DE2725617C2 - Verfahren und Anordnung zur Entfernungsmessung - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur EntfernungsmessungInfo
- Publication number
- DE2725617C2 DE2725617C2 DE2725617A DE2725617A DE2725617C2 DE 2725617 C2 DE2725617 C2 DE 2725617C2 DE 2725617 A DE2725617 A DE 2725617A DE 2725617 A DE2725617 A DE 2725617A DE 2725617 C2 DE2725617 C2 DE 2725617C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- digital
- detector
- address
- arrangement according
- arrangement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
- G01C3/02—Details
- G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
- G01C3/08—Use of electric radiation detectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Focusing (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der Entfernung eines Objektes
nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 sowie auf eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Ein Hauptanwendungsgebiet dieses Verfahrens sowie der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist
im Zusammenhang mit der automatischen Fokussierung von Kameras gegeben.
Aus der DE-OS 25 13 027 ist eine automatische Fokussiereinrichtung bekannt, die es gestattet, die
Entfernung zu einem aufzunehmenden Objekt quantitativ zu ermitteln, ohne daß es hierzu irgendwelcher
beweglicher optischer Elemente bedarf. Zu diesem Zweck sind dort in zwei Detektorarioi dnungen jeweils
eine unterschiedliche Anzahl von Fotodetektoren angeordnet. Auf beiden Detektoranordnungen werden
durch ortsfeste Linsen eines optischen Hilfssystems Bilder des aufzunehmenden Objektes abgebildet. Die
Detektoren der ersten Detektoranordnung sind jeweils mit einer eine gleich große Anzahl nebeneinanderliegender
Detektoren aufweisenden Gruppen in der zweiten Detektoranordnung zusammengeschaltet, wobei
die Gruppen in der zweiten Detektoranordnung in Richtung auf eine vergrößerte Parallaxe verschoben
sind. Auf diese Weise erhält man Vergleichssignale, die sich bestimmten Entfernungszonen zuordnen lassen.
Die bekannte Einrichtung arbeitet rein analog und erfordert bei einem hohen Auflösungsvermögen, d.h.
bei einer großen Zonenanzahl einen sehr hohen Schaltungsaufwand.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Messung der Entfernung eines
Objektes anzugeben, das mit relativ geringem Schaltungsaufwand eine genaue Entfernungsmessung gestattet,
wobei ebenfalls auf bewegliche Teile verzichtet werden soll. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß
dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren. Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens sowie
vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Anordnung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Anhand von in den Figuren der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen sei die Erfindung
im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine Entfernungsmeßeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Signalverarbeitungsschaltkreises
gemäß der vorliegenden Erfindung und
F i g. 3 ein digitales automatisches Fokussiersystem.
Gemäß F i g. 1 ist die digitale Entfernungsmeßvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. Dieses
System erfordert keine schwierige Analogmessung, besitzt keine beweglichen Teile und gibt ein digitales
Ausgangssignal, welches die Verwendung der Vorrichtung in einer Vielzahl von Systemen ermöglicht
Das digitale Entfernungsmeßsystem weist zwei getrennte, aus mehreren Detektorelementen bestehende
strahlungsempfindliche Detektoranordnungen 10a und 106 auf, wobei N Elemente in jeder Detektoranordnung
angeordnet sind. Diese Detektoranordnungen werden vc/zugsweise als Teil eines einzigen monolithisch
integrierten Schaltkreises hergestellt und sie weisen eine große Anzahl N von einzelnen Detektorelementen
auf. Wenn eine große Anzahl einzelner Detektorelemente verwendet wird, so kann eine genaue
Entfernungsmessung mit Detektoranordnungen gleicher Länge durchgeführt werden. Die gleiche Länge
ermöglicht eine weitgehende Vereinfachung der Signalverarbeitung. Die Detektoranordnungen 10a und 10ό
bestehen vorzugsweise aus Ladungsverschiebeeinrichtungen (CCD = charge coupled device) oder aus
Ladungsinjektionseinrichtungen (CI D=charge injection device). In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
bestehen die Detektoranordnungeii 10a und 106 jeweils
aus einer Ladungsverschiebeeinrichtung mit 128 Elementen.
Linsen 12a und 126 sind den Detektoranordnungen 10a und IOb entsprechend zugeordnet. Die Linse 12a
bildet ein erstes Meßbild des Objektes auf der Detektoranordnung 10a ab. In gleicher Weise bildet die
Linse 126 ein zweites Meßbild des Objektes auf der zweiten Detektoranordnung 106 ab.
Die relative '.age des ersten und zweiten Meßbildes
auf der ersten und zweiten Detektoranordnung 10a und 106 ist ein Maß für die Entfernung des Objektes. Die
Verschiebung des zweiten Meßbildes in bezug auf die entsprechenden Detektoren der ersten Detektoranordnung
ist durch die Zahl η gegeben, wobei n< Nist. In der
Praxis weist N vorzugsweise einen großen Wert, z. B.
den Wert 128 auf und der Maximalwert von n, der der am nächsten liegenden Objektentfernung entspricht,
liegt im Bereich zwischen 10 und ungefähr 30. In weniger genauen Systeme-} kann N den Wert von 64
aufweisen und der Maximalwert von η beträgt ungefähr 6. In der Vorrichtung gemäß F i g. 1 tritt ein Abgleichzustand
bei einer unendlichen Objektentfernung auf. in diesem Fall, der durch die beiden ausgezogenen Pfeile
angedeutet ist, weist η den Wert 0 auf, da die Lage der beiden Bilder auf der ersten und zweiten Detektoranordnung
10a und 106 identisch ist.
Die Verschiebung des zweitei. Meßbildes in bezug auf
das erste Meßbild wächst an, wenn das *.u messende Objekt näher an den Meßort heranrückt. Dies wird
durch den gestrichelten Pfeil, der auf die Detektoranordnung 106 gerichtet ist, in Fig. 1 angedeutet. Die
Beziehung zwischen der Objektentfernung s und der Zahl η von Detektoren, um die das zweite Meßbild in
bezug auf das erste Meßbild verschoben ist, läßt sich durch die folgende Gleichung ausdrücken:
π = /· d/s- e.
wobei /der Brennweite der Linsen 12a und 126, d dem Abstand zwischen den Linsen 12a und 126, s der
Objektentfemung und e dem Abstand der üetektorelemente innerhalb der Detektoranordnungen 10a und 106
entspricht.
Die Verarbeitung der Ausgangssignale der Detektoranordnungen 10a und 106 wird durch den digitalen
Rechenmoduls 14 und die Steuerung 16 bewerkstelligt Dem digitalen Berechnungsmodul 14 werden die
ίο Ausgangssignale der Detektoranordnungen 10a und 106
zugeführt und er bestimmt die Anzahl der Elemente n, um die das zweite Meßbild in bezug auf das erste
Meßbild verschoben ist Das Ausgangssignal des digitalen Berechnungsmoduls 14 stellt vorzugsweise ein
Digitalwort dar, das ein Maß für die Zahl π ist Da η
umgekehrt proportional der Objektentfemung s ist,
zeigt das Ausgangssignal des digitalen Berechnungsmoduls 14 die Entfernung s an.
Die Steuerung 16 steuert die Operation der Detektoranordnungen 10a und 106 und des digitalen
Berechnungsmoduls 14. Der Betrieb d-rr Steuerung 16 wird durch ein vom Benutzer erzeugtes Signal
ausgelöst, das beispielsweise durch das Schließen von Kontakten erzeugt werden kann.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 werden die Ausgang* ägnale der Detektoranordnungen 10a und 106
seriell dem digitalen Berechnungsmodul 14 zugeführt Ein solcher Betrieb bildet ein vorteilhaftes Verfahren
zum Auslesen der Daten aus den Detektoranordnungen 10a und 106, insbesondere wenn die Detektoranordnungen
aus Ladungsverschiebeeinrichtungen bestehen. Obgleich parallele Ausgangssignale der Detektoranordnungen
10a und 106 ebenfalls benutzt werden könnten, erfordert eine solche Lösung jedoch eine große Anzahl
von Verbindungen mit dem digitalen Berechnungsmodul 14. Wenn die Zahl N der Detektoren in jeder
Detektoranordnung 10a und 106 sehr groß wird, was im Hinblick auf eine hohe Genauigkeit wünschenswert ist,
so bildet die serielle Übertragung der Ausgangssignale der Detektoranordnungen 10a und 106 eine sehr
vorteilhafte Lösung.
Wenn die Detektoranordnungen 10a und 106 aus Ladungsverschiebeeinrichtungen bestehen, so erzeugt
die Steuerung 16 Signale, die die serielle Übertragung der Detektorsignale durch die Detektoranordnung und
zu dem digitalen Berechnungsmodul 14 hervorrufen. Die Technik des Strahlenempfangs und der Verschiebung
der Empfangssignale in Ladungsverschiebeeinrichtungen ist anderweitig bekannt. Der Verschiebetakt
>o des Ausgangssignals ist hierbei sehr viel kürzer als die Empfangs- oder Integrationszeit der Detektoranordnung.
F i g. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Signalv.jrarbeitungsschaltkreises gemäß Fig. 1. Der
Signalverarbeitungsschaltkreis weist einen Digitalisierschaltkreis 18 und einen digitalen Korrelatorschaltkreis
20 auf. Die Steuerung 16 umfaßt einen Taktgeber 22 und eine Steuerlogik 24.
Der Digitalisierschaltkreis 18 empfängt die Ausgangssignale der Detektoranordnungen 10a und 106
und digitalisiert diese Ausgangssignale. Die digitalisierten Ausgangssignale stellen erste und zweite digitalisierte
Darstellungen des ersten und zweiten Meßbildes dar. Der Digitalisierschaltkreis 18 kann diese Funktion
auf verschiedene Weisen ausführen.
Zunächst kann das Ausgangssignal eines jeden Elementes als ein »1 «-Signal angesehen werden, wenn
sein Pegel über einem mittleren Bezugspegel liegt und
es kann als »O«-Signal angesehen werden, wenn sein Pegel unterhalb dieses Bezugspegels liegt. Eine weitere
Möglichkeit besteht darin, das Ausgangssignal eines jeden Elementes auf »1« zu setzen, wenn es größer als
das Ausgangssignal des vorangegangenen Elementes ist oder auf »0« zu setzen, wenn es den gleichen Wert
innerhalb bestimmter Grenzen aufweist. Werte kleiner als dasjenige Ausgangssignal des vorangegangenen
Detektors können entweder auf »0« oder »1« gesetzt vierden. Ein »!«-Signal ist nur dann vorhanden, wenn
eine Veränderung des Lichtpegels vorliegt. Schließlich besteht eine Möglichkeit darin, den Lichtpegel zu
digitalisieren, um einen Pegelbereich kenntlich zu machen. Anstelle eines Wertes von »0« oder »1« für
jedes Detektor-Ausgangssignal wird ein Digitalwort als Detektor-Ausgangssignal erzeugt. Dieses Digitalwort
repräsentiert den Lichtpegel bzw. den Logarithmus des Lichtpegels.
Der digitale Korrelator 20 vergleicht wiederholt die ersten und zweiten digitalisierten Signaldarstellungen
und erzeugt ein Ausgangssignal entsprechend der Zahl n. In der speziellen Ausführungsform gemäß F i g. 2
führt der digitale Korrelator 20 eine digitale Korrelation zwischen zwei Worten gleicher Länge (128 Bit) durch.
Die spezifische Verwirklichung des digitalen !Correlators
hängt selbstverständlich in gewisser Weise von der Länge der beiden Worte ab.
Die beiden Digitalworte des Digitalisierungsschaltkreises 18 werden anfänglich in Schieberegister 26a und
266 eingeschoben. Jedem Schieberegister sind logische Schaltkreise zugeordnet, um nach dem anfänglichen
Laden derselben diese in einer Ringbetriebsweise zu betreiben. Diese logischen Schaltkreise umfassen
UND-Gatter 28a, 286,30a und 306, Inverter 32a und 326
und ODER-Gatter 34a und 346.
Die beiden Digitalworte von dem Digitalisierungsschaitkreis ie werden den UND-Gattern 30a und 30ό
zugeführt. Ferner wird den UND-Gattern 30a und 306 von der Steuerlogik 24 ein Steuersignal zugeführt. Die
Ausgangssignale der UND-Gatter 30a und 306 bilden Eingangssignale für die ODER-Gatter 34a und 346. Das
Steuersignal der Steuerlogik 24 wird durch die Inverter 32a und 326 invertiert und bildet Eingangssignale für die
UND-Gatter 28a und 286. Die Ausgangssignale der Schieberegister 26a und 266 bilden die anderen
Eingangssignale für die UND-Gatter 28a und 286. Die Ausgangssignale der UND-Gatter 28a und 286 bilden
weitere Eingangssignale für die ODER-Gatter 34a und 346.
Im Betrieb werden die UND-Gatter 30a und 306 durch ein »!«-Signal der Steuerlogik 24 vorbereitet und
gestatten die Eingabe neuer Digitalworte in die Schieberegister 26a und 266. Dasselbe »1 «-Signal sperrt
die UND-Gatter 28a und 286, so daß die zu diesem Zeitpunkt in den Schieberegistern 26a und 266
gespeicherte Information nicht erneut eingegeben werden kann.
Nachdem die Digitalworte in die Schieberegister 26a und 266 eingegeben worden sind, wechselt das
Steuersignal der Steuerlogik 24 auf »0«, wodurch die UND-Gatter 28a und 286 vorbereitet und die
UND-Gatter 30a und 306 gesperrt werden. Die Schieberegister 26a und 266 befinden sich somit in einer
Ringschaltung.
Der inhalt der Schieberegister 26a und 266 wird sodann in Abhängigkeit von zwei Taktsignalen CLK1
CLKb, die von der Steuerlogik 24 geliefert werden, im
Ring verschoben. Jedesmal, wenn ein »!«-Signal an den Ausgängen der Register 26a und 266 gleichzeitig
auftritt, erzeugt das UND-Gatter 36 beim gleichzeitigen Auftritt eines Abtastimpulses von der Steuerlogik 24 ein
Ausgangssignal. Die Ausgangsimpulse des UND-Gats ters 36 werden in einen Binärzähler 38 eingezählt. Die
Anzahl der Taklimpulse CLK, und CLKi, entspricht genau der Anzahl von Bits in den Schieberegistern 26a
und 266. Bei Beendigung einer vollständigen Ringverschiebung wird der im Zähler 38 aufgesammelte
Zählstand in den mit wahlfreiem Zugriff ausgestatteten Speicher 40 (RAM) in einen Speicherplatz eingegeben,
der durch den Zustand des Adressenzählers 42 bestimmt ist. Bei der Auslösung der Korrelationsfolge befindet
sich der Adressenzähler 42 im gelöschten Zustand.
Hierdurch wird die Anfangsspeicheradresse festgelegt und die erste Eingabe erfolgt unter der niedrigsten
Adresse.
Bei Beendigung der ersten Ringverschiebung des Inhalts der Schieberegister 2ba und 260 wird ein
Extra-Taktirppuls am Takteingang des Schieberegisters
266 erzeugt. Hierdurch wird der Inhalt des Schieberegisters 266 um ein Bit in bezug auf den Inhalt des
Schieberegisters 26a verschoben. Zur gleichen Zeit v/ird der Inhalt des Adressenzählers 42 um eins erhöht. Der
Zähler 38 wird gelöscht und es wird mit der zwe ten Ringverschiebung des Inhalts der Register 26a und 266
begonnen. Die Ausgangsimpulse des Gatters 36 werden erneut in ü'en Zähler 38 eingezählt. Diese Betriebsweise
wird fortgesetzt, bis die Anzahl der Verschiebungen dem Wert η der am nächsten liegenden in Frage
kommenden Objektentfernung entspricht. Nach jeder vollständigen Ringverschiebung wird der Inhalt des
Zählers 38 im Speicher 40 unter der nächsthöheren Adresse abgelegt, wobei diese Adresse jeweils durch
Erhöhung des Inhalts des Adreßzählers 42 um eins bei jeder vollständigen Ringverschiebung erhalten wird.
Die besie Korrelation, die der Entfernung zwischen
dem zu messenden Objekt und den beiden Detektoranordnungen entspricht, ist durch die Adresse des
höchsten im Speicher 40 während des Korrelationsverfahrens gespeicherten Zählstand vorgegeben. Der letzte
Schritt bildet die Bestimmung dieser Adresse. Die größte Zahl im Speicher wird wie folgt bestimmt:
Der Adreßzähler 42 wird auf die höchste Adresse eingestellt, die durch einen Wert repräsentiert wird, bei dem alle Stellen des Adreßzählers 42 den Wert »1« aufweisen. Diese Adresse wird sodann in der Verriegelung 44 gespeichert. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, die in der Verriegelung 44 gespeicherte Zahl von
Der Adreßzähler 42 wird auf die höchste Adresse eingestellt, die durch einen Wert repräsentiert wird, bei dem alle Stellen des Adreßzählers 42 den Wert »1« aufweisen. Diese Adresse wird sodann in der Verriegelung 44 gespeichert. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, die in der Verriegelung 44 gespeicherte Zahl von
so einer anderen Quelle als dem Adreßzähler 42 abzuleiten. Es ist somit einzig und allein die Forderung
zu erfüllen, daß die anfänglich in der Verriegelung 44 gespeicherte Zahl so hoch sein muß, wie der
höchstmögliche im Speicher 40 enthaltene Zählstand.
Die in der Verrieglung 44 gespeicherte Zahl muß jedesmal um eins erniedrigt werden, wenn bei einem
vollständigen Vergleich mit dem Inhalt des Speichers 40 keine Übereinstimmung gefunden worden ist. Der
Adressenzähler 42 stellt eine geeignete Einrichtung zur Vorgabe der Zahl und zur Erniedrigung dieser Zahl dar.
Nachdem der höchste Zählstand in der Verriegelung
44 gespeichert ist, wird der Adressenzähler 42 auf Null
heruntergezählt. Alle Speicherplätze im Speicher 40 werden hierbei der Reihe nach adressiert und durch den
as Vergieicher 46 mit dem Inhalt der Verriegelung 44
verglichen. Wenn irgendein Speicherplatz im Speicher 40 in allen Stellen den Wert »1« aufweist, gibt der
Vergieicher 46 ein Ausgangssignal aus, durch welches
das Auftreten eines stattgefundenen Vergleichs angezeigt
wird. In diesem Punkt wird der Korrelationsprozeß angehalten und die spezielle im Adressenzähler 42
enthaltene Adresse wird zu diesem Zeitpunkt in die Verriegelung 44 eingegeben. Diese Adresse entspricht
der Zahl n.
Wenn keine Übereinstimmung mit dem höchsten Zählstanr1 gefunden wird, wo wird der Inhalt des
Adressenzählers 42, ausgehend von seinem vorhergehenden Höchstzählstand um eins erniedrigt und dieser to
Zählstand wird in der Verriegelung 44 abgespeichert. Das Herunterzählen der Adresse und der Vergleich
wird sodann jeweils wiederholt. Das Verfahren der Adressenerniedrigung und des Vergleichs des Inhalts
des Speichers 40 mit dem Inhalt der Verriegelung 44 wird fortgesetzt bis eine Übereinstimmung gefunden
wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Korrelationsprozeß beendet. Die spezielle Speicheradresse, unter der die
Übereinstimmung auftritt, bildet die Zahl n, die seinerseits das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit
bildet.
Das Ausführungsbeispiel der Signalverarbeitungseinrichtung gemäß F i g. 2 ist besonders vorteilhaft, da es
eine verhältnismäßig kleine Anzahl von Schaltkreiselementen verwendet. Andere Formen der Signalverarbeitung
können jedoch ebenfalls benutzt werden. Einen wichtigen Gesichtspunkt stellt die Aufwandsverminderung
hinsichtlich des digitalen Berechnungsmoduls 14 und der Steuerung 16 gemäß Fig. 1 dar. Die bisher
beschriebene Anordnung gestattet die Integration der m Detekteranordnungen 10a und 10ό, des digitalen
Berechnungsmoduls 14 und der Steuerung 16 in einem einzigen monolithisch integrierten Schaltkreis oder in
einer relativ kleinen Anzahl von integrierten Schaltkreisen.
35
F i g. 3 zeigt ein digitales automatisches Fokussiersystem,
das in photographischen Geräten, wie beispielsweise Kameras für stehende oder bewegte Bilder
benutzt werden kann. Das System weist einen digitalen Fokussiermodul 50 auf, der der Anordnung gemäß
F i g. 1 entsprechen kann. Das Ausgangssignal des digitalen Fokussiermoduls 50 bildet ein erstes Digitalwort,
welches benutzt wird, um die Lage einer primären optischen Einrichtung 52, wie beispielsweise der
Aufnahmelinse: einer Kamera, zu steuern. Ein Linsen-Positionscodierer 54 erzeugt ein zweites Digitalwort
entsprechend der Position der optischen Einrichtung 52 in bezug auf den Film 56. Ein digitaler Vergleicher 58
vergleicht das erste mit dem zweiten Digitalwort. Die Position des optischen Elementes 52 wird durch eine
Antriebseinrichtung 60 festgelegt, die von einer Antriebssteuereinrichtung 62 angesteuert wird. Der
Ausgang des digitalen Vergleichers 58 ist mit der Antriebssteuereinrichtung 62 verbunden, so dlaß die
Stellung der optischen Einrichtung 52 in bezug auf den Film 56 durch den Vergleich des ersten Digitalwortes
mit dem zweiten Digitalwort gesteuert wird.
In dem System gemäß Fig.3 stellt das erste
Digitalwort des digitalen Fokussiermoduk 50 die geforderte Stellung der optischen Einrichtung 52 dar.
Wenn die Stellung des optischen Elementes 52, die durch das zweite Digitalwort repräsentiert wird, mit
dem ersten Digitalwort übereinstimmt, so ist das System fokussiert Im Falle einer Kamera für stehende Bilder
wird die Bewegung des optischen Elementes 52 ;n diesem Punkt angehalten. In einem gleitenden Fokussiersystem
bei einer Kamera für bewegliche Bilder wird die Stellung der Linse fortlaufend gesteuert Dies
bedeutet, daß die Stellung des optischen Elementes 52 fortlaufend justiert wird, um das zweite Digitalwort in
Übereinstimmung mit dem ersten Digitalwort zu bringen, wenn sich dieses erste Digitalwort auf Grund
der wechselnden Objektentfernung verändert.
Wenn der digitale Fokussiermodul 50 die in Fig. 1
dargestellte Form aufweist, so stellt sich die das erste Digitalwort repräsentierende Digitalzahl η wie folgt
dar:
/J = Λ d/s- e,
wobei ( der Brennweite der Hilfslinse, d dem
Hilfslinsenabstand, edem Abstand der Detektorelemente und s der Objektentfernung entspricht. Die
Verschiebung der Aufnahmelinse der Kamera zwecks Fokussierung stellt sich wie folgt dar:
Al=Z1 2Zs-/,,
wobei f, die Brennweite der Aufimiiiiiciinic uafsielit.
Wenn die Entfernung Objekt-Kamera um ein Mehrfaches die Brennweite der Aufnahmelinse übertrifft, so
ergibt sich folgende Beziehung:
AI
A /» n.
Die Linsenverschiebung für eine Fokussierung ist ungefähr proportional n, wobei π der Anzahl der
Detektorelemente entspricht, um die das Bild in bezug auf das Bezugsbild (unendliche Objektentfernung)
verschoben ist. Das System erfordert nur eine geringfügige oder gar keine spezielle geometrische
Korrektur.
Das System gemäß F · g. 3 kann verschiedene Formen
aufweisen. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung 60 durch einen Motor vorgegeben sein und die
Antriebssteuereinrichtung 62 kann durch eine Motor-Antriebssteuerung gebildet werden. Im Unterschied
hierzu kann die Antriebseinrichtung 60 ebenfalls in Form einer mechanischen. Federn aufweisenden Einrichtung
realisiert werden.
In gleicher Weise kann der Linsen-Positionscodierer 54 in irgendeiner bekannten Form realisiert werden. Die
Stellung des optischen Elementes 52 kann analog gemessen werden und sodann durch einen Digital/Analogwandler
in ein Digitalwort umgewandelt werden. Die direkte digitale Codierung der Stellung des optischen
Elementes 52 ist jedoch vorzuziehen.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, bei dem das automatische Fokussiersystem bei einer Kamera für
stehende Bilder Verwendung findet, ist die optische Einrichtung 52 zunächst auf eine nahe Objektentfernung
fokussiert. Die optische Einrichtung 52 wird sodann für eine Bewegung in Richtung auf den Film 56 freigegeben.
Bei ihrer Bewegung wird eine Reihe von Impulsen erzeugt wobei beispielsweise bei einer Bewegung um
0,025 mm ein Impuls erzeugt wird. Die Impulszahl wird in ein zweites Digitalwort umgewandelt das die
Stellung der optischen Einrichtung 52 anzeigt Die Impulse können durch eine Maske mit kleinen Löchern
erzeugt werden, die vor einer Lichtquelle vorbeibewegt wird und hierbei Impulse in einem Detektor erzeugt. Die
Maske ist in diesem Fall mit der optischen Einrichtung 52 verbunden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel, bei welchem eine rotierende Einrichtung zur Fortbewegung der
optischen Einrichtung 52 benutzt wird, erzeugt ein die Wellenumdrehungen erfassender Zähler Impulse bzw.
ein rotierendes Getriebe betätigt einen Kontakt. Der erzeugte Zählstand wird erneut in ein zweites
Digitalwort umgewandelt, welches mit dem ersten Digitalwort duvc-h den digitalen Vergieicher 58 verglichen wird. Die Bewegung der optischen Einrichtung 52
wird angehalten, wenn die beiden Worte identisch sind.
In einem gleitenden Fokussiersystem bei einer
Kamera für bewegliche Bilder kann eine Positions-Codiermaske verwendet werden, die dem linearen
Äquivalent eines Wiakelcodierers entspricht. Es wird
somit ein zweites, die Linsenposition anzeigendes
Digitalwort erzeugt. Dieses zweite Digitalwort wird sodann mit dem ersten Digitalwort verglichen. Das
Ausgangssignal des digitalen Vergleichers 58 gibt eine Richtungsinformation zur erneuten Fokussierung des
ίο optischen Elementes 52.
Claims (11)
1. Verfahren zur Messung der Entfernung eines Objektes mittels optischer Abbildung des Objektes
auf zwei mehrere Detektoren aufweisenden Detektoranordnungen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl π der Detektoren, um die das Bild auf
der einen Detektoranordnung (1Oa^ gegenüber dem Bild auf der anderen Detektoranordnung (IQb) bis
zur Deckungsgleichheit zu verschieben wäre, gezählt wird, wobei die Zahl π ein Maß für die
Objektentfernung vom Meßort darstellt.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Einrichtung zur
Digitalisierung der Ausgangssignale der beiden Detektoranordnungen und mit einer Positioniereinrichtung
zur Verschiebung eines optischen Elementes, gekennzeichnet durch einen Digital-Korrelator
(14.16:20) zam Vergleich der digitalen Ausgangssignale
und zur Erzeugung eines ersten Digitalwortes entsprechend der Zahl n.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Detektoranordnungen (10a,
106,} jeweils A/Detektoren aufweisen.
4. Anordnung nach Ansprucw 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Detektoranordnungen (10a, IOö; und der Digital-Korrelator (14, 16) Teile eines
monolithisch integrierten Schaltkreises bilden.
5. Anordnung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mit der
Positioniereinrichtung j60) eiu_- Positionscodiereinrichtung
(54) verbunden ist, um ein zweites Digital wort entsprechend der Portion des optischen
Elementes (52) zu erzeugen, daß eine Vergleichseinrichtung (58) zum Vergleich beider Digitalworte und
zur Ausgabe eines entsprechenden Ausgangssignals sowie eine Steuereinrichtung (62) angeordnet ist, um
die Positioniereinrichtung (60) und damit das optische Element (52) anzutreiben.
6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Detektoranordnungen (10a,
tOb) durch Ladungsverschiebeeinrichtungen (CCD)
gebildet werden.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund von Verschiebesignalen des
Digital-Korrelators (14,16) die Ausgangssignale der Reihe nach aus den beiden Detektoranordnungen
herausgeschoben werden.
8. Anordnung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalisierten
Ausgangssignale der Detektoranordnungen (10a, tob) jeweils in Schieberegister (26a, 26b) mit
einer der Anzahl Λ/der Detektoren pro Detektoranordnung
entsprechenden Anzahl von Bit-Speicherplatzen eingegeben werden, daß anschließend der
Inhalt der Schieberegister (26a, 26b) um N Bit zyklisch verschoben wird und die Anzahl koinzidierender
Bitstellen ermittelt wird, daß anschließend der Inhalt eines Schieberegisters um 1 Bit vefschöben
und sodann erneut die Anzahl koinzidierender Bitstellen ermittelt wird usw. und daß aus der
erforderlichen Anzahl von Bit-Verschiebungen bis zum Auftritt der größten Anzahl koinzidierender
Bitstellen die Zahl π ermittelt wird.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Schieberegister (26a,
26b) über eine Koinzidenzstufe (36) an einen Binärzahler (38) für NBk angeschlossen sind, daß die
Stufen des Binärzählers (38) an einen Speicher (40) angeschlossen sind um, gesteuert durch einen
Adressenzähler (42), nach jedem Koinzidenzvergleich,
den Inhalt des Binärzählers (38) in den Speicher zu übertragen.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Adressenzähler (42) die
gleiche Stufenzahl wie der Binärzähler (38) aufweist und daß ausgehend von der Adresse Null die
Adresse jeweils um eins bis auf Nerhöht wird.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß ein digitaler Vergleicher (46) an den Ausgang des Speichers (40) und eine digitale
Verriegelung (44) angeschlossen ist, wobei in die Verriegelung (44) zunächst die höchste Adresse N,
sodann die Adresse N minus 1 usw. eingegeben wird und jede eingegebene Adresse mit dem gesamten
Speicherinhalt verglichen wird, wobei bei erfülltem Vergleich die Adresse des betreffenden Speicherplatzes
die Zahl π kennzeichnet
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/696,170 US4078171A (en) | 1976-06-14 | 1976-06-14 | Digital auto focus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2725617A1 DE2725617A1 (de) | 1977-12-22 |
DE2725617C2 true DE2725617C2 (de) | 1987-05-27 |
Family
ID=24795994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2725617A Expired DE2725617C2 (de) | 1976-06-14 | 1977-06-07 | Verfahren und Anordnung zur Entfernungsmessung |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4078171A (de) |
JP (1) | JPS52153433A (de) |
CA (1) | CA1086541A (de) |
DE (1) | DE2725617C2 (de) |
GB (1) | GB1555425A (de) |
Families Citing this family (48)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5315131A (en) * | 1976-07-27 | 1978-02-10 | Canon Inc | Detecting method for sharpness of objective image |
US4199244A (en) * | 1976-10-04 | 1980-04-22 | Polaroid Corporation | Automatic focusing camera |
USRE31219E (en) * | 1976-10-04 | 1983-04-26 | Polaroid Corporation | Automatic focusing camera |
JPS53110823A (en) * | 1977-03-10 | 1978-09-27 | Ricoh Co Ltd | Optical information processor |
JPS53116852A (en) * | 1977-03-23 | 1978-10-12 | Olympus Optical Co Ltd | Automatic focus adjusting system |
JPS53135697A (en) * | 1977-04-30 | 1978-11-27 | Olympus Optical Co Ltd | Automatic cell diagnosis apparatus |
JPS5413330A (en) * | 1977-07-01 | 1979-01-31 | Olympus Optical Co Ltd | Automatic focus adjusting system |
JPS5451556A (en) * | 1977-09-29 | 1979-04-23 | Canon Inc | Distance measuring apparatus |
US4184968A (en) * | 1978-02-13 | 1980-01-22 | Honeywell Inc. | Auto focus system |
JPS54126023A (en) * | 1978-03-23 | 1979-09-29 | Canon Inc | Optical device |
US4189746A (en) * | 1978-03-23 | 1980-02-19 | Rca Corporation | Method and apparatus for determining focus conditions |
JPS54130828A (en) * | 1978-03-31 | 1979-10-11 | Canon Inc | Photo sensor array device and image scanner using it |
DE2813914A1 (de) * | 1978-03-31 | 1979-10-11 | Siemens Ag | Anordnung zur scharfeinstellung der abbildung eines gegenstandes auf eine bildebene |
JPS54130825A (en) * | 1978-03-31 | 1979-10-11 | Canon Inc | Image scanner |
GB2019595B (en) * | 1978-04-25 | 1982-09-29 | Polaroid Corp | Automatic focusing |
US4185191A (en) * | 1978-06-05 | 1980-01-22 | Honeywell Inc. | Range determination system |
JPS6048007B2 (ja) * | 1978-06-14 | 1985-10-24 | 旭光学工業株式会社 | カメラの焦点検出装置 |
US4199816A (en) * | 1978-06-28 | 1980-04-22 | Humphrey Instruments, Inc. | Optical calibration apparatus and procedure |
US4178087A (en) * | 1978-10-02 | 1979-12-11 | Polaroid Corporation | Autofocus movie camera having focus correction means |
US4336450A (en) * | 1979-01-20 | 1982-06-22 | Nippon Kogaku K.K. | Focus detecting apparatus |
JPS55115023A (en) * | 1979-02-28 | 1980-09-04 | Canon Inc | Distance detector and focus control system utilizing this |
JPS55119005A (en) * | 1979-03-09 | 1980-09-12 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Light image displacement detector |
JPS5644803A (en) * | 1979-09-21 | 1981-04-24 | Bridgestone Corp | System measuring for thickness of nonmetallic sheet like object |
US4272187A (en) * | 1979-12-17 | 1981-06-09 | International Business Machines Corporation | Automatic alignment of optical elements in an electrophotographic apparatus |
JPS6243284Y2 (de) * | 1980-02-29 | 1987-11-10 | ||
US4377744A (en) * | 1980-07-14 | 1983-03-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Remote lens focusing system for an aerial camera |
JPS5740212A (en) * | 1980-08-22 | 1982-03-05 | Canon Inc | Automatic focusing apparatus |
JPS6013049Y2 (ja) * | 1980-09-01 | 1985-04-26 | 九州日立マクセル株式会社 | 電動式レコ−ドクリ−ナ− |
JPS5749660U (de) * | 1980-09-03 | 1982-03-20 | ||
US4341447A (en) * | 1980-12-01 | 1982-07-27 | Polaroid Corporation | Infrared camera ranging system |
US4534650A (en) * | 1981-04-27 | 1985-08-13 | Inria Institut National De Recherche En Informatique Et En Automatique | Device for the determination of the position of points on the surface of a body |
JPS584108A (ja) * | 1981-06-30 | 1983-01-11 | Kyocera Corp | 自動焦点調節装置 |
US4564919A (en) * | 1981-12-22 | 1986-01-14 | Nippon Kogaku K.K. | Correlation calculating apparatus |
JPS58143327A (ja) * | 1982-02-19 | 1983-08-25 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | カメラの自動焦点調節装置 |
GB2124850A (en) * | 1982-08-04 | 1984-02-22 | Philips Electronic Associated | Rangefinder for marked targets |
US4636624A (en) * | 1983-01-10 | 1987-01-13 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Focus detecting device for use with cameras |
US5202555A (en) * | 1983-01-10 | 1993-04-13 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Focus detecting device for use with cameras with correlation and contrast detecting means |
JPS59133510A (ja) * | 1983-01-21 | 1984-07-31 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | 距離測定装置 |
JPS59155809A (ja) * | 1983-02-24 | 1984-09-05 | Olympus Optical Co Ltd | 自動焦点検出装置 |
DE3406578C2 (de) * | 1983-02-24 | 1985-09-05 | Olympus Optical Co., Ltd., Tokio/Tokyo | Automatische Brennpunktermittlungsvorrichtung |
WO1984004160A1 (en) * | 1983-04-16 | 1984-10-25 | Naoki Shimizu | Three-dimensional distance-measuring device |
GB2147762A (en) * | 1983-10-10 | 1985-05-15 | Audim Sa | An artifical binocular vision system |
US4695156A (en) * | 1986-07-03 | 1987-09-22 | Westinghouse Electric Corp. | Range finding method and apparatus |
JPS6347509A (ja) * | 1986-08-15 | 1988-02-29 | 株式会社 キト− | 水平部材支持用クランプ金具 |
JPS6360892A (ja) * | 1986-08-30 | 1988-03-16 | 株式会社 キト− | 天井走行クレ−ンにおける横行用レ−ル支持装置 |
DE3642196A1 (de) * | 1986-12-10 | 1988-06-23 | Mel Mikro Elektronik Gmbh | Optoelektronische kollisionsschutzvorrichtung fuer fahrzeuge |
US5026153A (en) * | 1989-03-01 | 1991-06-25 | Mitsubishi Denki K.K. | Vehicle tracking control for continuously detecting the distance and direction to a preceding vehicle irrespective of background dark/light distribution |
SE518050C2 (sv) | 2000-12-22 | 2002-08-20 | Afsenius Sven Aake | Kamera som kombinerar skarpt fokuserade delar från olika exponeringar till en slutbild |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1547457A1 (de) * | 1966-01-22 | 1970-02-19 | Schneider Co Optische Werke | Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Scharfeinstellung optischer Systeme |
JPS5414509B1 (de) * | 1971-05-26 | 1979-06-07 | ||
DE2225557A1 (de) * | 1971-06-23 | 1973-03-15 | Hauser Raimund | Entfernungsmesser |
DE2225416A1 (de) * | 1972-05-25 | 1973-12-06 | Boeger Duplomat Apparate Kg Dr | Verfahren zur einstellung einer reprokamera |
JPS5321306B2 (de) * | 1972-08-23 | 1978-07-01 | ||
US3875401B1 (en) * | 1973-07-09 | 1994-02-01 | Honeywell Inc. | Focus detecting apparatus |
US3846628A (en) * | 1973-12-06 | 1974-11-05 | Honeywell Inc | Sensitivity balancing apparatus for photo responsive detecting circuits |
US3859518A (en) * | 1974-01-07 | 1975-01-07 | Fairchild Camera Instr Co | Ccd light change monitor for sensing movement etc. |
US3945023A (en) * | 1974-03-29 | 1976-03-16 | Honeywell Inc. | Auto-focus camera with solid state range finder |
US4047187A (en) * | 1974-04-01 | 1977-09-06 | Canon Kabushiki Kaisha | System for exposure measurement and/or focus detection by means of image senser |
-
1976
- 1976-06-14 US US05/696,170 patent/US4078171A/en not_active Ceased
-
1977
- 1977-04-13 CA CA276,073A patent/CA1086541A/en not_active Expired
- 1977-05-31 GB GB22890/77A patent/GB1555425A/en not_active Expired
- 1977-05-31 JP JP6288977A patent/JPS52153433A/ja active Granted
- 1977-06-07 DE DE2725617A patent/DE2725617C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1086541A (en) | 1980-09-30 |
GB1555425A (en) | 1979-11-07 |
DE2725617A1 (de) | 1977-12-22 |
JPS52153433A (en) | 1977-12-20 |
US4078171A (en) | 1978-03-07 |
JPS5749884B2 (de) | 1982-10-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2725617C2 (de) | Verfahren und Anordnung zur Entfernungsmessung | |
DE2922080C2 (de) | Entfernungsmeßeinrichtung | |
DE2810501C3 (de) | Vorrichtung zur Ermittlung der Scharfeinstellung eines optischen Gerätes auf ein Objekt | |
DE2838647C2 (de) | ||
DE69018231T2 (de) | Kamera mit selbsttätiger scharfeinstellung. | |
DE68922992T2 (de) | System zur automatischen scharfeinstellung. | |
DE2850940A1 (de) | Bandmessgeraet | |
DE2814265B2 (de) | Vorrichtung zum automatischen Nachführen der Einstellung eines Mikroskops | |
DE3425946A1 (de) | Entfernungsmesser mit einem paar optischer sensoranordnungen | |
DE2551070B2 (de) | ||
DE2343415C2 (de) | Digitale Anzeigevorrichtung für photographische Zwecke | |
DE69204459T2 (de) | Zeitmultiplexierter Multi-Zonen Entfernungsmesser. | |
DE3424134C2 (de) | ||
DE3406578C2 (de) | Automatische Brennpunktermittlungsvorrichtung | |
DE3007849C2 (de) | Logikschaltung | |
EP0025174B1 (de) | Schaltung zur sensorgesteuerten Entfernungsmessung | |
DE3416974C2 (de) | ||
EP0729583B1 (de) | Phasenmessvorrichtung | |
DE69216546T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur positionsdetektierung in einem lasersensor | |
DE3004878C2 (de) | Einrichtung zur Bestimmung der Scharfeinstellung einer Kamera | |
DE3245675A1 (de) | Fokusdetektor | |
DE3422947A1 (de) | Vergleichsschaltung zum bilddatenvergleich fuer entfernungsmesser | |
DE3216036A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen der drehzahl einer drehachse | |
DE2730499C3 (de) | Infrarot-Ortungssystem | |
DE3232833C2 (de) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: G02B 7/11 |
|
8126 | Change of the secondary classification |
Free format text: G01C 3/18 G01C 3/06 |
|
AG | Has addition no. |
Ref country code: DE Ref document number: 2751533 Format of ref document f/p: P |
|
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8366 | Restricted maintained after opposition proceedings | ||
8305 | Restricted maintenance of patent after opposition | ||
D4 | Patent maintained restricted |