DE2934773A1

DE2934773A1 - Entfernungsmessvorrichtung

Info

Publication number: DE2934773A1
Application number: DE19792934773
Authority: DE
Inventors: Motonobu Matsuda; Tohru Matsui; Yoshihiro Tanaka
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1978-08-28
Filing date: 1979-08-28
Publication date: 1980-03-13
Also published as: JPS5532038A; JPS636802B2; US4298258A

Description

HOFFMANN · EITIJE & PARTNER ? Q Q Λ 7 7 3

PATENTANWÄLTE &Ό <J H I I <* DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . DIPL.-ING. W.EITIE - DF. RER. NAT. K. HOFFMANN · DtPL.-ING. W. tEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN AtABElLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MO NCHEN 81 . TELEFON (08?) 9U087 . TELEX B5-J941» (PATHEf

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Minolta Camera Kabushiki Kaisha_f Osaka / Japan

Entfernungsmeßvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Entfernungsmeßvorrichtung 7:ur Verwendung in einer mit einen automatischen Fokussierungssystem ausgerüsteten Kamera, und insbesondere eine Verbesserung einer Entfernungsmeßvorrichtung, welche einen Lichtstrahl unter Anwendung einer Dreiecksbildung verwendet.

Es ist bekannt, einen Lichtstrahl zur Entfernungsmessung durch Dreiecksbildung zu verwenden. Ein Ausführungsbeispiel ist schematisch in Fig. 1 der anliegenden Zeichnungen dargestellt und weist eine erste und eine zweite stationäre Linse L1 und L2 auf, die in einer vorgegebenen Entfernung D in Abstand nebeneinander liegen. Hinter der ersten Linse L1 liegt eine Lichtquelle 1 zur Abgabe eines Lichtstrahlenbündels über die erste Linse L1 gegen ein Objekt. Eine Anzahl von beispielsweise vier dargestellten, auf Licht ansprechenden Elementen 9, 10,

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und 12 liegt in einer Reihe hinter der zweiten stationären Linse L2. Ein Impuls des von der Lichtquelle 1 abgegebenen und durch die Linse L1 hindurchtretenden Lichtbündels wird auf ein Objekt gerichtet, dessen Entfernung gegenüber der Vorrichtung gemessen werden soll; das vom Objekt reflektierte Lichtstrahlenbündel fällt, nachdem es durch die zweite stationäre Linse L2 hindurchgetreten ist, auf eines der auf Licht ansprechenden Elemente 9,10,11 und 12 und wird dort ordnungsgemäß fokussiert, wobei sich der Gegenstand an jedem Punkt längs der Bahn des Lichtbündels 3 befinden kann. Ist der Gegenstand in der Position 4 angeordnet, so wird das vom Objekt reflektierte Lichtstrahlenbündel auf das auf Licht ansprechende Element 9 auftreffen und dort ordnungsgemäß fokussiert sein. Entsprechend wird von dem auf Licht ansprechenden Element ein Signalimpuls erzeugt, der angibt, daß sich das Objekt in der Position 4 befindet. Dieser Signalimpuls wird einem Steuerkreis 13 zugeführt, der derart betrieben werden kann, daß er bei Erhalt des Signalimpulses vom Element 9 eine damit gekoppelte optische Anordnung steuert, um diese bei der Lage des Objekts in der Position 4 in eine fokussierte Stellung zu bringen.

In ähnlicher Weise erzeugen die auf Licht ansprechenden Elemente 10, 11 und 12 einen Signalimpuls, wenn sich das Objekt jeweils in der Position 5,6 und 7 befindet.

Zusätzlich zum reflektierten Lichtstrahlenbündel tendiert jedes der auf Licht ansprechenden Elemente 9 bis 12 dazu, Umgebungslicht zu empfangen, wie es beispielsweise durch eine Glühlampe und/oder Leuchtstofflampe ausgesandt wird, die mit Wechselstrom arbeitet, wobei ein derartiges Umgebungslicht häufig die Betriebsweise eines jeden auf Licht ansprechenden Elements nachteilig beeinflußt und damit die Charakteristik des Signal impulses. Im allgemeinen wird eine Lampe, bei-

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spielsweise eine Glühlampe oder eine Leuchtstofflampe, durch Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz betrieben. Damit schwankt, obgleich für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar, die Lichtintensität der Lampe mit einer Frequenz von 10O Hz in Form einer Sinuswelle. Fig. 2 der Zeichnung zeigt ein Diagramm der Lichtintensität, gemäß welchem die Kuve M die Lichtintensität des Umgebungslichts darstellt, während die Kurve N die Lichtintensität des empfangenen Lichtstrahlenbündels darstellt. Die gesamte, von dem auf Licht ansprechenden Element aufgenommene Lichtintensität kann als Summe der durch die Kurven M und N dargestellten Intensitäten angesehen werden.

Die Intensität t¹ des aufgenommenen Lichtstrahlenbündels N ändert sich mit der Entfernung zwischen der Lichtquelle 1 und dem Objekt und/oder dem Reflexionsfaktor des Objekts, und das Ausmaß der Schwankung t ändert sich mit der Helligkeit der Lampe. Daher kann der Fall eintreten, daß die Intensität t¹ des aufgenommenen Lichtstrahlenbündels kleiner wird als das Ausmaß der Schwankung t des Lampenlichts. Ferner hängt der Bereich oder die Lage, an welcher das Lichtstrahlenbündel N mit dem Umgebungslicht M addiert wird, von dem Zeitpunkt ab, in welchem das Lichtstrahlenbündel ausgesandt wird. Beispielsweise kann das Lichtstrahlenbündel N gemäß Fig. 2 in einem Bereich K1, K2, K3 oder K4 abgestrahlt werden. Da das von jedem Abtastelement erhaltene Signal in Beziehung zur Lichtintensität steht, erzeugt jedes der auf Licht ansprechenden Elemente eine ähnliche Sinuswelle, wobei ein Signalimpuls entsprechend der Kurve N dem sich änderten Signal überlagert wird. Die Erfassung eines derartigen Signalimpulses, der ein Maß für das empfangene Lichtbündel darstellt, wird normalerweise mittels eines Komparators vorgenommen, der das vom auf Licht ansprechenden Element empfangene Signal mit einem vorgegebenen Schwellenwertpegel vergleicht und ein Signal abgibt,

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wenn das aufgenommene Signal den Schwellenwertpegel überschreitet. Da das dem Umgebungslicht entsprechende Signal einer Schwankung unterliegen kann, ist es ziemlich schwierig, den Signalimpuls zu unterscheiden, besonders wenn seine Amplitude ziemlich klein ist.

Obwohl diese Schwierigkeit umgangen werden kann, indem das Lichtstrahlenbündel mit einer besonderen Frequenz moduliert wird, die sich gegenüber der Meßfrequenz unterscheidet, erfordert dies erheblich erhöhte Herstellungskosten infolge der Verwendung des Frequenzmodulators und benötigt ferner eine höhere elektrische Leistung im Betrieb.

Ein weiteres Verfahren, die genannte Schwierigkeit zu vermeiden, liegt in der Verwendung eines Lichtstrahlenbündels mit einer besonderen Farbe und eines optischen Filters, welches nur das Lichtstrahlenbündel durchläßt. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die für das Lichtstrahlenbündel ausgewählte Farbe mit der gleichen, im Umgebungslicht enthaltenen Farbe zur Interferenz gelangen kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Entfernungsmeßvorrichtung zu schaffen, welche das Vorliegen eines dem reflektierten Lichtstrahlenbündel entsprechenden Signalimpulses ermittelt, unabhängig von der Anwesenheit !.fluktuierenden Lichts im umgebungslicht.

Ferner soll durch die Erfindung eine Entfernungsmeßvorrichtung der yorausgehend genannten Bauart geschaffen v/erden, die einen einfachen Aufbau aufweist und geringe Herstellungskosten.

Im Einklang mit einer bevorzugten Ausführungsform der Er findung weist die Entfernungsmeßvorrichtung eine projektions-

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anordnung für ein Lichtstrahlenbündel auf und eine Einrichtung zur Aufnahme des von einem zu messenden Objekt reflektierten Lichtstrahlenbündels. Die Aufnahmeeinrichtung für das Lichtstrahlenbündel dient dazu, Daten bezüglich der Zonenentfernung zwischen der Entfernungsmeßvorrichtung und dem Objekt zu erhalten, indem das Eintreffen des vom Objekt reflektierten Lichtstrahlenbündels ermittelt wird. Die Entfernungsmeßvorrichtung enthält ferner eine auf Umgebungslicht ansprechende Einrichtung, um ein Signal zu erzeugen, welches sich entsprechend der Helligkeit des Umgebungslicht ändert, sowie eine mit der letztgenannten Einrichtung verbundene weitere Einrichtung zur Erzeugung eines Zeitgabesignals gegenüber der Phase der abwechselnden Änderung der Intensität des Umgebungslichts. Diese Einrichtung zur Erzeugung des Zeitgabesignals ist mit der Projektionsanordnung für das Lichtstrahlenbündel verbunden und gestattet der Projektionsanordnung, das Lichtstrahlenbündel abzugeben, wenn das Zeitgabesignal empfangen wird.

Weitere Aufgabenstellungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der anschließenden Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1, auf welche bereits vorausgehend bezug genommen wurde,

ein schematisches Diagramm zur Erläuterung eines Entfernungsmeßprinzips, und

Fig. 2, die ebenfalls bereits erwähnt wurde,

eine Kurvendarstellung der Wellenformen des fluktuierenden Lichts, das von einer künstlichen Lichtquelle und dem reflektierten Lichtstrahlenbündel erhalten wird,

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Fig. 3 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Entfernungsmeßvorrichtung ,

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung einer Ausführungsform der Entfernungsmeßvorrichtung,

Fig. 5 eine Kurvendarstellung, welche die Signalwellenformen angibt, die an den Hauptpunkten der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 erhalten werden,

Fig. 6 eine Schaltungsanordnung einer weiteren Ausführungsform der Entfernungsmeßvorrichtung und

Fig. 7 eine Kurvendarstellung der Signalwellenformen, die an den Hauptpunkten der Schaltungsanordnung nach Fig. 6 erhalten werden.

In den einzelnen Figuren werden gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Gemäß Fig. 3 weist die erfindungsgemäße Entfernungsmeßvorrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung eines Lichtstrahlenbündels auf, die eine nicht dargestellte Projektionslinse enthält, sowie eine Leuchtdiode 1, die hinter der Projektionslinse liegt, einen Impulsgenerator 20, welcher für die Leuchtdiode 1 einen Impuls liefert und auf Licht ansprechende Sensorelemente 9,10, 11 und 12, wovon jedes einen Signalimpuls liefert, der ein Maß für die Zonenentfernung zum Objekt darstellt. Die Sensorelemente 9 bis 12 sind mit einem Steuerkreis 13 verbunden, welcher das erhaltene Signal verarbeitet, um bestimmte Anordnungen zu betätigen, wie beispielsweise eine Anzeigevorrichtung für die Zonenentfernung und/oder eine Linsenantriebsvorrichtung. Ein auf Licht ansprechendes Sensorelernent 14 und ein Verstärker stellen einen Wandlerkreis zur Umwandlung des vom Sensorelement

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aufgenommenen Lichts in ein elektrisches Signal dar. Daher erzeugt der Verstärker 15, wenn das Umgebungslicht Lampenlicht aufweist, ein schwankendes Signal, wie es beispielsweise durch die Kurve M der Pig. 2 dargestellt ist. Eine Detektorschaltung 16 ist mit dem Verstärker 15 verbunden, um eine spezifische Phase des vom Verstärker kommenden Signals zu erfassen oder einen Zeitpunkt, wenn die Änderungsgeschwindigkeit des vom Verstärker 15 empfangenen schwankenden Signals verhältnismäßig klein ist, d.h. wenn die Neigung der Kurve M sehr gering oder Null ist. Eine derartige Phase des Signals oder ein derartiger Zeitpunkt werden in Flg. 2 in den Bereichen K 2 und K 4 erfaßt. Die Detektorschaltung 16 erzeugt einen Impuls, dessen Dauer durch die Kurve M bestimmt wird, wenn die erfaßte Änderung klein oder Null ist. Das Ausgangssignal der Detektorschaltung 16 wird an eine Eingangsklemme einer UND-Schaltung 17 gegeben. Die andere Eingangsklemme der UND-Schaltung 17 ist mit dem Verbindungspunkt J1 zwischen einem Schalter 18 und einem an Masse liegenden Widerstand 19 \erbind2n. Da der Schalter 18 an eine elektrische Stromversorgung angeschlossen ist, liefert das Schließen des Schalters 18 am Verbindungspunkt J1 eine vorgegebene Spannung, Die Ausgangsklemme der UND-Schaltung 17 ist an dem Impulsgenerator 20 und ferner an den Steuerkreis 13 angeschlossen.

Nunmehr wird die Betriebsweise der in Fig. 2 dargestellten Entfernungsmeßvorrichtung beschrieben.

Beim Einschalten des Schalters 18 wird ein Signal mit hohem Pegel einer Eingangsklemme der UND-Schaltung 17 zugeführt. Wird die Entfernungsmeßvorrichtung auf das zu messende Objekt gerichtet, so nimmt das Sensorelement 14 vom Objekt reflektiertes Licht sowie anderes Umgebungslicht auf und erzeugt ein elektrisches Signal, das ein Maß für das aufgenommene Licht darstellt und das anschließend im Verstärker 15 verstärkt wird.

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Enthält das Umgebungslicht Lampenlicht, so wird das vom Verstärker 15 erzeugte Signal in der vorausgehend beschriebenen Weise schwankend verlaufen. Wie das Sensorelement 14 so liefert jedes der Sensorelemente 9 bis 12 ein ähnliches elektrisches Signal an den Steuerkreis 13. Da jedoch der Steuerkreis 13 nicht betätigt wird, werden die elektrischen Signale von den Sensorelementen 9 bis 12 nicht verarbeitet. Bei Ermittlung des Zeitpunkts, in welchem das Ausmaß der Änderung des schwankenden Signals etwa Null ist, liefert die Detektorschaltung 16 einen Zeitgabe-Signalimpuls,der über die UND-Schaltung 17 dem Impulsgenerator 20 und ferner dem Steuerkreis 13 zugeführt wird. Bei Empfang des Zeitgabe-Signalimpulses aus der UND-Schaltung 17 erzeugt der Impulsgenerator 20 einen Signalimpuls mit ausreichend Leistung, um die Abgabe eines Lichtstrahlenbündels von der Leuchtdiode 1 zu veranlassen. Das abgegebene Lichtstrahlenbündel wird am Objekt reflektiert und trifft anschließend auf eines der Sensorelemente 9 bis 12, abhängig von der Entfernung zwischen der Entfernungsmeßvorrichtung und dem Objekt. Da der Steuerkreis 13 sich infolge des Zeitgabesignalimpulsses von der UND-Schaltung 17 im Betriebszustand befindet, wird das von den Sensoren 9 bis 12 kommende Signal verarbeitet, um verschiedene Einrichtungen, wie eine nicht dargestellte Anzeigeeinrichtung für die Entfernungsanzeige oder einen nicht dargestellten Linsenantrieb zur automatischen Bewegung der nicht dargestellten Linsenanordnung, in eine gegenüber dem Objekt fokussierte Position zu bringen. Da derartige Einrichtungen in bekannter Weise betätigt werden, wird aus Raumgründen von einer weiteren Beschreibung derselben abgesehen. Jedoch wird darauf hingewiesen, daß die Bandbreite des von der Leuchtdiode emittierten oder von den auf Licht ansprechenden SensoreJanaiten erfaßten LMlsint nicht sichtbaren Wellenbereich, beispielsweise im Infrarotbereich, liegt.

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In Fig. 4 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Entfernungsmeßvorrichtung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die Detektorschaltung 16 derart angeordnet, daß der Scheitelwert des schwankenden Signals erfaßt wird, während die auf Licht ansprechenden Sensorelemente 9 bis 12 vorgesehen sind, um das reflektierte Lichtstrahlenbündel für den Steuerkreis 13 und das Umgebungslicht für die Detektorschaltung 16 zu erfassen.

Die Sensorelemente 9 bis 12 sind jeweils mit Verstärkern 31, 32, 33 und 34 verbunden und anschließend mit den nicht-negierenden Eingangsklemmen jeweiliger Komparatoren 35, 36, 37 und Die Ausgangsklemmen der Verstärker 31, 32,33 und 34 sind ferner jeweils an die Emitter von Transistoren 39,40,41 und 42 angeschlossen. Die Basisanschlüsse der Transistoren 39,40,41 und sind jeweils über Widerstände 47,48,49 und 50 mit Masse verbunden, während die Kollektoren dieser Transistoren jeweils über Kondensatoren 43,44,45 und 46 an Masse liegen. Die Kollektoren der Transistoren 3 9,40,41 und 42 sind ferner jeweils an nicht- negierende Eingangsklemmen der Komparatoren 35,36,37 und 38 angeschlossen. Die Ausgangsklemmen der Komparatoren 35,36,37 und 38 sind mit den Eingangsklemmen einer UND-Schaltung 51 verbunden. Die Ausgangsklemme der UND-Schaltung 51 ist an eine Eingangsklemme der vorausgehend erwähnten UND-Schaltung 17 angeschlossen. Nunmehr wird die Betriebsweise der Detektorschaltung 16 erläutert.

Nimmt das Sensorelement 9 Umgebungslicht auf, beispielsweise gemäß der Kurve M, so erzeugt es ein Signal, welches ein Maß für das Umgebungslicht darstellt. Das erzeugte Signal wird im Verstärker 31 verstärkt und das verstärkte, durch die Kurve M¹ der Fig. 5 dargestellte Signal wird dem Emitter des Transistors 39 und ferner der nicht-negierenden Eingangsklemme des Komparators 35 zugeführt. Ein durch den Transistor 39, den

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Kondensator 43 und den Widerstand 47 gebildetes Netzwerk arbeitet zur Berichtigung des schwankenden Signals M¹. Daher wird durch die am Kondensator 43 erzeugte Spannung eine berichtigtes Signal gemäß der Kurve R nach Fig. 5 erhalten, bei welchen in den Abschnitten b-c und d-e die Kurven M¹ und R einander überlappen, insbesondere wird der Kondensator 43 in den Zeitpunkten a,c und e gemäß Fig. 5 mit einer Spannung entsprechend der Scheitelspannung des schwankenden Signals M¹ geladen. Anschließend, d.h. im Bereich a-b oder c-d wird der Kondensator 43 entsprechend der Linie R allmählich entladen. Das schwankende Signal M¹ und das Ladesignal R am Kondensator 43 werden miteinander im Komparator 35 verglichen. Der Komparator 35 wird mit einer vorgegebenen Verlagerungsspannung versehen, so daß er ein Signal mit niedrigem Pegel erzeugt, wenn das dem nicht-negierenden Eingang zugeführte Signal kleiner als jenes dem negierenden Eingang zugeführte Signal ist, d.h. wenn das schwankende Signal M¹ kleiner als das Ladesignal R ist. Der Komparator 45 liefert ein Signal mit hohem Pegel, wenn das dem nicht-negierenden Eingang zugeführte Signal gleich groß wie oder größer als das dem negierenden Eingang zugeführte Signal ist, d.h. wenn das schwankende Signal M¹ gleich groß wie oder größer als das Ladesignal R ist.

Die in Fig. 5 dargestellte Wellenform P stellt das Ausgangssignal des Komparators 35 dar. Jeder der anderen Komparatoren 36,37 und 38 erzeugt ebenfalls ein Signal mit der Wellenform P, da die an die Komparatoren angeschlossene Schaltung dem gleichen Aufbau wie die vorausgehend beschriebene Schaltung aufweist, während das jeder Schaltung über den jeweiligen Verstärker 32,33 oder 34 zugeführte Signal einander in hohem Maße ähnlich ist. Daher fällt der Zeitpunkt, in welchem jeder der Komparatoren 36,37 und 38 ein Signal mit hohem Pegel erzeugt, mit dem Zeitpunkt zusammen, in welchem der Komparator 35 das

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Signal mit hohem Pegel liefert. Daher hat das Ausgangssignal von der UND-Schaltung 51 eine der Wellenform P ähnliche Wellenform.

Sind die von den Verstärkern 31 bis 34 kommenden Signale konstant, enthält somit das Umgebungslicht kein schwankendes Licht, so sind die dem nicht-negierenden Eingang und dem negierenden Eingang eines jeden Komparators zugeführten Signale die gleichen, so daß der Komparator kontinuierlich Signale mit hohem Pegel erzeugt. Deshalb erzeugt die UND-Schaltung 51 ebenfalls ein Signal mit hohem Pegel.

Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 4 weist der Steuerkreis 13 Impulserfassungkreise 61,62,63 und 64 auf, die jeweils mit einem zugehörigen Sensorelement 9,10,11 und 12 verbunden sind. Die Einzelheiten eines jeden Impulserfassungkreises sind im Block 64 dargestellt, der einen Verstärker 65 aufweist, dessen Eingangsklemme mit dem zugeordneten, auf Licht ansprechenden Sensorelement verbunden ist. Die Ausgangsklemme des Verstärkers

65 ist an eine nicht-negierende Eingangsklemme eines Koraparators 69 und ferner an den Emitter eines Transistors 66 angeschlossen. Die Basis des Transistors 66 liegt über einen Widerstand 68 an Masse und der Kollektor des Transistors ist über einen Kondensator 67 mit Masse verbunden. Der Kollektor des Transistors

66 ist ferner an die nicht-negierende Eingangsklemme des Komparators 69 angeschlossen. Der durch den Transistor, dem Kondensator 67, dem Widerstand 68 und dem Komparator 69 gebildete Schaltkreis weist die gleiche Verdrahtung auf, wie der in der Detektorschaltung 16 enthaltene Schaltkreis, der beispielsweise den Transistor 39, den Kondensator 43, den Widerstand 47 und den Komparator 35 umfaßt. Jedoch ist die im Komparator 69 gelieferte Verlagerungsspannung höher als jene des in der Detektorschaltung 16 verwendeten Komparators, so daß der Komparator 69 ein Signal mit hohem Pegel erzeugt, wenn das dem nicht-negierenden Eingang zugeführte Signal höher als

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die Spannungssumme der Verlagerungsspannung und des dem negierenden Eingang zugeführten Signals ist. Hat daher das dem Impulserfassungkreis 64 zugeführte Eingangssignal eine Wellenform M¹ gemäß Fig. 5, so erzeugt der Komparator 69 selbst in den Bereichen b bis c und d bis e kein Signal mit hohem Pegel.

Wird angenommen, daß das Lichtstrahlenbündel auf das Objekt im Bereich b-c projiziert wird, und das reflektierte Lichtstrahlenbündel auf das Sensorelement 12 fällt, so liefert letzteres einen Impuls im Bereich b-c, der vom schwankenden Signal getragen wird. Da der Anstieg des Impulses viel steiler als jener des schwankenden Signals ist und ferner die Zeitkonstante des Kondensators viel langer gewählt ist, als die Anstiegszeit des Signalimpulses,- kann der Kondensator nicht der Spannungsänderung des Signalimpulses folgen, sondern folgt lediglich dem schwankenden Signal. Daher wird die plötzliche Änderung des Signalimpulses unmittelbar dem nicht-negierenden Eingang des Komparators 69 zugeführt, während der allmähliche Anstieg der Spannung am Kondensator 67 auf den negierenden Eingang des Komparators 69 übertragen wird. Daher wird die dem nicht-negierendem Eingang zugeführte Spannung größer als die Summe des schwankenden Signals und der Verlagerungsspannung, so daß infolgedessen der Impulserfassungskreis 64 ein Signal mit hohem Pegel liefert. Dieses Signal mit hohem Pegel wird zur Identifizierung der Entfernung zum Objekt verwendet. Ein ähnlicher Vorgang wird in jeden der Impulserfassungskreise 61,62 und 63 ausgeführt.

Da die Impulserfassungskreise 61 bis 64 ein Signal mit hohem Pegel während einer sehr kurzen Zeitspanne erzeugen, wird das Signal mit hohem Pegel, wie auch ein Signal mit niedrigem Pegel der Impulserfassungskreise,in einem Auffangkreis 70 gespeichert. Das Signal des Auffangskreises 70 wird einer

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Logik-Schaltung 71 zugeführt, in der die Entfernung zum Objekt ermittelt wird. Werden vier Impulserfassungskreise wie bei der vorausgehenden Ausführungsform verwendet, so erzeugt die Logik-Schaltung 71 acht verschiedene Entfernungssignale: Vier Entfernungssignale werden erhalten, wenn das reflektierte Lichtstrahlenbündel auf einen der vier verschiedenen Sensorelemente fällt; drei Entfernungssignale werden erhalten, wenn das reflektierte Lichtstrahlenbündel auf benachbarte zwei Sensorelemente fällt und ein Entfernungssignal wird erhalten, wenn das reflektierte Lichtstrahlenbündel auf keine«? der Sensor°lemente fällt. Das von der Logik-Schaltung 71 erhaltene Signal wird einem Linsensteuerkreis zur Steuerung des Ausmaßes der Projektion der nicht dargestellten Objektivlinse zugeführt, um diese auf das gemessene Objekt zu fokussieren, und ferner einer Anzeigeschaltung 73 zur Anzeige der gemessenen Entfernung.

Bei der vorausgehend beschriebenen Ausführungsform erzeugt die UND-Schaltung 17 einen Zeitgabe'-Signalimpuls, wenn das schwankende Signal etwa seinen Scheitelwert erreicht, d.h. im Bereich K4 gemäß Fig. 2. Dieser Zeitgabe-Signalimpuls betätigt die Lichtquelle 1 zur Erzeugung des Lichtstrahlenbündels und ferner gleichzeitig die Auffangschaltung 70 zur Aufnahme der Signale der Impulserfassungskreise 61,61,63 und 64. Daher wird das fehlerhafte Entfernungssignal, das von irgendeinem der Impulserfassungkreise 61 bis 64 während einer von der Zeitspanne K4 verschiedenen Zeitspanne erzeugt wird, nicht im Auffangkreis 70 gespeichert.

In Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform der Entfernungsmeßvorrichtung dargestellt. Diese Ausführungsform ist derart ausgebildet, daß der Steuersignalimpuls zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, wenn das schwankende Signal etwa seinem Minimumwert im Bereich K2 gemäß Fig. 2 erreicht. Der Steuerkreis

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13 enthält Verstärker 80,81,82 und 83 identischer Bauart, deren Einzelheiten in dem gestrichelt gezeichneten Block 80 angegeben sind.

Jeder der Verstärker wird mit einer vorgegebenen Spannung aus einer Stromversorgung gespeist, die einen Konstantstrom-Generator 87 und Transistoren 88 und 89 enthält, die in Reihe zwischen den Zuleitungen 97 und 98 liegen. Die elektrische Stromversorgung umfaßt ferner eine Batterie Eo und einen Schalter 174, die ebenfalls in Reihe zwischen den Zuleitungen 97 und 98 liegen. Wird der Schalter 174 eingeschaltet, so wird eine konstante Spannung an der Reihenschaltung erzeugt, die durch die Transistoren 88 und 89 gebildet wird. Die Katode des auf Licht ansprechenden Sensorelements oder der Photodiode 9 ist an den Verbindungspunkt 99 angeschlossen und ihre Anode ist mit dem Verstärker 80 verbunden und insbesondere mit dem Verbindungspunkt 100 zwischen einem Konstantstromgenerator 90 und einem Transistor 92. Der Verbindungspunkt 100 ist ferner an die Basis eines Transistors 91 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 91 ist über eine Parallelschaltung eines Konstantstromgenerators 93 und eines Kondensators 94 mit der Zuleitung 98 verbunden und ferner mit der Basis des Transistors 92. Der Kollektor des Transistors 91 ist an den Kollektor eines Transistors 95 angeschlossen, dessen Emitter mit der Zuleitung 97 verbunden ist. Die Basis und der Kollektor des Transistors 95 sind jeweils an den Emitter und die Basis des Transistors 96 angeschlossen.

Die vorausgehend beschriebene Schaltung, weiche die Transistoren 91,92,95 und 96, den Konstantstromgenerator 93 und den Kondensator 94 enthält, bildet einen Stromgenerator zur Erzeugung eines dem von der Photodiode 9 aufgenommenen Licht proportionalen Stroms und die Erzeugung dieses Stroms wird nunmehr beschrieben. Hat das von der Photodiode 9 aufgenommene

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Licht konstante Helligkeit, so wird ein geringer Strom abhängig von der Helligkeit von der Photodiode 9 erzeugt und dem Verbindungspunkt 1OO zugeführt. Dieser Strom wird teilweise der Basis des Transistors 91 und teilweise dem Kollektor des Transistors 92 zugeführt. Erhält die Photodiode 9 kein Licht, so wird von der Photodiode kein Strom erzeugt. In diesem Falle ersetzt ein Strom vom Konstantstromgenerator 9O, der als Ersatzstrom bezeichnet wird, den genannten Strom. Der Stromgenerator 90 liefert einen Strom, der geringfügig größer als der Strom ist, der als Basisstrom für den Transistor 91 benötigt wird und der nährungsweise dem l/h„_E-fachen des vom Konstantstromgenerator 93 erzeugten Strom IC3 entspricht, wobei h_£ der Verstärkungsfaktor des Transistors 91 ist. Wird daher der Konstantstrom von der Photodiode 9 und/oder dem Konstantstromgenerator 90 dem Verbindungspunkt 100 zugeführt, so wird ein Teil des Stromes der Basis des Transistors 91 zugeführt, um einen Kollektor- Emitter- Strom zu erzeugen, der im wesentlichen die gleiche Größe wie der vom Konstantstromgenerator 93 erzeugte Strom aufweist, wobei gleichzeitig der restliche Strom dem Transistor 92 als Kollektorstrom zugeführt wird. Der Transistor 92 wird durch eine geeignete Spannung vorgespannt, um das Fließen des restlichen Stroms durch den Kollektor des Transistors 92 zu gestatten.

Ein Kondensator 94 liegt zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 92, so daß die Emitter-Basis-Spannung des Transistors 92 durch den Gleichrichtereffekt des Kondensators 94 auf einen konstanten Wert gehalten wird, unabhängig von dem, dem Verbindungspunkt 100 zugeführten, schwankenden Signal, welches eine beträchtlich hohe Frequenz aufweist. Anders ausgedrückt, der Transistor 92 absorbiert die Gleichstromkomponente des dem Verbindungspunkt 100 zugeführten Stroms. In dieser Hinsicht arbeitet der Transistor 92 als Stromsenke.

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Weist das von der Photodiode 9 aufgenommene Licht eine schwankende Helligkeit auf, so schwankt der Basisstrom des Transistors 91 entsprechend der Helligkeitsänderung gegenüber dem vorausgehend aufgeführten konstanten Basisstrom IC3/h_pE< Falls die Photodiode 9 plötzlich ein pulsierendes Licht, wie das reflektierte Lichtstrahlenbündel aufnimmt, erzeugt die Photodiode 9 einen entsprechenden Impulsstrom, der der Basis des Transistors 91 zugeführt wird. Der Impulsstrom wird verstärkt und als Kollektorstrom des Transistors 91 reproduziert.

Der übrige Teil der im Verstärker 80 enthaltenen Schaltung bildet einen Strom- Spannungs- Wandler zur Umwandlung des schwankenden Signals und/oder Signalimpulsses in ein Spannungssignal. Der Wandler enthält einen Transistor 102, dessen Basis mit der Basis des Transistors 95 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors ist an die Zuleitung 97 angeschlossen. Da die Transistoren 95 und 102 die gleiche Charakteristik aufweisen, erzeugt der Transistor 102 einen Kollektorstrom, der genau dem Kollektorstrom des Transistor 95 entspricht. Mit dem Kollektor des Transistors 102 ist eine erste Last verbunden, die einen Transistor 103 aufweist, sowie eine zweite Last, die in Reihe angeschlossene Transistoren 104,105 und 106 enthält. Bei den Transistoren 104,105 und sind Basis und Kollektor jeweils miteinander verbunden, so daß jeder Transistor ähnlich wie eine Diode arbeitet.

Die Transistoren 107,108,109,110,111,112 und 113 und ein Konstantstromgenerator 114 bilden einen Operationsverstärker 0P1. Eine Eingangsklemme des Operationsverstärkers 0P1, d.h. die Basis des Transistors 107, und eine Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 0P1, d.h. der Kollektor des Transistors 111/sind miteinander über eine negative Rückkopplungsschaltung verbunden, die durch Transistoren 112,113 und 103 gebildet wird. Ein Kondensator 115 liegt zwischen der Basis des Transistors 112 und der Zuleitung 98. Dieser Kondensator 115

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hält die Basisspannung des Transistors 112 auf einen konstanten Wert, unabhängig von einer plötzlichen Änderung im Kollektorstrom des Transistors 111. Anders ausgedrückt, die negative Rückkopplungsschaltung des Operationsverstärkers 0P1 weist ein Zeitverzögerungsverhalten auf. Eine andere Eingangsklemme des Operationsverstärker 0P1, d.h. die Basis des Transistors 108r ist mit einer Ausgangsklemme 121 eines Konstantspannungsgenerators verbunden, der durch einen Konstantstromgenerator 116, Widerstand 117 und in Reihe geschaltete Transistoren 118 und 119 gebildet wird. Die zwischen der Ausgangsklemme 121 und der Zuleitung 98 erzeugte konstante Spannung Vc2 ist gleich groß wie die Summe 2V_ßE der Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren 118 und 119, wobei V_ßE die Basis-Emitter-Spannung eines jeden der Transistoren 118 und 119 darstellt. Ein Verbindungspunkt 122 zwischen dem Konstantstromgenerator 116 und dem Widerstand 117 liefert eine konstante Spannung V_n, welche höher ist als die an der Ausgangsklemme 121 glieferte Spannung, und zwar um den Spannungsabfall am Widerstand 117. Die Spannung V™ wird als Bezugsspannung für Komparatoren 161,162,163 und 164 verwendet. Das Ausgangssignal des Verstärkers 80 wird am Verbindungspunkt 120 zwischen den Transistoren 102 und 103 erzeugt und wird der nichtnegierenden Eingangsklemme des Komparators 161 zugeführt. In ähnlicher Weise ist die Ausgangsklemme der Verstärker 81,82 und 83 jeweils mit der nicht-negierenden Eingangsklemme der Komparatoren 162,163 und 164 verbunden. Anschließend wird die Betriebsweise des Wandlers beschrieben.

Empfängt die Photodiode 9 Licht konstanter Helligkeit, so ist der Kollektorstrom des Transistors 95 ein konstanter Strom, der gleich groß wie der vom Stromgenerator 93 erzeugte Strom ist. Daher erzeugt der Transistor 102 einen konstanten Kollektorstrom, der gleich groß wie der Kollektorstrom des Transistors 95 ist. Die Kollektorströme der Transistoren 95

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und 102 haben nicht den gleichen Wert, falls diese Transistoren unterschiedlichen Charakter haben. Ist der Kollektorstrom des Transistors 102 konstant, so wird der Spannungspegel an einer Eingangsklemme des Operationsverstärkers 0P1, d.h. am Verbindungspunkt 120, mit der an der anderen Eingangsklemme des Operationsverstärkers 0P1 erzeugten Spannung 2V_Rp ins Gleichgewicht gebracht, d.h. am Verbindungspunkt 121 und zwar durch die Wirkung der negativen Rückkopplung. Anders ausgedrückt, die Spannung 2V_ßE an den in Reihe liegenden Transistoren 118 und 119 wird den in Reihe liegenden Transistoren 104,105 und 106 zugeführt. In diesem Falle wird nahezu der gesamte Kollektorstrom des Transistors 102 aus einem anschließend beschriebenen Grund als Kollektorstrom des Transistors 103 verwendet.

Da die Spannung 2V_DT-, an den Transistoren 104, 105 und 106

ÖL·

liegt, wird jeder Transistor 104, 105 und 106 mit der Spannung 2 V_„ versorgt. Ist V_n= 54OmV, so würde jeder Transistor T04, 105 und 106 mit einer Spannung von 360 mV versorgt, was 180 mV kleiner als die Spannung V_ßE ist. Wegen der logarithmischen Charakteristik des Transistors ergibt der 180m mV Unterschied in der Basis-Emitter-Spannung etwa eine tausendfach höhere Differenz im Kollektorstrom. Ist der Kollektorstrom des Transistors 102 konstant und gleich groß wie der durch die Transistoren 118 und 119 fließende Strom, so beträgt der durch die in Reihe miteinander verbundenen Transistoren 104, 105 und 106 fließende Strom etwa 1/1O00 des durch die Transistoren 118 und 119 fließenden Stroms. Ist beispielsweise der durch die Transistoren 118 und 119 fließende Strom vier vÄ, so fließt durch die Transistoren 104,105 und 106 ein Strom von etwa 4nA. Ist daher der Kollektorstrom des Transistors 102 etwa vieryA, so fließt der größte Teil des Kollektorstroms zum Transistor 103.

Empfängt andererseits die Photodiode Licht schwankender Hellig-

030011/0787 " ^2A "

keit, so arbeitet der Wandler wie nachfolgend beschrieben wird.

Die Basis des Transistors 103 wird durch die Ausgangsklemme des Operationsverstärkers 0P1 über die den Kondensator 115 enthaltende Verzögerungsschaltung vorgespannt. Die Spannungsänderung am Kondensator 115 kann nicht augenblicklich der Spannungsänderung am Verbindungspunkt 120 folgen, die durch eine plötzliche Änderung im Kollektorstrom des Transistors 102 verursacht ist. Daher bleibt die an der Basis des Transistors 103 zugeführte Vorspannung konstant. Infolgedessen arbeitet der Transistor 103 als hochohmiges Widerstandselement bezüglich des zu seinem Kollektor fließenden Stroms bei radikal ansteigendem Strom, und als niederohmiges Widerstandselement bei radikal abfallendem Strom. Somit wird der Zuwachs des Kollektorstroms des Transistors 102 der zweiten Last zugeführt, die durch die Transistoren 104, 105 und 106 gebildet wird, so daß die Spannung, die einen logarithmisch komprimierten Wert des zugeführten Stromes darstellt, an der zweiten Last erzeugt werden kann. Der Signalimpuls, der an der Photodioden 9,10,11 und 12 als Folge der Aufnahme des reflektierten Lichtstrahlenbündels erhalten wird, kann sich von einem möglichen Mindestwert, der für eine Unterscheidung gegenüber dem schwankenden Signal ausreicht, bis einem möglichen Maximalwert ändern, der mehrere tausendmal größer als der mögliche Mindestwert ist. Diese Änderung der Amplitude des Signalimpulses erfolgt in Beziehung zur Entfernung zum Objekt und ferner zum Reflexionsvermögen des Objekts, um diese Amplitudenänderung verarbeiten zu können, schwankt der Kollektorstrom des Transistors 102 entsprechend in der Größenordnung von einigen tausend. Anders ausgedrückt, der der aufgenommenen Lichtintensität entsprechendes Kollektorstrom des Transistors 102 wird der zweiten Last zugeführt und logarithmisch als Spannung an der zweiten Last komprimiert.

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Infolgedessen führt das Signal mit Schwankungen in der Größenordnung von einigen tausend zu keiner Sättigung infolge der Begrenzung der Spannungsquelle. Somit kann das analoge Spannungssignal, das ein Maß für die Intensität des aufgenommenen Lichtstrahlenbündels darstellt, erzeugt werden. Falls für die zweite Last ein stationäres Widerstandselement verwendet werden würde, würde ein Signalimpuls des empfangenen Lichtstrahlenbündels mit einer gegenüber einer vorgegebenen Intensität höher liegenden Intensität gesättigt, um den gleichen Pegel des Signalimpulsses zu erzeugen, der gleich groß wie die Spannungsquelle ist.

Da erfindungsgemäß der Signalimpuls in Beziehung zur Intensität des aufgenommenen Lichtstrahlenbündels steht, ist es von Vorteil, wenn drei Photodioden 9,10 und 11 das reflektierte Lichtstrahlenbündel empfangen, um zu diskreminieren, welche der Photodioden die höchste Intensität des empfangenen Lichtstrahlenbündels aufweist.

Verringert sich der Kollektorstrom des Transistors 102, so sinkt die am Verbindungspunkt auftretende Spannung. Wie vorausgehend erläutert wurde, wird, wenn der Kollektorstrom des Transistors 102 eine Wechselstromkomponente aufweist, am Verbindungspunkt 120 eine dem Wechselstrom entsprechende Spannung erzeugt.

Die Verstärker 81,82,83 und 15 haben den gleichen Aufbau und die gleiche Charakteristik wie der vorausgehend beschriebene Verstärker 80. Anschließend wird die Detektorschaltung dieser Ausführungsform beschrieben.

Die Detektorschaltung 16 enthält einen Operationsverstärker 0P2, der Transistoren 130 bis 136 und einen Konstantstromgenerator 137 enthält. Eine Eingangsklemme des Operationsver-

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stärkers 0P2, d.h. die Basis 129 des Transistors 130 wird mit dem Ausgangssignal des Verstärkers 15 versorgt, der die gleiche Schaltung wie der Verstärker 80 aufweist. Die andere Eingangsklemme des Operationsverstärker 0P2, d.h. die Basis 143 des Transistors 131, wird mit einer Ladespannung des Kondensators 141 versorgt, wobei der Kondensator durch den Strom eines Konstantstromgenerators 140 geladen wird. Ein Transistors 139 liegt parallel zum Kondensator 141. Der Leitungszustand des Transistor 139 wird durch das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 0P2 gesteuert.

Der vorausgehend beschriebenen Operationsverstärker 0P2 arbeitet derart, daß die Transistoren 131,135 und 136 in einen nicht leitenden Zustand geschaltet werden, wenn die dem Eingang 129 zugeführte Spannung höher ist als die dem anderen Eingang 143 zugeführte Spannung. In diesem Falle wird, da der Transietor 139 keine Vorspannung in Vorwärtsrichtung vom Transistor 138 erhält, der Transistor 139 in den nicht leitenden Zustand gebracht und infolgedessen wird der Kondensator 141 durch den vom Konstantstromgenerator 140 erzeugten konstanten Strom geladen. Ist andererseits die dem Eingang 143 zugeführte Spannung höher als jene am Eingang 129, so werden die Transistoren 131,135 und 136 in den leitenden Zustand gebracht.

Der Betrieb der Detektorschaltung 16 wird nunmehr unter Bezugnahme auf die in Fig. 7 dargestellten Wellenformen beschrieben. Bei Aufnahme schwankenden Lichts erzeugt die Photodiode 14 ein schwankendes Signal, das im Verstärker verstärkt wird. Das vom Verstärker 15 gelieferte Signal, welchee die in Fig. 7 dargestellte Wellenform A aufweist, wird dem Eingang der Detektorschaltung 16 zugeführt, d.h. der Basis des Transistors 130. Ein Durchschnittspegel der Wellenform A wird durch eine Linie B dargestellt, die der Ausgangsspannung 2V_ßE vom Verbindungspunkt 121 entspricht. Eine durch die strich-

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punktierte Linie C angegebene Wellenform stellt die Ladespannung am Kondensator 141 dar. Während der Zeitspanne von Tq bis T. (Fig. 7) ist die der Basis des Transistors 130 zugeführte Spannung (Wellenform A) höher als die Spannung (Wellenform C) am Kondensator 141, so daß der Transistor in einem nicht leitendem Zustand gehalten werden kann, um das Laden des Kondensators 141 aufrecht zu erhalten. Daher steigt die Spannung am Kondensator 141 allmählich an. Dabei wird während dieser Zeitspanne der Transistor 136 nicht leitend gehalten, so daß sein Kollektor auf einem niedrigen Pegel bleiben kann. Zum Zeitpunkt T- stimmt die Spannung an der Basis des Transistors 130 mit der Spannung an der Basis des Transistors 131 überein, so daß der Transistor 131 in den Leitungszustand geschaltet wird, und somit der Transistor ebenfalls leitend wird.

Aus diesem Grunde beginnt sich der Kondensator 141 zu entladen. Die Entladung des Kondensators 141 erfolgt derart, daß die Spannung am Kondensator 141 der Spannung gemäß der Kurve A bis zum Zeitpunkt T2 folgt, d.h. wenn die Kurve A den Mindestwert erreicht. Falls kein Kondensator 141 vorhanden wäre, würde der Spannungspegel am Verbindungspunkt 141 über die gesamte Zeitspanne der Kurve A entsprechen.

Während der Zeitspanne T. bis T_, in welcher die Basisspannungen der Transistoren 130 und 131 gleich groß sind, leitet der Transistor 136 und erzeugt ein Signal mit hohem Pegel an seinem Kollektor, d.h. am Verbindungspunkt 144. Entsprechend wird gemäß Fig. 7 ein Zeitgabeimpuls F am Verbindungspunkt 144 erzeugt, Ähnliche Vorgänge wiederholen sich nach der Zeitspanne T_.

Die Zeitspanne T₁ bis T₂, d.h. die Impulsdauer des Impulsses P

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kann verändert werden, indem der Ladestrom des Kondensators 141 verändert wird. Wird beispielsweise der Ladestrom des Kondensators 141 erhöht, so kann die Anstiegsbewegung des Impulses P zu einer, gegenüber dem Zeitpunkt P₁ voreilenden Phase verschoben werden, so daß in diesem Falle die Impulsdauer verlängert wird.

Ferner ändert sich die Impulsdauer zwischen T₁ und T₃ ebenfalls in Abhängigkeit von einer Änderung der Amplitude der Welle A in Fig. 7, selbst wenn der Ladestrom für den Kondensator 141 konstant ist. Anders ausgedrückt, der Impuls erscheint angenähert am unteren Scheitelpunkt der Welle A bei verringerter Impulsdauer, wenn die Amplitude der Welle A sich erhöht. Andererseits erscheint der Impuls in einem Bereich ausgehend von einer Phase der Welle A, die vor dem unteren Scheitelpunkt liegt, bis zu einer dem Scheitelpunkt entsprechenden Phase bei verbreiteter Impulsdauer, falls die Amplitude sich verringert. Wie noch beschrieben wird, ist die Welle A nicht nachteiliger, falls sich der Scheitelpunkt der Welle A unter dem Pegel V_T befindet. Es besteht keine Notwendigkeit, eine Zeitspanne vorzusehen, um in diesem Falle die Projektion des Lxchtstrahlenbündels zu sperren. Somit wird der Ladestrom derart festgelegt, daß die Aussendung des Lichtstrahlenbündels in einem Phasenbereich der Welle A gesperrt wird,in dem die Welle A den Pegel V„ überschreitet, und im übrigen aufrechterhalten wird.

Die Betriebsweise der in Fig. 6 gezeigten Schaltung wird nunmehr ausführlich beschrieben.

Zunächst wird der Stromversorgungsschalter 174 eingeschaltet, um den Schaltungen 80,81,82,83,15 und 16 zur Vorbereitung der Entfernungsmessung elektrische Leistung zuzuführen.

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Bei der Durchführung der Entfernungsmessung visiert die Bedienungsperson mittels des nicht dargestellten Suchers das Obejekt an, um die optische Achse der Leuchtdiode 1 gegen das Objekt zu richten und drückt anschließend einen doppelt wirkenden Druckknopf 173. Das erste Niederdrücken des Druckknopfs 173 schaltet einen Schalter 175 zur Zufuhr elektrischer Leistung zu den übrigen Schaltungen 71,72 und 73 ein. Das Einschalten des Schalters 175 führt ferner zu einem Einschalten des raonostabilen Multivibrators 176 zwecks Erzeugung eines Impulses vorgegebener Impulsdauer. Der Impuls des Multivibrators 176 wird jeweils einer Rücksetzklemme der R-S- Flip-Flops 169,170,171 und 172 zugeführt, um jedes dieser Flip-Flops zwecks Erzeugung eines Signals mit niedrigem Pegel rückzusetzen. Anschließend wird bei weiterem Niederdrücken des Druckknopfs 173 der Schalter 18 eingeschaltet. Der Schalter 18 kann durch anen Schalttransistor ersetzt werden, der durch den Impuls des monostabilen Multivibratos 176 eingeschaltet wird. In diesem Falle kann der Druckknopf 173 als einfach wirkender Druckknopf ausgebildet sein.

Falls das Umgebungslicht und das vom Objekt reflektierte Licht kein schwankendes Licht enthalten, d.h. das Objekt durch Tageslicht beleuchtet wird, ist die Basisspannung des Transistors 130 gleich groß wie jene des Transistors 131, so daß die Ausgangsklemme 144 der Detektorschaltung 16 kontinuierlich vom Anfang an ein Signal mit hohem Pegel liefert. Mit diesem Signal mit hohem Pegel wird ein über die UND-Schaltung mit der Ausgangsklemme 144 verbundener monostabiler Multivibrator 147 derart betätigt, daß er einen einzelnen Impuls vorgegebener Impulsdauer liefert. Anschließend werden die UND-Schaltungen 165,166,167 und 168 freigegeben, um ein Signal mit hohem Pegel durchzulassen, während gleichzeitig ein Transistor 150 des Impulsgenerators 20 leitet, um die Entladung eines Kondensators 142 über die Leuchtdiode 1 zu gestatten, welche somit ein Lichtstrahlen-

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bündel gegen das Objekt richtet. Das abgegebene Lichtstrahlenbündel trifft auf einen kleinen Bereich des Objekts auf und wird zur Entfernungsmeßvorrichtung reflektiert, in welcher das Lichtstrahlenbündel auf eine der Photodioden 9,10,11 oder 12 fällt. In einigen Fällen kann das reflektierte Lichtstrahlenbündel auf zwei benachbarte Photodioden auftreffen oder, falls sich das Objekt in beträchtlicher Entfernung von der Entfernungsmeßvorrichtung befindet, auf keine der Photodioden. Trifft zum Beispiel das reflektierte Lichtstrahlenbündel auf die Photodiode 9 auf, so wird am Verbindungspunkt 120 ein dem Lichtstrahlenbündel entsprechender Signalimpuls erzeugt und dem nicht-negierenden Eingang des !Comparators 161 zugeführt, überschreitet der zugeführte Signalimpuls einen Triggerpegel Vm, wie er durch das dem negierenden Eingang des Komparators 161 zugeführte Signal gebildet wird, so erzeugt der Komparator 161 ein Signal mit hohem Pegel, welches über die UND-Schaltung 165 dem Flip-Flop 169 zugeführt wird. Während dieser Zeit erzeugen die anderen Komparatoren 162,163 und 164 ein Signal mit niedrigem Pegel. Anschließend wird das Flip-Flop 169 gesetzt, um ein Signal mit hohem Pegel zu liefern, während die anderen Flip-Flops 170,171 und 172 rückgesetzt bleiben. Die Kombination der Signale aus den Flip-Flops 169, 170, 171 und 172, d.h. die Signalkombination hoch, niedrig, niedrig, niedrig wird der Logikschaltung 71 zugeführt. Die Signalkombination wird aufrechterhalten, selbst wenn die Impulsdauer des vom monostabilen Multivibrator 147 gelieferten Impulsses beendet ist. In der Logikschaltung 71 wird die Signalkombination in bekannter Weise verarbeitet, um die Entfernung zu ermitteln. Das ermittelte Entfernungssignal wird zur selbsttätigen Fokussierung der nicht dargestellten Objektivlinsenanordnung mittels des Linsensteuerkreises 72 verwendet und ferner zur selbsttätigen Anzeige der erfaßten Objektentfernung.

Falls das Umgebungslicht und das vom Objekt reflektierte Licht

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einen schwankenden Lichtanteil enthält, d.h. das Objekt durch Lampenlicht beleuchtet wird, schwankt das dem Eingang der Detektorschaltung 16 zugeführte Signal gemäß der Wellenform A in Fig. 7. Wird während der Zeitspanne oder dem Phasenbereich zwischen den Zeitpunkten T- und T- der Schalter geschlossen, so wird der Zeitgabeimpuls an der Ausgangsklemme 144 erzeugt, wenn das schwankende Signal etwa das Minimum oder den unteren Scheitelpunkt des schwankenden Signals erreicht, d.h. während der Zeitspanne T₃ bis T₄. Während dieser Zeitspanne T₃ bis T. betätigt der erzeugte Zeitgabeimpuls den Impulsgenerator 20 zur Erzeugung des Lichtstrahlenbündels und betätigt den Steuerkreis 13 zur Erfassung des reflektierten Lichtstrahlenbündels und temporären Speicherung des erfaßten Signals. Der dem erfaßten Lichtstrahlenbündel entsprechende Signalimpuls ist ein schmaler Signalimpuls mit einer Wellenform E gemäß Fig. Obgleich der Scheitelwert des schwankenden Signals den Triggerpegel V_T überschreitet, wird das durch die UND-Schaltungen 165 bis 168 hindurchtretende verfügbare Signal nur erhalten, wenn der einzelne Impuls vom monostabilen Multivibrator 147 bei Empfang des Zeitgabeimpulsses erzeugt wird, d.h. während der Zeitspanne T₃ bis T₄. Während dieser Zeitspanne T₃ bis T₄ darf das schwankende Signal den Triggerpegel V™ nicht überschreiten. Das dem Triggerpegel Vm während dieser Zeitspanne überschreitende Signal ist das dem erfaßten Lichtstrahlenbündel entsprechende Signal. Daher stört das schwankende Signal nicht das Erfassen des reflektierten Lichtstrahlenbündels.

Es wird darauf hingewiesen, daß der Phasenbereich der Kurve Ä zwischen T₂ und T₃ in Fig. 7 zum Sperren der Abgabe des Lichtstrahlenbündels dient. Daher wird die Detektorschaltung 16 als Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Zeitgabesignals zum Sperren der Aussendung des Lichtstrahlenbündels angesehen

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und ferner als Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Zeitgabesignals, um die Lichtaussendung zu gestatten.

Gemäß der Ausführungsform nach Fig. 6 kann das dem Umgebungslicht entsprechende Signal, d.h. das dem Eingang 129 der Detektorschaltung 16 zugeführte Signal, von einem der Verstärker 80, 81,82 oder 83 erhalten werden. In diesem Falle ist es nicht notwendig, den Wandlerkreis vorzusehen, der durch die Photodiode 14 und den Verstärker 15 gebildet wird.

Weitere Abänderungen der Erfindung sind im Rahmen der anliegenden Ansprüche möglich und werden von diesen mit umfaßt.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Entfernungsmeßvorrichtung, die eine Leuchtdiode zur Aussendung eines Lichtstrahlenbündels enthält, sowie auf Licht ansprechende Elemente zur Aufnahme des von einem Objekt reflektierten Lichtstrahlenbündels. Die auf Licht ansprechenden Elemente sind mit einer Schaltung zur Erzeugung eines Signals verbunden, welches die Entfernung zwischen der Meßvorrichtung und dem Objekt angibt. Eine Schaltung ist vorgesehen, um ein Zeitgabesignal abhängig von der Phase einer abwechselnden Änderung in der Intensität des Umgebungslichts zu erzeugen. Die Leuchtdiode wird derart gesteuert, daß sie die Abgabe des Lichtstrahlenbündels vornimmt, wenn das Zeitgabesignal erzeugt wird.

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Claims

HOFFAIAXN · ΕΙΤΓ,Κ & PARTNER PATENTANWÄLTE 29 V H / /J DR. ING. E. HOFFMANN (1530-1970) . Dl PL.-I N G. W. EITlE · D R. RER. NAT. K. HO F FMAN N · D I PL.-I NG. W. LEH N DIPL.-ING. K.FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE ■< (STERNHAUS) · D-8000 MO N CH EN Sl . TELEFON (089) »11087 . TE LEX 05-29il» (PATHE) 32 479 Minolta Camera Kabushiki Kaisha, Osaka/ Japan Entfernung sme ßvorrichtung Patentansprüche

1. Entfernungsmeßvorrichtung, gekennzeichnet durch die Kombination einer Einrichtung (1) zur Abgabe eines Lichtstrahlenbündels, einer Einrichtung (9 bis 12} zur Aufnahme des von einem zu messenden Objekt reflektierten Lichtstrahlenbündels, die Daten bezüglich der Zonenentfernung zwischen der Entfernungsmeßvorrichtung und dem Objekt eriicilt, XlluCui uic Dii-J-SireriZ XIu EiruuxxäWinKci. uc5 ϊΓ£α. j.£Kti2™ ucü Lichtstrahlenbündels ausgewertet wird, einer Einrichtung 14) zur Aufnahme von Umgebung sucht zwecks Erzeugung eines Signals, das ein Maß für die Helligkeitsänderung des Umgebungslichts darstellt, und eine Einrichtung (16), die mit der Ein-

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richtung zur Aufnahme von Umgebungslicht verbunden ist, um den Zeitpunkt zu ermitteln, in welchem die Änderungsgeschwindigkeit der Helligkeit des Umgebungslichts verhältnismäßig klein ist, zwecks Erzeugung eines Zeitgabesignals, wobei die Einrichtung (16) mit der Einrichtung zur Abgabe des Lichtstrahlenbündels verbunden ist, damit letztere bei Erhalt des Zeitgabesignals das Lichtstrahlenbündel aussendet.

2. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (9 bis 12) zur Aufnahme des Lichtstrahlenbündels eine Anzahl auf Licht ansprechender Sensorelemente enthält, die in einer Reihe liegen, die im wesentlichen senkrecht zur Richtung des ausgesandten Lichtstrahlenbündels verläuft.

3. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (14) zur Aufnahme des Umgebungslichtes mindestens eine der Anzahl der auf Licht ansprechenden Sensorelemente ist.

4. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) zum Erfassen des genannten Zeitpunktes bei Umgebungslicht schwankender Helligkeit den Zeitpunkt ermittelt, wenn die schwankende Helligkeit nährungsweise einen Scheitelwert aufweist.

5. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) zum Erfassen des genannten Zeitpunktes bei schwankender Helligkeit den Zeitpunkt ermittelt, wenn die schwankende Helligkeit nährungsweise in einem Tal der Helligkeitskurve liegt.

6. Entfernungsmeßvorrichtung, gekennzeich-

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net durch die Kombination einer Einrichtung (1) zur Abgabe eines Lichtstrahlenbündels, einer Einrichtung (9 bis 12) zur Aufnahme des von einem in der Bahn des Lichtstrahlenbündels befindlichen Objekt reflektierten Lichts, wobei die Einrichtung eine Anordnung aufweist, um die Ankunft des vom Objekt reflektierten Lichtstrahlenbündels zu erfassen, eine Einrichtung zur Bestimmung einer Zonenentfernung des Objekts, abhängig von der Aufnahmeeinrichtung (9 bis 12) für das Licht, eine Einrichtung (14), , die auf eine Änderung des Umgebungslichts anspricht, um entsprechend abwechselnden Änderungen der Intensität des Umgebungslichtes ein Signal zu erzeugen und eine Einrichtung (16), die auf das letztgenannte Signal anspricht, um ein Zeitgabe- Signal zu erzeugen, das mit der Phase der Änderung der Intensität des Umgebungslichtes in Beziehung steht.

7. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufnahme des reflektierten Lichts eine Anzahl auf Licht ansprechender Sensorelemente aufweist, die den verschiedenen Entfernungsbereichen, bezogen auf die Lichtabgabeeinrichtung entsprechen, so daß jedes Sensorelement das Auftreffen vom reflektierten Licht ermittelt, wenn sich das Objekt jeweils in der zugeordneten Entfernungszone befindet.

8. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) zur Erzeugung eines Zeitgabesignals auf mindestens eines der auf Licht ansprechenden Sensorelemente anspricht, um das Signal entsprechend der abwechselnden Änderung der Intensität des Umgebungslichtes zu erzeugen.

9. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 6, g e -

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kennzeichnet durch eine Einrichtung (17), welche der Lichtabgabeeinrichtung (1) die Abgabe des Lichtstrahlenbündels unter Steuerung durch das Zeitgabesignal gestattet.

10. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 6, g e kennzeichnet durch eine Steuereinrichtung für die Einleitung der Entfernungsmessung und eine Einrichtung zur Betätigung der Lichtabgabeeinrichtung zwecks Abgabe des Lichtstrahlenbündels, wenn die Steuereinrichtung die Einleitung der Entfernungsmessung veranlaßt und die Einrichtung (16) zur Erzeugung des Zeitgabesignals dieses erzeugt.

11. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 6, g e kennzeichnet durch eine Einrichtung zur Betätigung der Lichtabgabeeinrichtung (1) zwecks Abgabe des Lichtstrahlenbündels und eine Einrichtung zur Unterbrechung der Abgabe des Lichtstrahlenbündels durch die erwähnte Einrichtung (1) während einer vom Zeitgabesignal gesteuerten Zeitspanne, so daß die Einrichtung (1) zur Abgabe des Lichtstrahlenbündels dieses bei Betätigung durch die Betätigungseinrichtung abgibt, mit Ausnahme der genannten Zeitspanne.

12. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 6, g e kennzeichnet durch eine Einrichtung, durch welche die Einrichtung zur Ermittlung der Zonenentfernung und der Steuerung durch das Zeitgabesignal betriebsbereit gemacht wird.

13. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn ze ichne t, daß die Einrichtung zur Bestimmung der Zonenentfernung eine Einrichtung (7O) zur Speicherung der Ausgangssignale der Impulserfassungseinrichtung (61 bis 64) aufweist und die Einrichtung zur Ermittlung der Zonenentfernung den Speicherungsvorgang durch

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die Speichereinrichtung (70) und der Steuerung durch das Zeitgabesignal gestattet.

14. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) zur Erzeugung des Zeitgabesignals dieses erzeugt, wenn die Phase der alternierenden Änderung der Intensität des Umgebungslichtes etwa den Scheitelpunkt der Änderung einnimmt.

15. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (1.6) zur Erzeugung des Zeitgabesignals dieses erzeugt, wenn die Phase der alternierenden Änderung der Intensität des Umgebungslichts sich etwa am Talpunkt der Änderung befindet.

16. Entfernungsmeßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) zur Erzeugung des Zeitgabesignals . ; einen Operationsverstärker (0P2) aufweist, der einen ersten Eingang (129) und einen zweiten Eingang (143) sowie einen Ausgang aufweist, wobei der erste Eingang (129) mit der Einrichtung (15) zur Erzeugung eines Signals entsprechend der alternierenden Änderung der Intensität des Umgebungslichts verbunden ist, ferner einen Kondensator (141) und eine Einrichtung (140) zur Versorgung desselben mit einem konstanten Strom vorhanden ist, und der zweite Eingang (143) des Operationsverstärkers auf die Spannung des Kondensators (141) anspricht und eine Einrichtung

(139) zur Entladung des Kondenstors dient, deren Impedanz durch den Ausgang des Operationsverstärkers gesteuert wird.

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