Brevet FR2526172A1 — publié le 19831104

La présente invention concerne un appareil de mesure de la distance par ultra-sons, servant au réglage automatique de la distance focale dans un appareil de prise de vues, tel qu'une camera de cinéma ou vidéo, capable d'enregistrer en même temps l'image et le son, et plus précisément un appareil de mesure de la distance par ultra-sons dans lecuel un son audible, gênant ou désagréable, produit lors de l'émission de l'onde ultra-sonore, est réduit ou adouci grâce au fait qu'une forme sensiblement trapézoïdale est donnée à la forme d'onde du signal en salve de synchronisation délivré à un transducteur ultrasonique, le niveau de sa montée et de sa descente variant avec le temps. Il existe une camera de Polaroîd à réglage automatique de la focale, utilisant un dispositif de mesure de la distance par ultra-sons L'oscillateur d'onde ultra-sonore de la camera est construit de telle manière qu'un champ électrique est appliqué à une pellicule mince lors de la transmission et de la réception d'une onde ultra-sonore Le fait qu'une haute tension est appli- auée instantanément lors de l'émission d'une onde ultra-sonore a pour conséquence qu'un son audible instantané, relativement fort, est produit. Le son audible n'a guère d'importance en cas d'opérations indépendantes de mesure de la distance avec un appareil de prise de vues fixes ou similaires, dans lequel l'onde ultra-sonore est émise ou reçue une fois ou plusieurs fois pour chaque prise de vue d'un objet. Par contre, dans le cas o un tel appareil de mesure de la distance par ultra-sons est utilisé avec une camera de télévision ou une camera de 8 mm, le son audible est produit de façon conti- nue, en raison du fait qu'il est nécessaire d'effectuer sans interruption les mesures de diatance. Dans le cas par exemple d'une combinaison de l'appareil avec une camera de télévision capable d'enregistrer le son, le son audible est également enregistré sans qu'on le veuille par le microphone, au moment de l'enregistrement d'un son voulu. D'autre part, la tendance récente à équiper des cameras de télévision et des cameras de 8 mm d'un zoom à fort grossissement a rendu nécessaire une réduction de l'angle de champ pour la mesure de la distance, ce qui fait que l'angle de champ de l'élé- ment transducteur d'ultra-son à l'émission est considérablement réduit et que le son audîibe est émis vers l'objet avec une carac- téristique de directivité accentuée. En conséquence, lorsque de telles cameras de télévision sont braquées sur certaines personnes, celles-ci se sentent mal à l'aise avec l'onde ultra-sonore continue à laquelle se superpo- se une impulsion sonore audible. Le but de la présente invention est donc de fournir un appareil de mesure de la distance par onde ultra-sonore, comprenant des moyens formeurs d'onde par lesquels une forme sensiblement tra- pézoldale est donnée à la forme d'onde du signal en salve de synchronisation délivré à une sonde ultrasonique (transducteur) pour l'émission d'une onde ultra-sonore, ses caractéristiques de montée et de descente variant de niveau avec le temps, ce qui adoucit ou élimine le son audible produit au moment de l'émission de l'onde ultra-sonore. La présente invention, dont le but est de fournir un appareil de mesure de la distance par ultra-sons ou viseur de distance ultrasonique, pourra être bien comprise à l'aide de la description détaillée qui suit, donnée en référence aux dessins ci-annexés. La fig 1 est une représentation de formes d'onde, montrant la relation entre un signal en salve de synchronisation délivré, l'onde ultra-sonore et le son audible produits dans un appareil classique de mesure de la distance par ultra-sons - La fig 2 représente la forme d'ônde d'un signal en salve de synchronisation, par laquelle le sor: audible peut être réduit. 4. La fig 3 représente une autre forme d'onde d'un signal en salve de synchronisation, par laquelle le son audible peut être réduit. La fig 4 est un schéma de circuit partiel, représentant un appareil de mesure de la distance par ultra-sons suivant un mode de réalisation de la présente invention. La fig 5 est un diagramme représentant une forme d'onde de sortie et une forme d'onde de signal en salve de synchronisation d'un circuit osci llateur de signal en salve 13, contenu dans la forme de réalisation de la fig 4. L'expérience confirme que quand un signal en salve de synchro- nisation, tel que représenté en (a) sur la fig 1, est appliqué à une pellicule mince ou céramique de la sonde ultrasonique précitée, une variation rapide des parties montante tu et descendante td du signal fait qu'une tension s'exerce instantanément sur la pellicu- le mince ou céramique du résonateur, d'o il résulte que l'onde ultrasonore (b) et l'onde sonore audible (c) sont produites en même temps, selon ce qui est indiqué sur la fig 1. Si l'on veut réduire ou supprimer le son audible produit dans ces conditions, il faut qu'il soit appliqué, à la pellicule mince ou céramique formant un résonateur, un signal en salve de synchro- nisation qui ne produise pas de tension brusque ou qui soit exempt d'une telle variation rapide On atteint pratiquement ce but en réalisant un circuit conçu pour produire un signal en salve de synchronisation tel qu'il présente la montée et la descente dési- gnées par tu' et tb' sur la fig 2. Plus précisément, des expériences menées par les auteurs de l'invention montrent que des sons audibles sont produits différem- ment selon la manière dont sont contrôlées les formes d'onde des parties montante et descendante du signal en salve de synchronisa- tion, c'est-à-dire les parties tu, tu' et td, td' représentées sur les fig 1 et 2. A cet égard, il a été découvert que quand la forme d'onde du signal en salve de synchronisation suit une courbe transitoire de caractéristique linéaire très douce au point de montée tu et au point de descente td (comme indiqué par les lignes de tirets 3 et 3 B' de la fig 3), obtenue par un circuit intégrateur de Miller ou similaires, il est produit beaucoup moins de son audible que quand la forme d'onde du signal en salve de synchronisation suit une courbe transitoire (telle que représentée par des traits continus A-A' sur la fig 3) obtenue par un simple circuit intégra- teur, composé simplement d'une résistance et d'un condensateur. En considération de ce fait, la présente invention fournit des éléments de circuit qui réduisent au minimum le son audible produit lors de l'émission d'ondes ultra-sonores, en formant une courbe transitoire telle que représentée en traits discontinus B et B' sur la fig 3 Ces éléments de circuit seront décrits ci- après à propos d'un mode de réalisation représenté sur la fig 4. La fig 4 est un schéma partiel de circuit d'une forme de réalisation de l'appareil de mesure de la distance par ondes ultra-sonores suivant la présente invention Sur la fig 4, le numéro de référenceldésigne un circuit formeur d'onde, le numéro ll un circuit d'émission d'onde ultra- sonore et le numéro 13 un circuit oscillateur de signal en salve de synchronisation. On supposera qu'il est appliqué, à la borne 2 du circuit formeur d'onde 1, un signal de gâchette d provenant d'un certain élément de circuit (non représenté) et définissant essentiellement la période d'émission de l'onde ultra-sonore Le transistor 3 commence à conduire Avec la conduction du transistor 3, un cir- cuit intégrateur de Miller 8, comprenant un condensateur 4, des résistances 5, 6 et un transistor 7 à l'étage suivant, est activé, ce qui a pour effet une élévation progressive de la tension de base du transistor 9 dans l'étage suivant. En conséquence, un transistor 10 d'amplification de puissance, à l'étage suivant, est également activé à la suite du transistor 9, ce qui fait que la forme d'onde de puissance appliquée au circuit d'émission d'ultra-sons ll suit la courbe de montée B représentée sur la fig 3. Lorsque le signal de gâchette d disparaît à l'expiration d'une période de temps prédéterminée t, le transistor 3, qui était jusqu'alors activé, est bloqué et le condensateur 4 du circuit intégrateur de Miller 8 commence à se charger Le poten- tiel de base du transistor 7 commence à baisser lentement, ce qui force lentement le transistor 7 dans le sens de la non-conduction. Le potentiel de base du transistor 9 commence donc à baisser lentement et, en même temps, le condensateur 12 commence à se décharger à travers la résistance 5, d'o il résulte que le fonctionnement du transistor 10 monté en cascade est contrôlé de manière à produire la forme d'onde de descente B' de la fig 3. Le condensateur 12 sert en fait à prolonger la seule forme d'onde de descente et il permet que soit produite une forme d'onde de puissance dont la pente est plus douce, comme indiqué -par la ligne de points et de tirets C sur la fig 3, par un choix approprié de sa valeur de capacité. Comme on l'a vu, lorsqu'on produit une forme d'onde de descente ayant une pente aussi douce, le son audible est réduit en proportion De manière semblable, on peut adoucir le son audi- ble en donnant une pente plus douce à la forme d'onde de montée. Toutefois, si le temps nécessaire pour atteindre la crête de la forme d'onde de montée B est prolongé à l'excès, le retard qui en résulte affecte le temps de mesure de la distance par l'onde ultra-sonore, ce qui se traduit par une erreur de mesure de la distance Il est donc préférable de ne contrôler que la forme d'onde de descente, de telle manière qu'elle ait une pente plus douce que dans l'état antérieur de la technique. La borne d'entrée 13 a du circuit oscillateur de signal en salve de synchronisation 13 reçoit une impulsion e en synchronisme avec le signal de gâchette d et ayant une durée t' plus grande que la largeur d'impulsion t Le circuit oscillateur 13 commence à osciller avec l'application du signal de gâchette d. La fréquence d'oscillation du circuit oscillateur de signal en salve de synchronisation 13, qui est égalé à la fréquence de résonance du transducteur ultrasonique 14, est appliquée au circuit 11 d'émission d'ondes ultra-sonores sous la forme d'im- pulsions d'oscillation de sortie, telles que représentées sur la fig 5 (f). Les transistors 15 et 16 sont activés et désactivés suivant le signal à impulsions d'oscillation (f) Etant donné que la forme d'onde de puissance produite par le circuit formeur d'onde 1 est appliquée au collecteur du transistor 16 par l'intermédiai- re de l'enroulement primaire du transformateur-survolteur 17, le transducteur générateur d'ondes ultrasonores 14 reçoit un signal à impulsions tel que représenté sur la fig 5 (g), sous le contrô- le des deux circuits précités. De cette manière, d'après la présente invention, la montée et/ou la descente du signal en salve de synchronisation appliqué à la sonde ultrasonique sont contrôlées de manière à réduire au minimum la production du son audible Le circuit intégrateur de Miller, utilisé comme élément formeur d'onde dans la forme de réalisation décrite ci-dessus, peut être remplacé avec les mêmes résultats par un autre élément de circuit, capable de remplir la même fonction. Il ressort de la description qui précede qu'il est fourni, par la présente invention, un appareil de mesure de la distance par ultrasons qui comprend des éléments de circuit conçus pour produire une forme d'onde du signal en salve de synchronisation présentant des parties de montée et/ou de descente à pente douce, appliquée à la sonde ultrasonique, ce qui fait que le son audible créé lors de l'émission de l'onde ultrasonore pour la mesure de la distance peut être réduit ou supprimé La présente invention fournit donc un effet pratique très utile pour une camera de télé- vision ou d'autres dispositifs nécessitant une opération continue de mesure de la distance. 2-D 26172 REVENDICATIONS 1 Appareil de mesure de la distance par ultra-sons, comportant un circuit d'émission d'ondes ultra-sonores ( 11) qui comprend un transformateur-survolteur ( 17) présentant des enroulements Dri- maire et secondaire, un transducteur ultrasonique ( 14) pour produire une onde ultra-sonore en réponse au signal de sortie de l'enroulement secondaire du transformateur, un circuit oscilla- teur ( 13) pour fixer la fréquence de l'onde ultra-sonore, et des premiers moyens commutateurs ( 16) qui sont commutés en réponse au signal oscillant de sortie du circuit oscillateur et comman- dent l'excitation de l'enroulement primaire, caractérisé par un circuit formeur d'onde ( 1) qui comprend des seconds moyens commu- tateurs ( 3) qui sont commutés en réponse à un signal à impulsion appliqué pour fixer essentiellement une période d'émission de l'onde ultra-sonore, une section de formage d'onde linéaire ( 8) qui est validée en réponse à l'actionnement des seconds moyens commutateurs, et des troisièmes moyens commutateurs ( 9, 10) qui commandent l'application du signal de sortie de la section de formage d'onde linéaire à l'enroulement primaire du transformateur. 2 Appareil selon la revendication l, caractérisé en ce que la section de formage d'onde linéaire comprend un circuit intégra- teur de Miller.