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Vorrichtung zum Kompensieren ungleicher Helligkeitsverteilung bei
elektrooptischen Entfernungsmessern (Zusatz zu Patent ... Patentanmeldung P 19 34
186.7) Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung der im Patent ... (Patentanmeldung
P 19 34 186.7) geschützten Erfindung.
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Gegenstand der Hauptpatentanmeldung ist ein Verfahren zum Kompensieren
ungleicher Helligkeitsverteilung im Bereich der Meßzone eines anzumessenden Objekts
bei elektrooptischen Entfernungsmessern. die ein vom Objekt
reflektiertes
Strahlenbündel mit Hilfe eines photoelektrischen Empfängers zur Entfernungsmessung
auswerten, wobei mindestens ein weiterer photoelektrischer Empfänger vorgesehen
ist, der in einer Differenzschaltung liegt und mit einem von der Meßstelle reflektierten
Strahlenbündel beaufschlagt wird. das gegenüber dem auf den ersten Empfänger fallenden
Strahlenbündel spiegelbildlich versetzt ist.
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Durch das in der Hauptpatentanmeldung vorgeschlagene Verfahren ist
erreicht, daß Intensitätsdifferenzen innerhalb des auf den einen photoelektrischen
Empfänger treffenden Strahlenbndels durch eine gleich große, jedoch entgegengesetzt
wirkende Intensitätsdifferenz des den anderen Empfänger beleuchtenden Strahlenbündels
kompensiert werden. Dadurch ist im abgeglichenen Zustand des Entfernungsmessers
neben der Mittlung der Strahlungsenergie stets auch die für eine optimale Scharfeinstellung
erforderliche flächenmäßige Mittlung des Strahlenbündels auf den photoelektrischen
Empfängern vorhanden.
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Zur Durchführung des vorgeschlagenen Kompensationsverfahrens ist gemäß
der Hauptpatentanmeldung eine Vorrichtung vorgesehen, mit einem optischen Abbildungssystem.
welches das vom Objekt reflektierte Strahlenbündel als Strahlenfleck auf dem photoelektrischen
Empfänger abbildet, der, wie an sich bekannt, zwei mit geringem Abstand voneinander
angeordnete, in einer Differenzschaltung liegende Zellen aufweist. die bei gleichem
auffallenden Energiestrom gleiche Ausgangsströme liefern, und mit einem weiteren,
in die Differenzschaltung einbezogenen Zellenpaar sowie mit einem diesem zugeordneten
optischen Aboildungssystem. das von dem reflektierten Strahlenbündel einen Strahlenfleck
auf dem Zeflenpaar abbildet.
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welcher gegenüber dem auf das andere Zellenpaar treffenden Strahlenfleck
spiegelbildlich versetzt ist.
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Eine derart ausgebildete Vorrichtung ist in teilemäßiger und räumlicher
Hinsicht noch verhältnismäßig aufwendig, was insbesondere davon herrührt, daß zur
Erzielung des angestrebten Kompensationseffekts insgesamt vier paarweise angeordnete
photoelektrische Zellen benötigt werden. deren genauer gegenseitiger Aogleich oft
erhebliche Schwierigkeiten bereitet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung
des Kompensationsverfahrens nach Anspruch 1 der Hauptpatentanmeldung unter Beibehaltung
der erwähnten Vorzüge zu schaffen, die sich durch besondere bauliche Einfachheit
auszeichnet, einen raumgedrängten Aufbau hat und leicht zu justieren ist.
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Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Strahlengang
der beiden Strahlenbündel ein Spiel gelsystem angeordnet ist, durch welches jedes
Strahlenbündel in zwei separate Teilstrahlenbündel derart aufspaltbar ist, daß jeder
photoelektrische Empfänger mit je einem aus unterschiedlichen Bereichen der Meßstelle
stammenden Teilstrahlenbündel des einen und anderen Strahlenbündeis beaufschlagt
wird.
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Der besondere Vorteil einer in dieser Weise ausgebildeten Vorrichtung
besteht darin, daß zur Erzielung des angestrebten Kompensationseffektes anstelle
von vier photoelektrischen Empfangseinheiten oder zwei Doppelemprängern nur noch
zwei Einzelempfänger, beispielsweise zwei Photowiderstände, benötigt werden. Jeder
dieser Empfänger hat eine durchgehende Empfangsfläche, im Gegensatz zu Doppelempfängern,
welche durch einen elektrisch neutralen Steg voneinander
getrennt
sind. Infolgedessen arbeitet die vorgeschlagene Vorrichtung auch dann noch einwandfrei,
wenn die auf den Empfängern abgebildeten Strahlenflecke einen sehr kleinen Durchmesser
haben. Ein weiterer Vorzug der vorgeschlagenen Anordnung liegt in der einfachen
Justierung ihres elektrischen Abgleichkreises, da nur die Kenndaten zweier Finzelempfänger
berücksichtigt zu werden brauchen.
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Die zum Abgleich des Entfernungsmessers erforderliche Verteilung der
vier Teilatrahlenbündel auf den beiden photoelektrischen Empfängern in Abhängigkeit
vom.jeweiligen Abstand des angemessenen Objekts Iässtrr,sich auf einfache Weise
dadurch erreichen, daß das Spiegelsystem quer zur optischen Achse der beiden Strahlenbündel
beweglich ist.
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In der Reschreibung wird der Erfindungsgegenstand anhand eines in
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt: Figur
1 die für die Erfindung wesentlichen Teile des Entfernungsmessers in schematischer
Darstellung, Figur 2 die photoelektrischen Empfänger des Entfernungsmessers im abgeglichenen
Zustand.
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Figur 3 eine die beiden photoelektrischen Empfänger enthaltende Brückenschaltung.
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DieJenigen Teile, die mit den in der Hauptpatentanmeldung gezeigten
gleichbedeutend sind, tragen dieselben Bezugszeichen wie dort.
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Wie in der Hauptpatentanmeldung ist ein aus einer Strahlquelle 1 und
einem Reflektor 2 (Figur 1) bestehendes optisches Sendesystem vorgesehen. welches
die erzeugte Strahlung in Form eines Strahlenbündels auf das anzumessende Objekt
wirft. Die'Strahlung wird dabei zweckmäßig so stark gebündelt, daß sie auf einzelne
Teile des anzumessenden. Oojekts gerichtet werden kann, sodaß die Entfernung des
betreffenden Objektteils für die Einstellung maßgebend ist. Die von der Strahlquelle
1 abgegebene Strahlung gehört vorzugsweise dem langwelligen Infrarotbereich an,
damit Störungen des Entfernungsmessers durch sichtbares Licht vermieden werden.
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Der vom anzumessenden Objekt reflektierte Anteil des Strahlenbündels
trifft auf einen Umlenkspiegel 3. der die Strahlen einem optischen Abbildungssystem
zuführt, welches aus einer Einzellinse 4 besteht. Das die Linse se durchdringende
Strahlenbündel trifft auf ein Spiegelsystem 30, das zwei rechtwinklig zueinander
stehende Spiegelflächen 31,32 aufweist. welche das Strahlenbündel in zwei Teilstrahlenbündel
33,34 aufspalten können. Das von der Spiegelfläche 31 erfasste Teilstrahlenbündel
33 wird dabei einem photoelektrischen Empfänger 35 zugeführt, während das auf die
Spiegelfläche 32 fallende Teilstrahlenbündel 34 einen photoelektrischen Empfänger
36 beaufschlagt. Als photoelektrische Empfänger werden im Ausführungsbeispiel zwei
infrarotempfindliche Photowiderstände benutzt, welche in einer nachstehend näher
beschriebenen Dirferenzschaltung liegen und bei gleichem auffallenden Energiestrom
gleiche Ausgangsströme liefern.
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Das in Richtung des Doppelpfeils 37 verschiebbar angeordnete Spiegelsystem
30 ist mit dem nicht dargestellten Objektiv einer Kamera oder eines Projektors in
an sich bekannter Weise derart verbunden, daß jeder Stellung des Spiegelsystems
eine bestimmte F,ntfernungseinstellung des Oojektivs zugeordnet ist. Befindet sich
das anzumessende Objekt beispielsweise sehr weit von der Kamera entfernt. so ergibt
sich für den reflektierten Strahlenanteil des von den Teilen 1,2 erzeugten Strahlenbündels
der in ausgezogenen Linien angedeutete Strahlenverlauf. Das Spiegelsystem 30 nimmt
dabei im abgeglichenen Zustand des Entfernungsmessers die in Figur 1 gezeigte Lage
ein, in welcher die Intensität des von der Linse 4 auf den beIden Spiegelflächen
31,32 entworfenen Strahlenflecks gleichmäßig auf den beiden Photowiderständen 35,36
verteilt ist. Diese Stellung des Spiegelsystems entspricht der Unendlicheinstellung
des Aufnahmeobjektivs.
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Rückt das anzumessende Objekt näher andie Kamera heran, so ändert
sich, wie in Figur 1 anhand der gestrichelten Linien gezeigt ist, der Finfallawinkel
des reflektierten Strahlenanteils. Dies hat zur Folge, dass das die Abbildungslinse
4 durchdringende Strahlenbündel auswandert und sich auf die Spiegelfläche 32 verlagert,
sodaß der Photowiderstand 36 stärker beleuchtet wird als der Widerstand 35. Das
dadurch erzeugte elektrische SIgnal setzt einen nachstehend noch näher beschriebenen
Verstellmechanismus in Tätigkeit, welcher das Spiegelsystem 30 zusammen mit dem
Objektiv soweit verstellt. bis ein Abgleich, d.h. eine Mittlung der-Strahlungsintensität
der beiden Teilstrahlenbündel 33,34 auf den Widerständen 35,36 vorhanden ist.
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Die Größe der hierzu erforderlichen Verschiebung ist ein
-Maß
für die Entfernung des angemessenen Objekts.
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Die vom Strahlenbündel erfasste Zone des anzumessenden Objekts hat
in der Regel hellere und dunklere Partien, deren Reflexionsvermögen unterschiedlich
groß ist.
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Diese Unterschiede machen sich in der Abbildung des Strahlenbündels
auf den Photowiderstanden 35,36 als Intensitätsdifferenzen bemerkbar, welche je
nach ihrer Verteilung Ungenauigkeiten in der Entfernungseinstellung verursachen
können.
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Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, hat das Teilstrahlenbündel 34, welches
im abgeglichenen Zustand des Entfernungsmessers von der Spiegelfläche 32 auf den
Photowiderstand 36 geworfen wird. oedingt durch eine dunkle Partie in der unteren
Hälfte der am Oojekt ausgeleuchteten Zone, eine geringere Intensität als das auf
den Photowiderstand 35 treffende Teilstrahlenbündel 33.
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In dem Bestreben, die Strahlungsintensität zu vermitteln, würde das
Spiegelsystem 30, bedingt durch das intensitätsschwächere Teilstrahlenbündel 34,
in eine Lage überwechseln, in welcher der Photowiderstand 36 einen weitaus größeren
Querschnittsanteil des die Linse 4 durchdringenden Strahlenbündels erfasst als der
Widerstand 35. Dies hätte zur Folge, dass die von der Regeleinrichtung bestimmte
Einstellage des Kamera- bzw.
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Projektorobjektivs erheblich von dessen Solleinstellage abweicht.
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Um derartige Fehleinstellungen zu verhindern, besitzt der Entrernungsmesser
eine Kompensationsvorrichtung in Form eines weiteren optischen Abbildungssystems.
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Letzteres ist in gleicher Weise aufgebaut wie das mit den Spiegelflächen
31,32 zusammenarbeitende Abbildungssystem 4 und umfasst eine Sammellinse 13, welche
den vom angemessenen Objekt reflektierten, auf einen Umlenkspiegel 14 treffenden
Strahlenanteil des von den Teilen 1,2 erzeugten Strahlenbündels als Strahlenfleck
auf zwei weiteren. rechtwinklig zueinander stehenden Spiegelflächen 38,39 des Spiegelsystems
30 abbildet. Die Spiegelflächen 38,39 spalten das die Linse 13 durchdringende Strahlenbündel
gleichfalls in zwei Teilstrahlenbündel 33'J34' auf, wobei das von der Spiegelfläche
38 erfasste Teilstrahlenbündel 34' dem Widerstand 35 zugeführt wird, während das
auf die Spiegelfläche 39 fallende Teilstrahlenbündel 33' zum Photowiderstand 36
gelangt.
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Als Spiegelsystem 30 dient im Ausführungsbeispiel ein einziger, quaderförmiger
Körper 40, dessen vier Seitenflächen verspiegelt sind.
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Die Linsen 4,13 haben die gleichen optischen Eigenschaften und denselben
Abstand vom Spiegelsystem 30. sodaß sich auf dessen Spiegelflächen 31,32 und 38,39
Strahlenflecke gleicher Größe ergeben.
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Die beiden Spiegelrlächenpaare 31,32 und 38,39,die beiden optischen
Abbildungssysteme 4,13 sowie die Umlenkspiegel 3,14 sind spiegelsymmetrisch zueinander
angeordnet, wobei die Symmetrieachze mit der Achse des Reflektors 2 zusammenfällt.
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Wie die in Figur 1 eingezeichneten Pfeile 16 und 17 erkennen lassen,
ist der von der Linse 13 auf den Spiegelflächen 38,39 abgeoildete Strahlenfleck
gegenüber dem auf die Spiegelflächen 31,32 treffenden Strahlenfleck spiegelbildlich
versetzt. Durch diese Maßnahme ist erreicht, daß sowohl die von der unteren Hälfte
der Meßstelle ausgehenden intensitätsschwächeren Teilstrahlenbündel 34',)4'als auch
die eine höhere Intensität aufweisenden Teilstrahlenbündel 33,33' im abgeglichenen
Zustand des Entfernungsmessers beide Photowiderstände beaufschlagen. Jeder Widerstand
erhält also Licht aus der unteren und der oberen Zone der MeB-stelle, wobei die
Intensität der auf den Photowiderstand 35 fallenden Teilatrahlenbündel 33,34? der
Intensität der den Photowiderstand 36 beaufschlagenden Teilstrahlenbündel 33',34
genau entspricht. Dies bedeutet, daß im abgeglichenen Zustand der Regeleinrichtung
nicht nur die Strahlungsintensität, sondern auch die Fläche der auf die beiden Photowiderstände
reflektierten Teilstrahlenbündel gemittelt ist, wie es die exakte Scharfstellung
des Bildes auf dem Film verlangt.
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Wie Figur 3 zeigt, sind die Photowiderstände 35,36 in einer von einer
Batterie 16' gespeisten Widerstandsbrücke 17' angeordnet. wobei der Photowiderstand
35 im einen Brückenzweig und der Photowiderstand 36 im anderen Brückenzweig liegt.
Außerdem enthält jeder Zweig einen Trimmwiderstand 18 bzw. 19. Die Diagonalspannung
der Brücke wird in der aus der Hauptpatentanmeldung ersichtlichen Weise einem Verstellmotor
zugerührt, welcher mit dem Oojektiv und dem Spiegelsystem 30 in Wirkungsverbindung
steht.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Anordnung ist wie folgt: Sobald
sich die Aufnahmeentfernung ändert, erfahren die die Linsen 4 und 13 durchdringenden
Strahlenbündel eine Versetzung gegenüber dem Spiegelsystem 30. Durch die ungleiche
Intensitätsbeaufschlagung der beiden Photowiderstände 35,36 entsteht in der Brücke
17'ein Signal, das den Verstellmotor einschaltet und zugleich dessen Drehrichtung
bestimmt. Die Motorwelle bewegt den Träger des Objektivs und das Spiegelsystem 30
so lange vor bzw. zurück, bis sich der Abgleich eingestellt hat.
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Dies ist dann der Fall, wenn das Spiegelsystem 30 bezüglich der beiden
die Linse 4 bzw. 13 durchdringenden Strahlenbündel eine solche Lage einnimmt, daß
die Spiegelflächenpaare 31,32 und 38,39 das auf sie treffende Strahlenbündel in
zwei Teilstrahlenbündel genau gleicher Größe aufspaltet, welche den beiden Photozellen
35,36 in der aus Figur 2 ersichtlichen Weise zugeordnet sind.