DE2012995A1

DE2012995A1 - Entfernungsmesser vorzugsweise fur fotografische Kameras

Info

Publication number: DE2012995A1
Application number: DE19702012995
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr Kubitzek Alfred Dipl Phys 8022 Grunwald Demi Reinhold Dr Borowski Kurt 8000 München Bestenreiner
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1970-03-19
Filing date: 1970-03-19
Publication date: 1971-10-14
Also published as: CH526787A; US3714435A; DE2012995C3; DE2012995B2

Description

AGPA-GEVAERT AKTIENGESELLSCHAFT 18 > März 1970

Leverkusen . 10-eh-ki

PO 131/MO 182

Entfernungsmesser, vorzugsweise.für fotografische Kameras ' |

Die Erfindung betrifft einen Entfernungsmesser, der einen Projektor für ein Strahlenbündel von moduliertem Licht, das einen sogenannten Spot auf den Gegenstand, dessen Entfernung zu messen ist, wirft, und einen frequenzselektiven Empfänger umfaßt, der mindestens ein fotoelektrisches Element aufweist und für die Modulationsfrequenz des auf den Gegenstand treffenden und von diesem reflektierten Strahlenbündels empfindlich ist und eine Anzeige- oder Regelvorrichtung steuert. Derartige Entfernungsmesser sind bereits bekannt. Sie sind jedoch für den Einbau in fotografische oder kinematografische Kameras meist zu aufwendig und kompliziert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Entfernungsmesser einfach und funktionssicher aufzubauen.

Erfindungsgemäß wird nun für einen Entfernungsmesser der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß ein moduliertes infrarotes ■"'"■

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Strahlenbündel verwendet wird und daß zwischen dem Projektor bzw. dem ausgesendeten Strahlenbündel und dem Empfänger bzw. dem reflektierten Strahlenbündel ein die Basis des Entfernungsmessers bildender Abstand besteht.

^ Nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Empfänger im von der Entfernung des Gegenstandes abhängigen Bereich des Ablenkwinkels des reflektierten Strahls mehrere Fotowiderstände umfaßt, von denen jeder einem bestimmten Ablenkwinkel des reflektierten Strahls und damit einer bestimmten Entfernung des Gegenstands zugeordnet ist. Dabei ist es zweckmäßig, daß den Fotowiderständen eine logische Schaltung mit einem Selektivverstärker, der auf die Modulationsfrequenz des Strahlenbündels anspricht, und einem Drehspulmeßsystem nachgeschaltet ist, wobei der Ausschlag des Zeigers des Drehspulmeßsystems davon abhängig ist, auf welchen

P Fotowiderstand das reflektierte Strahlenbündel trifft.

Gemäß einer anderen Ausführungsform entsprechend der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Empfänger einen Strahlenteiler, der das reflektierte Strahlenbündel in zwei gleiche Strahlen teilt, umfaßt und daß im reflektierten und im durchgehenden Strahlengang im gleichen Abstand vom Strahlenteiler je ein Fotowiderstand liegt, wobei beide Fotowiderstände in einer Brückenschaltung, in deren einer Diagonale eine Batterie und in deren anderer Diagonale

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ein Selektiwerstarker und ein Drehspulmeßsystem liegen, angeordnet sind und wobei ein Fotowiderstand längs der möglichen Winkelabweichungen des auf ihn treffenden Strahlenbündel kontinuierlich unterschiedliche Empfindlichkeit hat, so daß ein und dasselbe Strahlenbündel je nach der Stelle* an der es auf den Fotowiderstand trifft, einen unterschiedlichen Widerstandswert hervorruft. Dabei kann der Fotowiderstand mit unterschiedlicher Empfindlichkeit durch teilweise Abdeckung eines rechteckigen Fotowlderstanäes mittels einer Blende» eines Graufilters oder eines Graukeils gebildet werden oder er kann längs der möglichen Winkelabweichungen des auf ihn treffenden StrahlenbUndels unterschiedlich breit sein.

Schließlich ist noch eine weitere erfindungsgemäße^ Ausführungsform möglich, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Empfänger einen beweglichen Fotowiderstand umfaßt, der unter Federwirkung oder durch Motorantrieb dem .reflektierten Strahlenbündel bis zu dessen Auftreffen auf ihn nachgesteüert wird, wobei VOrzUgsweise die Bewegung des Fotowiderstands mit der Bewegung eines Kameraobjektivs gekuppelt ist und schließlich durch das Auftreffen des reflektierten Strahlenbündels auf den Fotowiderstand infolge des dadurch erzeugten Impulses die Bewegung des Fotowiderständs und des Objektivs blockierbar ist, und daß weiterhin mit dem beweglichen Fotowiderstand eine Anzeigevorrichtung für die blockierte Lage> die der Entfernung des Gegenstandes entspricht, verbunden sein kann.

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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Entfernungsmessers,

Fig. 2 eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform,

Fig. J> ein Teil der Ausführungsform nach Fig. 2.

Die Erfindung geht aus von einem bekannten Entfernungsmesser, der einen Projektor für ein Strahlenbündel 1 umfaßt, wobei das Strahlenbündel einen sogenannten Spot auf das Objekt, dessen Entfernung gemessen werden soll, wirft. Das Strahlenbündel ist zwecks Vermeidung von Fehlmessungen durch parasitäre Infrarotstrahlen in an sich bekannter Weise moduliert. Dementsprechend muß im Entfernungsmesser, der ein fotoelektrisches Element umfaßt, über das eine Anzeige- oder Regelvorrichtung gesteuert wird, eine für die Modulationsfrequenz empfindliche Vorrichtung enthalten sein.

Gemäß der Erfindung projiziert der nicht dargestellte, an sich bekannte Projektor einen modulierten, infraroten Lichtspot auf den Gegenstand, dessen Entfernung gemessen werden soll. Nach dem Prinzip eines Basisentfernungsmessers wird ein auf den Gegenstand treffender Lichtstrahl 1 unter einem anderen Winkel von dem

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Gegenstand zu einem vom Projektor um die Basis b versetzten Element 2 des Entfernungsmessers reflektiert _a je nach dem wie weit der Gegenstand vom Entfernungsmesser entfernt liegt. Ein unendlich entfernter Gegenstand reflektiert den Lichtstrahl 3 parallel zum Lichtstrahl 1 oder senkrecht zur Basis 4 des Entfernungsmessers. Je näher der Gegenstand am Entfernungsmesser liegt₅ umso mehr weicht der Winkel zwischen dem reflektierten Lichtstrahl 3 und dem ausgesandten Lichtstrahl 1 von 180 ab> Dieser Winkel zwischen dem ausgesandten _s modulierten Infrarotstrahl 1 und dem reflektierten modulierten Infrarotstrahl 3 unter Berücksichtigung der Entfernungsmesserbasis b soll nun auf einfachste Weise elektrisch gemessen und in eine Anzeige umgesetzt werden.

Bei der Ausgestaltung nach Fig. 1 ist hierzu hinter dem Lichteintrittsfenster 2 für den reflektierten Strahl 3 ein gegen die j| optische Achse des Eintrittsfensters 2 geneigter Spiegel 5 vorgesehen, der den reflektierten Strahl auf einen weiteren geneigten Spiegel β wirft. Von diesem wird der reflektierte Strahl 3 dann auf die elektrische Einrichtung gelenkt. Der elektrische Teil des Entfernungsmessers besteht aus einer Reihe von kleinen lichtelektrisohen Elementen, vorzugsweise Fotowiderstanden 7a bis 7d* die so angeordnet sind, daß jeder Fotowiderstand 7a bis 7d nur bei einer bestimmten Entfernung des zu messenden Gegenstandes und damit einem

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bestimmten Winkel des reflektierten Strahls 3 von diesem getroffen wird. So trifft der Strahl 3 beispielsweise, wenn er von einem unendlich fernen Gegenstand reflektiert wird, nur den Fotowiderstand 7d, wenn er von einem nur 2 m entfernten Gegenstand reflektiert wird, nur den Fotowiderstand 7a, Liegt der Gegenstand in einer anderen Entfernung*so trifft der reflektierte

auf
Lichtstrahl 3/den entsprechenden anderen der Fotowiderstände 7a bis 7d. Die Ausgangssignale der Fotowiderstände 7a bis 7d werden in einer an sich bekannten logischen Schaltung 8, die durch Einbeziehung eines Selektivverstärkers in bekannter Weise dafür soigt,daß nur der modulierte Infrarotstrahl 3 zur Messung herangezogen wird, in der Weise verarbeitet, daß in einem folgenden Drehspulsystem 9 bei Belichtung des Fotowiderstands 7d durch den Strahl 3 der Zeiger des Drehspul systems 9 einen bestimmten, zweckmäßigerwelse einer Skala zugeordneten Ausschlag erfährt. Bei der Belichtung eines der anderen Fotowiderstände 7c, 7b, 7a erfährt dagegen der Zeiger des Drehspulsystems 9 einen der Zuordnung der Fotowiderstände zu den Entfernungen des Gegenstandes entsprechenden anderen Ausschlag, wobei die Skala so ausgebildet sein muß, daß der jeweils dem belichteten Fotowiderstand entsprechende Entfernungswert auf der Skala dem Zeiger gegenüberliegt. Will man die Anordnung zur automatischen Entfernungseinstellung einer fotografischen Kamera verwenden, so kann man den Entfernungseinsteller des Kameraobjektivs in an sich bekannter Weise mit einem Abtastrechen für der. Zeiger des

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Drehspulsystems 9 versehen, so daß bei Kamerabetätigung der Rechen zusammen mit dem Entfernungseinsteller unter der Wirkung eines Federwerks oder eines Elektromotors bis in die der Zeigersteilung entsprechende Entfernungseinstellung des Objektivs abläuft.

Pas Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 in der Anordnung und Ausgestaltung der Fotowiderstände und der zugehörigen Schaltung. Daher sind in Fig. 2 nur diese Teile des erfiBdungsgemäßen Entfernungsmessers gezeigt» Dabei sind funktionsgleiche Teile zum leichteren Verständnis mit denselben Bezugsziffern versehen wie in Fig. 1 .

Bei der Anordnung nach Fig* 2 trifft der reflektierte modulierte Infrarotstrahl 3 genau so wie bei der Anordnung nach Fig« 1 je nach der Entfernung des Gegenstandes, von dem er reflektiert wird, unter einem unterschiedlichen Winkel auf die Linse 2 des Entfernungsmessers, dessen nicht dargestellte Basis wieder b sein soll. Hinter der Linse 2 oder dem Fenster 2 ist ein für"infrarotes Licht teildurchlässiger Spiegel 10 angeordnet _Λ wobei der durchgelassene und der reflektierte Strahl 3¹ und 3^lf jeweils 50 # der Intensität des auf den Spiegel 10 treffenden Strahls 3 haben. In gleicher Entfernung hinter dem Spiegel 10 sind im durchgelassenen und im reflektierten Strahlengang je ein Fotowiderstand 11 utid 12 angeordnet, die in zwei Ästen einer Brückenschaltung geschaltet

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sind. In den zwei anderen Zweigen der Brücke liegen zwei gleiche Widerstände 12 und 14, in der einen Brückendiagonale eine Batterie 15 und in der anderen Brückendiagonale die Meßschaltung. Durch die Brückenßchaltung werden bei der Entfernungsmessung Helligkeitsschwankungen des reflektierten Strahls J5, die durch unterschiedliche Entfernungen und unterschiedliche Reflexionsvermögen der

P zu messenden Gegenstände verursacht werden, eliminiert. Der Fotowiderstand 11 ist als sogenannter Ortsdiskriminator ausgebildet und in Pig. 3 gesondert dargestellt. Die übliche Bauform der CdS-Aufdampf-Potowiderstände besteht in einer isolierten Trägerfläche, auf die die fotoleitende Schicht aufgedampt ist. Dann wird eine Kontaktbahn aus einem Silberlot aufgespritzt, die von der fotoleitenden Schicht eine mäanderfb'rmlg e Figuration freiläßt. Die Flächenempfindlichkeit des Fotowiderstandes ist in erster Linie abhängig von der Breite der Mäanderbahn an der be-

* treffenden Stelle und ist dieser umgekehrt proportional, wenn man von statistischen Streuungen in der Aufdampfschicht absieht; wenn die Kontaktierung aber in einer bestimmten Kurvenform erfolgt, läßt sich die Empfindlichkeit in Abhängigkeit vom Ort der auftreffenden Strahlung theoretisch beliebig verändern. Der rechteckige Fotowiderstand 11 ist mit zwei Leiterschichten so belegt, daß die fotoleitende Fläche 11a sich längs der mögliohen Auslenkwinkel de» Strahl·« 3¹ in bestimmter Weise verbreitert. Dadurch ändert siah die Flächenempfindlichkeit des Fotowiderstandes 11 proportional

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zum Auslenkwinkel des Strahles 3¹ und damit proportional· zur Entfernung des zu messenden Gegenstandes« Trifft der Strahl J^f, der ja immer einen etwa konstanten Durchmesser hat, auf die eine Seite des Fotowiderstandes 11, so hat der erzeugte Widerstandswert proportional der Entfernung eine bestimmte Größe. Trifft derselbe Strahl J5* jedoch infolge der anderen Ablenkung am zu messenden Gegenstand auf die andere Seite des Fotowiderstandes 11, so ist der erzeugte Widerstandswert infolge der anderen Breite des Potowiderstandes ein anderer, der Entfernung des Gegenstandes proportionaler» Als elektrische Schaltung ist im zugehörigenBrüekehzweig ein Selektivverstärker 16 vorgesehen,» der wie bei der Anordnung nach Pig, 1 nur die vom modulierten Strahl 3 kommenden Impulse verstärkt. Dem Selektivverstärker 16 ist genau wie bei der Anordnung nach Fig. 1 ein Drehspulsystem 1f nachgeschaltet, das jedoch in* diesem Fall direkt den dem veränderlichen Widerstand 11*und damit der Entfernung proportionalen Strom anzeigt und somit zur Entfernungsmessung dient, "

Der als Ortsdiskriminator dienende Fotowiderstand 11 könnte auch dadurch hergestellt werden, daß einem rechteckigen Fotowiderstand lichtundurchlässige oder lichtschwächende Blenden, die z. B* Tropfenform haben, vorgeschaltet werden.

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Naturgemäß sind noch weitere Ausführungsformen, die sich dem nachfolgenden Patentanspruch oder einem oder mehreren der Uhteransprüche unterordnen und nur der Einfachheit halber in Zeichnungen nicht dargestellt sind, möglich. So könnte an die Stelle der Potowiderstände 7a bis 7d der Anordnung nach Fig. 1 ein als

^ Ortsdiskriminator ausgebildeter Fotowiderstand 11 treten, wenn

durch andere Mittel sichergestellt ist, daß Helligkeitsschwankungen des Strahls 3 kompensiert oder vermieden werden. Schließlich könnte nach einer anderen Ausgestaltung der Empfänger einen beweglichen Fotowiderstand umfassen, der unter Federwirkung oder durch Motorantrieb dem reflektierten Strahlenbündel 3 bis zu dessen Auftreffen auf ihn nachgesteuert wird, wobei durch den dadurch erzeugten Impuls die Bewegung des Fotowiderstandes blockierbar ist und wobei mit dem beweglichen Fotowiderstand eine Anzeigevorrichtung für die blockierte Lage, die der Entfernung des Gegen-

P Standes entspricht, verbunden ist. Auch hier ist naturgemäß ein Selektiwerstärker erforderlich. Alle beschriebenen Entferhungsmeßvorrichtungen können mit Entfernungseinstellem von Objektiven gekuppelt werden.

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Ansprüche

ί\) Entfernungsmesser, der einen Projektor für ein Strahlenbündel mit moduliertem Licht, das einen sogenannten Spot auf den Gegenstand, dessen Entfernung zu messen ist,virft, und einen Empfänger umfaßt, der mindestens ein fotoelektrisches Element Aufweist und für die Modulationsfrequenz des auf den Gegenstand treffenden und von diesem reflektierten Strahlenbündels empfindlieh ist und eine Anzeige- oder Regelvorrichtung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß ein infrarotes Strahlenbündel (1, 3) verwendet wird.
2. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Projektor bzw. dem ausgesandten Strahlenbündel (1) und dem Empfänger (f, 8 bzw. 11, 12^ 16) bzw. dem reflektierten Strahlenbündel (5). ein die Basis des Entfernungsmessers bildender Abstand (b) besteht,

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3. Entfernungsmeeser nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger im von der Entfernung des Gegenstandes abhängigen Bereich des Ablenkwinkels des reflektierten Strahls (3) mehrere Fotowiderstände (7a bis 7d) umfaßt, von denen jeder einem bestimmten Ablenkwinkel des reflektierten Strahls (3) und damit einer bestimmten Entfernung des Gegenstandes zugeordnet ist.
4. Entfernungsmesser nach Anspruch J5# dadurch gekennzeichnet, daß den Fotowiderständen (7a bis 7d) eine logische Schaltung (8) mit einem Selektivverstärker, der auf die Modulationsfrequenz des Strahlenbündels (1, 3) anspricht, und einem Drehspulmeßsystem (9) nachgeschaltet ist, wobei der Ausschlag des Zeigers des Drehspulmeßsystems (9) davon abhängig ist, auf welchen Fotowiderstand (7a bis 7d) das reflektierte Strahlenbündel (3) trifft.
5. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einen Strahlenteiler (1O), der das reflektierte Strahlenbündel (3) in zwei gleiche Strahlen (3* und 3^fl) teilt, umfaßt und daß Im reflektierten und im durchgehenden Strahlengang (3^I!> 3*5 im gleichen Abstand vom Strahlenteiler (1O) je ein Fotowiderstand (12, 11) liegt, wobei beide Fotowiderstände (11,12) in einer Brückenschaltung

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(11 bis 14), in deren einer Diagonale eine Batterie (15) und in deren anderer Diagonale ein Selektivverstärker (16) und ein Drehspulmeßsystem (17) liegen, angeordnet sind und wobei ein Fotowiderstand (.11.) längs der möglichen Winkelabweichungen des auf ihn treffenden Strahlenbündels (5^f) kontinuierlich unter-* schiedliche Empfindlichkeit hat, so daß ein und dasselbe _m , Strahlenbündel (3*) je nach der Stelle, an der er auf des Fotowiderstand (11) trifft, einen unterschiedlichen Widerstandswert hervorruft.
6. Entfernungsmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotowiderstand (11) mit unterschiedlicher Empfindlichkeit durch teilweise Abdeckung eines rechteckigen Fotowiderstandes mittels einer Blende, eines Graufilters oder eines Graukeiles gebildet wird.
7» Entfernungsmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotowiderstand (11) mit unterschiedlicher Empfindlichkeit längs der möglichen Winkelabweichungen des auf ihn treffenden Strahlenbündels (5*) unterschiedlich breit ist, "
8. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einen beweglichen Fotowiderstand umfaßt, der unter Federwirkung oder durch Motorantrieb

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dem reflektierten Strahlenbündel (3) bis zu dessen Auftreffen auf ihn nachgesteuert wird, wobei durch den dadurch erzeugten Impuls die Bewegung des Potowiderstandes blockierbar ist, und daß mit dem beweglichen Fotowiderstand eine Anzeigevorrichtung für die blockierte Lage_x die der Entfernung des Gegenstandes entspricht, verbunden ist,
9. Entfernungsmesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Fotowiderstand mit der Entfernungseinstellvorrichtung eines Objektivs gekuppelt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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