DE2744092C3 - Entfernungsmeßsystem zur Scharfeinstellung von Kameras - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Entfernungsmeßsystcm der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Gattung. Derartige Ultraschall-Entfernungsmesser sind beispielsweise aus der US-PS 35 22 764, der US-PS 34 54 922 und der DE-PS 8 64 048 bekannt. Bei diesen bekannten F.ntfcrnungsmcßsystemen wird ein Ultraschallsignal mit fester Frequenz abgestrahlt. Dabei hat sich gezeigt, daß

insbesondere im Nahbereich bis zu etwa 9 m der für die Scharfeinstellung einer Kamera von besonderem Interesse ist, unter gewissen Umständen ein beispielsweise vor einem entfernten Hintergrund befindlicher Aufnahmegegenstand nicht entdeckt wird. Die Ursache dafür liegt darin, daß bei bestimmten Aufnahmeenifernungen durch Interferenz des abgestrahlten und reflektierten Signals eine Auslöschung erfolgen kann, so daß am Empfänger kein Entfernungssignal auftritt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Entfernungsmeßsystem, insbesondere für den Bereich über den sich ein Kameraobjektiv einstellen läßt zu schaffen, welches störungjunempfindlich ist, deutlich im Empfänger wahrnehmbare Signale für alle in Frage kommenden Entfernungsbereiche liefert und selektiv auf den jeweils anvisierten Aufnahmegegenstand anspricht.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Der erste Abschnitt mit voneinander unterschiedlichen Frequenzen ist insbesondere im !Vahbereich wirksam, indem die Interferenz zu befürchten ist, und es wird hierdurch die Wahrscheinlichkeit vergrößert, daß wenigstens ein Teil der Frequenzen auch von relativ nahen Gegenständen zum Empfänger reflektiert wird, selbst wenn ein Teil der Frequenzen infolge Interferenz ausgelöscht wird. Es ist aber nicht möglich, daß bei einer bestimmten Entfernung sämtliche Frequenzen ausgelöscht werden. Der Abschnitt mit Konstantfrequenz liefert ein verbessertes Signal/Rauschverhältnis für Echos, die von weiter her empfangen werden, so daß dieser zweite Abschnitt eine sichere Entfernungsbestimmung im ferneren Bereich gewährleistet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist im Empfänger eine Bandpaßfilterschaltung vorgesehen, die bei Empfang des ersten Abschnitts des Echos die voneinander unterschiedlichen Frequenzen hindurchtreten läßt und während des Empfangs des zweiten Abschnitts des Echos nur die Festfrequenz durchläßt. Auf diese Weise wird erreicht, daß selektiv ein sicheres Ansprechen auf fernere und nähere Objekte innerhalb des Einstellbereichs möglich wird, wobei die Selektivität des Empfängers für den Fernbereich durch Verkleinerung der Durchlaßbreite des Filters auf die Konstantf;equenz verbessert werden kann, so daß von ferneren Aufnahmegegenständen reflektierte Echos, selbst wenn sie in der Amplitude schwach ausgeprägt sind, noch einwandfrei ermittelt werden können. Der breitere Durchlaßbereich des Filters im ersten Abschnitt bei Empfang der unterschiedlichen Frequenzen gewährleistet, daß durch interferenz nicht ausgelöschte Signale zum Empfänger gelangen.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. I ein Blockschaltbild einer allgemeinen Form eines Entfernungsmcßiystems gemäß der Erfindung, eingebaut in eine Kamera,

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

F i g. 3 ein Blockschaltbild einei bevorzugtf-n Ausführungsform eine? Entfernungsmeßsystems gemäß der Erfindung,

F i g. 4 ein Impulsdia,«: amm, welches die idealisierten Impulsformen veranschaulicht, die an verschiedenen Stellen im System nach F i g. 4 auftreten,

Fig. 5 ein Schaltbild eines Spannungsgenerator-,, der in dem System nach F i g. 3 benutzt wird,

Fig.6 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Ausführungsiorm des Wandlererregersystenis innerhalb des Entfernungsmeßsystems gemäß F i g. 3.

Fig.7 ein Wellenforrndiagramm eines Ultraschall-Impulses, welches mit der Schaltung gemäli Fig. b erzeugt wird.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Kamera, in der ein Entfernungsmeßsysiem 11 gemäli 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 eier Aufnahmegegenstand im Nahbererh, d. h. etwa 25 cm vom Kameraobjektiv entfernt, liegt 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 Lüge 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 Hinblick auf einen Austastimpuls 18 um eine Zeitdauer verzögert ist. die linear proportional der Gegenstandsentfernung ist. Ein der Kamera zugeordneter Fokussierungsmcchanismus 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 Entfcrnungssijnal 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 vorbestimrnte Zahl von Impulsen für jede Einheitslänge der Versetzung des Objektivträgers 14 zu erzeugen. Die Logikschaltung 20 spricht auf den Ausgang des Hilfsimpulsgeneralors 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 urn so den Gegensta 'id scharf einzustellen.

Das Entfernungsmeßsystem gemäß der Erfindung ist mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet und weist einen Ultraschallwandler 27 auf, der fin elektrostatisches Wandlerelement der Seil-Bauart aufweisen kann, wie dieses in dem folgenden Aufsatz beschrieben ist: Geide. K.: »Oscillation Characteristics of Elccfoacoiistic Transducers using the Sell Principle«, Acustica. Band 10, Seiten 295-303 (I960). Die Natur der HauDtkeulcn und der Scitenkculcn der bevorzugten

Ausführung des [llcmcnlcs 27 hängt vom Ausgangsmu sicr einer nicht dargestellten Kückplatie. des Elementes •ib. Für einen Wandler gegebener Größe, der mit einer gegebenen Frequenz angetrieben wird, wird der schmälste Strahl durch einen konstanten Ausgang über das Wandlcrelement erzeugt. Wenn beispielsweise ein Wandler dieser ArI mit einer aktiven Kreisfläche von einem Durchmesser von 3,5 cm mit WkII/ gespeist wird, dann ergibt sich ein Winkel für die halbe Ausgangsleistung von 6 gegenüber der Mittellinie vcrsot/t. Der erste Null Ausgang erscheint hoi I i und die erste Seitenkeule bei IT. Diese Winkel sind ungefähr umgekehrt proportional zum Durchmesser der Wandler und zur Frequenz und die erste Scitenkcule kann ein l.cistiingsvcrhiilinis von -17,bdB fiir Sende und Empfangsbedingungen besitzen. Kombiniert ist das I .eistungsverhältnis für das System ungefähr 3) dl!. Verbesserle Muster würden etwas größere Winkel liL'Mi/ci'l, JL'iMiCl'l MOit'iCi'v .iCucTiMJutcir.

Der Wandler 27 ist räumlich benachbart zum Objektivträger 14 angeordnet und besitzt ein Strahlungsmiisier 28 innerhalb einer llaiiplkeule 29. welches eng dem Sichlfekl 30 des Objektivs angepaßt ist. Der llaiiptl-.culc der StrahluiiL'scharakteristik sind Seiten keulen 31 zugeordnet und die präzise Form der Haupt und .Seitenkeulen hängt ',on der spezifischen Ausbildung des Wandlerelemenles ab.

Das l.nlferniingsmeßsvsiem Il weist auch einen Sieiierspanniingsgenerator 35 und einen l'requenzmodulator 32 auf. um den Waiuller 27 /u speisen und le:/teren /u \eranlassen, cmc Impuls I fltraschall· Energie auf ilen Aiifnahniegegenstand Ib zu richten, nachdem ein -Nusiastinpuls 18 dem (ienerator 35 ziigefiihn ist. Außerdem im ein Fmpfänger .33 vorgesehen, um em Fcliosiiinal 21 zu verarbeiten, welches durch ilen Wandler gemäß dem Empfan;: e'nes Fchos vom Aufnahmegegenstand innerhalb eines vorbestimmten /eitinlervalls nach Aussenden des Impulses empfangen wurde (dieses /eitintervall soli .ils Empfängercntferningszeit bezeichnet werden).

Im Betrieb bcwnki das Niederdrücken des Kjmera-

.iuslrtspr«. (nii'hl ihn -i't·«. 11 ·Ι i t) ιιΙ-ι,τ einivi Vorhii iff hint ι>η-detektor 34 eine Umwandlun·.: in einen Austastimpuls 18. der dem Steuersp.iriiiiir.gsgeneralor 35 angelegt wird. Der Ausgang des ι »iterators 35 steuert den Frequen/modiilator 32. der den Wandler 27 veranlaßt, einen frequen/niodulierten Impuls auszusenden. Der (ienerator 35 bewirkt eine Modulation der Ausgangsspannung des Modulators 32. und zwar derart, dall während der Hälfte des Wandleninpulses die Frequenzänderungen zwisc'ien den Grenzen von 65 bis 5OkIIz 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 zahlreiche Frequenzen auf dem Gegenstand auftreffen. Wenigstens einige der Frequenzen werden nach dem Wandler zurückreflektiert. ohne ausgelöscht zu sein. Das Vorhandensein des Abschnitts mit konstanter Frequenz von 5OkHz während der zweiten Hälfte des Impulses vermindert Absorptionswirkungen von Ultraschall-Energie, so daß gewährleistet wird, daß auch unter ungünstigen Umgebungsbedingungen eine Reflexion von einem entfernl liegenden Gegenstand erfolgt. Is ist beispielsweise bekannt, daß sich die reflektierte Signalleisiung exponentiell mit dem Abstand des Gegenstandes ändert und ungefähr invers zur vierien Polen/ des Abstandes des Gegenstandes. So trill beispielsweise eine Änderung von etwa bildH in der reflektierten .Signalleistung auf. wenn ein Gegenstand aus einer Entfernung von 25 cm in eine Entfernung von 5 m überführt wird, wobei ein 50-kllz-Signal bei 20 C Anwendung findet. Aus Versuchen hat sich ergeben, daß die Absorption und die Veränderung der Absorption mit der lemperalur und Feuchtigkeit schnell mit tier 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-kH/Signal auf.

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Γιμιιπρι';ιΙιιγ iitiil

Feuchtigkeit werden wahrscheinlich die höheren I requenzen in dem Impuls abgeschwächt. Demgemäß sind sie am wirksamsten für Gegenstände im Nahbereich, d. Iv gerade dort, wo das Problem der Interferenz hei Benutzung einer einzigen Frequenz in> Impuls stark hervortritt. Der 50-kH/-Antcil des Impulses stellt den am wenigsten abgeschwächten Anteil sämtlicher ande rer Frequenzen dar. die im Signa! enthalten sind, und demgef.ß ist dieser Anteil geeignet für entfernt liegende Gegenstand':.

Wenn der Gegenstand Ib relativ dicht am Wandler 27 liegt, dann enthalten die Frequenzen in dem reflektiei ten Signal, das auf den Wandler .luffällt. mehr von <icn Frequenzen des /.irpanteils, abgesehen von jenen F'reqjen/en. die durch Interferenz, gelöscht sind. Wenn tier Aufnahmegegenstand Ib weiter vom Wandler 27 entfernt liegt, dann enthält das reflektierte Signal wahrscheinlich jene Frequenzen, die am wenigsten durch die Umgebung abgeschwächt sind, näml'ch die Frequenzen dicht an der unteren Frequenz des /irpanteils.

Der Zirpanteil von 65 bis 50 kHz und der konstante Abschnitt von 50 kHz im Impuls können in verschiedenen Kombinationen angeordnet werden, nämlich vier mit fester Frequenz im ersten oder zweiten Abschnitt wobei die Festfrequenz identisch mit der Anfängst vqticn/ oder der Endfrequenz des Abschnittes mit unterschiedlichen Frequenzen ist. Die Hälfte dieser Kombinationen enthält am Übergang Diskontinuitäten zwischen den zwei Abschnitten, die ungeeignet sind weil die Elektronik für die Steuerspannungen aufwendiger ist.

Wenn man die anderen vier möglichen kontinuierlichen Bursi-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 eine größere Betriebsgenauigkeit bezüglich der Entfernungsmessung liefert und daher an der Vorlaufflanke des Burst-Impulses beginner sollte, wodurch eine größere Meßgenauigkeit füi Gegenstände im Nahbereich erhalten wird. Andererseits ist. da niedrigere Frequenzen weniger absorbiert werden, ihre Benutzung zu bevorzugen für entfern! liegende Gegenstände, wo das Signal-Rausch-Verhält-

nis cine Rolle spielt. Infolgedessen ergibt sich als bevorzugtes Aiisführungsbcispiel ein Impuls mit einem vorlaufenden Zirpabschnill, der dann auf einen niedrigeren konstanten Frequenzwert übergeht, und als bevorzugte Ausführung ergab sich ein Impuls, der mil ι 65 kHz begann und dann auf 50 kHz in 0,5 msec absank und dann konstant auf 50 kl Iz blieb.

Im folgenden wird wiederum auf Fig. I der Zeichnung Bezug genommen. Der Austastimpuls 18 wird bei Ansteuerung des Sleuerspannungsgencrators in

35 und Aussenden eines frcqucn/niodiiliertcn Ultraschall-Impulses vom Wandler 27 auch einem Aiistastgatter 16 des Empfängers 33 zugeführt. Das Austastgai· tor 36 erzeugt einen Pegel, der dem Ausgang des Empfängers 33 zugeführt vird. 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 akliv und diese Zeitdauer ist die Empiängerentfernungszeit, weiche vorzugsweise etwa 40 msec lang ist. In diesem Zeitintervall wandert :i> der Schall unter Normalnull und 20 C vom Wandler aus zu einem etwa 7.3 m entfernt liegenden Ziel und kehrt zum Wandler zurück. Die 0.4 msec Verzögerung in der Frcischaltung des Ausgangs ergibt eine genügende Zeitdauer für das Wandlerelement des Wandlers 27. um r, eine Stabilisierung nach Beendigung des Burst-Impulses herbeizuführen. Infolgedessen definiert die Verzögerungszeit die kürzeste Gegenstandsentfernung, die durch ein solches Entfernungsmeßsystem noch verarbeitet werden kann, nämlich ungefähr 25 cm. Wie aus κι F i g. 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 r, 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 F i g. 3 beschrieben wird, ein Filter 40 mit veränderbarer Güte Q ist. und es wird -tu weiter einem Verstärker 41 zugeführt, dessen Verstär-

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.

In F i g. 2 ist für verschiedene Werte des Parameters Q die Durchlässigkeit des Filters 40 als Funktion der Frequenz aufgezeichnet. Wenn die Güte <?des Filters 40 niedrig ist, wie durch die Kurve 44 in F i g. 2 angedeutet, dann ist die Bandbreite des Filters 40 relativ groß und sie ist in der Tat ausreichend groß, um alle Zirpfrequenzen hindurchtreten zu lassen. Die Güte Q des Filters 40 ist im Anfangsbereich der Empfängerentfernungszeit relativ niedrig und innerhalb dieses Zeitabschnitts liefern Gegenstände im Nahbereich der Kamera ein Echo zum 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-klIz-Abschnitt des Hurst-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 F i g. 2 ersichtlich, ist die Durchlässigkeit des Filters 40 bei niedrigem ζ?-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 f- liters 4ü neigt demgemäß dazu, hinsichtlich seines Pegels unabhängig von der Gegenstandsentfernung zu werden.

Allgemein jedoch kann der Verstärkungsgrad des Verstärkers 41. der einen Teil der Gesamtfilterschaltung 39 bildet, unter Verwendung einer Verstärkungsstcuerstufe 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 31 gemäß F i g. 1 und in Verbindung mit dem Vorhandensein eines Gegenstandes 164 innerhalb einer der beiden Seitenkeulen beschrieben. Da der Gegenstand 164 außerhalb

J~~ ν ~_Mn..o^

liegt, ist es für den Entfernungsmesser wichtig, daß der Gegenstand 164 nicht erfaßt wird zugunsten des Aufnahmegegenstandes 16. der innerhalb des Bildwinkels liegt. Die Veränderung der Durchlässigkeit des Filters 40 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 Aufnahmegegenstand 164 erreicht den Wandler 27 vor den Reflexionen des Gegenstandes 16. der weiter vom Wandler entfernt liegt als der Gegenstand 16/4. Die Signalamplitude des vom Gegenstand 16/4 reflektierten Signals ist nicht allein wegen der weniger ausgeprägten Seitenkeulen niedrig, sondern auch wegen des Filters 40 und des Verstärkers 41, wodurch gewährleistet wird, daß das den Pegeldetektor 42 erreichende Signa! unter dem Schwellwertpegel 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 Aufnahmegegenstand 16Λ dargeboten wurde. Außerdem hat sich der Verstärkungsgrad des Verstärkers 41 gegenüber dem vorherigen Wert

vergröBert. Infolgedessen übersteigt tier Ausgang des Verstärkers 41 den Schwellwertpegel des Detektors 42 und es wird ein Eniferniingsimpiils 17 an einem Punkt erzeugt, der zeitlich mil der Aufnahmeentferniing des Gegenstandes 16 übereinstimmt.

Zusätzlich zu der Veränderung der Güte ζ)des Kilters 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 Aufnahmegegensiäncle 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 C* relativ niedrig ist, als wenn die Güte Q höher ist. Diese relativ schnellere Anstiegszeit tritt in Verbindung mit Echosignalen auf, die Aufnahmegegenständen 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 Minblick auf die Erzeugung von Entfernungsimpulscn. die im Nahbereich liegenden Gegenständen zugeordnet sind. Dies steht in Übereinstimmung mit den Erfordernissen für eine Kamera, da die Entfernungseinstcllung 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 114 bezeichnet. Das System IM weist einen Ultraschall-Wandler 274 und einen Modulator 50 auf. Der Modulator 50 speist das Wandlerelement und veranlaßt es, ein frequenzmoduliertes Ultraschall-Burst-Signal zu einem Gegenstand auszusenden, sobald ein Einschaltimpuls 18 dem Modulator zugeführt wird. Außerdem weist das System einen Empfänger 334 mit einem Filter 51 auf, um ein Echosignal zu verarbeiten, welches durch das Element 274 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 334 erzeugt ein bntternungssignal 17, welches gegenüber dem Einschaltimpuls 18 um eine Zeitdauer τ 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 Austastgenerator 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 Verzögerungsrückstellung oder ein RC-Verzögerungsglied in Verbindung mit einer Schmitt-Triggerschaltung können für den Auflastgenerator 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 Aufnahmegegenstand und zurück zu wandern. Eine solche Entfernung entspricht einer Unendlich-Einstellung des Objektivträgers. Für Aufnahmegegenslände, die weiter entfernt liegen als 7 m, 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

Ί Ausführtingsbeispiel 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 Austastgenera-

K) tor 52 einen l-msec-Eingangsimpuls liefert (die Länge des Burst-Impulses, die den Parallelkreisen 100 und 102 zugeführt wird). Letzterer führt geeignete Spannungen von den Verbindungen (03 und 105 über zwei Dioden 104 bzw. 106 einer Ausgangsverbindung 108 zu, derart,

r> daß letztere die jeweils höhere Spannung der Verbindungen 103 bzw. 105 aussendet. Während r!?s Anliegens des Eingangsimpulses liefert ein Kondensator UO der Verbindung 105 eine abklingende Spannung,

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ίο 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 Spannung an der Verbindung 103, wodurch sich die Spannungsimpuls-

2Ί form 59 ergibt. Wie ersichtlich, springt die Spannung, die durch den Generator 53 erzeugt wird, von 0 auf 6 V zu Beginn des Austastinipulses und fällt dann im wesentlichen linear auf ungefähr 4 V in 03 msec ab. Danach bleibt die Spannung im wesentlichen auf 4 V während

jo weiterer 0,5 msec stehen und fällt dann auf 0 ab. Die Spannungswerte und die Änderungen entsprechen den tatsächlich benutzten, aber es ist klar, daß sowohl die Spannungen als auch die Änderungen der Spannungen innerhalb eines weiten Bereiches gewählt werden

π können in Übereinstimmung mit anderen Schaltungselementen des Modulators.

Der aus F i g. 4 ersichtliche Spannungsimpuls 59, der dem spannungsgesteuerten Oszillator 54 angelegt wird, bewirkt, daß letzterer ein frequenzmoduliertes Anpaß-

4i) Burst-Signal liefert. Die Frequenz des Burst-Signals ändert sich im wesentlichen linear von ung'fähr65 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 Sekundärwick-

5« lung 61 am Wandlerelement 274 über Entkopplungsdioden 57 angeschlossen ist. Die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 61 wird so hoch wie für den Wandler 274 zulässig gemacht, beispielsweise mit einer Spannung von etwa 300 V zwischen zwei Scheiteln, wobei eine Dioden-Kondensator-Kombination 62 dem Element 274 eine Vorspannung von ungefähr 150 V Gleichspannung nach mehreren Zyklen liefert. Die Ausgangsspannung treibt das Element 274 und bewirkt, daß ein stark gerichtetes entsprechend frequenzmoduliertes Ultraschall-Burst-Signal ausgestrahlt wird, wie dies durch die Pfeile 63 in F i g. 3 angedeutet ist

Die Werte der treibenden Spannung und der Vorspannung für das Element 274 basieren auf einem 6^m-FiIm in diesem Element Demgemäß können diest

bs 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 O der

Ausgangsschaltung, die zum Teil von der Kapazität des Wandlers abhängt, relativ niedrig sein, damit das Zirp-Signal mil einer konstanten Amplitude ausgestrahlt werden kann und keine wesentliche Abhängigkeit von der Kapazität des Wandlers besteht. Dadurch, da 1.1 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 F.mnfang«; lipgpn jedoch die v;>m Element 27/4 erzeugten Echosignale im Bereich zw'.ichen 2 μν bis 20 mV, und die Dioden bilden einen offenen Kreis hinsichtlich der Echosignale.

Ein Echo von einem Gegenstand ist symbolisch bei 64 in Fig.3 angedeutet. Das resultierende Echosignal, welches durch das Element 27A erzeugt wird, wird durch den Empfänger 33/4 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 274 auf etwa 150 V Gleichspannung. Die Eingangsimpedanz des Vorverstärkers 65 wird der Wandlerelementimpedanz angepaßt (ungefähr 12 kO). Die Ausgangsimpedanz des Vorverstärkers wird so gewählt, daß sie mit dem höchsten (?-Wert des Filters 51 kompatibel ist, und dieser Wert beträgt etwa 70. Der Verstärkungsgrad des Vorverstärkers liegt bei etwa 48 dB.

Das Filter 51 ist ein Z-C-Füter, 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 71/4 eines Verstärkers 71 mit hoher Ausgangsimpedanz, und zwar über einen Widerstand 72, der einen Wert von etwa 1 kCi besitzt. Ein parallel zu dem /.C-Kreis des Filters liegender Widerstand 72 bildet einen Teil einer vorprogrammierten Steuervorrichtung 66 zur Veränderung des φ·Wertes des Filters. Die Steuervorrichtung 66 zur Veränderung der Güte Q weist außerdem einen Stromgenerator 73 und eine dynamisch veränderbare Widerstandsschallung 74 in Reihe zu dem Widerstand 72 und dem Eingang 71/4 auf. Die Widerstandsschaltung 74 weist einen Festwiderstand 75 von ungefähr 1 ΜΩ 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, Af. auf die Konstantfrequenzimpulslänge wie folgt bezogen: 0,2/(Konstantfrequenzimpulslänge). Gemäß der bevorzugten Ausführungsform

sollte die Halbleilungsbandbreile des Filters bei etwa 0,8 kHz in der Nähe des Endes der Empfängerentfernungszeit liegen, wenn Echosignale von entfernt liegenden Gegenständen bearbeitet werden. Wahrend 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 Filtti anfänglich eine Halbleistungsbandbreite von ungefähr 3OkHz haben und die Mittelfrequenz liegt dann bei etwa 5OkHz. 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 iii 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 I kQ auf ungefähr I ΜΩ ändern.

Der Widerstand parallel zur LC-Schaltung des Filters 51 ist der wirksame Widerstandswert des Widerstandes 72 in Reihe mit der Parallelkombination von Widerstand 75 und Dioden 76. Der dynamische Widerstand der Diode 76 für kleine Wechselstromsignalc. die durch den Vorverstärker 65 geliefert werden, ist ungefähr umgekehrt proportional zu dem Gleichstromfluß durch die Diode und im wesentlichen unabhängig von der exakten Diodencharakteristik. Wenn der Gleichstrom fluß 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 51 im wesentlichen nur noch vom Widerstand 72 abhängt. Infolgedessen hängt die Güte Qdes Filters 51 bei hohem Stromfluß durch die Diode 76 vom Widerslandswert des Widerstandes 72 ab und dieser wird so unter Berücksichtigung des induktiven Widerstandes und des kapazitiven Widerstandes des filters 51 gewählt, daß sich ein Gütewert ζ) ergibt, der ciie 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 51 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 Stromgenerator 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 tfC-Kreisen kann ein geeigneter Stromgenerator aufgebaut wurden, wobei jeder der Kreise unterschiedliche Zeitkonstanten

besitzt, wodurch der sich vermindernde Strom geliefert wird. Die Kurve 77 weist drei Abschnitte auf: einen Übergangsabschnitt 77 A, der etwa 4 msec dauert, in denen der Strom rapide auf einen im wesentlichen konstanten Wert atsinkt, einen Anfangsabschnitt 77B, der etwa 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 Widerst!) ndswert des Widerslands 72 und ändert sich nur wenig, wie aus Fig.4(0 ersichtlich ist. Ober den Abschnitt 77i? 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 die Güte Q des Filters steigt an und die Filterdurchlässigkeit sinkt, wie aus F i g. 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 \5m. Ein Ansteigen ergibt sich für Gegenstände, die weher entfernt liegen, und dies entspricht den oben erläuterten Prinzipien.

Demgemäß bleibt die Bandbreite etwa 9 msec lang 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 Anfangsabschnitts 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 Betastung des Filters und eine Verminderung von dessen Güte Q zu vermeiden. Die antiparallel geschalteten Dioden der (^-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 wird und ein gefiltertes Echosignal ungefähr 0,3 msec nach Aussenden des Impulses verarbeiten kann. Die Ausgangsimpedanz dieses Verstärkers ist niedrig und der Verstärkungsgrad betrügt etwa 65 dB.

Der Ausgang des Verstärkers 71 wird der Detektorschaltung 67 zugeführt, die eine herkömmliche Klemmschaltung 80, einen flC-lntegrator 81 und einen Detektor 82 aufweist. Die Schaltung 80 wird dureh 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 das Filter 51 durchlaufen hat und durch den Verstärker 71 verstärk! wurde, gleichgerichtet und einer Korrehition unterworfen. Der Integrator 81 ist so aufgebaut, daC mehrere Zyklen eines Echosignals an den Integratoi innerhalb einer gegebenen Zeitspanne (z. B. 0,2 msec angelegt werden müssen, um am Kondensator einer solchen Aufbau zu erreichen, daß der Schwellwertpege des Verstärkers 84 erreicht wird, so daß ein Bereichsinv puls 17 gebildet wird. Wenn auch die benutzte Korrelationstechnilc das Signal-Rausch-Verhältnis des Eingangssignals nicht verbessert, so wird doch ein Fillet

ίο 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

is Güte Q eine sich vergrößernde Verstärkung im Laufe der Sende-Empfangs-Zeit. Die Verstärkung des Ver stärkers 71 kann jedoch auch während der Sendezeil mittels eines Sägezahngenerators 96 geändert werden der gemäß einem Austastimpuls 58 des Austastgenera tors 52 kontinuierlich eine sich verstärkende Verstärkungssteuerung dem Verstärker 71 in der vorbestimmten Sende-Empfangs-Zeit von etwa 42 msec liefert wodurch sich ein kontinuierlich erhöhender Verstärkungsgrad ergibt, wenn das Intervall fortschreitet.

Mit einer nur geringfügigen Abwandlung wird die obige Schaltung in die Lage versetzt, in unterschiedlichen Beiriebsweisen zu arbeiten. Wie erwähnt, wird gemäß der bevorzugten Arbeitsweise ein einziger Burst-Impuls benutzt, nämlich ein einziger Sendeimpuh

so mit einer Länge von I msec. Diese Anordnung ohne Sägezahnverstärkung erlaubt die Bestimmung vor 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

3". auf Entfernungsbereiche bis etwa 9 m ausgedehnt werden, wenn ein Verstärker mit sägezahnförmiget Verstärkungszunahme benutzt wird. Diese Betriebsari ist zu bevorzugen in Verbindung mit einer Schnapp schußkamera, da hierbei die Scharfeinstellung und Belichtung mit einer einzigen manuellen Betätigung durchgeführt werden können.

Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform kann der »Zirp«-Abschnitt des Burst-Impulses digital in einet Stufenanordnung gebildet werden, wie es aus Fig.6 ersichtlich ist, wobei gemäß dem 42-msec-Austastimpuls 58 vom Austastgenerator 52 ein Stufenfrequenzimpuls 120 mittels eines Zeitgebers 122 und eines programmierten Teilers 124 geliefert wird. Wie aus Fig.7 ersichtlich, fällt der Impuls 120 in mehreren kleiner Stufen von 65 kHz auf 50 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 Q würde dann für unterschiedliche

M) Impulse unterschiedlich sein. Da das Signal-Rausch-Verhältnis proportional zur Quadratwurzel der Impulslänge ist, würde eine Änderung der Impulslänge die Möglichkeit schaffenden Bereich zu vergrößern. Wenn ein System einen 5-m-Bereich mit einem 03-msec-lm-

μ puls 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 sei 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 eines Filters, die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel benutzt wurde, hat zahlreiche Vorteile bei Benutzung eines Entfernungsmeßsystems für eine Kamera. Die Notwendigkeit angepaßter Filter wird vermieden. Schließlich beeinträchtigt eine elektronische Drift der Frequenz des abgestrahlten Signals im Vergleich zur Filterfrequenz oder eine Frequenzverschiebung, die durch die Bewe-

gung des Zieles bewirkt wird (Doppler-Effekt), nur die Messungen bei ferner gelegenen Gegenständen, weil bei breitbandigem Filter diese Drift unerheblich ist Bei ferner liegenden Gegenständen ist auch keine so präzise Nachfokussierung erforderlich.

Die beschriebene Technik 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.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (19)

Patentansprüche:

1. Entfernungsmeßsystem zur Scharfeinstellung von Kameras mit einem Sender zur Abstrahlung von Schallimpulsen zum aufzunehmenden Gegenstand und mit einem Empfänger für das von diesem Gegenstand innerhalb eines vorbestimmten Intervalls reflektierte Echo, wobei die Zeitdauer zwischen Aussendung des Impulses und Empfang des Echos zu einem Entfernungssignal verarbeitet wird, d a durch gekennzeichnet, daß der abgestrahlte Impuls einen ersten Abschnitt mit voneinander unterschiedlichen Frequenzen und einen zweiten Abschnitt mit im wesentlichen fester Frequenz aufweist, und daß der Empfänger beim Empfang des ersten Abschnitts des Echos die voneinander unterschiedlichen Frequenzen und beim Empfang des zweiten Abschnitts des Echos die feste Frequenz verarbeitci-

2. Entfernungsmeßsystcm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfänger eine Bandpaßfilterschaltung (33; 51) vorgesehen ist, die bei Empfang des ersten Abschnitts des Echos die voneinander unterschiedlichen Frequenzen hindurchtreten läßt und während des Empfangs des zweiten Abschnitts des Echos nur die Festfrequenz durchläßt.

3. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung des Empfängen, ein bezüglich der Bandbreite einstellbares Filter (30) aufweist, das synchron derart gesteuert wird, daß bei Empfang des ersten Abschnitts des Echos die Bandbreite breit und während des /weiten Abschwius des Echos die Bandbreite schmal und auf die Festfrequenz abgestimmt ist.

4. Entferniingsmeßsystcm nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt mit voneinander unterschiedlichen Frequenzen der Anfangsabschnitt des ausgestrahlten Impulses ist.

5. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschniti des abgestrahlten Impulses eine sich vermindernde Frequenz aufweist, und der zweite Abschnitt eine Frequenz besitzt, die gleich der niedrigsten Frequenz des ersten Abschnitts ist.

6. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt eine sich vermindernde Frequenz zwischen 65 kHz und 50 kHz besitzt.

7. Entfernungsmeßsystcm nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt des ausgesandten Impulses etwa ein Fünftel der Gesamtdaucr des Impulsesausmacht.

8. Enifernungsmeßsystcm nach den Ansprüchen I bis b, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Abschnitt des ausgcsandtcn Impulses mindestens ein Viertel der Gesamidaucr des Impulses ausmacht.

9. Entfernungsmeßsystcm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt des abgestrahlten Impulses sich in diskreten Stufen ändernde Ireqiicnzcn aufweist.

10. Entfcrniingsmclisystem nach den Ansprüchen 3 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Bandbreite der l'iltcrschaltung eine Impcdiin/schaltung (72, 74, 75, 76) vorgesehen ist, welche vom Stromfltiß durch eine Diode (76)

eingestellt wird.

11. Entfernungsmeßsysiem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Stromflusses durch die Diode (26) ein programmierter Stromgenerator (74) vorgesehen ist.

12. Entfernungsmeßsystem nach den Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung eine Z-C-Schaltung (60, 61, 68,69) aufweist, die ein Filter mit einer bei Veränderung der v'iliergüte (Q)gleichbleibenden Miltelfrequenzdefiniert.

13. Entfernungsmeßsystem nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung bei einer Laufbildkamera die Messung in automatisch vorgegebenen Zeitabständen erfolgt.

14. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei langsamen Bewegungen des Fokussiergliedes (14) die Entfernungsinformation gemtttelt wird.

15. Entfernungsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter eine einstellbare Fütergüte Q besitzt und daß eine programmierte (^-Steuerschaltung vorgesehen ist, um den <?-Wert des Filters während des Empfangs des zweiten Abschnitts des Echos zu erhöhen und daß ein Verstärker vorgesehen ist, um den Ausgang des Filters zu verstärken und daß eine programmierte Verstärkersteuerschaltung den Verstärkungsgrad des Verstärkers während des zweiten Abschnitts vergrößert.

16. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbreite des Filters durch Änderung des (^-Wertes des Filters geändert wird.

17. Enlfernungsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer des abgestrahlten Impulses eine ms beträgt.

18. Entfernungsmeßsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger einen Detektor a-j/weist, der auf den Ausgang des Filters anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Größe des Ausgangssignals des Filters über einem vorbestimmten Wert liegt.

19. Entfernungsmeßsysiem nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator einen Transformator umfaßt, dessen Sekundärwicklung an den Wandler über eine Entkopplungsvorrichtung angeschaltet ist, die die Sekundärwicklung vom Wandler entkoppelt, wenn letzterer ein Echosignal erzeugt und daß ein Oszillator variabler Frequenz an die Primärwicklung des Transformators angeschlossen ist und daß das Filter ein Z.C-Filter ist, dessen Induktivität durch die Sekundäre des Transformators bestimmt ist und daß ein Vorverstärker im Nebenschluß zu dem Entkoppler liegt und mit der kapazitiven Seite des Filters verbunden ist, um dem Filter die Echosignale zuzuführen.