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Photoempfängeranordnung zur Fokussierung photographischer Aufnahmegeräte
Die Erfindung betrifft eine Photoempfängeranordnung zur Fokussierung photographischer Aufnahmegeräte, bei welcher der aufzunehmende Gegenstand auf einem lichtelektrischen Wandler abgebildet wird und dieser bei scharfer Abbildung einen maximalen Strom abgibt. Mit einer derartigen Anordnung kann in Abhängigkeit von der Defokussiemng des auf dem lichtelektrischen Wandler abgebildeten Aufnahmegegenstandes eine halb- oder vollautomatische Objektivverschiebung durchgeführt werden.
Bei bekannten Anordnungen zum Feststellen und automatischen Einstellen der Bildschärfe in photographischen Geräten werden lichtelektrische Wandler verwendet, welche einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen dem Photostrom Iph und der Beleuchtungsstärke E aufweisen. Diese Anordnungen vermeiden zwar den Aufwand der für stationäre Anwendungsfälle ebenfalls bekannten Abtastsysteme mit zeitlicher Auflösung, jedoch wird die zu fordernde Einstellzeit für die Fokussierungsanordnung in der Grössenordnung von 1sec bei Verwendung von CdS-Photowiderständen erst ab einer Objektdurchschnittsleuchtdichte von etwa 1000 asb erreicht. Ausserdem ist die Empfindlichkeit des Verfahrens bei Photowiderständen mit der Charakteristik
Ri = Kl. E-Ybzw.
Iph = KOE Y
Ri = Innenwiderstand des Photowiderstandes
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massgeblich vom Grad der Nichtlinearität der Beleuchtungsstärkecharakteristik, d. h. bei Photowiderständen vom Grad der Abweichung des Exponenten y, Steilheit genannt, vom Betrag y = 1 abhängig. Photowiderstände sind bis zu der Steilheit y = 1 herstellbar. Bei Verwendung von Photowiderständen mit y = 1, die aus Empfindlichkeitsgründen zu Fokussierungszwecken geeignet wären, treten insofern Schwierigkeiten auf, als alle auf dem Photowiderstand senkrecht zu den Elektroden abgebildeten Objektkanten kein Schärfesignal liefern.
Zweck der Erfindung ist es, mit minimalem Aufwand zu einem eindeutigen, elektrisch auswertbaren Schärfekriterium zu gelangen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Photoempfängeranordnung zu schaffen, deren in Abhängigkeit vom Grad der Defokussierung abgegebener Strom nicht an eine Nichtlinearitätder Beleuch- tungsstärkecharakteristik Iph = f (E) des verwendeten Photoempfängers gebunden ist.
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Die Nichtlinearität der Funktion Iph = f (F) kann dadurch erreicht werden, dass sich über die lichtempfindliche Empfängerfläche ein Verlaufsfilter erstreckt, dessen Transparenzänderung
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wobei T die Transparenz bedeutet. Ebenso ist es möglich, den Wandler so auszubilden, dass seine Empfängerfläche, z. B. durch unterschiedliche Dotierungen, unterschiedliche partielle Empfindlichkeiten aufweist.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäss erzeugten Nichtlinearität der Funktion Ip, = f (F) besteht darin, dass zur Fokussierung photographischer Aufnahmegeräte nunmehr auch Photoempfänger mit linearer Charakteristik Iph = f (E), beispielsweise Photozellen, Photodioden oder Photoelemente, die bisher für Fokussierungszwecke als unverwendbar galten, verwendet werden können. Da diese Photoempfänger gegenüber Photowiderständen eine bedeutend höhere Grenzfrequenz bzw. eine geringere Trägheit besitzen, ist selbst bei geringen und sich rasch ändernden Lichtverhältnissen eine praktisch trägheitslose Fokussierung durchführbar.
Selbstverständlich können im Bedarfsfalle auch Photowiderstände so ausgestattet werden, dass bei ihnen neben der ohnehin vorhandenen Nichtlinearität der Funktion pPh = f (E) noch eine solche der Funktion Iph = f (F) auftritt.
Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert :
Nach dem bisherigen Stand der Technik wurde als Bedingung für das Auftreten eines schärfeabhängigen Signals ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen der auf den Photoempfänger fallenden Beleuchtungsstärke E und dem von dem Empfänger abgegebenen Strom Iph angesehen.
Gemäss der Erfindung wurde jedoch gefunden, dass eine nichtlineare Charakteristik IPh = f (E) weder eine notwendige noch eine hinreichende Bedingung für ein schärfeabhängiges Signal ist. Da in der Unschärfezone einer defokussierten Objektkante die Beleuchtungsstärkeänderung mit einer in gleichem Masse eintretenden Flächenänderung korrespondiert, ist ein schärfeabhängiges Signal nur zu erwarten, falls die Funktion Iph (E) eine von der Funktion Iph (F) abweichende Nichtlinearität besitzt, also
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Hienach tritt ein schärfeabhängiger Effekt nur ein, wenn beide Funktionen Iph (E) oder 121 (F) nichtlinear aber unterschiedlichen Ausmasses sind oder wenn eine der beiden Funktionen linear und die andere nichtlinear ist.
Ausgehend von dieser Erkenntnis sind Photoempfänger mit linearer Charakteristik Iph = f (E) für Fokussierzwecke geeignet, wenn dafür gesorgt wird, dass der Zusammenhang zwischen der beleuchteten Fläche F und dem Photostrom Iph nichtlinear gestaltet wird.
Auf diese Weise ist es möglich, nunmehr auch trägheitsarme Photodioden und Photoelemente zur Fokussierung photographischer Aufnahmegeräte vorzusehen. Aus dem gleichen Grund sind auch Photozellen in stationären optischen Geräten anwendbar, ohne die bisher für diese Geräte bekannten aufwendigen Verfahren der Abtastung mit zeitlichem Nacheinander anwenden zu müssen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Photoempfängeranordnung zur Fokussierung photographischer Aufnahmegeräte, bei welcher der aufzunehmende Gegenstand auf einem lichtelektrischen Wandler abgebildet wird und dieser bei scharfer Abbildung einen maximalen Strom abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass der den lichtelek- trischen Wander bildende Photoempfänger derart ausgebildet ist, dass die Funktion Iph (F) einen nicht- linearen und von der Funktion Ipil (E) abweichenden Verlauf aufweist, wobei Iph den Photostrom, E die Beleuchtungsstärke und F die lichtelektrische Empfängerfläche bedeuten.