Brevet FR2478331A1 — publié le 19810918

24?833 La présente invention concerne des télémètres pour des caméras. Dans les années récentes, on a conçu un certain nom- bre de télémètres utilisables avec des caméras à autofocali- sation. La plupart de ces dispositifs sont de l'un de deux types: le premier qui est le type de dispositif passif dans lequel deux images d'une scène examinée sont comparées, la valeur du déplacement à partir d'une position de coïncidence ou de superposition indiquant la distance par rapport au sujet; et le second qui est le type de dispositif actif dans lequel une projection de son ou de lumière est dirigée de la caméra au sujet et l'énergie réfléchie reçue en retour est analysée pour déterminer la distance par rapport à l'objet. La présente invention concerne des dispositifs de type actif qui, dans le passé, ont rencontré plusieurs difficultés. Des dispositifs actifs utilisant le son comme faisceau de projection font apparaître des problèmes de réflexions à partir d'objets qui ne constituent pas le sujet principal de l'image et leur incapacité à focaliser par un milieu transpa- rent tel qu'une fenêtre. Des dispositifs actifs utilisant jus- qu'ici la lumière ou une énergie infrarouge nécessitaient habi- tuellement des projections mobiles et/ou des détecteurs mobi- les ou des projecteurs multiples pour établir une position focale. Dans certains dispositifs, on a utilisé un projecteur fixe et des détecteurs fixes mais ces dispositifs nécessitent des détecteurs spécialement profilés ou masqués et/ou l'utili- sation de circuits électroniques plutôt complexes pour déter- miner la position de la lumière réfléchie. En outre, des dis- positifs connus ont produit essentiellement des signaux de sortie analogiques qui sont difficiles à traiter et à utiliser pour positionner un objectif de caméra. Bien que des mesures ont été prises pour surmonter la plupart des problèmes rencon- trés avec des dispositifs connus et que des images exactement au foyer peuvent être obtenues dans une majorité de cas, un dispositif vraiment simple ayant une sortie numérique, n'ayant pas de parties mobiles autres que l'objectif de caméra, com- portant des circuits électroniques simples, et d'un coût de fabrication faible, doit être encore développé. La présente invention propose un télémètre dans lequel un faisceau de lumière est émis en direction d'un ob- jet et le faisceau réfléchi est détecté par un détecteur, le faisceau émis est dirigé le long de l'axe fixe à partir duquel le détecteur est déplacé latéralement, le détecteur comprenant un ensemble de rangées d'éléments de détection disposées de manière à ce que le faisceau réfléchi forme une image en tra- vers de toutes les rangées à un emplacement le long des ran- gées qui est fonction de la distance de l'objet, les éléments de détection dans les rangées étant disposés de façon à coder la position de l'image comme un ensemble de bits dont un bit par rangée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mis en évidence dans la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, d'un système de caméra incorporant un télémètre en référence aux dessins annexés dans lesquels: -figure 1 est un schéma général d'un système de ca- méra incorporant un télémètre selon la présente invention; -figure 2 représente un détecteur du télémètre de la figure 1; figure 2A représente de façon plus détaillée le détec- teur de la figure 2; -figure 3 est un schéma d'un amplificateur différentiel du système de la figure 1. Sur la figure 1, une structure d'objectif 10 d'une ca- méra comprend un objectif 12 fixé dans une monture d'objectif 14 qui est déplacée vers le bas par un ressort 16. Un verrou 18 est engagé dans une partie en creux 20 de la monture d'ob- jectif 14, ce verrou étant représenté sur la figure 1 comme maintenu dans sa position par un organe de maintien 22 pous- sant le verrou 18 vers la gauche. Un bouton de déclenchement 26 est normalement maintenu à gauche par un ressort 28, ce bouton comportant une tige 30 et une saillie 34. Par action- nement du bouton de déclenchement 26, la saillie 34 se déplace pour fermer les contacts d'un contacteur électrique d'autofo- calisation 32, une alimentation électrique étant ainsi fournie à la caméra qui est décrite. Un autre déplacement du bouton 26 et donc de la tige 30 fait déplacer le verrou 18 vers la droite et hors de la partie d'arrêt 20, ce qui déclenche le mouvement vers le bas de la monture d'objectif 14 et de l'ob- jectif 12. Quand la monture d'objectif 14 et l'objectif 12 se déplacent vers le bas, une butée 36 de la monture d'objec- tif 14 vient en contact avec une cale d'un groupe de trois cales 40, 42 et 44 en fonction de la sortie du système d'au- tofocalisation, et frappe ensuite un organe mobile 46 qui se déplace luimême vers le bas d'une petite distance indiquée par l'espace 48,avant de s'immobiliser contre un organe fixe 50. Quand l'organe mobile 46 se déplace vers le bas, une saillie 52 actionne un contacteur 54 qui fait fonctionner le mécanisme de déclenchement d'obturateur, non représenté. Les cales 40, 42 et 44 ont respectivement une épaisseur de 0,32 mm, 0,16 mm et 0,08 mm et sont positionnées entre la monture d'ob- jectif 14 et l'organe mobile 46 par trois solénoïdes 60, 62 et 64 qui sont commandés par le système d'autofocalisation. En excitant des combinaisons appropriées des trois solénoïdes, huit combinaisons différentes des cales peuvent être placées entre la monture 14 et l'organe mobile 46, donnant ainsi huit valeurs différentes de déplacement vers le bas de la monture d'objectif 14 et de l'objectif 12 qui vont de 0, 04 mm à 0,60 mm en pas de 0,08 mm (les trois cales étant dans l'espace). Après que le contacteur de déclenchement d'obturateur 54 a fonctionné et que l'image a été prise, le mécanisme d'avance de film, non représenté, est utilisé pour ramener la monture d'objectif 14 et l'objectif 12 à leur position initiale et le verrou 18 est à nouveau déplacé dans la partie en creux 20 de manière à maintenir la monture d'objectif 14 dans la position, représen- tée, prête pour la prochaine image à prendre. Le télémètre représenté est un dispositif optique actif, dans lequel un faisceau de lumière 82 est envoyé sur l'objet à photographier et l'angle du faisceau réfléchi 86 est déterminé. Une diode à émission de lumière 80 engendre le faisceau 82, de préférence dans l'infrarouge, qui a une longueur d'onde de 0,94 pm. Le faisceau 82 est collimaté par une lentille 84, et un filtre de bande étroite peut être inclus si nécessaire; un filtre correspondant peut être in- séré dans le chemin du faisceau réfléchi 86 si c'est égale- ment nécessaire. Le faisceau réfléchi 86 traverse une len- tille sphérique 88 et une lentille cylindrique 90 pour tomber sur un détecteur 92. Les lentilles 88 et 90 (qui peuvent être remplacées par leurs équivalents optiques tels qu'une seule lentille astigmatique) font converger le faisceau 86 en une image de ligne étroite sur le détecteur 92, la ligne étant perpendiculaire au plan de la figure. La position de l'image linéaire sur le détecteur 92 est une fonction de la distance de l'objet photographié et réfléchissant le faisceau 82 comme le faisceau 86. Des dimen- sions typiques sont les suivantes: distance focale f de la lentille 88 = 20 mm, distance de base B entre les lentilles 84 et 88 = 50 mm, et distance R à l'objet à la plus petite portée = 1 m. Le déplacement d de l'image linéaire le long du détecteur 92 de l'infini ou d'une condition de parallélisme est donné par: d = fB/R = 1 mm. La longueur du détecteur 92 est ainsi de 1 mm, et la ligne d'image s'étend à l'extrémité à droite pour un objet à l'in- fini et à l'extrémité à gauche pour un objet à la portée mi- nimale de 1 m. Pour une portée intermédiaire, la ligne d'image s'étend à une certaine position intermédiaire le long du dé- tecteur, qui est fonction de la portée. Le détecteur 92 est réalisé de manière à produire une indication de la position de la ligne d'image sur lui. La figure 2 représente une vue de face de ce détecteur, une posi- tion typique de la ligne d'image 120 étant également repré- sentée. La figure 2A représente plus en détail et de façon schématique la structure du détecteur 92. Le détecteur com- prend trois rangées d'éléments détecteurs Ri, R2 et R3. Chaque rangée se compose d'un ensemble d'éléments détecteurs alterna- tivement connectés. Pour simplifier les connexions, les élé- ments détecteurs de chaque rangée sont indiqués alternativement par des points et des tirets; les éléments détecteurs indi- qués par des tirets dans chaque rangée sont connectés entre eux, de même que les éléments détecteurs indiqués par des points. La séparation entre des éléments détecteurs adja- cents divise la surface du détecteur en huit zones Zl-à Z8, indiquées sur la figure 2A. On notera que chacune des huit zones est occupée par une permutation différente d'élé- ments détecteurs indiqués par des tirets et par des points, comme il est indiqué par les quatre premières rangées du ta- bleau suivant. Dans les rangées R, les éléments détecteurs en tirets et en pointillés sont représentés respectivement par des 0 et par des 1. On remarquera que le codage est un code de Gray, dans lequel un seul bit change entre deux zones adjacentes. Zone R1 R2 R3 S1 S2 S3 portée (m) distance focale (m) extension de lentille (mm) Zi oe 8,0 ,6 Z2 o0 8,0 4,0 ,23 Z3 o 4,0 2,66 3,14 Z4 0o o 2,66 2,0 2,25 Z5 o0 o0 2,0 1, 6 1,76 Z6 o 1,6 1,33 1,44 Z7 0o o 1,33 1,14 1,23 Z8 o0 1,14 1,00 1,06 0,04 0,12 0,20 0,28 0,36 0,44 0,52 0,60 Les trois rangées d'éléments 92 produisent trois paires de signau: que la figure 2A. Ces signaux sont e] figure 1, à trois canaux identiques détecteurs du détecteur x RA1-RB3, comme l'indi- nvoyés par un bus 131, pour le traitement des trois paires de signaux. Le canal pour la rangée Rl comprend un amplificateur différentiel 233. L'amplificateur différen- tiel 233 est représenté plus en détail sur la figure 3, o il se compose fondamentalement de deux amplificateurs de gains égaux et opposés alimentant un amplificateur de sommation. Les trois canaux 233-260,-243-262 et 253-264 produisent trois signaux RX1RX3 qui correspondent aux trois signaux R1-R3 du tableau ci-dessus. Le système de caméra de la figure 1 comprend un oscil- lateur 268 qui module la diode à émission de lumière 80 et donc le faisceau de lumière infrarouge 82. Le faisceau réflé- chi 86 est par conséquent également modulé, et les signaux RA1-RB3 provenant du détecteur 92 seront donc aussi modulés. Il en est de même pour les deux signaux de toute rangée du détecteur, l'un étant un signal modulé important et l'autre étant un signal faible et non modulé. Les sorties des amplifi- cateurs différentiels 233, 243 et 253 engendreront donc des signaux modulés dont les phases 0 ou 1800 correspondent à ce que la ligne d'image 120 tombe sur des éléments détecteurs en pointillés ou sur des éléments détecteurs en tirets pour les rangées correspondantes. Les amplificateurs différentiels ali- mentent respectivement les détecteurs de phase 260, 262 et 264 qui sont également reliés à l'oscillateur 268 envoyant un si- gnal de référence, ces détecteurs convertissant les signaux de phase en signaux RX1-RX3 qui sont des 0 et des 1 logiques ainsi que le tableau ci-dessus l'indique. Chaque amplificateur diffé- rentiel comprend un condensateur de filtrage qui assure un signal de sortie permanent, et peut aussi comprendre un moyen pour éviter une instabilité quand les deux signaux d'entrée de l'amplificateur différentiel précédent sont exactement compen- sés. On voit aussi, sur la figure 1, que l'oscillateur 268 alimente les amplificateurs différentiels 233, 243 et 253. De cette façon, un signal modulé faible est injecté dans les-si- gnaux RA1, RB2 et RA3. Ces signaux doivent être présents pour un objet éloigné (zone Zi, de 8 m à l'infini), mais pour un objet très éloigné, l'intensité du faisceau réfléchi 86 peut être faible et ces signaux peuventêtre très petits. Cette in- jection d'un signal modulé faible supplémentaire permet de s'assurer que le système de caméra enregistre l'objet comme étant dans la zone Zi quand l'objet est trop éloigné pour donner un faisceau réfléchi 86 appréciable. Les trois signaux RX1-RX3 sont envoyés à un circuit convertisseur de code 166 qui les convertit en un groupe de trois signaux S1.S3 codés en binaire. Le circuit 166 peut comprendre deux circuits OU-exclusifs agencés pour exécuter les équations de conversion suivantes: S3= RX2 S2= RX2 @ RX3 S1= RX1 O S2. Ces trois signaux sont envoyés aux trois solénoïdes 60, 62 et 64 pour commander les trois cales 40, 42 et 44; le signal d'or- dre inférieur Si commande la cale mince 44, etc. Ainsi pour chaque zone, la sélection appropriée des cales est introduite dans l'espace entre la monture d'objectif 14 et l'organe 46. Les différentes extensions de lentille ou déplacements indi- qués sur le tableau précédent sont ainsi réalisés; ces dépla- cements sont corrects pour une lentille de distance focale de mm. Le tableau précédent indique aussi les différentes va- leurs de portée correspondantes et les distances focales pour les huit zones. Les signaux S1-S3 sont aussi envoyés à un décodeur 355 qui décode ces signaux pour engendrer un signal de 1 parmi 8, et qui commande une unité 359 indicatrice de huit éléments à diodes émettrices de lumière, indiquant donc au photographe quelle est la portée. La fabrication d'un détecteur, tel que le détecteur 92 des figures 1, 2 et 2A, de la longueur voulue de 1 mm, rentre bien dans le cadre des possibilités actuelles. On remarquera que la ligne d'image 120 pourrait être en fait cir- culaire si la largeur des éléments détecteurs était suffisam- ment petite par rapport à leur longueur. Les intervalles entre les éléments détecteurs de chaque rangée doivent être inférieurs à la largeur de la ligne d'image. Il serait possible de suppri- mer les éléments détecteurs en tirets, assurant le transfert du signal injecté de l'oscillateur 268 dans les amplificateurs dif- férentiels 233, 243 et 253, mais les résultats obtenus seraient moins satisfaisants. La disposition des éléments détecteurs dans les rangées pourrait être aussi changée (bien qu'un code de Gray soit préférable pour les raisons habituelles), et le nombre de rangées pourrait de même être changé pour donner, par exemple, 4 ou 16 zones. R E VE N D I C A T I O N S_ 1. Télémètre dans lequel un faisceau de lumière est émis en direction d'un objet et le faisceau réfléchi est détecté par un détecteur, caractérisé en ce que, le faisceau émis (82) est dirigé le long d'un axe fixe à partir duquel le détecteur (92) est déplacé latéralement et le détecteur com- prend un ensemble de rangées (R1-R3) d'éléments détecteurs disposés de manière à ce que le faisceau réfléchi (86) forme une image (120) en travers de toutes les rangées à un empla- cement le long des rangées fonction de la distance de l'objet, les éléments détecteurs dans les rangées étant disposés de façon à coder la position de l'image comme un ensemble de bits (RX1-RX3) dont un bit par rangée. 2. Télémètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque rangée du détecteur (92) contient des éléments détecteurs connectés alternativement et est reliée à une entrée d'un amplificateur différentiel correspondant (233, 243, 253). 3. Télémètre selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un oscillateur (268) pour moduler le faisceau émis (82) et des démodulateurs (260, 262, 264) respectivement alimentés par une rangée correspon- dante du détecteur et par l'oscillateur. 4. Télémètre selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'oscillateur (268) est relié en outre pour injecter un petit signal à la sortie de chaque rangée du détecteur (92) de manière à forcer un codage correspondant à une portée infi- nie quand le faisceau réfléchi (86) n'est pas détecté. 5. Télémètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un décodeur (355) et un indicateur visuel (359) pour donner une indication visuelle de la portée. 6. Télémètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen à lentille cylindrique ou astigmatique (88,90) pour faire conver- ger le faisceau réfléchi en une image linéaire en travers des rangées du détecteur. 7. Télémètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les éléments détecteurs du détec- teur (92) sont disposés pour engendrer un code de Gray dans lequel un seul bit change à la fois quand la position de l'i- mage change. 8. Télémètre selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un convertisseur de code (166) pour convertir le code de Gray en code binaire. 9. Télémètre d'une caméra selon l'une revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il outre un moyen (60, 62, 64) pour commander le position de l'objectif (12) de la caméra. 10. Télémètre selon la revendication 9 ce que ledit moyen de commande de réglage est ble de cales (40, 42, 44) réglant la position quelconque des comprend en réglage de la caractérisé en relié à un ensem- de l'objectif. 11. Télémètre selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la distance de l'objet dont est fonction l'emplacement de l'image (120) peut varier entre 1 m et l'infini.