DE2417854C3

DE2417854C3 - Automatic focusing device

Info

Publication number: DE2417854C3
Application number: DE19742417854
Authority: DE
Inventors: Kazuya Machida Tokio; Yokota Hideo Tokio; Matsumoto Seiichi Yokohama Kanagawa; Aizawa Hiroshi Machida Tokio; Hosoe (Japan)
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1973-04-11
Filing date: 1974-04-11
Publication date: 1978-01-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Scharfeinstelleinrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a focusing device according to the preamble of claim 1.

Bei bekannten Entfernungsmeßeinrichtungen dieser Art (japanische Patente Sho 39-29120, Sho 41-14500 und Sho 44-9501) finden Nachweisschaltungen mit Photowiderständen aus CdS oder CdSe Verwendung, deren nichtlinearer photoelektrischer Effekt ausgenutzt wird. Dies bedeutet, daß sich bei diesen Photowiderständen eine elektrische Größe, insbesondere deren elektrischer Widerstand, vergrößert oder verkleinert, wenn die Bildschärfe der Abbildung des Objekts auf dem Photowiderstand vergrößert wird. Dieses Phänomen ist darauf zurückzuführen, daß die pro Flächeneinheit auf das Halbleitermaterial auffallende Lichtintensität mit der Änderung der Bildschärfe der Abbildung derart geändert wird, daß bei maximaler Bildschärfe die Verteilung der auf jeden Punkt des Halbleitermaterials auffallenden Lichtmenge ungleichmäßig wird.In known distance measuring devices of this type (Japanese patents Sho 39-29120, Sho 41-14500 and Sho 44-9501) detection circuits with photoresistors made of CdS or CdSe are used, their nonlinear photoelectric effect is exploited. This means that with these photoresistors an electrical variable, in particular its electrical resistance, increases or decreases when the Image sharpness of the image of the object on the photoresistor is increased. This phenomenon is due to the fact that the light intensity incident on the semiconductor material per unit area with the change in the sharpness of the image is changed in such a way that at maximum sharpness the Distribution of the amount of light incident on each point of the semiconductor material becomes uneven.

Deshalb wird die Differenz der auf einen hellen Teil und auf einen dunklen Teil des Bilds auffallenden Lichtmenge am größten, wenn die Bildschärfe am größten ist, so daß sich der Widerstandswert sehr stark an unterschiedlichen Teilen des Halbleitermaterials ändert Wenn jedoch die Verteilung der hellen Teile und der dunklen Szenenteile sehr irregulär ist, was bei üblichen Aufnahmeobjekten oft der Fall ist, ist der Kontrast zwischen den hellen und dunklen Teilen nicht groß genug, so daß mit derartigen Nachweisschaltungen nicht immer eine zufriedenstellende Meßgenauigkeit erzielbar ist.Therefore, the difference becomes that which is conspicuous on a light part and a dark part of the image The amount of light is greatest when the image sharpness is greatest, so that the resistance value is very strong However, if the distribution of the bright parts and changes at different parts of the semiconductor material the dark parts of the scene is very irregular, which is often the case with conventional subjects Contrast between the light and dark parts is not great enough, so with such detection circuits a satisfactory measurement accuracy cannot always be achieved.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Meßgenauigkeit derartiger automatischer Scharfeinstelleinrich- tungen weiter zu erhöhen, so daß insbesondere die Fokussierung des Objektivs einer Kamera durch Nachweis der Bildschärfe der Abbildung des Objekts einfach und genauer durchführbar ist Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des fts Patentanspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand des Unteranspruchs.It is therefore the object of the invention to improve the measurement accuracy of such automatic focusing devices to increase further, so that in particular the focusing of the lens of a camera This task can be carried out easily and more precisely to prove the image sharpness of the image of the object is achieved by the characterizing features of claim 1 fts. An advantageous further development of the invention is the subject of the dependent claim.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsBased on the drawing, the invention is intended to be an example

weise näher erläutert werden.wise to be explained in more detail.

Fig. 1 zeigt schematische Darstellungen der Ausbildung photoelektrischer Wandler für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung;Fig. 1 shows schematic representations of the design of photoelectric converters for a device according to the invention;

F i g. 2 zeigt abgewandelte Ausführungsformen derartiger Bauelemente;F i g. 2 shows modified embodiments of such components;

F i g. 3 zeigt graphische Darstellungen der Änderungen des Widerstandswerts, wenn die Bildschärfe der Abbildung des Objekts auf den photoelektrischen Wandüern maximal wird;F i g. FIG. 3 shows graphs of changes in resistance when the sharpness of the image changes The image of the object on the photoelectric walls becomes maximum;

F i g. 4 zeigt unterschiedliche Ausführungsformen von Schaltungen für erfindungsgemäße Einrichtungen;F i g. 4 shows different embodiments of circuits for devices according to the invention;

Fig.5 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung in Verbindung mit dem Objektiv einer Kamera, und5 shows a schematic representation of a Device according to the invention in connection with the lens of a camera, and

Fig.6 zeigt ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung für das Ausführungsbeispiel in F i g. 5 sowie eine graphische Darstellung der Ausgangssignale der einzelnen Elemente dieser Schaltung.Fig.6 shows a block diagram of an electrical Circuit for the embodiment in FIG. 5 and a graphic representation of the output signals of individual elements of this circuit.

Die in Fig. la und Ib dargestellten photoelektronischen Bauelemente 1, die im folgenden als Serientyp-Bauelemente bezeichnet werden sollen, weisen an gegenüberliegenden Enden Elektroden 2 auf, die entlang den schmalen Seitenflächen der Halbleiterplättchen verlaufen. Die schmalen Seitenflächen sind beträchtlich schmäler als die in der Figur oben und unten liegenden Seitenflächen. Die Elektroden sind über eine Spannungsquelle 4 und ein Amperemeter 5 mit einer Verbindungsleitung 3 miteinander verbunden.The photoelectronic components 1 shown in FIGS. 1 a and 1b, which are to be referred to below as series-type components, instruct opposite ends of electrodes 2, which run along the narrow side surfaces of the semiconductor wafer. The narrow side faces are considerably narrower than the side surfaces lying above and below in the figure. The electrodes are over a voltage source 4 and an ammeter 5 are connected to one another by a connecting line 3.

Die beiden in F i g. Ic und Id dargestellten photoelektronischen Bauelemente, die im folgenden als Paralleltyp-Bauelemente bezeichnet werden sollen, weisen ebenfalls zwei Elektroden 2 auf gegenüberliegenden Seitenflächen auf, jedoch in diesem Fall auf zwei breiten Seitenflächen.The two in FIG. Ic and Id illustrated photoelectronic components, which are to be referred to as parallel-type components below likewise two electrodes 2 on opposite side surfaces, but in this case on two wide ones Side faces.

In Fig. la ergibt die Abbildung eines Objekts einen dunklen Teil im Zentrum eines hellen Teils 6, während in F i g. 1 b die Abbildung des Objekts einen hellen Teil 9 im Zentrum eines dunklen Teils 8 ergibt. Entsprechende Verhältnisse sind in dieser Hinsicht in Fig. Ic und Id enthalten.In Fig. La the image of an object results in a dark part in the center of a light part 6, while in FIG. 1 b the image of the object has a bright part 9 in Center of a dark part 8 results. Corresponding relationships are in this respect in Fig. Ic and Id contain.

Je schärfer die Abbildung in Fig. la wird, um so weniger Photostrom fließt, weil die Helligkeit des dunklen Teils extrem erniedrigt wird. Wenn die Abbildung unschärfer wird, desto mehr Photostrom fließt, weil der Unterschied zwischen der Helligkeit des hellen Teils 6 und des dunklen Teils 7 geringer wird. Je schärfer die Abbildung im Falle der F i g. 1 wird, desto weniger Photostrom fließt, bis der Stromdurchtritt ganz aufhört, wenn die Helligkeit des dunklen Teils 8 weiter verringert wird. Da jedoch in Fig. Ib der Bereich des dunklen Teils 8 groß im Vergleich zu dem Bereich des hellen Teils 9 ist, ist anzunehmen, daß die Helligkeit in der Umgebung der Elektroden 2 verhältnismäßig niedrig bleiben dürfte, so daß der Photostrom praktisch nicht ansteigen dürfte, wenn die Abbildung unschärfer wird. Es wird angenommen, daß im Falle eines Serientyp-Bauelements in Fig. la und Ib der Photostrom nahezu durch den dunklen Teil der Abbildung entschieden wird, da das Serientyp-Bauelement sehr empfindlich für den dunklen Teil der Abbildung istThe sharper the image in FIG. 1 a, the less photocurrent flows because the brightness of the dark part is extremely reduced. When the image becomes blurred, the more photocurrent flows because the difference between the brightness of the light part 6 and the dark part 7 becomes smaller. The sharper the image in the case of FIG. 1, the less photocurrent flows until the passage of current completely stops when the brightness of the dark part 8 is further reduced. However, since the area of the dark part 8 in FIG. 1b is large compared to the area of the light part 9, it can be assumed that the brightness in the vicinity of the electrodes 2 should remain relatively low, so that the photocurrent should practically not increase. when the image becomes blurred. It is assumed that in the case of a series-type component in FIGS. La and Ib, the photocurrent is decided almost by the dark part of the image, since the series-type component is very sensitive to the dark part of the image

Wenn die Abbildung in Fig. Ic schärfer oder unschärfer wird, ändert sich der Innenwiderstand des Bauelements zwischen den Elektroden 2 nicht wesentlich, weil der Bereich des hellen Teils 6 groß im Vergleich zu dem Bereich des dunklen Teils 7 ist so daß sich nur eine kleine Änderung des Photostroms ergibt Im Falle der F i g. Id fließt jedoch ein Photostrom durchIf the illustration in Fig. Ic is sharper or becomes blurred, the internal resistance of the component between the electrodes 2 does not change significantly because the area of the bright part 6 is large in Compared to the area of the dark part 7, there is only a small change in the photocurrent In the case of FIG. However, a photocurrent flows through Id

den Teil des Bauelements, der dem hellen Teil 9 entspricht, so daß die Stromstärke des Photostroms von der Helligkeit dieses hellen Teils 9 abhängt. Der Photostrom erfährt deshalb eine beträchtliche Änderung in Abhängigkeit von dem hellen Teil, so daß dieses Paralleltyp-Bauelement hinsichtlich des hellen Teils sehr empfindlich istthe part of the component which corresponds to the bright part 9, so that the current intensity of the photocurrent of the brightness of this bright part 9 depends. the Therefore, photocurrent undergoes a considerable change depending on the bright part, so that this Parallel type component is very sensitive to the bright part

Wenn die Bildschärfe im Falle der Fig. Ic größer oder kleiner wird, ändert sich der Innenwiderstand zwischen den Elektroden 2 nicht beträchtlich, weil der Bereich der, hellen Teils 6 groß im Vergleich zu dem Bereich des dunklen Teils 7 ist, so daß die Änderung des Photostroms gering ist Im Falle der Fig. Id fließt jedoch ein Photostrom durch den Teil des Bauelements, der dem hellen Teil 9 entspricht so daß die Größe des Photostroms sich in Abhängigkeit von der Helligkeit des hellen Teils 9 ändert. Der Photostrom erfährt deshalb eine beträchtliche Änderung in Abhängigkeit von dem hellen Teil, so daß das Paralleltyp-Bauelement besonders empfindlich für den hellen Teil ist Bei konventionellen Systemen dieser Art, bei denen Halbleiterbauelemente Verwendung finden, wird meist die Verwendung eines photoelektronischen Bauelements vorgeschlagen, das eine kammförmige Elektrodenstruktur hat welches Element dem Paralleltyp-Bauelement entspricht, so daß es nach den obigen Ausführungen nicht möglich ist, eine ausreichende Empfindlichkeit beim Nachweis der Bildschärfe zu erzielen, da das Objekt dunkle Linien in dem hellen Teil erzeugt Beim Gegenstand der Erfindung findet dagegen ein Paralleltyp-Bauelement in der oben beschriebenen Weise zusammen mit einem Serientyp-Bauelement Verwendung, so daß die Bildschärfe immer mit hoher Genauigkeit unabhängig von der Intensitätsverteilung des hellen und des dunklen Teils des Objekts nachgewiesen werden kann.If the image sharpness is greater in the case of Fig. Ic or becomes smaller, the internal resistance between the electrodes 2 does not change significantly because of the The area of the light part 6 is large compared to the area of the dark part 7, so that the change in the Photocurrent is low In the case of Fig. Id, however, a photocurrent flows through the part of the component which corresponds to the bright part 9 so that the size of the photocurrent depends on the brightness of the light part 9 changes. The photocurrent therefore experiences a considerable change in dependence from the bright part, so that the parallel-type device is particularly sensitive to the bright part conventional systems of this type, in which semiconductor components are used, is mostly used proposed the use of a photoelectronic component which has a comb-shaped electrode structure has which element corresponds to the parallel-type component, so that it is according to the above Executions is not possible to provide sufficient sensitivity in demonstrating image sharpness because the object creates dark lines in the light part on the other hand, a parallel-type component in the manner described above together with a series-type component Use, so that the image sharpness always with high accuracy regardless of the intensity distribution of the light and the dark part of the object can be proven.

F i g. 2 zeigt ein praktisches Ausführungsbeispiel der in F i g. 1 schematisch dargestellten Bauelemente. F i g. 2a und 2b zeigen ein Serientyp-Bauelement bzw. ein Paralleltyp-Bauelement. In Fig.2a ist auf einer Trägerplatte 10 aus einem nichtleitenden Material photoelektronisches Halbleitermaterial aufgedampft. Eine Trennwand 12 aus nichtleitendem Material dient zur Ausbildung einer bandförmigen Struktur des Halbleitermaterials, so daß in diesem Ausführungsbeispiel das Halbleitermaterial in Form schmaler Streifen vorhanden ist, indem die Trennwand immer wieder entlang einem halbkreisförmigen Bogen bis zu dem Zentrum des Kreises umgefaltet ist, um das andere Ende durch ein ähnliches Verfahren derart zu erreichen, daß das Halbleitermaterial leitende Elektroden 13 an beiden Enden entlang der kurzen Seiten zusammen mit den Verbindungsleitungen 14 aufweisen. Ein derartiges Serientyp-Bauelement, das aus dem beschriebenen Halbleitermaterial und den beschriebenen Elektroden besteht, ermöglicht deshalb entsprechend den Ausführungen zu Fig. 1, daß auf einem bestimmten Teil des Halbleitermaterials die Bildschärfe unabhängig von der Intensitätsverteilung der Abbildung nachgewiesen wird, weil das Halbleitermaterial entsprechend konzentrischen Bögen ausgebildet ist.F i g. FIG. 2 shows a practical embodiment of the in FIG. 1 schematically illustrated components. F i g. 2a and 2b show a series-type component and a parallel-type component, respectively. In Fig.2a is on a Carrier plate 10 made of a non-conductive material vapor-deposited photoelectronic semiconductor material. A partition wall 12 made of non-conductive material is used to form a band-shaped structure of the Semiconductor material, so that in this embodiment, the semiconductor material in the form of narrow strips is present by dividing the partition back and forth along a semicircular arc up to the Center of the circle is folded over to reach the other end by a similar procedure such that the semiconductor material conductive electrodes 13 at both ends along the short sides together with the Have connecting lines 14. Such a series-type component that is derived from the described Semiconductor material and the electrodes described is therefore made possible according to the statements to Fig. 1 that on a certain part of the semiconductor material, the image sharpness independent of the Intensity distribution of the image is demonstrated because the semiconductor material is accordingly concentric Arches is formed.

In Fig.2b ist auf einer Trägerplatte 10 aus nichtleitendem Material das Halbleitermaterial 11 ausgebildet. Ein leitender Teil 15, der aus einer schmalen bandförmigen Struktur des Halbleitermaterials besteht, dient gleichzeitig als Elektrode, so daß dieselbe Struktur wie in Verbindung mit der Trennwand 12 in Fi g. 2a erhalten wird. Die Verbindungsleitungen 14 sind mit den Enden des leitenden Teils 15 durch getrennte leitende Körper 13 verbunden.In FIG. 2b, the semiconductor material 11 is on a carrier plate 10 made of non-conductive material educated. A conductive part 15, which consists of a narrow band-shaped structure of the semiconductor material, also serves as an electrode, so that the same structure as in connection with the partition wall 12 in Fi g. 2a is obtained. The connecting lines 14 are connected to the ends of the conductive part 15 by separate conductive Body 13 connected.

Das Bauelement mit den oben beschriebenenThe component with those described above

Elektroden ist ein Paralleltyp-Bauelement wobei das Halbleitermaterial wie bei dem Serientyp-BauelementElectrodes is a parallel-type component where the semiconductor material is the same as the series-type component

ausgebildet ist so daß damit die Bildschärfe deris designed so that the sharpness of the image

Abbildung eines beliebigen Objekts nachgewiesen werden kann.Illustration of any object can be detected.

F i g. 2c und 2d zeigen weitere AusführungsbeispieleF i g. 2c and 2d show further exemplary embodiments

ίο eines Serientyp- und eines ParaJleltyp-Bauelements. F i g. 2c zeigt ein Serientyp-Bauelement bei dem die Elektroden 34 und die Verbindungsleitungen 35 an beiden Enden entlang der Richtung der schmalen Seitenflächen des Halbleitermaterials 33 vorgesehen sind, so daß sich die Form eines gefalteten Bogens ergibt. Die Trägerplatte 36 besteht aus einem nichtleitenden Material. Fig.2d zeigt ein Paralleltyp-Bauelement bei dem die Elektroden 34 und die Verbindungsleitungen 35 an beiden Enden entlang der Richtung der breiten Seitenflächen des Halbleitermaterials 33 ausgebildet sind, so daß die Form ähnlich wie diejenige des Serientyp-Bauelements ist Das Bauelement ist ebenfalls auf einer Trägerplatte 36 aus nichtleitendem Material angeordnet Obwohl sich die Ausführungsform bei den Bauelementen in F i g. 2 erheblich von derjenigen in Fig. 1 unterscheidet, ist die prinzipielle Anordnung gleich, wobei die Bauelemente in F i g. 2 eine Form von gefalteten Bögen aufweisen, damit die Bauelemente einen geeigneten Wirkungsgrad besitzen, wie in Verbindung mit F i g. 1 erläutert wurde, selbst wenn ein Objekt abgebildet wird, das Grenzzonen zwischen den hellen und den dunklen Teilen entlang den verschiedenen Richtungen aufweist. Es sind jedoch ohne weiteres auch andere Ausführungsformen möglich, mit denen entsprechende Vorteile erzielt werden können.ίο a series type and a ParaJleltyp component. F i g. 2c shows a series-type component in which the electrodes 34 and the connecting lines 35 are shown both ends along the direction of the narrow side faces of the semiconductor material 33 are provided so that the shape of a folded sheet results. The carrier plate 36 consists of a non-conductive material. Fig. 2D shows a parallel type device in which the electrodes 34 and the connecting lines 35 at both ends along the Direction of the wide side faces of the semiconductor material 33 are formed so that the shape is similar to that of the series-type component is. The component is also made on a carrier plate 36 non-conductive material arranged. Although the embodiment in the components in F i g. 2 differs significantly from that in Fig. 1, the basic arrangement is the same, with the components in Fig. 2 have the shape of folded arcs in order that the structural elements have a suitable efficiency have, as in connection with F i g. 1, even when an object is imaged, the boundary zones between the light and dark parts along the different directions. However, there are none other embodiments are also possible with which corresponding advantages can be achieved.

Bekanntlich gilt für die Abhängigkeit des Widerstands R eines Photowiderstands von der auffallenden Lichtintensität Fdie BeziehungAs is well known, the relationship applies to the dependence of the resistance R of a photoresistor on the incident light intensity F

R = KE~ . R = KE ~ .

Dabei sind K und γ Materialkonstanten des betreffenden Halbleitermaterials, dessen Zusammensetzung usw. Die analytische Erläuterung der Änderung des Widerstandswerts entsprechend der Bildschärfe aufgrund des photoelektrischen Effekts soll in Verbindung mit dieser Formel und mit der graphischen Darstellung in F i g. 3 erfolgen.
Fig.3a zeigt eine graphische Darstellung der Helligkeitsverteilung des Bilds in Fig. 1 auf dem photoelektrischen Bauelement, wobei auf der Ordinate die Helligkeit und auf der Abszisse die Lage auf dem Bauelement aufgetragen ist. F i g. 3a betrifft ein Beispiel, bei dem ein heller Teil in dem dunklen Teil vorhanden ist Wie im folgenden noch näher erläutert werden soll, ergibt ein dunkler Teil in einem hellen Teil dieselben Ergebnisse, so daß dieser Fall nicht gesondert beschrieben werden muß. Wie bereits erwähnt wurde, hängt die Änderung des Widerstandswerts des Photo-Widerstands von der Kombination der obenerwähnten Verteilung der Helligkeit des Bilds ab sowie von dem Serientyp- bzw. Paralleltyp-Bauelement In F i g. 3 zeigt die dicke Linie die Verteilung der Helligkeit, wenn die Bildschärfe maximal ist, während die gestricheltenHere, K and γ are material constants of the semiconductor material in question, its composition, etc. The analytical explanation of the change in the resistance value in accordance with the image sharpness due to the photoelectric effect is intended in connection with this formula and with the graph in FIG. 3 take place.
3a shows a graphic representation of the brightness distribution of the image in FIG. 1 on the photoelectric component, the brightness being plotted on the ordinate and the position on the component being plotted on the abscissa. F i g. 3a relates to an example in which a light part is present in the dark part. As will be explained in more detail below, a dark part in a light part gives the same results, so that this case need not be described separately. As already mentioned, the change in the resistance value of the photo-resistor depends on the combination of the above-mentioned distribution of the brightness of the image and the series-type or parallel-type device in FIG. 3, the thick line shows the distribution of brightness when the image sharpness is maximum, while the dashed line

(15 Linien die Verteilung der Helligkeit zeigen, wenn die Bildschärfe verringert wird.(15 lines show the distribution of brightness when the Sharpness is decreased.

Wenn / der Photostrom beim Anlegen einer bestimmten Spannung an das Bauelement ist, ergibt sichIf / the photocurrent is when a certain voltage is applied to the component, it results

aus der obigen Formel die Beziehung
/ = K'E^r. the relationship from the above formula
/ = K'E ^r .

(2)(2)

Dabei ist K'eine Konstante, die von den Eigenschaften des Halbleitermaterials und der angelegten Spannung bestimmt wird. Die Beziehungen zwischen /fund E bzw. / und £, insbesondere wenn γ größer, gleich oder kleiner als 1 ist, sind in F i g. 3b und 3c dargestellt. Zuerst soll angenommen werden, daß die Verteilung der Helligkeit in der Nachbarschaft des Grenzbereichs zwischen dem hellen und dem dunklen Teil entsprechend der ausgezogenen Linien in den Zustand mit den gestrichelten Linien geändert wird. Es soll deshalb angenommen werden, daß die Helligkeit in dem Teil A\ B\ in der linken Nachbarschaft des Punktes A\ und in dem Teil A₂ B₂ in der rechten Nachbarschaft des Punkts A₂ verringert wird, während die Helligkeit in dem Teil At' C\ in der rechten Nachbarschaft des Punkts A'und der Teil A₂ C₂ in der linken Nachbarschaft des Punktes A₂ erhöht wird, so daß die Helligkeit £3 der Mittelwert : von £1 und E₂ ist. Aus den Beziehungen für die Änderung der Helligkeit und die Änderung des Widerstandswerts in F i g. 3b kann abgeleitet werden, daß die obenerwähnte Erniedrigung der Helligkeit nahezu der Änderung der Helligkeit von E₂ zu £3 entspricht, so daß die Länge in dem Teil von /4| Bt, A₂ B₂ und At' Ct, A₂ C₂ sehr klein ist. Wie aus F i g. 3b ersichtlich ist, erfolgt deshalb bei einer Verringerung der Helligkeit eine Erhöhung des Widerstandswerts um den Betrag ARu, während die Verringerung des Widerstandswerts bei einer Erhöhung der Helligkeit ARd beträgt, wenn γ kleiner als 1 ist. Die zweite Ableitung der Formel (1) lautet K'is a constant that is determined by the properties of the semiconductor material and the applied voltage. The relationships between / fund E or / and £, especially if γ is greater, equal to or less than 1, in F i g. 3b and 3c shown. First, let it be assumed that the distribution of lightness in the vicinity of the boundary area between the light and dark parts is changed to the state with the broken lines corresponding to the solid lines. It should therefore be assumed that the brightness in the part A \ B \ in the left neighborhood of the point A \ and in the part A ₂ B ₂ in the right neighborhood of the point A _{2 is} decreased, while the brightness in the part At 'C \ in the right neighborhood of point A ' and the part A ₂ C ₂ in the left neighborhood of point A _{2 is} increased so that the brightness £ 3 is the mean value: of £ 1 and E ₂ . From the relationships for the change in brightness and the change in resistance in FIG. 3b it can be deduced that the above-mentioned decrease in brightness corresponds almost to the change in brightness from E ₂ to E 3, so that the length in the part of / 4 | Bt, A ₂ B ₂ and At 'Ct, A ₂ C _{2 is} very small. As shown in FIG. 3b, there is therefore an increase in the resistance value by the amount ARu when the brightness is reduced, while the decrease in the resistance value when the brightness is increased is ARd if γ is less than 1. The second derivative of formula (1) is

d²Rd ² r

= Κγ (γ + 1) Ε-''¹ +^2| >0. = Κγ (γ + 1) Ε- '' ¹ + ^{2 |} > 0.

Dies bedeutet, daß das Verhältnis der Änderung des Widerstandswerts R zu der Änderung der Helligkeit um eine Einheit kleiner entsprechend dem Anstieg der Helligkeit £ wird, so daß ARd größer als ARu wird. Deshalb wird die algebraische Summe der Änderungen der Widerstandswerte aufgrund lokaler Änderungen der Helligkeit negativ, so daß schließlich der Gesamtwiderstand des Bauelements 1 verringert wird bzw. der Photostrom ansteigt. Dasselbe ist der Fall, wenn γ gleich 1 oder größer als 1 ist. Daraus geht hervor, daß im Falle des Serientyp-Bauelements unabhängig von dem Wert von γ der Wert des Widerstands maximal wird, daß also der Photostrom minimal wird, wenn die Bildschärfe der Abbildung des Objekts maximal ist.This means that the ratio of the change in the resistance value R to the change in the brightness becomes smaller by one unit in accordance with the increase in the brightness £, so that ARd becomes larger than ARu . Therefore, the algebraic sum of the changes in the resistance values due to local changes in the brightness becomes negative, so that ultimately the total resistance of the component 1 is reduced or the photocurrent increases. The same is the case when γ is equal to or greater than 1. It can be seen from this that in the case of the series-type component, regardless of the value of γ, the value of the resistance becomes maximum, that is to say that the photocurrent becomes minimum when the image sharpness of the image of the object is maximum.

Im folgenden sollen die entsprechenden Verhältnisse für das Paralleltyp-Bauelement in Fig. Ic erläutert werden. Zur Vereinfachung soll die Beziehung zwischen /und £in F i g. 3c berücksichtigt werden. Es soll der Fall betrachtet werden, daß die Verringerung des Photostroms bei Verringerung der Helligkeit in dem Teil At B_x und dem Teil A₂ B₂ AI_D beträgt, und daß die Erhöhung des Photostroms bei der Erhöhung der Helligkeit in dem Teil A_x' C_x und dem Teil A₂ C₂
beträgt Dann ergibt sich aus der Gleichung (2)The corresponding relationships for the parallel-type component in FIG. 1c are to be explained below. For the sake of simplicity, the relationship between / and £ in FIG. 3c must be taken into account. Let us consider the case that the decrease in the photocurrent when the brightness is decreased in the part At B _x and the part A is ₂ B ₂ AI _D , and that the increase in the photocurrent when the brightness is increased in the part A _x ' C _x and part A ₂ C ₂
is then from equation (2)

d²ld ² l

= K'γ (γ - = K'γ (γ -

5555

6060

so daß entsprechend y< 1, y=\ bzw. y>\ sich ergibt d²l „so that y <1, y = \ or y> \ results in d ² l "

cl²l d'E¹ cl ² l d'E ¹

(I²I JE² (I ² I JE ²

= 0.= 0.

0.0.

Wenn γ < 1 ist, ist AIv > Alp; wenn γ = 1, ist AId= A /«und wenn γ > 1 ist, ist A Iu < AI₀, falls in der für das Scrientyp-Bauelement beschriebenen Weise die Abhängigkeit des Verhältnisses der Änderung des Werts des Photostroms / zu der auf die Einheit bezogenen Änderung der Helligkeit E nach dem Vorzeichen vonWhen γ < 1, AIv>Alp; if γ = 1, AId = A / «and if γ> 1, A Iu <AI ₀ , if in the manner described for the screen-type component the dependence of the ratio of the change in the value of the photocurrent / to that on the Unit-related change in brightness E according to the sign of

d²ld ² l

Je¹ ¹ each

beurteilt wird. Daraus ist ersichtlich, daß der gesamte Photostrom minimal wird (der Widerstandswert wird maximal), falls γ < 1 ist, daß der Photostrom konstant wird (der Widerstandswert wird konstant), unabhängig von der Bildschärfe im Falle γ = 1, und daß der Photostrom maximal wird (der Widerstandswert wird minimal), wenn die Bildschärfe im Falle γ > 1 maximal wird. Aus den obigen Ausführungen geht ferner hervor, daß das Serientyp-Bauelement und das Paralleltyp-Bauelement, für die sich für γ > 1 umgekehrte Charakteristiken für die Änderung der elektrischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Bildschärfe ergeben, obwohl für beide Bauelemente der nichtlineare photoelektrische Effekt auftritt. Eine entsprechende Darstellung der Widerstandswerte bei maximaler Bildschärfe ist in F ig. 3d dargestellt.is judged. It can be seen from this that the total photocurrent becomes minimal (the resistance value is maximal) if γ <1, that the photocurrent becomes constant (the resistance value becomes constant), regardless of the image sharpness in the case γ = 1, and that the photocurrent is maximal becomes (the resistance value becomes minimum) when the image sharpness becomes maximum in the case of γ> 1. It can also be seen from the above that the series-type component and the parallel-type component, for which γ> 1, reverse characteristics for the change in electrical properties depending on the image sharpness result, although the non-linear photoelectric effect occurs for both components . A corresponding representation of the resistance values at maximum image sharpness is shown in FIG. 3d illustrated.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung finden also sowohl ein Serientyp-Bauelement als auch ein Paralleltyp-Bauelement Verwendung, damit ein geeignetes Ansprechvermögen für die Bildschärfe der Abbildung irgendeines Objekts erzielt werden kann, und damit eine beträchtlich erhöhte Nachweisempfindlichkeit für die Bildschärfe durch den Effekt der gegenläufigen Änderung des Widerstands des Serientyp-Bauelements und des Paralleltyp-Bauelements erzielt werden kann. Wenn für beide Typen der Bauelemente γ > 1 ist und die Abbildung des gleichen Objekts erfolgt, ist der Unterschied zwischen den Widerstandswerten der beiden Bauelemente verhältnismäßig groß, wenn die Bildschärfe maximal ist, weil der Widerstand des Serientyp-Bauelements groß wird, während der des Paralleltyp-Bauelements klein wird, so daß die Nachweisempfindlichkeit für die Bildschärfe durch beide Bauelemente verhältnismäßig groß im Vergleich dazu ist, wenn nur ein einziges Bauelement verwendet würde.In the device according to the invention, both a series-type component and a parallel-type component are used, so that a suitable responsiveness for the image sharpness of the image of any object can be achieved, and thus a considerably increased detection sensitivity for the image sharpness due to the effect of the opposite change of the Resistance of the series-type component and the parallel-type component can be achieved. When γ> 1 for both types of components and imaging of the same object, the difference between the resistance values of the two components is relatively large when the image sharpness is maximum because the resistance of the series-type component becomes large while that of the parallel type Component becomes small, so that the detection sensitivity for the image sharpness by both components is relatively high compared to if only a single component were used.

Deshalb können durch Kombination unterschiedlicher Typen der Bauelemente vorteilhafte Ausführungsformen für einen verbesserten Nachweis der Bildschärfe hergestellt werden. In Verbindung mit Fig.4 sollen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert werden.Therefore, by combining different types of components, advantageous embodiments for improved detection of the image sharpness can be achieved getting produced. In connection with Fig. 4 further embodiments of the invention are explained.

In F i g. 4 ist Rs ein Serientyp-Bauelement und Rp ein Paralleltyp-Bauelement In Fig.4a sind Rs und Rp in Reihe geschaltet und an eine Spannungsquelle E angeschlossen. Das Potential an der Verbindungsstelle zwischen Rs und Rp ändert sich deshalb entsprechend der Änderung des Widerstandswerts von Rs und Rp. Wenn der Wert γ von Äp größer als 1 ist, wird Äs größer, während Kp kleiner wird, wenn die Abbildung auf jedem Bauelement am schärfsten wird, so daß das Potential an der Verbindungsstelle O ansteigt Deshalb ist die Bildschärfe auf jedem Bauelement maximal, wenn anIn Fig. 4, Rs is a series-type component and Rp is a parallel-type component. In FIG. 4a, Rs and Rp are connected in series and connected to a voltage source E. The potential at the junction between Rs and Rp therefore changes in accordance with the change in the resistance of Rs and Rp. When the value γ of Äp is greater than 1, Äs becomes larger, while Kp becomes smaller when the image on each component is sharpest so that the potential at the junction O increases. Therefore, the image sharpness on each component is maximum when on

der Verbindungsstelle O ein maximales Potential vorhanden ist.the connection point O is at a maximum potential.

F i g. 4b zeigt eine Brückenschaltung mit Rp und Rs in dem einen Zweig und mit einem Festwiderstand R\ und einem veränderlichen Widerstand Ri in dem anderen Zweig. Wenn der Wert γ von Rp größer als 1 ist, steigt Rs an, während Rp verringert wird, wenn die Bildschärfe auf Rs und Rp erhöht wird, so daß das Potential an der Verbindungsstelle a ansteigt und deshalb die Spannung zwischen den Anschlüssen Ound O'maximal wird, wenn die Bildschärfe maximal ist. In F i g. 4c sind Rs und Rp an einem Operationsverstärker A in der aus der Figur ersichtlichen Weise angeschlossen. An den Anschluß / wird eine Spannung +E angelegt. Das Potential an dem Anschluß O ist dann proportional zum Verhältnis von Rszu Rp. Wenn der Wert γ von Rpgrößer als 1 ist, steigt Rs an, während R_P abfällt, wenn die Bildschärfe auf R_s und Rp erhöht wird, so daß sich das Verhältnis der beiden Widerstandswerte beträchtlich ändert und deshalb das Potential an dem Anschluß O entweder maximal oder minimal wird, wenn die Bildschärfe maximal wird.F i g. 4b shows a bridge circuit with Rp and Rs in one branch and with a fixed resistor R \ and a variable resistor Ri in the other branch. When the value γ of Rp is greater than 1, Rs increases, while Rp decreases as the image sharpness is increased to Rs and Rp , so that the potential at junction a increases and therefore the voltage between terminals O and O'is maximal when the focus is at its maximum. In Fig. 4c, Rs and Rp are connected to an operational amplifier A in the manner shown in the figure. A voltage + E is applied to the connection /. The potential at the terminal O is then proportional to the ratio of Rszu Rp. If the value of γ of Rp greater than 1, Rs increases while R _P drops when the image sharpness on R _s is increased and Rp, such that the The ratio of the two resistance values changes considerably and therefore the potential at the terminal O becomes either maximum or minimum when the image sharpness becomes maximum.

F i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer automatischen Scharfeinstelleinrichtung gemäß der Erfindung, in der eine Nachweisschaltung für die Bildschärfe entsprechend dem Ausführungsbeispiel in F i g. 4 Verwendung Finden kann. Eine Optik 16 für den Nachweis der Bildschärfe wird durch eine Objektivfassung 17 gehaltert. Auf der Unterseite der Objektivfassung 17 greift an deren Umfang ein Schneckenrad 18 an einer Zahnstange 19 an, um eine Verschiebung der Optik 16 nach vorne und hinten zu ermöglichen. Das Schneckenrad 18 greift ferner an einer Zahnstange 22 an, die an der Oberseite einer Objektivfassung 20 für ein Aufnahmeobjekt 21 befestigt ist Wenn ein Motor 24 rotiert, wird deshalb über eine Welle 23 die Aufnahmeoptik 21 zusammen mit der Optik 16 nach vorne oder hinten verschoben, so daß entsprechend der Drehrichtung des Motors 24 eine gleichzeitige Verschiebung der beiden Optiken erfolgt Hinter der Aufnahmeoptik 21 ist ein Film 25 angeordnet Hinter der Optik 16 ist ein halbdurchlässiger Spiegel 26 angeordnet, um das einfallende Lichtbündel zu unterteilen und auf das Serientyp-Bauelement und das Paralleltyp-Bauelement auffallen zu lassen, so daß dasselbe Objekt auf beiden Bauelementen abgebildet wird. Die Durchlässigkeit des halbdurchlässigen Spiegels 26 wird zweckmäßigerweise so gewählt daß sich eine Unterteilung des Lichtbündels ergibt, bei der der Widerstandswert beider Bauelemente nahezu gleich ist wenn die Abbildung des Objekts erfolgt, so daß beispielsweise in der Dunkelheit ein Wert entsprechend der Differenz zwischen den Widerstandswerten von Rs und Rp erhalten werden kann. Das Ausgangssignai von Rs und R_P gelangt in eine Steuerschaltung 27, deren von der Bildschärfe der Abbildung abhängiges Ausgangssignal dem Motor 24 zugeleitet wird, der die Optik 16 für den Nachweis der Bildschärfe und die Aufnahmeoptik 20 verschiebt oder anhält, um die automatische Entfernungseinstellung durch automatische Einstellung der Lage der beiden Optiken durchzuführen, in der die Bildschärfe der Abbildung am größten istF i g. FIG. 5 shows an embodiment of an automatic focusing device according to the invention, in which a detection circuit for the image sharpness according to the embodiment in FIG. 4 Can find use. An optical system 16 for the detection of the image sharpness is held by an objective mount 17. On the underside of the lens mount 17, a worm wheel 18 engages a toothed rack 19 on its circumference in order to enable the optics 16 to be displaced forwards and backwards. The worm wheel 18 also engages a toothed rack 22 which is attached to the top of a lens mount 20 for an object 21 to be photographed. so that the two optics are simultaneously shifted according to the direction of rotation of the motor 24 -Building component to be conspicuous so that the same object is displayed on both components. The permeability of the semitransparent mirror 26 is expediently chosen so that the light beam is subdivided in which the resistance value of both components is almost the same when the object is shown, so that, for example, in the dark a value corresponding to the difference between the resistance values of Rs and Rp can be obtained. The output signal from Rs and R _P arrives in a control circuit 27, the output signal of which, which is dependent on the image sharpness of the image, is fed to the motor 24, which moves or stops the optics 16 for the detection of the image sharpness and the recording optics 20 in order to automatically adjust the distance Carry out adjustment of the position of the two optics in which the image sharpness of the image is greatest

F i g. 6a zeigt ein Blockschaltbild für eine Steuerschaltung für die automatische Scharfeinstelleinrichtung in F i g. 5. Die Steuerschaltung enthält eine Nachweisschaltung 28 für die Bildschärfe der Abbildung des Aufnahmeobjekts, die entsprechend einem der Ausführungsbeispiele in Fig.4 ausgebildet ist. Das Ausgangssignal der Nachweisschaltung 28, das der Bildschärfe entspricht, erreicht einen maximalen Wert bei maximas ler Bildschärfe und einen minimalen Wert bei minimaler Bildschärfe. Dieses Ausgangssignal wird in einem Gleichstromverstärker 29 so verstärkt, daß die automatische Einstellung durchgeführt werden kann. Das Ausgangssignal des Gleichstromverstärkers 29 wird inF i g. 6a shows a block diagram for a control circuit for the automatic focusing device in FIG. 5. The control circuit includes a detection circuit 28 for the image sharpness of the image of the recording object, which corresponds to one of the exemplary embodiments is formed in Fig.4. The output of the detection circuit 28, that of the image sharpness corresponds to, reaches a maximum value at maximum image sharpness and a minimum value at minimum Sharpness. This output signal is amplified in a DC amplifier 29 so that the automatic Adjustment can be done. The output signal of the DC amplifier 29 is in

ίο einer Differenzierschaltung 30 differenziert und einer Komparatorschaltung 31 zugeleitet, die entsprechend der abrupten Änderung des differenzierten Ausgangssignals (entsprechend der größten Bildschärfe der Abbildung des Objekts) einen Impuls abgibt. Durchίο a differentiating circuit 30 differentiated and one Comparator circuit 31 supplied, which corresponds to the abrupt change in the differentiated output signal (corresponding to the greatest sharpness of the image of the object) emits an impulse. Through

ι s diesen impuls wird der Motor 24 über einen Schaltkreis 32 an sich bekannter Art kurzgeschlossen und augenblicklich angehalten.ι s this pulse is the motor 24 via a circuit 32 of a known type short-circuited and stopped instantaneously.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der automatischen Entfernungseinstellung in Verbindung mit F i g. 5 und 6 näher erläutert werden. Wenn der Benutzer die Kamera auf das aufzunehmende Objekt richtet und den Auslöser der Kamera entlang einer ersten Bewegungsstrecke herabdrückt, wird die Steuerschaltung in Fig.6a derart betätigt, daß der Motor 24 in einer bestimmten Richtung rotiert, um die Aufnahmeoptik 21 und die Optik 16 zum Nachweis der Bildschärfe aus der Einstellung für Nahaufnahmen oder aus der für unendliche Entfernung zu verschieben.The following describes the operation of the automatic distance setting in connection with FIG. 5 and 6 are explained in more detail. When the user points the camera at the object to be photographed and the shutter button pushes the camera down along a first movement path, the control circuit in Fig. 6a is like this actuated that the motor 24 rotates in a certain direction to the taking optics 21 and the optics 16 to Proof of image sharpness from the setting for close-ups or from the setting for infinite distance to move.

Die Änderungen der Ausgangssignale der Schaltungseinheiten in Fig.6a sind in Fig.6b bis 6e dargestellt. Das Ausgangssignal der Nachweisschaltung 28 ändert sich entsprechend der Darstellung in Fig.6b. Bei der größten Bildschärfe ist das Ausgangssignai maximal und fällt auf beiden Seiten davon stark ab. Die Änderung des Ausgangssignals des Gleichstromverstärkers 29 ist in Fig.6c dargestellt. Fig.6d zeigt das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 30, bei dem das Vorzeichen bei der maximalen Scharfeinstellung umgekehrt ist, so daß sich ein scharfer Potentialsprung ergibt. Das Standardpotential der Komparatorschaltung 31 wird derart auf 0 eingestellt daß ein Impuls erzeugt wird, sobald das differenzierte Ausgangssignal auf das Potential 0 gelangt Der von der Komparatorschaltung abgegebene Impuls ist in Fig.6e dargestellt Dieser Impuls wird dem Schaltkreis 32 zugeführt, so daß dann der Motor 24 kurzgeschlossen und sofort angehalten wird. Dadurch erfährt der Benutzer, daß die Bildschärfe maximal wird, indem beispielsweise eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen wird, die den Stillstand des Motors anzeigt, so daß dann durch Herabdrücken des Auslösers entlang einer zweiten Bewegungsstrecke die Kamera zur Durchführung einer Aufnahme ausgelöst werden kann.The changes in the output signals of the circuit units in Fig.6a are shown in Fig.6b to 6e. The output of the detection circuit 28 changes according to the illustration in FIG. 6b. With the greatest image sharpness, the output signal is at its maximum and falls off sharply on both sides. the The change in the output signal of the direct current amplifier 29 is shown in FIG. 6c. Figure 6d shows this Output signal of the differentiating circuit 30, in which the sign at the maximum focus is reversed, so that there is a sharp jump in potential. The standard potential of the comparator circuit 31 is set to 0 in such a way that a pulse is generated as soon as the differentiated output signal reaches the potential 0 The pulse emitted by the comparator circuit is shown in Fig. 6e This pulse is fed to circuit 32 so that motor 24 is then shorted and instantaneous is stopped. As a result, the user learns that the image sharpness is maximum by, for example, a Display device is provided which indicates the standstill of the engine, so that then by pressing down of the shutter along a second movement path, the camera to take a picture can be triggered.

Zahlreiche Abwandlungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind möglich. Beispielsweise kann eine stabile Arbeitsweise erst dann erzielt werden, wenn die Optik zum Nachweis der Bildschärfe in an sich bekannter Weise mit einer Blende versehen wird, um die Beleuchtung des photoelektronischen Bauelements unabhängig von der Objekthelligkeit nahezu konstant zu halten. Ferner ist es möglich, die Aufnahmeoptik in der noch nicht fokussierten Lage durch Steuerung des Motors über das Ausgangssignal des Gleichstromverstärkers anzuhalten, beispielsweise wenn sich Schwierigkeiten wegen einer sehr geringen Objekthelligkeit ergeben.Numerous modifications of the exemplary embodiments described are possible. For example, can stable operation can only be achieved when the optics for the detection of the image sharpness is provided in a known manner with a diaphragm to the Illumination of the photoelectronic component almost constant regardless of the object brightness to keep. It is also possible to set the optical system in the not yet focused position by controlling the Stop the motor via the output signal of the DC amplifier, for example if there are difficulties due to a very low object brightness.

Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Automatische Scharfeinstelleinrichtung für die Bildschärfe der Abbildung eines Objekts mit einer Optik, die das Bild des Objekts auf zwei hinter der Optik angeordnete photoelektrische Wandler abbildet, wobei die nachgeschaltete elektrische Schaltung der Intensitätsverteilung des Lichtes auf den Wandlern und folglich der Bildschärfe entsprechen- m de Ausgangssignale erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Wandler (Rp) aus einem langgestreckten Halbleiterkörper mit an den Längsseiten angebrachten Elektroden und der andere Wandler (R₅) aus einem langgestreckten Halbleiterkörper mit an den Schmalseiten angebrachten Elektroden besteht, und daß die Wandler derart ausgebildet und/oder geschaltet sind, daß sie einen entgegengesetzten Verlauf ihrer Kennlinien bezüglich der Bildschärfe zeigen.1. Automatic focusing device for the image sharpness of the image of an object with optics that depict the image of the object on two photoelectric converters arranged behind the optics, the downstream electrical circuit corresponding to the intensity distribution of the light on the converters and consequently the image sharpness Output signals generated, characterized in that the one transducer (Rp) consists of an elongated semiconductor body with electrodes attached to the long sides and the other transducer (R ₅ ) consists of an elongated semiconductor body with electrodes attached to the narrow sides, and that the transducers are designed and / or are switched so that they show an opposite course of their characteristic curves with regard to the image sharpness.

2. Automatische Scharfeinstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrischen Wandler Photowiderstände aus CdS oder CdSe sind.2. Automatic focusing device according to claim 1, characterized in that the photoelectric converters are photoresistors made of CdS or CdSe.

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