RU2041481C1

RU2041481C1 - Device for automatic measuring of distance between two objects

Info

Publication number: RU2041481C1
Application number: RU9292007712A
Authority: RU
Inventors: П.П. Захаров; Д.П. Захаров; В.Ю. Торочков; А.В. Торочков
Original assignee: Малое инновационно-коммерческое предприятие "ИннКо"
Priority date: 1992-11-14
Filing date: 1992-11-14
Publication date: 1995-08-09

Abstract

FIELD: telephotography. SUBSTANCE: device has irradiator, time digital counter, panel and receiver; all the units are mounted onto the object-transponder. Output of the irradiator mounted onto the basic object, is connected with the first input of time counter, which has output to be connected with the panel. Output of the receiver is connected with input of the irradiator. Device also has switching unit provided with frequency filters. The unit is mounted onto the basic object and has input connected with output of the receiver, which is mounted onto the basic object. Output of the switching unit is connected with the second input of time counter. Irradiator is multifrequent at object-transponder. The device is realized for four-variant construction. EFFECT: improved precision of measurement. 5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к фотокинотехнике и может быть использовано в кино-теле-фотосъемке для автоматического измерения расстояния между двумя объектами с выделением одного из них среди группы аналогичных. The invention relates to photographic equipment and can be used in film-television photography for automatically measuring the distance between two objects with the selection of one of them among a group of similar ones.

Известно устройство для автоматической фокусировки объектива фотокамеры, содержащее электроакустический преобразователь с усилителем, время-импульсный преобразователь и электродвигатель, связанные через редуктор с объективом фотокамеры и преобразователем угла поворота объектива в число импульсов [1]
Известно также устройство дальномера, монтируемого внутри камеры фотоаппарата, которое состоит из светоделительной пластинки, направляющей лучи света в глаз и на призму, укрепленную на рычаге, защитных плоскопараллельных стекол, оптического клина, диафрагмы, ограничивающей пучок лучей от пластинки, пружины червячной оправы объектива и рычага, связывающего объектив с дальномером [2]
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является устройство для автоматического измерения расстояния между двумя объектами, содержащее излучатель, цифровой счетчик времени, табло и приемник, установленные на базовом объекте, приемник и излучатель, установленные на объекте-ответчике, причем излучатель, установленный на базовом объекте, своим выходом соединен с первым входом счетчика времени, выход которого соединен с табло, а выход приемника соединен с входом излучателя, которые установлены на объекте-ответчике [3]
Недостатком указанного устройства является невозможность в общем случае измерения расстояния от заданной точки до конкретного заданного объекта вследствие неоднозначности получаемых результатов и погрешности в измерении, возникающих вследствие того, что отраженный сигнал получают от первого же препятствия, встретившегося на пути следования cигнала. Избирательность при измерении расстояний между объектами у этого устройства отсутствует.A device is known for automatic focusing of a camera lens, comprising an electro-acoustic transducer with an amplifier, a time-pulse transducer and an electric motor connected via a reducer to the camera lens and a transducer of the angle of rotation of the lens to the number of pulses [1]
There is also known a device of a range finder mounted inside the camera’s camera, which consists of a beam splitter directing light rays into the eye and onto a prism mounted on a lever, protective plane-parallel glasses, an optical wedge, a diaphragm restricting the beam of rays from the plate, the lens worm frame spring and the lever connecting the lens with the range finder [2]
The closest in technical essence and the achieved results is a device for automatically measuring the distance between two objects, containing a transmitter, a digital time counter, a scoreboard and a receiver installed on the base object, a receiver and a transmitter installed on the responder object, the transmitter installed on the base the object, its output is connected to the first input of the time counter, the output of which is connected to the scoreboard, and the output of the receiver is connected to the input of the emitter, which are installed on the response object ike [3]
The disadvantage of this device is the impossibility in the general case of measuring the distance from a given point to a specific given object due to the ambiguity of the results and measurement errors arising from the fact that the reflected signal is received from the first obstacle encountered in the signal path. There is no selectivity in measuring distances between objects for this device.

В основу изобретения поставлена задача повышения избирательности объектов, до которых измеряется расстояние, независимо от их положения в пространстве и точности измерения расстояния до них за счет частотной модуляции излучения, на которую настроен приемник, установленный на базовом объекте. The basis of the invention is the task of increasing the selectivity of objects to which the distance is measured, regardless of their position in space and the accuracy of measuring the distance to them due to the frequency modulation of the radiation to which the receiver mounted on the base object is tuned.

Сущность изобретения состоит в том, что устройство для автоматического измерения расстояния между двумя объектами, содержащее излучатель, цифровой счетчик времени, табло и приемник, установленные на базовом объекте, приемник и излучатель, установленные на объекте-ответчике, причем излучатель, установленный на базовом объекте, своим выходом соединен с первым входом счетчика времени, выход которого соединен с табло, а выход приемника соединен с входом излучателя, которые установлены на объекте-ответчике, снабжено блоком переключения с фильтрами частоты, который установлен на базовом объекте, и своим входом электрической связью соединен с выходом установленного на базовом объекте приемника, а выходом с вторым входом счетчика времени, при этом излучатель, установленный на объекте-ответчике, выполнен многочастотным. The essence of the invention lies in the fact that a device for automatically measuring the distance between two objects, comprising a transmitter, a digital time counter, a display board and a receiver installed on the base unit, a receiver and a transmitter installed on the unit transponder, the unit mounted on the base unit, its output is connected to the first input of the time counter, the output of which is connected to the scoreboard, and the output of the receiver is connected to the input of the emitter, which are installed on the responder object, equipped with a switching unit with fi in liters of frequency, which is installed on the base object, and is connected by its electrical input to the output of the receiver installed on the base object, and by the output to the second input of the time counter, while the emitter installed on the responder is multi-frequency.

Кроме того, излучатель, установленный на базовом объекте, выполнен с возможностью воспроизведения ультразвуковых (УЗ) импульсов и подачи электрического сигнала, приемник и излучатель, установленные на объекте-ответчике, выполнены соответственно с возможностью приема УЗ-импульсов, преобразования их в электрический сигнал, и воспроизведения инфракрасных (ИК) импульсов, а приемник, установленный на базовом объекте, выполнен с возможностью приема ИК-импульсов и преобразования их в электрический сигнал. In addition, the emitter installed on the base object is configured to reproduce ultrasonic (ultrasound) pulses and to supply an electrical signal, the receiver and emitter mounted on the responder object are respectively configured to receive ultrasound pulses, convert them to an electrical signal, and reproducing infrared (IR) pulses, and the receiver mounted on the base object is configured to receive IR pulses and converting them into an electrical signal.

Помимо этого, излучатель, установленный на базовом объекте, выполнен с возможностью воспроизведения ИК-импульсов и подачи электрического сигнала, приемник и излучатель, установленные на объекте-ответчике, выполнены соответственно с возможностью приема ИК-импульсов, преобразования их в электрический сигнал и воспроизведения УЗ-импульсов, а приемник, установленный на базовом объекте, выполнен с возможностью приема УЗ-импульсов и преобразования их в электрический сигнал. In addition, the emitter installed on the base object is configured to reproduce IR pulses and supply an electrical signal, the receiver and emitter installed on the responder object are respectively configured to receive IR pulses, convert them to an electrical signal and play US pulses, and the receiver mounted on the base object is configured to receive ultrasound pulses and convert them into an electrical signal.

Причем излучатели и приемники, установленные на базовом объекте и объекте-ответчике, выполнены соответственно с возможностью воспроизведения и приема УЗ-импульсов с преобразованием их в электрические сигналы. Moreover, the emitters and receivers installed on the base object and the transponder object are respectively configured to reproduce and receive ultrasonic pulses with converting them into electrical signals.

Кроме того, излучатель, установленный на базовом объекте, выполнен с возможностью воспроизведения УЗ-импульса, многочастотный излучатель, установленный на объекте-ответчике, выполнен с возможностью приема УЗ-импульса и воспроизведения ИК-импульса, а приемник, установленный на базовом объекте, выполнен с возможностью приема как УЗ-, так и ИК-импульсов с преобразованием их в электрические сигналы. In addition, the emitter installed on the base object is configured to reproduce the ultrasound pulse, the multi-frequency emitter installed on the responder object is configured to receive the ultrasound pulse and reproduce the IR pulse, and the receiver mounted on the base object is configured to the ability to receive both ultrasound and infrared pulses with their conversion into electrical signals.

На фиг.1 изображена принципиальная блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 варианты устройства "звук-свет"; на фиг.4 варианты устройства "звук-звук"; на фиг.5 вариант устройства "ответ звук плюс свет". Figure 1 shows a schematic block diagram of the proposed device; in FIG. 2 and 3 variants of the sound-light device; figure 4 options for a device "sound-sound"; figure 5 embodiment of the device "response sound plus light".

Устройство для автоматического измерения расстояния между двумя объектами состоит из излучателя 1, выход которого соединен с первым входом счетчика 2 времени, связанного своим выходом с табло 3, приемника 4, выход которого электрической связью соединен с входом блока 5 переключения с фильтрами частоты. Выход блока переключения 5 соединен с вторым входом счетчика 2. Излучатель 1, счетчик 2, табло 3, приемник 4 и блок 5 с фильтрами частоты установлены на базовом объекте 6. Устройство также состоит из приемника 7, выход которого соединен с входом излучателя 8. Приемник 7 и излучатель 8 установлены на объекте-ответчике 9. A device for automatically measuring the distance between two objects consists of a radiator 1, the output of which is connected to the first input of the time counter 2, connected by its output to the display 3, and a receiver 4, the output of which is electrically connected to the input of the switching unit 5 with frequency filters. The output of the switching unit 5 is connected to the second input of the counter 2. The emitter 1, counter 2, display 3, receiver 4 and unit 5 with frequency filters are installed on the base object 6. The device also consists of a receiver 7, the output of which is connected to the input of the emitter 8. The receiver 7 and the emitter 8 are installed on the respondent object 9.

Устройство для автоматического измерения расстояния, представленное на фиг.1 принципиальной блок-схемой, может быть реализовано в вариантном исполнении. The device for automatic distance measurement, shown in Fig. 1 in a block diagram, can be implemented in an embodiment.

В первом варианте "звук-свет" (см. фиг.2) элементы, установленные на базовом объекте 6, а именно: излучатель 1 выполнен в виде УЗ-излучателя 10, и приемник 4 в виде приемника 11 инфракрасного ИК-сигнала, а элементы, установленные на объекте-ответчике 9, а именно: приемник 7 выполнен в виде УЗ-приемника 12, и излучатель 8 в виде ИК-излучателя 13. In the first embodiment, the "sound-light" (see figure 2) elements installed on the base object 6, namely: the emitter 1 is made in the form of an ultrasonic emitter 10, and the receiver 4 in the form of a receiver 11 of an infrared infrared signal, and the elements installed on the respondent object 9, namely: the receiver 7 is made in the form of an ultrasonic receiver 12, and the emitter 8 in the form of an infrared emitter 13.

Во втором варианте "свет-звук" (см. фиг.3) элементы, установленные на базовом объекте 6, а именно: излучатель 1 выполнен в виде ИК-излучателя 14 и приемник 4 выполнен в виде УЗ-приемника 15, а элементы, установленные на объекте-ответчике 9, а именно: приемник 7 выполнен в виде ИК-приемника 16 и излучатель 8 выполнен в виде УЗ-излучателя 17. In the second version of the "light-sound" (see figure 3) elements installed on the base object 6, namely: the emitter 1 is made in the form of an infrared emitter 14 and the receiver 4 is made in the form of an ultrasonic receiver 15, and the elements installed on the defendant object 9, namely: the receiver 7 is made in the form of an IR receiver 16 and the emitter 8 is made in the form of an ultrasonic emitter 17.

В третьем варианте "звук-звук" (см. фиг.4) элементы, установленные на базовом объекте 6, представляют излучатель 1, который выполнен в виде УЗ-излучателя 18 и приемник 4 в виде УЗ-приемника 19, а элементы, установленные на объекте-ответчике 9, представляют приемник 7, выполненный в виде УЗ-приемника 20 и излучатель 8 в виде УЗ-излучателя 21. In the third version of the "sound-to-sound" (see figure 4), the elements installed on the base object 6 represent the emitter 1, which is made in the form of an ultrasonic emitter 18 and a receiver 4 in the form of an ultrasonic receiver 19, and the elements mounted on the defendant object 9, represent the receiver 7, made in the form of an ultrasonic receiver 20 and the emitter 8 in the form of an ultrasonic emitter 21.

В четвертом варианте "ответ звук плюс свет" (см.фиг.5) элементы, установленные на базовом объекте 6, представляют излучатель 1, который выполнен в виде УЗ-излучателя 22 и приемник 4 в виде комбинации УЗ- и ИК-приемника 23, а элементы, установленные на объекте-ответчике 9, представляют приемник 7, выполненный в виде УЗ-приемника 24 и излучатель 8 в виде комбинации УЗ-и ИК-излучателя 25. In the fourth embodiment, the “answer sound plus light” (see figure 5), the elements installed on the base object 6 represent the emitter 1, which is made in the form of an ultrasonic emitter 22 and a receiver 4 in the form of a combination of ultrasound and IR receiver 23, and the elements installed on the respondent object 9 represent the receiver 7, made in the form of an ultrasonic receiver 24 and an emitter 8 in the form of a combination of an ultrasound and an infrared emitter 25.

Информация о проведенных измерениях может быть также передана со счетчика времени 2 на автофокус, который также может быть установлен на базовом объекте 6. Information about the measurements taken can also be transmitted from the time counter 2 to autofocus, which can also be set on the base object 6.

Устройство для автоматического измерения расстояния между двумя объектами работает следующим образом. A device for automatically measuring the distance between two objects works as follows.

Излучатель 1 (см. фиг.1) посылает в пространство сигналы в направлении объектов, например, киносъемки, и через первый вход счетчика времени 2 включает его. Сигнал воспринимается приемниками 7, установленными на всех объектах-ответчиках 9. При приеме сигнала включаются излучатели (маяки) 8, также установленные на всех объектах-ответчиках 9, которые имеют различные частоты модуляции, заранее установленные для каждого объекта съемки. Каждый излучатель 8 посылает в направлении базового объекта 6, на котором установлен излучатель 1, например, киносъемочный аппарат, сигнал со своей частотой модуляции. Приемник 4, установленный на базовом объекте 6, преобразует полученные сигналы в электрические. Эти многочастотные сигналы поступают на блок 5 переключения частоты, с которого на второй вход счетчика времени 2 поступает электрический сигнал, соответствующий только тому объекту съемки, частота излучения которого совпадает с частотой фильтра, установленного в блоке 5. По этому сигналу происходит остановка счетчика времени 2. Полученное со счетчика 2 время прохождения сигнала преобразуется в расстояние, соответствующее расстоянию от измерительной плоскости базового объекта 6 до объекта-ответчика 9. Результат измерения через связь выводят со счетчика 2 времени на табло 3. При необходимости напряжение, соответствующее расстоянию, может быть подано на систему управления фокусировкой (автофокус). The emitter 1 (see figure 1) sends signals to space in the direction of objects, for example, filming, and through the first input of the time counter 2 turns it on. The signal is perceived by receivers 7 installed on all objects-responders 9. When a signal is received, emitters (beacons) 8 are turned on, also installed on all objects-responders 9, which have different modulation frequencies pre-set for each object. Each emitter 8 sends in the direction of the base object 6, on which the emitter 1 is mounted, for example, a movie camera, a signal with its modulation frequency. The receiver 4, mounted on the base object 6, converts the received signals into electrical ones. These multi-frequency signals are fed to a frequency switching unit 5, from which an electric signal corresponding to that subject only, the radiation frequency of which coincides with the frequency of the filter installed in block 5, is supplied to the second input of the time counter 2. This counter stops the time counter 2. Received from the counter 2, the signal transit time is converted to a distance corresponding to the distance from the measuring plane of the base object 6 to the responder object 9. The measurement result through the connection DYT with time counter 2 on the display 3. If necessary, the voltage corresponding to the distance, may be applied to the focus control system (AF).

В первом вариантном исполнении "звук-свет" (см.фиг.2) в качестве излучателя 1 используют УЗ-излучатель 10, который посылает УЗ-импульс и включает счетчик времени 2; УЗ-импульс принимает УЗ-приемник 12, который установлен на объекте-ответчике 9, и преобразует его в электрические импульсы, которые через электрическую связь включает ИК-излучатели 13. Импульсы ИК-излучения принимает ИК-приемник 11, установленный на базовом объекте 6, и после их соответствующей частотной обработки останавливает счетчик 2 времени, затем на цифровое табло 3 выводят информацию о расстоянии до объекта, а в случае необходимости на автофокус выводят напряжение, пропорциональное расстоянию до объекта. In the first embodiment, the sound-light (see figure 2) as the emitter 1 use an ultrasonic emitter 10, which sends an ultrasonic pulse and turns on the time counter 2; The ultrasonic pulse is received by the ultrasonic receiver 12, which is installed on the transponder object 9, and converts it into electrical pulses, which via infrared communication includes infrared emitters 13. The IR pulses are received by the infrared receiver 11, mounted on the base object 6, and after their corresponding frequency processing stops the time counter 2, then information on the distance to the object is displayed on the digital display 3, and, if necessary, a voltage proportional to the distance to the object is displayed on the autofocus.

Во втором вариантном исполнении "свет-звук" (см.фиг.3) в качестве излучателя 1 используют ИК-излучатель 14, который посылает ИК-импульс и одновременно включает счетчик 2 времени; ИК-импульс принимает ИК-приемник 16, установленный на объекте-ответчике 9, и преобразует в электрический импульс. Импульс ИК-приемника 16 включает УЗ-излучатель17, который также установлен на объекте-ответчике 9 и излучает УЗ-сигналы, которые принимает УЗ-приемник 15, размещенный на базовом объекте 6, и после их соответствующей частотой обработки останавливает счетчик 2 времени. Со счетчика 2 времени на цифровое табло 3 выводят информацию о расстоянии до объекта, а в случае необходимости на автофокус выводят напряжение, пропорциональное расстоянию до объекта. In the second embodiment, the "light-sound" (see figure 3) as the emitter 1 use an IR emitter 14, which sends an IR pulse and at the same time turns on the counter 2; The IR pulse is received by the IR receiver 16 mounted on the transponder object 9 and converted into an electric pulse. The pulse of the infrared receiver 16 includes an ultrasonic emitter 17, which is also installed on the transponder 9 and emits ultrasonic signals that are received by the ultrasonic receiver 15 located on the base object 6, and after their corresponding processing frequency stops the time counter 2. From the time counter 2, information on the distance to the object is displayed on the digital display 3, and, if necessary, voltage proportional to the distance to the object is displayed on the autofocus.

В третьем вариантном исполнении "звук-звук" (см.фиг.4) в качестве излучателя 1 используют УЗ-излучатель 18, который посылает УЗ-импульс и одновременно включает счетчик 2 времени. УЗ-импульс принимает УЗ-приемник 20, установленный на объекте-ответчике 9, где его преобразуют в электрический импульс, который включает УЗ-излучатель 21, который также установлен на объекте-ответчике 9 и излучает УЗ-сигналы, которые принимает УЗ-приемник 19, размещенный на базовом объекте 6. УЗ-приемник 19 после соответствующей частотной обработки сигналов передает их на счетчик времени 2, которые его останавливают. Со счетчика времени 2 на цифровое табло 3 выводят информацию о расстоянии до объекта, а в случае необходимости на автофокус выводят напряжение, пропорциональное расстоянию до объекта. In the third embodiment, the "sound-to-sound" (see figure 4) as the emitter 1 use an ultrasonic emitter 18, which sends an ultrasonic pulse and simultaneously turns on the counter 2 time. The ultrasound pulse is received by the ultrasound receiver 20 mounted on the transponder 9, where it is converted into an electric pulse, which includes the ultrasonic emitter 21, which is also mounted on the respondent 9 and emits the ultrasonic signals received by the ultrasonic receiver 19 located on the base object 6. Ultrasonic receiver 19 after appropriate frequency processing of the signals transmits them to the time counter 2, which stop it. From the time counter 2, information about the distance to the object is displayed on the digital display 3, and, if necessary, a voltage proportional to the distance to the object is displayed on the autofocus.

В четвертом варианте исполнения "ответ звук плюс свет" (см.фиг.5) в качестве излучателя 1 используют УЗ-излучатель 22, который посылает УЗ-импульсы и одновременно ИК-излучатель 25, установленный на объекте-ответчике 9, посылает ИК-импульс. ИК-импульс принимает ИК-приемник 23, установленный на базовом объекте 6, преобразует этот импульс в электрический сигнал и включает счетчик 2 времени. УЗ-импульс, поступающий с УЗ-излучателя 25, принимает УЗ-приемник 23, который после соответствующей частотной обработки сигналов передает на счетчик 2 времени и останавливает его. Таким образом, излучатель 25 и приемник 23 в этом варианте работают в двух режимах: УЗ- и ИК-излучения и УЗ- и ИК-приема соответственно. После остановки счетчика 2 времени на цифровое табло 3 выводят информацию о расстоянии до объекта, а при необходимости на автофокус выводят напряжение, пропорциональное расстоянию до объекта. In the fourth embodiment, the response “sound plus light” (see Fig. 5), an ultrasonic emitter 22 is used as a radiator 1, which sends ultrasonic pulses and at the same time an infrared emitter 25 installed on the responder object 9 sends an infrared pulse . An IR pulse is received by an IR receiver 23 mounted on the base object 6, converts this pulse into an electrical signal and turns on a time counter 2. The ultrasonic pulse coming from the ultrasonic emitter 25 is received by the ultrasonic receiver 23, which, after the corresponding frequency processing of the signals, transmits to the time counter 2 and stops it. Thus, the emitter 25 and the receiver 23 in this embodiment operate in two modes: ultrasonic and infrared radiation and ultrasonic and infrared reception, respectively. After stopping the time counter 2, information on the distance to the object is displayed on the digital display 3, and, if necessary, a voltage proportional to the distance to the object is displayed on the autofocus.

Использование заявленного технического решения позволяет повысить избирательность объектов, до которых измеряется расстояние независимо от их положения в пространстве и точность измерения расстояния до них. Using the claimed technical solution allows to increase the selectivity of objects to which the distance is measured, regardless of their position in space and the accuracy of measuring the distance to them.

Claims

1. A DEVICE FOR AUTOMATIC DISTANCE MEASURING BETWEEN TWO OBJECTS, containing a radiator installed on the base object, a digital time counter, the information input of which is connected to the emitter output, a panel connected to the output of the digital time counter, and a receiver installed on the responder object, receivers and emitter, the input of which is connected to the output of the receiver, characterized in that a switching unit with frequency filters is installed on the base object, the input of which is connected to the output of the receiver ka, and the output to the reset input of a digital time counter, and the object mounted on the respondent is executed multifrequency transmitter.

2. The device according to claim 1, characterized in that the emitter and receiver at the base object are configured to reproduce ultrasonic pulses and receive infrared pulses, respectively, and the receiver and emitter at the responder object are capable of receiving ultrasonic pulses and reproducing IR pulses, respectively.

3. The device according to claim 1, characterized in that the emitter and receiver at the base object are configured to reproduce IR pulses and receive ultrasonic pulses, respectively, and the receiver and emitter at the responder object are capable of receiving IR pulses and reproducing ultrasonic pulses, respectively .

4. The device according to claim 1, characterized in that the emitters and receivers of the objects are configured to reproduce and receive ultrasonic pulses, respectively.

5. The device according to claim 1, characterized in that the emitter and receiver at the base object are configured to respectively reproduce ultrasonic pulses and receive both ultrasonic and infrared pulses, and the multi-frequency emitter at the responder object is configured to receive ultrasound and reproduction IR pulses.