DE4319819C2 - Entfernungsmesser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Entfernungsmesser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Entfernungsmesser ist in einem Autofokusmechanismus einer Kamera verwendbar. Ein bekanntes, in Kameras verwendbares Autofokussystem ist ein aktives Infrarotlichtsystem. Bei dem aktiven Infrarotlichtsystem wird Infrarotstrah­ lung auf ein zu fotografierendes Objekt gerichtet und das reflektierte Infrarotlicht­ bild des Objekts wird auf einem Lagedetektor, wie beispielsweise einem PSD- Sensor zur Messung fokussiert. PSD steht hierbei für Position Sensitive Device. Die Entfernung des Objekts vom Entfernungsmesser wird basierend auf den Prin­ zipien des Triangulationsmeßverfahrens unter Verwendung des vom Lagedetektor erzeugten Signals gemessen.

Die vom Objekt reflektierte Infrarotstrahlung wird auf dem Lagedetektor durch eine vor dem Lagedetektor angeordnete, einzelne Linse fokussiert. Die reflektierte In­ frarotstrahlung, die durch die Linse getreten ist, wird auf dem Lagedetektor an ei­ nem vom Abstand zwischen Objekt und Entfernungsmesser abhängigen Auftreff­ punkt gebündelt. Das konventionelle aktive Infrarotlichtsystem ist derart ausgebil­ det, daß je kürzer der Abstand zwischen Objekt und Entfernungsmesser wird, de­ sto näher an einem Ende des Lagedetektors wird die vom Objekt reflektierte Infra­ rotstrahlung auf diesem gebündelt. Das vom Lagedetektor erzeugte Ausgangs­ signal wird schwächer, wenn der Auftreffpunkt der Strahlung das nichtlineare Ende erreicht, weil das fokussierte Bild auf dem Lagedetektor zum nichtlinearen Ende des Lagedetektors zunehmend elliptisch wird. Folglich ist es für das kon­ ventionelle aktive Infrarotsystem schwierig, die Entfernung eines Objekts vom Entfernungsmesser mit ausreichender Genauigkeit über einen weiten Entfer­ nungsbereich zu messen.

In der DE 34 01 609 C2 und der US 4983088 sind Entfernungsmesser beschrie­ ben, bei denen das Licht aus verschiedenen Entfernungen auf verschiedene Auf­ treffpunkte des Lagedetektors fällt. Die Entfernungsmesser arbeiten nach dem Triangulationsverfahren, wobei der Entfernungsmessung ein fester Basisabstand als Bezugsgröße zugrunde liegt. Der Basisabstand gibt dabei den Abstand an, den die in dem jeweiligen Entfernungsmesser vorgesehene Optik von der opti­ schen Achse einer Strahlungsquelle hat. Auch bei diesen Entfernungsmessern bereitet es Probleme, die Objektentfernung über einen weiten Entfernungsbereich hinreichend genau zu bestimmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Entfernungsmesser relativ einfacher Ausfüh­ rung zu schaffen, der es ermöglicht, Entfernungen mit hoher Genauigkeit über ei­ nen weiten Entfernungsbereich zu messen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Entfernungsmesser mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprü­ chen angegeben.

Zwei Ausführungsbeispiele werden anhand der Zeichnungen detailliert beschrie­ ben. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Entfernungsmesser gemäß einem ersten Ausführungs­ beispiel,

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch einen Teil des in Fig. 1 gezeigten Entfernungsmessers,

Fig. 3 ein Blockdiagramm für eine den in Fig. 1 gezeigten Entfernungsmesser enthaltende Schaltungsanordnung,

Fig. 4 ein schematisches Diagramm, das die Beziehung zwi­ schen einem Lagedetektor und seinem Ausgangssignal zeigt,

Fig. 5 ein schematisches Diagramm, das die Beziehung zwi­ schen dem Ausgangssignal einer Entfernungsmeßein­ heit und dem Abstand eines Objekts vom Entfer­ nungsmesser zeigt,

Fig. 6 ein schematisches Diagramm, das die Beziehung zwi­ schen einem Entfernungssignal und dem Abstand ei­ nes Objekts vom Entfernungsmesser in einer zentralen Steuereinheit angibt und

Fig. 7 einen vergrößerten Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Entfernungsmessers gemäß ei­ nem zweiten Ausführungsbeispiel.

Wie in Fig. 1 gezeigt, hat ein Entfernungsmesser gemäß dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung eine Abstrahleinheit 10 und eine Entfernungsmeßein­ heit 20, die zueinander seitlich beabstandet, beispielsweise in einem nicht ge­ zeigten Kameragehäuse, angeordnet sind. Die Abstrahleinheit 10 hat eine Leuchtdiode (LED) 11 zum Abstrahlen infraroter Strahlung und eine Linse 12 zum Sammeln der ausgesandten infraroten Strahlung zu einem im wesentlichen pa­ rallelen Infrarotlichtstrahl. Der Infrarotlichtstrahl, der von der Abstrahleinheit 10 ausgesandt wird, wird auf ein Objekt S1 oder S2 gerichtet und dort reflektiert. Die reflektierte Infrarotstrahlung, die ein Bild des Objekts verkörpert, trifft auf die Ent­ fernungsmeßeinheit 20. Das Objekt S1 stellt eine Objektposition dar, die relativ nahe am Entfernungsmesser liegt, während das Objekt S2 eine Objektposition darstellt, die weiter entfernt vom Entfernungsmesser ist als die Position des Ob­ jekts S1.

Die Entfernungsmeßeinheit 20 hat ein Lichtabschirmfilter 21 und einen Lagede­ tektor 24, beispielsweise ein PSD, der hinter dem Lichtabschirmfilter angeordnet ist (siehe Fig. 1). Das Lichtabschirmfilter 21 führt die reflektierte Infrarotstrahlung auf eine Nahbereichsammellinse 22 und eine Fernbereichsammellinse 23, die voneinander getrennt und zwischen dem Lichtabschirmfilter 21 und dem Lagede­ tektor 24 angeordnet sind. Die Nahbereichsammellinse 22 und die Fernbereichsammellinse 23 sammeln die Infrarotstrahlung, die durch das Lichtab­ schirmfilter 21 getreten sind, auf dem Lagedetektor 24.

Die Entfernungsmeßeinheit 20 wird detailliert an Hand der Fig. 2 beschrieben. Die am Objekt reflektierte Infrarotstrahlung wird auf dem Lagedetektor an einem Auftreffpunkt gesammelt, der vom Abstand des Objekts vom Entfernungsmesser abhängt. Der Lagedetektor 24 erzeugt ein Entfernungssignal, das von dem Auf­ treffpunkt abhängt, auf dem die Infrarotstrahlung auf dem Lagedetektor 24 ge­ sammelt wird. Ein Lagedetektor weist einen linearen Abschnitt (entsprechend 24a und 24b) und einen nichtlinearen Abschnitt (entsprechend 24c und 24d) auf. So­ mit hat der Lagedetektor 24 dieses Ausführungsbeispiels zwei PSDs, die an den Enden ihrer linearen Abschnitte verbunden sind und somit einen durchgehenden linearen Abschnitt bilden, der länger ist als der eines einzelnen PSD. Außerdem führt diese besondere Anordnung zu einer Linearität des Lagedetektors 24, die von den außenseitigen Enden zum Zentrum zunimmt.

Der Lagedetektor 24 hat einen Nahbereicherkennungsabschnitt 24a und einen Fernbereicherkennungsabschnitt 24b, die aneinander grenzen. Der Nahbereich­ erkennungsabschnitt 24a liegt auf der linken Seite (wie in Fig. 2 gezeigt) des Mittelpunkts C des Lagedetektors 24. Der Fernbereicherkennungsabschnitt 24b ist auf der rechten Seite des Mittelpunktes C angeordnet. Der Lagedetektor 24 hat ebenso Abschnitte 24c, 24d, die ein nichtlineares Ausgangssignal erzeugen. Diese Abschnitte sind einerseits an der linken Seite des Nahbereich-erkennungs­ abschnittes 24a und andererseits an der rechten Seite des Fern-bereicherken­ nungsabschnittes 24b angeordnet. Wenn Infrarotstrahlung auf diese nichtlinearen Abschnitte 24c, 24d trifft, erzeugt der Lagedetektor 24 ein Ausgangssignal, das nicht proportional zum Abstand zwischen Objekt und Entfernungsmesser ist, d. h. keiner linearen Gleichung gehorcht.

Das Lichtabschirmfilter 21 hat einen lichtdurchlässigen Abschnitt 21a, der wenig­ stens die Infrarotstrahlung durchläßt und einen lichtundurchlässigen Abschnitt 21b, der das Licht einschließlich der Infrarotstahlung sperrt. Das Lichtabschirmfil­ ter 21 ist durch einen Antrieb 34 (gezeigt in Fig. 3) in der einen oder der anderen Richtung entsprechend dem Pfeil A abhängig von der Entfernung des Objekts S1 oder S2 vom Entfernungsmesser beweglich. Wenn der Abstand vom Entfer­ nungsmesser zum Objekt S2, das weiter von der Kamera entfernt angeordnet ist, gemessen werden soll, ist das Lichtabschirmfilter 21 in der rechten Stellung, wie in Fig. 2 gezeigt, angeordnet, um die vom Objekt S2 reflektierte Infrarotstrahlung durch den lichtdurchlässigen Abschnitt 21a zur Fernbereichsammellinse 23 zu leiten. Wenn der Abstand vom Entfernungsmesser zum Objekt S1, das näher zur Kamera angeordnet ist, gemessen werden soll, ist das Lichtabschirmfilter 21 in der linken Stellung angeordnet, um die vom Objekt S1 reflektierte Infrarotstrahlung durch den lichtdurchlässigen Abschnitt 21a zur Nahbereichsammellinse 22 zu lei­ ten. Das Verfahren, das bestimmt, wie das Lichtabschirmfilter 21 anzuordnen ist, wird später beschrieben.

Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Bewegen des Lichtabschirmfilters 21, wie dies durch den Pfeil A in Fig. 2 angezeigt ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt, wird ein Entfernungsmeßsignal, das von der Entfernungs­ meßeinheit 20 erzeugt wird, durch einen Analog/Digital-Wandler 31 in ein digitales Entfernungssignal umgewandelt. Das digitale Entfernungssignal wird einer zen­ tralen Steuereinheit 32 zugeführt. Die zentrale Steuereinheit 32 weist eine Mikro­ computer auf, der das digitale Entfernungssignal einem Komparator 33 zuführt. Der Komparator 33 vergleicht das zugeführte digitale Entfernungssignal mit einem vorbestimmten Grenzwertsignal und versorgt die zentrale Steuereinheit 32 mit ei­ nem Steuersignal, dessen Signalgröße davon abhängt, ob das digitale Entfer­ nungssignal größer oder kleiner als der vorbestimmte Grenzwert ist. Die zentrale Steuereinheit 32 antwortet auf das Steuersignal und steuert den Antrieb 34, um das Lichtabschirmfilter 21 zur linken oder rechten Stellung zu bewegen, wie in Fig. 2 gezeigt ist.

Im folgenden wird der Betrieb des Entfernungsmessers und die damit verbundene Schaltung unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 4, 5 und 6 beschrieben.

Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen dem Lagedetektor 24 und dessen Aus­ gangssignal. Wenn der Lagedetektor 24 auf ihn einfallende Infrarotstrahlung regi­ striert, werden an seinen ersten und zweiten Anschlüssen T1, T2 abhängig von dem Auftreffpunkt, auf den die Infrarotstrahlung auf den Lagedetektor 24 fällt, ent­ sprechende Ströme I1, I2 erzeugt. Die Stromstärke erhöht sich linear, wenn sich der Auftreffpunkt, auf den die Infrarotstrahlung auf den Lagedetektor 24 fällt, nä­ her zu dem Ende des Fernbereicherkennungsabschnitts 24b bewegt, das nächst zum nichtlinearen Abschnitt 24d liegt. Die Stromstärke I2 steigt linear an, wenn sich der Auftreffpunkt, auf den die Infrarotstrahlung auf den Lagedetektor 24 fällt, näher zu dem Ende des Nahbereicherkennungsabschnitts 24a bewegt, das nächst zu dem nichtlinearen Ausgangsbereich 24c liegt. Die Stromstärken I2, I1 stimmen überein, wenn die Infrarotstrahlung auf den Mittelpunkt C des Lagede­ tektors 24 fällt. Wenn der Strom I1 über einen mit dem ersten Anschluß T1 ver­ bundenen Widerstand fließt, wird eine Spannung V1 über dem Widerstand er­ zeugt. Wenn der Strom I2 durch einen mit dem zweiten Anschluß T2 verbundenen Widerstand fließt, wird eine Spannung V2 über dem Widerstand erzeugt. Die Entfernungsmeßeinheit 20 erzeugt ein Entfernungsmeßsignal VAF aus dem Quo­ tienten der beiden Spannungen (VAF = V1/V2). In diesem Ausführungsbeispiel haben die mit dem ersten bzw. zweiten Anschluß verbundenen Widerstände den gleichen Widerstand. Somit kann das durch die Entfernungsmeßeinheit 20 er­ zeugte Entfernungsmeßsignal durch VAF = I1/I2 dargestellt werden.

Beim Auftreffen der Infrarotstrahlung auf dem Fernbereicherkennungsabschnitt 24b nähert sich das von der Entfernungsmeßeinheit 20 erzeugte Entfernungs­ meßsignal VAF dem Wert 1, wenn das Objekt S2 nach Unendlich bewegt wird; d. h. die reflektierte Infrarotstrahlung auf den Mittelpunkt C fällt. Das Entfernungs­ meßsignal VAF nähert sich dem Wert 10, wenn das Objekt S2 auf eine mittlere Entfernung hin bewegt wird; d. h. die reflektierte Infrarotstrahlung näher zum nicht­ linearen Ausgangsbereich 24d fällt. Dies ist in Fig. 5 mit der durchgehenden Li­ nie L2 dargestellt.

Beim Einfallen der reflektierten Infrarotstrahlung auf den Nahbereicherkennungs­ abschnitt 24a nähert sich das durch die Entfernungsmeßeinheit 20 erzeugte Ent­ fernungsmeßsignal VAF dem Wert 0,1 wenn das Objekt S1 zu einer mittleren Entfernung hin bewegt wird, d. h. die reflektierte Infrarotstrahlung näher zum nicht­ linearen Ausgangsbereich 24c einfällt. Das Entfernungsmeßsignal VAF nähert sich dem Wert 1, wenn das Objekt S1 zu einer nahen Entfernung hin bewegt wird, d. h. die reflektierte Infrarotstrahlung auf den Mittelpunkt C fällt. Dies ist in Fig. 5 mit der durchgehenden Linie L1 dargestellt. Die vertikale Achse des in Fig. 5 ge­ zeigten Graphen gibt logarithmische Werte an.

Das Entfernungsmeßsignal VAF wird durch den A/D-Wandler 31 in ein digitales Entfernungssignal VAFD umgewandelt, das dann der zentralen Steuereinheit 32 zugeführt wird. Die zentrale Steuereinheit 32 wandelt das vom Nahbereicherken­ nungsabschnitts 24a erzeugte digitale Entfernungssignal VAFD in ein konvertier­ tes digitales Entfernungssignal VAFDC, das dem reziproken Entfernungsmeßsi­ gnal VAF, also 1/VAF, entspricht, wie dies in Fig. 6 mit der durchgehenden Linie L3 dargestellt ist. Daraufhin wird das konvertierte digitale Entfernungssignal VAFDC gemäß dem Kehrwert 1/VAF des vom Nahbereicherkennungsabschnitt 24a erzeugten Entfernungsmeßsignal VAF zum Umschalten des Lichtabschirm­ filters 21 und zum Bestimmen der Entfernung des Objekts vom Entfernungsmes­ ser eingesetzt. Die vertikale Achse des in Fig. 6 gezeigten Graphen gibt eben­ falls logarithmische Werte an.

Die Arbeitsweise des Entfernungsmessers, das Lichtabschirmfilter 21 umzu­ schalten und die Entfernung des Objekts vom Entfernungsmesser zu bestimmen, wird nachfolgend anhand der Fig. 2 und 6 beschrieben.

Wenn sich das Objekt an einer bestimmten Stelle befindet, wird der Abstand des Objekts vom Entfernungsmesser wie folgt gemessen: Anfänglich befindet sich das Lichtabschirmfilter 21 in der Fernbereichstellung, d. h. es ist wie in Fig. 2 gezeigt angeordnet. Demgemäß fällt die vom Objekt reflektierte Infrarotstrahlung durch die Fernbereichsammllinse 23 und wird auf dem Fernbereicherkennungsabschnitt 24b gesammelt. Wenn die vom Objekt reflektierte Infrarotstrahlung auf dem Fern­ bereicherkennungsabschnitt 24b gesammelt wird, wird das digitale Entfernungs­ signal VAFD entlang der in Fig. 6 gezeigten durchgehenden Linie L2 erzeugt, und die Entfernung des Objekts vom Entfernungsmesser wird basierend auf die­ sem Entfernungssignal VAFD gemessen.

Wenn die vom Objekt reflektierte Infrarotstrahlung auf dem nichtlinearen Aus­ gangsabschnitt 24d oder auf dem Fernbereicherkennungsabschnitt 24b nahe dem nichtlinearen Ausgangsabschnitt 24d gesammelt wird, übersteigt das Entfer­ nungssignal VAFD den vorbestimmten Grenzwert P. Daraufhin wird das Lichtab­ schirmfilter 21 in die linke Stellung bewegt, worauf die von dem Objekt reflektierte Infrarotstrahlung durch die Nahbereichsammellinse 22 auf den Nahbereicherken­ nungsabschnitt 24a geleitet wird. Das konvertierte digitale Entfernungssignal VAFDC wird zum Bestimmen der Entfernung des Objekts vom Entfernungsmes­ ser verwendet.

Im folgenden wird die Objektentfernungsmessung eines sich auf den Entfer­ nungsmesser zu bewegenden Objekts beschrieben. Anfänglich befindet sich das Lichtabschirmfilter 21 in der oben beschriebenen rechten Stellung. Es wird ange­ nommen, daß das Objekt relativ weit entfernt ist und die vom Objekt reflektierte Infrarotstrahlung auf dem Fernbereicherkennungsabschnitt 24b gesammelt wird.

Wenn sich das Objekt von der größeren Entfernung zur mittleren Entfernung be­ wegt, bewegt sich der Auftreffpunkt, auf den die Infrarotstrahlung auf dem Lage­ detektor 24 einfällt, vom Mittelpunkt C des Lagedetektors 24 weg in Richtung des nichtlinearen Bereichs 24d. Das Entfernungssignal VAFD wird entlang der in Fig. 6 dargestellten durchgezogenen Linie L2 fortschreitend größer als 1. Daher folgen die Entfernungsdaten der durchgezogenen Linie L2.

Wenn der Abstand des Objekts vom Entfernungsmesser kleiner wird, bewegt sich der Auftreffpunkt, auf den die Infrarotstrahlung auf dem Lagedetektor 24 einfällt, in Richtung des nichtlinearen Ausgangsabschnitts 24d. Wenn das digitale Entfer­ nungssignal VAFD einen Grenzwert P überschreitet, der beispielsweise 9,5 betra­ gen kann, wird der Antrieb 34 angesteuert, um das Lichtabschirmfilter 21 in die in Fig. 2 gezeigte linke Stellung zu bewegen. Daraufhin wird die vom Objekt reflek­ tierte Infrarotstrahlung auf den Nahbereicherkennungsabschnitt 24a gesammelt. Zu diesem Zeitpunkt wird das konvertierte digitale Entfernungssignal VAFDC ent­ sprechend dem Kehrwert 1/VAF, wie in Fig. 6 mit der durchgezogenen Linie L3 dargestellt, verwendet. Bei weiterer Verringerung des Abstandes des Objekts vom Entfernungsmesser bewegt sich der Auftreffpunkt, auf den die Infrarotstrahlung auf dem Lagedetektor 24 einfällt, weg vom nichtlinearen Ausgangsabschnitt 24c auf den Mittelpunkt C des Lagedetektors 24 hin. Dabei wird das konvertierte digi­ tale Entfernungssignal VAFDC kleiner als der vorbestimmte Grenzwert P und nä­ hert sich gemäß der durchgezogenen Linie L3 dem Wert 1.

Im folgenden wird eine Objektentfernungsmessung eines vom Entfernungsmesser entfernenden Objekts beschrieben.

Nach dem oben beschriebenen anfänglichen Meßverfahren befindet sich das Lichtabschirmfilter 21 in der in Fig. 2 gesehenen linken Stellung, in der die re­ flektierte Infrarotstrahlung auf den Nahbereicherkennungsabschnitt 24a einfällt. Folglich wird das konvertierte digitale Entfernungssignal VAFDC verwendet. Wäh­ rend sich das Objekt von der kurzen Entfernung zur mittleren Entfernung bewegt, bewegt sich der Auftreffpunkt, auf den die Infrarotstrahlung auf dem Lagedetek­ tor 24 einfällt, vom Mittelpunkt C weg und das konvertierte digitale Entfernungs­ signal VAFDC wird entlang der durchgezogenen Linie L3 fortschreitend größer als 1. Somit werden die Entfernungsdaten entsprechend zur durchgezogenen Linie 3 erhalten.

Wenn die Entfernung des Objekts vom Entfernungsmesser größer wird, bewegt sich der Auftreffpunkt, auf den die Infrarotstrahlung auf dem Lagedetektor 24 ein­ fällt, näher zum nichtlinearen Ausgangsabschnitt 24c. Wenn das konvertierte di­ gitale Entfernungssignal VAFDC einen Grenzwert P überschreitet, der beispiels­ weise auf 9,5 festgelegt ist, wird der Antrieb 34 so angesteuert, daß sich das Lichtabschirmfilter 21 in die in Fig. 2 gezeigte rechte Stellung bewegt.

Nun wird die vom Objekt reflektierte Infrarotstrahlung auf dem Fernbereicherken­ nungsabschnitt 24b gesammelt. Ab diesem Zeitpunkt wird das in Fig. 6 mit der durchgezogenen Linie L2 dargestellte Entfernungssignal VAFD verwendet. Bei weiterer Vergrößerung der Entfernung des Objekts vom Entfernungsmesser be­ wegt sich der Auftreffpunkt, auf den die Infrarotstrahlung auf dem Lagedetektor 24 einfällt, weg vom nichtlinearen Ausgangsabschnitt 24d in Richtung auf den Mittelpunkt C des Lagedetektor 24. Das digitale Entfernungssignal VAFD wird kleiner als der vorbestimmte Grenzwert P und nähert sich entlang der durchgezo­ genen Linie L2 dem Wert 1.

Wenn die Entfernung des Objekts vom Entfernungsmesser groß ist, wird, wie oben beschrieben, die vom Objekt reflektierte Infrarotstrahlung auf den Fernbe­ reicherkennungsabschnitt 24b des Lagedetektors 24 gesammelt. Je größer der Abstand des Objekts vom Entfernungsmesser ist, desto näher zum Mittelpunkt C des Lagedetektor 24 fällt die Infrarotstrahlung ein, d. h. die Strahlung trifft zu­ nehmend auf den Bereich des Lagedetektors ein, bei dem ein nahezu lineares Ausgangssignal erzeugt wird. Daher sind die durch die Entfernungsmeßeinheit 20 erzeugten Entfernungsdaten besonders genau und verläßlich.

Wenn die Entfernung des Objekts vom Entfernungsmesser klein ist, wird die vom Objekt reflektierte Infrarotstrahlung auf den Nahbereicherkennungsabschnitt 24a des Lagedetektors 2 gesammelt. Je kleiner der Abstand des Objekts vom Ent­ fernungsmesser ist, je näher zum Mittelpunkt C des Lagedetektors 24 fällt die In­ frarotstrahlung ein; das heißt, die Strahlung fällt auf einen Bereich des Lagede­ tektors 24, der ein weitgehend lineares Ausgangssignal erzeugt. Daher sind die durch die Entfernungsmeßeinheit 20 erzeugten Entfernungsdaten auch im Nahbe­ reich ebenso genau und verläßlich. Folglich ermöglicht die Entfernungsmeßeinheit 20, die das Lichtabschirmfilter 21, die Nahbereichsammellinse 22 und die Fernbe­ reichsammellinse 23 aufweist, die Erzeugung genauer Entfernungsdaten, sowohl im Fernbereich als auch im Nahbereich. Der Entfernungsmesser entsprechend diesem Ausführungsbeispiel ist relativ einfach aufgebaut und kann Entfernungen in einem weiten Bereich von kurzen bis fernen Abständen sehr genau messen.

Fig. 7 zeigt einen Entfernungsmesser gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der in Fig. 7 gezeigte Entfernungsmesser hat eine Nahbereich- und eine Fernbereichsammellinse 22, 23 und einen Lagedetektor 24. Diese Bau­ teile entsprechen den in Fig. 2 gezeigten Bauteile. Ferner enthält der Entfer­ nungsmesser ein Paar Lichtabschirmfilter 41, 42, die jeweils der Nahbereich- bzw. der Fernbereichsammellinse 22, 23 zugeordnet sind. Die Lichtabschirmfilter 41, 42 sind unabhängig von der Nahbereich- und Fernbereichsammellinse 22, 23 be­ wegbar. Beide Lichtabschirmfilter 41, 42 weisen einen lichtundurchlässigen Ab­ schnitt zum Abschirmen der Infrarotstrahlung auf. Wenn die Nahbereichsammel­ linse zum Sammeln der vom Objekt reflektierten Infrarotstrahlung verwendet wer­ den soll, bewegt sich das Lichtabschirmfilter 42 von einer Stellung vor der Nahbe­ reichsammellinse 22 weg, und das Lichtabschirmfilter 41 bewegt sich in eine Stellung vor der Fernbereichsammllinse 23. Damit ist die Nahbereichsammellinse geöffnet und die Fernbereichsammellinse geschlossen. Wenn die Fernbereich­ sammellinse 23 zum Sammeln der vom Objekt reflektierten Infrarotstrahlung ver­ wendet werden soll, bewegt sich das Lichtabschirmfilter 41 von einer die Fernbe­ reichsammellinse 23 abdeckenden Stellung weg, und das Lichtabschirmfilter 42 bewegt sich in eine die Nahbereichsammellinse 22 abdeckende Stellung. Damit ist die Fernbereichsammellinse geöffnet und die Nahbereichsammellinse ge­ schlossen.

Die weiteren Details des in Fig. 7 gezeigten Entfernungsmessers entsprechen denen des in Fig. 2 gezeigten Entfernungsmessers. Der in Fig. 7 gezeigte Ent­ fernungsmesser arbeitet im wesentlichen wie der in Fig. 2 gezeigte Entfer­ nungsmesser.

Während in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen Infrarotstrahlung zum Messen der Entfernung zwischen einem Objekt und dem Entfernungsmesser verwendet wird, kann die vorliegenden Erfindung ebenfalls mit einem Entfer­ nungsmesser ausgeführt werden, in dem sichtbares Licht zur Entfernungsmes­ sung verwendet wird.

Der beschriebene Lagedetektor 14 weist zwei PSDs auf, die derart angeordnet sind, daß deren lineare Abschnitte aneinandergrenzen. Bei anderen Ausführun­ gen der Sammellinsen 22 und 23 können die PSDs jedoch auch derart angeord­ net werden, daß sie nicht aneinandergrenzen. Dennoch kann die beschriebene Meßtechnik angewendet werden.

Eine mit einem Entfernungsmesser ausgerüstete Kamera ist als Anwendungsbei­ spiel für die Erfindung vorgeschlagen. Jedoch kann der erfindungsgemäße Ent­ fernungsmesser überall dort eingesetzt werden, wo ein Entfernungsmesser zum Messen von Objektabständen benötigt wird.

Claims (17)

1. Entfernungsmesser zum Messen einer Objektentfernung in einem Fern- und einem Nahbereich nach dem Triangulationsverfahren, mit einer Strahlungs­ quelle (10) zum Aussenden von Strahlung auf ein Objekt (S1, S2), einem Lagedetektor (24) zum Erfassen des Auftreffpunktes der auf ihn einfallenden Strahlung und mit einer Optik, die in einem Basisabstand von der optischen Achse der Strahlungsquelle (10) die an dem Objekt (S1, S2) reflektierte Strahlung auf den entfernungsabhängigen Auftreffpunkt des Lagedetektors (24) bündelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik so ausgebildet ist, daß der Basisabstand für den Nahbereich kürzer ist als für den Fernbereich.

2. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik eine Fernbereichsoptik (23), deren optische Achse zur optischen Achse der Strahlungsquelle (10) den längeren Basisabstand hat, und eine Nahbereichsoptik (22) hat, deren optische Achse zur optischen Achse der Strahlungsquelle (10) den kürzeren Basisabstand hat.

3. Entfernungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mittel zum Auswählen des längeren oder des kürzeren Basisabstandes.

4. Entfernungsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel mindestens eine Blende (21, 41, 42) zum Auswählen der Nahbereichs­ optik (22) oder der Fernbereichsoptik (23) haben.

5. Entfernungsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (21, 41, 42) quer zu den optischen Achsen der Nahbereichsoptik (22) und der Fernbereichsoptik (23) verschiebbar ist.

6. Entfernungsmesser nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fernbereichsoptik (23) und der Nahbereichsoptik (22) jeweils eine Blende (41, 42) zugeordnet ist.

7. Entfernungsmesser nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nahbereichsoptik (22) mehrere Linsen hat.

8. Entfernungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (10) Licht, vorzugsweise Infrarotlicht, ausstrahlt.

9. Entfernungsmessser nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsquelle (10) eine Kollimatoroptik (12) zugeordnet ist.

10. Entfernungsmessser nach einem der Ansprüche 5 bis 9, gekennzeichnet durch eine Steuerung (32) zum Steuern der Verschiebung der Blende (21, 41, 42).

11. Entfernungsmessser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (32) mit dem Lagedetektor (24) zum Empfangen eines Entfernungssignals verbunden ist.

12. Entfernungsmessser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (32) einen Komparator (33) zum Vergleichen des Entfernungssignals mit einem Vergleichswert hat.

13. Entfernungsmessser nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (32) mit einem Antrieb (34) zum Verschieben der Blende (21, 41, 42) verbunden ist.

14. Entfernungsmessser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (32) den Antrieb (34) abhängig von dem Vergleichsergebnis ansteuert.

15. Entfernungsmessser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagedetektor (24) einen ersten Abschnitt mit einem linearen Bereich (24b) und einen zweiten Abschnitt mit einem nichtlinearen Bereich (24c) hat.

16. Entfernungsmessser nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die linearen Bereiche (24b, 24a) des ersten Abschnitts und des zweiten Abschnitts nebeneinander angeordnet sind.

17. Entfernungsmessser nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik die Strahlung für den Fernbereich in den linearen Bereich (24b) des ersten Abschnitts und für den Nahbereich in den linearen Bereich (24a) des zweiten Abschnitts bündelt.