CH629312A5 - Rangefinder for focusing cameras - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Entfernungsmesser der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegegebenen Gattung.

Derartige Ultraschall-Entfernungsmesser sind beispielsweise aus der US-PS 3 522 764, der US-PS 3 454 922 und der DE-PS 864 048 bekannt. Bei diesen bekannten Entfernungsmessern 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 Aufnahmeentfernungen durch Interferenz des abgestrahlten und reflektierten Signals eine Auslöschung erfolgen kann, so dass am Empfänger kein Entfernungssignäl auftritt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Entfernungsmesser, insbesondere für den Bereich über den sich ein Kameraobjektiv einstellen lässt, zu schaffen, welcher störungsunempfindlich 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 kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

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Der erste Abschnitt mit voneinander unterschiedlichen Fre- ist, die linear proportional der Gegenstandsentfernung ist. Ein quenzen ist insbesondere im Nahbereich wirksam, in dem die der Kamera zugeordneter Fokussierungsmechanismus 19 Interferenz zu befürchten ist, und es wird hierdurch die Wahr- spricht auf die Impulse 17 und 18 an und bewegt den Objektiv-scheinlichkeit vergrössert, dass wenigstens ein Teil der Frequen- träger 14 in eine Axialstellung, in der der Auf nahmegegenstand zen auch von relativ nahen Gegenständen zum Empfänger re- 5 16 scharf eingestellt ist.

- flektiert wird, selbst wenn ein Teil der Frequenzen infolge Inter- Der Fokussierungsmechanismus kann eine Logikschaltung ferenz ausgelöscht wird. Es ist aber nicht möglich, dass bei einer 20 aufweisen, die gemäss einem Entfernungssignal 21, das bestimmten Entfernung sämtliche Frequenzen ausgelöscht wer- durch einen Impulsgenerator 22 erzeugt wird, eine Impulsfolge den. Der Abschnitt mit Konstantfrequenz liefert ein verbesser- liefert, deren Impulszahl der Axialstellung des Objektivträgers tes Signal/Rauschverhältnis für Echos, die von weiter her emp- 10 entspricht, in der die Kamera auf den Gegenstand scharf eingefangen werden, so dass dieser zweite Abschnitt eine sichere Ent- stellt ist. Diese Impulse werden einem Zähler 23 zugeführt und fernungsbestimmung im ferneren Bereich gewährleistet. zum Antrieb eines Motors 24 benutzt, der mechanisch über ein

Gemäss einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist im Getriebe 25 mit dem Linsenträger 14 verbunden ist. Ausserdem Empfänger eine Bandpassfilterschaltung vorgesehen, die bei ist das Getriebe 25 mit einem Rückführsystem, beispielsweise in Empfang des ersten Abschnittes des Echos die voneinander un- 15 Gestalt eines Hilfsimpulsgenerators 26, derart verbunden, dass terschiedlichen Frequenzen hindurchtreten lässt und während eine Drehung des Motors 24 unter der Steuerung des Inhalts des des Empfangs des zweiten Abschnitts des Echos nur die Festfre- Zählers 23 den Hilfsimpulsgenerator 26 veranlasst, eine vorbe-quenz durchlässt. Auf diese Weise wird erreicht, dass selektiv stimmte Zahl von Impulsen für j ede Einheitslänge der Verset-ein sicheres Ansprechen auf fernere und nähere Objekte inner- zung des Objektivträgers 14 zu erzeugen. Die Logikschaltung halb des Einstellbereichs möglich wird, wobei die Selektivität 20 20 spricht auf den Ausgang des Hilfsimpulsgenerators 26 an, um des Empfängers für den Fernbereich durch Verkleinerung der zu bestimmen, wann sich der Objektivträger 14 in die Stellung Durchlassbreite des Filters auf die Konstantfrequenz verbessert bewegt hat, die durch den Inhalt des Zählers 23 bestimmt ist, werden kann, so dass von ferneren Aufnahmegegenständen re- und um so den Gegenstand scharf einzustellen.

flektierte Echos, selbst wenn sie in der Amplitude schwach aus- Der Ultraschall-Entfernungsmesser gemäss der Erfindung geprägt sind, noch einwandfrei ermittelt werden können. Der 25 ist mit dem Bezugszeichen 11 gekennzeichnet und weist einen breitere Durchlassbereich des Filters im ersten Abschnitt bei Ultraschallwandler 27 auf, der ein elektrostatisches Wandler-Empfang der unterschiedlichen Frequenzen gewährleistet, dass element der Sell-Bauart aufweisen kann, wie dieses in dem fol-durch Interferenz nicht ausgelöschte Signale zum Empfänger genden Aufsatz beschrieben ist: Geide, K. : «Oscillation Charac-gelangen. teristics of Electroacoustic Transducers using the Seil Princi-

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise 30 pie», Acustica, Band 10, Seiten 295-303 (1960). Die Natur der näher erläutert. Es zeigen: Hauptkeulen und der Seitenkeulen der bevorzugten Ausfüh-

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer allgemeinen Form eines Ul- rung des Elementes 27A hängt vom Ausgangsmuster einer nicht traschall-Entfernungsmessers gemäss der Erfindung, eingebaut dargestellten Rückplatte des Elementes ab. Für einen Wandler in eine Kamera, gegebener Grösse, der mit einer gegebenen Frequenz angetrie-

Fig. 2 eine idealisierte Darstellung eines Ansprechdia- 35 ben wird, wird der schmälste Strahl durch einen konstanten gramms eines Filters mit variabler Güte Q, Ausgang über das Wändlerelement erzeugt. Wenn beispielswei-

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungs- se ein Wandler dieser Art mit einer aktiven Fläche von einem form eines Entfernungsmessers gemäss der Erfindung ; Durchmesser von 3,5 cm mit 50 kHz gespeist wird, dann ergibt

Fig. 4 ein Impulsdiagramm, welches die idealisierten Wel- sich ein Winkel für die halbe Ausgangsleistung von 6° gegen-lenformen veranschaulicht, die an verschiedenen Stellen im Sy- 40 über der Mittellinie versetzt. Der erste Null-Ausgang erscheint stem nach Fig. 3 auftreten, bei 13° und die erste Seitenkeule bei 19°. Diese Winkel sind

Fig. 5 ein Schaltbild eines Spannungsgenerators, der in dem ungefähr invers proportional zum Durchmesser der Wandler System nach Fig. 3 benutzt wird, und zur Frequenz und die erste Seitenkeule kann eine Relativ-

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Ausfüh- leistung von —17,6 dB für Sende- und Empfangsbedingungen rungsform des Wandlererregersystems innerhalb des Entfer- 45 besitzten. Kombiniert ist die relative Leistung für das System nungsmessers gemäss Fig. 3, ungefähr —35 dB. Verbesserte Muster würden etwas grössere

Fig. 7 ein Wellenformdiagramm eines Ultraschall-Impulses, Winkel besitzen, jedoch kleinere Seitenkeulen.

welches mit der Schaltung gemäss Fig. 6 erzeugt wird. Der Wandler 27 ist räumlich benachbart zum Objektivträ-

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 eine Kamera, in ger 14 angeordnet und besitzt ein Strahlungsmuster 28 inner-der ein Ultraschall-Entfernungsmesser 11 gemäss der Erfindung 50 halb einer Hauptkeule 29, welches eng dem Sichtfeld 30 des eingebaut ist. Die schematisch dargestellte Kamera 10 weist ein Objektivs angepasst ist. Der Hauptkeule der Strahlungscharak-Gehäuse 12 auf, in dem ein Film 13 gegenüber einem Objektiv- teristik sind Seitenkeulen 31 zugeordnet und die präzise Form träger 14 angeordnet ist, welch letzterer axial längs der opti- der Haupt-und Seitenkeulen hängt von der spezifischen Ausbiischen Achse 15 zwischen zwei im Abstand zueinander liegenden dung des Wandlerelementes ab.

Endstellungen beweglich ist. In der einen Endstellung liegt der 55 Der Entfernungsmesser 11 weist auch einen Steuerspan-Objektivträger 14 so, dass der Aufnahmegegenstand 16 in der nungsgenerator 35 und einen Frequenzmodulator 32 auf, um Filmebene 13 fokussiert ist, wenn der Aufnahmegegenstand im den Wandler 27 zu speisen und letzteren zu veranlassen, einen Nahbereich liegt, d.h. etwa 25 cm vom Kameraobjektiv weg. In Impuls Ultraschall-Energie auf den Aufnahmegegenstand 16 zu der anderen Endstellung des Objektivträgers 14 ist das Objektiv richten, nachdem ein Austastimpuls 18 dem Generator 35 zuge-auf einen entfernt liegenden Punkt, beispielsweise auf 7,5 m von 6o führt ist. Ausserdem ist ein Empfänger 33 vorgesehen, um ein der Kamera entfernt, eingestellt. Die Lage des Objektivträgers Echosignal 21 zu verarbeiten, welches durch den Wandler ge-14 zwischen den beiden Endstellungen zur Scharfeinstellung ist mäss dem Empfang eines Echos vom Aufnahmegegenstand ineine vorbestimmte Funktion des Aufnahmeabstands und diese nerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Aussenden des Funktion ist im hohen Masse nicht-linear und soll als Aufnah- Impulses empfangen wurde (dieses Zeitintervall soll als Emp-megegenstandsentfernungs-Funktion bezeichnet werden. 65 fängerentfernungszeit bezeichnet werden).

In noch zu beschreibender Weise erzeugt der Ultraschall- Im Betrieb bewirkt ein manuelles Auslösen, beispielsweise

Entfernungsmesser 11 einen Entfernungsimpuls 17, der im Hin- das Niederdrücken eines Kameraauslösers (nicht dargestellt), blick auf einen Austastimpuls 18 um eine Zeitdauer verzögert über einen Vorlaufflankendetektor 34 eine Umwandlung in ei-

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nen Austastimpuls 18, der dem Steuerspannungsgenerator 35 ein Problem dar, während bei grösseren Abständen das Signalangelegt wird. Der Ausgang des Generators 35 steuert den Fre- Rausch-Verhältnis am meisten Schwierigkeiten bereitet. Im quenzmodulator 32, der den Wandler 27 veranlasst, einen fre- Hinblick darauf ist es zweckmässig, den Zirpabschnitt zuerst quenzmodulierten Impuls auszusenden. Der Generator 35 be- vorzusehen, weil dieser eine grössere Betriebsgenauigkeit bewirkt eine Modulation der Ausgangsspannung des Modulators 5 züglich der Entfernungsmessung liefert und daher an der Vor-32, und zwar derart, dass während der einen Hälfte des Wand- laufflanke des Burst-Impulses beginnen sollte, wodurch eine lerimpulses die Frequenzänderungen zwischen den Grenzen grössere Messgenauigkeit für Gegenstände im Nahbereich er-von 65 bis 50 kHz liegen, und während der anderen Hälfte des halten wird. Andererseits ist, da niedrigere Frequenzen weniger Wandlerimpulses bleibt die Frequenz konstant bei etwa 50 kHz. absorbiert werden, ihre Benutzung zu bevorzugen für entfernt Im Hinblick auf experimentelle Ergebnisse, die zeigen, dass 10 liegende Gegenstände, wo das Signal-Rausch-Verhältnis eine die Reflexion von einem im Nahbereich liegenden Gegenstand Rolle spielt. Infolgedessen ergibt sich als bevorzugtes Ausfüh-in hohem Masse abhängig ist von der Frequenz des einfallenden rungsbeispiel ein Impuls mit einem vorläufenden Zirpabschnitt, Ultraschall-Impulses, in dem Sinne, dass eine Auslöschimg ei- der dann auf einen niedrigeren konstanten Frequenzwert über-nes Echos bei gewissen Frequenzen erfolgen kann, gewährlei- geht, und als bevorzugte Ausführung ergab sich ein Impuls, der stet das Vorhandensein des «Zirp»-Signals, dass zahlreiche Fre- 15 mit 65 kHz begann und dann auf 50 kHz in 0,5 msec absank und quenzen auf dem Gegenstand auftreffen. Wenigstens einige der dann konstant auf 50 kHz blieb.

Frequenzen werden nach dem Wandler zurückreflektiert, ohne Im folgenden wird wiederum auf Fig. 1 der Zeichnung Beausgelöscht zu sein. Das Vorhandensein des Abschnitts mit kon- zug genommen. Der Austastimpuls 18 wird bei Ansteuerung stanter Frequenz von 50 kHz während der einen Hälfte des des Steuerspannungsgenerators 35 und Aussenden eines fre-Impulses vermindert Absorptionswirkungen von Ultraschall- 20 quenzmodulierten Ultraschall-Impulses vom Wandler 27 auch Energie, so dass gewährleistet wird, dass auch unter ungünstigen einem Austastgatter 36 des Empfängers 33 zugeführt. Das Aus-Umgebungsbedingungen eine Reflexion von einem entfernt lie- tastgatter 36 erzeugt einen Pegel, der dem Ausgang des Emp-genden Gegenstand erfolgt. Es ist beispielsweise bekannt, dass fängers 33 zugeführt wird, so dass der Ausgang etwa 0,4 msec sich die reflektierte Signalleistung exponentiell mit dem Ab- dem Ende des Wandler-Burst-Impulses folgen kann, und dann stand des Gegenstandes ändert und ungefähr invers zur vierten 25 bleibt der Ausgang während einer vorbestimmten Zeitdauer ak-Potenz des Abstandes nach dem Gegenstand. So tritt beispiels- tiv und diese Zeitdauer ist die Empfängerentfernungszeit, wel-weise eine Änderung von etwa 60 dB in der reflektierten Signal- che vorzugsweise etwa 40 msec lang ist. In diesem Zeitintervall leistung auf, wenn ein Gegenstand aus einer Entfernung von 25 wandert der Schall unter Normalnull und 20 °C vom Wandler cm in eine Entfernung von 5 m überführt wird, wobei ein 50 aus zu einem etwa 7,3 m entfernt liegenden Ziel und kehrt nach kHz-Signal bei 20 °C Anwendung findet. Aus Versuchen hat w dem Wandler zurück. Die 0,4 msec Verzögerung in der Freisich ergeben, dass die Absorption und die Veränderung der Schaltung des Ausgangs ergibt eine genügende Zeitdauer für das Absorption mit der Temperatur und Feeuchtigkeit schnell mit Wandlerelement des Wandlers 27, um eine Stabilisierung nach der Frequenz ansteigen. Allgemein gesprochen bedeutet dies, Beendigung des Burst-Impulses herbeizufuhren. Infolgedessen dass die Absorption um so niedriger ist, je niedriger die Fre- definiert die Verzögerungszeit die kürzeste Gegenstandsentfer-quenz ist. Bei den Frequenzen des bevorzugt benutzten Impul- 35 nung, die durch ein solches Entfernungsmesssystem noch verar-ses tritt die niedrigste Absorption bei gegebener Temperatur beitet werden kann, nämlich ungefähr 25 cm. Wie aus Fig. 1 und Feuchtigkeit bei dem 50 kHz-Signal auf. ersichtlich, kann der Ausgang des Austastgatters 36 auch einem

Unter ungünstigen Bedingungen von Temperatur und Vorverstärker 37 zugeführt werden, um letzteren nach der anFeuchtigkeit werden wahrscheinlich die höheren Frequenzen in gegebenen Verzögerung freizusteuern.

dem Impuls abgeschwächt. Demgemäss sind sie am wirksamsten 40 Ein vom Wandler 27 bei Empfang einer Reflexion vom Ge-

für Gegenstände im Nahbereich, d.h. gerade dort, wo das Pro- genstand 16 erzeugtes Echosignal wird über die Leitung 38 dem blem der Interferenz bei Benutzung einer einzigen Frequenz im Vorverstärker 37 zugeführt, dessen Ausgang durch ein Filter 39

Impuls stark hervortritt. Der 50 kHz-Anteil des Impulses stellt läuft, das, wie weiter unten im einzelnen in Verbindung mit Fig.

den am wenigsten abgeschwächten Anteil sämtlicher anderer 3 beschrieben wird, ein Filter 40 mit veränderbarer Güte Q ist,

Frequenzen dar, die im Signal enthalten sind, und demgemäss 45 und es wird, weiter einem Verstärker 41 zugeführt, dessen Ver-

ist dieser Anteil geeignet für entfernt liegende Gegenstände. stärkungsgrad wahlweise geändert werden kann. Der Pegelde-

Wenn der Gegenstand 16 relativ dicht am Wandler 27 liegt, tektor 42 erzeugt einen Entfernungsimpuls 17, wenn der Aus-

dann enthalten die Frequenzen in dem reflektierten Signal, das gang des Verstärkers 41 mit veränderbarem Verstärkungsgrad auf den Wandler auffällt, mehr von den Frequenzen des Zirpan- einen bestimmten Schwellwertpegel erreicht.

teils, abgesehen von j enen Frequenzen, die durch Interferenz 50 Dem Filter 40 mit veränderbarer Güte Q ist eine program-

gelöscht sind. Wenn der Aufnahmegegenstand 16 weiter vom mierte Steuerschaltung 43 für die Güte Q zugeordnet, die auf

Wandler 27 entfernt liegt, dann enthält das reflektierte Signal den Austastimpuls 18 anspricht und die Güte Q des Filters wäh-

wahrscheinlich jene Frequenzen, die am wenigstens durch die rend der Empfängerentfernungszeit ansteigen lässt. Die Mittel-Umgebung abgeschwächt sind, nämlich die Frequenzen dicht an frequenz des Filters ist die unterste Frequenz des Burst-Impul-

der unteren Frequenz des Zirpanteils. 55 ses, nämlich im vorliegenden Falle 50 kHz. Die Steuerstufe 43

Der Zirpanteil von 65 bis 50 kHz und der konstante Ab- kann im typischen Falle die Güte Q des Filters 40 von einem schnitt von 5 0 kHz im Impuls können in acht verschiedenen Wert 5 bis auf einen Wert 70 innerhalb der Empf ängerentfer-

Kombinationen angeordnet werden. Die Hälfte dieser Kombi- nungszeit ändern.

nationen enthält stufenweise Diskontinuitäten im Übergang In Fig. 2 ist für verschiedene Werte des Parameters Q die zwischen den zwei Abschnitten. Aus Gründen der Vereinfa- 60 Durchlässigkeit des Filters 40 als Funktion der Frequenz aufge-

chung der Elektronik für die Steuerspannung, die den Modula- zeichnet. Wenn die Güte Q des Filters 40 niedrig ist, wie durch tor speist, sind die letztgenannten Diskontinuitäten in dem die Kurve 44 in Fig. 2 angedeutet, dann ist die Bandbreite des

Burst-Impuls nicht vorteilhaft. Filters 40 relativ gross und sie ist in der Tat ausreichend gross, ,

Wenn man die anderen vier möglichen kontinuierlichen um alle Zirpfrequenzen hindurchtreten zu lassen. Die Güte Q Burst-Impulsanordnungen betrachtet, ergibt sich, dass der Zirp-65 des Filters 40 ist im Anfangsbereich der Empfängerentfernungsanteil auf die konstante Frequenz ansteigen oder abfallen kÖnn- zeit relativ niedrig und innerhalb dieses Zeitabschnitts liefern te und vor oder hinter dem Abschnitt mit konstanter Frequenz Gegenstände im Nahbereich des Transceivers ein Echo nach liegen könnte. Bei kurzen Entfernungen stellt die Interferenz dem Wandler 27.

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

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

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

Die Vorteile, die sich aus der Veränderung des Verstärkungsgrades der Gesamtfüterschaltung ergeben, werden in Verbindung mit den Seitenkeulen 31 gemäss Fig. 1 und in Verbindung mit dem Vorhandensein eines Zieles 16A innerhalb einer der beiden Seitenkeulen beschrieben. Da das Ziel 16A ausserhalb des Sichtfeldes bzw. Bildwinkels des Kameraobjektivs liegt, ist es für den Entfernungsmesser wichtig, dass das Ziel 16A nicht erfasst wird zugunsten des Aufnahmegegenstandes 16, der innerhalb des Bildwinkels liegt. Die Veränderung der Durchlässigkeit des Filters 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 Ziel 16A erreicht den Wandler 27 vor den Reflexionen des Gegenstandes 16, der weiter vom Wandler entfernt liegt als das Ziel 16A. Die Signalamplitude des vom Ziel 16A reflektierten Signals ist nicht allein wegen der weniger ausgeprägten Seitenkeulen niedrig, sondern auch wegen des Filters 40 und des Verstärkers 41, wodurch gewährleistet wird,

dass das den Pegeldetektor 42 erreichende Signal 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 Ziel 16A dargeboten wurde. Ausserdem hat sich der Verstärkungsgrad des Verstärkers 41 von dem vorherigen Wert vergrössert. Infolgedessen übersteigt der Ausgang des Verstärkers 41 den Schwellwertpegel des Detektors 42 und es wird ein Entfernungsimpuls 17 an einem Punkt erzeugt, der zeitlich mit der Aufnahmeentfernung des Gegenstandes 16 übereinstimmt.

Zusätzlich zu der Veränderung der Güte Q des Filters 40, wodurch die Durchlässigkeit des Filters in einer Weise geändert

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wird, die die Winkelempfindlichkeit des Wandlers in günstiger Weise absinken lässt, so dass abseits der Achse liegende Ziele nicht erkannt werden, wird ein weiteres vorteilhaftes Ergebnis erlangt. Dieses Ergebnis ergibt sich daraus, dass die Anstiegszeit des Filters 40 grösser ist, wenn die Güte Q relativ niedrig ist, als wenn die Güte Q höher ist. Diese relativ schnellere Anstiegszeit tritt in Verbindung mit Echosignalen auf, die Zielen zugeordnet sind, welche im Nahbereich der Kamera liegen. Da die Anstiegszeit ein frühes Auffinden der Vorlaufflanke des Echos ermöglicht, führt die schnellere Anstiegszeit zu einer grösseren Genauigkeit im Hinblick auf die Erzeugung von Entfernungsimpulsen, die im Nahbereich liegenden Gegenstände zugeordnet sind. Dies steht in Übereinstimmung mit den Erfordernissen für eine Kamera, da die Entfernungseinstellung hinsichtlich Fehlern im Nahbereich empfindlicher ist als für Fehler bei entfernt liegenden Gegenständen.

Eine bevorzugte Ausführung eines Ultraschall-Entfer-nungsmesssystems ist in Fig. 3 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 11A bezeichnet. Das System IIA weist einen Ultraschall-Wandler 27A und einen Modulator 50 auf. Der Modulator 50 speist das Wandlerelement und veranlasst es, ein frequenzmoduliertes Ultraschall-Burst-Signal nach einem Gegenstand auszusenden, sobald ein Einschaltimpuls 18 dem Modulator zugeführt wird. Ausserdem weist das System einen Empfänger 33A mit einem Filter 51 auf, um ein Echosignal zu verarbeiten, welches durch das Element 27A gemäss dem Empfang eines Echos von dem nicht dargestellten Gegenstand innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach Aussendung des Burst-Signals empfangen wurde, d.h. innerhalb der «Entfernungszeit» des Systems. Der Empfänger 33A erzeugt ein Entfernungssignal 17, welches gegenüber dem Einschaltimpuls 18 um eine Zeitdauer T 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 Auftastgenera-tor 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 Auftastgenerator 52 Anwendung finden. Wie aus Fig. 4 (c) ersichtlich, hat das Austastsignal 58 eine Dauer von etwa 40 msec, und dies entspricht der Zeit, die der Schall benötigt, um etwa 7 m vom Transponder nach dem Ziel und zurück zu wandern. Eine solche Entfernung entspricht einer Unendlich-Einstellung des Objektivträgers. Für Gegenstände, 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 Ausführungsbeispiel eines Spannungsgenerators, wobei ein herkömmlicher Impulsgenerator 98, beispielsweise in Gestalt eines monostabilen Multivibra-tors vorgesehen ist, der eine automatisch verzögerte Rückstellung aufweist und bei Triggerung durch einen Austastgenerator 52 einen 1 msec-Eingangsimpuls liefert (die Länge des Burst-Impulses, die den Parallelkreisen 100 und 102 zugeführt wird). Letzterer führt geeignete Spannungen von den Verbindungen 103 und 105 über zwei Dioden 104 bzw. 106 einer Ausgangsverbindung 108 zu, derart, dass letztere die jeweils höhere Spannung der Verbindungen 103 bzw. 105 aussendet. Während des Anliegens des Eingangsimpulses liefert ein Kondensator 110 der Verbindung 105 eine abklingende Spannung, während

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ein Widerstand 112 an der Verbindung 103 eine konstante niedrige Spannung anlegt, so dass die Ausgangsverbindung 108 anfänglich der abklingenden Spannung der Verbindung 105 ausgesetzt ist, bis die letztgenannte Spannung gleich ist der Spannung an der Verbindung 103, wodurch sich die Spannungsimpulsform 59 ergibt. Wie ersichtlich, springt die Spannung, die durch den Generator 53 erzeugt wird, von 0 auf 6 V zu Beginn des Austastimpulses und fällt dann im wesentlichen linear auf ungefähr 4 V in 0,5 msec ab. Danach bleibt die Spannung im wesentlichen auf 4 V während weiterer 0,5 msec stehen und fällt dann auf 0 ab. Die Spannungswerte und die Änderungen entsprechen den tatsächlich benutzten, aber es ist für den Fachmann klar, dass sowohl die Spannungen als auch die Änderungen der Spannungen innerhalb eines weiten Bereiches gewählt werden können in Übereinstimmung mit anderen Schaltungselementen des Modulators.

Der aus Fig. 4 ersichtliche Spannungsimpuls 59, der dem spannungsgesteuerten Oszülator 54 angelegt wird, bewirkt, dass letzterer ein frequenzmoduliertes Anpass-Burst-Signal liefert. Die Frequenz des Burst-Signals ändert sich im wesentlichen linear von ungefähr 65 kHz auf ungefähr 50 kHz in der Zeit, in der die Ausgangsspannung (Impuls 59) des Generators 53 von 6 V auf 4 V absinkt. Dann bleibt die Frequenz etwa konstant bei etwa 50 kHz, während die Ausgangsspannung auf einem Wert von etwa 4 V verbleibt. Nach der Verstärkung durch den Verstärker 55 wird das frequenzmodulierte Burst-Signal der Primärwicklung 60 des Transformators 56 angelegt, dessen Sekundärwicklung 61 am Wandlerelement 27A über Entkopplungsdioden 57 angeschlossen ist. Die Ausgangsspannung der Sekundärwicklung 61 wird so hoch wie für den Wandler 27A zulässig gemacht, beispielsweise mit einer Spannung von etwa 300 V zwischen zwei Scheiteln, wobei eine Dioden-Kondensator-Kombination 62 dem Element 27A eine Vorspannung von ungefähr 150 V Gleichspannung nach mehreren Zyklen liefert. Die Ausgangsspannung treibt das Element 27A und bewirkt, dass ein stark gerichtetes entsprechend frequenzmoduliertes Ul-traschall-Burst-Signal ausgestrahlt wird, wie dies durch die Pfeile 63 in Fig. 3 angedeutet ist.

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

Die Entkoppeldioden 57 bewirken eine Entkopplung der Transformatorsekundärwicklung 61 vom Wandlerelement, während ein Echo empfangen wird. Bei der Aussendung ist der Spannungsabfall von ungefähr 0,7 V über den Dioden so klein gegenüber der 300 V-Spannung Spitze-Spitze, welche die Treiberspannung bildet, dass die Entkoppeldioden keine Wirkung auf die Aussendung haben. Während des Empfangs liegen jedoch die vom Element 27A erzeugten Echosignale im Bereich zwischen 2 n V 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 A 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 27 A auf 5 etwa 150 V Gleichspannung. Die Eingangsimpedanz des Vorverstärkers 65 wird der Wandlerelementimpedanz angepasst (ungefähr 12 kQ). Die Ausgangsimpedanz des Vorverstärkers wird so gewählt, dass sie mit dem höchsten Q-Wert des Filters 51 kompatibel ist, und dieser Wert beträgt etwa 70. Der Ver-io stärkungsgrad des Vorverstärkers liegt bei etwa 48 dB.

Das Filter 51 ist ein LC-Filter, bestehend aus der Sekundärwicklung 61 des Transformators 51, die die Induktanz des Filters bildet, und Kondensatoren 68,69, zwischen denen der Ausgang des Vorverstärkers 65 angelegt ist. Ein Abgriff 70, relativ i5 dicht an der Masseverbindimg der Sekundärwicklung, legt den Ausgang des Filters an den Eingang 71A eines Verstärkers 71 mit hoher Ausgangsimpedanz, und zwar über einen Widerstand 72, der einen Wert von etwa 1 kQ besitzt. Ein parallel zu dem LC-Kreis des Filters liegender Widerstand 72 bildet einen Teil 20 einer vorprogrammierten Steuervorrichtung 66 zur Veränderung des Q-Wertes des Filters; Die Steuervorrichtung 66 zur Veränderung der Güte Q weist ausserdem einen Stromgenerator 73 und eine dynamisch veränderbare Widerstandsschaltung 74 in Reihe zu dem Widerstand 72 und dem Eingang 71A auf. 25 Die Widerstandsschaltung 74 weist einen Festwiderstand 75 von ungefähr 1MQ 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 30 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, A f, auf die Konstantfrequenzimpulslänge wie folgt bezogen: 0,2/(Kon-stantfrequenzimpulslänge». Gemäss der bevorzugten Ausführungsform sollte die Halbleistungsbandbreite des Filters bei etwa 0,8 kHz in der Nähe des Endes der Empfängerentfernungszeit liegen, wenn Echosignale von entfernt liegenden Gegenständen bearbeitet werden. Während des Anfangsabschnitts der Empfängerentfernungszeit, d.h. wenn Echosignale von im Nahbereich gelegenen Gegenständen behandelt werden, muss die Bandbreite des Filters so sein, dass alle Frequenzen des «Zirpsignals» hindurchgelassen werden. So muss der Filter anfänglich eine Halbleistungsbandbreite von ungefähr 30 kHz haben und die Mittelfrequenz liegt dann bei etwa 50 kHz. Die erforderliche 45 Änderung in der Bandbreite wird dadurch erhalten, dass die Güte Q des Filters von etwa 5 zu Beginn der «Entfernungszeit» auf etwa 70 in der Nähe des Endes geändert wird. Bei einer typischen LC-Schaltung mit einer Kapazität von ungefähr 300 Pf muss der Widerstand parallel zur Schaltung sich von ungefähr

50

1 kQ auf ungefähr 1 MQ ändern.

Der Widerstand parallel zur LC-Schaltung des Füters 51 ist der wirksame Widerstandswert des Widerstandes 72 in Reihe mit der Pärallelkombination von Widerstand 7 5 und Dioden 7 6. 55 Der dynamische Widerstand der Diode 76 für kleine Wechselstromsignale, die durch den Vorverstärker 65 geliefert werden, ist ungefähr invers proportional zu dem Gleichstromfluss durch die Diode und im wesentlichen unabhängig von der exakten Diodencharakteristik. Wenn der Gleichstromfluss relativ hoch 60 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 wesentüchen nur noch vom Widefstand 72 abhängt. Infolgedessen hängt die Güte Q des Filters 51 bei hohem Stromfluss durch 65 die Diode 76 vom Widerstandswert des Widerstandes 72 ab und dieser wird so unter Berücksichtigung des induktiven Widerstandes und des kapazitiven Widerstandes des Füters 51 gewählt, dass sich ein Gütewert Q ergibt, der die Filterbandbreite

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so einstellt, dass alle Frequenzen des Zirpsignals durch den Fil- begrenzen den Sendeimpuls, aber der Verstärker 71 wird noch ter gelangen. bis zu einem gewissen Grad übersteuert. Er ist jedoch so ausge-

Wenn der Stromfluss durch die Diode 76 relativ niedrig ist, bildet, dass er schnell zurückgestellt wird und ein gefiltertes dann wird der dynamische Widerstand der Diode in die gleiche Echosignal ungefähr 0,3 msec nach Aussenden des Impulses

Grössenordnung gelangen wie der Widerstandswert des Wider- 5 verarbeiten kann. Die Ausgangsimpedanz dieses Verstärkers ist

'stands 75, was zur Folge hat, dass der wirksame Widerstands- niedrig und der Verstärkungsgrad beträgt etwa 65 dB.

wert des Filters 51 im wesentlichen vom Widerstand 75 ab- Der Ausgang des Verstärkers 71 wird der Detektorschal-

hängt. Infolgedessen hängt der Gütewert Q des Filters bei nie- tung 67 zugeführt, die eine herkömmliche Klemmschaltung 80,

drigem Stromfluss durch die Diode 76 vom Widerstandswert einen RC-Integrator 81 und einen Detektor 82 aufweist. Die des Widerstandes 75 ab, der so gewählt ist, dass eine Bandbreite 10 Schaltung 80 wird durch einen Austastgenerator 83 angetrie-

erhalten wird, die so gut wie möglich an die feste Frequenz des ben, der einen Austastimpuls 84 gemäss den Austastimpulsen

Burst-Signals angepasst ist. 58 (Fig. 4 (h)) erzeugt. Der Impuls 84 dauert ungefähr 1,5 msec

Die zeitliche Veränderung des der Diode 76 durch den und während dieses Impulses ist die Klemmschaltung 80 wirk-

Stromgenerator 73 gelieferten Stromes ist derart, dass eine ge- sam und legt den Detektor an Masse.

eignete Veränderung des wirksamen Widerstandswertes parallel 15 Nach dem Austastimpuls wird ein Echosignal, das den Filter zur LC-Schaltung des Filters 51 gewährleistet wird. Zu diesem 51 durchlaufen hat und durch den Verstärker 71 verstärkt wur-

Zweck spricht der Generator 73 auf den Austastimpuls 58 an de, gleichgerichtet und einer Korrelation unterworfen. Der In-

und erzeugt einen Gleichstrom, der anfänglich für eine relativ tegrator 81 ist so aufgebaut, dass mehrere Zyklen eines Echosi-

kurze Zeit zu Beginn der Empfängerentfernungszeit hoch ist gnals an den Integrator innerhalb einer gegebenen Zeitspanne und dann monoton, wie durch die Kurve 77 in Fig. 4 (e) angege- 20 (z.B. 0,2 msec) angelegt werden müssen, um am Kondensator ben, abfällt. Die Kurve 77 ist so beschaffen, dass sie mit relativ einen solchen Aufbau zu erreichen, dass der Schwellwertpegel einfachen Schaltungselementen betriebssicherer und stabiler des Verstärkers 84 erreicht wird, so dass ein Bereichsimpuls 17

aufgebaut werden kann als eine monoton ansteigende Kurve. gebildet wird. Wenn auch die benutzte Korrelationstechnik das

Durch eine Schaltung von RC-Kreisen kann ein geeigneter Signal-Rausch-Verhältnis des Eingangssignals nicht verbessert,

Stromgenerator aufgebaut werden, wobei jeder der Kreise un- 25 so wird doch eln Füter geschaffen, das einzelne Spitzen sperrt,

terschiedliche Zeitkonstanten besitzt, wodurch der sich vermin- die infolSe der Logikkreise auftreten können, die dem Mecha-dernde Strom geliefert wird. Die Kurve 77 weist drei Abschnitte nismus 2111 Bewegung des Objektivträgers der Kamera zugeord-

auf: einen Übergangsabschnitt 77A, der etwa 4 msec dauert, in net SHld'

denen der Strom rapide auf einen im wesentlichen konstanten Wie erwahnt>liefert das Fllter mt veränderbarer Güte Q Wert absinkt, einen Anfangsabschnitt 77B, der etwa 6 msec 30 eme Slch vergrössernde Verstärkung im Laufe der Sende-Emp-dauert, während dessen der Strom im wesentlichen konstant fangszeit. Die Verstärkung des Verstärkers 71 kann jedoch auch bleibt, und einen Endabschnitt 77C, in dem der Strom im we- während der Sendezeit mittels eines Sägezahngenerators 96 ge-sentlichen linear absinkt. Während des Abschnitts 77A steigt ändert werden, der gemäss einem Austastimpuls 58 des Aus-der wirksame Widerstand parallel zu der LC-Schaltung an, aber tastgenerators 52 kontinuierlich eine sich verstärkende Verstärke Güte Q des Filters ist in erster Linie abhängig von dem 35 kungssteuerung dem Verstärker 71 in der vorbestimmten Sen-Widerstandswert des Widerstands 72 und ändert sich nur wenig, de-Empfangs-Zeit von etwa 42 msec liefert, wodurch sich ein wie aus Fig. 4 (f) ersichtlich ist. Über den Abschnitt 77B leibt kontinuierlich erhöhender Verstärkungsgrad ergibt, wenn das die Güte Q des Filters im wesentlichen konstant. Demgemäss Intervall fortschreitet.

sind für Gegenstände innerhalb eines Bereiches von ungefähr 40 Mit einer nur geringfügigen Abwandlung wird die obige 1,5 m die Bandbreite und die Durchlässigkeit des Filters im Schaltung in die Lage versetzt, in unterschiedlichen Betriebswesentlichen konstant. Bei weiter als 1,5 m entfernt liegenden weisen zu arbeiten. Wie erwähnt, wird gemäss der bevorzugten Gegenständen fällt die Bandbreite graduell ab und die Güte Q Arbeitsweise ein einziger Burst-Impuls benutzt, nämlich ein des Filters steigt an und die Filterdurchlässigkeit sinkt, wie aus einziger Sendeimpuls mit einer Länge von 1 msec. Diese Anord-Fig. 4 (g) ersichtlich ist. Die Änderung der Filterdurchlässigkeit 4J nung ohne Sägezahnverstärkung erlaubt die Bestimmung von kann als Änderung der wirksamen Verstärkung des Empfängers Entfernungen zwischen 25 cm und etwa 5 m. Die Gesamtzeit, angesehen werden und der wirksame Verstärkungsgrad ist rela- die benötigt wird, um die Entfernung zu messen, ist dabei kürzer tiv niedrig und im wesentlichen konstant für Gegenstände bis zu als 35 msec. Die Schaltung kann auf Entfernungsbereiche bis einer Entfernung von ungefähr 1,5 m. Ein Ansteigen ergibt sich etwa 9 m ausgedehnt werden, wenn ein Verstärker mit sägefür Gegenstände, die weiter entfernt liegen, und dies entspricht 5Q zahnförmiger Verstärkungszunahme benutzt wird. Diese Beden oben erläuterten Prinzipien. triebsart ist zu bevorzugen in Verbindung mit einer Schnapp-

Demgemäss bleibt die Bandbreite etwa 9 msec oder etwa schusskamera, da hierbei die Fokussierung und: Belichtung mit ein Fünftel bis ein Viertel der vorbestimmten Entfernungszeit fmeT einzigen manuellen Betätigung durchgeführt werden von 42 msec auf einem relativ breiten Wert konstant und wird können.

dann graduell über den Rest der Entfernungszeit schmaler. In 55 Gemäss einer abgewandelten Ausführungsform kann der anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass die Bandbreite «Zirp»-Abschnitt des Burst-Impulses digital in einer Stufenan-und die Güte Q des Filters während des Anfangsabschnitts der Ordnung gebildet werden, wie es aus Fig. 6 ersichtlich ist, wobei Entfernungszeit konstant bleiben, wenn Echos von im Nahbe- gemäss dem 42 msec-Austastimpuls 58 vom Austastgenerator reich gelegenen Gegenständen empfangen werden (bis zu 1,5 52 ein Stufenfrequenzimpuls 120 mittels eines Zeitgebers 122 m), so dass der Empfang sämtlicher «Zirpfrequenzen» gewähr- 60 und eines programmierten Teilers 124 geliefert wird. Wie aus leistet ist und ein schnelles Filteransprechen erfolgt. Dann wird Fig. 7 ersichtlich, fällt der Impuls 120 in mehreren kleinen Studie Bandbreite während des Restes der Entfernungszeit schma- fen von 65 kHz auf 50 kHz.

1er, um das Signal-Rausch-Verhältnis zu vergrössern. Gemäss einer abgewandelten Arbeitsweise könnten mehre-

Der Ausgang des Filters 51 wird dem Eingang 71A des re verschiedene Impulse benutzt werden, und zwar je einer für

Verstärkers 71 zugeführt, der eine hohe Eingangsimpedanz be- 65 unterschiedliche Bereiche. So könnte beispielsweise ein kurzer sitzt, um eine Belastung des Filters und eine Verminderung von Impuls benutzt werden für Gegenstände von 10 cm bis 1 m. Ein dessen Güte Q zu vermeiden. Die antiparallel geschalteten Dio- zweiter und längerer Impuls könnte benutzt werden für weitere den der Q-Steuerschaltung 76 und die Lage des Abgriffs 70 Entfernungen. Der Gütegrad Q des Filters müsste jedoch dann

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durch die Impulslänge eingestellt werden. Die maximale Güte Q Filterfrequenz oder die Frequenzverschiebung, die durch die würde dann für unterschiedliche Impulse unterschiedlich sein. Bewegung des Zieles bewirkt wird (Doppler-Effekt), nur die Da das Signal-Rausch-Verhältnis proportional zur Quadratwur- Messungen bei fernen Gegenständen, wo die Konsequenzen zel der Impulslänge ist, würde eine Änderung der Impulslänge weniger wichtig sind, wenn das System in Verbindung mit einer die Möglichkeit schaffen, den Bereich zu vergrössern. Wenn ein s photographischen Kamera benutzt wird. Je grösser die Fre-System einen 5 m-Bereich mit einem 0,5 msec-Impuls hat, dann quenzveischiebung, desto kürzer ist die beeinträchtigte Entfer-könnte ein System mit einer maximalen Impulslänge von 5 msec nung. Dieser graduelle Einfluss muss verglichen werden mit eine Bereichsinformation für Gegenstände bis zu 6,5 m liefern. dem Gesamtverschwinden des Echos bei einer gewissen Ver-Der Gütegrad des Filters würde jedoch vorzugsweise zehmal Schiebung bei allen Entfernungen für ein System mit konstanter höher sein. io Filtergüte Q.

Die Erfindung ist auch in der Lage, in einer Betriebsweise Die Wahl der Frequenzen, die Impulsdauer und dergleichen mit kontinuierlicher Pulsation zu arbeiten, und in dieser Ab- sind nur als beispielsweise zu werten. Es ist klar, dass diese Wandlung ist sie anwendbar für eine Filmkamera, bei der die Parameter gemäss dem jeweiligen Entfernungsmesssystem geScharfeinstellung während des Laufs der Kamera nachgeführt ändert werden können. So wurde beispielsweise die Frequenz wird. Wenn ein langsamer Antrieb zur Bewegung des Objektiv- 15 von 50 kHz auf der Basis der längsten Entfernung gewählt, die trägers benutzt wird, würde eine Integration der Echos erlangt betriebssicher in Gegenwart von akustischen und thermischen werden, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis verbessert wird. Rauschsignalen gemessen wird. Andere Betrachtungen können

Die Veränderung der Güte Q des Filters, die bei dem bevor- aber bei der Frequenzwahl massgeblich sein, beispielsweise zugten Ausführungsbeispiel benutzt wurde, hat zahlreiche Vor- Wandlergrösse, Bildwinkel und dergleichen.

teile bei Benutzung eines Entfernungsmesssystems für eine Ka- 20 Auch die beschriebene Technik zur Veränderung des wirk-mera. In den meisten Fällen erübrigt sich die Notwendigkeit für samen Widerstandes des Filters ist nur als Beispiel zu werten, eine getrennte Sägezahnverstärkung bei der allgemeinen Form, Der Widerstand kann in Reihe mit der LC-Schaltung liegen wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Zweitens wird die Notwendigkeit anstelle der dargestellten Parallelschaltung. Bei dieser Ausfüh-eines angepassten Filters vermieden, der zum Empfang von rungsform würden unterschiedliche Werte für die Widerstände

Zirpsignalen erforderlich wäre, und dadurch wird die Schaltung 25 erforderlich sein. Anstatt der stromgesteuerten Diode könnte vereinfacht, und es wird dennoch die Verwendung von «Zirpsi- ein Feldeffektransistor benutzt werden, der in der Depletions-gnalen» möglich, die die Empfindlichkeit gegenüber Interferen- Arbeitsweise arbeitet, wobei vorzugsweise dieser in Verbindung zen bei Objekten im Nahbereich vermindern, ohne merklich das mit einem Transistor benutzt wird, der im Parallelbetrieb ar-Signal-Rausch-Verhältnis für entfernt liegende Gegenstände zu beitet.

beeinträchtigen. Drittens ist die Filtergüte Q niedrig bei nahe- 30 Die Entfernungsmesssysteme 11 und IIA sind auch allge-liegenden Gegenständen, wo eine absolute Genauigkeit am meiner als nur für Kameras anwendbar. Beispielsweise sind sie meisten benötigt wird, und eine solche niedrige Filtergüte Q hat anwendbar zur Unterstützung blinder Personen oder zur Aufeine schnelle Anstiegszeit zur Folge, wodurch eine gute Genau- rechterhaltung eines geeigneten Abstandes zwischen Fahrzeu-igkeit gewährleistet wird. Schliesslich beeinträchtigt eine eiek- gen oder für sonstige Anwendungen, die Informationen über tronische Drift in der Ausgangsfrequenz im Vergleich zu der 35 Entfernungen benötigen.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims (19)

1. 629 312

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Entfernungsmesser 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, dadurch 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 verarbeitet.
2. 2. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Empfänger eine Bandpassfilterschaltung (39 ; 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 durchlasst.
3. 3. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterschaltung des Empfängers ein bezüglich der Bandbreite einstellbares Filter (40) aufweist, das synchron derart gesteuert wird, dass bei Empfang des ersten Abschnitts des Echos die Bandbreite breit und während des zweiten Abschnitts des Echos die Bandbreite schmal und auf die Festfrequenz abgestimmt ist.
4. 4. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 3,

   dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt mit voneinander unterschiedlichen Frequenzen der Anfangsabschnitt des ausgestrahlten Impulses ist.
5. 5. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 4,

   dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt 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. 6. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 5,

   dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt eine sich vermindernde Frequenz zwischen 65 kHz und 50 kHz besitzt.
7. 7. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 6,

   dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt des ausgesandten Impulses etwa ein Fünftel der Gesamtdauer des Impulses ausmacht.
8. 8. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt des ausgesandten Impulses mindestens ein Viertel der Gesamtdauer des Impulses ausmacht.
9. 9. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt des abgestrahlten Impulses sich in diskreten Stufen ändernde Frequenzen aufweist.
10. 10. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung der Bandbreite der Filterschaltung eine Impedanzschaltung (72,74,75,76) vorgesehen ist, welche vom Stromfluss durch eine Diode (76) eingestellt wird.
11. 11. Entfernungsmessernach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung des Stromflusses durch die Diode (76) ein programmierter Stromgenerator (73) vorgesehen ist.
12. 12. Entfernungsmessernach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterschaltung eine LC-Schaltung (60,61,68,69) aufweist, die ein Filter mit einer bei Veränderung der Filtergüte (Q) gleichbleibenden Mittelfrequenz definiert.
13. 13. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 12, zur Anwendung bei einer Lauf bildkamera, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung in automatisch vorgegebenen Zeitabständen erfolgt.
14. 14. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei langsamen Bewegungen des Fokussiergliedes (14) die Entfernungsinformation gemittelt wird.
15. 15. Entfernungsmesser nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterschaltung eine einstellbare Filtergüte Q besitzt und dass eine programmierte Q-Steu-erschaltung vorgesehen ist, um den Q-Wert der Filterschaltung während des Empfangs des zweiten Abschnitts des Echos zu erhöhen und dass ein Verstärker vorgesehen ist, um den Ausgang der Filterschaltung zu verstärken und dass eine programmierte Verstärkersteuerschaltung den Verstärkungsgrad des Verstärkers während des zweiten Abschnitts vergrÖssert.
16. 16. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandbreite der Filterschaltung durch Änderung des Q-Wertes der Filterschaltung geändert wird.
17. 17. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer des abgestrahlten Impulses 1 ms beträgt.
18. 18. Entfernungsmesser nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger einen Detektor aufweist, der auf den Ausgang der Filterschaltung anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Grösse des Ausgangssignals der Filterschaltung über einem vorbestimmten Wert liegt.
19. 19. Entfernungsmesser nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modulator für die Modulation der abgestrahlten Frequenz einen Transformator umfasst, dessen Sekundärwicklung an den Wandler über eine Entkopp-lungsvorrichtung angeschaltet ist, die die Sekundärwicklung vom Wandler entkoppelt, wenn letzterer ein Echosignal erzeugt und dass ein Oszillator varialbler Frequenz an die Primärwicklung des Transformators angeschlossen ist und dass die Filterschaltung ein LC-Filter ist, dessen Induktivität durch die Sekundärwicklung 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.