DE3122187C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entfernungsmeßeinrichtung mit einer Lichtquelle, die entlang einem ersten Strahlengang Licht zu einem Aufnahmeobjekt abgibt, mit einem Fotopotentiometer, auf das von dem Aufnahmeobjekt entlang einem zweiten Strahlengang reflektiertes Licht durch eine Kondensorlinse auffällt, und an dessen Ausgangsanschlüsse eine Signalverarbeitungseinheit angeschlossen ist, die ein Entfernungssignal in Abhängigkeit von der Abbildungslage auf dem Fotopotentiometer abgibt.

Es sind bereits Entfernungsmeßeinrichtungen bekannt, die eine kameraseitige Lichtquelle enthalten, die auf das Aufnahmeobjekt gerichtet wird, so daß mit Hilfe des von dem Aufnahmeobjekt reflektierten Lichts mit einer kamera­ seitigen Entfernungsnachweiseinrichtung die Entfernung ermittelt und das Aufnahmeobjekt entsprechend eingestellt werden kann. Bekannte Entfernungs­ meßeinrichtungen dieser Art enthalten eine Anzahl von Nachweiselementen für das reflektierte Licht, durch welche Elemente unterschiedliche Entfernungs­ bereiche bestimmt sind, so daß dasjenige Element, auf welches das reflektierte Licht auffällt, die einzustellende Entfernung bestimmt. Bei einer bekannten Entfernungsmeßeinrichtung dieser Art (JA-OS 40 663/79) sind lichtempfindliche Elemente vorgesehen, die jeweils einem Entfernungsbereich zugeordnet sind. Ein Nachteil bekannter Einrichtungen dieser Art ist darin zu sehen, daß nur Entfernungsintervalle bestimmt werden können. Um die nachweisbaren Entfernungs­ intervalle möglichst klein zu machen, muß die Zahl der Nachweiselemente ent­ sprechend erhöht werden, wodurch sich jedoch eine Reihe von Schwierigkeiten ergeben. Beispielsweise hat die Erhöhung der Anzahl der lichtempfindlichen Nachweiselemente die Schwierigkeit zur Folge, daß die Ausgangssignale der Elemente entsprechend ihrer verringerten Flächengröße verkleinert werden, daß eine verhältnismäßig komplizierte Eingangsschaltung zur Erhöhung der An­ zahl erforderlich ist und daß das zentrale Element unter einer Anzahl von Ele­ menten durch eine geeignete Schaltung ausgewählt werden muß, da das re­ flektierte Licht auf mehrere Elemente auffällt. Entsprechende Schwierigkeiten ergeben sich, wenn eine durchschnittliche Intensität des auffallenden re­ flektierten Lichts bestimmt werden soll, das auf mehrere Elemente auffällt. Bei einer bekannten Entfernungsmeßeinrichtung der eingangs genannten Gattung ist das Fotopotentiometer durch einen Fotowiderstand gebildet und es ist als Lichtquelle eine Blitzlichteinrichtung vorgesehen, welche es ermöglichen soll, daß zwischen dem von dem Aufnahmeobjekt reflektierten Licht von der Blitzlicheinrichtung und dem Tageslicht unterschieden werden kann, das von anderen Objekten reflektiert wird (US-PS 39 36 187). Dabei besteht jedoch die Schwierigkeit, daß bei einem unterschiedlichen Re­ flexionsvermögen der betreffenden Aufnahmeobjekte Meßfehler verur­ sacht werden können. Wenn bei dieser bekannten Entfernungsmeßeinrich­ tung beispielsweise bei der Verwendung von CdS als fotoleitendes Material für den Fotowiderstand das Aufnahmeobjekt schwarz ist, ergibt sich ein hoher Widerstand der fotoleitenden Schicht, während bei einem weißen Aufnahmeobjekt der Widerstand der fotoleitenden Schicht im Verhältnis dazu klein ist. Deshalb ist der gesamte Widerstandswert zwischen den Elektroden unterschiedlich, obwohl die Lage des Lichtflecks auf der fotoleitenden Schicht bei einem weißen Aufnahmeobjekt dieselbe wie bei einem schwarzen Aufnahmeobjekt ist. Daraus ergibt sich, daß bei gleicher Entfernung von Aufnahmeobjekten ein Meßfehler auftritt, wenn das Reflexionsvermögen der Aufnahmeobjekte unterschiedlich ist. Des­ halb ist bei dieser bekannten Entfernungsmeßeinrichtung eine Blitzlicht­ einrichtung erforderlich, also eine Lichtquelle, die Licht mit einer verhältnismäßig hohen Lichtintensität emittieren kann.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Entfernungsmeßeinrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß eine genauere Entfernungsmessung bei unterschiedlichem Reflexionsvermögen der Auf­ nahmeobjekte ermöglicht wird. Ferner soll die Entfernungsmeßeinrichtung eine einfache Konstruktion ermöglichen und insbesondere auch in kleinen Kameras für eine automatische Entfernungseinstellung verwendbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patent­ anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein besonderer Vorteil der Erfindung wird deshalb auch darin gesehen, daß als Lichtquelle anstelle einer Blitzlichteinrichtung eine Emissionsdiode verwendbar ist.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kamera mit einer Entfernungs­ meßeinrichtung gemäß der Erfindung

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Signalverarbeitungseinheit der Entfernungsmeß­ einrichtung in Fig. 1 zusammen mit einer schematischen Darstellung der Antriebseinrichtung für das Aufnahmeobjektiv der Kamera;

Fig. 3 eine für die Entfernungsmeßeinrichtung in Fig. 1 und 2 verwendbare Fotodiode; und

Fig. 4 ein Ersatzschaltbild der Fotodiode in Fig. 3.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an einer Kamera 1 ein durch eine Fotodiode gebildetes Fotopotentiometer 2 angeordnet. Die Fotodiode kann eine an sich bekannte Fotodiode der in Fig. 3 darge­ stellten Art sein, von welcher ein Ersatzschaltbild in Fig. 4 dargestellt ist.

Die in Fig. 3 dargestellte Fotodiode weist ein lichtempfindliches Element H aus Halbleitermaterial auf, an das Elektroden E1 und E2 angeschlossen sind. In Fig. 4 bedeutet RS den Oberflächenwiderstand, P eine Spannungs­ quelle, D eine ideale Diode, Cj eine Übergangskapazität und Rsh einen Parallelwiderstand. Wenn bei einem derartigen durch eine Fotodiode gebildeten Fotopotentiometer durch auffallendes Licht ein Lichtfleck auf dem lichtempfind­ lichen Element H aus Halbleitermaterial ausgebildet wird, wird ein Fotostrom an den Elektroden verursacht, der den Abständen zwischen der Lage des Lichtflecks und der betreffenden Elektrode proportional ist. Deshalb kann die Lage des Lichtflecks durch Verarbeitung der Ausgangssignale der beiden Elektroden kontinuierlich nachgewiesen werden.

Eine derartige Fotodiode bildet bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Er­ findung in Fig. 1 und 2 das Fotopotentiometer 2. Vor dem Fotopotentiometer 2 ist eine Kondensorlinse 4 angeordnet, um von einem Aufnahmeobjekt 7 re­ flektiertes Licht zu sammeln. An der Kamera ist ferner eine Lichtquelle 5 angeordnet, die eine Lampe oder eine Emissionsdiode für Infrarotstrahlung sein kann, vor welcher Lichtquelle eine Linse 6 angeordnet ist, um das emittierte Licht auf das Aufnahmeobjekt 7, 7′ oder 7′′ zu fokussieren.

Von der Lichtquelle 5 emittiertes Licht wird von dem im Nahbereich angeordneten Objekt 7 reflektiert und auf das Fotopotentiometer 2 durch die Kondensorlinse 4 zu einem Lichtfleck konzentriert. Wenn das emittierte Licht von einem Objekt 7′ in einer mittleren Entferung oder einem Objekt 7′′ in einer großen Entfernung re­ flektiert wird, wird es ebenfalls auf das Fotopotentiometer 2 konzentriert, fällt jedoch in entsprechend unterschiedlichen Lagen auf die Oberfläche des Fotopotentiometers 2 auf. In Fig. 1 fällt das von dem im Nahbereich befindlichen Objekt 7 reflektierte Licht auf der rechten Seite der Oberfläche des Fotopotentiometers 2 auf, während das Licht von dem Objekt 7′′ mit der großen Entfernung auf der linken Seite auffällt. Entsprechend der Lage des Lichtflecks ergeben sich deshalb uunterschiedliche Ausgangssignale, die der tatsächlichen Entfernung des Aufnahmeobjekts proportional sind.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Signalverarbeitungseinheit 3 in Fig. 1 zusammen mit einer schematischen Darstellung des Foto­ potentiometers 2 und einer Antriebseinrichtung für das Aufnahme­ objektiv 10 der Kamera 1 in Fig. 1. An das Fotopotentiometer 2 ist eine Batterie 8 angeschlossen. Die Elektroden 2a, 2b des Foto­ potentiometers 2 sind mit der Signalverarbeitungseinheit 3 ver­ bunden. Die erzeugten elektrischen Ströme werden durch Operations­ verstärker 3a und 3b verstärkt, welche einen Ausgangsstrom I1 bzw. I2 liefern. Aus der Summe 3c und der Differenz 3d der Ströme I1 und I2 wird ein Verhältnis 3e gebildet. Das Verhältnis 3e wird verstärkt, um ein Entfernungssignal VL zu erzeugen. Die Fassung des Auf­ nahmeobjektivs 10 ist durch eine Feder 13 vorgespannt, so daß sich die Fassung in Fig. 2 bei einer Freigabe nach unten bewegt. Bei einer Freigabe gibt ein Triggerschalter 12 ein Startsignal an eine Integrierschaltung 9 ab. Das Ausgangssignal VL der Signalverarbei­ tungseinheit 3 wird als Bezugssignal einem Komparator 15 zugeführt, dessen anderem Eingang das Ausgangssignal der Integrierschaltung 9 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Komparators 15 wird einem Elektromagnet 11 zugeführt. Der Anker 16 des Elektromagnets 15 wird durch eine Feder 14 im Uhrzeigersinn vorgespannt. Durch das Verschwenken des Ankers 16 gelangt ein Vorsprung 18 mit einem Anschlagglied 17 an der Objektivfassung 10 in Eingriff, um diese in der Lage festzuhalten, welche der gemessenen Entfernung ent­ spricht.

Im folgenden soll die Arbeitsweise näher erläutert werden. Bei Be­ tätigung des Kameraauslösers beginnt die Bewegung der Objektiv­ fassung des Aufnahmeobjektivs 10. Gleichzeitig wird der Trigger­ schalter 12 geöffnet, so daß die Arbeitsweise der Integrierschal­ tung 9 beginnt. Das Ausgangssignal des Komparators 15 wird bei Koinzidenz des Entfernungssignals VL und des Ausgangssignals der In­ tegrierschaltung 9 invertiert, so daß der vorher erregte Elektro­ magnet 11 entmagnetisiert wird, der Anker 16 im Uhrzeigersinn ver­ schwenkt wird und die Objektivfassung durch Angriff des Vorsprungs 18 an dem Anschlagglied 17 arretiert wird. Wenn sich das Aufnahme­ objekt im Nahbereich befindet, wird ein Entfernungssignal VL ent­ sprechend einer nahen Lage erzeugt, so daß das Ausgangssignal des Komparators 15 kurz nach dem Bewegungsbeginn der Objektivfassung invertiert wird, weshalb an dem Aufnahmeobjektiv 10 eine entspre­ chend kurze Entfernung eingestellt wird. Eine Entfernungsanzeige kann mit Hilfe eines Anzeigeelements erfolgen, das beispielsweise aus einer Anzahl von Leuchtdioden besteht, und zwar mit Hilfe einer digitalen Umwandlung des Signals VL. Zu diesem Zweck ist ein A/D-Wandler 19 vorgesehen, an den ein Anzeigeele­ ment 20 angeschlossen ist. Die Entfernungsanzeige erfolgt zweck­ mäßigerweise vor dem Beginn der Bewegung der Objetivfassung des Aufnahmeobjektivs 10.

Aus dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist deshalb ersichtlich, daß durch die Erfindung eine Entfernungsmeßeinrichtung geschaf­ fen wurde, die aufgrund der Verwendung einer Fotodiode eine einfache Schaltung aufweist und eine kontinuierliche Entfernungsmessung ermöglicht. Eine Anzeige der gemessenen Entfernung kann vor Durchführung einer Aufnahme in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinheit über einen A/D-Wandler einer Anzeige­ einheit zugeführt wird.

Claims (4)

1. Entfernungsmeßeinrichtung mit einer Lichtquelle, die entlang einem ersten Strahlengang Licht zu einem Aufnahmeobjekt ab­ gibt, mit einem Fotopotentiometer, auf das von dem Aufnahmeobjekt entlang einem zweiten Strahlengang re­ flektiertes Licht durch eine Kondensorlinse auffällt, und an dessen Ausgangsanschlüsse eine Signalverarbeitungs­ einheit angeschlossen ist, die ein Entfernungssignal in Abhängigkeit von der Abbildungslage auf dem Fotopotentio­ meter abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Fotopotentio­ meter durch eine Fotodiode (2) gebildet ist, und daß die Signalverarbeitungseinheit (3) zur Erzeugung des Ent­ fernungssignals (VL) eine Berechnungsschaltung zur Bildung eines Verhältnisses (3e) aus der Differenz und der Summe der Fotoströme (I₁, I₂) von den beiden Ausgangsan­ schlüssen (2a, 2b) der Fotodiode (2) aufweist.

2. Entfernungsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Entfernungssignal (VL) mit einem von einer Bewegung eines Kameraobjektivs abgeleiteten Bezugssignal in einem Komparator (15) verglichen wird, um eine kontinuierliche Entfernungseinstellung des Objektivs zu ermöglichen.

3. Entfernungsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernungssignal (VL) über einen A/D-Wandler (19) einer digitalen Entfernungs­ anzeigeeinrichtung (20) zuführbar ist.

4. Entfernungsmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (5) eine Emissionsdiode ist, die Strahlung im nahen Infra­ rotbereich emittiert.