DE2450423A1

DE2450423A1 - Bildschaerfe-nachweissystem

Info

Publication number: DE2450423A1
Application number: DE19742450423
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Aizawa; Kazya Hosoe; Tokio Machida; Seiichi Matsumoto; Hideo Yokota
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1973-10-23
Filing date: 1974-10-23
Publication date: 1975-04-30
Also published as: US3961178A; DE2450423B2; DE2450423C3

Description

Bildschärfe-Nachweissystem

Die Erfindung betrifft ein Bildschärfe-Nachweissystem gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung* befasst sich mit einem Bildschärfe-Nachweissystem bzw. Ermittlungssystem für eine automatische Scharfeinstellung und eine diese verwendende Vorrichtung, welche sich für eine Verwendung bei optischen Instrumenten wie beispielsweise Kameras eignen.

Ein Nachweissystem für die optimale Bildschärfe, bei dem die Nichtlinearität des in photoleitenden Substanzen wie Cadmiumsulfid und Gadmiumselenid auftretenden photoelektrischen Effekts verwendet wird sind bereits bekannt und beispielsweise in den offengelegten Japanischen Patentanmeldungen Nr. 39τ2912Ο, 41-14500 und 44-9501 beschrieben. Der vorstehend erwähnte nicht-lineare photoelektrische Effekt von photoleitenden Substanzen beruht auf der Erscheinung, daß mit - zunehmender Schärfe eines auf der·Oberfläche der photoleitenden Substanz erzeugten Bildes das elektrische Ansprechen und insbesondere der Widerstandswert der photoleitenden Oberfläche erhöht oder

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erniedrigt wird. Diese Erscheinung basiert auf der Tatsache, daß die Menge des auf den Elementarbereich der photoleitenden Oberfläche auffallenden Lichts sich mit variierender Bildschärfe ändert. Die Verteilung des so auffallenden Lichtes auf die Gesamtheit der Elementarbereiche ändert sich in bemerkenswerter Weise, wenn die Bildschärfe ihr Maximum erreicht. Die Differenz zwischen den Lichtintensitäten von zwei benachbarten Elementarbereichen ist mit anderen Worten'ausgedrückt am größten, wenn das schärfste Bild erzeugt ist, so daß sich ein großer Unterschied zwischen den Widerständen von benachbarten Elementarbereichen an der photoleitenden Oberfläche ergibt. Die meisten Objekte, die üblicherweise photografiert werden, haben sehr unregelmäßige Leuchtdichte-Verteilungen. Des weiteren ist das Leuchtdichteverhältnis zwischen zwei aneinander angrenzenden Elementarbereichen oder der relative Kontrast im Bild nicht immer, ausreichend hoch. Es ist dementsprechend mit einer das Bild aufnehmenden Oberfläche des Photowiderstands die eine Geometrie aufweist, wie sie bei dem Stand der Technik verwendet wurde schwierig, genau die optimale Schärfe eines Bildes zu ermitteln, das auf dieser Oberfläche erzeugt worden ist-, da die Wirkung des photoleitenden Effekts unzureichend ist.

Die Struktur eines reellen von einem herkömmlichen Objekt auf die Oberfläche des Photoleiter projezierten Bildes ist kompliziert, da sie verschiedene Leuchtdichte-Muster enthält, so daß die photoleitende Oberfläche mit herkömmlicher Geometrie nicht die Schärfe von all diesen Mustern ermitteln kann, sondern lediglich die Schärfe von denjenigen Bereichen, die bestimmte Winkelbeziehungen bezüglich der Elektroden des Photowiderstandes aufweisen. So lässt sich beispielsweise eine optimale Schärfe von demjenigen Bereich eines projezierten Bildes, der senkrecht oder parallel zu den Elektroden eines Photowiderstandes verläuft, überhaupt nicht ermitteln. Es ist öahes* notwendig, den Photowiderstand mit einer bestimmten Geometrie auszubilden, so daß er die Schärfe eines Bildes ermitteln kann, das eine beiebige Winkellage bezüglich der Elektroden einnimmt.

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Ein weiterer Nachteil der herkömmlichen Nachweissysteme für die Bildschärfe beruht darin, daß immer dann, wenn die Gesamtlichtintensität des Bildes relativ gering ist, eine optimale Schärfe des Bildes nicht genau und verlässlich ermittelt werden kann. Dies beruht darauf, daß das elektrische Ansprechen des Photowiderstandes bei niedrigen Beleuchtungsniveaus klein ist· und daß sich das Ausgangssignal des Photowiderstandes am Punkt der schärfsten Einstellung langsam ändert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und ein mit einer Abbildungsoptik zusammenwirkendes Nachweissystem für die Bildschärfe zu schaffen, mit dem eine genaue und verlässliche Ermittlung der maximalen Schärfe eines Bildes entsteht, daö von dem Objekt mittels der Abbildungsoptik erzeugt ist. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Mit der Erfindung wird ferner ein Gerät geschaffen, v/elches dieses System verwendet.

Mit der Erfindung wird ferner ein Bildschärfenachweissystem geschaffen, das zwei Photowiderstände von unterschiedlicher Geometrie verwendet, welche die Ermittlung einer optimalen Schärfe eines auf ihnen erzeugten Bildes- ermöglicht, unabhängig von der Änderung in der Winkellage des Bildes zu den Elektroden der Zellen. Dieses System wird in einem Nachweisgerät verwendet.

Mit der Erfindung werden auch ein Bildschärfenachweissystem und ein dieses verwendendes Gerät geschaffen, bei denen zwei Photowiderstände unterschiedlicher Geometrie in Kombination mit einem optischen System zur Verwendung kommen, welches dazu dient, Unterschiede in den Ansprechcharakteristiken der beiden Widerstände zu vermeiden, welche auf die unterschiedliche Geometrie zurückzuführen sind, so daß das System genau und verlässlich auf die Änderung in der Lichtverteilung des Bildes auch bei sehr niedrigen Beleuchtungsniveaus anspricht.

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Mit der Erfindung wird ferner ein Bildschärfenachweissystem geschaffen, das zwei Photowiderstände verwendet, die im Ansprechen auf das Licht eine unterschiedliche Charakteristik aufweisen und die auf einer gemeinsamen optischen Achse des Abbildungssystems angebracht sind, so daß die vorstehend erwähnten Nachteile vermieden werden. Dieses System wird in einem Nachweisgerät verwendet.

Mit der Erfindung werden schließlich ein Bildschärfenachweissystem und ein dieses verwendendes Gerät geschaffen, bei denen zwei Photowiderstände mit unterschiedlicher Ansprechcharakteristik auf das einfallende Licht entweder auf einer mit dem Abbildungssystem gemeinsamen optischen Achse angebracht sind oder hinter entsprechenden Flächen eines Strahlenteilers, der auf der optischen Achse angebracht ist, wobei die beiden Photowiderstände als Einheit in einem Gehäuse gehaltert sind.

Wesentliche Merkmale der Erfindung sind somit in der Schaffung eines Bildschärfenachweissystems zu sehen, das zwei Photowiderstände von unterschiedlicher Geometrie aufweist, die eine Ermittlung einer optimalen Schärfe von einem auf ihnen erzeugten Bild ermöglichen und zwar unabhängig von einer Änderung in der Richtung der Lichtverteilung des Bildes bezüglich den Elektroden der Photowiderstände. Unterschiede zwischen der Ansprechcharakteristik auf das einfallende Licht von diesen Photoelementen, die auf Unterschiede in ihrer Geometrie zurückzuführen sind, werden durch die Anordnung einer optischen Einrichtung, wie beispielsweise eines Filters kompensiert, die zwischen den Zellen angeordnet ist. Man erhält hierdurch ein System, das genau und verlässlich auf eine Änderung in der Lichtverteilung selbst bei sehr niedrigen Gesamtbeleuchtungsniveaus anspricht.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ins Einzelne gehenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnung ersichtlich.

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Fig. IA zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Konstruktionsprinzips von einem Wandler der Reihen- bzw. Serienbauart, der Licht in ein elektrisches Signal umwandelt, wie er bei dem erfindungsgemäßen Bildschärf enachweissystem zur Verwendung kommt während des Betriebs

Fig. IB zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Konstruktionsprinzips von einem Wandler der sogenannten Parallelbauart, der Licht in.ein elektrisches Signal umwandelt, der zur Verwendung bei dem erfindungsgernäßen Bildschärfenachweissystem geeignet ist.unter Betriebsbedingungen.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm, in dem die Änderung der Lichtverteilung von einem Bild dargestellt ist, das auf der Oberfläche eines Photowiderstandes in den Wandlern der Fig. IA und IB erzeugt wird.

Fig. 3A zeigt ein Diagramm, in der die Änderung des Widerstandswerts von dem Photowiderstand des in Fig. 1 angezeigten Wandlers in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke aufgetragen ist.

Fig. 3B zeigt ein Diagramm, in dem die Änderung der Stromstärke des fhotowiderstands in dem Wandler von Fig. IB in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke aufgetragen ist.

Fig. 4a zeigt eine vergrößerte Ansicht von einem praktischen Ausführungsbeispiel eines Photowiderstands in dem erfindungsgemäßen Wandler der Serienbauart von Fig. IA.

Fig. 4b zeigt eine vergrößerte Ansicht von einem praktischen Ausführungsbeispiel des Photowiderstandes in dem erfindungsgemäßen Wandler der Parallelbauart von Fig. IB.

Die Fig. 5A bis 5G zeigen Diagramme von elektrischen Schaltungen, welche die Photowiderstände der Fig. AA und ¹IB enthalten und sich für eine Verwendung in einem erfindungs-' gemäßen Bildschärfenachweissystem eignen.

Die Fig. 6a, 6b und 6c zeigen schematische Darstellungen von verschiedenen Anordnungen der in den Fig.MA- und 4B dargestellten Photowiderstände.

Die Fig. 7a und 7b zeigen vergrößerte perspektivische Darstellungen von einem weiteren praktischen Ausführungsbei-

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-b-

spiel der Photowiderstände, welche sich für ein übereinander angeordneten Einbau eignen.

Fig. 7c zeigt eine Schnittansicht von der Anordnung der in den Fig. 7a und 7b dargestellten Photowiderstände.

Fig. 8a und 8b zeigen vergrößerte perspektivische Darstellungen von einem weiteren Ausführungsbeispiel der Photowiderstände, welche sich für einen Zusammenbau eignen, bei dem die beiden übereinander zu liegen kommen.

Die Fig. 8c zeigt eine Schnittansicht von der Anordnung der in den Fig. 8a und 8b dargestellten Photowiderstände.

Fig. 9a und 9b zeigen vergrößerte perspektivische Darstellungen von einem weiteren Ausführungsbeispiel der Photowiderstände.

Fig. 10a, 10b und 10c zeigen vergrößerte schematische Ansichten der in den Fig. 7>8 und 9 dargestellten Photowiderstände, wenn diese als Einheit in einem Gehäuse gehaltert sind.

Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung,teilweise im Schnitt, von einem erfindungsgemäßen Bildschärfenachweissystem, welches die in Fig. 10c dargestellte Photowiderstandsanordnung verwendet und mit einem optischen Abbildungssystem zusammenarbeitet.

Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt und teilweise in Vertikalansicht, von einem automatischen Scharfeinstellungsmechanismus von einer photographischen Kamera, welche das erfindungsgemäße Bildschärfenachweissystem verwendet.

Fig. 13 zeigt ein Blockdiagramm von einem Motorsteuersystem,· das für eine Verwendung in dem Mechanismus der Fig. 12 vorgesehen ist.

Fig. I¹J zeigt ein Diagramm der zeitlichen Verläufe von Ausgangssignalen von bestimmten der in Fig. 13 dargestellten Blocks.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung eine Anzahl von Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bildschärfenachweissystems und von Vorrichtungen beschrieben, welches dieses verwenden.

Das Konstruktionsprinzip von einem Licht in ein elektrisches Signal umformenden Wandler, der sich für die Verwendung bei dem

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erfindungsgemäßen System eignet, ist in den Fig. IA und IB dargestellt. Pig. IA zeigt eine Bauart des Wandlers, der einen Photowiderstand enthält, dessen das Bild aufnehmende Oberfläche 1 rechteckförmig ist. Die Länge der kürzeren Rechteckseite ist erheblich geringer als die Länge der längeren Rechteckseite. Der Wandler enthält Elektroden 2, die an den kürzeren Seiten befestigt sind. Die Elektroden 2 sind mittels Leitungen 4 an eine Batterie 3 über ein elektrisches Anzeigegerät 5 angeschlossen. Dieser Wandler wird im folgenden als Wandler der Serien- oder Reihenbauart bezeichnet. Fig. IB zeigt eine weitere Bauart von einem Licht in ein elektrisches Signal umformenden Wandler. Dieser Wandler enthält einen Photowiderstand, dessen das Bild aufnehmende Oberfläche 1 rechteckförmig ist. Die Länge der kürzeren Seiten ist erheblich geringer als die Länge der langen Seiten. Dieser Wandler enthält Elektroden 2, welche in Berührung mit den entsprechend längeren Seiten stehen. Die Elektroden sind über Leitungen 4 mit einer Batterie 3 über ein elektrisches Anzeigegerät 5 verbunden. Dieser Wandler wird im folgenden als Wandler der Parallelbauart bezeichnet. Ein reelles Bild von einem Objekt, das auf der Oberfläche 1 des Photowiderstandes von einem nicht dargestellten Abbildungssystem erzeugt wird, besteht im dargestellten Falle aus einer Lichtverteilung, die sich an der Linie 6 abrupt ändert.

Wenn die Länge der längeren Seiten von der Oberfläche 1 des Photowiderstandes im Vergleich zu den kürzeren Seiten erheblich vergrößert wird, steigt die Wahrscheinlichkeit bei den Wandlern der Serienbauart an, daß man Bilder erhält, bei denen die Grenzlinien 6 zwischen unterschiedlichen Leuchtdichten nicht parallel zu den Elektroden der Photowiderstände verlaufen, wie dies in Fig. IA dargestellt ist. Des weiteren vergrößert sich auch die Wahrscheinlichkeit bei dem Wandler der Parallelbauart, daß man Bilder erhält, bei denen die Grenzlinien 6 für die Leuchtdichteverteilung nicht senkrecht zu den Elektroden verlaufen,'wie dies in Fig. IB wiedergegeben ist.

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Im folgenden soll auf den Unterschied zwischen den Ansprechcharakteristiken der beiden mit sich erheblich unterscheidenden Elektrodenanordnungen versehenen V/andlerbauarten eingegangen werden, und zwar insbesondere im Hinblick auf die Änderung des Widerstandswerts oder Leitfähigkeitswerts, die sich bei einer Änderung der Lichtverteilung ergibt, die auf eine Änderung in der Bildschärfe zurückzuführen ist. Zwei typische Beispiele für die Lichtverteilung eines Bildes auf der Photowiderstandsoberfläche sind schematisch in Fig. 2 dargestellt. Auf der Ordinate ist die Lichtintensität, auf der Abszisse ist der Abstand senkrecht zur Begrenzungslinie 6 aufgetragen. Die mit einer durchgehenden Linie wiedergegebene Kurve gibt eine Lichtverteilung wieder, die man erhält, wenn auf der Oberfläche des Photowiderstandes ein scharfes Bild erzeugt wird. Die strichlierte Kurve gibt eine Lichtverteilung wieder, die man erhält, wenn ein unscharfes Bild auf der Oberfläche 1 des Photowiderstandes erzeugt wird.

Im allgemeinen lassen sich die elektrischen Charakteristiken eines Photowiderstandes bezüglich der Beziehung zwischen dem Widerstandswert R und der Intensität des einfallenden Lichts E durch folgende Beziehung wiedergeben

R = KB"* ₍₁₎

Hierin bedeuten K und feinem gegebenen Photowiderstand innewohnende Konstanten. Wenn daher eine im vorhinein bestimmte Spannung parallel zu dem Photowiderstand angelegt wird, fließt ein Strom durch denselben, der durch folgende Formel wiedergegeben werden kann

I = K¹E^ (2)

Hierin bedeutet K' eine Konstante, die von den dem Photowiderstand eigenen Charakteristiken abhängt sowie von der daran angelegten Spannung.

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Die Formel (1) gibt die Abhängigkeit zwischen dem Widerstandswert R und der Beleuchtungsstärke E wieder. Die Formel (2) stellt eine Beziehung zwischen dem Strom I und der Beleuchtungsstärke E dar, die sich graphisch in Abhängigkeit von den Exponenten darstellen lassen In den Fig. 3A und 3B sind diese Beziehungen für ψ/ίΙ,Ϋ'- 1 und^^l wiedergegeben. Es sei nun angenommen, daß eine Änderung der Lichtverteilung auf der Oberfläche des Photowiderstandes in der Umgebung der Linie 6 erzeugt wird, welche einen Übergang von der durchgezogenen Linie A-A zu dem strichlierten Kurvenzüg B-C von Fig. 2 entspricht. Die ursprüngliche Helligkeit E₁ rechts neben der Linie 6 wird in unterschiedlichen Abständen von der Linie A-A um unterschiedliche Beträge herabgesetzt und zwar über eine Strecke AB. Dagegen wird die ursprüngliche Helligkeit Ep auf der linken Seite der Linie 6 in verschiedenen Abständen von der Linie 6 um unterschiedliche Beträge angehoben und zwar über einen Bereich AC. In diesem Falle kann die über die Strecke' CB .gemittelte Helligkeit E-, durch die Beziehung (E₁ + Ep)/2 wiedergegeben werden. Die Gesamtabnahme der Beleuchtungsstärke über den Bereich AB integriert kann annähernd durch die Abnahme der Beleuchtungsstärke von E₁ auf E, wiedergegeben werden. Die gesamte Zunahme der Beleuchtungsstärke, über die Strecke AC integriert, kann annähernd durch den Zuwachs der Beleuchtungsstärke von Ep nach E, wiedergegeben werden, vorausgesetzt, daß die Strecken AB und AC vernachlässigbar klein sind. Andererseits erhält man durch zweimalige Differentiation der Gleichung (1) folgende Beziehung:

-^%- = KHf* DE-⁽y⁺²⁾>o (3)

dE^

Es folgt. avs Beziehung (3) das für^ 1 eine lokale Widerstandszunähme Δ Ry, welche auf die lokale Abnahme der Beleuchtungsstärke von El nach E3 zurückzuführen ist kleiner ist, als die lokale Widerstandszunahme Δ R_D» die auf die lokale Zunahme der Beleuchtungsstärke von E2 nach E3 zurückzuführen ist, insbesondere das Λ Rii^ARj)· Es folgt somit, daß die algebraische Summe der auf die lokale Beleuchtungsstärkeänderung zurückzuführenden lokalen Widerstandswerte negativ ist. Der Gesamt-

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widerstandswert des Photowiderstands 1 wird hierdurch herabgesetzt, wobei der Photostrom ansteigt. Dies gilt entsprechend auch für die Fälle Jf = 1 undf>l. Es versteht sich somit, daß dann, wenn eine optimale Schärfe in dem Bild erreicht wird, der Widerstandswert des Wandlers der Serienbauart für alle^-Werte ein Maximum erreicht.

Bei einem Wandler der Parallelbauart ergibt sich eine etwas kompliziertere Situation. Durch zweimalige Differentiation der Beziehung (2) erhält man folgende Gleichung:

d²! = K't

dE²

Für ^ 1, V-* = 1 undtf-71 ergeben sich folgende Beziehungen

0
O²I s_n . d²! = O ; und A ^ O (5)

Hieraus folgt, daß Δΐ^Δίρ für^ 1; Δ Iy =Δΐ_β für^ =1; und Δ Iy^ A I_D für ^p 1, wobei Δίττ eine Stromzunahme darstellt, die auf eine lokale Beleuchtungszunahme in dem Bereich AC zurückzuführen ist und wobei ΔI_ß eine Stromabnahme bezeichnet, die auf eine lokale Beleuchtungszunahme in dem Bereich AB zurückzuführen ist. Man erhält mit anderen Worten für txi 1 b^el optimale^ Scharfeinstellung des Bildes einen durch den Photowiderstand 1 fließenden Photostrom, der minimal ist; der Widerstandswert ist somit maximal. Für Jh= 1 bleiben der Photostrom und der Widerstandswert konstant und zwar unab-■ hängig von irgendeiner Änderung in der lokalen Beleuchtungsstärke des Bildes.Für£>1 erreicht im Falle der maximalen Bild schärfe der Photostrom einen maximalen Wert, das heißt der Widerstandswert nimmt sein Minimum ein.

Aus der vorstehenden Erörterung ist ersichtlich, daß sich für t-">l der Wandler der Serienbauart und der Wandler der Parallelbauart, obwohl sie beide nicht lineare Photoleitfähigskeits- effekte zeigen, in umgekehrter Weise zueinander bezüglich des

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elektrischen Ansprechens insbesondere der Änderung des Widerstandswertes verhalten, der auf die Änderung in der Lichtverteilung zurückzuführen ist, die sich bei einer Änderung der Bildschärfe ergibt. Mit zunehmender Schärfe des Bildes, das auf einem Wandler der Serienbauart und auf einen Wandler der Parallelbauart erzeugt wird, nimmt der Wandler der Serienbauart einen zunehmenden Widerstandswert ein, während der Wandler der Parallelbauart einen Widerstandswert einnimmt, der zunehmend abnimmt. Die Differenz zwischen den Widerstandswerten der beiden Wandler nimmt daher erheblich zu. Hierdurch ergibt sich bei der Ermittlung der optimalen Bildschärfe eine erhebliche. Empfindlichkeitssteigerung für die Wandleranordnung auf eine Änderung der Lichtverteilung im Vergleich mit einem einzelnen Wandler.

Bei der vorliegenden Erfindung wird dieses Phänomen in seiner breitesten Bedeutung verwendet. Das heisst es kommt ein Wandlerpaar zur Verwendung, das aus einem Wandler der Serienbauart und einem Wandler der Parallelbauart besteht, welche zueinander inverse Charakteristiken haben. Dieses Wandlerpaar wird so angeordnet, daß ein Ausgangssignal entsteht, das proportional zu der Vielfalt der phbtoelektrischen Effekte ist, welche auf die inversen Charakteristiken zurückzuführen sind. Hierdurch wird eine optimale Scharfeinstellung des Bildes nachgewiesen. Eine erste Ausführungsform der Erfindung enthält einen Wandler der Serienbauart und einen Wandler der Parallelbauart, wie sie in den Fig. ¹IA und ¹IB dargestellt sind. Fig. ¹IA zeigt hierbei ein praktisches Beispiel von der Geometrie einer Photowiderstandsoberfläche 11, welche so geformt ist, daß drei konzentrische in gleichen Abständen voneinander angeordnete und mit gleicher Breite ausgebildete Ringe entstehen, die miteinander an geeigneten Bereichen verbunden sind, so daß ein einziger Stromweg von der Photowiderstandssubstanz gebildet wird. An den entsprechenden Enden dieses Stromwegs isfe ein Paar von Elektroden 12 angebracht. Die Elektroden 12 sind mit entsprechenden Leitungsdrähten IM verbunden. Die Teile 11 und 12 des Wandlers sind auf einem isolierten Substrat 13 gehaltert.

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Fig. ¹IB zeigt die Geometrie von einer Photowiderstandsoberfläche 11, die identisch ausgebildet ist wie diejenige von Pig. ¹JA und die Geometrien von einem Elektrodenpaar, das längs des von der Photowiderstandsoberfläche 11 gebildeten Stromwegs angeordnet ist. Die Enden der Elektroden 12 sind mit Leitungen 14 verbunden. Die Teile 11 und 12 sind auf einem isolierenden Substrat 13 angebracht. Die Gestalt der in den Fig. ^A und 4B dargestellten Photowiderstandsoberflächen unterscheidet sich erheblich von der Gestalt der in den Figuren IA und IB dargestellten Photowiderstandsoberfläche 1. Hinsichtlich ihres grundsätzlichen Aufbaus und. der Bildung des Stromweges sind sie jedoch identisch. Im Hinblick auf die Vielfalt von Orientierungsmöglichkeiten für die Grenzlinien zwischen dunklen und hellen Bereichen in dem reellen Bild des normalerweise verwendeten Objekts erhalten die Photowiderstandsoberflächen,die in den Fig. ¹IA und 4B dargestellt sind, eine komplizierte Gestalt, damit man den erwähnten Photoleitfähigkeitseffekt in dem Wandler mit ausreichendem Wirkungsgrad erhält. Da verschiedene Abwandlungen bezüglich der Gestalt der Photowiderstandsoberflächen vorgenommen werden können, soll die vorstehend beschriebene Ausführungsform lediglich beispielshalber verstanden werden.

In den Fig. 5A mit 5G sind sieben Beispiele von einer Nachweisschaltung für die Bildschärfe wiedergegeben, welche in erfindungsgemäßer Weise aus einer Kombination von Wandlern der Serienbauart und Wandlern der Parallelbauart aufgebaut sind. Die Wandler der Serienbauart sind hierbei jeweils mit Rs, die Wandler der Parallelbauart mit Rp bezeichnet.

Fig. 5A zeigt eine Schaltung, bei der die Elemente Rs und Rp in Reihe mit einer Spannungsquelle V geschaltet sind. Das Potential an dem Verbindungspunkt a zwischen den Elementen Rs" und Rp ändert sich mit der relativen Änderung der Widerstandswerte der Elemente Rs und Rp. Für|-^l von Rp ergibt sich b,ei zunehmender Schärfe der auf den Elementen Rs und Rp erzeugten Bildemeine Zunahme des Widerstandswerts von Rs, jedoch eine Abnahme des Widerstandswertes von Rp. Das Potential an der Klemme a nimmt daher bis zu einem Maximalwert zu, wenn eine

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maximale Bildschärfe auf jedem der Wandler erreicht ist.

Fig. 5B zeigt eine Schaltung, bei der die in Reihe geschalteten Elemente Rs und Rp parallel zu· einer Reihenschaltung aus einem festen Widerstand Rl und einem veränderlichen Widerstand R2 an einer Spannungsquelle V angeschlossen sind, so daß eine Wheatstone'sche Brückenschaltung entsteht. Wenn Sf > 1 ist für das Element Rp ergibt sich bei einer zunehmenden Schärfe eines auf jedem der Elemente Rs und Rp. erzeugten Bildes eine Zunahme des Widerstandswertes von RS und eine Abnahme des Widerstandswertes von Rp. Das Potential an dem Verbindungspunkt a zwischen den Elementen Rs und Rp bzw. die Spannung, die an den Klemmen O und O* der Brückenschaltung abgegriffen wird, nimmt somit auf einen Maximalwert zu, wenn eine optimale Bildschärfe erhalten ist.

Fig. 5C zeigt einen Schaltkreis, in dem eine Reihenschaltung aus einem Element Rs und einem festen Widerstand Rl und eine Reihenschaltung aus einem Element Rp und einem veränderlichen Widerstand R2 parallel zueinander an einer Spannungsquelle V angeschlossen sind, so daß eine Wheatstone'sche Brückenschaltung entsteht. Wenn,*" *? 1 ist für das Element Rp erhält man bei einer optimalen Scharfeinstellung der auf den Elementen Rs und Rp erzeugten Bilder ein Potential an dem Verbindungspunkt a zwischen dem Element Rs und dem Widerstand Rl, das einen Maximalwert erreicht. Das Potential an dem Verbindungspunkt b zwischen dem Element Rp und dem Widerstand R2 erreicht einen minimalen Wert. Die 'zwischen den Ausgangsklemmen 0 und 0' erzeugte Spannung der Brückenschaltung erreicht somit einen Maximalwert, wenn die Bildschärfe ihr Maximum einnimmt. Wennf- = 1 ist für

das Element Rp ist der Widerstandswert des Elements Rp unabhängig von der Bildschärfe. Er hängt jedoch von der Gesamthelligkeit des Bildes ab, so daß bei einer Zunahme der Bildschärfe das Potential am Punkt a zunimmt, während das Potential an Punkt b konstant gehalten wird. Der lineare Spannungsanstieg zwischen den Klemmen 0 und O¹, der von der Änderung der BiId-

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schärfe herrührt, nimmt somit ab, auch wenn die Spannung einen Maximalwert erreicht, wenn in dem Bild eine maximale Schärfe erhalten wird.

Fig. 5D zeigt eine Schaltung', bei der ein Element Rs und ein Element Rp mit £ > 1 als zwei einander gegenüberliegende Arme einer Wheatstone'sehen Brückenschaltung geschaltet sind, deren andere einander gegenüberliegende Arme von einem festen Widerstand Rl und einem veränderlichen Widerstand R2 gebildet werden. Eine Spannungsquelle V ist so angeschlossen, daß die Reihenschaltung aus dem Widerstand R2 und dem Element Rs und die Reihenschaltung aus dem Element Rp und dem Widerstand Rl parallel .zueinander an der Spannungsquelle anliegen. Wenn in diesem Falle die Bildschärfe in den ähnlichen auf den Elementen Rs und Rp erzeugten Bildern zunimmt, nehmen die Widerstandswerte von Rs und Rp zu, so daß ein Potentialanstieg an dem Verbindungspunkt a zwischen dem Element Rs und dem Widerstand R2 entsteht, während eine Potentialabnahme an dem Verbindungspunkt b zwischen dem Element Rp und dem Widerstand Rl auftritt. Die zwischen den Ausgangsklemmen der Brückenschaltung abgegriffene Spannung nimmt somit auf einen Maximalwert zu, wenn eine optimale Scharfeinstellung erhalten wird. Das Element Rp mit γ ■< 1 kann durch ein Element Rs ersetzt werden, das eine identische Charakteristik aufweist.

Fig. 5E zeigt eine Schaltung, bei der ein Element Rs an dem Eingangsanschluß eines Funktionsverstärkers AM angeschlossen ist, während ein Element Rp in die Rückkopplungsschleife des Verstärkers AM eingefügt ist. Wenn eine Spannung +V an den Eingangsanschluß T-in des Funktionsverstärkers AM angelegt wird, erscheint eine Ausgangsspannung Vo an dem Ausgangsanschluß T-out, die durch folgende Formel wiedergegeben werden kann:

Rp
_Vo „ ■ _ ν <⁶⁾

Rs

Wenn ^ > 1 ist für Rp nimmt daher mit zunehmender Schärfe der ^ft 509818/0^96

auf den beiden Elementen erzeugten Bilder der Widerstandswert des Elementes Rs zu, während der Widerstandswert des Elementes Rp abnimmt. Das Verhältnis von Rp/Rs wird somit bei einer Abnahme des Verstärkungsgrads des Verstärkers AM herabgesetzt und bei einer Abnahme der Ausgangsspannung Vo. Hieraus ergibt sich, daß bei Erhalt eines Bildes mit optimaler Schärfe die Spannung Vo einen- minimalen Wert erreicht, so daß hierüber die optimale Bildschärfe ermittelt werden kann.

Fig. 5P zeigt eine Schaltung, welche sich von der in Fig. 5E dargestellten Schaltung lediglich dadurch unterscheidet, daß das Element Rp an dem E'ingangsanschluß T-in des Funktionsverstärkers AM angeschlossen ist, während das Element Rs in die Rückkopplungsschleife des Verstärkers AM eingeschaltet ist. In diesem Falle lässt sich die Abhängigkeit der Ausgangsspannung Vo von der Eingangsspannung +V durch folgende Beziehung wiedergeben:

Vo = -

Rp

Wenn y>l ist für Rp erhält man somit bei zunehmender Schärfe der auf den Elementen erzeugten Bilder ein anwachsenden Verhältnis von RS/Rp. Man erhält somit das umgekehrte Ergebnis wie bei dem Beispiel von Fig. 5E.

Fig. 5G zeigt eine Schaltung, bei der die Elemente Rp und Rs in die entsprechenden Rückkopplungsschleifen von Funktionsverstärkern AM₁ und AMp eingeschaltet sind. Die Funktionsverstärker AM₁ und AM₂ sind in einer Kaskadenschaltung miteinander verbunden. Widerstände R3 und R¹I sind an die entsprechenden Eingänge der Verstärker AMl und AM2 angeschlossen. In diesem Falle erhält man eine Ausgangsspannung an der Ausgangsklemme T-out, welche sich ändert. Die Größe der Spannung hängt von dem Verhältnis des Produkts von Rp und Rs zu dem Produkt von R3 und R¹I ab. Wenn daher 1 ist für das Element Rp ergibt sich mit zunehmender

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Schärfe der auf den Elementen Rp und Rs erzeugten Bilder eine Zunahme des Widerstandswertes in den Elementen Rs und Rp, welche zu einem Ansteigen der Spannung an der Ausgangsklemme T-out führt. Diese Spannung erreicht ihren Maximalwert, wenn die optimale Bildschärfe erhalten wird.

Alle die vorstehend beschriebenen Schaltungen sprechen genau auf die Ausgangssignale der Wandlerelemente Rs und Rp an. Das Ansprechen der Elemente Rs und Rp auf eine äquivalente Beleuchtung unterscheidet sich jedoch erheblich voneinander und zwar aufgrund des erheblichen Unterschieds in der Geometrie der Photowiderstände, wie dies vorstehend anhand der Fig. 1 und 5 beschrieben wurde. Bei einer unterschiedlichen Beleuchtung ist es schwierig, ein unterschiedliches Ansprechen der Photowiderstände zu vermeiden, das auf den Unterschied in der Konstante K und in dem Exponenten γ zurückzuführen ist, wie man deutlich aus den Beziehungen(l) und (¹J) ersieht. Diese Unterschiede führen somitzu einem Ausgangssignal in der Schaltung, während die Bildschärfe gering ist. Dieses Ausgangssignal muß durch eine optische Einrichtung ausgeschieden werden, die zwischen den Elementen Rs und Rp angebracht ist, falls sie nicht als Störfaktor bzw. als Rauschen in der Ermittlung der Bildschärfe auftritt. Hierdurch wurde die Genauigkeit von dem Betrieb der Schaltung bei der Ermittlung der optimalen Bildschärfe erheblich herabgesetzt.

Mit der Erfindung wird eine derartige optische Einrichtung geschaffen, die zwischen dem Wandler der Serienbauart und dem Wandler der Parallelbauart angeordnet ist, so daß das oben erwähnte als Rauschen bezeichnete Ausgangssignal unterdrückt bzw. entfernt werden kann. Verschiedene Anordnungen von derartigen optischen Einrichtungen, die sich erfindungsgemäß für eine Kombination aus einem Wandler der Serienbauart und einem Wandler der Parallelbauart eignen, sind in den Fig. 6 bis 11 dargestellt.

Fig. 6A zeigt eine Anordnung, welche einen halbdurchlässigen Spiegel 1Θ8 enthält. Der halbdurchlässige Spiegel 108 ist in dem Strahlengang-eines das Bild erzeugenden Strahlenbündels

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so angebracht, daß er dieses Strahlenbündel in zwei Anteile aufspaltet, die ein bestimmtes Intensitätsverhältnis zueinander aufweisen. Die Elemente Rs und Rp sind in den Strahlengärigen von einerseits dem reflektierten und andererseits dem durchgelassenen Anteil des Strahlenbündels angebracht, wobei sie in der gleichen optischen Entfernung von dem halbdurchlässigen Spiegel 108 liegen. Das Intensitätsverhältnis kann dadurch bestimmt werden, daß man das Verhältnis der Widerstandswerte von den Elementen Rs und Rp berücksichtigt, wenn diese Widerstandswerte unabhängig von der Lichtverteilung im Bild sind. Es kann beispielsweise ein halbdurchlässiger Spiegel verwendet werden, der ein Reflektions" grad von 80 Prozent und einen Transmissionsgrad von 20? aufweist, so daß das Element Rs einem das Bild erzeugenden Strahlenbündel ausgesetzt ist, dessen Intensität vieriftal so groß ist wie diejenige des auf das Element Rp auffallenden Lichts. Der Widerstandswert des Elements Rs wird hierdurch in einem erheblich größeren Maße- herabgesetzt als der Widerstandswert des Elements Rp, so daß der Unterschied zwischen den Widerstandswerten der Elemente Rs und Rp vermindert wird, um das oben erwähnte als Rauschen bezeichnete Ausgangssignal herabzusetzen.

In Fig. 6b wird anstelle des halbdurchlässigen Spiegels 108 eine Anordnung verwendet, bei der ein Würfel benutzt wird, der in zwei längs einer Seitendiagonale zerschnittene Abschnitte 110 unterteilt ist. Eine der diagonal verlaufenden Flächen ist teilweise verspiegelt. Die teilweise verspiegelte Oberfläche 111 kann einen Reflektionsgrad von 80? und einen Transmissionsgrad von 20? aufweisen. In diesem Falle liefert der Würfel 110 die gleiche Wirkung wie.im vorstehend genannten Beispiel der halbdurchlässige Spiegel.

Fig. 6C zeigt eine Anordnung, die einen halbdurchlässigen Spiegel 112 in Verbindung mit einem Filter 113 verwendet, das vor dem Element Rp angeordnet ist. Mit dieser Anordnung wird der selbe Zweck wie mit den in Fig. 6A und 6B wiedergegebenen Anordnungen erzielt.

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Pig. 7 zeigt ein Verfahren für den Zusammenbau der Wandler Rs und Rp. Der Photowiderstand in dem Wandler Rs ist auf ein transparentes isolierendes Substrat 114,WIe in Fig. 7A dargestellt, aufgebracht. Der Photowiderstand des Wandlers Rp ist derart ausgebildet, daß eine Photowiderstandsoberfläche mit

. . , Isolierenden u-

der gleichen Gemometrie wie in Fig. 4B auf einem undurchsichtigen!

Substrat 115 gebildet ist. Die Elemente Rs und Rp sind so zusammengesetzt, daß sie sandwich-artig ein Dünnschichtfilter 116, wie in Pig. gezeigt,einschließen, wobei dieses Dünnschichtfilter 116 einen vorbestimmten Transmissionsgrad aufweist. Diese Wandleranordnung hat die gleiche Leistungsfähigkeit wie die in Fig. 6 dargestellten Anordnungen, wobei es gelingt, ein als Rauschen bezeichnetes Ausgangssignal, das unabhängig von der Bildschärfe ist, auszuschalten.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Beispiel für einen Zusammenbau von einem Wandler Rs mit einem Wandler Rp. Man erkennt aus Fig. 8A, daß der Wandler Rs einen Photowiderstand 201 enthält, dessen Gestalt identisch mit der Gestalt des in Fig. ¹JA dargestellten Photowiderstands ist. Der Photowiderstand ist auf einer transparenten Glasfaserplatte 217 gehaltert. Fig. 8.C zeigt, daß der Wandler Rp einen Photowiderstand 219 enthält, der auf einem undurchsichtigen isolierenden Substrat 218 angebracht ist, sowie eine erste und eine zweite Elektrode 220 und 221. Die Wandler Rs und Rp werden entsprechend Fig. 8B zusammengebaut. Die Wandleranordnung ist mit einer isolierenden transparenten dünnen Platte 222 versehen, die auf der Bildaufnahmefläche des Wandlers Rs aufgebracht ist. Der Transmissionsgrad der optischen Glasfaserplatte 222 ist geeignet derart ausgewählt, daß er die gleiche Wirkung wie in den vorstehend genannten Fällen erreicht. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß bei dieser Anordnung die Photowiderstandsoberflächen 201 und 219 der Wandler Rs und Rp zueinander versetzt angeordnet sind. Dies bedeutet mit anderen V/orten ausgedrückt, daß die Gestalt und die Größe der Photowiderstandsoberfläche des Wandlers Rp der Größe und der Gestalt von demjenigen Bereich entspricht, der von der Photowiderstandsoberfläche des Wandlers Rs umgeben ist. Wenn daher die Wandler Rs

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und Rp, wie in Fig. 8C gezeigt, übereinandergelegt werden,
sind die Photowiderstandsoberflächen 210 und 219 dem
das Bild formenden Licht ausgesetzt, ohne daß hierbei die
Photowiderstandsoberfläche 219 des Wandlers Rp von dem
Schatten gestört wird, der von der Photowiderstandsschicht
des Wandlers Rs ausgeht, so daß das Licht, welches das Bild erzeugt wirksam ausgenutzt wird. Zur Einstellung des Unterschiedes zwischen den Widerstandswerten des Wandlers Rs und des Wandlers Rp ist eine Anzahl von leitenden Bereichen 201', die jeweils ein kleines Gebiet einnehmen, in der Photowiderstandsschicht 201 angeordnet, sowie eine Anzahl von isolierenüen Bereichen 219', die in der Photowiderstandsschicht 219 vorgesehen sind.Durch die leitenden Bereiche wird der Widerstandswert des Wandlers Rs herabgesetzt, während die isolierenden Bereiche den Widerstandswert'des Wandlers Rp erhöhen. Hierdurch wird die Differenz zwischen den Widerstandswerten der Wandler Rs und Rp so eingestellt, daß das als Rauschen bezeichnete Ausgangssignal im Zusammenwirken mit der Einstellung des Transmissionsgrades der optischen Faserplatte 217 wirksam ausgeschaltet wird. Falls es notwendig ist, kann ein Filter mit einem erwünschten im vorherein festgelegten Transmissionsgrad ausgewählt werden, das vor dem Wandler Rp angebracht wird.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Beispiel von einem Wandler der
Serienbauart und einem Wandler der Parallelbauart, die sich für eine Verwendung in dem erfindungsgemäßen Nachweissystem für die Bildschärfe eignen. Fig. 9A zeigt einen Wandler der Serienbauart. Dieser Wandler enthält eine Photowiderstandsoberfläche 301, welche derart gestaltet ist, daß drei konzentrische Ringe entstehen, die die gleichen Abstände voneinander haben sowie die gleiche Breite und die miteinander an geeigneten Stellen verbunden sind, so daß ein einziger Stromweg in der Photowiderstandsoberfläche entsteht. Ein Paar von Elektroden 302 steht in Berührung mit den entsprechenden Enden des Stromwegs. Mit diesen Elektroden sind Leitungsdrähte 304 verbunden. Die Teile 301 und 302 sind auf einem isolierenden transparenten Substrat 307 gehaltert bzw. aufgebracht. Fig. 9B zeigt einen Wandler der
Parallelbauart. Dieser enthält eine Photowiderstandsoberfläche 301.

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Die Photowiderstandsoberfläche 301 hat eine identische Gestalt wie die in Pig. 9A dargestellte Photowiderstandsoberfläche. Ein Paar von Elektroden 302 ist längs des Stromweges angeordnet. Mit den Elektroden sind Leitungsdrähte 304 verbunden. Die Teile 301 und 302 sind auf einem isolierenden transparenten Substrat 307 gehaltert. Die Stromwege der Photowiderstandsoberflächen 310 von den Fig. 9A und 9B sind bezüglich der Grundkonstruktion die gleichen wie diejenigen von Fig. 8.

Fig. 10 zeigt drei Beispiele von einer Halterung für Wandler der Serienbauart und der Parallelbauart, wie sie in Fig. 9 dargestellt sind. Diese Wandler werden auf einem möglichst kleinen Raum im Inneren eines luftdichten Gehäuses gehaltert, das aus einer durchsichtigen vorderen Glasplatte und einer undurchsichtigen Ummantelung besteht, die mit darin gehalterten elektrisch leitenden Teilen versehen ist. Fig. 1OA zeigt eine Einheit, die einen Wandler der Serienbauart oder der Parallelbauart 308 enthält, wie er in Fig. 9 dargestellt ist. Dieser Wandler 308 ist auf der inneren Oberfläche eines transparenten vorderen Deckels 307 von der Ummantelung 309 gehaltert, welche aus einem undurchsichtigen Material besteht. Die Ummantelung 309 ist mit einem Vorsprung 309' versehen. Der Vorsprung 309· dient zur Lageneinstellung oder zur Halterung an einem hierfür vorgesehenen externen Support. Ein derartiger Vorsprung kann an einem Teil der transparenten Abdeckung 307 vorgesehen sein. Das Gehäuse 309 ist mit stabartigen elektrischen Leitern 310 versehen, welche in ihm fest gehaltert sind und für den Anschluß der entsprechenden Leitungen 30¹I des Wandlers 308 dienen. Fig. 1OB zeigt eine weitere Einheit, die einen in Fig. 9 dargestellten Wandler 308 enthält. Der Wandler 308 ist auf elektrisch leitenden Halterungsstäben 310 befestigt. Diese Einheit enthält des weiteren ein Gehäuse, das von einer durchsichtigen Vorderplatte 307 und einer undurchsichtigen Ummantelung bzw. einem Gehäuse 309 gebildet ist. Der Wandler 308 sowie seine Halterungen sind in einem Raum im Inneren des Gehäuses angebracht. Das Gehäuse ist mit einem

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Vorsprung versehen, der zur Einstellung seiner Lage dient oder eine Befestigung an einem hierfür vorgesehenen externen Support. Fig. IOC zeigt eine weitere Einheit. Diese Einheit enthält Wandler 3O8 und zwar einen Wandler der Serienbauart und einen Wandler der Parallelbauart. Die Wandler 308 sind auf der rückwärtigen und auf der Seitenfläche von diagonalen Würfelabschnitten 312a und 312b angeordnet, deren diagonale Flächen 315 einen im vorhinein bestimmten Transmissionsgrad oder Reflexionsgrad aufweisen. Der Würfel ist hinter einem durchsichtigen Bereich befestigt, der an der Vorderfläche eines luftdichten Gehäuses 309 aus einem undurchsichtigen Material vorgesehen ist. Eine Detektorschaltung ist desweiteren in einem Raum im Inneren des Gehäuses angebracht. Sie enthält vier Eingangsanschlüsse mit denen die entsprechenden Leitungen 30¹J der Wandler 308 verbunden sind, sowie vier Ausgangsanschlüsse 310, welche durch die Wandung des Gehäuses hindurchreichen. Zwecks Abschirmung der Wandler 3Ö8 und der Detektorschaltung 312 von elektrostatischen und -magnetischen Einflüssen ist das Gehäuse mit einer Abschirmungs umhüllung 313 versehen, die von. einem Draht 31¹I geerdet ist.

Fig. 11 zeigt ein Nachweisgerät für die Bildschärfe, das eine in Fig. IOC dargestellte Einheit enthält, die so angeordnet ist, daß sie ein Abbildungsstrahlenbündel empfängt, das auf die Photowiderstandsoberflächen der Wandler Rs und Rp mittels eines Objektives 316 fokusiert ist. Das Objektiv 316 ist so angeordnet, daß es in Richtung des Pfeiles 317 verschoben werden kann. Bei einer Verschiebung des Objektivs 316 wird die Schärfe des auf den Photowiderstandsoberflächen erzeugten Bildes geändert. Die Energieversorgung der Wandler erfolgt von einer Batterie 319· Ihre Ausgangssignale werden an einem elektrischen Anzeigeinstrument 320 wiedergegeben. Das elektrische Anzeigeinstrument 320 kann von einem Steuergerät ersetzt werden, das dazu dient, einen Umkehrmotor zu steuern, dessen Drehbewegung zur Verschiebung des Objektivs 316 längs dessen optischer Achse verwendet wird. Das Steuergerät kann

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eine Verstärkerschaltung und eine Differentiationsschaltung enthalten, durch welche das Ausgangssignal der Bildschärfenachweisschaltung 312 verstärkt und differenziert wird,-um damit den Drehbetrag des Motors zu steuern. Hierdurch wird eine automatische Scharfeinstellung bewirkt.

Fig. 12 zeigt in schematischer Darstellung eine Anordnung von den Grundbauelementen eines automatischen Scharfeinstellungssystems, das sich für eine Verwendung in einer Kamera eignet. Dieses System' enthält ein Nachweisgerät für die Bildschärfe, bei dem irgendeine in den Fig. 5A mit 5G dargestellten Schaltungen verwendet ist. Ein Objektiv 421 arbeitet mit dem Nachweisgerät für die Bildschärfe zusammen. Das Objektiv ist in einem Objektivtubus 422 gehaltert. Desweiteren ist ein Aufnahmeobjektiv 423 in einem Objektivtubus gehaltert. Die Objektivtubusse 422 und 424 sind mit entsprechenden Zahnstangen 422a und 424a versehen, die in ihnen gebildet sind. Diese Zahnstangen sind so angeordnet, daß sie mit einem gemeinsamen Schneckenrad 425 in Eingriff stehen, das mit der Ausgangswelle 426a eines Umkehrmotors 426 verbunden ist. Durch eine Drehung des Motors 426 werden somit das Objektiv 421" und das Aufnahmeobjektiv 423 gleichzeitig in die gleiche Richtung um gleiche Beträge verschoben. Hinter dein Objektiv 421 ist ein halbdurchlässiger Spiegel 417 in dem Strahlengang des ein Bild erzeugenden Lichtbündels angebracht, das durch das Objektiv 421 eintritt. Das Strahlenbündel wird hierdurch in zwei Anteile aufgeteilt,die bezüglich ihrer Intensität in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Ein Wandlerpaar aus einem Wandler der Serienbauart Rs und ein Wandler der Parallelbauart Rp ist so angeordnet, daß auf den Wandler Rp der von dem Spiegel 427 reflektierte Anteil des Strahlenbündels auffällt, während auf den Wandler Rs das von dem halbdurchlässigen Spiegel 427 hindurchgelassene Strahlenbündel auffällt. Die Entfernungen der Wandler Rp und Rs von der Linse 421 sind derart gewählt, daß diese mit dem Brennpunkt der Linse 421 zusammenfallen und diesem optisch

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äquivalent sind oder in den entsprechenden Nahfeldern des Brennpunktes der Linse 421 liegen. Hierdurch wird erreicht, daß gleichartige Bilder des gleichen Objekts auf den Photowiderstandsoberflächen der Wandler Rp und Rs erzeugt werden. Das Verhältnis des Transmissionsgrads zu dem Reflektionsgrad des halbdurchlässigen Spiegels 427, der gegenüber der optischen Achse des Objektivs 421 geneigt angeordnet ist, ist vorzugsweise derart gewählt, daß die Wandler Rs und Rp, wenn sie Bildern der gleichen GesamthelJLigkeit ausgesetzt werden, identische Ansprechcharakteristiken zeigen. oi_e Ausgangssignale der Wandler Rs und Rp sind durch die entsprechenden Leitungen '*3O und 429 mit einer Bildschärfenachweisschaltung verbunden, wie sie in den Fig. 5A mit 5G dargestellt ist und die einen Teil von einem Motorsteuersystem 428 bildet. Die Filnebene, auf die ein Bild von dem Aufnahmeobjektiv 423 scharf fokusiert werden soll, ist in Fig. 12 mit F wiedergegeben. Ein Verschluß ^32 arbeitet mit einem zweistufigen Verschlußauslöseknopf 433 zusammen. Der Verschluß 432 ist vor der Filmebene F angebracht. Das Motorsteuersystem ist in Fig. 13 dargestellt. Es enthält eine Bildschärfenachweisschaltung 434, einen Gleichstromverstärker 435» eine Differentiationsschaltung 436, einen Komparator 437 und einen Schaltkreis 438, wobei der Schaltkreis 438 Ausgangsanschlüsse enthält, die mit dem Eingang des Motors 426 verbunden sind.

Der Betrieb des automatischen in Fig. 12 dargestellten Scharfeinstellungsgeräts ,wird im folgenden anhand von Fig. 14 näher erläutert. Die Fig.· 14a mit l4d zeigen Änderungen in den Ausgangssignalen von den Blöcken 432,435,436 und 437, wobei das gesamte Motorsteuersystem von den strichlierten Linien in Fig. 13 eingeschlossen wird. Wenn die Bedienungsperson einer Kamera die Kamera auf ein zu photografierendes Objekt richtet, und anschließend den zweistufigen Auslöseknopf 433 in die erste Stufe eindrückt, wird das Motorsteuersystem in Betriebszustand gesetzt. Hierauf wird der Motor 426 in Umdrehung gesetzt und zwar in eine Richtung, in der eine Verschiebung des Aufnahmeobjektivs 423 und der Linse 421 aus Lagen heraus erfolgt, bei denen unscharfe Bilder auf den Photowiderstands-

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oberflächen und auf der Filmebene erzeugt sind. Bei der Verschiebung der beiden Objektive wird das Aus-gangssignal der Bildschärfenachweisschaltung 434 mit der Zeit abrupt an der Stelle der Scharfeinstellung, wie in Fig. 14a, wiedergegeben, geändert, wobei der Maximalwert hervorgerufen wird, wenn die optimale Scharfeinstellung des Bildes erhalten ist. Im Ansprechen auf diese zeitliche Änderung des Ausgangssignales wird von dem Gleichstromverstärker ein Ausgangssignal erzeugt, das sich in Abhängigkeit von der Zeit entsprechend Fig. 14b ändert. Dieses Ausgangssignal des Gleichstromverstärkers stellt eine reine Verstärkung des von der Bildschärfenachweisschaltung 434 erzeugten Signales dar. Sobald das Ausgangssignal des Verstärkers seinen maximalen Wert erreicht, erfolgt eine Umkehr des Ausgangssignals von der Differentationsschaltung 436 bezüglich der Polarität, welche in einer sehr kurzen Zeitdauer erfolgt, wobei dieses Signal durch einen Punkt hindurchgeht, an dem das Potential Null ist. Die Bezugsspannung des Komparators 437 ist in diesem Falle auf Null eingestellt, so daß in dem Augenblick, in dem das Ausgangssignal der Differentiationsschaltung 436 die Spannung Null erreicht, mit anderen Worten zu dem Zeitpunkt, an dem ein Bild mit maximaler Bildschärfe von dem Objektiv 421 auf den Photowiderstandsflächen der Wandler Rs und Rp erreicht ist und einen Impuls erzeugt, der in Fig. l4d dargestellt ist. Dieser Zeitpunkt, an dem die Schärfe des Objektivs 421 auf den Photowiderstandsoberflächen der Wandler Rs und Rp erzeugten Bilder ihr Maximum erreicht, entspricht selbstverständlich auch einer maximalen Schärfe in dem in der Filmebene von der Aufnahmeoptik erzeugten Bild. Sobald der Impuls an dem Schaltkreis 438 ankommt, wird die Antriebsschaltung des Motors 426 augenblicklich kurzgeschlossen, so daß die Drehung des Motors 426 endet. Anschließend wird die Bedienungsperson darüber informiert, daß nunmehr die optimale ScharfeinstellungeInder Filmebene erreicht ist, so daß sie den Auslöseknopf, der um die erste Stufe eingedrückt ist, die zweite Stufe eindrücken kann. Hierauf wird der Verschlußmechanismus betätigt, so daß die Belichtung des Films begonnen wird.

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Vorstehend war die Erfindung anhand spezieller Beispiele von einer Ausführungsform eines Bildschärfenachv/eissystemes dargestellt worden, sowie anhand dessen Anwendung auf einen automatischen Scharfeinstellungsmechanismus von einer Kamera. Die Erfindung kann jedoch auch auf andere Weise verwirklicht werden, ohne daß man hierbei von dem offenbarten Grundgedanken abweicht. So kann beispielsweise ein automatischer Blendeneinstellmechanismus von herkömmlicher Bauart ausgewählt und vor dem optischen System für die Erzeugung des Bildes angebracht werden, der mit dem Bildschärfenachweisgerät zusammenarbeitet, so daß die gesamte auf die Photowiderstandsoberflächen der Wandler Rs und Rp auffallende Lichtmenge konstant auf einem er-, wünschten Niveau gehalten wird. Die Motorsteuerschaltung kann hierdurch mit einer erhöhten Stabilität betrieben werden.

Man erkennt aus der vorstehenden Beschreibung, daß bei der Erfindung ein Paar von Photowiderständen zur Anwendung kommt, welche unterschiedliche Ansprechcharakteristiken auf einen Lichteinfall haben, die auf einer unterschiedlichen Anordnung bzw. Ausbildung derselben beruhen. Diese Photowiderstände arbeiten mit einer optischen Einrichtung wie beispielsweise mit einem Strahlenteiler und einem Filter zusammen, welches die Differenz zwischen den Charakteristiken der Photowiderstände abgleicht, so daß hierdurch ein elektrisches Signal geschaffen wird, das eine optimale Schärfe von einem Bild anzeigt, das auf die Oberfläche der Photowiderstände von einem Objekt mit irgendeiner Leuchtdichteverteilung mittels _teiner Abbildungsoptik erzeugt wird, welche mit dem Bildschärfenachweisgerät zusammenarbeitet. Das elektrische Si c-nal kann daher für eine exakte und verlässliche automatische Scharfstellung eines optischen Instrumentes trotz der Tatsache verwendet werden, daß die meisten Objekte, welche üblicherweise zur Verfügung stehen, aus komplizierten Leuchtdichtemustern zusammengesetzt sind.

Darüberhinaus wird bei der vorliegenden Erfindung der Fall betrachtet, bei dem Photowiderstände, welche eine hohe Empfindlichkeit bezüglich Änderungen in der Lichtverteilung eines Bildes haben und die sich für eine Verwendung in einem

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Bildschärfenachweisgerät eignen, als Einheit innerhalb eines luftdichten Gehäuses angebracht v/erden, welches mit einer Abschirmung versehen ist. Die Abschirmung bezweckt die Ausschaltung von äusseren elektrostatischen und -magnetischen Einflüssen und erreicht eine Stabilisierung des Betriebes der Photowiderstände. Hierdurch gelingt es, das Bildschärfenachweisgerät in Anwendungsbereichen zu verwenden, in denen es einer strengen Führung bedarf, das heisst in denen hohe Anforderung gestellt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Bildschärfenachweissystem das unter Zusammenwirkung mit einem ein Bild erzeugenden optischen System eine optimale Schärfe von einem Bild ermittelt, das von einem Objekt mittels des optischen Systems projiziert ist, mit einer Wandlereinrichtung, die Licht in ein elektrisches Signal umwandelt und mit einer Nachweiseinrichtung, die mit dem Ausgang der Wandlereinrichtung verbunden ist, so daß bei einer Änderung des elektrischen Ausgangssignals eine optimale Schärfe des vom Objekt erzeugten Bildes festgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung für die Umwandlung von Licht in ein elektrisches Signal einen ersten Wandler (Rp) enthält, der zumindest ein Paar von Elektroden (12) und ein Photowiderstandselement (11) enthält, die eine derartige Formgebung aufweisen, daß ein Stromweg gebildet wird, der eine große Breite und eine geringe Länge aufweist und bei dem das Photowiderstandsmaterial zwischen den Elektroden sandwich-artig eingeschlossen ist, welche sich über die gesamte Breite des Elements erstrecken; einen zweiten Wandler (Rs), der zumindest ein Paar von Elektroden (12) und ein Photowiderstandselement (11) aufweist, welche eine'derartige Gestaltung haben, daß sie einen Stromweg mit einer geringen Breite und einer großen Länge festlegen,wobei das Photowiderstandsmaterial sandwich-artig zwischen den Elektroden erfasst ist, welche sich über die gesamte enge Breite der Elemente erstrecken, sowie eine optische Einrichtung (100;110;112,113;ll6;217), die zwischen dem ersten Wandler (Rp) und dem zweiten Wandler (Rs) angeordnet sind und dazu dienen, das Verhältnis der auf die beiden Photowiderstände auffallenden Gesamtlicht- · Intensitäten zu kompensieren, daß Unterschiede zwischen den

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entsprechenden Ansprechcharakteristiken des ersten V/andlers und des zweiten Wandlers ausgeglichen werden, so daß eine optimale Schärfe des von dem in Rede stehenden Objekt erzeugten Bildes mit einer hohen Genauigkeit auch bei geringen Beleuchtungsniveaus nachgewiesen werden kann.

2. Bildschärfenachweissystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtungen ein optisches Element enthalten, das eine teilweise lichtdurchlässige Oberfläche (1O8;111;112) aufweist, die zwischen dem ersten Wandler (Rp) und dem zweiten Wandler (Rs) derart angebracht ist, daß sie als Strahlenteiler wirkt.

3. Bildschärfenachweissystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element in Form eines Prismas (110) ausgebildet ist, wobei an zwei Seitenflächen desselben der erste Wandler (Rp) bzw. der zweite Wandler (Rs) befestigt sind.

¹J. Bildschärfenachweissystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung für die Umwandlung von Licht in ein elektrisches Signal in einem Raum im Inneren eines Abschirmgehäuses (309) angebracht ist, das lediglich einen durchsichtigen Bereich (307) auf seiner Vorderfläche aufweist, die auf der optischen Achse des ein Bild erzeugenden optischen Systems (316) angeordnet ist, so daß die Wandlereinrichtungen (Rs, Rp) das ein Bild erzeugende Strahlenbündel durch den transparenten Bereich (307) hindurch empfangen.

5. Bildschärfenachweissystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element so angeordnet und ausgerichtet ist, daß es einen Anteil des ein Bild erzeugenden Strahlenbündels auf den zweiten Photowiderstand (Rs) reflektiert, während es einen weiteren Anteil dieses Strahlenbündels auf den ersten Photowiderstand (Rp) hindurchtreten lässt (Fig.6).

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6. Bildschärfenachweissystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element (110) in Form eines Lichtteilerprismas ausgebildet ist (Fig. 6b).

7. Bildschärfenachweissystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung eine Glasfaseranordnung (217) enthält (Fig. 8).

8. Bildschärfenachweissystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektionsgrad und der Transmissionsgrad äer teilweise lichtdurchlässigen Oberfläche wesentlich voneinander verschieden sind.

9·Bildschärfenachweissystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 mit 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlereinrichtung für die Umwandlung von Licht in ein elektrisches Signal einen ersten Wandler (Rp) enthält, wobei dieser

Wandler»ein Photowiderstandselement (101) von einer derartigen Gestaltung aufweist, daß ein Stromweg gebildet wird, bei dem die kürzere Seite erheblich kürzer ist als die Längere Seite und bei dem ein Paar von Elektroden (102) mit den entsprechenden längeren Seiten des Photowiderstandselements über dessen gesamte Länge in Berührung steht; sowie einen zweiten Wandler (Rs), wobei dieser zweite Wandler ein durchsichtiges Substrat (14) enthält, auf dem ein Photowiderstandselement (1) gebildet ist, dessen kürzere Seitenlänge erheblich kürzer ist als die längere Seitenlänge und bei dem ein Paar von Elektroden (2) in Berührung nit den kürzeren Seiten des Elements über die gesamte Länge dieser steht, wobei das erste Paar von Elektroden (102) eine annähernd identische Ausgestaltung aufweist wie das zweite Photowiderstandselement (1) und wobei der erste Wandler (Rp) auf der Rückseite des zweiten Wandlers (Rs) derart angeordnet ist, daß das zweite Photowiderstandselement (1) mit dem ersten Paar der Elektroden (102) fluchtet (Fig. 7).

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10. Bildschärfenachweissystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wander (Rs) eine derartige Formgebung aufweist, daß er eine Mehrzahl von in gleichen Abständen angeordneten Ringen von einer gleichen Breite enthält, die miteinander an geeigneten Lagen so verbunden sind, daß ein einziger Stromweg mit dem Photowiderstandsmaterial entsteht (Fig. 7a).

11. Bildschärfenachweissystem nach Anspruch 9, dadurch ' gekennzeichnet, daß ein Glasfaserbündel (217) zwischen dem ersten Wandler (Rp) und dem zweiten Wander (Rs) angeordnet ist.

12. Bildschärfenachweissystem nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Wandler (Rs) mit Zwischenelektroden versehen ist, welche dazu dienen, das Photowiderstandselement derselben anzuschließen.

13. Bildschärfenachweissystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wandler (Rp) und der zweite Wandler (Rs) an gegenüberliegenden Seitenflächen des Glasfaserbündels (217) so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberstehen.(Fig. 8c)

I¹I. Bildschärfenachweissystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Photowiderstandselement und das zweite Photjowiderstandselement jeweils aus einer photoleitenden Substanz bestehen,die eine nicht-lineare Ansprechkennlinie zwischen der Beleuchtungsstärke und dem Widerstandswert enthält.

15. Bildschärfenachweissystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wandler mit einer Lichtbegrenzungseinrichtung versehen ist.

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16. Bildschärfenachweissystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbegrenzungseinrichtung ein Filter ist, und daß der erste Wandler und der zweite Wandler hintereinander bei dazwischenliegenden Filter angeordnet sind (assembled in unison as intervening said filter).

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