DE3401798A1

DE3401798A1 - Entfernungsmesser

Info

Publication number: DE3401798A1
Application number: DE19843401798
Authority: DE
Inventors: Seiichi Hachioji Tokyo Isoguchi; Takashi Yokosuka Kanagawa Nishibe; Kiziro Tokyo Suzuki; Koji Watanabe; Shotaro Yokoyama
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd; Konica Minolta Inc; Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Konica Minolta Inc
Priority date: 1983-01-21
Filing date: 1984-01-19
Publication date: 1984-07-26
Also published as: GB2137450A; JPH0370765B2; US4652119A; GB8401538D0; JPS59133510A; GB2137450B; DE3401798C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Entfernungsmesser zur Verwendung bei einem optischen Gerät, z.B. einer selbstscharfstellenden Kamera, d.h. einer sog. Autofocus-Kamera.

Das Prinzip der Entfernungsbestimmung oder -messung bei einem herkömmlichen Entfernungsmesser ist in Fig. veranschaulicht. Darin bedeuten: 1 = Aufnahmeobjekt,

2 und 3 = Linsen, 4 = Brennebene der Linsen, 5, 6 und 7 = Bilder (Abbildungen), 8 = eine erste Reihe von Lichtempfangselementen und 9 = eine zweite Reihe von Lichtempfangselementen.

Das Aufnahmeobjekt 1 wird dabei durch die Linsen 2 und

3 bei 5 und 6 in der Brennebene 4 abgebildet. Wenn sich das Aufnahmeobjekt in der Entfernung "Unendlich" befindet, fallen die von ihm ausgehenden Lichtstrahlen längs des Strahlengangs i, auf die Linse 3, um auf der Brennebene 4 ein Bild 7 zu formen. Wenn daher der Abstand zwischen den beiden Bildern 6 und 7 gemessen werden kann, kann die Entfernung a zum Aufnahmeobjekt 1 unter Anwendung der bekannten Triangulationstechnik nach folgender Gleichung bestimmt werden:

f B
_ e

■ ei — ———

In dieser Gleichung bedeuten: f = Brennweite der

^e

Linsen 2 und 3 und B = Abstand zwischen den optischen Achsen der Linsen 2 und 3. Zur Erzielung eines scharfen Bilds (bzw. Abbildung) auf der Brennebene wird die Brennweite f so eingestellt, daß sie der Beziehung f ^a genügt. Normalerweise ist das Objektbild 7 bei Entfernung "Unendlich"nicht abgreifbar, so daß in diesem Fall das durch die Linse 2 entworfene Bild 5 benutzt wird. Zur Bestimmung der Lagen dieser Bilder oder des

Abstands zwischen ihnen sind in der Nähe der Stellen, an denen die betreffenden Bilder oder Abbildungen durch die Linsen 2 und 3 auf der Brennebene 4 erzeugt werden, eine erste und eine zweite Reihe von Lichtempfangsele,-menten 8 bzw. 9 angeordnet, bei denen" diejenigen Elemente, die bei "Unendlich"-Einstellung denselben Bildpunkt bilden, als paarweise zugeordnete bzw. paarige Elemente angesehen werden. Die Entfernungsbestimmung erfolgt dabei anhand einer Korrelation oder eines Vergleichs der Ausgangssignale der betreffenden Lichtempfangselemente auf der Grundlage der paarigen Elemente.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des Mechanismus bzw. Aufbaus eines Entfernungsmessers, wie er üblicherweise zur Bestimmung des Abstands χ zwischen dem Objekt(ab)bild 7 in der Entfernung "unendlich" und dem reellen Bild benutzt wird. Dabei sind mit 8 und 9 die Reihen der in Fig. 1 dargestellten Lichtempfangselemente, mit 10 und 11 eine Reihe von Binärkodierschaltungen, mit 12 und 13 Schieberegister, mit 14 eine Reihe von Koinzidenzmeßschaltungen, mit 15 ein Zähler und mit 16 eine Entscheidungsschaltung bezeichnet. Die analogen Ausgangssignale der betreffenden Lichtempfangselemente in den

2.5 Reihen 8 und 9 werden auf der Grundlage eines zutreffenden Schwellenwertpegels als den Pegel "0" oder "1" besitzend durch die Binärkodierschaltungen 10 und 11 diskriminiert und in die Schieberegister 12 und 13 eingeschrieben; letztere Einheiten brauchen nicht unbedingt Schieberegister zu sein, doch bildet vorzugsweise mindestens eine dieser Einheiten eine Schieberegister. Die Ausgangssignale der betreffenden Bits dieser Schieberegister 12 und 13 werden der Koinzidenzmeßschaltungsreihe 14 in einer vorbestimmten Kombination, wie vorher erwähnt, eingespeist. Jede Schaltung dieser Reihe 14 liefert ein Signal "1", wenn die beiden Eingangssignale gleich sind, und ein Signal "0", wenn sie

verschieden sind. Von den Ausgangssignalen der Koinzidenzrneßschaltungsreihe 14 werden diejenigen mit

dem Pegel "1" durch den Zähler 15 gezählt und der Ent-5

Scheidungsschaltung 16 eingegeben. Letztere speichert diese Zahl und verschiebt sodann das Schieberegister 12 oder 13, um anschließend das Ausgangssignal des Zählers 15 wieder auszulesen und zu speichern. Dieses

Verschieben der Schieberegister 12, 13 sowie das Aus-10

lesen/Speichern der Zähler-Ausgangssignale werden in einer vorbestimmten Zahl wiederholt, und der größte Zähler-Zählstand wird bestimmt. Hierbei zeigen die Bilder an den betreffenden Reihen 8 und 9 der Empfangselemente die größte Koinzidenz, und die Zahl der Ver-

Schiebungen der Schieberegister aus dem Anfangszustand, in welchem maximale Koinzidenz gegeben ist, entspricht x. Wenn hierbei jedoch die Ausgangssignale der Lichtempfangselemente unmittelbar verarbeitet werden, besteht die Gefahr für einen Fehlbetrieb aufgrund von

Rauschen bzw. Störsignalen der Lichtempfangselemente oder einer Abweichung zwischen ihnen.

Fig. 3 zeigt graphische Darstellungen des Einflusses

von Rauschen bzw. Störsignalen auf das Ausgangssignal ο, ρ*

der Lichtempfangselemente. Dabei sind die Lage des jeweiligen Elements auf der Abszisse und sein Ausgangssignal auf der Ordinate aufgetragen.

Es ergeben sich keine ernstlichen Schwierigkeiten, wenn

das Störsignal beiden Ausgangswellenformen der Lichtempf angselementreihe 8 gemäß Fig. 3a und der Lichtempf angselementreihe 9 gemäß Fig. 3b in gleichem Maße überlagert ist. Falls aber ein versetztes (offset) oder ein rampenförmiges (sägezahnförmiges) Störsignal gemäß Fig. 3c bzw. 3d der Ausgangswellenform einer der Lichtempf angselementreihen, z.B. der Reihe 9, überlagert ist, steigt die Ausgangsgröße insgesamt'oder zu einem

beträchtlichen Teil gemäß Fig. 3e oder 3f über den Schwellenwert hinaus an, so daß bei einem Vergleich dieser beiden Ausgangsgrößen in diesem Zustand unweigerlich eine Fehlentscheidung stattfindet.

Die bisher verwendete Binärkodierschaltung für die Ausgangssignale der Lichtempfangselemente besitzt beispielsweise den im folgenden beschriebenen Aufbau.

Fig. 4 ist ein Schaltbild einer solchen bisherigen Binärkodierschaltung. Dabei ist nur eine einzige Schaltung für ein Bit dargestellt, doch sind in der Praxis solche Schaltungseinheiten in einer gewünschten Zahl

vorgesehen, die eine Binärkodierschaltungsreihe entsprechend der Reihe der Lichtempfangselemente bilden. Gemäß Fig. 4 sind eine Photodiode (Lichtempfangselement) 17, Schalttransistoren 18 und 19, ein Kondensator 20 und ein Inverter 21 vorgesehen.

Im Betrieb wird zunächst der Schalttransistor 18 durch ein Freigabe- oder Löscheingangssignal CLEAR durchgeschaltet, um den Kondensator (C) 20 zu entladen. Sodann wird der Schalttransistor 18 durch ein Freigabe-25

eingangssignal CLEAR zum Sperren gebracht, während der Schalttransistor 19 durch ein Eingangssignal G durchgeschaltet wird. Infolgedessen fließt ein der Lichtintensität im wesentlichen proportionaler Strom i von der Photodiode 17 über den Schalttransistor 19 zum Konden-

sator 20. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne t nach dem Durchschalten des Schalttransistors 19 bewirkt das Eingangssignal G das Sperren des Schalttransistors 19. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kondensator 20 mit einer elektrischen Ladung entsprechend etwa i_ χ t_ aufgeladen; demzufolge wird eine Spannung Vin = it/C dem Eingang des Inverters 21 aufgeprägt. Wenn die Schwellenwertspannung des Inverters 21 z.B. gleich Vth ist, ist die Inverter-Ausgangsgröße "0" im Fall von Vin = Vth

und "1" im Fall von Vin<Vth. Diese Änderung der Ausgangsgröße entsprechend der Beziehung zwischen Vin und Vth kann durch Anschalten eines weiteren Inverters an ° den Inverter 21 umgekehrt werden. Wesentlich ist dabei die Leit- bzw. Durchschaltzeit t des Schalttransistors 19. Wenn diese Zeit zu lang ist, wird der Kondensator 20 überladen, und das Inverter-Eingangssignal übersteigt die Schwellenwertspannung in allen Lichtempfangselementen. Wenn andererseits die Durchschaltzeit zu kurz ist, wird der Kondensator 20 zu wenig aufgeladen, so daß das Inverter-Eingangssignal die Schwellenwertspannung in keinem der Lichtempfangselemente übersteigen kann. Wenn daher die Binärkodierung ohne Berücksichtigung der Zeit t erfolgt, wird nur ein Muster einer ganzen "0" oder einer ganzen "1" geliefert, und es kann keine Information erhalten werden. Die optimale Einstellung der Zeit t muß daher unter Berücksichtigung der von der Gesamtreihe der Lichtempfangselemente empfangenen Lichtmenge erfolgen, doch ist diese Einstellungs- oder Steuerungsart allgemein kompliziert und umständlich.

Im Hinblick auf die beim Stand der Technik gegebenen Probleme liegt damit der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Entfernungsmesser zu schaffen, der praktisch frei ist vom Einfluß von Störsignal und Änderung oder Abweichung der Lichtempfangselemente und der keine komplizierte Steuerung erfordert.
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Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die Quantisierung der Analogausgangssignale von den Lichtempfangselementen für die Umwandlung eines optischen Bilds in ein elektrisches Signal nicht, wie

beim Stand der Technik, durch Vergleich mit einem vorbestimmten logischen Pegel, sondern durch Vergleichen der Ausgangssignale von mindestens zwei Lichtempfangselementen jeder Gruppe erfolgt, indem die Ausgangssignale in die folgenden drei Kategorien eingeteilt werden: 1. Ein Ausgangssignal ist größer als das andere; 2. beide Ausgangssignale sind gleich groß; 3. ein Ausgangssignal ist kleiner als das andere. Durch Ausführung der Quantisierung auf diese Weise kann der Einfluß von Störsignalen ("Rauschen") usw. wirksamer und mit einer einfacheren Schaltung als bei der bisherigen Anordnung ausgeschaltet werden.

Nachstehend ist zunächst das Verfahren zur Unterteilung oder Einteilung der analogen Ausgangs(signal)wellenformen der Lichtempfangselemente in die drei Kategorien, d.h. das Grundprinzip der Erfindung, erläutert.

Die Fig. 5a und 5b sind graphische Darstellungen zur Veranschaulichung dieses Prinzips. Es sei angenommen, daß sich die Ausgangssignale von einer Gruppe der Lichtempfangselemente (Wandlerelemente) auf die in Fig. 5a gezeigte Weise darstellen lassen; in diesem Fall bestehen die folgenden drei Muster der Neigung der Wellenform: Die Neigung verläuft "nach rechts oben" (Anstiegstendenz), wenn nämlich bei einem Vergleich der beiden Lichtempfangselement-Ausgangssignale dasjenige an der rechten Seite größer ist als das an der linken Seite, wie bei UPl - UP3 dargestellt; die Neigung verläuft "nach rechts unten" (Abfalltendenz), wenn das Lichtempfangselement-Ausgangssignal an der rechten Seite kleiner ist als das an der linken Seite, wie bei DNl - DN2 dargestellt; und die Neigung beträgt "Null" (die Kurve ist im wesentlichen flach), wenn das Ausgangssignal an der rechten Seite im wesentlichen dem an der linken Seite gleich ist, wie durch FTl - FT4 angegeben. Wenn somit die

Wellenform durch Kombinieren der Ausgangszustände ql, q2 und q3 dreier verschiedener Flipflops Ql, Q2 bzw. Q3 entsprechend den drei Mustern der Wellenformneigung ("nach rechts oben", "nach rechts unten" bzw. "flach") ausgedrückt wird, kann die Quantisierung auf die in Fig. 5b gezeigte Weise erfolgen. Auch wenn auf die anhand von Fig. 3 beschriebenen Weise ein versetztes oder ein leicht rampenförmiges Ausgangssignal überlagert ist, kann gemäß dieser Quantisierungsformel vorausgesetzt werden, daß der entsprechende Einfluß kaum bis zum Zustand der Neigung reicht, so daß der Einfluß von Störsignalen usw. ganz erheblich verringert werden kann.

Bezüglich der Verarbeitung nach der Quantisierung der Lichtempfangselement-Ausgangssignale steht umfangreiche Literatur zur Verfügung; diese Verarbeitung betrifft jedoch die Erfindung nicht unmittelbar, so daß sie vorliegend auch nicht näher beschrieben ist.

Im folgenden ist nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Entfernungsmeßprinzips nach einem Triangulationsverfahren,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines bisherigen Entfernungsmessers,

Fig. 3a bis 3f graphische Darstellungen des Einflusses von versetzten (offset) oder rampenförmigen Störsignalen usw. auf die Ausgangssignale der Lichtempfangselemente,

Fig. 4 ein Schaltbild einer Binärkodierschaltung für ein Bit,

Fig. 5a und 5b graphische Darstellungen zur Verdeutlichung des der Erfindung zugrundeliegenden Prinzips,

Fig. 6 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung und

10. Fig. 7a und 7b graphische Darstellungen der Abtastsignal-Wellenformen (strobe signal waveforms) bei der Schaltung nach Fig. 6.

Die Fig. 1 bis 5 sind eingangs bereits erläutert worden.

Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entfernungsmessers umfaßt (jeweils) ein Wandlerelement aus einer Photodiode 171 (172), Schalttransistoren 181, 191 (182, 192), einem Kondensator 202 (202) und einem Inverter 211 (212) sowie weiterhin Flipflops 22 - 24, NOR-Glieder 25 - 29, ein NAND-Glied 30 und einen Inverter 31. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Wandlerelemente 41, 42 als zwei benachbarte Elemente oder zwei beliebig gewählte Elemente in einer der beiden Gruppen von Wandlerelementen dargestellt sind, wobei ihr Aufbau dem Element nach Fig. entspricht. Wenn bei den Flipflops 22 (Ql), 23 (Q2) und 24 (Q3) am Eingang S (SET) eine. "0" anliegt, ist der Ausgang Q (Q) zur Lieferung einer "1" ("0") gesetzt; wenn am Eingang R (RESET) eine "0" anliegt, ist der Ausgang Q (Q) zur Lieferung von "0" ("1") rückgesetzt. , Zu Beginn des Betriebs werden die Flipflops 22 - 24 durch das Signal RESET gleichzeitig mit der Entladung der Kondensatoren 201 und 202 durch das Eingangssignal CLEAR rückgesetzt, und der Ausgang Q (Q) geht auf ¹¹O" ("1") über. Der Eingang RESET geht nur dann auf "0" über, wenn der Ausgang Q zu Beginn des Betriebs

auf "O" gesetzt ist oder wird; anschließend bleibt er auf "1" gesetzt. Ein Signalimpuls oder Impulssignal ^ ~$ des Pegels "0" (im folgenden als Abtastsignal bezeichnet) besitzt ein festes oder variables Zeitintervall, das durch eine nicht dargestellte Steuerung gesteuert wird. Die NOR-Glieder 25, 26 liefern ein Signal, das nur dann signifikant ist, wenn der Ausgang Q des Flipflops 24 "0" ist und auch das Abtastsignal j? gleich "0" ist; d.h. die Ausgangssignale der Inverter 211, 212 werden durch dieses Signal umgekehrt (invertiert). Es ist somit zu beachten, daß das Abtastsignal ^ ein Signal zum Abtasten der Ausgangssignale der betreffenden Wandlerelemente 41, 42 darstellt, wobei die den NOR-Gliedern 25, 26 nachgeschalteten Schaltkreise mit diesem Signal j? synchron arbeiten. In der folgenden Beschreibung wird daher davon ausgegangen, daß die Schaltkreise in Betrieb stehen, wenn das Signal (? gleich ο ist. In der Anfangsphase sind die Ausgangssignale der beiden Inverter 211, 212 jeweils "1", und die Ausgangssignale der NOR-Glieder 25, 26 besitzen daher den Pegel "0". Unter diesen Bedingungen bleibt der Ausgang Q des Flipflops 24 auf "0" infolge der anfänglichen Rücksetzung, doch wenn das Ausgangssignal eines der Inverter 211 oder 212 auf "0" übergeht, wird dieser Zustand erfaßt, und der Ausgang Q geht auf "1" über, worauf das Abtastsignal zu Null wird. Mit anderen Worten der Ausgang Q wird durch das Signal "1" vom Flipflop 24, unabhängig vom anderen Eingangssignal, auf "0" gesetzt. Um es anders auszudrücken: Wenn das Eingangssignal Vl des Inverters 211 oder das Eingangssignal V2 des Inverters 212 die Schwellenwertspannung übersteigt oder wenn diese beiden Signale die Schwellen- wertspannung gleichzeitig übersteigen, werden etwaige Ausgangssignale der Lichtempfangselemente als "nicht gesehen" vorausgesetzt. Andererseits stellt das Flipflop 23 fest, daß das Ausgangssignal eines Wandler-

Al

elements "flach" ist. Wenn nämlich die Ausgangssignale der Inverter 211 und 212 im gleichen Takt wie das Abtastsignal zu "O" werden, gehen die Ausgangssignale beider NOR-Glieder 25, 26 auf "1" über, während das A.usgangssignal des NAND-Glieds 30 zu "0" wird, so daß das Flipflop 23 gesetzt wird und sein Ausgang Q auf "1" geht. Wenn hierbei die Ausgangssignale der In-

jQ verter 211, 212 mit vom Abtastsignal verschiedenem Takt zu "1" werden, wird das Flipflop 24 zum Anfangstakt oder -Zeitpunkt gesetzt, und das "O"-Ausgangssignal zu jedem folgenden Zeitpunkt wird zu Null, so daß die Ausgangssignale der NOR-Glieder 25 und 26 zu keinem

je Zeitpunkt gleichzeitig zu "1" werden und damit das Ausgangssignal des NAND-Glieds 30 nicht auf "0" übergeht. Infolgedessen wird das Flipflop 23 nicht gesetzt, und sein Ausgangssignal bleibt auf "0". Das Flipflop 22 stellt fest, ob das Ausgangssignal des Wandlerelements

2Q "nach rechts oben" oder "nach rechts unten" verläuft. Wenn hierbei vorausgesetzt wird, daß die Photodiode 171 relativ zur Photodiode 172 in der Gruppe der Wandlerelemente an der rechten Seite angeordnet ist, kann angenommen werden, daß dann, wenn das Ausgangssignal des Inverters 211 vor dem (des) Inverter(s) 212 zu "0" wird, das Ausgangswellenformmuster "nach rechts unten" verläuft, während es im anderen Fall "nach rechts oben" verläuft. Unter der Voraussetzung, daß das Ausgangssignal des Inverters 211 früher als das des Inverters

_a0 212 zu "0" geworden ist, gehen das Ausgangssignal des NOR-Glieds 26 auf "1" und das Ausgangssignal des In- ' verters 31 auf "0" über, so daß das Flipflop 22 gesetzt wird und sein Vorwärtsausgang Q auf "1" und sein Rückwärtsausgang Q auf "0" übergehen. Da der Fall, in welchem die Ausgangssignale der Inverter 211 und 212 gleichzeitig auf "0" übergehen, vorliegend außer acht gelassen wird, entspricht der Ausgang Q des Flipflops 23 einer (logischen) "0", und die NOR-Glieder 27 und 28

AS

liefern ein Vorwärtsausgangssignal Q (ql) bzw. ein Rückwärtsausgangssignal "q (q2) des Flipflops 22. In diesem Fall, d.h. wenn das Ausgangssignal des Inverters 211 vor dem Ausgangssignal des Inverters 212 auf "0" übergeht, wird vom NOR-Glied 28 ein Ausgangssignal (q2) erhalten, durch das angegeben wird, daß die Ausgangswellenform "nach rechts unten" verläuft, d.h. abfällt.

Wenn dagegen das Ausgangssignal des Inverters 212 vor dem des Inverters 211 auf "0" übergeht, wird das Flipflop 24 gesetzt, so daß auch dann, wenn ein folgendes Ausgangssignal des Inverters 211 zu "0" wird, das Flipflop 22 nicht gesetzt werden kann und somit dieses Flip- flop 22 in seinem Anfangs- oder Ausgangszustand (Q = "0", Q = "1") verbleibt und das Ausgangssignal des Flipflops 23 ebenfalls, wie im zuerst genannten Fall, auf "0" bleibt. Im zuletzt genannten Fall wird daher ein Ausgangssignal (ql = "1") lediglich vom NOR-Glied 27 erhalten; daraus kann geschlossen werden, daß die Ausgangswellenform "nach rechts oben" verläuft, d.h. ansteigt. Im Fall, daß die Ausgangssignale beider Inverter 211 und 212 zu genau demselben Zeitpunkt zu "0" geworden sind, wird das Flipflop 23 gesetzt, und sein Ausgangssignal q3 wird, wie erwähnt, zu "1", so daß die Ausgangssignale ql, q2 der NOR-Glieder 27 bzw. 28 unabhängig davon, ob das Flipflop 22 gesetzt oder rückgesetzt wird, auf "0" übergehen. Aus den vorstehenden Ausführungen ist auch ersichtlich, daß die Torsteuerelemente (Schalttransistoren) 191, 192 der Wandlerelemente und das Signal G für ihre Ansteuerung weggelassen werden können.

Im folgenden ist das Steuerverfahren für das Abtastsignal (strobe signal) 3 beschrieben.

Die Fig. 7a und 7b veranschaulichen die Wellenform dieses Abtastsignals. Wenn die Mindest- und Höchstwerte der

/R

von einem Lichtempfangselement empfangenenLichtmenge (Intensität) zu stark voneinander verschieden sind, ändert sich dementsprechend auch die Umwandlungszeit des Wandlerelements sehr stark. Wenn somit das Signal ohne Berücksichtigung dieser variablen Umwandlungszeit zum selben Zeitintervall durchgetastet wird, insbesondere wenn die Umwandlungszeit bei wiederholter Durchführung der Vergleichsoperation lang ist, hat dies lediglich eine unnötige Erhöhung der Genauigkeit mit dem Ergebnis einer Schwächung der Störsignalfestigkeit zur Folge.

Die Intensitäten des von den beiden Lichtempfangselementen abgenommenen Lichts werden nur dann als gleich groß angesehen, wenn die beiden Ausgangssignale der Inverter 211 und 212 im selben Abtastintervall auf "0" übergehen. Wenn dieses Abtastintervall somit außerordentlich kurz ist, ist es nahezu unmöglich, diesen "gleichen" Zustand zu erfassen, und die Bedeutung der "Gleichheit" geht verloren. Mit anderen Worten: die Intensitäten des von den beiden Lichtempfangselementen empfangenen Lichts werden jeweils zu den Zeitpunkten ti bzw. t2 umgewandelt, zu denen die Ausgangssignale der Inverter 211 und 212 auf "0" gehen. Wenn somit die Beziehung von ^t = ti - t2 in bezug auf die beiden Schwellenwerte Tl, T2 (Tl < T2) z.B. ^t<T beträgt, fällt die Kurve gemäß Fig. 3 ab (nach rechts unten), während sie bei der Beziehung Tl < At < T2 "flach" ist. Wenn dagegen die Beziehung T3<At vorliegt, steigt die Kurve gemäß Fig. 3 an (nach rechts oben). Wenn hierbei die Größen der beiden Schwellenwerte Tl, T2 nicht einwandfrei entschieden oder unterschieden werden, wird der laufende Vorgang eher behindert. Dieses Problem kann durch Änderung des Abtastintervalls nach Maßgabe der Umwandlungszeit ausgeschaltet werden, so daß es der folgenden Beziehung genügt:

t ₊₁/t = f(n) (f(n) ist eine Funktion von n)

Darin bedeuten: t und t ., die Zeiten bis zum Ablauf

η n+1

des η-ten und des n+l-ten Abtastdurchgangs vom Betriebsbeginn an. Wenn der Änderungsbereich der Lichtmenge vergleichsweise schmal ist, ist die Schaltungsanordnung zur Erfüllung der obigen Bedingung kompliziert, so daß in diesem Fall das Abtastintervall so geändert wird, daß es der Bedingung

t_n+1 - t_R = f(n)

genügt.

Ersichtlicherweise veranschaulichen somit Fig. 7a einen Fall für t ,/t = k (k = eine Konstante) und Fig. 7b einen Fall für t , - t = k (k = eine Konstante). Wie vorstehend beschrieben, werden erfindungsgemäß die Ausgangssignale der Reihe von Lichtempfangs- oder Wandlerelementen, im Gegensatz zum Stand der Technik, nicht auf einem konstanten Schwellenwertpegel binär kodiert, sondern in Übereinstimmung mit dem Neigungsmuster (Gefälle, Anstieg) der Ausgangswellenform quantisiert, so daß der erfindungsgemäße Entfernungsmesser weniger störsignalanfällig ist, keine genaue und komplizierte Steuerung der Aufladezeit des durch den zu den Lichtempfangselementen fließenden Strom aufgeladenen Kondensators benötigt und daher einen einfachen Aufbau besitzt und im Vergleich zum Kostenaufwand eine hohe Meßgenauigkeit gewährleistet. Da zudem das Abtastintervall nach Maßgabe der Umwandlungszeit in den Wandlerelementen geändert werden kann, wird eine optimale Bestimmung gemäß der Umwandlungszeit ermöglicht.

Claims

Patentansprüche

° 'IL Entfernungsmesser mit einer ersten und einer zweiten optischen Einheit zum Empfangen des von einem (Aufnahme-) Objekt reflektierten Lichts auf verschiedenen (optischen) Strahlengängen zur Erzeugung von Objektbildern (-abbildungen) auf einer vorbestimmten Brenn-

¹^ ebene, einer ersten und einer zweiten Gruppe von Lichtempfangselementen, die entsprechend den Objektbildern auf der Brennebene angeordnet sind und jeweils aus einer vorbestimmten Zahl von Lichtempfangselementen zur Erzeugung eines photoelektrischen Stroms entsprechend der Intensität des empfangenen Lichts bestehen, sowie einer ersten und einer zweiten Gruppe von Wandlerelementen, die den photoelektrischen Strom jedes Lichtempfangselements der betreffenden Gruppen integrieren und die Empfangslichtintensität nach Maßgäbe der Zeit, in welcher das Integrationsprodukt eine vorgegebene Größe erreicht, in ein elektrisches Signal umwandeln, wobei die Entfernung zum Objekt anhand der Korrelation der Ausgangssignale der Lichtwandlerelementsgruppen meßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

je zwei vorbestimmte Lichtwandlerelementejeder Gruppe zur Bildung mindestens eines Paars kombiniert sind und daß eine Quantisiereinheit vorgesehen ist, durch welche die jeweiligen Intensitäten des empfangenen Lichts verglichen und quantisiert werden, und zwar entweder unmittelbar oder nach Umwandlung in eine andere Meßgröße, indem festgestellt wird, ob die Differenz der Intensitäten des empfangenen Lichts unterhalb, innerhalb oder oberhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, und die Korrelation der Ausgangssignale beider Lichtwandlerelementgruppen auf der Grundlage dieses quantisierten Ausgangssignals bestimmt wird.

Entfernungsmesser- nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich der Empfangslichtintensitäten in der Quantisiereinheit mit einer vorbestimmten Zahl von Wiederholungen durchgeführt wird und daß die Zeiten t und t , vom ersten Vergleichs durchgang bis zum η-ten und n+l-ten Vergleichsdurchgang die folgende Beziehung

mit f(n) = eine Funktion von n, besitzen.

3. Entfernungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion f(n) sich bestimmt zu:

f(n) = k (k = eine Konstante).

4. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekenn-²^ zeichnet, daß der Vergleich der EmpfangslichtIntensitäten in der Quantisiereinheit für jeweils eine vorbestimmte Zeitspanne mit einer vorbestimmten Zahl

von Wiederholungen durchgeführt wird und daß die Zeiten t und t . vom ersten Vergleichsdurchgang *° bis zum η-ten und n+l-ten Vergleichsdurchgang die folgende Beziehung besitzen:

t ,/t = f(n) (mit f(n) = Funktion von n).

5. Entfernungsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion f(n) sich bestimmt zu:

f(n) = k (k = eine Konstante).. 35