DE3135545A1 - Entfernungsmesseinrichtung - Google Patents

Description

DlPL-PHYS. F. ENDLftH'¹ " _ΟΕΗμε™_θ8·^SePt. 1981 E/m

PATENTANWALT

TELEFON: MÖNCHEN 64 3β 38

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DIPL.-PHYS. F. E N D LI C H , POSTFACH, D-8034 Q E R M E R I N Q TELEX: 621730 pate d

Meine Akte: S-4936

.Anmelderin; Seiko Koki Kabushiki Kaisha, Tokyo, Japan

Entfernungsmeßeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Entfernungsmeßeinrichtung, die beispielsweise für Kameras verwendbar ist.

Es sind bereits auf einer Dreiecksmessung beruhende Entfernungs- ' meßeinrichtungen bekannt, die ein lichtemittierendes Element und eine Anzahl von lichtempfindlichen Elementen aufweisen, von denen jedes einem, bestimmten· Entfernungsbereich zugeordnet ist, wobei dasjenige Element zum Entfernungsnachweis dient, auf welches der größte Anteil des von dem Aufnahmeobjekt reflektierten Lichts auffällt. Bei bekannten Entfernungsmeßeinrichtungen dieser Art wird ■ noch als nachteilig angesehen, daß eine verhältnismäßig komplizierte elektrische Schaltung zum Entfernungsnachweis mit Hilfe einer Anzahl von lichtempfindlichen Elementen erforderlich ist, weil die Ausgangssignale der einzelnen Elemente miteinander verglichen werden oder ein Maximalwert ermittelt werden muß.

Es ist ferner bekannt, Entfernungsmeßeinrichtungen mit einem Licht-Potentiometer auszurüsten, dessen Ausgangssignal sich in Abhängigkeit von der.Lage eines Lichtflecks ändert, der durch das reflektierte Licht gebildet wird. Dabei besteht jedoch die Schwierigkeit, daß der Oberflächenwiderstand des das Licht-Potentiometer bildenden lichtempfindlichen Elements sehr gleichförmig sein muß und daß auch öie Herstellung derartiger lichtempfindlicher Elemente verhältnismäßig teuer ist..Ein weiterer Nachteil derartiger Entfernungsmeß-

einrichtungen ist darin zu sehen, daß eine verhältnismäßig komplizierte Einrichtung erforderlich ist, wenn ein ausreichend lineares Ausgangssignal erhalten werden soll.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Entfernungsmeßeinrichtung der eingangs genannten Art unter möglichst weitgehender Vermeidung der genannten Nachteile und Schwierigkeiten derart zu verbessern, daß die Entfernungsmessung mit Hilfe einer konstruktiv und schaltungstechnisch einfacheren Einrichtung durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Entfernungsmeßeinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das vom Objekt reflektierte Licht auf ein einfach ausgebildetes lichtempfindliches Element wie beispielsweise eine Siliziumfotodiode auffällt, welchem lichtempfindlichen Element eine bewegliche Abschirm-Nachweiseinrichtung derart zugeordnet wird, daß sich das Ausgangssignal des lichtempfindlichen Elements ändert, wenn' das zur Ausbildung des Lichtflecks auf dem Iichtempfindliehen Element dienende reflektierte Licht durch diese Abschirm-Nachweiseiririchtung abgeschirmt wird. Deshalb ist es nicht erforderlich, eine Mehrzahl von lichtempfindlichen Elementen vorzusehen, weshalb die .zugeordnete Schaltungsanordnung verhältnismäßig einfach ausgebildet sein kann. Eine derartige Entfernungsmeßeinrichtung ist auch deshalb einfacher und kostensparender herstellbar, weil das lichtempfindliche Element.als solches wesentlich einfacher als zusammengesetzte lichtempfindliche Elemente bekannter Art ausgebildet sein kann.

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

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Kleinbildkamera mit einer. Entfernungsmeßeinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine sdhematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Entfernungsmeßeinrichtung gemäß der Erfindung; und '

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Teildarstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise.

Bei dem in Fig, 1-3 dargestellten Ausführungsbeispiel, das die Anwendung der Erfindung auf eine Kleinbildkamera betrifft, ist an der Kamera ein lichtemittierendes Element 1 angeordnet, das eine

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Lampe oder eine Leuchtdiode sein kann. Das emittierte Licht wird mit Hilfe einer Projektionsoptik 2 entlang einer optischen Achse 3 auf ein Aufnahmeobjekt 8 gerichtet. Von dem Objekt 8 reflektiertes Licht gelangt entlang einem Strahlengang 4 zu einer an der Kamera angeordneten Abbildungsoptik 5, um auf einem lichtempfindlichen Element 6"einen Lichtpunkt 6a abzubilden. Vor dem lichtempfindlichen Element 6 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine längsverschiebbare Abschirm-Nachweiseinrichtung 7 angeordnet, welche in der in Fig. 3 dargestellten Lage die Abbildung des Lichtflecks 6a auf dem lichtempfindlichen Element 6 verhindert. Die zugeordnete elektrische Schaltung enthält einen Operationsverstärker 10 und einen Rückkoppelungswiderstand R,,um das fotoelektrische Ausgangssignal des lichtempfindlichen Elements 6 zu verstärken. V ist die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers

Im folgenden soll die Arbeitsweise näher erläutert werden. Da die Ausgangsanschlüsse des lichtempfindlichen Elements 6 an den umkehrenden bzw. an den nichtumkehrenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 10 angeschlossen sind, wird der Kurzschlußstrom an dem beleuchteten lichtempfindlichen Element 6 in Fig.- 2 verstärkt/ so daß die Ausgangsspannung V auftritt. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das von dem Objekt 8 entlang dem Strahlengang 4 reflektierte Licht durch die Abbildungsöptik 5, die eine Sammellinse oder eine sonstige abbildende. Einrichtung sein kann, zur Ausbildung des Lichtflecks 6a auf dem lichtempfindlichen Element 6 konzentriert. In Abhängigkeit von" dem Abstand zwischen der Kamera und dem Objekt 8 wird der Lichtfleck 6a auf unterschiedlichen Stellen entlang dem lichtempfindlichen Element 6 abgebildet. Bei unendlicher Entfernung des Objekts fällt das reflektierte Licht entlang einem Strahlengang ein, der praktisch mit der optischen Achse 9 der Abbildungsoptik 5 zusammenfällt, so daß der Lichtfleck 6a auf derjenigen Stelle des lichtempfindlichen Elements 6 ausgebildet wird, die durch die Verlängerung der optischen Achse bestimmt ist. Bei fortschreitend kürzeren Entfernungen des Objekts wird der Lichtpunkt 6a weiter rechts auf dem lichtempfindlichen Element 6 in Fig. 1 abgebildet. Deshalb kann die Entfernung in Abhängigkeit von der Lage des Lichtflecks 6a auf dem lichtempfindlichen Element 6 nachgewiesen werden.

Wenn sich die Abschirm-Nachweiseinrichtung 7 in der in Fig.. 2 dargestellten Lage befindet, wird zunächst ein Lichtfleck 6a in einer Lage auf dem lichtempfindlichen Element abgebildet, die. beispielsweise einer Entfernung von 3 m entspricht. Auf das licht empfindliche Element 6 fällt jedoch auch zusätzliches Licht auf, beispielsweise Licht von einer natürlichen Lichtquelle vor der Kamera. Das Ausgangssignal V_n entspricht deshalb einer Spannung, deren Größe der Summe der auf das lichtempfindliche Element 6 auffallenden Lichtmenge, entspricht. Wenn.die Abschirm-Nachweiseinrichtung 7 linear in Pfeilrichtung aus der Lage in Fig. 2 in die Lage in Fig. 3 verschoben wird, in welcher.das den Lichtfleck 6a bildende reflektierte Licht abgeschirmt wird, fällt die Ausgangsspannung V_n auf den in Fig. 3 dargestellten Wert ab, weil das Ausgangssignal der elektrischen Schaltung entsprechend dem Anteil der abgeschirmten Lichtmenge verringert wird. Wenn die Abschirm-Nachweiseinrichtung über die in Fig.3 dargestellte Lage hinausbewegt wird, so daß wieder der Lichtfleck 6a auf dem lichtempfindlichen Element 6 abgebildet wird, erhöht sich die Ausgangsspannung V_n wieder auf ihren anfänglichen Wert. Deshalb kann durch die Beobachtung der Verschiebungslage der Abschirm-Nachweiseinrichtung 7 die Entfernung des Objekts (3 min Fig. 3) festgestellt werden.

Das lichtemittierende Element 1 kann irgendein Lämpchen oder eine Leuchtdiode für Infrarotstrahlung mit einem verbesserten Wirkungsgrad sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner eine entlang einer geraden Linie verschiebbare Abschirm-Nachweiseinrichtung 7 vorgesehen, obwohl es ohne weiteres möglich ist, eine drehbar angeordnete Abschirm-Nachweiseinrichtung vorzusehen.

Es wurde deshalb eine Entfernungsmeßeinrichtung beschrieben, bei der eine einfach ausgebildete Fotodiode als lichtempfindliches Nachweiselement verwendbar ist, die also wesentlich einfacher als bekannte Gruppen von lichtempfindlichen Elementen ausgebildet ist, so daß die elektrische Schaltung entsprechend einfach ausgebildet sein kann und die Herstellungskosten verringert werden können. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist auch darin zu sehen, daß ein drehbarer Abtastspiegel für die Entfernungsmessung nicht erforderlich ist. Ferner ist die Erfindung'nicht auf

Kameras beschränkt, sondern grundsätzlich in allen Fällen anwendbar, in denen eine Entfernungsmessung mit Hilfe von dem betreffenden Objekt reflektiertem Licht erfolgt.

Claims (3)

1. Patentansprüche

   Entfernungsmeßeinrichtung mit einem lichtemittierenden Element und einer zugeordneten Projektionsoptik, um Licht auf ein Ob-' jekt zu richten, sowie mit einer lichtempfindlichen Einrichtung zum Entfernungsnachweis mit Hilfe des von dem Objekt ref.lektierten Lichts, dadurch gekennzeich-

   für net, daß hinter einer Abbildungsoptik (5)/das reflektierte Licht ein lichtempfindliches Element (6) angeordnet ist, daß eine Abschirm-Nachweiseinrichtung (7) entlang der Oberfläche des lichtempfindlichen Elements zwischen Entfernungen von dem Objekt entsprechenden Lagen beweglich angeordnet ist, und daß eine Nachweisschaltung zum Nachweis einer Änderung des fotoelektrischen AusgangssignaIs des lichtempfindlichen Elements (6) durch Abschirmen des von dem Objekt reflektierten Lichts in Abhängigkeit von der Betätigung der Abschirm-Nachweiseinrichtung (7) vorgesehen ist.
2. 2. Entfernungsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch· gek.ennzei chnet, daß die Abschirm-Nachweiseinrichtung entlang einer geraden Linie'verschiebbar angeordnet ist.
3. 3. Entfernungsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirm-Nachweiseinrichtung (7) drehbar angeordnet ist.