DE19849982B4 - Fotometeranordnung - Google Patents

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Abstract

Fotometeranordnung mit mindestens zwei Fotodetektoren (11, 21, 60, 70) mit jeweils einem optischen System (113, 123) zum Erzeugen eines Objektbildes auf dem jeweiligen Fotodetektor (11, 21, 60, 70), wobei die Fotodetektoren (11, 21, 60, 70) jeweils mehrere Nachweisflächen (13A bis 13F, 23A bis 23F, 61A, 61B, 63A, 63B, 71A, 71B, 73A, 73B, 75A, 75B) für verschiedene Teile des Objektbildes haben, die durch mindestens eine erfassungsunempfindliche Fläche (15, 25, 62A, 62B, 72A, 72B, 74A, 74B) von einander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet dass die optischen Systems (113, 123) derart unterschiedliche Vergrößerungen haben, dass das auf der mindestens einen unempfindlichen Fläche (15, 25, 62A, 62B, 72A, 72B, 74A, 74B) eines Fotodetektors (11, 21, 60, 70) abgebildete Objektbild auf den Nachweisflächen (13A bis 13F, 23A bis 23F, 61A, 61B, 63A, 63B, 71A, 71B, 73A, 73B, 75A, 75B) des anderen Fotodetektors (11, 21, 60, 70) abgebildet wird, wobei die Fotodetektoren (11, 21, 60, 70) gleiche...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Fotometeranordnung zum Messen der Helligkeit verschiedener vorgegebener Bereiche eines Objektbildes durch Erfassen der Helligkeit in mehreren entsprechend vorgegebenen Erfassungsbereichen einer Fotodetektoranordnung, auf der das Objekt abgebildet wird.
  • Bei einer bekannten Fotometeranordnung einer Kamera ist eine Nachweisfläche eines Fotodetektors in einer vorbestimmten Bildebene eines Objektbildes oder in deren Nähe so angeordnet, daß die Helligkeit des auf der Nachweisfläche erzeugten Objektbildes durch den Fotodetektor nachgewiesen werden kann. Bei einer bekannten Fotometeranordnung mit einem geteilten Fotodetektor ist die Nachweisfläche in mehrere Nachweisbereiche (Flächen) geteilt, die die Helligkeit des darauf eingestrahlten Objektbildes nachweisen.
  • Bei einem geteilten Fotodetektor ist die Nachweisfläche in mehrere Nachweisflächen entsprechend der gewünschten Anzahl der geteilten Meßbereiche aufgeteilt. Um ein Übersprechen zu verhindern oder wegen der Anschlußanordnung der elektrischen Zuleitungen sind die getrennten Meßbereiche voneinander durch eine unempfindliche Fläche getrennt. 6 zeigt ein Beispiel eines bekannten geteilten Fotodetektors. In 6 hat der geteilte Fotodetektor 71 sechs geteilte Nachweisflächen 73A bis 73F, die voneinander durch ein unempfindliches Band 75 getrennt sind. Ein solcher Fotodetektor ist auch aus dem Dokument US 5 289 225 A bekannt.
  • Dadurch kann die Helligkeit des auf dem unempfindlichen Band 75 erzeugten Objektbildes nicht nachgewiesen werden. Wenn das helle Objektbild auf das unempfindliche Band eingestrahlt wird, kann es nicht nachgewiesen werden, und damit kann das gesamte Objekt als ein dunkles Objekt erkannt werden.
  • Wenn das unempfindliche Band 75 schmal ist, kann ein Übersprechen auftreten, wodurch sich eine verringerte Meßgenauigkeit ergibt. Insbesondere wird die Meßgenauigkeit durch das unempfindliche Band 75 reduziert, wenn der geteilte Fotodetektor 71 verkleinert wird oder die Anzahl der geteilten Nachweisflächen ansteigt.
  • Aus dem Dokument US 434 640 A ist bekannt, zwei Fotodetektoren zum Erfassen der Helligkeit eines Objektbildes vorzusehen. Die beiden Sensoren haben unterschiedliche Messbereiche zum Erfassen der Helligkeit. Insbesondere ist es mit Hilfe des ersten als CCD ausgeführten Fotodetektors nicht möglich, den Wert einer großen Helligkeit zu erfassen. Mit Hilfe des zweiten Fotodetektors ist es möglich, große Helligkeitswerte zu erfassen. Liegt der zu ermittelnde Helligkeitswert außerhalb des Messbereichs des ersten Fotodetektors wird die Helligkeit mit Hilfe des zweiten Fotodetektors ermittelt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Fotometeranordnung mit einer lichtaufnehmenden Einrichtung zum Messen der Helligkeit verschiedener Bereiche eines Objektes anzugeben, bei der ein nicht meßbarer Bereich eines Objektes so klein wie möglich oder zumindest reduziert ist, und bei dem dadurch eine hohe Meßgenauigkeit erzielt wird.
  • Die Aufgabe wird durch eine Fotometeranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
  • Durch eine erfindungsgemäße Fotometeranordnung können die von einem Fotodetektor nicht nachweisbaren Bereiche eines Objektes von einem anderen Fotodetektor nachgewiesen werden. Dadurch wird ein nicht meßbarer Bereich eines Objektes vermieden oder zumindest deutlich reduziert, und die erzielbare Meßgenauigkeit steigt an.
  • Durch das Verwenden von Fotodetektoren gleicher Form und Größe können identische Bauteile verwendet werden, wodurch sich der Aufwand bei der Herstellung und der Montage reduzieren läßt.
  • Die optischen Systeme sollten vorzugsweise eine solche Vergrößerung haben, das im wesentlichen das ganze auf der mindestens einen unempfindlichen Fläche eines Fotodetektors erzeugte Objektbild auf mindestens einer Nachweisfläche eines anderen Fotodetektors erzeugt wird. In diesem Fall ist der nicht nachweisbare Bereich eines Objektes wirksam reduziert.
  • Der nicht nachweisbare Bereich eines Objekts läßt sich besonders stark dadurch einschränken, daß die Verhältnisse der vertikalen und der horizontalen Abmessungen jeder der Nachweisflächen eines geteilten Fotodetektors und der mindestens einen unempfindlichen Fläche des anderen geteilten Fotodetektors gleich sind, d. h. daß sie einander geometrisch ähnlich sind.
  • Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Explosionsansicht einer Fotometeranordnung an einer einäugigen Spiegelreflexkamera als ein Ausführungsbeispiel,
  • 2 die Beziehung zwischen zwei Nachweisflächen eines geteilten Fotodetektors und einer Bildfläche der Fotometeranordnung von 1 zum Erklären,
  • 3 eine schematische Ansicht von zwei Nachweisflächen eines geteilten Fotodetektors und eine unempfindliche Fläche sowie eine Objektbildfläche, die mit derselben Vergrößerung eines Objektbildes überlappt,
  • 4A und 4B schematische Ansichten jeweils einer Nachweisfläche und einer unempfindlichen Fläche als weiteres Ausführungsbeispiel,
  • 5A und 5B schematische Ansichten jeweils einer Nachweisfläche und einer unempfindlichen Fläche als ein anderes Ausführungsbeispiel, und
  • 6 eine Ansicht der geteilten Nachweisflächen und einer unempfindlichen Fläche einer bekannten Fotometeranordnung.
  • Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel haben zwei geteilte Fotodetektoren 11 und 21 Fotometerlinsen (Abbildungslinsen), die Objektbilder mit unterschiedlicher Vergrößerung abbilden.
  • 1 zeigt eine an einer einäugigen Spiegelreflexkamera angeordnete Fotometeranordnung nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Licht, welches ein Objektbild durch ein Fotoobjektiv trägt, wird an einem Hauptspiegel 31 reflektiert und durch eine Mattscheibe 33 übertragen, die an einer optisch äquivalent zu einer Filmoberfläche gelegenen Position angeordnet ist. Anschließend tritt das Licht durch eine Kondensorlinse 35 in ein trapezförmiges Prisma 37, das ein bildumkehrendes optisches System bildet, welches das invertierte Objektbild umkehrt. Ein großer Teil des von dem trapezförmigen Prisma 37 reflektierten und ausgesandten Objektlichtes wird durch einen Vergrößerungssucher 39 (Okular) übertragen und vom Auge eines Fotografen aufgenommen.
  • Der erste und der zweite geteilte Fotodetektor 11 und 21 bilden auf voneinander abgewandten Seiten des Vergrößerungssuchers 39 jeweils ein Fotometersystem. Die geteilten Fotodetektoren 11 und 21 haben jeweils ein fotometrisches System optisches System 113 bzw. 123, durch das das von dem trapezförmigen Prisma 37 ausgesendete Objektlicht auf die lichtempfindlichen Flächen der Fotodetektoren 11 und 21 abgebildet wird. Die fotometrischen Systeme 113 und 123 haben jeweils eine erste Fotometerlinse 115 bzw. 125, einen Spiegel (nicht gezeigt) zum Ablenken des Lichtpfades um 90 Grad in Aufwärtsrichtung (in bezug auf den Kamerakörper) und eine zweite Fotometerlinse 117 bzw. 127 als Abbildungslinse in dieser Reihenfolge von dem trapezförmigen Prisma 37 aus.
  • Als eine der wichtigsten Eigenschaften des in 2 dargestellten Ausführungsbeispieles sind die geteilten Fotodetektoren 11 und 21 gleich und haben das gleiche Muster geteilter Nachweisflächen. Die lichtempfindlichen Flächen der geteilten Fotodetektoren 11 und 21 haben jeweils sechs Nachweisflächen, die durch eine unempfindliche Fläche voneinander getrennt sind. Genauer hat der erste geteilte Fotodetektor 11 eine mittlere Nachweisfläche 13A und an deren voneinander abgewandten Seiten eine rechte und eine linke Nachweisfläche 13B und 13C sowie eine obere und eine untere Nachweisfläche 13D und 13E. Weiter ist eine äußere Nachweisfläche 13F und eine unempfindliche Fläche 15 vorgesehen, die die Nachweisflächen 13A bis 13F voneinander trennt. Ähnlich ist der zweite geteilte Fotodetektor 21 aus geteilten Nachweisflächen 23A bis 23F und einer unempfindlichen Fläche 25 aufgebaut, die in ihrer Form den Nachweisflächen 13A bis 13F und der unempfindlichen Fläche 15 jeweils entsprechen.
  • 2 zeigt eine Beziehung zwischen der Bildoberfläche (gesamte Objektfläche) 41 der Kamera und den Nachweisflächen 43N und 43W, die den auf den lichtempfindlichen Oberflächen der geteilten Fotodetektoren 11 und 21 abgebildeten Objektflächen entsprechen. Wie in 2 zu sehen ist, wird das Objektbild innerhalb der relativ kleinen Nachweisfläche 43N der Bildoberfläche 41 auf dem ersten Fotodetektor 11 abgebildet, und das Objektbild innerhalb der Nachweisfläche 43W, die größer als die Nachweisfläche 43N ist, wird auf dem zweiten Fotodetektor 21 abgebildet. Die größere Nachweisfläche 43W wird mit einer geringeren Vergrößerung auf den zweiten Fotodetektor 21 projiziert als die Nachweisfläche 43N auf den ersten Fotodetektor 11. Genauer werden die Objektbilder auf den ersten Fotodetektor 11 mit einer großen Vergrößerung und auf den zweiten Fo todetektor 21 mit einer geringen Vergrößerung abgebildet. Dementsprechend ist die Vergrößerung des fotometrischen Systems 113 größer als die des fotometrischen Systems 123, bzw. die Brennweite des fotometrischen Systems 113 ist länger als die des fotometrischen Systems 123.
  • Beim Abbilden des Objektbildes auf die geteilten Fotodetektoren 11 und 21 kann die Helligkeit der auf den geteilten Nachweisflächen 13A bis 13F und 23A bis 23F erzeugten Objektbilder nachgewiesen werden. Die Helligkeit der auf den unempfindlichen Flächen 15 und 25 erzeugten Objektbilder kann dagegen nicht nachgewiesen werden. Im Hinblick auf dieses Problem werden nach einem der wichtigsten Aspekte des gezeigten Ausführungsbeispieles die nicht nachweisbaren oder meßbaren Bereiche des Objektbildes in der großen und der kleinen Nachweisfläche 43W und 43N so weit wie möglich minimiert.
  • 3 zeigt die Beziehung zwischen den Nachweisflächen 43N, 43W und den geteilten Nachweisflächen 13A bis 13F und 23A bis 23F der geteilten Fotodetektoren 11 und 21. In 3 ist die Vergrößerung der auf den geteilten Fotodetektoren 11 und 21 abgebildeten Objektbilder entsprechend dem Verhältnis der Größe der Bilder auf der Bildoberfläche 41 abgewandelt. Wie 3 zu entnehmen ist, wird ein großer Teil der von dem zweiten geteilten Fotodetektor 21 nicht nachweisbaren unempfindlichen Fläche 25 durch die geteilten Nachweisflächen 13A bis 13F des ersten geteilten Fotodetektors 11 bedeckt (überlappt). Ähnlich wird ein großer Teil der von dem ersten geteilten Fotodetektor 11 nicht nachweisbaren unempfindlichen Fläche 15 durch die geteilten Nachweisflächen 23A bis 23F des zweiten geteilten Fotodetektors 21 bedeckt (überlappt). Die von den geteilten Fotodetektoren nicht nachweisbaren oder nicht meßbaren unempfindlichen Bereiche sind damit nur die in 3 schraffierten Bereiche.
  • Aus dem vorstehend Erwähnten läßt sich folgern, daß sich mit dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine präzise und genaue Messung erzielen läßt, weil die geteilten Nachweisflächen 13A bis 13F des ersten geteilten Fotodetektors mit der unempfindlichen Fläche 25 des zweiten geteilten Fotodetektors überlappen. Weil die Vergrößerung der auf den beiden geteilten Fotodetektoren abgebildeten Objektbilder unterschiedlich ist, läßt sich die Fläche der unempfindlichen Bereiche durch Verwenden der Messungen der geteilten Nachweisflächen 13A bis 13F und 23A bis 23F der geteilten Fotodetektoren 11 und 21 verringern. Weil die geteilten Fotodetektoren 11 und 21 gleich sind, läßt sich nicht nur die Anzahl der Elemente reduzieren, sondern es kann auch der Aufbau und die Montage der Anordnung vereinfacht werden.
  • Bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel ist die Verbesserung vorwiegend auf die Form und die Anordnung der geteilten Nachweisflächen gerichtet. Die 4A, 4B und 5A, 5B zeigen weitere Ausführungsbeispiele, bei denen das Augenmerk auf das Erzeugen von kleineren unempfindlichen Flächen bei einem Paar geteilter Fotodetektoren gerichtet ist.
  • In 4A ist der geteilte Fotodetektor 60 ein Zweifeldfotodetektor mit einer mittleren Nachweisfläche 61A und einer diese umgebenden äußeren Nachweisfläche 63A. Die Nachweisflächen 61A und 63A sind voneinander durch eine unempfindliche Fläche 62A getrennt. Das Verhältnis von vertikalen zu horizontalen Abmessungen der äußeren Nachweisfläche 63A ist gleich dem der unempfindlichen Fläche 62A.
  • In 4A und 4B sind die beiden geteilten Fotodetektoren 11 und 21 von 1 bis 3 durch die geteilten Fotodetektoren 60 ersetzt, um die Beziehung zwischen den Nachweisflächen und den unempfindlichen Flächen zu zeigen. Angenommen, der geteilte Fotodetektor 60 in 4A entspricht dem zweiten geteilten Fotodetektor 21, dann sind die dem ersten geteilten Fotodetektor 11 entsprechenden geteilten Nachweisflächen und unempfindlichen Flächen des geteilten Fotodetektors 60 wie in 4B gezeigt. 4A und 4B ist zu entnehmen, daß die Nachweisfläche 63B mit hoher Vergrößerung im wesentlichen gleich der unempfindlichen Fläche 62A mit niedriger Vergrößerung ist. Wenn die Vergrößerung der Fotometerlinse geeignet gewählt wird, kann das auf der unempfindlichen Fläche 62A mit niedriger Vergrößerung abgebildete Objektbild im wesentlichen mit dem auf der Nachweisfläche 63B mit großer Vergrößerung abgebildeten überlappen oder damit identisch sein. So läßt sich eine geteilte Messung ohne eine nicht nachweisbare Fläche durchführen.
  • Der geteilte Fotodetektor 70 in 5A und 5B ist ein Dreifeldfotodetektor mit einer zentralen Nachweisfläche 71A, mit einer diese umgebenden mittleren Nachweisfläche 73A und mit einer diese wiederum umgebenden äußeren Nachweisfläche 75A. Die Nachweisflächen 71A und 73A sind voneinander durch eine unempfindliche Fläche 72A getrennt, und die Nachweisflächen 73A und 75A sind voneinander durch eine unempfindliche Fläche 74A getrennt. Die äußere Nachweis fäche 75A und die mittlere Nachweisfläche 73A haben jeweils das gleiche Verhältnis vertikaler zu horizontaler Abmessung wie die unempfindlichen Flächen 74A und 72A.
  • In 5A und 5B sind die beiden geteilten Fotodetektoren 11 und 21 der 1 bis 3 durch die geteilten Fotodetektoren 70 ersetzt, um die Beziehung zwischen den Nachweisflächen und den unempfindlichen Flächen zu zeigen. Wenn der in 5A gezeigte geteilte Fotodetektor 70 dem zweiten geteilten Fotodetektor 21 mit geringer Vergrößerung entspricht, dann entspricht der geteilte Fotodetektor 70 mit den geteilten Nachweisflächen 71B, 73B und 75B und den unempfindlichen Flächen 72B und 74B in 5B dem ersten geteilten Fotodetektor 11 mit hoher Vergrößerung. Wie 5A und 5B zu entnehmen ist, überlappen die Nachweisflächen 75B und 73B mit hoher Vergrößerung im wesentlichen mit den unempfindlichen Flächen 74A und 72A mit niedriger Vergrößerung oder sind mit diesen identisch. Bei geeigneter Wahl der Vergrößerungen der fotometrischen Systeme 113 und 123 können somit die mit niedriger Vergrößerung auf den unempfindlichen Flächen 74A und 72A abgebildeten Objektbilder im wesentlichen mit den auf den Nachweisflächen 75B und 73B abgebildeten Objektbildern hoher Vergrößerung übereinstimmen. So läßt sich eine geteilte Messung ohne eine nicht nachweisbare Fläche durchführen.
  • Wie sich den vorangegangen Erläuterungen der in den 4A, 4B und 5A und 5B gezeigten Ausführungsbeispiele entnehmen läßt, kann das ganze auf die Lichtempfänger der geteilten Fotodetektoren 60 oder 70 einfallende Objektlicht effektiv zum Messen genutzt werden, weil das auf die unempfindliche Fläche eines der Fotodetektoren fallende Objektlicht gleich dem auf die Nachweisflächen des anderen Fotodetektors fallenden ist.
  • Bei den in 4A, 4B und 5A, 5B gezeigten Ausführungsbeispielen sind die beiden Fotodetektoren einander jeweils gleich, und die Vergrößerung (Brennweite) der Fotometerlinsen unterscheiden sich so, daß es keinen unempfindlichen Bereich gibt. Alternativ kann der unempfindliche Bereich auch dadurch eliminiert werden, daß sich die Größe der geteilten Fotodetektoren so wie in den 4A, 4B oder 5A, 5B voneinander unterscheidet.
  • Auch wenn in den gezeigten Ausführungsbeispielen zwei geteilte Fotodetektoren verwendet werden, ist die Anzahl der Fotodetektoren nicht auf zwei begrenzt. Es können auch mehr als zwei Fotodetektoren benutzt werden. Der Aufbau des fotometrischen Systems ist ebenfalls nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel begrenzt, und darüber hinaus ist auch eine andere Anzahl, Anordnung und Form der geteilten Nachweisflächen jedes Fotodetektors möglich als bei den gezeigten Ausführungsbeispielen.
  • Aus der vorangegangenen Beschreibung der Erfindung läßt sich entnehmen, daß sich die unempfindlichen Flächen des einen fotometrischen Systems mit den Nachweisflächen eines anderen fotometrischen Systems nachweisen lassen, weil die Vergrößerung von mehreren fotometrischen Mehrfeldsystemen unterschiedlich ist. Dadurch ist die Helligkeit des gesamten Objektes geteilt meßbar.
  • Nach einem anderen Aspekt der Erfindung lassen sich nahezu alle Bereiche des auf eines der geteilten Fotodetektoren mit durch unempfindliche Flächen voneinander getrennten Nachweisflächen abgebildeten Objektes messen, weil der auf der unempfindlichen Fläche eines der geteilten Fotodetektoren abgebildete Bereich eines Objektes auf den Nachweisflächen des anderen geteilten Fotodetektors abgebildet wird.
  • Außerdem läßt sich dadurch, daß identische Fotodetektoren verwendet werden können, nicht nur die Anzahl der Elemente reduzieren, sondern der Aufbau und die Montage der Anordnung kann ebenfalls vereinfacht werden.

Claims (5)

  1. Fotometeranordnung mit mindestens zwei Fotodetektoren (11, 21, 60, 70) mit jeweils einem optischen System (113, 123) zum Erzeugen eines Objektbildes auf dem jeweiligen Fotodetektor (11, 21, 60, 70), wobei die Fotodetektoren (11, 21, 60, 70) jeweils mehrere Nachweisflächen (13A bis 13F, 23A bis 23F, 61A, 61B, 63A, 63B, 71A, 71B, 73A, 73B, 75A, 75B) für verschiedene Teile des Objektbildes haben, die durch mindestens eine erfassungsunempfindliche Fläche (15, 25, 62A, 62B, 72A, 72B, 74A, 74B) von einander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet dass die optischen Systems (113, 123) derart unterschiedliche Vergrößerungen haben, dass das auf der mindestens einen unempfindlichen Fläche (15, 25, 62A, 62B, 72A, 72B, 74A, 74B) eines Fotodetektors (11, 21, 60, 70) abgebildete Objektbild auf den Nachweisflächen (13A bis 13F, 23A bis 23F, 61A, 61B, 63A, 63B, 71A, 71B, 73A, 73B, 75A, 75B) des anderen Fotodetektors (11, 21, 60, 70) abgebildet wird, wobei die Fotodetektoren (11, 21, 60, 70) gleiche Form und Größe haben.
  2. Fotometeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einem Fotodetektor (11, 21, 60, 70) zugeordnete optische System (113, 123) eine Fotometerlinse (115, 117) hat, die ein Bild mit einer anderen Vergrößerung auf dem Erfassungsbereich des einen Fotodetektors (11, 21, 60, 70) erzeugt als eine einem anderen Fotodetektor (11, 21, 60, 70) zugeordnete Fotometerlinse (125, 127) ein Bild auf dessen Erfassungsbereich.
  3. Fotometeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Systeme (113, 123) eine solche Vergrößerung haben, dass im wesentlichen das ganze auf der mindestens einen unempfindlichen Fläche (62A, 62B, 72A, 72B, 74A, 74B) eines Fotodetektors (60, 70) erzeugte Objektbild auf mindestens einer Nachweisfläche (61A, 61B, 63A, 63B, 71A, 71B, 73A, 73B, 75A, 75B) eines anderen Fotodetektors (60, 70) erzeugt wird.
  4. Fotometeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verhältnisse der vertikalen und horizontalen Abmessungen jeder der Nachweisflächen (61A, 61B, 63A, 63B, 71A, 71B, 73A, 73B, 75A, 75B) eines Fotodetektors (60, 70) und der mindestens einen unempfindlichen Fläche (62A, 62B, 72A, 72B, 74A, 74B) eines anderen Fotodetektors (60, 70) gleich sind.
  5. Fotometeranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen einem Bildumkehrsystem (37) und einem Okular eines optischen Suchers (39) einer einäugigen Spiegelreflexkamera angeordnet ist.
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