur optischen Achse 81 senkrechte Flächen 83 und 84, einen teil- bzw. halbdurchlässigen Spiegel 85, dessen Senkrechte einen Winkel § mit der optischen Achse bildet, sowie eine Einfallsfläche für ein nicht gezeigtes Emissionselement bzw. eine Austrittsendfläche 86 für einen photoelektrischen Lichtempfänger auf. Die Objektseite ist in der Fig. Fig. 8 shows details of a glass block used for the present Invention is useful. The glass block 81 has two perpendicular to the optical axis 81 Surfaces 83 and 84, a partially or semitransparent mirror 85, the perpendicular of which a Angle § forms with the optical axis, as well as an incidence surface for a non shown emission element or an exit end surface 86 for a photoelectric Light receiver on. The object side is shown in Fig.

links und die Bildseite rechts in der Fig. Der Austrittsweg zum photoelektrischen Lichtempfänger und der Eintrittsweg vom Lichtemissionselement sind bezUglich der optischen Achse 82 symmetrisch, wie dies in den Fig. 1, 2 und 6 dargestellt ist.left and the image side on the right in the figure. The exit path to the photoelectric The light receiver and the entrance path from the light emitting element are relative to the optical axis 82 symmetrically, as shown in FIGS. 1, 2 and 6.

Im allgemeinen nimmt durch ein optisches System hindurchgehendes Licht denselben Lichtweg, sogar wenn Eintritt und Austritt umgekehrt werden. Generally takes through an optical system Light the same light path, even if the entry and exit are reversed.

Deshalb ist in Fig. 8 vom Eintritt bzw. Austritt lediglich Einfall gezeigt. Insbesondere ist in der Fig.Therefore, in FIG. 8, there is only an incidence of the entrance or exit shown. In particular, in Fig.

das Richten des vom Objekt reflektierten Lichts zum photoelektrischen Lichtempfänger durch den Glasblock gezeigt, nachdem das Licht durch den Fokussierteil hindurchgegangen ist.directing the light reflected from the object to the photoelectric Light receiver shown through the glass block after the light passes through the focusing part has passed through.

Als erstes soll der infrarote bzw. im nahen Infrarotbereich liegende Lichtstrahl 87, der zur Entfernungsmessung verwendet wird und auf die objektseitige Endfläche 84 des Glasblocks senkrecht zur optischen Achse auftrifft, erläutert werden. Dieser Lichtstrahl wird, nachdem er auf die Endfläche 84 aufgetroffen ist, durch den teildurchlässigen Spiegel 85 reflektiert, der lediglich sichtbares Licht hindurchgehen läßt, und infrarotes oder im nahen Infrarotbereich liegendes Licht reflektiert, woraufhin er erneut die Endfläche 84 mit einem Einfallswinkel 20 erreicht. First of all, the infrared or near infrared range should be Light beam 87, which is used for distance measurement, and on the object-side End surface 84 of the glass block impinges perpendicular to the optical axis, will be explained. This light beam, after striking the end face 84, passes through reflecting the partially transparent mirror 85 which only allows visible light to pass through and reflects infrared or near infrared light, whereupon it again reaches the end face 84 at an angle of incidence 20.

Damit der Lichtstrahl nicht durch die Fläche 84 hindurchgehen kann, sondern totalre-flektiert wird, muß die folgende Bedingung erfüllt sein: # > 1 (sin-1 1) (1) 2 n hierbei ist n der Brechungsindex des Glasblocks 81.So that the light beam cannot pass through the surface 84, but is totally reflected, must satisfies the following condition be: #> 1 (sin-1 1) (1) 2 n where n is the refractive index of the glass block 81.

Der Entfernungsmeß-Lichtstrahl umfaßt nicht nur einen zur optischen Achse parallelen Lichtstrahl, wie den Lichtstrahl 87, sondern auch einen Lichtstrahl 88, der sich von der optischen Achse mit einem Winkel wegbewegt, oder einen Lichtstrahl, der sich in Richtung auf die optische Achse unter einem Winkel # bewegt. Die Bedingungen, unter denen Totalreflexion auftritt, sind: # > 1 (sin-1 1 - #) (2) 2 n 1 -1 1 # > 2(sin-1 n - #) (3) Damit alle diese Lichtstrahlen durch die Endfläche 84 hindurchgehen, von dem teildurchlässigen Spiegel 85 reflektiert und anschließend von der Endfläche 84 total reflektiert werden, müssen alle Bedingungen (1), (2) und (3) erfüllt sein. Dies bedeutet, daß der Winkel e , der von der Senkrechten des teildurchlässigen Spiegels 85 mit der optischen Achse 82 gebildet wird, so sein muß, daß e > " (sin l ~ + ) 2 n erfüllt ist. Es ist wünschenswert, daß die Endfläche 86, aus der der von der Endfläche 84 total reflektierte Lichtstrahl austritt, so ausgebildet ist, daß der Lichtstrahl im wesentlichen senkrecht durch sie hindurchgeht.The distance measuring light beam includes not only one for optical Axis parallel light beam, such as the light beam 87, but also a light beam 88 moving away from the optical axis at an angle, or a ray of light, which moves in the direction of the optical axis at an angle #. The conditions, among which total reflection occurs are: #> 1 (sin-1 1 - #) (2) 2 n 1 -1 1 #> 2 (sin-1 n - #) (3) So that all of these rays of light pass through the end face 84 pass through, reflected by the partially transparent mirror 85 and then are totally reflected by the end face 84, all conditions (1), (2) and (3) be met. This means that the angle e from the perpendicular of the partially transparent mirror 85 is formed with the optical axis 82, so be must that e> "(sin 1 ~ +) 2 n is satisfied. It is desirable that the end face 86, from which the light beam totally reflected by the end face 84 emerges, see above is designed so that the light beam passes through them substantially perpendicularly.

Beschrieben wurde, daß Totalreflexion lediglich einmal an der objektseitigen Endfläche 84 auftritt; natürlich ist die Bedingung für den Winkel 9 , den der teildurchlässige Spiegel mit der optischen Achse einschließt, nicht veränderlich sogar in dem Fall, daß der Lichtstrahl unter Verwendung der beiden Endflächen 83 und 84 derart entnommen wird, daß, wie in Fig. 6 gezeigt, das Licht von der Endfläche 84 und anschließend von der bildseitigen Endfläche 83 reflektiert wird. It has been described that total reflection only occurs once on the object side End face 84 occurs; of course, the condition for the angle θ is that of the partially transparent Includes mirrors with the optical axis, not changeable even in the case that the light beam is removed using the two end faces 83 and 84 in this way becomes that, as shown in Fig. 6, the light from the end face 84 and thereafter is reflected from the image-side end surface 83.

Wie vorstehend beschrieben hat die objektseitige Endfläche des Glasblocks drei Funktionen, nämlich den Bildaufnahmelichtstrahl hindurchzulassen, das Entfernungsmeßlicht hindurchzulassen und dieses Licht total zu reflektieren. As described above, the object-side end surface of the glass block has three functions, namely, to transmit the image pickup light beam, the distance measuring light to let through and totally reflect that light.

Wie vorstehend im einzelnen beschrieben worden ist, kann durch eine Konstruktion, bei der die Lichtprojektion und der Lichtempfang mittels des vorstehend beschriebenen Glasblocks ausgeführt werden, der zwischen der Linsengruppe mit dem Fokussierteil und der anschließend an diese objektseitig vorgesehene Linsengruppe angeordnet ist, ein Linsensystem realisiert werden, in das eine automatische Scharfeinstellerfassungseinrichtung vom aktiven Typ eingebaut ist. As has been described in detail above, by a Construction in which the light projection and light reception by means of the above described glass block are carried out between the lens group with the Focussing part and the lens group provided on the object side afterwards is arranged, a lens system can be realized in which an automatic focus detection device of the active type is installed.

Fig. 9 zeigt einen Querschnitt eines speziellen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Fig. 9 shows a cross section of a specific embodiment of the present invention.

Die Elemente R1 bis R7 bilden den Fokussierteil und die Elemente R8 und R9 den Glasblock, in dem zwei teildurchlässige Spiegel HM, die sichtbares Licht hindurch lassen und lediglich infrarotes Licht oder Licht im nahen Infrarotbereich reflektieren, ange- ordnet sind. Totalreflexion tritt dreimal an den Endflächen R8 und R9 des Glasblocks auf, die zur optischen Achse senkrecht sind; das von einem Lichtemissionselement LS emittierte Licht wird auf ein nicht gezeigtes Objekt projiziert, und das von dem Objekt reflektierte Licht auf einem photoelektrischen Lichtempfänger PD gerichtet. In diesem Fall sind, um das gesamte System kompakter zu machen, Spiegel M zwischen dem Glasblock und dem photoelektrischen Lichtempfänger sowie zwischen dem Glasblock und dem Lichtemissionselement vorgesehen, um hierdurch die Lage der beiden konjugierten Punkte des Fokussierteils zu variieren und eine Vergrößerung der Abmessungen in Richtung senkrecht zur optischen Achse zu vermeiden. Die Daten sind in der folgenden Tabelle 1 angegeben. The elements R1 to R7 constitute the focusing part and the elements R8 and R9 the glass block in which two partially transparent HM mirrors are visible Let light through and only infrared light or light in the near infrared range reflect on are arranged. Total reflection occurs three times the end faces R8 and R9 of the glass block which are perpendicular to the optical axis; the light emitted from a light emitting element LS is applied to a not shown Projected object, and the light reflected from the object on a photoelectric Light receiver PD directed. In this case are to make the whole system more compact to make mirror M between the glass block and the photoelectric light receiver and provided between the glass block and the light emitting element to thereby to vary the position of the two conjugate points of the focusing part and one To avoid enlarging the dimensions in the direction perpendicular to the optical axis. The data are given in Table 1 below.

Tabelle 1 Fläche Krümmungsradius Dicke bzw. Luft- Dispersion Brechulgs-Nr. (R) abstand (d) (1je) index (d-Linie) 1 -1108.55000 2.50000 25.40 1.80518 2 123.70000 9.10000 60.70 1.60311 3 -247.93000 0.20000 1. Table 1 Area Radius of curvature Thickness or air dispersion Brechulgs no. (R) distance (d) (1 each) index (d-line) 1 -1108.55000 2.50000 25.40 1.80518 2 123.70000 9.10000 60.70 1.60311 3 -247.93000 0.20000 1.

4 158.76000 4.60000 55.50 1.69680 5 2842.89000 0.20000 1. 4 158.76000 4.60000 55.50 1.69680 5 2842.89000 0.20000 1.

6 76.00600 7.20000 55.50 1.69680 7 338.51000 2.40000 1. 6 76.00600 7.20000 55.50 1.69680 7 338.51000 2.40000 1.

8 0.0 9.00000 64.10 1.51633 9 0.0 Ql 1. 8 0.0 9.00000 64.10 1.51633 9 0.0 Ql 1.

10 436.25000 1.20000 55.50 1.69680 11 26.31700 6.80000 1. 10 436.25000 1.20000 55.50 1.69680 11 26.31700 6.80000 1.

12 -33.47700 1.20000 53.80 1.71300 13 24.46700 5.00000 25.40 1.80518 14 222.43000 Q2 1. 12 -33.47700 1.20000 53.80 1.71300 13 24.46700 5.00000 25.40 1.80518 14 222.43000 Q2 1.

15 -41.69400 1.50000 61.00 1.58913 16 -520.37000 t3 1. 15 -41.69400 1.50000 61.00 1.58913 16 -520.37000 t3 1.

17 0.0 2.60000 1. 17 0.0 2.60000 1.

18 0.0 5.30000 61.00 1.58913 19 -34.96800 0.20000 1. 18 0.0 5.30000 61.00 1.58913 19 -34.96800 0.20000 1.

20 61.92200 6.55000 60.70 1.60311 21 -131.00000 2.58000 1. 20 61.92200 6.55000 60.70 1.60311 21 -131.00000 2.58000 1.

22 -38.28800 1.50000 27.50 1.75520 23 -102.18000 0.20000 1. 22 -38.28800 1.50000 27.50 1.75520 23 -102.18000 0.20000 1.

24 59.53500 5.20000 60.70 1.60311 25 -91.71900 24.36000 1. 24 59.53500 5.20000 60.70 1.60311 25 -91.71900 24.36000 1.

26 -251.60000 14.77000 27.50 1.75520 27 25.77200 2.56000 1. 26 -251.60000 14.77000 27.50 1.75520 27 25.77200 2.56000 1.

28 88.66200 4.90000 60.10 1.64000 29 -58.50000 0.20000 1. 28 88.66200 4,90000 60.10 1.64000 29 -58.50000 0.20000 1.

30 23.25400 4.70000 60.70 1.60311 31 0.0 1. v - - - --S \ rermweite variable zu 111.694 53.613 18.616 Lu£tabstände . > .. . Kl 41.3997 29.4656 0.5632 4.0250 9.0932 44.8746 - 1.7391 8.6051 1.7260 30 23.25400 4.70000 60.70 1.60311 31 0.0 1. v - - - --S \ rermwide variable at 111,694 53,613 18,616 Lu £ tabs . > ... Kl 41.3997 29.4656 0.5632 4.0250 9.0932 44.8746 - 1.7391 8.6051 1.7260

Wenn der Scheitel der ersten Fläche als Ursprung 0, 0, 0 gewählt wird und wenn die x-Achse in die Richtung der optischen Achse gelegt wird, die y-Achse senkrecht zur optischen Achse in der Zeichenebene liegt und die z-Achse senkrecht zur optischen Achse und der Zeichenebene gewählt wird, sind die Mittelpunktskoordinaten des Spiegels M und die Mittelpunktskoordinaten LS und PD wie folgt: e = 27,00 O = 47,760 Mittelpunktskoordianten des Spiegels M (52.578, +67.500, 0.000) Winkel zwischen dem Spiegel M und der optischen Achse 21,25° Mittelpunktskoordinaten der Lichtquelle LS und des photoelektrischen Lichtempfängers PD (52.587, +50.171, 0.000) Bei dem Aufbau des Lichtprojektionssystems und des Lichtempfangssystems der aktiven TTL-Scharfeinstell-Bestimmungseinrichtung sind das Lichtemissionselement (Lichtquelle) und der photoelektrische Lichtempfänger (Photosensoranordnung) an Stellen angeord- net, die konjugiert mit bestimmten Stellen auf einer vorgegebenen Bildebene des optischen Aufnahmesystems sind; wenn deshalb das Licht von der Lichtquelle hin zur Objektfläche durch die Reflelxionsfläche eines Licht-Richtelements durch ein Gebiet des optischen Aufnahmesystems projiziert wird, tritt ein Teil des von inneren Flächen des optischen Aufnahmesystems reflektierten Lichts manchmal in die Photosensoranordnung ein. Beispiele, bei denen die von inneren Flächen eines Objektivs reflektierten Lichtstrahlen on einem Computer berechnet worden sind, sind in den Fig. 10 bis 17 gezeigt. In diesen Fig. ist X ein willkürlicher Punkt auf dem zum Objektiv L einfallenden Strahl IL und Y ein willkürlicher Punkt auf dem vom Objektiv austretenden Strahl OL. Der Schnittpunkt zwischen der Verlängerung des einfallenden Strahls IL und der optischen Achse des Objektivs entspricht dem Lichtemissionspunkt der Lichtquelle 2. Die Flächen des Objektivs L sind mit a, b, c und d bezeichnet und die Transmissionspunkte bzw Reflexionspunkte für die Lichtstrahlen auf den entsprechenden Flächen des Objektivs mit A, B, C, D Fig. 10 zeigt die Art, in der der auf den Punkt A auf der Fläche a des Objektivs L auftreffende Lichtstrahl IL am Punkt B auf der Fläche b reflektiert wird und aus dem Punkt C auf der Fläche a austritt. When the vertex of the first face is chosen as the origin 0, 0, 0 and when the x-axis is placed in the direction of the optical axis, the y-axis is perpendicular to the optical axis in the plane of the drawing and the z-axis is perpendicular is selected for the optical axis and the plane of the drawing, are the center point coordinates of the mirror M and the center coordinates LS and PD as follows: e = 27.00 O = 47.760 center coordinates of the mirror M (52.578, +67.500, 0.000) angle between the mirror M and the optical axis 21.25 ° center coordinates of the Light source LS and the photoelectric light receiver PD (52.587, +50.171, 0.000) In the construction of the light projection system and the light receiving system of the active TTL focus determiners are the light emitting element (light source) and the photoelectric light receiver (photosensor arrangement) arranged in places net, which conjugates with certain points on a given image plane of the optical Reception system are; if therefore the light from the light source to the object surface through the reflection surface of a light directing element through an area of the optical Recording system is projected, part of which occurs from inner surfaces of the optical The receiving system sometimes introduces reflected light into the photosensor assembly. Examples in which the light rays reflected from the inner surfaces of a lens on a computer are shown in Figs. In these Fig. X is an arbitrary point on the incident beam IL to the lens L. and Y is an arbitrary point on the beam OL emerging from the objective. The intersection between the extension of the incident beam IL and the optical axis of the Objective corresponds to the light emission point of the light source 2. The surfaces of the Objective L are designated with a, b, c and d and the transmission points or reflection points for the light rays on the corresponding surfaces of the lens with A, B, C, D Fig. 10 shows the manner in which the point A on the surface a of the lens L impinging light beam IL is reflected at point B on surface b and out emerges from point C on surface a.

In diesem Beispiel tritt eine Reflexion an einer inneren Fläche in dem Objektiv L lediglich einmal am Punkt B auf. Folglich ist, wenn der Reflexionsfaktpr jeder Fläche des Objektivs etwa 0,5 % bis 1 % ist, die auf den Punkt Y auftreffende Lichtenergie etwa 1/200 bis 1/100 der beim Punkt X.In this example, a reflection occurs on an inner surface the lens L only once at point B. Hence, if the reflection factor pr of each area of the objective is about 0.5% to 1% that impinging on point Y. Light energy about 1/200 to 1/100 of that at point X.

Fig. 11 zeigt den Fall, in dem eine Reflexion an Linsenflächen 3mal an den Punkten B, C und D auftritt. Folglich ist die auf den Punkt Y auftreffende Lichtenergie etwa (1/200)³ - (1/100)³. Fig. 11 shows the case where a reflection at Lens surfaces occurs 3 times at points B, C and D. Hence the one on that Light energy impinging on point Y approximately (1/200) ³ - (1/100) ³.

In ähnlicher Weise zeigen die Fig. 12 und 13 einen Fall, in dem Smalige Reflexion auftritt sowie einen Fall, in dem 7malige Reflexion auftritt; in diesen Fällen ist die auf den Punkt Y auftreffende Lichtenergie etwa (1/200)5 - (1/1005 bzw. etwa (1/200)7 -(1/100)7. Die Fig. 14 bis 17 zeigen Beispiele, in denen zwei Linsen L1 und L2 verwendet werden. Die Fig. 14 und 15 zeigen den Fall, in dem dreimalige Reflexion auftritt; die Fig. 16 und 17 zeigen den Fall, wenn fünfmalige Reflexion auftritt. Das aufgrund der Reflexion an inneren Flächen des Objektivs zurUckkehrende Licht erzeugt, wenn es auf die Photosensoranordnung auftrifft, wobei es den mit der Photosensoranordnung zu messenden Signallichtstrahl überlagert, Geisterbilder oder Streulicht, die die bereits beschriebenen nachteiligen Wirkungen haben; wenn beispielsweise ein Lichtstrahl mit einer Intensität von etwa 1 mW von der Lichtquelle projiziert wird und wenn der Lichtstrahl nach fünfmaliger Reflexion an inneren Flächen auf die Photosensoranordnung auftrifft, ist die Energie des einfallenden Lichts etwa 0,5 x 10-13W - 1 x 10-13 W; dieses Licht ist ein nicht zu vernachlässigendes nachteiliges Licht insbesondere bei einer photoelektrischen Lichtempfangseinrichtung mit einem sogenannten Akkumulierungseffekt, wie einer Photosensoranordnung.Similarly, Figs. 12 and 13 show a case where Smalige Reflection occurs and a case where reflection occurs 7 times; in these Cases, the light energy striking point Y is about (1/200) 5 - (1/1005 or about (1/200) 7 - (1/100) 7. 14 to 17 show examples in which two Lenses L1 and L2 can be used. 14 and 15 show the case in which three times Reflection occurs; Figs. 16 and 17 show the case when five-time reflection occurs. The one that returns due to reflection on inner surfaces of the lens Light is generated when it strikes the photosensor array, causing the with The signal light beam to be measured is superimposed on the photosensor arrangement, ghost images or stray light, which have the adverse effects already described; if for example a light beam with an intensity of about 1 mW from the light source is projected and when the light beam after five reflections on inner surfaces impinging on the photosensor array is the energy of the incident light about 0.5 x 10-13W - 1 x 10-13W; this light is a not to be neglected disadvantageous light in particular in a photoelectric light receiving device with a so-called accumulation effect such as a photosensor array.

Fig. 18 zeigt ein optisches System, das Streulicht oder Geisterbilder beseitigt; es ist in der Weise gezeigt, daß eine imaginäre Lichtprojektionsöffnung und eine imaginäre Lichtempfangsöffnung beispielsweise in der Hauptebene des optischen Systems angeordnet sind. Fig. 18 shows an optical system that produces flare or ghosting eliminated; it is shown in such a way that an imaginary light projection aperture and an imaginary light receiving opening, for example in the main level of the optical system are arranged.

Fig. 18A zeigt das optische Abbildungssystem von vorne und 18B von der Seite; Fig. 18C zeigt die Anordnungsbeziehung insbesondere zwischen dem Lichtprojektionssystem und dem Lichtempfangssystem von oben. FIG. 18A shows the imaging optical system from the front and FIG. 18B of FIG the side; Fig. 18C shows the positional relationship particularly between the light projection system and the light receiving system from above.

In Fig. 18 bezeichnet das Bezugszeichen 91 schematisch ein Abbildungslinsensystem und das Bezugszeichen 92 dessen vorgegebene Bildebene. Das Abbildungslinsensystem 91 ist nach vorne und nach hinten längs der optischen Achse 0 relativ zu einem Zielobjekt beweglich. 93 und 94 bezeichnen ein Lichtemissionselement und dessen Lichtprojektionslinse, die eine Lichtprojektionseinrichtung bilden; sie sind so angeordnet, daß eine Stelle P', die mit einer vorgegebenen Stelle P auf der Bildebene 92 (bei dem vorliegenden Beispiel der Schnittpunkt mit der op-tischen Achse 0) konjugiert mit dem Lichtemissionspunkt des Lichtemissionselements 93 aufgrund der Lichtprojektionslinse 94 ist. Mit 92' ist eine zu der vorgegebenen Bildebene 92 konjugierte Ebene bezeichnet. 95 und 96 bezeichnen eine Photo sensorano rdnung und deren Lichtempfangslinse, die eine photoelektrische Lichtempfangseinrichtung bilden. Die Lichtempfangslinse 96 ist so vorgesehen, daß sie den an der Stelle P' einfallenden Lichtstrahl auf die Sensorfläche der Photosensoranordnung 95 kondensiert. Der Lichtstrahl zur Projektion vom Lichtemissionselement 93, der durch die Lichtprojektionslinse 94 kondensiert ist, wird auf ein Zielobjekt über einen total reflektierenden Spiegel 99 und einen teilreflektierenden Spiegel 100 und durch ein Gebiet eines Abbildungslinsensystems 91 projIziert, von der Oberfläche des Zielobjekts reflektiert, woraufhin ein Teil des Lichtstrahls auf das Abbildungslinsensystem 91 auftrifft, der Lichtstrahl durch einen teilreflektierenden Spiegel 101 und den totaireflektierenden Spiegel 99 entnommen wird, d. h. der Lichtstrahl geht durch ein anderes Gebiet des Abbildungslinsensystems 91, ferner durch die Lichtempfangslinse 96 kondensiert wird und die Photosensoranordnung 95 eintritt. In Fig. 18, reference numeral 91 schematically denotes an imaging lens system and the reference numeral 92 its predetermined image plane. The imaging lens system 91 is forward and backward along optical axis O relative to a target object movable. 93 and 94 denote a light emitting element and its light projecting lens, which form a light projection device; they are arranged so that one point P 'associated with a predetermined position P on the image plane 92 (in the present case Example the point of intersection with the optical axis 0) conjugates with the light emission point of the light emitting element 93 due to the light projecting lens 94. With 92 ' denotes a plane conjugate to the predetermined image plane 92. 95 and 96 denote a photo sensor and its light receiving lens, which is a photoelectric Form light receiving device. The light receiving lens 96 is provided so that they the light beam incident at the point P 'on the sensor surface of the photosensor arrangement 95 condensed. The light beam for projection from the light emitting element 93, the condensed by the light projecting lens 94 is transmitted to a target object a totally reflective mirror 99 and a partially reflective mirror 100 and projected through an area of an imaging lens system 91, of which surface of the target object, whereupon part of the light beam is reflected onto the imaging lens system 91 impinges, the light beam through a partially reflecting mirror 101 and the total reflecting mirror 99 is removed, d. H. the light beam goes through another area of the imaging lens system 91, further through the light receiving lens 96 is condensed and photosensor assembly 95 enters.

Bei dem vorliegenden Beispiel ist die imaginäre Projektionsöffnung so ausgebildet, wie es vorstehend für die Lichtprojektionslinse 94 beschrieben worden ist; in ähnlicher Weise ist die imaginäre Lichtempfangsöffnung so ausgebildet, wie es für die Lichtempfangslinse 96 beschrieben worden ist. Dies bedeutet, daß in Fig. 18A ein Kreis PA und ein Kreis RA imaginäre Lichtprojektions- und Lichtempfangsöffnungen auf einem willkürlichen Querschnitt 91' (beispielsweise der Hauptebene) des Abbildungslinsensystems 91 bezeichnen; a und b sind Mittelpunkte der Öffnungen, d. h. die Stellen der Schnittpunkte der optischen Achsen Ol und 2 der Lichtprojektions- und Lichtempfangslinsen 94 und 96 mit dem willkürlichen Querschnitt 99'. Die Bewegung des Schwerpunkts des Lichtstrahls auf der Sensorfläche der Photosensoranordnung 95, die sich aufgrund einer Entfernungseinstellung des Abbildungslinsenssystems 91 ergibt, ist so gewählt, daß sie im wesentlichen parallel zu einem durch die Schnittpunkte a und b hindurchgehenden Segment auftrifft, so daß, wenn das Lichtemissionselement 93 und die Photosensoranordnung 95 optisch äquivalent auf der vorgegebenen Abbildungsebene 93 angeordnet sind, der Lichtemissionspunkt und der Mittelpunkt C der Photosensoranordnung 95 mit der Stelle P übereinstimmen und die Richtung der Sensoranordnung im wesentlichen parallel zu dem durch die Punkte a und b hindurchgehenden Segment ist. Die Richtung der Sensoranordnung ist jedoch nicht notwendigerweise räumlich parallel zu dem durch die Punkte a und b hindurchgehenden Segment, sie sollte lediglich praktisch parallel in dem Zustand sein, in dem sie auf die vorgegebene Bildebene projiziert wird. In the present example is the imaginary projection opening formed as described above for the light projection lens 94 is; similarly, the imaginary light receiving opening is formed as it has been described for the light receiving lens 96. This means that in Fig. 18A a circle PA and a circle RA imaginary light projecting and light receiving openings on an arbitrary cross-section 91 '(e.g. the principal plane) of the imaging lens system 91 denote; a and b are centers of the openings; H. the locations of the intersections of the optical axes Ol and 2 of the light projecting and light receiving lenses 94 and 96 with the arbitrary cross-section 99 '. The movement of the center of gravity of the light beam on the sensor surface of the photosensor arrangement 95, which is due to a distance setting of the imaging lens system 91 is selected to be substantially hits parallel to a segment passing through the intersection points a and b, so that when the light emitting element 93 and the photosensor array 95 are optical are arranged equivalently on the predetermined imaging plane 93, the light emission point and the center point C of the photosensor array 95 coincide with the point P and the direction of the sensor arrangement substantially parallel to is the segment passing through points a and b. The direction of the sensor array however, is not necessarily spatially parallel to that represented by points a and b segment passing through, they should merely be practically parallel in the state by projecting it onto the specified image plane.

Die Einstellmethode der imaginären Licht-Projektions- und Lichtempfangsöffnungen soll im folgenden beschrieben werden. Die Tatsache, daß von dem Lichtstrahl, der vom Lichtemissionselement 93 emittiert wird und anschließend über die Licht-Projektionslinse 94 und über die Spiegel 99 und 100 in das Abbildungslinsensystem 91 eintritt, der Lichtstrahl, der durch Reflexion an einer inneren Fläche an einem willkürlichen Punkt an einer willkürlichen Linsenfläche des Abbildungslinsensystems 91 austritt, in einer Ebene liegt, die den willkürlichen Punkt und die optische Achse 0 enthält, ergibt sich deshalb, da die Linsenfläche des Abbildungslinsensystems 91 eine punktsymmetrisch gekrümmte Fläche ist, deren Mittelpunkt an einem vorgegebenen Punkt auf der optischen Achse O liegt, und der Lichtemissionspunkt des Lichtemissionselements 93 an einer Stelle liegt, die mit der Stelle P konjugiert ist. Somit treten die an einer willkürlichen Linsenfläche des Abbildungslinsensystems 91 reflektierten Lichtstrahlen (siehe Fig. 18A) lediglich aus dem schraffierten Abschnitt aus, der von den zwei Tangenten an die imaginäre mit dem Kreis PA bezeichnete Licht-Projektionsöffnung umgeben ist, die durch den Schnittpunkt LC eines willkürlichen Querschnitts 91' des optischen Abbildungssystems 91 und der optischen Achse 0 gehen. Somit können dadurch, daß das Licht-Projektionssystem das Licht-Empfangs- system derart angeordnet werden, daß die imaginäre Lichtempfangsöffnung RA in ein anderes Gebiet als die schraffierte Fläche gelegt wird, d. h., daß grundsätzlich die optische Licht-Projektionsachse °1 die durch die Licht-Projektionslinse 94 definiert ist und die optische Licht-Empfangsachse 02, die durch die Licht-Empfangslinse 96 definiert ist, derart gelegt werden, daß die Schnittpunkte a und b der optischen Achsen 1 und 2 mit einem willkürlichen Querschnitt 91 des Abbildungslinsensystems 91 nicht punktsymmetrisch auf dem willkürlichen Querschnitt 91' bezüglich des Schnittpunktes LC des willkürlichen Querschnittes 91' und der optischen Achse 0 des Abbildungslinsensystems sind, die Geisterbilder bzw. das von Reflexion an inneren Flächen herrührende Streulicht in dem Objektiv, wie es in Verbindung mit den Fig. The setting method of the imaginary light projecting and light receiving openings shall be described below. The fact that from the ray of light that is emitted from the light emitting element 93 and then through the light projecting lens 94 and enters the imaging lens system 91 via mirrors 99 and 100, the Ray of light, which by reflection on an inner surface at an arbitrary Point emerges at an arbitrary lens surface of the imaging lens system 91, lies in a plane containing the arbitrary point and the optical axis 0, arises because the lens surface of the imaging lens system 91 is point-symmetrical curved surface is whose center is at a given point on the optical Axis O, and the light emitting point of the light emitting element 93 is at one Position that is conjugated with the P position. Thus, the occur at an arbitrary Lens surface of the imaging lens system 91 reflected light rays (see Fig. 18A) only from the hatched section that starts from the two tangents the imaginary light projection opening marked with the circle PA is surrounded, that through the intersection LC of an arbitrary cross-section 91 'of the optical Imaging system 91 and the optical axis 0 go. Thus, by that the light projection system the light receiving system so arranged become that the imaginary light receiving opening RA is in a different area than the hatched area is placed, d. that is, basically the optical light projection axis ° 1 defined by the light projecting lens 94 and the light receiving optical axis 02 defined by the light receiving lens 96 can be placed such that the points of intersection a and b of the optical axes 1 and 2 with an arbitrary cross section 91 of the imaging lens system 91 is not point-symmetrical on the arbitrary cross section 91 'with respect to the point of intersection LC of the arbitrary cross-section 91' and the optical axis 0 of the imaging lens system, the ghost images or that of Reflection on internal surfaces from stray light in the lens as it relates to with the Fig.

10 bis 17 beschrieben worden ist, vollständig beseitigt werden. Bei dem in Fig. 18 gezeigten Beispiel werden die imaginären Licht-Projektions und Licht-Empfangsöffnungen PA und RA so gelegt, daß sie nicht punktsymmetrisch bezüglich des Schnittspunktes LC-sind, sondern daß sie im wesentlichen punktsymmetrisch bezüglich eines senkrechten Segments 1, das zur optischen Achse O orthogonal ist, sind. In Fig. 18C bezeichnen 97 und 98 Licht-Unterbrechabdeckungen zum Unterbrechen irgendwelcher Lichtstrahlen, die aus anderen Abschnitten als der imaginären Licht-Empfangsöffnung RA eintreten können.10 to 17 can be completely eliminated. at the example shown in Fig. 18 becomes the imaginary light projecting and light receiving openings PA and RA placed so that they are not point-symmetrical with respect to the point of intersection LC- are, but that they are essentially point-symmetrical with respect to a perpendicular Segment 1, which is orthogonal to the optical axis O, are. In Fig. 18C, denote 97 and 98 light interruption covers to interrupt any light rays, entering from portions other than the imaginary light receiving port RA can.

Fig. 19 zeigt schematisch in perspektivischer Ansicht ein optisches System, bei dem das Licht-Projektionssystem und das Licht-Empfangssystem nicht symmetrisch bezüglich der optischen Achse des optischen Systems sind. In Fig. 19 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 ähnliche Elemente; deshalb gilt die Beschreibung für Fig. 1 auch für Fig. 19. 19 shows schematically in a perspective view an optical System in which the light projection system and the light receiving system are not symmetrical with respect to the optical axis of the optical system. In Fig. 19 denote the same reference numerals as in Fig. 1 similar elements; therefore applies the Description for FIG. 1 also for FIG. 19.

Fig. 20 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das optische System, bei dem Streulicht und Geisterbilder beseitigt sind. In Fig. 20 bilden die Flächen R1 bis R48 ein optisches Aufnahmesystem (ein optisches Abbildungssystem), 1' bis 13' und 14" bis 19' ein Licht-Projektionssystem und 1' bis 13' und 14' bis 19' ein Licht-Empfangssystem. R9 und R1O bezeichnen einen Glasblock und 10' einen teildurchlässigen Spiegel. Fig. 20 shows an embodiment for the optical system in the stray light and ghosting are eliminated. In Fig. 20, the areas form R1 to R48, an optical recording system (an imaging optical system), 1 'to 13' and 14 "to 19 'a light projecting system, and 1' to 13 'and 14' to 19 'a light receiving system. R9 and R1O designate a glass block and 10 'a partially transparent mirror.

13' ist ein Spiegel zum Ändern der Richtungen des projizierten und des empfangenen Lichts, und 14' bis 19" und 14' bis 19' bezeichnen Hilfslinsen. Die Daten für den Krümmungsradius R des Aufnahmesystems, die Dicke bzw. den Luftabstand d und die Brechungsindizes des Glasmaterials werden in Tabelle 1 angegeben, die Krümmungsradien der Hilfslinsen des Licht-Projektionssystems, die Dicken bzw. Luftabstände, die Brechungindizes der Glasmaterialien, die Scheitelkoordinaten jeder Fläche des Licht-Projektionssystems und die Richtungskosinusse der Normalen werden in Tabelle 2 angegeben und die des Licht-Empfangssystems in Tabelle 3. Es ist zu beachten, daß der Scheitel der ersten Fläche des Bildaufnahmesystems im Ursprung liegt und daß die optische Achse die x-Achse ist, die zur optischen Achse senkrechte Achse in der Zeichenebene die y-Achse und die zur Zeichenebene und zur optischen Achse senkrechte Achse die z-Achse.13 'is a mirror for changing the directions of the projected and of received light, and 14 'to 19 "and 14' to 19 'denote auxiliary lenses. The data for the radius of curvature R of the recording system, the thickness or the air gap d and the refractive indices of the glass material are given in Table 1, the Radii of curvature of the auxiliary lenses of the light projection system, the thicknesses or air gaps, the refractive indices of the glass materials, the vertex coordinates of each face of the Light projection system and the direction cosines of the normals are shown in table 2 and that of the light-receiving system in table 3. It is important to note that that the vertex of the first surface of the image recording system lies in the origin and that the optical axis is the x-axis, the axis perpendicular to the optical axis the y-axis in the plane of the drawing and the axis to the plane of the drawing and the optical axis vertical axis the z-axis.

Tabelle 1: Daten des optischen Aufnahmesystems Fläche Krümmungsradius Dicke bzw. Dispersion Brechungsindex Luftab-Nr. (R) stand (d) ( »d) (d-Linie) 1 0.0 5.50 55.50 1.69680 2 316.49 26.01 1. Table 1: Data of the optical recording system area radius of curvature Thickness or dispersion Refractive index Luftab no. (R) stood (d) (»d) (d-line) 1 0.0 5.50 55.50 1.69680 2 316.49 26.01 1.

3 -336.67 5.00 60.10 1.64000 4 202.96 0.21 1. 3 -336.67 5.00 60.10 1.64000 4 202.96 0.21 1.

5 196.47 16.34 27.50 1.75520 6 712.95 1.20 1. 5 196.47 16.34 27.50 1.75520 6 712.95 1.20 1.

7 683.20 15.10 60.30 1.62041 8 -320.94 0.50 1. 7 683.20 15.10 60.30 1.62041 8 -320.94 0.50 1.

9 0.0 25.00 64.10 1.51633 10 0.0 0.50 1. 9 0.0 25.00 64.10 1.51633 10 0.0 0.50 1.

11 1183.49 4.50 25.40 1.80518 12 152.98 20.27 70.10 1.48749 13 -436.16 0.21 1. 11 1183.49 4.50 25.40 1.80518 12 152.98 20.27 70.10 1.48749 13 -436.16 0.21 1.

14 208.11 14.90 70.10 1.48749 15 -773.58 0.21 1. 14 208.11 14.90 70.10 1.48749 15 -773.58 0.21 1.

16 137.39 15.79 60.30 1.62041 17 558.42 l1 1. 16 137.39 15.79 60.30 1.62041 17 558.42 l1 1.

18 103.21 2.40 49.60 1.77250 19 42.49 9.88 1. 18 103.21 2.40 49.60 1.77250 19 42.49 9.88 1.

20 -3061.10 2.20 49.CvO 1.77250 21 87.01 12.46 1. 20 -3061.10 2.20 49.CvO 1.77250 21 87.01 12.46 1.

22 -47.16 2.20 49.60 1.77250 23 502.93 6.29 21.30 1.92286 24 -94.96 l2 1. 22 -47.16 2.20 49.60 1.77250 23 502.93 6.29 21.30 1.92286 24 -94.96 l2 1.

fortgesetzt Fläche Krümungsradius Dicke bzw. Dispersion Brechungsindex Nr. (R) Luftab stand (d) (#d) (d-Linie) 25 -778.37 8.92 70.10 1.48749 26 -74.07 0.30 1. continued Area of curvature radius, thickness or dispersion Refractive index No. (R) Clearance (d) (#d) (d-line) 25 -778.37 8.92 70.10 1.48749 26 -74.07 0.30 1.

27 383.44 12.44 60.10 1.64000 28 -68.98 2.40 25.40 1.80518 29 -214.43 0.30 1. 27 383.44 12.44 60.10 1.64000 28 -68.98 2.40 25.40 1.80518 29 -214.43 0.30 1.

30 78.29 10.22 70.10 1.48749 31 -940.00 l3 1. 30 78.29 10.22 70.10 1.48749 31 -940.00 l3 1.

32 0.0 5.96 1. 32 0.0 5.96 1.

33 -50.25 1.40 58.60 1.65160 34 36.05 4.88 30.10 1.69895 35 71.74 9.57 1. 33 -50.25 1.40 58.60 1.65 160 34 36.05 4.88 30.10 1.69895 35 71.74 9.57 1.

36 -43.61 1.50 60.10 1.64000 37 -3515.26 8.73 31.10 1.69895 38 -39.93 34.00 1. 36 -43.61 1.50 60.10 1.64000 37 -3515.26 8.73 31.10 1.69895 38 -39.93 34.00 1.

39 147.43 12.33 70.10 1.48749 40 -41.61 2.20 27.50 1.75520 41 -55.38 0.20 1. 39 147.43 12.33 70.10 1.48749 40 -41.61 2.20 27.50 1.75520 41 -55.38 0.20 1.

42 255.65 1.90 27.50 1.75520 43 39.47 9.78 51.00 1.51118 44 -402.28 1.10 1. 42 255.65 1.90 27.50 1.75520 43 39.47 9.78 51.00 1.51118 44 -402.28 1.10 1.

45 63.65 5.80 70.10 1.48749 46 0.0 8.30 1. 45 63.65 5.80 70.10 1.48749 46 0.0 8.30 1.

47 0.0 69.20 64.10 1.51633 48 0.0 0.0 1. 47 0.0 69.20 64.10 1.51633 48 0.0 0.0 1.

f: Brennweite f 12.2329 45.4191 215.2838 l1 2.0159 74.4159 113.6159 Q2 171.6342 80.8184 1.8083 1.5000 19.9158 59.7260 Tabelle 2: Daten des Licht-Projektionssystems Fläche Krümmungsradius Dicke bzw. Brechungsindex Nr. (R) Luftab- (d-Linie) stand (d) 14" 223.65 8.56 1.79116 15" -1328.76 9.36 1.f: focal length f 12.2329 45.4191 215.2838 l1 2.0159 74.4159 113.6159 Q2 171.6342 80.8184 1.8083 1.5000 19.9158 59.7260 Table 2: Data of the light projection system Area Radius of curvature Thickness or refractive index No. (R) Air gap (d-line) distance (d) 14 "223.65 8.56 1.79116 15" -1328.76 9.36 1.

16" -128.01 5.56 1.50974 17" -202.12 37.64 1. 16 "-128.01 5.56 1.50974 17" -202.12 37.64 1.

18" 84.23 9.65 1.79116 19" 443.23 1. 18 "84.23 9.65 1.79116 19" 443.23 1.

Scheitelkoordinaten Richtungskosinus Fläche No. X Y Z X Y Z 1' 0.0 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 2' 5.50 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 3' 31.51 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 4' 36.51 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 5' 36.72 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 6' 53.06 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 7' 54.26 0.0 0.0 1. 000 0.0 0.0 8' 69.36 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 9' 69.86 45.00 0.0 1.0000 0.0 0.0 10' 82.36 26.81 0.0 0.90631 -0.42262 0.0 11' 69.86 45.00 0.0 -1.0000 0.0 0.0 12' 82.36 75.10 0.0 0.76604 0.64279 0.0 13' 104.86 110.00 0.0 1.0000 0.87519 0.0 14" 145.00 109.50 -29.45 1.0000 0.0 0.0 15" 153.56 109.50 -29.45 1.0000 0.0 0.0 16" 162.-92 109.50 -29.45 1.0000 0.0 0.0 17" 168.48 109.50 -29.45 1.0000 0.0 0.0 18" 206.12 109.50 -29.45 1.0000 0.0 0.0 19" 215.77 109.50 -29.45 1.0000 0.0 0.0 Die Stelle, an der das Lichtemissionselement angebracht ist: (313.3, 109.5, -29.45) Tabelle 3: Daten des Licht-Empfangssystems Fläche Krümmungsradius Dicke bzw. Brechungsindex (R) Luftab- (d-Linie) stsd (d) 14' 144.93 5.53 1.79116 15' -853.24 6.05 1. Vertex coordinates direction cosine surface No. X Y Z X Y Z 1 '0.0 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 2 '5.50 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 3' 31.51 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 4 '36.51 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 5' 36.72 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 6 '53.06 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 7 '54.26 0.0 0.0 1. 000 0.0 0.0 8' 69.36 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 9 '69.86 45.00 0.0 1.0000 0.0 0.0 10' 82.36 26.81 0.0 0.90631 -0.42262 0.0 11 '69.86 45.00 0.0 -1.0000 0.0 0.0 12 '82.36 75.10 0.0 0.76604 0.64279 0.0 13' 104.86 110.00 0.0 1.0000 0.87519 0.0 14 "145.00 109.50 -29.45 1.0000 0.0 0.0 15" 153.56 109.50 -29.45 1.0000 0.0 0.0 16 "162.-92 109.50 -29.45 1.0000 0.0 0.0 17" 168.48 109.50 -29.45 1.0000 0.0 0.0 18 "206.12 109.50 -29.45 1.0000 0.0 0.0 19" 215.77 109.50 -29.45 1.0000 0.0 0.0 The place where the light emitting element is attached: (313.3, 109.5, -29.45) Table 3: Data of the light receiving system Area Radius of curvature Thickness or refractive index (R) Air deflection (d-line) stsd (d) 14 '144.93 5.53 1.79116 15' -853.24 6.05 1.

16' -82.59 3.60 1.50974 17' -131.00 24.33 1. 16 '-82.59 3.60 1.50974 17' -131.00 24.33 1.

18' 53.94 6.24 1.79116 19' 284.81 1. 18 '53.94 6.24 1.79116 19' 284.81 1.

Fläche Scheitelkoordinaten Richtungskosinus No. X Y Z X Y Z 1' 0.0 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 2' 5.50 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 3' 31.51 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 4' 36.51 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 5' 36.72 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 6' 53.06 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 7 54.26 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 8' 69.36 0.0 0.0 1.0000 o.o 0.0 9' 69.86 45.00 0.0 1.0000 0.0 0.0 10' 82.36 26.81 0.0 0.90631 -0.42262 0.0 11' 69.86 45.00 0.0 -1.0000 0.0 0.0 12' 82.36 75.10 0.0 0.76604 0.64279 0.0 13' 104.86 110.00 0.0 -0.48378 0.87519 0.0 14' 145.00 109.50 28.20 1.0000 0.0 0.0 15' 150.53 109.50 28.20 1.0000 0.0 0.0 16' 156.58 109.50 28.20 1.0000 0.0 0.0 17' 1es0.18 109.50 28.20 1.0000 0.0 0.0 181 184.51 109.50 28.20 1.0000 0.0 0.0 19' 190.75 109.50 28.20 1.0000 0.0 0.0 Die Stelle, an der das photoelektrische Lichtempfangselement angebracht ist: (250.4, 109.5, 28.20) Beschrieben wird ein optisches System, bei dem ein Lichtstrahl von einer Projektionseinrichtung von der Bildseite des optischen Fokussierelements des optischen Systems mit Fokussierfunktion auf ein Objekt huber das optische Fokussierelement projiziert wird; der vom Objekt reflektierte Lichtstrahl geht erneut durch das optische Fokussierelement und wird dann mittels einer Lichtempfangseinrichtung erfaßt, wodurch die Entfernung zum Objekt gemessen werden kann; bildseitig vom optischen Fokussierelement ist ein Licht-Richtelement angeordnet, das Totalreflexion verwendet, um den Lichtstrahl von der Licht-Projektionseinrichtung auf das optische Fokussierelement zu richten und den Lichtstrahl vom optischen Fokussierelement auf die Licht-Empfangseinrichtung zu richten. LeerseiteSurface vertex coordinates Direction cosine No. X Y Z X Y Z 1 '0.0 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 2 '5.50 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 3' 31.51 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 4 '36.51 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 5' 36.72 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 6 '53.06 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 7 54.26 0.0 0.0 1.0000 0.0 0.0 8 '69.36 0.0 0.0 1.0000 o.o 0.0 9 '69.86 45.00 0.0 1.0000 0.0 0.0 10' 82.36 26.81 0.0 0.90631 -0.42262 0.0 11 '69.86 45.00 0.0 -1.0000 0.0 0.0 12 '82.36 75.10 0.0 0.76604 0.64279 0.0 13' 104.86 110.00 0.0 -0.48378 0.87519 0.0 14 '145.00 109.50 28.20 1.0000 0.0 0.0 15' 150.53 109.50 28.20 1.0000 0.0 0.0 16 '156.58 109.50 28.20 1.0000 0.0 0.0 17' 1es0.18 109.50 28.20 1.0000 0.0 0.0 181 184.51 109.50 28.20 1.0000 0.0 0.0 19 '190.75 109.50 28.20 1.0000 0.0 0.0 The place where the photoelectric light receiving element is attached is: (250.4, 109.5, 28.20) An optical system is described, in which a light beam from a projection device from the image side of the optical Focusing element of the optical system with a focus function on an object projecting the focusing optical element; the light beam reflected from the object goes through the optical focusing element again and is then by means of a light receiving device detects, whereby the distance to the object can be measured; on the image side from the optical Focusing element, a light directing element is arranged that uses total reflection, around the light beam from the light projection device onto the optical focusing element to direct and the light beam from the optical focusing element to the light receiving device to judge. Blank page

Claims

Claims 1. An optical system in which a light beam of a light projecting device from the image side of the optical focusing element of the optical system with a focusing function on an object via the optical focusing element is projected and the light beam reflected from the object again through the optical Focusing element passes through and then by means of a light receiving device is detected, whereby the distance to the object can be measured, characterized in that that a light-directing element is arranged on the image side of the optical focusing element is the total internal reflection for directing the light beam from the light projecting device on the optical focusing element and for directing the light beam from the optical Focusing element used on the light receiving device.

2. Optical system according to claim 1, characterized in that the intersection points at which the optical light projection axis of the light projection device is located and the light receiving optical axis of the light receiving device having the principal plane of the optical system cut asymmetrically with respect to of the intersection the main plane and the optical axis of the -optical system are.

3. Optical system according to claim 1 or 2, characterized in that that the light directing optical element has a reflecting surface capable of selectively the light beam with a wavelength range as produced by the light projection device is emitted to reflect.

4. Optical system according to claim 3, characterized in that the optical light-directing element is a glass block with parallel flat surfaces, which is provided so that its surfaces are orthogonal to the optical axis of the optical System is that the glass block is provided with a reflective surface, and that the light beam from the light projecting device one or more times from the parallel flat surfaces of the glass block is totally reflected and then enters the optical focusing element via the reflective surface, during the Light beam from the optical focusing element passes through the reflective surface and then totally reflected once or several times by the parallel flat surfaces and then enters the light receiving device.