DE2744092A1 - Ultraschall-entfernungsmessystem - Google Patents

Description

Patentanwälte Dip!.-ing. Curt Wallach Dip!.-ing. Günther Koch

on/ /no? 4% Dipl.-Phys.DraTino/Hjailaech

Dipl.-lng. Rainer reldRamp

D-8000 München 2 Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 30. September 1977 Unser Zeichen: 15 899 "

Anmelder: Polaroid Corporation

Technology Square,
Cambridge, Massachusetts 02139 USA

Bezeichnung: Ultraschall-Entfernungsmeiäsystem

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Ul tra schall-Ent fe rnungsraeßsystem und auf eine Kamera, die in Verbindung mit einem solchen System benutzbar ist.

Ultraschall-Entfernungsmesser für Kameras sind in der US-PS 3 522 764 und in der DT-PS 864 048 beschrieben. Bei diesen Systemen wird Ultraschall-Energie auf den Aufnahmegegenstand gerichtet und von diesem nach der Kamera zurückreflektiert. Die Charakteristiken der ausgesandten und empfangenen Signale werden verglichen, was getrennte Sende- und Empfangswandler erfordert, und es wird ein Steuersignal erzeugt, welches repräsentativ ist für die Gegenstandsentfernung. Das Steuersignal wird benutzt, um den Objektivträger einer Kamera in eine Stellung zu bringen, die funktionell bezogen ist auf den Aufnahmegegenstand, so daß dieser scharf abgebildet wird.

Gemäß der US-PS 3 522 764 werden Ultraschall-Impulse mit 40 kHz mit einer Periodendauer ausgesandt, die nicht größer ist als die Zeit, die der Schall erfordert, um zweimal die maximale Gegenstandsentfernung zu durchlaufen, über die der Objektivträger einzustellen ist. In den Intervallen zwischen den ausgesandten Impulsen werden die Echos vom Aufnahmegegenstand mit der gleichen Periodizität wie die ausgesandten Impulse empfangen und die Zeit zwischen Aussenden und Empfang eines Impulses stellt ein Maß der Gegenstandsentfernung dar und wird benutzt, um einen Arbeitszyklus eines ersten Impulsgenerators ablaufen zu lassen. Ein zweiter Impulsgenerator mit der gleichen Frequenz wie der erste ist dem Objektivträger zugeordnet, aber der Arbeitszyklus des zweiten Generators hängt von der Stellung des Objektivträgers ab. Die Bewegung des Objektivs

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bzw. der Objektivlinse findet statt bis die Arbeitszyklen der beiden Impulsgeneratoren ausgeglichen sind.

Gemäß der genannten deutschen Patentschrift werden Ultraschallwellen mit einer Periodenfrequenz moduliert, die nicht kleiner ist als die Zeit, die erforderlich ist, damit der Schall zweimal die maximale Aufnahmeentfernung durchlaufen kann, für welche der Objektivträger einstellbar ist. Die Echos von einem Gegenstand werden demgemäß mit der gleichen Periodizitatsfrequenz moduliert wie die ausgestrahlte Energie, so daß die Gegenstandsentfernung durch die augenblickliche Differenz zwischen den Frequenzen von ausgesandten und empfangenen Signalen festgestellt werden kann.

Diese bekannten Systeme erfordern zwei Wandler und haben außerdem den Nachteil, daß eine beträchtliche Zeit vergeht, um den Aufnahmeabstand festzulegen. Bei Raumtemperatur durchläuft der Schall ungefähr 3^0 m/sec, so daß die Zeit, die erforderlich ist, um einen Impuls auf ein 7 m entfernt liegendes Ziel zu schicken (dies ist die maximale Entfernung, für die gewöhnlich eine Fokussierung erforderlich ist), ungefähr 20 msec beträgt. So muß jede Periode der obigen Systeme ungefähr 40 msec betragen, und wenn zehn Perioden erforderlich sind, um die Gegenstandsentfernung festzustellen, dann werden ungefähr 0,5 see benötigt, um eine Fokussierung der Kamera zu bewirken. Diese Zeitverzögerung ist relativ lang im Hinblick auf menschliche Reflexe, was zur Folge hat, daß die Aufnahme in zwei aufeinanderfolgenden und getrennten Schritten vorgenommen werden muß, nämlich zunächst muß eine Scharfeinstellung erfolgen und dann kann die Verschlußauslösung bewirkt

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werden.

Ein für allgemeine Anwendung vorgesehener U]traschall-Impulsentfernungsraesser ist in der US-PS 3 4-54- 922 beschrieben. Hier werden getrennte feste Frequenzimpulse durch einen Wandler ausgesandt und ein reflektiertes Echo wird durch den gleichen Wandler nach Ablauf einer Zeitdauer empfangen, die von der Entfernung des Ziels abhängt.

Wenn ein Ultraschall-Signal mit fester Fi-equenz benutzt wird, hat es sich gezeigt, daß innerhalb des Auftreffwinkels des Wandlers und innerhalb des Lichtfeldes der Kamera befindliche Gegenstände oft unentdeckt bleiben. Aus experimentellen Untersuchungen scheint sich zu ergeben, daß Reflexionen von verschiedenen Punkten des Aufnahmegegenstandes miteinander durch Interferenz gestört werden können und so entweder das Echo am Empfänger auslöschen oder schwächen, so daß der Empfänger nicht ansprechen kann und der Gegenstand unentdeckt bleibt. Dieses Phänomen ist am deutlichsten bei Gegenständen feststellbar, die relativ dicht am Wandler befindlich sind.

Im Zusammenhang mit der Aufnahme eines Gegenstandes betrachtet man einen solchen Gegenstand als nahe an der Kamera liegend, wenn er in einem Bereich von 2 m von der Kamera entfernt liegt. Da zahlreiche Aufnahmen mit Gegenständen in diesem relativ nahen Bereich durchgeführt werden, ergibt ein fehlerhaftes Ansprechen des Wandlers beim Empfang eines Echos von einem relativ nahen Gegenstand eine Fehleinstellung des Objektivs.

Ein weiteres Problem ist durch die dem Strahlungsmuster

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eines Ultraschall-Senders zugeordneten seitlichen Keulen bedingt. Ein versetzt zur Achse liegendes, relativ nahe am Wandler liegendes Ziel innerhalb einer abgeschwächten Seitenkeule des Antennenmusters kann eine Oberflächenbedingung oder eine andere Charakteristik aufweisen, wodurch ein Echo mit einer Stärke erzeugt wird, die vergleichbar ist mit einem Gegenstand, der auf der Achse in einer beträchtlichen Entfernung vom Wandler liegt. In einem solchen Fall kann der Objektivträger der Kamera gemäß dem Abstand des zur Achse versetzten Zieles eingestellt werden, statt gemäß dem Aufnahmegegenstand, und die Folge ist ein unscharfes Bild. Wenn auch der Wandler durch Vergrößerung seiner Fläche besser auf die Richtung abgestimmt werden kann, so bedingt dies eine Vergrößerung des Entfernungsmessersystems, welches der Kamera zuzuordnen ist, und hierdurch wird der Vorteil wieder aufgehoben, den man durch Benutzung eines einzigen Wandlers zu erreichen trachtet, nämlich eine Verminderung in Größe und Gewicht für die Entfernungseinstellvorrichtung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges und verbessertes Ultraschall-Entfernungsmeßsystem zu schaffen, bei dem die Probleme und Schwierigkeiten, die oben erwähnt wurden, vermindert oder im wesentlichen vermieden werden.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung einer verbesserten automatisch fokussierenden Kamera.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur Entfernungseinstellung für photοgraphische Operationen.

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Die Erfindung sieht ein Ultraschall-Entfernungsmeßsystem für eine Kamera mit einem Objektivträger vor, der beweglich ist und auf den Aufnahmegegenstand scharf eingestellt werden kann. Das System weist einen Ultraschallwandler auf, der auf einen Austastimpuls durch Aussendung eines relativ kurzen Impulses frequenzmodulierter Ultraschall-Energie reagiert, und es ist ein synchronisierter Empfänger zur Verarbeitung eines Echosignals vorgesehen, das durch den Wandler bei Empfang eines Echos innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Aussendung des Impulses (als Empfängerbereichszeit bezeichnet) erzeugt wird. Der Empfänger erzeugt ein Entfernungssignal mit einer Charakteristik, die linear bezogen ist auf die Entfernung, in der der Aufnahmegegenstand von der Kamera entfernt ist. Zur Empfängersynchronisation filtert ein Filter mit variabler Güte Q im Empfänger Echosignale heraus, die durch den Wandler erzeugt werden, wobei die Güte Q während des vorbestimmten Zeitintervalls ansteigt, wodurch die Notwendigkeit für ein angepaßtes Filter entfällt.

Es wurde experimentell gefunden, daß die Stärke eines rückkehrenden Signals von dichten Gegenständen in hohem Maße abhängig ist von der Frequenz des Ultraschall-Impulses. Wenn bei einer Frequenz das Echo infolge Interferenz sehr klein ist, dann gibt es andere Frequenzen, bei denen das Echo groß sein kann. Andererseits ist die Rückkehr von entfernt liegenden Gegenständen sehr viel weniger abhängig von der Frequenz.

Die bevorzugte Ausführungsform eines frequenzmodulierten Impulses ist eine Vorlaufhälfte in Form eines Zwitscherns bzw. Zirpens (chirp in der Radar-Terminologie), wobei die

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Frequenz mit der Zeit abfällt, und mit einer Nachlaufhälfte in Gestalt einer konstanten Frequenz gleich der niedrigsten Frequenz im "Zirpen". Wegen dieses "Zirpens" fällt eine Energie mit sehr unterschiedlichen Frequenzen auf den Aufnahmegegenstand, wodurch die Wahrscheinlichkeit vergrößert wird, daß ein Teil der Frequenzen zurück zum Wandler auch von relativ nahen Gegenständen reflektiert wird, selbst wenn andere Frequenzen infolge Interferenz ausgelöscht werden. Die bevorzugte Form des Impulses ist aus einer Annäherung entnehmbar, wie sie sich aus der US-PS 2 433 782 ergibt, die ein Entfernungsmeßsystem zeigt, das frequenzmodulierte Ultraschall-Signale mit einem einzigen Impuls benutzt, ohne einen konstanten Frequenzabschnitt zu besitzen. Nach der Erfindung werden die Frequenzwerte und ihre zeitweise Verteilung so gewählt, daß sowohl die Absorptionen in allen Bereichen als auch die Auslöschungen der Echos im Nahbereich auf ein Minimum gebracht werden, ohne ungünstig das Signal-Rausch-Verhältnis für Weitbereichsechos zu beeinträchtigen.

Während des Anfangsabschnitts der Empfängerentfernungs rühren alle Reflexionen von einem relativ nahen Aufnahmegegenstand her und diese Reflexionen werden wahrscheinlich zahlreiche verschiedene Frequenzen in dem Zirpen enthalten. Die Güte Q des Filters wird niedrig gemacht, wodurch gewährleistet wird, daß die Filterbandbreite breit genug wird, um alle Zirpfrequenzen durchzulassen. Diese niedrige Güte bedingt jedoch eine Erhöhung des Rauschpegels, jedoch ist dieser durch das relativ kräftige Signal von nahen Gegenständen deutlich abgesetzt. Während des Endteils der Empfängerentfernungszeit rühren alle Reflexionen von einem relativ weit entfernten Gegenstand her, und infolge von

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Absorption werden wahrscheinlich die höheren Zirpfrequenzen gesperrt und das Filter erhält einen höheren Gütegrad Q, wobei die Bandbreite schmaler und näher auf die konstante Frequenz zentriert wird. Demgemäß ist der Empfänger weniger empfindlich im Hinblick auf die Wirkungen von Interferenzauslöschungen, lediglich mit dem einzigen Kompromiß hinsichtlich des Signal-Rausch-Verhältnisses bei entfernt liegenden Gegenständen.

Der niedrigere Gütegrad Q des Filters während des Anfangsabschnitts der Empfängerentfernungszeit hat den zusätzlichen Vorteil, daß die Ansprechzeit des Filters herabgesetzt wird (ein schnellerer Anstieg des FiI teransprechens), und zwar für solche Echos, die von Gegenständen im Nahbereich der Kamera herrühren, d. h. ein schnelleres Ansprechen im Vergleich mit entfernter liegenden Gegenständen. Infolgedessen wird die Genauigkeit besser für Gegenstände im Nahbereich als für fernliegende Gegenstände, was wiederum im Zusammenhang mit der Photographic vorteilhaft ist, weil die Scharfeinstellung bezüglich Fehlern der Objektivbewegung im Nahbereich sehr viel kritischer ist.

Die Durchlässigkeit des Filters mit variabler Güte Q steigt während der Empfängerentfernungszeit an und dies bewirkt, daß der Empfänger die Echosignale von entfernt liegenden Gegenständen mehr verstärkt als die von näher liegenden Gegenständen. Diese Technik vermindert die Winkelempfindlichkeit des Wandlers und es wird eine Unterscheidung gegenüber Echos getroffen, die von nahen, zur Achse versetzten Zielen herrühren, welche von den Seitenkeulen des Winkelfeldmusters des Wandlers verursacht sind.

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Der erfindungsgemäße Empfänger kann auch einen Detektor aufweisen, der auf den Ausgang des Filters anspricht und ein Entfernungssignal erzeugt, wenn der Ausgang einen vorbestimmten Wert überschreitet. Die Zeitdauer dieses Detektorsignals, gemessen vom Austastimpuls an, ist repräsentativ für den Gegenstandsabstand.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Kamera mit einem Ultraschall-Entfernungsmeßsystem, wie oben beschrieben. Diese Kamera besitzt Mittel, die auf das Entfernungssignal ansprechen und den Objektivträger der Kamera nach einer Stelle bewegen, die durch die Verzögerung zwischen Austastimpuls und Entfernungssignal bestimmt ist.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer allgemeinen Form eines Ultraschall-Entfernungsmeßsystems gemäß der Erfindung, eingebaut in eine Kamera,

Fig. 2 eine idealisierte Darstellung eines Ansprechdiagramms eines Filters mit variabler Güte Q,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines Entfernungsmeßsystems gemäß der Erfindung;

Fig. 4- ein Impulsdiagramm, welches die idealisierten Wellenformen veranschaulicht, die an verschiedenen Stellen im System nach Fig. 3 auftreten,

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Fig. 5 ein Schaltbild eines Epannungsgenerators, der in dem System nach Fig. 3 benutzt wird,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführungsform des Wandlererregersystems innerhalb des Entfernungsmeßsystems gemäß Fig. 3,

Fig. 7 ein Wellenformdiagramm eines Ultraschall-Impulses, welches mit der Schaltung gemäß Fig. 6 erzeugt wird.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Kamera, in der ein Ultraschall-Entfernungsmeßsystem 11 gemäß der Erfindung eingebaut ist. Die schematisch dargestellte Kamera 10 weist ein Gehäuse 12 auf, in dem ein Film 13 gegenüber einem Objektivträger 14 angeordnet ist, welch letzterer axial längs der optischen Achse 15 zwischen zwei im Abstand zueinander liegenden Endstellungen beweglich ist. In der einen Endstellung liegt der Objektivträger 14 so, daß der Aufnahmegegenstand 16 in der Filmebene 13 fokussiert ist, wenn der Aufnahmegegenstand im Nahbereich liegt, d. h. etwa 25 cm vom Kameraobjektiv weg. In der anderen Endstellung des Objektivträgers 14 ist das Objektiv auf einen entfernt liegenden Punkt, beispielsweise auf 7,5 m von der Kamera entfernt, eingestellt. Die Lage des Objektivträgers 14 zwischen den beiden Endstellungen zur Scharfeinstellung ist eine vorbestimmte Funktion des Aufnahmeabstands und diese Funktion ist im hohen Maße nicht-linear und soll als Aufnahmegegenstandsentfernungs-Funktion bezeichnet werden.

In noch zu beschreibender Weise erzeugt das Ultraschall-Entfernungsmeßsystem 11 einen Entfernungsimpuls 17, der im

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Hinblick auf einen Austastimpuls 18 um eine Zeitdauer verzögert ist, die linear proportional der Gegenstandsentfernung ist. Ein der Kamera zugeordneter Fokussierungsmechanismus 19 spricht auf die Impulse 17 und 18 an und bewegt den Objektivträger 14- in eine Axialstellung, in der der Aufnahmegegenstand 16 scharf eingestellt ist.

Der Fokussierungsmechanismus kann eine Logikschaltung 20 aufweisen, die gemäß einem Entfernungssignal 21, das durch einen Impulsgenerator 22 erzeugt wird, eine Impulsfolge liefert, deren Impulszahl der Axialstellung des Objektivträgers entspricht, in der die Kamera auf den Gegenstand scharf eingestellt ist. Diese Impulse werden einem Zähler 23 zugeführt und zum Antrieb eines Motors 24 benutzt, der mechanisch über ein Getriebe 25 mit dem Linsenträger 14 verbunden ist. Außerdem ist das Getriebe 25 mit einem Rückführsystem, beispielsweise in Gestalt eines Hilfsimpulsgenerators 26, derart verbunden, daß eine Drehung des Motors 24 unter der Steuerung des Inhalts des Zählers 23 den Hilfsimpulsgenerator 26 veranlaßt, eine vorbestimmte Zahl von Impulsen für jede Einheitslänge der Versetzung des Objektivträgers 14 zu erzeugen. Die Logikschaltung spricht auf den Ausgang des Hilfsimpulsgenerators 26 an, um zu bestimmen, wann sich der Objektivträger 14 in die Stellung bewegt hat, die durch den Inhalt des Zählers 23 bestimmt ist, und um so den Gegenstand scharf einzustellen.

Das Ultraschall-Entfernungsmeßsystem gemäß der Erfindung ist mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet und weist einen Ultraschallwandler 27 auf, der ein elektrostatisches Wandlerelement der Seil-Bauart aufweisen kann, wie dieses

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in dem folgenden Aufsatz beschrieben ist: Geide, K.: "Oscillation Characteristics of Electroacousfcic Transducers using the Sell Principle", Acustica, Band 10, Seiten 295-303 (1960). Die Natur der Hauptkeulen und der Seitenkeulen der bevorzugten Ausführung des Elementes 2¹^k hängt vom Ausgangsmuster einer nicht dargestellten Rückplatte des Elementes ab.Für einen Wandler gegebener Größe, der mit einer gegebenen Frequenz angetrieben wird, wird der schmälste Strahl durch einen konstanten Ausgang über das Wandlerelement erzeugt. Wenn beispielsweise ein Wandler dieser Art mit einer aktiven Fläche von einem Durchmesser von 3,5 cm mit 50 kHz gespeist wird, dann ergibt sich ein Winkel für die halbe Ausgangsleistung von 6° gegenüber der Mittellinie versetzt. Der erste Null-Ausgang erscheint bei 13° und die erste Seitenkeule bei 19°. Diese Winkel sind ungefähr invers proportional zum Durchmesser der Wandler und zur Frequenz und die erste Seitenkeule kann eine Relativleistung von -17»6 dB für Sende- und Empfangsbedingungen besitzen. Kombiniert ist die relative Leistung für das System ungefähr -35 dB. Verbesserte Muster würden etwas größere Winkel besitzen, jedoch kleinere Seitenkeulen.

Der Wandler 27 ist räumlich benachbart zum Objektivträger 14 angeordnet und besitzt ein Strahlungsmuster 2fi innerhalb einer Hauptkeule 29, welches eng dem Sichtfeld 30 des Objektivs angepaßt ist. Der Hauptkeule der Strahlungscharakteristik sind Seitenkeulen 3I zugeordnet und die präzise Form der Haupt- und Seitenkeulen hängt von der spezifischen Ausbildung des Wandlerelementes ab.

Das Entfernungsmeßsystem 11 weist auch einen Steuer-

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spannungsgenerator 35 und einen Frequenzmodulator 32 auf, um den Wandler 27 zu speisen und letzteren zu veranlassen, einen Impuls Ultraschall-Energie auf den Aufnahmegegenstand 16 zu richten, nachdem ein Austastimpuls 18 dem Generator 35 zugeführt ist. Außerdem ist ein Empfänger 33 vorgesehen, um ein Echosignal 21 zu verarbeiten, welches durch den Wandler gemäß dem Empfang eines Echos vom Aufnahmegegenstand innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Aussenden des Impulses empfangen wurde (dieses Zeitintervall soll als Empfängerentfernungszeit bezeichnet werden).

Im Betrieb bewirkt ein manuelles Auslösen, beispielsweise das Niederdrücken eines Kameraauslösers (nicht dargestellt), über einen Vorlaufflankendetektor 34 eine Umwandlung in einen Austastimpuls 18, der dem Steuerspannungsgenerator 35 angelegt wird. Der Ausgang des Generators 35 steuert den Frequenzmodulator 32, der den Wandler 2Tf veranlaßt, einen frequenzmodulierten Impuls auszusenden. Der Generator 35 bewirkt eine Modulation der Ausgangsspannung des Modulators 32, und zwar derart, daß während der Hälfte des Wandlerimpulses die Frequenzänderungen zwischen den Grenzen von 65 bis 50 kHz liegen,und während der anderen Hälfte des Wandlerimpulses bleibt die Frequenz konstant bei etwa 50 kHz.

Im Hinblick auf experimentelle Ergebnisse, die zeigen, daß die Reflexion von einem im Nahbereich liegenden Gegenstand in hohem Maße abhängig ist von der Frequenz des einfallenden Ultraschall-Impulses, in dem Sinne, daß eine Auslöschung eines Echos bei gewissen Frequenzen erfolgen kann, gewährleistet das Vorhandensein des "Zirp"-Signals, daß

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zahlreiche Frequenzen auf dem Gegenstand aufti'effen. Wenigstens einige der Frequenzen werden nach dem Wandler zurückreflektiert, ohne ausgelöscht zu sein. Das Vorhandensein des Abschnitts mit konstanter Frequenz von 50 kHz
während der einen Hälfte des Impulses vermindert Absorptionswirkungen von Ultraschall-Energie, so daß gewährleistet wird, daß auch unter ungünstigen Umgebungsbedingungen eine Reflexion von einem entfernt liegenden Gegenstand erfolgt. Es ist beispielsweise bekannt, daß sich die reflektierte Signalleistung exponentiell mit dem Abstand des Gegenstandes ändert und ungefähr invers zur vierten Potenz
des Abstandes nach dem Gegenstand. So tritt beispielsweise eine Änderung von etwa 60 dB in der reflektierten Signalleistung auf, wenn ein Gegenstand aus einer Entfernung von 25 cm in eine Entfernung von 5 ^ überführt wird, wobei ein 50 kHz-Signal bei 20°C Anwendung findet. Aus Versuchen hat sich ergeben, daß die Absorption und die Veränderung der
Absorption mit der Temperatur und Feuchtigkeit schnell mit der Frequenz ansteigen. Allgemein gesprochen bedeutet
dies, daß die Absorption um so niedriger ist, je niedriger die Frequenz ist. Bei den Frequenzen des bevorzugt benutzten Impulses tritt die niedrigste Absorption bei gegebener Temperatur und Feuchtigkeit bei dem 50 kHz-Signal auf.

Unter ungünstigen Bedingungen von Temperatur und Feuchtigkeit werden wahrscheinlich die höheren Frequenzen in dem
Impuls abgeschwächt. Demgemäß sind sie am wirksamsten für
Gegenstände im Nahbereich, d. h. gerade dort, wo das Problem der Interferenz bei Benutzung einer einzigen Frequenz im Impuls stark hervortritt. Der 50 kHz-Anteil des Impulses stellt den am wenigsten abgeschwächten Anteil sämtlicher anderer Frequenzen dar, die im Signal enthalten sind,

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und demgemäß ist dieser Anteil geeignet für entfernt liegende Gegenstände·

Wenn der Gegenstand 16 relativ dicht am Wandler 27 liegt, dann enthalten die Frequenzen in dem reflektierten Signal, das auf den Wandler auffällt, mehr von den Frequenzen des Zirpanteils, abgesehen von jenen Frequenzen, die durch Interferenz gelöscht sind. Wenn der Aufnahmegegenstand 16 weiter vom Wandler 27 entfernt liegt, dann enthält das reflektierte Signal wahrscheinlich jene Frequenzen, die am wenigstens durch die Umgebung abgeschwächt sind, nämlich die Frequenzen dicht an der unteren Frequenz des Zirpanteils.

Der Zirpanteil von 65 bis 50 kHz und der konstante Abschnitt von 50 kHz im Impuls können in acht verschiedenen Kombinationen angeordnet werden. Die Hälfte dieser Kombinationen enthält stufenweise Diskontinuitäten im übergang zwischen den zwei Abschnitten. Aus Gründen der Vereinfachung der Elektronik für die Steuerspannung, die den Modulator speist, sind die letztgenannten Diskontinuitäten in dem Burst-Impuls nicht vorteilhaft.

Wenn man die anderen vier möglichen kontinuierlichen Burst-Impulsanordnungen betrachtet, ergibt sich, daß der Zirpanteil auf die konstante Frequenz ansteigen oder abfallen könnte und vor oder hinter dem Abschnitt mit konstanter Frequenz liegen könnte. Bei kurzen Entfernungen stellt die Interferenz ein Problem dar, während bei größeren Abständen das Signal-Rausch-Verhältnis am meisten Schwierigkeiten bereitet. Im Hinblick darauf ist es zweckmäßig, den Zirpabschnitt zuerst vorzusehen, weil dieser

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eine größere Betriebsgenauigkeit bezüglich der Entfernungsmessung liefert und daher an der Vor]aufflanke des Burst-Impulses beginnen sollte, wodurch eine größere Meßgenauigkeit für Gegenstände im Nahbereich erhalten wird. Andererseits ist, da niedrigere Frequenzen weniger absorbiert werden, ihre Benutzung zu bevorzugen für entfernt liegende Gegenstände, wo das Signal-Rausch-Verhältnis eine Rolle spielt. Infolgedessen ergibt sich als bevorzugtes Ausführungsbeispiel ein Impuls mit. einem vorlaufenden Zirpabschnitt, der dann auf einen niedrigeren konstanten Freouenzwert übergeht, und als bevorzugte Ausführung ergab sich ein Impuls, der mit 65 kHz begann und dann auf kHz in 0,5 msec absank und dann konstant auf 50 kHz blieb.

Im folgenden wird wiedeiaun auf Fig. 1 der Zeichnung Bezug genommen. Der Austastimpuls 18 wird bei Ansteuerung des Steuerspannungsgenerators 35 und Aussenden eines frequenzmodulierten Ultraschall-Impulses vom Wandler 27 auch einem Austastgatter 36 des Empfängers 33 zugeführt. Das Austastgatter 36 erzeugt einen Pegel, der dem Ausgang des Empfängers 33 zugeführt wird, so daß der Ausgang etwa 0,4 msec dem Ende des Wandler-Burst-Impulses folgen kann, und dann bleibt der Ausgang während einer vorbestimmten Zeitdauer aktiv und diese Zeitdauer ist die Empfängerentfernungszeit, welche vorzugsweise etwa 40 msec lang ist. In diesem Zeitintervall wandert der Schall unter Normalnull und 20 C vom Wandler aus zu einem etwa 7>3 m entfernt liegenden Ziel und kehrt nach dem Wandler zurück. Die 0,4 msec Verzögerung in der Freischaltung des Ausgangs ergibt eine genügende Zeitdauer für das Wandlerelement des Wandlers 27, um eine Stabilisierung nach Beendigung des Burst-Impulses herbeizuführen. Infolgedessen definiert die Verzögerungs-

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zeit die kürzeste Gegenstandsentferniang, die durch ein solches Entfernungsmeßsystem noch verarbeitet werden kann, nämlich ungefähr 25 cm. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann der Ausgang des Austastgatters 36 auch einem Vorverstärker 37 zugeführt werden, um letzteren nach der angegebenen Verzögerung freizusteuern.

Ein vom Wandler 27 bei Empfang einer Reflexion vom Gegenstand 16 erzeugtes Echosignal wird über die Leitung 38 dem Vorverstärker 37 zugeführt, dessen Ausgang durch ein Filter 39 läuft, das, wie weiter unten im einzelnen in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wird, ein Filter 40 mit veränderbarer Güte Q ist, und es wird weiter einem Verstärker 41 zugeführt, dessen Verstärkungsgrad wahlweise geändert werden kann. Der Pegeldetektor 42 erzeugt einen Entfernungsimpuls 17» wenn der Ausgang des Verstärkers 41 mit veränderbarem Verstärkungsgrad einen bestimmten Schwellwertpegel erreicht.

Dem Filter 40 mit veränderbarer Güte Q ist eine programmierte Steuerschaltung 43 für die Güte Q zugeordnet, die auf den Austastimpuls 18 anspricht und die Güte Q des Filters während der Empfängerentfernungszeit ansteigen läßt. Die Mittelfrequenz des Filters ist die unterste Frequenz des Burst-Impulses, nämlich im vorliegenden Falle 50 kHz. Die Steuerstufe 43 kann im typischen Falle die Güte Q des Filters 40 von einem Wert 5 bis auf einen Wert 70 innerhalb der Empfängerentfernungszeit ändern.

In Fig. 2 ist für verschiedene Werte des Parameters Q die Durchlässigkeit des Filters 40 als Funktion der Frequenz aufgezeichnet. Wenn die Güte Q des Filters 40 niedrig ist,

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wie durch die Kurvö" 44 in Fig. 2 angedeutet, dann ist die Bandbreite des Filters 4O relativ groß und sie ist in der Tat ausreichend groß, um alle Zirpfrequenzen hindurchtreti&t' zu lassen. Die Güte Q des Filters 4-0 ist im Anfangsbere.i<Jlt ' der Empfängerentfernungszeit relativ niedrig und innerhalb dieses Zeitabschnitts liefern Gegenstände im Nahbereich des Transceivers ein Echo nach dem Wandler 27.

Wenn die Güte Q des Filters 40 relativ hoch ist, und dies ist im Endabschnitt der Empfängerentfernungszeit der Fall, dann ist die Bandbreite des Filters relativ schmal und kann im Hinblick auf das Signal-Rausch-Verhältnis optimal gewählt werden. Der 50 kHz-Abschnitt des Burst-Impulses ist am wirksamsten im Hinblick auf die Erreichung eines entfernt liegenden Gegenstandes und wird daher in einem starken Anteil bei jeder Reflexion vorhanden sein. Da die relativ schmale Bandbreite des Filters in diesem letzteren Abschnitt der Empfängerentfernungszeit auftritt, stimmt dies überein mit entfernt von der Kamera angeordneten Gegenständen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Durchlässigkeit des Filters 40 bei niedrigem Q-Wert beträchtlich kleiner als dann, wenn das Filter eine relativ hohe Güte Q besitzt. Infolgedessen ist die Impedanz des Filters 40 während des anfänglichen Abschnitts der Empfängerentfernungszeit größer als während des Endabschnitts. Dies bewirkt, daß der Ausgang des Vorverstärkers 37 für Echosignale im Nahbereich abgeschwächt wird, wo die Amplitude des Echos voraussichtlich groß ist. Der Ausgang des Filters 40 neigt demgemäß dazu, hinsichtlich seines Pegels unabhängig von der Gegenstandsentfernung zu werden.

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Allgemein jedoch kann der Verstärkungsgrad des Verstärkers 41, der einen Teil der Gesamtfilterschaltung 39 bildet, unter Verwendung einer Verstärkungssteuerstufe 46 programmiert werden, die diesem Verstärker zugeordnet ist. Die Steuerstufe 46 spricht auf den Austastimpuls 18 an und erzeugt ein Steuersignal, welches bewirkt, daß der Verstärkungsgrad des Verstärkers 41 während der Empfängerentfernungszeit ansteigt. Infolgedessen werden relativ schwache Echosignale, die von relativ weit entfernt liegenden Gegenständen herrühren, in einem größeren Ausmaß verstärkt als die relativ kräftigen Echosignale, die von einem Gegenstand im Nahbereich des Wandlers herrühren.

Die Vorteile, die sich aus der Veränderung des Verstärkungsgrades der Gesamtfilterschaltung ergeben, werden in Verbindung mit den Seitenkeulen 3"· gemäß Fig. 1 und in Verbindung mit dem Vorhandensein eines Zieles 16A innerhalb einer der beiden Seitenkeulen beschrieben. Da das Ziel 16A außerhalb des Sichtfeldes bzw. Bildwinkels des Kameraobjektivs liegt, ist es für den Entfernungsmesser wichtig, daß das Ziel 16A nicht erfaßt wird zugunsten des Aufnahmegegenstandes 16, der innerhalb des Bildwinkels liegt. Die Veränderung der Durchlässigkeit des Filters allein oder in Verbindung mit der Veränderung des Verstärkungsgrades des Verstärkers 41, wenn das Filter 40 nicht genügt, ergibt diese gewünschte Unterscheidung.

Die Reflexion vom Ziel 16A erreicht den Wandler 27 vor den Reflexionen des Gegenstandes 16, der weiter vom Wandler entfernt liegt als das Ziel 16A. Die Signalamplitude des vom Ziel 16A reflektierten Signals ist nicht allein wegen der weniger ausgeprägten Seitenkeulen niedrig, sondern

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auch wegen des Filters 40 und des Verstärkers 41, wodurch gewährleistet wird, daß das den Pegeldetektor 42 erreichende Signal unter dem Schwellwertpege2 des Detektors liegt. Wenn die Reflexion vom Gegenstand 16 den Wandler 27 erreicht, dann hat sich die Durchlässigkeit des Filters vergrößert (dies bedeutet, daß die Impedanz des Filters 40 auf ein Echosignal abgesunken ist), d. h. die Durchlässigkeit hat sich gegenüber dem vorherigen Wert erhöht, der der Reflexion vom Ziel 16A dargeboten wurde. Außerdem hat sich der Verstärkungsgrad des Verstärkers 41 von dem vorherigen Wert vergrößert. Infolgedessen übersteigt der Ausgang des Verstärkers 41 den Schwellwertpegel des Detektors 42 und es wird ein Entfernungsimpuls 17 an einem Punkt erzeugt, der zeitlich mit der Aufnahmeentfernung des Gegenstandes 16 übereinstimmt.

Zusätzlich zu der Veränderung der Güte Q des Filters 40, wodurch die Durchlässigkeit des Filters in einer Weise geändert wird, die die Winkelempfindlichkeit des Wandlers in günstiger Weise absinken läßt, so daß abseits der Achse liegende Ziele nicht erkannt werden, wird ein weiteres vorteilhaftes Ergebnis erlangt. Dieses Ergebnis ergibt sich daraus, daß die Anstiegszeit des Filters 40 größer ist, wenn die Güte Q relativ niedrig ist, als wenn die Güte Q höher ist. Diese relativ schnellere Anstiegszeit tritt in Verbindung mit Echosignalen auf, die Zielen zugeordnet sind, welche im Nahbereich der Kamera liegen. Da die Anstiegszeit ein frühes Auffinden der Vorlaufflanke des Echos ermöglicht, führt die schnellere Anstiegszeit zu einer größeren Genauigkeit im Hinblick auf die Erzeugung von Entfernungsimpulsen, die im Nahbereich liegenden Gegenständen zugeordnet sind. Dies steht in Übereinstimmung

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mit den Erfordernissen für eine Kamera, da die Entfernungseinstellung hinsichtlich Fehlern im Nahbereich empfindlicher ist als für Fehler bei entfernt liegenden Gegenständen.

Eine bevorzugte Ausführung eines Ultraschall-Entfernungsmeßsystems ist in Fig. 3 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 11A bezeichnet. Das System 11A weist einen Ultraschall-Wandler 27A und einen Modulator 50 auf. Der Modulator 50 speist das Wandlerelement und veranlaßt es, ein frequenzmoduliertes Ultraschall-Burst-Signal nach einem Gegenstand auszusenden, sobald ein Einschaltimpuls 18 dem Modulator zugeführt wird. Außerdem weist das System einen Empfänger 33A mit einem Filter 5^ auf, um ein Echosignal zu verarbeiten, welches durch das Element 27A gemäß dem Empfang eines Echos von dem nicht dargestellten Gegenstand innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Aussendung des Burst-Signals empfangen wurde, d. h. innerhalb der "Entfernungszeit" des Systems. Der Empfänger 33A erzeugt ein Entfernungssignal 17» welches gegenüber dem Einschaltimpuls 18 um eine Zeitdauer !"verzögert ist, die linear bezogen ist auf die Gegenstandsentfernung, d. h. es ist die doppelte Zeit, die der Wandler zum Durchlaufen der Entfernung zwischen Wandler und Gegenstand benötigt.

Gemäß Fig. 3 weist ein Modulator 50 einen Auftastgenerator 52, einen Spannungsgenerator 53, einen spannungsgesteuerten Oszillator 54·» einen Verstärker 55, einen Transformator 56 und Entkopplungsdioden 57 auf. Ein bei (b) dem Eingang des Austastgenerators 52 zugeführter Austastimpuls 18 bewirkt, daß der Generator 52 ein Austastsignal 58 bei (c) erzeugt. Ein monostabiler Multivibrator mit automatischer Verzöge-

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rungsrückstellung oder ein RC-Verzögerungsglied in Verbindung mit einer Schmitt-Triggerschaltung können für den Auftastgenerator 52 Anwendung finden.Wie aus Fig. 4 (c) ersichtlich, hat das Austastsignal 58 eine Dauer von etwa 40 msec,und dies entspricht der Zeit, die der Schall benötigt, um etwa 7 m vom Transponder nach dem Ziel und zurück zu wandern. Eine solche Entfernung entspricht einer Unendlich-Einstellung des Objektivträgers. Pur Gegenstände, die weiter entfernt liegen als 7 "i, wird der Objektivträger auf Unendlich eingestellt, und dies bewirkt, daß der Gegenstand dann scharf eingestellt ist.

Gemäß dem Austastsignal 58 erzeugt der Spannungsgenerator 53 den zeitveränderlichen Spannungsimpuls 59, der in Fig. 4 (d) dargestellt ist. Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Spannungsgenerators, wobei ein herkömmlicher Impulsgenerator 98, beispielsweise in Gestalt eines monostabilen Multivibrators vorgesehen ist, der eine automatisch verzögerte Rückstellung aufweist und bei Triggerung durch einen Austastgenerator 52 einen 1 msec-Eingangsimpuls liefert (die Länge des Burst-Impulses, die den Parallelkreisen 100 und 102 zugeführt wird). Letzterer führt geeignete Spannungen von den Verbindungen 103 und 105 über zwei Dioden 104 bzw. 106 einer Ausgangsverbindung 108 zu, derart, daß letztere die jeweils höhere Spannung der Verbindungen 103 bzw. 105 aussendet. Während des Anliegens des Eingangsimpulses liefert ein Kondensator 110 der Verbindung 105 eine abklingende Spannung, während ein Widerstand 112 an der Verbindung 103 eine konstante niedrige Spannung anlegt, so daß die Ausgangsverbindung 108 anfänglich der abklingenden Spannung der Verbindung 105 ausgesetzt ist, bis die letztgenannte Spannung gleich ist der

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Spannung an der Verbindung 103, wodurch sich die Spannungsimpulsform 59 ergibt. Wie ersichtlich, springt die Spannung, die durch den Generator 53 erzeugt wird, von O auf 6 V zu Beginn des Austastimpulses und fällt dann im wesentlichen linear auf ungefähr 4 V in 0,5 msec ab. Danach bleibt die Spannung im wesentlichen auf 4 V während weiterei· 0,5 msec stehen und fällt dann auf O ab. Die Spannungswerte und die Änderungen entsprechen den tatsächlich benutzten, aber es ist für den Fachmann klar, daß sowohl die Spannungen eis auch die Änderungen der Spannungen innerhalb eines weiten Bereiches gewählt werden können in Übereinstimmung mit anderen Schaltungselementen des Modulators.

Der aus Fig. 4 ersichtliche Spannungsimpuls 59, der dem spaririungsgesteuerten Oszillator 54 angelegt wird, bewirkt, daß letzterer ein frequenzmoduliertes Anpaß-Burst-Signal liefert. Die Frequenz des Burst-Signals ändert sich im wesentlichen linear von ungefähr 65 kHz auf ungefähr 50 kHz in der Zeit, in der die Ausgangsspannung (Impuls 59) des Generators 53 von 6 V auf 4 V absinkt. Dann bleibt die Frequenz etwa konstant bei etwa 50 kHz, während die Ausgangsspannung auf einem Wert von etwa 4 V verbleibt. Nach der Verstärkung durch den Verstärker 55 wird das frequenzmodulierte Burst-Signal der Primärwicklung 60 des Transformators 56 angelegt, dessen Sekundärwicklung 61 am Wandlerelement 27A über Entkopplungsdioden 57 angeschlossen ist. Die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 61 wird so hoch wie für den Wandler 27A zulässig gemacht, beispielsweise mit einer Spannung von etwa 300 V zwischen zwei Scheiteln, wobei eine Dioden-Kondensator-Kombination 62 dem Element 27A eine Vorspannung von ungefähr I50 V

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Gleichspannung nach mehreren Zyklen liefert. Die Ausgangsspannung treibt das Element 27A und bewirkt, daß ein stark gerichtetes entsprechend frequenzmoduliertes Ultraschall-Burst-Signal ausgestrahlt wird, wie dies durch die Pfeile 63 in Fig. 3 angedeutet ist.

Die Werte der treibenden Spannung und der Vorspannung für das Element 27A basieren auf einem 6 μm-Mylar-Film in diesem Element. Demgemäß können diese Werte für Filme unterschiedlicher Dicke derart optimiert werden, daß der Ausgang des Elementes und die Empfindlichkeit gegenüber Echos gleichzeitig maximiert werden. Außerdem sollte die Güte Q der Ausgangsschaltung, die zum Teil von der Kapazität des Wandlers abhängt, relativ niedrig sein, damit das Zirp-Signal mit einer konstanten Amplitude ausgestrahlt werden kann und keine wesentliche Abhängigkeit von der Kapazität des Wandlers besteht. Dadurch, daß eine relativ niedrige Güte Q aufrechterhalten wird, fällt die Energie des Systems am Schluß der Treiberspannung schnell ab, so daß das Wandlerelement schnell in die Ruhestellung zurückkehrt, in der es in der Lage ist, Echos von relativ dicht benachbarten Gegenständen zu empfangen.

Die Entkoppeldioden 57 bewirken eine Entkopplung der Transformatorsekundärwicklung 61 vom Wandlerelement, während ein Echo empfangen wird. Bei der Aussendung ist der Spannungsabfall von ungefähr 0,7 V über den Dioden so klein gegenüber der 300 V-Spannung Spitze-Spitze, welche die Treiberspannung bildet, daß die Entkoppeldioden keine Wirkung auf die Aussendung haben. Während des Empfangs liegen jedoch die vom Element 27A erzeugten Echosignale im Bereich zwischen 2μΊ bis 20 mV, und die Dioden bilden einen

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3*

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offenen Kreis hinsichtlich der Echosignale.

Ein Echo von einem Gegenstand ist symbolisch bei 64 in Fig. 3 angedeutet. Des resultierende Echosignal, welches durch das Element 27 A erzeugt wird, wird durch den Empfänger 33A behandelt, der einen Vorverstärker 65» ein Filter 51 der erwähnten Art und Mittel 66 aufweist, um den Gütegrad des Filters während der Empfängerentfernungszeit zu verändern. Weiter ist ein Detektor 67 vorgesehen, der ein Echosignal in einen Entfernungsimpuls 17 umwandelt. Während der Empfängerentfernungszeit bleibt die Gleichspannung am Element 27A auf etwa I50 V Gleichspannung. Die Eingangsimpedanz des Vorverstärkers 65 wird der Wandlerelementimpedanz angepaßt (ungefähr 12 kfl). Die Ausgangsimpedanz des Vorverstärkers wird so gewählt, daß sie mit dem höchsten Q-Wert des Filters 51 kompatibel ist, und dieser Wert beträgt etwa 70· Der Verstärkungsgrad des Vorverstärkers liegt bei etwa 48 dB.

Das Filter 5I ist ein LC-Filter, bestehend aus der Sekundärwicklung 61 des Transformators 51, die die Induktanz des Filters bildet, und Kondensatoren 68, 69, zwischen denen der Ausgang des Vorverstärkers 65 angelegt ist. Ein Abgriff 70, relativ dicht an der Masseverbindung der Sekundärwicklung, legt den Ausgang des Filters an den Eingang 7IA eines Verstärkers 7I niit hoher Ausgangsimpedanz, und zwar über einen Widerstand 72, der einen Wert von etwa 1 k/l besitzt. Ein parallel zu dem LC-Kreis des Filters liegender Widerstand ^2 bildet einen Teil einer vorprogrammierten Steuervorrichtung 66 zur Veränderung des Q-Wertes des Filters. Die Steuervorrichtung 66 zur Veränderung der Güte Q weist außerdem einen Stromgenerator 73 jund eine

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dynamisch veränderbare Widerstandsschaltung 74 in Reihe zu dem Widerstand 72 und dem Eingang 7^A auf. Die Widerstandsschaltung 74 weist einen Pestwiderstand 75 von ungefähr 1 MA parallel zu der Diode 76 auf, der dann leitet, wenn der Stromgenerator 73 Strom liefert.

Um das bestmögliche Signal-Rausch-Verhältnis für Echosignale zu erhalten, die von Gegenständen herrühren, die im Fernbereich liegen (d. h. bei ungefähr 7 m), ist die Differenz zwischen der Mittelfrequenz des Filters und der Frequenz, bei der die Ansprechleistung auf die Hälfte abfällt, </\. f, auf die Konstantfrequenzimpulslange wie folgt bezogen: O,2/(Konstantfrequenzimpulslänge). Gemäß der bevorzugten Ausführungsform sollte die Halbleistungsbandbreite des Filters bei etwa 0,8 kHz in der Nähe des Endes der Empfängerentfernungszeit liegen, wenn Echosignale von entfernt liegenden Gegenständen bearbeitet werden. Während des Anfangsabschnitts der Empfängerentfernungszeit, d. h. wenn Echosignale von im Nahbereich gelegenen Gegenständen behandelt werden, muß die Bandbreite des Filters so sein, daß alle Frequenzen des "Zirpsignals" hindurchgelassen werden. So muß der Filter anfänglich eine Halbleistungsbandbreite von ungefähr 30 kHz haben und die Mittelfrequenz liegt dann bei etwa 50 kHz. Die erforderliche Änderung in der Bandbreite wird dadurch erhalten, daß die Güte Q des Filters von etwa 5 zu Beginn der "Entfernungszeit" auf etwa 70 in der Nähe des Endes geändert wird. Bei einer typischen LC-Schaltung mit einer Kapazität von ungefähr 300 Pf muß der Widerstand parallel zur Schaltung sich von ungefähr 1 kil. auf ungefähr 1 M -O. ändern.

Der Widerstand parallel zur LC-Schaltung des Filters 51

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ist dei· wirksame Widerstandswert des Widerstandes 72 in Reihe mit der Parallelkombination von Widerstand 75 und Dioden 76. Der dynamische Widerstand der Diode 76 für kleine Wechselstromsignale, die durch den Vorverstärker geliefert werden, ist ungefähr invers proportional zu dem Gleichstromfluß durch die Diode und im wesentlichen unabhängig von der exakten Diodencharakteristik. Wenn der Gleichstromfluß relativ hoch ist, dann wird der dynamische Widerstand der Diode beträchtlich kleiner als der Widerstandswert des Widerstands 72 und 75· Dies führt dazu, daß der wirksame Widerstand des Filters 5^ i^m wesentlichen nur noch vom Widerstand 72 abhängt. Infolgedessen hängt die Güte Q des Filters 5^ bei hohem Stromfluß durch die Diode 76 vom Widerstandswert des Widerstandes 12 ab und dieser wird so unter Berücksichtigung des induktiven Widerstandes und des kapazitiven Widerstandes des Filters 5^ gewählt, daß sich ein Gütewert Q ergibt, der die Filterbandbreite so einstellt, daß alle Frequenzen des Zirpsignals durch den Filter gelangen.

Wenn der Stromfluß durch die Diode 76 relativ niedrig ist, dann wird der dynamische Widerstand der Diode in die gleiche Größenordnung gelangen wie der Widerstandswert des Widerstands 75» was zur Folge hat, daß der wirksame Widerstandswert des Filters 5^ im wesentlichen vom Widerstand 75 abhängt. Infolgedessen hängt der Gütewert Q des Filters bei niedrigem Stromfluß durch die Diode 76 vom Widerstandswert des Widerstands 75 ab, der so gewählt ist, daß eine Bandbreite erhalten wird, die so gut wie möglich an die feste Frequenz des Burst-Signals angepaßt ist.

Die zeitliche Veränderung des der Diode 76 durch den

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Stromgeneratοr 73 gelieferten Stromes ist derart, daß eine geeignete Veränderung des wirksamen Widerstandswertes parallel zur LC-Schaltung des Filters 51 gewährleistet wird. Zu diesem Zweck spricht der Generator 73 auf den Austastimpuls 58 an und erzeugt einen Gleichstrom, der anfänglich für eine relativ kurze Zeit zu Beginn der Empfängerentfernungszeit hoch ist und dann monoton, wie durch die Kurve 77 in Fig. 4 (e) angegeben, abfällt. Die Kurve 77 ist so beschaffen, daß sie mit relativ einfachen Schaltungselementen betriebssicherer und stabiler aufgebaut werden kann als eine monoton ansteigende Kurve.

Durch eine Schaltung von RC-Kreisen kann ein geeigneter Stromgenerator aufgebaut werden, wobei jeder der Kreise unterschiedliche Zeitkonstanten besitzt, wodurch der sich vermindernde Strom geliefert wird. Die Kurve 77 weist drei Abschnitte auf: einen Ubergangsabschnitt 77A, der etwa 4 msec dauert, in denen der Strom rapide auf einen im wesentlichen konstanten Wert absinkt, einen Anfangsabschnitt 77Bi der etv/a 6 msec dauert, während dessen der Strom im wesentlichen konstant bleibt, und einen Endabschnitt 77C, in dem der Strom im wesentlichen linear absinkt. Während des Abschnitts 77A steigt der wirksame Widerstand parallel zu der LC-Schaltung an, aber die Güte Q des Filters ist in erster Linie abhängig von dem Widerstandsweit des Widerstands 72 und ändert sich nur wenig, wie aus Fig. 4- (f) ersichtlich ist. über den Abschnitt 77B bleibt die Güte Q des Filters im wesentlichen konstant. Demgemäß sind für Gegenstände innerhalb eines Bereiches von ungefähr 1,5 m die Bandbreite und die Durchlässigkeit des Filters im wesentlichen konstant. Bei weiter als 1,5 ^m entfernt liegenden Gegenständen fällt die Bandbreite graduell ab und

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die Güte Q des Filters steigt an und die Filterdurchlässigkeit sinkt, wie aus Fig. 4 (g) ersichtlich ist. Die Änderung der Filterdurchlässigkeit kann als Änderung der wirksamen Verstärkung des Empfängers angesehen werden und der wirksame Verstärkungsgrad ist relativ niedrig und im wesentlichen konstant für Gegenstände bis zu einer Entfernung von ungefähr 1,5 m. Ein Ansteigen ergibt sich für Gegenstände, die weiter entfernt liegen, und dies entspricht den oben erläuterten Prinzipien.

Demgemäß bleibt die Bandbreite etwa 9 msec oder etwa ein Fünftel bis ein Viertel der vorbestimmten Entfernungszeit von 42 msec auf einem relativ breiten Wert konstant und wird dann graduell über den Rest der Entfernungszeit schmaler. In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, daß die Bandbreite und die Güte Q des Filters während des Anfangsabschriitts der Entfernungszeit konstant bleiben, wenn Echos von im Nahbereich gelegenen Gegenständen empfangen werden (bis zu 1,5 m), so daß der Empfang sämtlicher "Zirpfrequenzen" gewährleistet ist und ein schnelles Filteransprechen erfolgt. Dann wird die Bandbreite während des Restes der Entfernungszeit schmaler, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu vergrößern.

Der Ausgang des Filters 51 wird dem Eingang 7^A des Verstärkers 71 zugeführt, der eine hohe Eingangsimpedanz besitzt, um eine Belastung des Filters und eine Verminderung von dessen Güte Q zu vermeiden. Die antiparallel geschalteten Dioden der Q-Steuerschaltung 76 und die Lage des Abgriffs 70 begrenzen den Sendeimpuls, aber der Verstärker 71 wird noch bis zu einem gewissen Grad übersteuert. Er ist jedoch so ausgebildet, daß er schnell zurückgestellt

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wird und ein gefiltertes Echosignal ungefähr 0,3 msec nach Aussenden des Impulses verarbeiten kann. Die Ausgangsimpedanz dieses Verstärkers ist niedrig und der Verstärkungsgrad beträgt etwa 65 dB.

Der Ausgang des Verstärkers 7^ wird der Detektorschaltung 67 zugeführt, die eine herkömmliche Klemmschaltung 80, einen RC-Integrator 81 und einen Detektor 82 aufweist. Die Schaltung 80 wird durch einen Austastgenerator 83 angetrieben, der einen Austastimpuls 84 gemäß den Austastimpulsen 58 (Fig· 4- (h)) erzeugt. Der Impuls 84 dauert ungefähr 1,5 msec und während dieses Impulses ist die Klemmschaltung 80 wirksam und legt den Detektor an Masse.

Nach dem Austastimpuls wird ein Echosignal, das den Filter 51 durchlaufen hat und durch den Verstärker 71 verstärkt wurde, gleichgerichtet und einer Korrelation unterworfen. Der Integrator 81 ist so aufgebaut, daß mehrere Zyklen eines Echosignals an den Integrator innerhalb einer gegebenen Zeitspanne (z. B. 0,2 msec) angelegt werden müssen, um am Kondensator einen solchen Aufbau zu erreichen, daß der Schwellwertpegel des Verstärkers 84 erreicht wird, so daß ein Bereichsimpuls 17 gebildet wird. Wenn auch die benutzte Korrelationstechnik das Signal-Rausch-Verhältnis des Eingangssignals nicht verbessert, so wird doch ein Filter geschaffen, das einzelne Spitzen sperrt, die infolge der Logikkreise auftreten können, die dem Mechanismus zur Bewegung des Objektivträgers der Kamera zugeordnet sind.

Wie erwähnt, liefert das Filter mit veränderbarer Güte Q eine sich vergrößernde Verstärkung im Laufe der Sende-

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Empfangs-Zeit. Die Verstärkung des Verstärkers 71 kaim jedoch auch während der Sendezeit mittels eines Sägezahngenerators 96 geändert werden, der gemäß einem Austastimpuls 58 des Austastgenerators 52 kontinuierlich eine sich verstärkende Verstärkungssteuerung dem Verstärker 71 in der vorbestimmten S ende-Empfangs-Zeit von etwa 42 msec liefert, wodurch sich ein kontinuierlich erhöhender Verstärkungsgrad ergibt, wenn des Intervall fortschreitet.

Mit einer nur geringfügigen Abwandlung wird die obige Schaltung in die Lage versetzt, in unterschiedlichen Betriebsweisen zu arbeiten. Wie erwähnt, wird gemäß der bevorzugten Arbeitsweise ein einziger Burst-Impuls benutzt, nämlich ein einziger Sendeimpuls mit einer Länge von 1 msec. Diese Anordnung ohne SägeZahnverstärkung erlaubt die Bestimmung von Entfernungen zwischen 25 cm und etwa 5 m. Die Gesamtzeit, die benötigt wird, um die Entfernung zu messen, ist dabei kürzer als 35 msec. Die Schaltung kann auf Entfernungsbereiche bis etwa 9 m ausgedehnt werden, wenn ein Verstärker mit sägezahnförmiger Verstärkungszunahme benutzt wird. Diese, Betriebsart ist zu bevorzugen in Verbindung mit einer Schnappschußkamera, da hierbei die Fokussierung und Belichtung mit einer einzigen manuellen Betätigung durchgeführt werden können.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform kann der "Zirp"-Abschnitt des Burst-Impulses digital in einer Stufenanordnung gebildet werden, wie es aus Fig. 6 ersichtlich ist, wobei gemäß dem 42 msec-Austastimpuls 58 vom Austastgenerator 52 ein ßtufenfrequenzimpuls 120 mittels eines Zeitgebers 122 und eines programmierten Teilers 124 geliefert wird. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, fällt der Impuls 120 in

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mehreren kleinen Stufen von 65 kHz auf SO kHz.

Gemäß einer abgewandelten Arbeitsweise könnten mehrere
verschiedene Impulse benutzt werden, und zwar je einer für unterschiedliche Bereiche. So könnte beispielsweise ein
kurzer Impuls benutzt werden für Gegenstände von 10 cm bis 1 m. Ein zweiter und längerer Impuls könnte benutzt werden für weitere Entfernungen. Der Gütegrad Q des Filters
müßte jedoch dann durch die Impulslänge eingestellt werden. Die maximale Güte Q₁ würde dann für unterschiedliche
Impulse unterschiedlich sein. Da das Signal-Rausch-Verhältnis proportional zur Quadratwurzel der Impulslänge
ist, würde eine Änderung der Impulslänge die Möglichkeit
schaffen, den Bereich zu vergrößern. Wenn ein System einen 5 m-Bereich mit einem 0,5 msec-Impuls hat, dann könnte ein System mit einer maximalen Impulslänge von 5 msec eine Bereichsinformation für Gegenstände bis zu 6,5 m liefern.
Der Gütegrad des Filters würde jedoch vorzugsweise zehnmal höher sein.

Die Erfindung ist auch in der Lage, in einer Betriebsweise mit kontinuierlicher Pulsation zu arbeiten, und in dieser
Abwandlung ist sie anwendbar für eine Filmkamera, bei der
die Scharfeinstellung während des Laufs der Kamera nachgeführt wird. Wenn ein langsamer Antrieb zur Bewegung des
Objektivträgers benutzt wird, würde eine Integration der
Echos erlangt werden, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert wird.

Die Veränderung der Güte Q des Filters, die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel benutzt wurde, hat zahlreiche
Vorteile bei Benutzung eines Entfernungsmeßsystems für

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eine Kamera. In den meisten Fällen erübrigt sich die Notwendigkeit für eine getrennte Sägezahnverstärkung bei der allgemeinen Form, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Zweitens wird die Notwendigkeit eines angepaßten Filters vermieden, der zum Empfang von Zirpsignalen erforderlich ware, und dadurch wird die Schaltung vereinfacht, und es wird dennoch die Verwendung von "Zirpsignalen" möglich, die die Empfindlichkeit gegenüber Interferenzen bei Objekten im Nahbereich vermindern, ohne merklich das Signal-Rausch-Verhältnis für entfernt liegende Gegenstände zu beeinträchtigen. Drittens ist die Filtergüte Q niedrig bei naheliegenden Gegenständen, wo eine absolute Genauigkeit am meisten benötigt wird, und eine solche niedrige Filtergüte Q hat eine schnelle Anstiegszeit zur Folge, wodurch eine gute Genauigkeit gewährleistet wird. Schließlich beeinträchtigt eine elektronische Drift in der Ausgangsfrequenz im Vergleich zu der Filterfrequenz oder die Frequenzverschiebung, die durch die Bewegung des Zieles bewirkt wird (Doppler-Effekt),nur die Messungen bei fernen Gegenständen, wo die Konsequenzen weniger wichtig sind, wenn das System in Verbindung mit einer photographischen Kamera benutzt wird. Je größer die Frequenzverschiebung, desto kürzer ist die beeinträchtigte Entfernung. Dieser graduelle Einfluß muß verglichen werden mit dem Gesamtverschwinden des Echos bei einer gewissen Verschiebung bei allen Entfernungen für ein System mit konstanter Filtergüte Q.

Die Wahl der Frequenzen, die Impulsdauer und dergleichen sind nur als beispielsweise zu werten. Es ist klar, daß diese Parameter gemäß dem jeweiligen Entfernungsmeßsystem geändert werden können. So wurde beispielsweise die

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Frequenz von 50 kHz auf der Basis der längsten Entfernung gewählt, die betriebssicher in Gegenwart von akustischen und thermischen Rauschsignalen gemessen wird. Andere Betrachtungen können aber bei der Frequenzwahl maßgeblich sein, beispielsweise Wandlergröße, Bildwinkel und dergleichen.

Auch die beschriebene Teclmik zur Veränderung des wirksamen Widerstandes des Filters ist nur als Beispiel zu werten. Der Widerstand kann in Reihe mit der LC-Schaltung liegen anstelle der dargestellten Parallelschaltung. Bei dieser Ausführungsform würden unterschiedliche Werte für die Widerstände erforderlich sein. Anstatt der stromgesteuerten Diode könnte ein Feldeffekttransistor benutzt werden, der in der Depletions-Arbeitsweise arbeitet, wobei vorzugsweise dieser in Verbindung mit einem Transistor benutzt wird, der im Parallelbetrieb arbeitet.

Die Entfernungsmeßsysteme 11 und 11A sind auch allgemeiner als nur für Kameras anwendbar. Beispielsweise sind sie anwendbar zur Unterstützung blinder Personen oder zur Aufrechterhaltung eines geeigneten Abstandes zwischen Fahrzeugen oder für sonstige Anwendungen, die Informationen über Entfernungen benötigen.

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Claims (1)

1. Patentaasprüche

   1. Ultraschall-Entfernungsmeßsystem mit einem Sender zur

   '· Aussendung von Schallenergie nach einem Gegenstand und mit einem Empfänger zur Verarbeitung eines von diesem Gegenstand innerhalb eines vorbestimmten Intervalls nach Beginn der Sendung empfangenen Echos und mit Mitteln zur Erzeugung eines Entfernungssignals, welches eine Beziehung zu der Gegenstandsentfernung aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß eine Steuerstufe für den Sender vorgesehen ist, um einen Schall-Burst-Impuls auszustrahlen, der einen Abschnitt aufweist, in dem sich die Frequenz ändert, und der einen weiteren Abschnitt aufweist, in dem die Frequenz relativ konstant ist.

   2. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger ein Filter und Mittel aufweist, um die Bandbreite des Filters zwischen einem relativ breiten und einem relativ schmalen Wert innerhalb des vorbestimmten Intervalls zu ändern.

   3. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bandbreite des Filters verändernde Einrichtung Mittel aufweist, um die Bandbreite während eines anfänglichen Abschnitts des Intervalls relativ breit zu halten und die Bandbreite auf einen relativ schmalen Wert während des restlichen Intervalls einzustellen.

   4. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 2, dadurch

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   gekennzeichnet, daß die die Bandbreite verändernde Einrichtung Mittel aufweist, um die Bandbreite während des ersten Fünftels des Intervalls auf einem konstanten, relativ breiten Wert zu halten, so daß der Empfang aller Frequenzen in dem Burst-Impuls, die von im Nahbereich liegenden Gegenständen reflektiert werden, gewährleistet ist, und daß dann graduell die Bandbreite auf einen relativ schmalen Wert vermindert wird, wenn das Intervall fortschreitet, um das Signal-Rausch-Verhältnis bei weiter entfernt liegenden Gegenständen zu verbessern.

   5. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger ein Filter aufweist und daß Mittel vorgesehen sind, um die Güte Q des Filters während des vorbestimmten Zeitintervalls zwischen einem relativ niedrigen und einem relativ hohen Wert zu verändern.

   6. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abschnitt mit variabler Frequenz der Anfangsabschnitt des Burst-Impulses ist und daß der Empfänger ein Filter und Mittel aufweist, um die Bandbreite des Filters von einem relativ breiten Wert auf einen relativ schmalen Wert innerhalb des vorbestimmten ZeitintervalIs zu ändern.

   7. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abschnitt mit veränderbarer Frequenz der Anfangsabschnitt des Burst-Signals ist.

   8. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch

   β o 9*a u / ο a.Q7

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   gekennzeichnet, daß der andere Abschnitt mit konstanter Frequenz wenigstens ein Viertel der Länge des Burst-Signals beträgt.

   9. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Abschnitt mit konstanter Frequenz Frequenzen aufweist, die gleich sind oder kleiner als die unterste Frequenz des Burst-Impulses.

   10. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Absclmitt mit variabler Frequenz der Anfangsabschnitt des Burst-Impulses ist und daß der andere Abschnitt mit konstanter Frequenz solche Frequenzen aufweist, die gleich oder kleiner sind als die niedrigste Frequenz des Burst-Impulses, und daß die Frequenz in dem einen Abschnitt von einem Anfangswert auf die Frequenz des anderen Abschnitts absinkt.

   11. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Burst-Impulses während des anfänglichen Abschnitts von etwa 65 kHz auf ungefähr 50 kHz absinkt, von wo aus die Frequenz während des restlichen Abschnitts konstant bleibt.

   12. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt in diskreten Stufen variierte Frequenzen aufweist.

   13. Schall-Entfernungsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einem Sender zum Abstrahlen eines Schall-Burst-Impulses nach einem Gegenstand und zur Behand-

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   lung eines Echos von dem Gegenstand, welches innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalle nach Einleitung der Abstrah]ung eintrifft, und zur Erzeugung eines Entfernungssignals, welches auf den Gegenstandsabstand bezogen ist, wobei die Verarbeitungsstufe ein Filter aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

   (a) es sind Mittel zur Steuerung des Senders vorgesehen, um ein frequenzmoduliertes Burst-Signal zu erzeugen;

   (b) es sind Mittel vorgesehen, um das Filter so einzustellen, daß die Bandbreite während des vorbestimmten ZeitIntervalls geändert wird.

   Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz eines Abschnitts des Burst-Signals mit der Zeit geändert wird und daß die Frequenz eines weiteren Abschnitts relativ konstant bleibt.

   Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite des Filters auf die Frequenz in dem anderen Abschnitt des Burst-Signels zentriert wird und daß zu Beginn des vorbestimmten Zeitintervalls die Bandbreite des Filters groß genug ist, um die Frequenzen in dem ersten Abschnitt des Burst-Signals durchzulassen, wobei diese Bandbreite während des vorbestimmten Zeitintervalls jedoch so absinkt, daß die Bandbreite des Filters für frühe Echos naher Gegenstände breiter ist als die Bandbreite für spätere Echos von weiter entfernt liegenden Gegenständen.

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   16. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch I3, dadxirch gekennzeichnet, daß das Filter einen einstellbaren Gütegrad
   (^ besitzt und daß die Verarbeitungsstufe eine programmierte Gütesteuerstufe besitzt, um den Gütegrad Q des
   Filters während des vorbestimmten Intervalls zu erhöhen, daß ein Verstärker den Ausgang des Filters verstärkt und daß eine programmierte Verstärkungssteuerstufe vorgesehen ist, um den Verstärkungsgrad des Verstärkers in dem vorbestimmten Zeitintervall zu erhöhen.

   17. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite des Filters durch Änderung der Güte Q des Filters eingestellt wird.

   18. Entfermmgsmeßsystem nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Burst-Signals im Anfangsabschnitt von ungefähr 65 kHz auf ungefähr 50 kHz absinkt und dann bei etwa 50 kHz während des Restes
   des Burst-Signals konstant bleibt, wobei die Bandbreite des Filters bei ungefähr 50 kHz zentriert ist
   und die Bandbreite zu Beginn des vorbestimmten Zeitintervalls etwa 30 kHz beträgt und danach abfällt.

   19. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreite des Burst-Impulses etwa 1 msec beträgt.

   20. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Veränderung der Bandbreite des Filters eine Diode aufweisen, die an das Filter angeschaltet ist und einen Teil von seinem Widerstand

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   bildet, und daß Mittel vorgesehen sind, um den dynamischen Widerstand der Diode während des vorbestimmten Zeitintervalls zu ändern.

   21. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Veränderung des dynamischen Widerstandes der Diode einen programmierten Stromgenerator aufweisen, um einen zeitveränderlichen Gleichstrom an die Diode zu führen.

   22. Schall-Entfernungsmeßsystem nach einem der Ansprüche bis 21, mit Mitteln zur Ei-zeugung eines Eintastimpulses, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   (a) es ist ein Schallwandler vorgesehen;

   (b) es ist ein den Wandler speisender Modulator vorgesehen, der ersteren veranlaßt, ein frequenzmoduliertes Burst-Signal in Gestalt von Schallenergie auf den Gegenstand zu richten, wenn der Modulator durch den Tastimpuls eingetastet wird;

   (c) es ist ein Empfänger mit einem Filter vorgesehen, um ein Echosignal zu verarbeiten, welches durch den Wandler gemäß dem Empfang eines Echos von dem Gegenstand innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Aussendung des Burst-Signals erzeugt

   wird, wobei ein Bereichssignal erzeugt wird, das gegenüber dem Eintastimpuls um eine Zeitdauer verzögert ist, die linear auf den Gegenstandsabstand bezogen ist;

   (d) es sind Mittel vorgesehen, um den Gütegrad Q des

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   Filters während des vorbestimmten Zeitintervalls zu ändern.

   2J. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um ein zeitveränderliches Steuersignal zu erzeugen, und daß der Modulator auf das zeitveränderliche Steuersignal anspricht und bewirkt, daß die Frequenz des Burst-Signals sich während des Anfangsabschnitts von einer höheren Frequenz nach einer niedrigeren Frequenz ändert und dann über den Rest des Burst-Signals im wesentlichen gleich bleibt.

   24. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger eine vorprogrammierte Steuerschaltung für die Güte (^ des Filters aufweist, um die Güte Q des Filters während des vorbestimmten Zeitintervalls zu erhöhen.

   25. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einen Detektor aufweist, der auf den Ausgang des Filters anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Pegel des Filterausgangs über einem vorbestimmten Pegel liegt, so daß das Ausgangssignal das Entfernungssignal bildet.

   26. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Veränderung der Güte Q des Filters eine an das Filter angeschaltete Diode aufweisen, die einen Teil des Filterwiderstandes bildet, und daß Mittel vorgesehen sind, um den dynamischen Widerstand der Diode während des vorbestimmten

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   Zeitintervalle zu ändern.

   ??. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Veränderung des dynamischen Widerstandes der Diode einen Stromgenerator aufweiten, utn der Diode einen veränderbaren Strom zuzuführen, sobald der Generator getastet wird.

   28. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 22^ dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator einen Transformator aufweist, dessen Sekundärwicklung en den Wandler über ein Entkoppelg]ied angeschlossen ist, welches die Sekundärwicklung vom Wandler entkoppelt, wenn letzterer ein Echosignal erzeugt, und daß ein in der Frequenz veränderbarer Frequenzoszillator an die Primärwicklung des Transformators angeschlossen ist und daß das Filter ein LC-Filter ist, dessen induktiver Widerstand durch die Sekundärwicklung des Transformators gebildet wird, und daß ein Vorverstärker das Entkoppelglied nebenschließt und mit der kapazitiven Seite des Filters verbunden ist, um dem Filter die Echosignale zuzuführen.

   29. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Veränderung der Güte Q, des Filters einen stromabhängigen Widerstand im Filter aufweisen und daß ein Stromgenerator einen zeitlich veränderlichen Strom an den Widerstand legt, während des vorbestimmte Zeitintervall abläuft.

   50. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand eine mit den Festwider-

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   ständen verbundene Diode aufweist und daß der Stromgenerator den zeit: veränderlichen Strom dei· Diode liefert, um deren dynamischen Widerstand zu verändern.

   61. Entfernungsmeßsystem rech Anspruch P2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter eine LC-Schaltung aufv/eist, die ein Filter mit einer gegebenen Mittelfreouenz definiert, und daß die Mittel zur Veränderung der Güte ^ ein Widerstandselement aufweisen, welches mit der LC-Schaltung gekoppelt ist, und daß Mittel vorgesehen sind, um dynamisch den Widerstandswert des Widerstanäselementes zu ändern, um die Filtertüte Cy, als Funktion der Zeit einzustellen.

   'j2. Kamera mit einem Schal] -Jintf ernungsoießsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3^ zur automatischen Scharfeinstellung der Kamera, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

   (a) es ist ein beweglicher Objektivträge/· vorgesehen, dessen Scharfeinstellung funktionell auf den Gegeristandsabstand abgestimmt ist;

   (b) dem Objektiv ist ein Verschluß zugeordnet;

   Cc) es ist eine selektiv betätigbare Vorrichtung vorgesehen, um einen Eintastimpuls zu erzeugen;

   (d) es ist ein Schallwandler vorgesehen;

   Ce) es ist ein Modulator vorgesehen, der den Wandler speist und bewirkt, daß letzterer einen freouenzmodulierten Burst-Impuls in Gestalt von Schall-

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   energie euf den Aufnahmegegenstand j'ichtet, wenn der Eintastimpuls dem Modulator geliefert wird;

   (f) es ist ein Empfänger mit einem Filter vorgesehen, um ein Echosignal zu verarbeiten, welches durch den Empfänger erzeugt wird, wenn er ein vom Wandler empfangenes Echo des Gegenstandes innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalle nach Auftreten des Eiritastitnpulses empfängt;

   (g) es sir.c. Mittel vorgesehen, um die Güte ^ des Filters während des vorbestimmten Zeitini.ervalls zu ändern und um ein Entfernungssignal zu erzeugen, welches gegenüber dem Eintastimpuls um eine Zeitperiode verzögert ist, die linear auf die Gegenstand se:ltfernung bezogen ist;

   (h) es sir.d Mittel vorgesehen, welche auf das Entfernungssignal ansprechen und den Objektivträger gemäß der Verzögerung des Entfernungssignals bewegen.

   33· Kamera nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator Mittel aufweist, die auf den Eintastimpuls ansprechen und eine variable Steuerspaniiung erzeugen, daß Mittel vorgesehen sind, die auf die variable Steuerspannung ansprechen, um die Frequenz des Burst-Signals während des ersten Abschnitts von einer höheren nach einer niedrigeren Frequenz zu ändern und die Frequenz dann über den Rest des Burst-Signals im wesentlichen konstant zu halten.

   J.4-. Kamera nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß

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   die Mittel zur Veränderung der Güte Q, des Filters
   einer Widerstand umfassen, um den Wjderstandswert des
   Filters gemäß dem Stromfluß durch den Widerstand zu
   ändern, und daß ein Stromgenerator einen variablen
   Strom dem Widerstand während des vorbestimmten Zeitintervalls liefert.

   55. Kamera nach Anspruch 3^-, dadurch gekennzeichnet, daß
   der Widerstand eine Diode umfaßt, die an feste Widerstände angeschlossen ist, und daß der Stromgenerator
   den variablen Strom der Diode zuführt, um deren dynamischen Widerstand zu ändern.

   36. Kamera nach einem der Ansprüche 32 bis 3Γ", dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gehäuse mit einer Brennebene aufweist, daß ein Objektiv vorgesehen ist, um ein Bild des Aufnahmegegenstandes in der Brennebene abzubilden, daß Mittel vorgesehen sind, um die Objektiveinstellung gemäß einem Entfernungssignal zu ändern, welches auf
   die Entfernung des Aufnahmegegenstandes -von der Kamera bezogen ist, daß Mittel vorgesehen sind, um das Entfernungssignal zu erzeugen, daß diese Mittel ein
   Burst-Signal in Gestalt eines Schallenergiesignals erzeugen, welches einen Abschnitt mit variabler Frequenz und einen Abschnitt mit konstanter Frequenz aufweist, und daß ein Echosignal vom Gegenstand empfangen und verarbeitet wird, wobei die Signalerzeugungsmittel die Echos der sich ändernden Frequenzen benutzen, um
   ein Entfernungssignal für dicht benachbarte Gegenstände zu liefern, während der Abschnitt mit konstanter
   Frequenz zur Verarbeitung und Erzeugung eines Signals
   für weitere Entfernungen benutzt wird.

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   37« Kamera nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Frequenz etwa gleich ist der untersten Frequenz der variablen Frequenzen.

   38. Kamera nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalerzeuger Mittel aufweist, um automatisch den Empfänger auf den relativen Ausschluß der variablen Frequenzen zu einer vorbestimmten Zeit nach Einleitung des Burst-Signals gemäß dem frühesten zu erwartenden Echo vom Gegenstand bei weiten Entfernungen einzustellen.

   39« Kamera nach einem der Ansprüche 32 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sender ein Burst-Signal in Gestalt von Schallenergie auf den Gegenstand richtet, daß ein Empfänger ein Echo verarbeitet, welches von dem Gegenstand innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Einleitung der Abstrahlung empfangen wird, und daß ein Entfernungssignal erzeugt wird, welches auf die Entfernung des Aufnahmegegenstandes bezogen ist, und daß Mittel vorgesehen sind, um den Sender so zu steuern, daß ein Schall-Burst-Signal erzeugt wird, welches einen Abschnitt besitzt, in dem sich die Frequenz ändert, und welches einen weiteren Abschnitt besitzt, in dem die Frequenz relativ konstant ist.

   4Ό. Kamera nach Anspruch 39» dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die auf das Entfernungssignal ansprechen, um das Objektiv gemäß dem Entfernungssignal zu fokussieren.

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   4-1. Kamera nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abschnitt mit variabler Frequenz der Anfangsabschnitt des Burst-Signals ist.

   4-2. Kamera nach Anspruch 4-1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz in dem einen Abschnitt von einem anfänglichen Wert auf etwa die Frequenz des anderen Abschnitts absinkt.

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