DE3411949C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Scharfstelleinrichtung, mit ersten und zweiten Lichtempfangsteilen zur Aufnahme eines Lichtstroms von einem Objekt über ein optisches System, wobei das Objekt auf der Basis der Ausgangssignale der ersten und zweiten Lichtempfangsteile entsprechend dem vom Objekt empfangenen Lichtstrom fokussiert wird.

Aus der DE 30 09 534 A1 ist eine Anordnung dieser Art zur optoelektronischen Entfernungsmessung bekannt, bei der zwei lineare Bildsensoren aus jeweils einer Anzahl von Sensorelementen über zwei optische Einrichtungen mit getrennt erhaltenen Objektbildern beaufschlagt werden, wobei hier offensichtlich das Triangulationsverfahren zur Entfernungsmessung Verwendung findet. Bei maximaler Korrelation der Sensorausgangssignale wird die zwischen den auf den beiden Bildsensoren abgebildeten Objektbildern bestehende Positionsverschiebung sodann als Maß für die Objektentfernung ermittelt. Hierbei wird in Betracht gezogen, durch zusätzliche Belichtung zumindest eines Teils des anzumessenden Objekts eine unterschiedliche Belichtung einzelner Sensorelemente herbeizuführen und hierdurch einen zusätzlichen Bildkontrast zu erzielen, um auf diese Weise den nachteiligen Einfluß von Parametertoleranzen der Sensorelemente und der Auswerteschaltung zu verringern.

Weiterhin ist aus der DE 28 38 121 B2 eine Scharfstelleinrichtung für ein optisches System bekannt, bei der eine Fokussierinformation ebenfalls durch Weiterverarbeitung von Beleuchtungsstärkesignalen einer Anzahl von in einer Objektbildebene angeordneten photoelektrischen Sensorelementen gebildet wird. Hierbei dient eine erste Gruppe von weit voneinander entfernt angeordneten Sensorelementen zur Bildung einer Grobfokussierinformation, während eine zweite Gruppe dicht beieinander angeordneter Sensorelemente zur Bildung einer Feinfokussierinformation vorgesehen ist, auf die nach Erreichen eines Maximums der Grobfokussierinformation umgeschaltet werden kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Scharfstelleinrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß eine selektive Umschaltung zwischen definierten Scharfeinstellungsermittlungsbereichen der beiden Lichtempfangsteile unter Berücksichtigung des jeweiligen Lichtempfangszustands erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Wählschaltung, durch die in einer ersten Betriebsart ein jeweiliger Teilbereich der ersten und zweiten Lichtempfangsbereiche und in einer zweiten Betriebsart ein den jeweiligen Teilbereich einschließender größerer Bereich wählbar ist, wobei die Fokussierung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der von der Wählschaltung ausgewählten Bereiche der ersten und zweiten Lichtempfangsteile erfolgt, und durch eine Einstellschaltung zur Einstellung der von den Lichtempfangsteilen aufzunehmenden Lichtmenge in Abhängigkeit vom Lichtempfangszustand der ausgewählten Bereiche.

Somit läßt sich ein jeweiliger Lichtempfangsbereich eines Lichtempfangsteils als Scharfeinstellungsermittlungsbereich derart wählen, daß er entweder nur einen kleineren Teilbereich oder einen diesen kleineren Teilbereich mitumfassenden größeren Teilbereich des jeweiligen Lichtempfangsteils bildet. Gleichzeitig wird hierbei der Lichtempfangszustand des ausgewählten Lichtempfangsbereichs überwacht und die von den Lichtempfangsteilen aufgenommene Lichtmenge entsprechend eingestellt.

Auf diese Weise kann die aufzunehmende Lichtmenge entsprechend dem Lichtempfangszustand des ausgewählten Lichtempfangsbereichs auch bei der gewünschten Umschaltung der Lichtempfangsbereiche stets genau eingestellt und damit eine sehr genaue Fokussierung gewährleistet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen des Funktionsprinzips einer üblichen Scharfstelleinrichtung,

Fig. 3(a) und 3(b) die Scharfstelleinrichtung gemäß den Fig. 1 und 2 bei Verwendung in Verbindung mit einem Varioobjektiv,

Fig. 4 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels einer üblichen photoelektrischen Lichtempfangseinrichtung,

Fig. 5(a) bis 8 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Scharfstelleinrichtung, wobei die Fig. 5(a), 5(b) und 5(c) Lichtempfangsteile einer photoelektrischen Lichtempfangseinrichtung mit Signalspeicherung, Fig. 6 ein Blockschaltbild der Lichtempfangsteile, Fig. 7A eine Treiberschaltung der Lichtempfangsteile, Fig. 7B eine zugehörige Steuerschaltung und Fig. 8 Signalverläufe bei der Treiberschaltung gemäß Fig. 7A veranschaulichen, und

Fig. 9 bis 11 ein zweites Ausführungsbeispiel der Scharfstelleinrichtung, wobei die Fig. 9 und 10 Schaltbilder von photoelektrischen Lichtempfangsteilen in Form einer ladungsgekoppelten Anordnung und einer Phototransistoranordnung und Fig. 11 eine Schaltungsanordnung zur automatischen Ansteuerung der Lichtempfangsteile gemäß den Fig. 9 und 10 veranschaulichen.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen ein Abbildungsobjektiv 1 und eine Lichtquelle 3. Ein Lichtstrom aus der Lichtquelle 3 wird über eine Lichtprojektionslinse 4 und das Abbildungsobjektiv 1 auf ein Aufnahmeobjekt 2 projiziert. Das Reflexionslicht von dem Objekt 2 wird über das Abbildungsobjektiv 1 und eine Lichtempfangslinse 5 zu einer fotoelektrischen Wandlervorrichtung 6 geleitet. Die fotoelektrische Wandlervorrichtung 6 geleitet. Die fotoelektrische Wandlerelemente 6a und 6b auf. Die Entfernung zu dem Objekt wird dadurch erfaßt, daß das Reflexionslicht von dem Objekt 2 auf gleiche Weise von den beiden fotoelektrischen Wandlerelementen 6a und 6b empfangen wird.

Wenn das Bild des aufzunehmenden Objekts durch das Abbildungsobjektiv 1 auf einer Filmoberfläche abgebildet wird und sich hierbei eine Objektebene gemäß der Darstellung in Fig. 2 einer Stelle 7 nähert, erfolgt die sich hieraus ergebende Fokusabweichung hauptsächlich an der Seite des Wandlerelements 6b, wobei das Bild des auf das Objekt projizierten, durch das Objektiv 1 und die Lichtempfangslinse 5 erzeugten Punktlichtes durch einen Lichtstrom 8 dargestellt wird. Infolgedessen tritt zwischen den Wandlerelementen 6a und 6b ein Unterschied hinsichtlich der empfangenen Lichtmenge auf. Somit gibt die Erfassung dieses Unterschieds an, daß das Objekt näher als auf einer erwarteten Objektebene liegt. Daraufhin wird das Objektiv 1 so verstellt, daß es in eine entsprechende Scharfeinstellungslage gebracht wird.

Bei der Änderung einer Lage des Objekts ändert sich jedoch der auf die Wandlerelemente 6a und 6b fallende Lichtstrom nicht immer in genauer Proportion zur Änderung der Objektlage. Beispielsweise arbeitet im Falle eines Varioobjektivs gemäß den Fig. 3(a) und 3(b) die fotoelektrische Wandlervorrichtung 6 auf richtige Weise, wenn das Objektiv in die Tele-Endstellung gemäß Fig. 3(a) eingestellt ist, da hierbei im Linsensystem des Varioobjektivs ein Projektionslichtstrom 10 nicht einen Haupt-Empfangslichtstrom 11 und einen Lichtstrom 12 überkreuzt, welcher an den Randteil der fotoelektrischen Wandlervorrichtung gelangt. Bei dem Fall gemäß Fig. 3(b), bei dem das Objektiv in die Weitwinkel-Endstellung eingestellt ist, ergibt sich jedoch eine Überlappung des sich aus der Lichtprojektion ergebenden Lichtstroms 10 mit dem Lichtstrom 12 des Lichtempfangsrands an einem Linsenteil 13. Dadurch erzeugt die innere Reflexion an der Linsenfläche Innenreflexionslicht, das zum Randteil des fotoempfindlichen Elements zurückkehrt und eine Unterscheidung gegenüber von dem Objekt her kommendem Reflexionslicht behindert. Dies kann zu einer fehlerhaften Funktion führen. Ferner treten gleichartige Mängel auch manchmal in Abhängigkeit von der Objektentfernung oder aufgrund einer Verstellung der Fokussierlinse auf. Vorkehrungen, dies durch Verkleinern der Lichtempfangsfläche der fotoelektrischen Wandlervorrichtung 6 zu verhindern, führen zu anderen Unzulänglichkeiten. In diesem Fall kann dann, wenn bei der Verstellung des Objektivs in die Tele-Endstellung das Reflexionslicht in starkem Ausmaß abweicht, das Punktlicht des Reflexionslichts aus der Lichtempfangsfläche auswandern, so daß eine Messung unmöglich wird.

Bei der Erfassung des Differenzsignals aus den gepaarten fotoelektrischen Wandlerelementen ermöglicht es ferner eine Vergrößerung der Lichtempfangsfläche, das Signal trotz einer großen Abweichung bzw. Auswanderung zu erfassen. In diesem Fall setzt diese Gestaltung jedoch die Abweichungserfassungs-Genauigkeit für eine feine Änderung des Lichtstroms in der Nähe eines Scharfeinstellungspunktes herab.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer üblichen Gestaltung von fotoelektrischen Wandlerelementen. Diese übliche Anordnung enthält fotoelektrische Wandlerelemente 21 und 22, die den vorstehend beschriebenen fotoelektrischen Wandlerelementen 6a und 6b entsprechen, sowie Schaltglieder 23 und 24 zum Auslesen der von den Wandlerelementen 21, 22 erzeugten beiden fotoelektrischen Signale. Die Schaltglieder 23, 24 werden über eine Leitung 25 geschaltet. Die fotoelektrischen Umwandlungswerte aus den Wandlerelementen 21 und 22 werden an Leitungen 28 und 29 abgegeben, die jeweils Sammel- oder Speicherkondensatoren 26 bzw. 27 parallel geschaltet sind. Damit wird ein Meßsignal, das das vorstehend beschriebene Ausmaß der Abweichung des Reflexionslichts darstellt, als Spannungs- oder Ladungsdifferenz zwischen diesen beiden Leitungen erhalten.

In den Fig. 5(a) bis 8 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Scharfstelleinrichtung veranschaulicht, wobei die Fig. 5(a), 5(b) und 5(c) Lichtempfangsteile einer photoelektrischen Lichtempfangseinrichtung mit Signalspeicherung zeigen.

Fig. 5(a) zeigt schematisch elektrische Ladungsmengen A und B, die an zwei fotoelektrischen Wandlerteilen A1 und B1 durch von einem Aufnahmeobjekt kommendes Reflexionslicht erzeugt werden, wenn aus einer Lichtquelle Licht projiziert wird, sowie weitere elektrische Ladungsmengen A0 und B0, die durch Umgebungslicht erzeugt werden, wenn kein Licht projiziert wird. Die Summen A+A0 und B+B0 der elektrischen Ladungsmengen werden aus den fotoelektrischen Wandlerteilen A1 und B1 einem ersten bzw. zweiten Ladungsspeicherteil A2 bzw. B2 zur Speicherung zugeführt. Andererseits werden die an den fotoelektrischen Wandlerteilen A1 und B1 ohne die Lichtprojektion erzeugten Ladungsmengen A0 und B0 jeweils in einen dritten bzw. vierten Ladungsspeicherteil A3 bzw. B3 eingespeichert. Dann werden mittels einer Differenzschaltung die Differenzen zwischen diesen gespeicherten Ladungen gebildet, um allein die Mengen A und B der elektrischen Ladungen gemäß Fig. 5(b) zu ermitteln, welche nur die sich aus der Lichtprojektion ergebende Reflexionslichtkomponente darstellen. Gemäß Fig. 5(c) ist das für die Entfernungsmessung eingesetzte Linsensystem als in der Scharfeinstellungslage stehend anzusehen, wenn die beiden Ladungsmengen A und B gleich sind, als in einer Naheinstellungslage stehend anzusehen, wenn der Zusammenhang A<B besteht, und als in einer Ferneinstellungslage stehend anzusehen, wenn der Zusammenhang A<B besteht. Wenn ferner in diesem Fall die Ladungsmenge A+B auf einem konstanten Wert gehalten wird, wird die Steilheit des Differenzwerts A-B in der Nähe der Scharfeinstellungslage nahezu unveränderlich, so daß dadurch die Scharfeinstellungsgenauigkeit konstant gehalten werden kann.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der bei der Scharfstelleinrichtung verwendeten Differenz-Lichtempfangsvorrichtung. Die Vorrichtung weist fotoempfindliche Elemente auf, von denen eines aus Lichtempfangsteilen AS1 und AS2 besteht, während das andere aus Lichtempfangsteilen BS1 und BS2 besteht. Die Lichtempfangsteile AS1 und AS2 bilden einen ersten fotoelektrischen Wandlerteil, während die Lichtempfangsteile BS1 und BS2 einen zweiten fotoelektrischen Wandlerteil bilden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jeder fotoelektrische Wandlerteil so gestaltet, daß er zwei Lichtempfangsteile AS1 und AS2 bzw. BS1 und BS2 hat. Jeder Wandlerteil kann jedoch auch mehr als zwei Lichtempfangsteile aufweisen. Es sind ein erster und ein zweiter Ladungsspeicherteil AL und BL vorgesehen, die zur Speicherung der Summe aus dem sich durch die Lichtprojektion der Leuchtvorrichtung 20 bzw. des Leuchtelements L0 ergebenden Reflexionslicht und dem sich ohne das projizierte Licht aus dem Umgebungslicht ergebenden Reflexionslicht ausgebildet sind; ein dritter und ein vierter Ladungsspeicherteil AD und BD speichern das Umgebungslicht, das empfangen wird, wenn kein Licht projiziert wird; Integrationslöschschaltglieder IW1, IW2, IY1 und IY2 sind zum Ableiten der von den Lichtempfangsteilen AS1 und BS1 erzeugten elektrischen Ladungen bei hohem Pegel eines Signals ΦICG2 geschaltet; Integrationslöschschaltglieder IT1, IT2, IZ1 und IZ2 sind zur Ableitung der von den Lichtempfangsteilen AS2 und BS2 erzeugten elektrischen Ladungen bei hohem Pegel eines Signals ΦICG1 vorgesehen; Ladungsübertragungsschaltglieder SH1 und SH2 lassen das Einspeichern der von den Lichtempfangsteilen AS1, AS2, BS1 und BS2 der Wandlerteile in die Speicherteile AL und BL zu, wenn Signale ΦICG1 und ΦICG2 niedrigen Pegel haben und ein Signal ΦSH hohen Pegel hat, und das Einspeichern der von den Lichtempfangsteilen AS1, AS2, BS1 und BS2 der Wandlerteile erzeugten elektrischen Ladungen in die Ladungsspeicherteile AD und BD zu, wenn das Signal ΦSH niedrigen Pegel hat und über einen Inverter IN1 das Ladungsübertragungsschaltglied SH2 hohen Pegel erhält. Ferner sind Ladungsübertragungsschaltglieder TG1 bis TG4 vorgesehen, die die an den Ladungsspeicherteilen AL, BL, AD und BD gespeicherten Ladungen zu Ladungs/Spannungs-Umsetzteilen BC1 bis BC4 übertragen, wenn ein Signal ΦTG hohen Pegel hat und dadurch ein Signalauslesevorgang herbeigeführt wird. Der Umsetzteil BC1 ist zur Aufnahme des Signals A+A0 vorgesehen, der Umsetzteil BC2 zur Aufnahme des Signals B+B0, der Umsetzteil BC3 zur Aufnahme des Signals A0 und der Umsetzteil BC4 zur Aufnahme des Signals B0. Über eine Differenzverstärkerschaltung DA1 wird ein Signal (A+A0)-A0=A, über eine Differenzverstärkerschaltung DA2 ein Signal (B+B0)-B0=B und über eine Differenzverstärkerschaltung DA3 ein Signal A-B in der Form eines Signals VA-B erzeugt. Die elektrischen Ladungen (A+A0) und (B+B0) sowie A0 und B0, die an den Ladungsspeicherteilen AL und BL sowie den Ladungsspeicherteilen AD und BD gespeichert sind, werden jeweils zerstörungsfrei über potentialfreie Schaltglieder FG1 und FG2 ausgelesen. Dadurch wird über eine Differenzverstärkerschaltung DA4 ein Signal VA+B erzeugt, gemäß der Beziehung

(A + A0) + (B + B0) - (A0 + B0) = A + B.

Wenn das Ausgangssignal VA+B einen Bezugswert erreicht, wird ein Signalauslesevorgang ausgeführt. Nach der Ermittlung der Signalauslesung wird ein Signal ΦRS auf hohen Pegel gesetzt, um ungenutzte Signale zu löschen bzw. abzuleiten.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Lichtempfangsteile AS1, BS1, AS2 und BS2 durch die Integrationslöschschaltglieder IW1, IW2, IY1 und IY2 gewählt, jedoch können die Ladungsübertragungsschaltglieder SH1 und SH2 so aufgeteilt werden, daß sie den Lichtempfangsteilen AS1, BS1, AS2 und BS2 entsprechen, und die Lichtempfangsteile AS1, BS1, AS2 und BS2 durch das Steuern der aufgeteilten Ladungsübertragungsschaltglieder SH1 und SH2 gewählt werden.

Fig. 7A zeigt ein Beispiel einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Ansteuerung der fotoelektrischen Wandlervorrichtung nach Fig. 6. Fig. 8 zeigt Signalverläufe, die von den wesentlichen Teilen der Treiberschaltung nach Fig. 7A erzeugt werden. In Fig. 7A stellt ein Block 10 eine Start- bzw. Anlaßschaltung dar. Die Startschaltung 10 weist einen Stromversorgungsschalter SW, eine Stromquelle E1, eine Bezugsspannungs-Generatorschaltung REQ, eine Zeitkonstantenschaltung aus einem Kondensator C20 und einem Widerstand R20, eine Impulsschaltung bzw. einen Impulsoszillator OSC, die Bezugsimpulse OSC nach Fig. 8 erzeugt, wenn der Stromversorgungsschalter SW geschlossen wird, ein UND-Glied AN0, das das Impulssignal OSC empfängt, und eine monostabile Kippstufe ON1 auf, die ein Signal ON1 nach Fig. 8 mit hohem Pegel über eine Zeitdauer erzeugt, die durch die Zeitkonstantenschaltung bestimmt ist. Ein Block 20 stellt eine Lichtabgabe-Steuerschaltung bzw. eine Leuchtvorrichtung dar, die das Aufleuchten eines Leuchtelements LD bewirkt. Diese Steuerschaltung 20 weist Widerstände R0 und R1, einen Transistor Tr1 und das Leuchtelement LD auf. Der Transistor Tr1 wird entsprechend dem Ein- und Ausschaltzyklus des Impulsoszillators OSC ein- und ausgeschaltet. Entsprechend gibt das Leuchtelement LD mit Unterbrechungen Licht ab. Mit 30 ist das Paar der Differenz-Lichtempfangsvorrichtungen nach Fig. 6 bezeichnet. Mit VA+B ist das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung DA4 bezeichnet, während mit VA-B das Ausgangssignal der Differenzverstärkerschaltung DA3 bezeichnet ist. Mit ΦICG1, ΦICG2, ΦTG, ΦSH und ΦRS sind jeweils die in Fig. 6 gezeigten Schaltimpulse bezeichnet.

Ein Block 40 stellt eine Schaltimpuls-Steuerschaltung dar, welche die jeweiligen Schaltimpulse für die Lichtempfangsvorrichtung 30 steuert. Die Schaltimpuls-Steuerschaltung 40 weist einen Vergleicher CP1, ein RS-Flip-Flop RF1, eine monostabile Kippstufe ON2, ODER-Glieder OR1 bis OR5, UND-Glieder AN1 und AN2 und einen Inverter IN2 auf.

Ein Block 50 stellt eine Löschschaltglied-Steuerschaltung dar, die die vorangehend genannten Löschschaltimpulse ΦICG1 und ΦICG2 steuert. Die Steuerschaltung 50 empfängt über eine Abfrage/Halteschaltung SHD das Differenzsignal VA-B, welches die Differenz zwischen den mittels der beiden Lichtempfangsbereiche AS und BS gespeicherten elektrischen Ladungen darstellt. Die Steuerschaltung 50 steuert den Löschschaltimpuls ΦICG1 entsprechend dem Differenzsignal VA-B. Mittels dieser Impulse ΦICG1 und ΦICG2 an den Löschschaltgliedern IW1, IW2, IY1, IY2, IT1, IT2, IZ1 und IZ2 werden dann die Speicherungs- und Löschvorgänge ausgeführt, wobei die elektrischen Ladungen aus den Lichtempfangsteilen AS1, AS2, BS1 und BS2 der Lichtempfangsbereiche AS und BS zu den Ladungsspeicherteilen AL, BL, AD und BD übertragen werden. Ein Block CKT stellt eine Steuerschaltung dar, die das Signal VA-B aus der Abfrage/ Halteschaltung SHD aufnimmt und ein Signal zum Einstellen einer Fokussierlinse in eine Scharfeinstellungslage erzeugt. Mit OB ist ein Entfernungsmeßobjekt bezeichnet, mit LN1 ist eine Lichtprojektionslinse bezeichnet und mit LN2 ist eine Lichtempfangslinse bezeichnet. Die Lichtempfangslinse LN2 ist so angeordnet, daß sie das vom Objekt OB kommende Reflexionslicht zur Lichtempfangsvorrichtung 30 leitet.

Wenn gemäß den Signalverläufen in Fig. 8 zu einem Zeitpunkt t0 der Stromversorgungsschalter SW eingeschaltet wird, um die jeweiligen Teile mit Strom zu versorgen, beginnt der Impulsoszillator OSC zu schwingen. Die Bezugsspannungs-Erzeugungsschaltung bzw. Konstantspannungsquelle REQ gibt eine Bezugsspannung Vc ab. Zum Zeitpunkt t0 wechselt synchron mit einem Impulsanstieg des Signals OSC das Ausgangssignal des UND-Glieds AN0 auf hohen Pegel, auf dem es für eine kurze Zeitdauer verbleibt, welche durch den Kondensator C20 und den Widerstand R20 bestimmt ist. Dies bewirkt, daß die monostabile Kippschaltung ON1 einen Einzelimpuls erzeugt. Daraufhin wird über die ODER-Glieder OR3, OR4, OR5 und OR10 während der Zeit zwischen dem Zeitpunkt t0 und einem Zeitpunkt t2 an die Anschlüsse für die Signale ΦICG1 und ΦICG2 ein Signal hohen Pegels angelegt. Dadurch werden unnötige elektrische Ladungen in der Lichtempfangsvorrichtung 30 abgeführt. Während des Anfangszustands zum Zeitpunkt t0 enthält die Abfrage/Halteschaltung SHD keinen Speicherinhalt. Daher ist der Ausgangspegel der Abfrage/ Halteschaltung SHD niedriger als eine durch Widerstände R10 bis R12 bestimmte Bezugsspannung VF1. Infolgedessen hat das Ausgangssignal eines Vergleichers CP10 hohen Pegel und das Ausgangssignal eines Vergleichers CP11 niedrigen Pegel. Synchron mit einem Impulsanstieg des Signals OSC zu einem Zeitpunkt t1 wird das RST-Flip-Flop RF1 rückgesetzt. Zugleich schaltet das Signal OSC mit hohem Pegel den Transistor Tr1 durch. Daher bewirkt ein durch den Widerstand R1 begrenzter Strom das Aufleuchten des Leuchtelements LD. Dieses Licht wird über die Lichtprojektionslinse LN1 auf das Objekt OB projiziert. Das Reflexionslicht vom Objekt OB wird über das optische System bzw. die Lichtempfangslinse LN2 auf der Lichtempfangsvorrichtung 30 abgebildet. Falls das Reflexionslicht im mittleren Teil zwischen den Lichtempfangsteilen AS1 und BS1 der in Fig. 6 gezeigten Lichtempfangsbereiche AS und BS abgebildet wird, erzeugt das optische System LN2 ein Bild des Objekts in einer vorbestimmten Lage, falls das optische System LN2 ein Abbildungsobjektiv ist. Wenn dies nicht der Fall ist, bildet ein gesondert angebrachtes Abbildungsobjektiv das Objekt in der vorbestimmten Lage ab. Das heißt, unter dieser Bedingung steht das Abbildungsobjektiv in einer Scharfeinstellungslage. Wenn zum Zeitpunkt t2 das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe ON1 niedrigen Pegel annimmt, nehmen die Signale ΦICG1 und ΦICG2 niedrigen Pegel an. Infolgedessen werden die Löschschaltglieder IW1, IW2, IY1, IY2, IT1, IT2, IZ1 und IZ2 gesperrt. Während der Lichtprojektion durch das Leuchtelement LD bzw. die Leuchtvorrichtung 20 wird ein Signal hohen Pegels des Impulsoszillators OSC als Schiebeschaltimpuls ΦSH zugeführt. Dadurch nimmt das Verschiebungs- bzw. Ladungsübertragungsschaltglied SH1 hohen Pegel an, so daß die elektrischen Ladungen aus den Lichtempfangsteilen AS1, AS2, BS1 und BS2 über das Ladungsübertragungsschaltglied SH1 den Ladungsspeicherteilen AL und BL zugeführt werden können. Damit wird in jeden der Ladungsspeicherteile AL und BL ein Signal eingespeichert, das der während der Lichtprojektion durch die Leuchtvorrichtung 20 empfangenen Lichtmenge entspricht. Dabei nehmen die elektrischen Ladungen, die erzeugt werden, wenn von der Leuchtvorrichtung 20 kein Licht projiziert wird, die Form von Signalen niedrigen Pegels an, da der Schiebe- bzw. Ladungsübertragungsimpuls ΦSH dem Ladungsübertragungs-Schaltglied SH2 über den Inverter IN1 zugeführt wird. Infolgedessen führen während der Lichtprojektion die Ladungsspeicherteile AD und BD keinen Speichervorgang aus. Wenn die Impulsfolge des Oszillators OSC niedrigen Pegel hat, d. h. wenn von der Leuchtvorrichtung 20 bzw. dem Leuchtelement LD kein Licht abgegeben wird, wird der Schiebeimpuls ΦSH zu einem Signal niedrigen Pegels, so daß das Ladungsübertragungsschaltglied SH1 gesperrt wird. Zugleich nimmt über den Inverter IN1 das Ausgangssignal am Ladungsübertragungsschaltglied SH2 hohen Pegel an. Durch das Signal hohen Pegels am Ladungsübertragungsschaltglied SH2 werden die elektrischen Ladungen aus den fotoelektrischen Lichtempfangsteilen AS1, AS2, BS1 und BS2 an den Ladungsspeicherteilen AD und BD gespeichert. Gemäß der vorangehenden Beschreibung führt während der Dauer vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t3 synchron mit der Schwingung des Oszillators OSC die Leuchtvorrichtung 20 die Lichtabgabe und die Lichtabgabe-Unterbrechung aus. Daher führen die Ladungsspeicherteile AL, BL, AD und BD abwechselnd einen Ladungsspeichervorgang bei Lichtprojektion und einen weiteren Ladungsspeichervorgang ohne Lichtprojektion aus.

Wenn zum Zeitpunkt t3 das Signal VA+B eine Bezugsspannung übersteigt, die durch Widerstände R2 und R3 bestimmt ist, nimmt das Ausgangssignal des Vergleichers CP1 hohen Pegel an. Daher wird zu einem Zeitpunkt t4 synchron mit dem Anstieg des Impulses des Signals OSC das Flip-Flop RF1 gesetzt. Daraufhin erzeugt die monostabile Kippstufe ON2 einen Einzelimpuls, wodurch die Signale ΦICG1 und ΦICG2 auf hohen Pegel gesetzt werden, damit in der Lichtempfangsvorrichtung 30 der Bildinformations-Speichervorgang beendet wird. Nach dessen Abschluß wird das Signal ΦTG über das UND-Glied AN1 und das ODER-Glied OR5 auf hohen Pegel gesetzt. Durch den hohen Pegel des Signals ΦTG wird die gespeicherte Information ausgelesen. Dann wird die Information bzw. das Signal VA-B durch die Abfrage/Halteschaltung SHD abgefragt und während der Zeit zwischen dem Zeitpunkt t4 und einem Zeitpunkt t5 gespeichert. Falls die derart abgefragte und gespeicherte Information VA-B zwischen den beiden Bezugsspannungen VF1 und VF2 liegt, steht das Abbildungsobjektiv in der Nähe der Scharfeinstellungslage. In diesem Fall kann das Signal/ Störverhältnis bzw. der Störabstand bei einem nachfolgenden Entfernungsmeß- oder Erfassungsvorgang dadurch verbessert werden, daß die Entfernung aufgrund der elektrischen Ladungen ermittelt wird, die von den Lichtempfangsteilen AS1 und BS1 erzeugt werden, welche in der Mitte der Lichtempfangsbereiche AS und BS liegen. Das heißt, wenn das Ausgangssignal der Abfrage/Halteschaltung SHD zwischen den Bezugsspannungswerten VF1 und VF2 liegt, nehmen die Ausgangssignale der Vergleicher CP10 und CP11 hohen Pegel an, wodurch das Ausgangssignal des UND-Glieds AN10 hohen Pegel erhält. Dadurch gelangt ein Signal hohen Pegels über das ODER-Glied OR10 an den Eingang für das Signal ΦICG1, so daß bis zum Abschluß eines nachfolgenden Ladungsspeichervorgangs die elektrischen Ladungen abgeleitet werden, die von den Lichtempfangsteilen AS2 und BS2 erzeugt werden. Während der Zeit zwischen dem Zeitpunkt t5 und einem Zeitpunkt t6 nimmt über das UND-Glied AN2, den Inverter IN2 und das ODER-Glied OR3 das Signal ΦRS hohen Pegel an. Daher werden nicht benötigte elektrische Ladungen abgeleitet, die von den Lichtempfangsteilen bzw. Wandlerteilen AS1 und BS1 erzeugt werden und an Ladungs/Spannungs-Umsetzteilen BC1 bis BC4 gespeichert werden, wonach zum Zeitpunkt t6 ein neuer Bildinformations-Erzeugungs- und Speicherungsvorgang beginnt. Ferner wird zum Zeitpunkt t5 durch das Ausgangssignal des UND-Glieds AN2 das Flip-Flop RF1 rückgesetzt. Während der Zeit zwischen dem Zeitpunkt t6 und einem Zeitpunkt t10 erfolgt eine Bildinformations-Erfassung auf die gleiche Weise wie während der Zeit zwischen den Zeitpunkten t0 und t6. Dabei wird während der Zeit zwischen Zeitpunkten t8 und t9 eine neue Bildinformation abgefragt und gespeichert. Die abgefragte und gespeicherte Information wird untersucht, wobei die Lichtempfangsteile AS1 und BS1 bzw. AS2 und BS2 wieder auf entsprechende Weise umgeschaltet werden. Die an der Abfrage/Halteschaltung SHD abgefragte und gespeicherte Information wird benutzt um mittels der Steuerschaltung CKT das Abbildungsobjektiv in die Scharfeinstellungslage zu verstellen. Zu den Faktoren, gemäß denen die Lichtempfangsteile AS1, BS1, AS2 und BS2 der fotoelektrischen Wandlervorrichtung umgeschaltet bzw. fortgeschaltet werden sollen, zählen die Brennweite, die F-Zahl und das Zoomverhältnis des Abbildungsobjektivs. Gemäß diesen Faktoren ändert sich entsprechend der Objektentfernung das Versetzungsausmaß des Reflexionslichtbilds auf den Lichtempfangsteilen AS1, BS1, AS2 und BS2. Daher ist das Ausführungsbeispiel insofern vorteilhaft, als die Lichtempfangsteile AS1, BS1, AS2 und BS2 entweder von Hand oder automatisch umgeschaltet werden, um den optimalen Zustand des Sensors für die Entfernungsmessung zu erreichen.

Wird die Differenz-Lichtempfangsvorrichtung für ein Enfernungsmeßsystem verwendet, wie vorstehend erläutert ist, können die nachteiligen Auswirkungen des Umgebungslichts ausgeschaltet werden, so daß sich ein Entfernungsmeßsignal mit einem guten Störabstand ergibt. Dies stellt ein vorteilhaftes Merkmal des Ausführungsbeispiels dar.

Die vorstehend genannte Steuerschaltung CKT ist gemäß Fig. 7B geschaltet. In Fig. 7B stellt ein Block 110 einen Fenstervergleicher dar, der mit dem vorstehend genannten Signal VA-B angesteuert wird. Ein weiterer Block 120 stellt eine Motortreiberschaltung dar. Mit M ist ein Motor bezeichnet. Der Motor M ist mit einem Linsenhalteglied verbunden, welches eine Fokussierlinse trägt. In der Schaltung nach Fig. 7B wird es als Erreichen des Scharfeinstellungszustands angesehen, wenn der Wert des Signals VA-B zwischen Werten VR1 und VR2 gemäß Fig. 5(c) liegt. Falls VA-B<VR1 gilt, wird die Fokussierlinse beispielsweise durch eine Rechtsdrehung des Motors M zum Scharfeinstellungsbereich hin verstellt. Falls VA-B<VR2 gilt, wird die Fokussierlinse durch eine Linksdrehung des Motors M verstellt. Wenn der Wert des Signals VA-B zwischen den Werten VR1 und VR2 liegt, haben die Ausgangssignale der Vergleicher CP10′ und CP11′ hohen Pegel, so daß nur Transistoren Tr11 und Tr13 durchgeschaltet sind. Dadurch wird der Motor M nicht gedreht, so daß die Fokussierlinse im Scharfeinstellungsbereich stehenbleibt. Falls VA-B<VR1 gilt, nimmt das Ausgangssignal des Vergleichers CP10′ niedrigen Pegel an, während das Ausgangssignal des anderen Vergleichers CP11′ hohen Pegel hat. Dabei sind ein Transistor Tr10 und der Transistor Tr13 durchgeschaltet. Infolgedessen fließt für den entsprechenden Antrieb des Motors M ein Strom in Richtung IA gemäß Fig. 7B. Falls VA-B<VR2 gilt, hat das Ausgangssignal des Vergleichers CP10′ hohen Pegel und das Ausgangssignal des Vergleichers CP11′ niedrigen Pegel. Dadurch sind der Transistor Tr11 und ein Transistor Tr12 durchgeschaltet. Infolgedessen fließt für den Antrieb des Motor M ein Strom in Richtung IB.

Die Fig. 9, 10 und 11 zeigen eine Differenz-Lichtempfangsvorrichtung, in Form eines zweiten Ausführungsbeispiels. Das Ausführungsbeispiel weist fotoelektrische Lichtempfangsteile 121 und 122 auf, die einen ersten fotoelektrischen Lichtempfangsbereich bilden. Der erste fotoelektrische Lichtempfangsbereich hat eine kleine Lichtempfangsfläche und ist so angeordnet, daß er Reflexionslicht empfängt, welches sich aus der Lichtprojektion durch die Leuchtvorrichtung 20 ergibt. Ladungsspeicherteile 126 und 127 sind zum Speichern elektrischer Ladungen geschaltet, die von den fotoelektrischen Lichtempfangsteilen 121 und 122 erzeugt werden. Schaltteile 123 und 124 sind so geschaltet, daß die gespeicherten elektrischen Ladungen aus den Ladungsspeicherteilen 126 und 127 ausgegeben werden. Die Schaltteile 123 und 124 sind jeweils mit Schaltanschlüssen 128 bzw. 129 versehen. Ein Schaltsteuersignal-Eingangsanschluß 125 dient zum Steuern der Schaltteile 123 und 124. An die Ladungsspeicherteile 126 und 127 sind jeweils über Schaltglieder 133 und 134 fotoelektrische Lichtempfangsteile 131 und 132 angeschlossen. Die fotoelektrische Lichtempfangsteile 131 und 132 sind so angeordnet, daß sie die Abweichungsrichtung eines Abbildungspunktes in bezug auf einen Scharfeinstellungspunkt erfassen.

Fotoelektrische Lichtempfangsteile 144, 145, 146 und 147 sind so angeordnet, daß sie das vom Objekt infolge der Lichtprojektion durch die Leuchtvorrichtung 20 kommende Reflexionslicht empfangen, wenn das Objekt weit von der Scharfeinstellungs-Stelle entfernt ist. Die fotoelektrischen Lichtempfangsteile 144, 145, 146 und 147 sind jeweils über Schaltglieder 141 und 142 mit den Ladungsspeicherteilen 126 und 127 verbunden. Die Schaltglieder 133, 134, 141 und 142 werden über Steuersignalleitungen 135 und 143 durchgeschaltet bzw. gesperrt, so daß damit entsprechend hoher oder niedriger Pegel ihrer Signale die Funktion der fotoelektrischen Lichtempfangsteile 131 und 132 bzw. 144 bis 147 gesteuert wird.

Im Falle der Differenz-Lichtempfangsvorrichtung nach Fig. 9 sind die Steuersignalleitungen 135 und 143 so geschaltet, daß sie auf einen Bedienungsschalter ansprechen, der innerhalb eines Objektivtubus angeordnet ist. Wenn das Abbildungsobjektiv auf die kleinste Entfernung, auf die Entfernung "unendlich" oder in eine vorbestimmte Stellung eingestellt wird, wird das Öffnen und Schließen des Bedienungsschalters so gesteuert, daß an diesen Steuersignalleitungen 135 und 143 Signale hohen oder niedrigen Pegels erzeugt werden, mit denen von einem zum anderen Lichtempfangsbereich umgeschaltet wird.

Dieser Umschalt- bzw. Fortschaltvorgang kann durch die Verstellung des Abbildungsobjektivs entsprechend der Objektentfernung herbeigeführt werden.

Im Falle der Vorrichtung nach Fig. 9 sind ein Sichtfeld und ein Versetzungserfassungsbereich entweder von Hand oder entsprechend einer Verstellung des Aufnahmeobjektivs veränderbar. Statt einer derartigen Umschaltanordnung kann der Umschaltvorgang jedoch automatisch durchgeführt werden.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel einer derartigen Fortschalt- oder Umschaltanordnung. Nach Fig. 11 ist ein RS-Flip-Flop 185 so geschaltet, daß es über ein ODER-Glied 184 durch ein Rücksetzimpulssignal rückgesetzt wird, welches unter vorbestimmten Zeitintervallen von einem Oszillator 183 erzeugt wird. Ist das Flip-Flop 185 rückgesetzt, nimmt dessen -Ausgangssignal an einer Leitung 186 hohen Pegel an, wodurch die Steuersignalleitung 135 nach Fig. 9 und 10 für die Wahl des weiten Bereichs hohen Pegel erhält. Danach werden mit dieser Breitenbereichseinstellung aus den Schaltanschlüssen 128 und 129 beispielsweise zwei fotoelektrische Umwandlungsausgangssignale abgegeben. Die fotoelektrischen Umwandlungsausgangssignale werden an Anschlüssen 181 bzw. 182 nach Fig. 11 aufgenommen. Über einen Differenzverstärker 187 wird die Differenz zwischen den beiden fotoelektrischen Umwandlungsausgangssignalen an eine Leitung 188 abgegeben. Dieses Ausgangssignal wird einem Verstärker 189 zugeführt und zur automatischen Scharfeinstellung herangezogen, welche mittels eines Motors 190 durchgeführt wird. Da die Leitung 186 auf hohem Pegel liegt, ist ein Schaltglied 191 durchgeschaltet, wodurch der Motor 190 die Einstellung auf den Scharfeinstellungspunkt mit hoher Geschwindigkeit für ein Ausgangssignal geringer Empfindlichkeit ausführt. Widerstände 192 bis 194 und Vergleicher 195 und 196 bilden einen Fenstervergleicher. Wenn der Pegel der Leitung 188 einen Pegel innerhalb eines Bereichs erreicht, der durch diesen Fenstervergleicher eingestellt ist, das Abbildungsobjektiv somit der Scharfeinstellungslage nahekommt, nehmen die Ausgangssignale der beiden Vergleicher niedrigen Pegel an. Dies ergibt ein Ausgangssignal niedrigen Pegels an einem ODER-Glied 197. Das Ausgangssignal niedrigen Pegels des ODER-Glieds 197 setzt das Ausgangssignal eines Inverters 189 auf hohen Pegel. Daraufhin bewirkt das Ausgangssignal hohen Pegels des Inverters 198 in Verbindung mit dem hohen Pegel der Leitung 186, daß ein UND-Glied 199 ein Ausgangssignal hohen Pegels abgibt. Mit dem Ausgangssignal hohen Pegels des UND-Glieds 199 wird das RS-Flip-Flop 185 gesetzt. Durch das Setzen des Flip-Flops 185 nehmen dessen -Ausgang und die Leitungen 186 und 135 niedrigen Pegel an, um damit den schmalen Bereich und die Betriebsart für die hohe Genauigkeit einzustellen. Danach bewirkt das aus den beiden Leitungen 186 und 135 erzielte Differenzausgangssignal, daß der Motor 190 über einen Widerstand 100 statt über das nunmehr gesperrte Schaltglied 191 mit Strom versorgt wird und somit eine feine Scharfeinstellung mit niedriger Geschwindigkeit ausführt.

Im Falle einer plötzlichen Vor- oder Zurückbewegung des Objekts während dieser feinen Scharfeinstellung gibt einer der Vergleicher 195 und 196 ein Ausgangssignal hohen Pegels ab (wobei zur Vereinfachung zwei identische Fenstervergleicher angenommen sind). Daraufhin nimmt das Ausgangssignal des ODER-Glieds 197 hohen Pegel an. Infolgedessen werden einem UND-Glied 102 das Ausgangssignal hohen Pegels des ODER-Glieds 197 und ein Ausgangssignal hohen Pegels des Q-Anschlusses des RS-Flip-Flops 185 zugeführt. Dadurch nimmt das Ausgangssignal des UND-Glieds 102 hohen Pegel an, der über das ODER-Glied 184 gelangt, wodurch das RS-Flip-Flop 185 rückgesetzt wird und damit auf die Betriebsart mit dem breiten Bereich zurückgeschaltet wird.

Auf die vorstehend beschriebene Weise können bei diesem Ausführungsbeispiel der Bereich und die Empfindlichkeit automatisch umgeschaltet werden. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird der Umschaltvorgang an den fotoelektrischen Lichtempfangsteilen ausgeführt. Die Umschaltanordnung kann jedoch auch durch eine andere Anordnung ersetzt werden, bei der beispielsweise bei der Einstellung des Abbildungsobjektivs auf die Entfernung "unendlich" der Bereich nur des den nahen Entfernungen entsprechenden Lichtempfangsteils in der Weise erweitert wird, daß die den unwirksamen Objektentfernungen entsprechenden fotoelektrischen Umwandlungsausgangssignale entweder nicht gewählt oder abgeleitet werden und damit immer der Betriebsbereich auf die nutzbaren Entfernungen eingeschränkt wird. Eine solche Gestaltung verhindert gleichermaßen Fehlfunktionen aufgrund von falschen Signalen oder Störsignalen, die sich aus unregelmäßigen Reflexionen innerhalb des Objektivs ergeben. Im Falle einer Scharfeinstellungs-Meßzonen-Anordnung, bei der mehr als zwei fotoelektrische Lichtempfangsteile verwendet werden, kann die gleiche vorteilhafte Wirkung dadurch erzielt werden, daß die Zonen bzw. Entfernungsmeßbereiche (Flächen) versetzt oder umgeschaltet werden.

Claims (4)

1. Scharfstelleinrichtung, mit ersten und zweiten Lichtempfangsteilen zur Aufnahme eines Lichtstroms von einem Objekt über ein optisches System, wobei das Objekt auf der Basis der Ausgangssignale der ersten und zweiten Lichtempfangsteile entsprechend dem vom Objekt empfangenen Lichtstrom fokussiert wird, gekennzeichnet durch eine Wählschaltung (IW1, IW2, IY1, IY2, IT1, IT2, IZ1, IZ2; SH1, SH2; 50), durch die in einer ersten Betriebsart ein jeweiliger Teilbereich (AS1; AS2 bzw. BS1; BS2) der ersten und zweiten Lichtempfangsbereiche (AS, BS) und in einer zweiten Betriebart ein den jeweiligen Teilbereich einschließender größerer Bereich (AS1, AS2 bzw. BS1, BS2) wählbar ist, wobei die Fokussierung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der von der Wählschaltung ausgewählten Bereiche der ersten und zweiten Lichtempfangsteile erfolgt, und durch eine Einstellschaltung (40) zur Einstellung der von den Lichtempfangsteilen aufzunehmenden Lichtmenge in Abhängigkeit vom Lichtempfangszustand der ausgewählten Bereiche.

2. Scharfstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der Bereiche der Lichtempfangsteile durch die Wählschaltung in Abhängigkeit von der Stellung eines das Objekt abbildenden Fokussierlinsenglieds erfolgt.

3. Scharfstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der Bereiche der Lichtempfangsteile durch die Wählschaltung in Abhängigkeit von der Brennweite eines photographischen Objektivs, der F-Zahl oder der Stellung von Linsengliedern des Objektivs erfolgt.

4. Scharfstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfangsteile Signalspeicherteile zur Speicherung eines der aufgenommenen Lichtmenge entsprechenden Signals aufweisen und daß die Einstellschaltung den Speichervorgang in Abhängigkeit von dem in den Signalspeicherteilen gespeicherten Signal steuert.