DE1797575B2 - Focusing device. Eliminated from: 1422563 - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fokussiereinrichtung für optische Instrumente mit einem im Bildraum eines Fokussierlinsensystems angeordneten lichtelektrischen Wandler, dessen Widerstand bei Scharfeinstellung des Bilds auf der Wandleroberfläche einen Extremwert au. veist.The invention relates to a focusing device for optical instruments having an in image space a photoelectric converter arranged in a focusing lens system, its resistance when focusing of the image on the transducer surface au. verist.
Der Fotostrom eines lichtelektrischen Wandlers nimmt bekanntlich mit zunehiuender Beleuchtungsstärke / zu, was gleichbedeu'-jnd mit einer entsprechenden Abnahme des Wandler-Innenwiderstands R ist. Diese Beziehung kann ausgedrückt werden durch die allgemeine FormelAs is known, the photocurrent of a photoelectric converter increases with increasing illuminance /, which is equivalent to a corresponding decrease in the internal resistance R of the converter. This relationship can be expressed by the general formula
R =R =
I'Hierin sind k und e Materialkonstanten des jeveiligen Wandlers. I ' where k and e are material constants of the respective transducer.
Dieser allgemeinen Beziehung gehorchen nicht nur Vakuumfotozellen, gasgefüllte Fotozellen, Sperrschichtfotozellen, sondern auch die als Halbleiterfotowiderstände bekannten fotoleitfähigen Zellen, z. B. CdS-Zellen.This general relationship is not only obeyed by vacuum photocells, gas-filled photocells, barrier photocells, but also the photoconductive cells known as semiconductor photoresistors, e.g. B. CdS cells.
Wird ein Objekt mit Hilfe eines abbildenden Linsensystems auf eine bestimmte Ebene abgebildet, so hat das entworfene Bild im Scharfeinstellungsfalle die geringsten Abmessungen, und es sind hierbei wesentliche Unterschiede in Beleuchtungsstärke und Helligkeitsverteilung gegenüber der unscharfen Abbildung desselben Objekts vorhanden. Man sollte daher erwarten, daß sich dieser Umstand in einer irgendwie gearteten Änderung des Wandler-lnnenwidcrstands äußert.If an object is imaged on a certain plane with the aid of an imaging lens system, then has the designed image in the in-focus case has the smallest dimensions, and they are essential here Differences in illuminance and brightness distribution compared to the blurred image of the same object present. One should therefore expect this fact to turn into a somehow type of change in the internal resistance of the converter.
Bei einer aus der deutschen Patentschrift 709 954 bekannten Fokussiereinrichtung der eingangs beschriebenen Art wird zu diesem Zweck das vom optischen System erzeugte Bild auf eine Fotozelle geworfen, die einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen dem Fotostrom und der Beleuchtungsstärke, also eine gekrümmte Kennlinie zeigt (e nicht gleich I). wodurch aus der Größe des Fotostroms dann auf den Schärfegrad des Bilds geschlossen und somit die Einstellung eines Systems ohne Betrachtung des Bilds erkannt werden kann. Als hierfür in Frage kommendeIn a focusing device of the type described above known from German patent specification 709 954, the image generated by the optical system is projected onto a photocell for this purpose, which shows a non-linear relationship between the photocurrent and the illuminance, i.e. a curved characteristic curve (e does not equal I. ). whereby the degree of sharpness of the image can be deduced from the size of the photo current and the setting of a system can be recognized without looking at the image. As eligible for this
Fotozellen-Typen mit gekrümmter Kennlinienform (e kleiner als 1) werden Sperrschichtfotowllen, gasgefüllte und Hochvakuumzellen genannt. Erstere zeigen gekrümmte Kennlinien, wenn sie an Außenwiderstände angeschlossen sind, die etwa in Größenordnung des Innenwiderstands der Zelle oder darüber liegen. Auch die letzteren Zellen-Typen zeigen bei höheren Beleuchtungsstärken eine Sättigung des Fotostroms und somit eine Krümmung der Kennlinie. Hierbei wurde erkannt, daß die größte Strumänderung oder Änderung des Innenwiderstands beim übergang von unscharfer zu scharfer Einstellung dann eintritt, wenn die Fotozellenkennlinie für die mittlere Beleuchtungsstärke des Bilds die größte Krümmung besitzt, während andererseits im linearen Kennlinienbereich (e = 1) überhaupt keine derartige Stromoder Innenwiderstandsänderung auftritt. Da aber die mittlere Helligkeit der einzelnen Bilder stark verschieden sein kann, ist damit zu rechnen, daß in vielen Fällen der Arbeitspunkt auf der Fotozellenkennlinie in den linearen Bereich derselben fallen wird, mithin besondere Schaltungsmaßnahmen notwendig sind, um auch hier noch zu einer erwünschien Fotostromänderung beim übergang von unscharfer zu scharfer Einstellung zu kommen. Hierfür sind bei der bekannten Anordnung grundsätzlich zwei Wege vorgesehen, nämlich (1) künstliche Verzerrung der gesamten Kennlinie zum Erhalt eines gekrümmten Verlaufs mit Hilfe geeigneter Verzerrerschaltungen, die zwischen die Fotozelle und das Anzeigeorgan geschaltet werden, und (2) Vorsehen einer automatischen Regelung in dem Sinne, daß der Arbeitspunkt auf der Kennlinie stets von neuem in ein Gebiet der größten Kennlinienkrümmung verlegt wird.Photocell types with curved characteristics (e less than 1) are called barrier photowells, gas-filled and high-vacuum cells. The former show curved characteristics when they are connected to external resistances that are roughly in the order of magnitude of the internal resistance of the cell or above. The latter cell types also show saturation of the photocurrent at higher illuminance levels and thus a curvature of the characteristic curve. Here it was recognized that the greatest change in current or change in internal resistance occurs when the photo cell characteristic curve for the average illuminance of the image has the greatest curvature, while on the other hand in the linear characteristic curve range (e = 1) there is no such current or at all Internal resistance change occurs. However, since the average brightness of the individual images can be very different, it is to be expected that in many cases the operating point on the photocell characteristic will fall within the linear range of the same, so special circuit measures are necessary in order to achieve a desired change in the photocurrent transition from fuzzy to sharp setting. For this purpose, two ways are basically provided in the known arrangement, namely (1) artificial distortion of the entire characteristic curve to obtain a curved course with the help of suitable distortion circuits that are connected between the photocell and the display element, and (2) provision of an automatic control in the Meaning that the working point on the characteristic curve is always relocated to an area of the greatest curve curvature.
Diese Maßnahmen sind ersichtlich umständlich und führen darüber hinaus keineswegs immer zu einem großen, erfaßbaren Meßbereich im Sinne einer stark schwankenden, mittleren Helligkeit von Bild zu Bild. Betrachtet man beispielsweise eine vom Nullpunkt an gleichmäßig gekrümmte Kennlinie, die schließlich in eine horizontal verlaufende Gerade (Sättigungsbereich) einbiegt, so können Bilder oberhalb einer entsprechenden mittleren Helligkeit nicht mehr erfaßt werden. Will man diese Fälle trotzdem noch erfassen, so müßte durch eine entsprechende Kunstschaltung dafür gesorgt werden, daß der horizontal verlaufende Kennlinienast höher zu liegen kommt. Hierdurch verringert sich aber automatisch die Krümmung im nutzbaren Kennlinienbereich. was wiederum auf Kosten der Empfindlichkeit gehl.These measures are obviously cumbersome and, moreover, by no means always lead to a large, detectable measuring range in the sense of a strongly fluctuating, average brightness of the image to picture. For example, if one looks at a characteristic curve that is uniformly curved from the zero point, the finally turns into a horizontal straight line (saturation area), so images above a corresponding average brightness can no longer be detected. You want these cases anyway still grasp, an appropriate art circuit would have to ensure that the horizontal running characteristic curve branch comes to lie higher. However, this automatically reduces the curvature in the usable range of the characteristic curve. which in turn comes at the expense of sensitivity.
Bei Sperrschichtfotozellen (Kupfer-Kupferoxydul-Zellen und Selen-Zellen) sind allgemein die Elektroden flächenhaft ausgebildet und schließen, wie ein Kondensator ein Dielektrikum, zwischen sich das Kupferoxydul oder Selen ein, wobei eine der beiden Elektroden lichtduL rhlässig ausgebildet ist. Das auf diese Elektrode einfallende Licht setzt in der darunter liegenden Schicht an einem betrachteten Aufpunk auf Grund des inneren Fotoeffekts Elektronen frei deren Anzahl von der am Aufpunkt hcrrschendci Beleuchtungsstärke abhängt. Bei dieser Art der Elek trodcnanordnung werden daher stets nebeneinander liegende Obcrflächenclemenle elektrisch gesehen siel so verhalten, als ob ihre zugeordneten Widerslands elemente parallel geschaltet sind Entsprechende gilt auch bei einer vakuum- oder gasgefüllten Foto /eile, bei der auf Grund des äußeren Fotoeffekts ai beleuchteten Teilen der Folokathodcnoberflächc ElckIn the case of barrier photocells (copper-copper oxide cells and selenium cells), the electrodes are generally used formed flat and close like a capacitor a dielectric, between them the copper oxide or selenium, whereby one of the two electrodes LichtduL is designed to be permeable. That on this The light incident on the electrode sets in the layer underneath at an observed point Due to the internal photo effect, electrons free their number from that prevailing at the starting point Illuminance depends. In this type of Electrode arrangement are therefore always next to each other lying surface elements fell from an electrical point of view behave as if their assigned opposing elements are connected in parallel also applies to a vacuum or gas-filled photo / rush, for which ai due to the external photo effect Illuminated parts of the folocathode surface
tronen austreten und wegen der anstehenden Saugspaniuing zur Anode überführt werden. Auch hier addieren sich die von jedem betrachteten Teilslück der Kiithodenoberfläche austretenden Teilsiröme, so daß im Effekt gleichfalls eine Parallelschaltung der einzelnen Flächenelemente vorliegt.Tronen escape and because of the pending Saugspaniuing be transferred to the anode. Here, too, the partial gaps under consideration add up the partial siren emerging from the kiithode surface, see above that in effect there is also a parallel connection of the individual surface elements.
Völlig anders sind dagegen die Verhältnisse bei denjenigen als Halbleiterfotowiderstand bekannten foioleitfahigen Zellen, welche an zwei gegenüberliegenden Stirnkanten einer Fotohalbleiterschicht mit den erforderlichen Anschlußelektroden versehen sind. Der Einfachheit halber soll hierbei angenommen sein, daß diese Elektroden längs der ganzen Ausdehnung dieser Stirnkanten verlaufen. Wird nun beispielsweise die eine Hälfte des Folowiderstands beleuchtet, so erhält man (gleichgültig, ob nun die Hell-Dunkel-Grenze scharf oder unscharf ist) eine elektrische Parallelschaltung der der dunklen oder der hellen Hälfte zugeordneten Teilwiderstände, wenn die Hell-Dunkel-Grenze senkrecht zu den Elektroden verläuft, aber eine Reihenschaltung derselben, wenn die Hell-Dunkel-Grenze parallel zu den Elektroden verläuft. 1 η den Fällen, in denen die Hell-Dunkel-Grenze sch rag verläuft, erhält man im Effekt eine Kombination aus parallel und in Reihe geschalteten Teilwiderständen.On the other hand, the conditions are completely different for those known as semiconductor photoresistors foioleitfahigen cells, which on two opposite Front edges of a photo semiconductor layer are provided with the necessary connection electrodes. For the sake of simplicity, it should be assumed here that these electrodes are along the entire extension these front edges run. If, for example, one half of the folo resistor is now illuminated, then so one obtains (regardless of whether the cut-off line is sharp or fuzzy) an electrical one Parallel connection of the partial resistances assigned to the dark or the light half, if the cut-off line runs perpendicular to the electrodes, but a series connection of the same if the cut-off line runs parallel to the electrodes. 1 η the cases in which the cut-off line is sloping runs, the effect is a combination of partial resistances connected in parallel and in series.
Es wurde versucht, die Fotozellen durch modernere Halbleiterfotowiderstände zu ersetzen. Als vorteilhaft erwies es sich dabei, daß Halbleiterfotowiderstände von sich aus eine gekrümmte Widerstand-Beleuchtung-Kennlinie aufweisen. Es sind also keine Schaltungshilfsmittel oder Sättigungsbetrieb erforderlich, wie es bei der obengenannten deutschen Patentschrift der Fall ist.Attempts have been made to replace the photocells with more modern semiconductor photoresistors. As beneficial It turned out that semiconductor photoresistors inherently have a curved resistance-lighting characteristic exhibit. So there are no circuit tools or saturation mode required, such as it is the case with the above-mentioned German patent specification.
Man hat jedoch herausgefunden, daß der Halbleiterfotowiderstand mit an zwei gegenüberliegenden Stirnkanten angeordneten Anschlußelektroden keine für die Scharfeinstellung definierbare Messung erlaubt. Denn der bei Scharfeinstellung meßbare Widerstand ist uavon abhängig, ob die Hell-Dunkel-Grenze des zu messenden Objekts senkrecht, parallel oder schräg zu den Elektroden verläuft. Das heißt z. B., daß sich beim Schwenken der Kamera um die Objektivachse bei einem feststehenden Objekt der Widerstandswert bei Scharfeinstellung während des Schwenkens ändert oder daß bei bewegten Objekten keine definierte Messung möglich ist.However, it has been found that the semiconductor photoresistor has two opposite end edges arranged connection electrodes does not allow any measurement definable for focusing. This is because the resistance that can be measured when the focus is set depends, among other things, on whether the cut-off line of the object to be measured is perpendicular, parallel or inclined to the electrodes. That means z. B. that when panning the camera around the lens axis for a stationary object, the resistance value changes when the focus is adjusted while panning or that there is no defined one for moving objects Measurement is possible.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Fokussiervorrichtung der eingangs beschriebenen Art verfügbar zu machen, die jederzeit eine definierte Messung der Scharfstellungsbcdingung erlaubt.It is therefore the object of the invention to provide a focusing device of the type described at the outset to make, which allows a defined measurement of the focus condition at any time.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Wandler ein Halbleiterfotowider.,tand vorgesehen ist. dessen Fotoleiterschicht durch Trennwände in eine Mehrzahl von Abschnitten aufgeteilt ist und daß die Trennwände in an sich bekannter Weise als Elektroden ausgebildet sind, wobei sich die Feststellung der Scharfeinstellungsbedingung aus der Gesamtheit der Absehnittsuusgangssignale ergibt.According to the invention, this object is achieved in that a semiconductor photoconductor is used as the converter is provided. whose photoconductor layer is divided into a plurality of sections by partition walls is and that the partitions are designed in a known manner as electrodes, wherein the Determination of the in-focus condition from the entirety of the segment output signals.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß durch die Elektrodenanordnung eine Vielzahl von Abschnitten der Fotoleiterschicht parallel geschaltet wird, so daß das gesamte Halbleiterbauelement einen geringen Innenwiderstand aufweist. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, mit dem für die Fokussiervorrichtung verwendeten Halbleiterbauelement gleichzeitig eine Belichtungsmessung durchzuführen.One advantage of the invention is that the electrode arrangement has a large number of sections the photoconductor layer is connected in parallel, so that the entire semiconductor component has a low Has internal resistance. This results in the possibility of using the one for the focusing device semiconductor component used to carry out an exposure measurement at the same time.
Alis Gleichu.e (I) ist ersichtlich, daß die sich ergebende Widerstandsänderung bei einer gegebenen Be-Ali's equation (I) can be seen that the resulting Change in resistance at a given
leuchtungsstärkeänderung, also die Empfindlichkeit, um so größer sein wird, je größer der Wen e ist. Wie erwähnt, ist bei der bekannten Fokussiereinrichtung das Vorhandensein einer gekrümmten Konnlinienform entsprechend e- Wert kleiner als 1 zwingendes Erfordernis. Nach der Erfindung kann auch der Kenniinienbereich, für den e > 1 ist, ausgenutzt werden. Es ist also nicht nur eine Vergrößerung des erfaßbaren Meßbereichs, sondern auch eine höhere Empfindlichkeit mit der erfindungsgemäßen Anordnung erreichbar. leuchtungsstärkeänderung, so the sensitivity will be the greater, the greater the Wen e. As mentioned, in the known focusing device, the presence of a curved line shape corresponding to an e value less than 1 is an imperative. According to the invention, the characteristic range for which e> 1 can also be used. It is therefore not only possible to enlarge the detectable measuring range, but also to achieve a higher sensitivity with the arrangement according to the invention.
F i g. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fokussiereinrichtung, wobei die Hell-Dunkel-Grenze des Objekts vertikal verläuft,F i g. 1 shows a schematic representation of a focusing device, the light-dark boundary of the object is vertical,
Fig. 2 die Fokussiereinrichtung nach Fig. 1. wobei die Hell-Dunkel-Grenze des Objekts jedoch horizontal verläuft,FIG. 2 shows the focusing device according to FIG. 1. however, the cut-off line of the object runs horizontally,
F i g. 3 und 4 eine erfndungsgemäße Ausführungsform eines Fotowiderstands mit parallel bzw. senkrecht zu den als Elektroden ausgebildeten Trennwänden verlaufenden He1!-Dunkel-Grenzen,F i g. 3 and 4 an embodiment according to the invention of a photoresistor with He 1 !
F i g. 5 und 6 Beleuchtunfjsstärkeverteilungskurven in der Bildebene der Einrichtung nach Fig. 1 bei scharfer bzw. unscharfer Abbildung undF i g. 5 and 6 illuminance distribution curves in the image plane of the device according to FIG. 1 with a sharp or unsharp image and
F i g. 7 eine schematische Darstellung einer Anzeigeschaltung mit einem Halbleiterfotowiderstand.F i g. 7 is a schematic representation of a display circuit with a semiconductor photoresistor.
Gemäß F i g. 1 ist eine Objektivlinse 1 in beiden Richtungen längs der optischen Achse verschiebbar angeordnet. In ihrer Brennebene 2 liegt ein Fotowiderstand 3. Weiterhin sind eine elektrische Stromquelle 4 und ein im Stromkreis; 5 liegendes Galvanometer 6 vorgesehen.According to FIG. 1, an objective lens 1 is displaceable in both directions along the optical axis arranged. A photoresistor 3 is located in its focal plane 2. There is also an electrical power source 4 and one in the circuit; 5 horizontal galvanometer 6 is provided.
Für die Erläuterung wird angenommen, daß der abzubildende Gegenstand P aus einer hellen und einer dunklen (in Fig. 1 schraffiert dargestellten) Hälfte besteht und daß die Hell-Dunkel-Grenze ρ die optische Achse schneidet. Der Gegenstand P mit seiner Hell-Dunkel-Grenze ρ wird auf der. Fotowiderstand 3 als Bild P' mit entsprechender Hell-Dunkel-Grenze p' abgebildet. Die Verteilung der Beleuchtungsstärke in der Bildebene wird also im Scharfeinstellungsfalle eine ausgeprägte Stufe aufweisen (Kurve C in F i g. 5). während bei unscharfer Abbildung ein allmählicher übergang vorhanden sein wird (Kurve C" in F i g. 6).For the explanation it is assumed that the object P to be imaged consists of a light and a dark half (shown hatched in FIG. 1) and that the light-dark boundary ρ intersects the optical axis. The object P with its light-dark boundary ρ is on the. Photoresistor 3 shown as image P ' with a corresponding light-dark boundary p' . The distribution of the illuminance in the image plane will therefore have a pronounced step in the case of focusing (curve C in FIG. 5). while in the case of a blurred image there will be a gradual transition (curve C ″ in FIG. 6).
In Fig. 2 ist die gleiche Anordnung wie in F i g. 1 dargestellt. Während in F i g. 1 die Hell-Dunkel-Grenze vertikal und damit parallel zu den Elektroden des Fotowiderstands 3 verläuft, liegt sie in F i g. 2 horizontal und damit senkrecht zu den Elektroden des Fotowiderstands. Im allgemeinen ist der Teilwiderstand im dunklen Boreich des Fotowiderstands ein Vielfaches des Teilwiderstands im hellen Bereich des Fotowiderslands. Im Fall der F 1 u. 1 sind der hohe Dunkel Heil-Widerstand und der niedrige Hcll-Tciiwiderstand hiniereinandcrgcschaltet. so daß der Gesamt wideband des Folowiderstands im wesentlichen durcl. den DunkelwidcrMand gebildet wird. Da im Fall der F i g. 2 Dunkel- und Hell-TeilwidcrMainl parallel zueinander geschaltet sind, wird der Gesamtwidersland des Fotowiderstands im wesentlichen durch den niedrigen Heii-Teilwiderstand gebildet. Bei gleichbleibendem Helligkeitsunterschied /wischen dunklem und heilem Bereich ist der Gcsamtwider-tand des Folowiderstands 3 und damit der Meßwert am Meßgerät 6. je nachdem, ob die Hcll-Dunkcl-Gren/e horizontal oder vertikal verläuft, vollständig verschieden. Wird die Kamera bei feststehendem Objekt um ihre Objefctivachse gedieh', ändert sich der tür dieIn Fig. 2 is the same arrangement as in Fig. 1 shown. While in FIG. 1 the cut-off line runs vertically and thus parallel to the electrodes of the photoresistor 3, it is in FIG. 2 horizontal and thus perpendicular to the electrodes of the photo resistor. In general, the partial resistance in the dark area of the photo resistor is a multiple of the partial resistance in the light area of the photo opposition. In the case of F 1 and 1, the high dark healing resistance and the low high-temperature resistance are interconnected. so that the total resistance of the folo resistance is essentially by. the dark resistance is formed. Since in the case of FIG. 2 dark and light partial resistors are connected in parallel to one another, the total resistance of the photoresistor is essentially formed by the low partial resistance Heii. With a constant difference in brightness / between the dark and the wholesome area, the total resistance of the folo resistor 3 and thus the measured value on the measuring device 6 is completely different depending on whether the HcII-Dunkcl level runs horizontally or vertically. If the camera moves around its lens axis while the object is stationary, the door changes
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Entfernungseinstcüung auszuwertende Meßwert Das gleiche gilt für ein sich entsprechend bewegendes Objekt. Es ist deshalb keine eindeutige Messung zum Zweck der Entfcrnungseinslellung möglich.Distance setting measured value to be evaluated The the same applies to a correspondingly moving object. It is therefore not a clear measurement for Purpose of distance adjustment possible.
Durch die vorliegende Erfindung wird erreicht, daß. : unabhängig davon, ob die Hcll-Dunkcl-Gren/e waagerecht oder senkrecht verläuft, immer eine Parallelschaltung von Dunkel- und Hell-Teilwidcrständen auftritt. An H;;nd der Fig. 3 und 4 läßt sich nachweisen, daß ein Fotowiderstand, der durch Trenn- κ wände in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt ist. einen von der Lage der Heil-Dunkel-Grenzc praktisch unabhängigen Meßwert zeigt.The present invention achieves that. : regardless of whether the Hll-Dunkcl-size runs horizontally or vertically, there is always a parallel connection of dark and light partial resistances. 3 and 4 it can be demonstrated that a photoresistor, which is divided into a plurality of sections by partition walls. shows a measured value that is practically independent of the position of the Heil-Dunkel-Grenzc.
Da das zu fotografierende Objekt im allgemeinen in die Bildmitte gesetzt wird, ist es vernünftig, für die ι Berechnung anzunehmen, daß die Hell-Dunkel-Grenze jeweils praktisch in der Mitte des Fotowiderstands liegt. In Fig. 3 ist angenommen, daß diese Grenze parallel zu den als Elektroden ausgebildeten Trennwänden verläuft, während sie in F i g. 4 senkrecht /u n den Trennwänden liegt. Schräg verlaufende HcIl-Diinkel-Grcnzcn können als Kombination dieser beiden Fälle aufgefaßt werden.Since the object to be photographed is generally placed in the center of the image, it is reasonable to assume for the calculation that the cut-off line is practically in the center of the photo resistor. In FIG. 3 it is assumed that this boundary runs parallel to the partition walls designed as electrodes, while in FIG. 4 is perpendicular / un the partition walls. Inclined Hcel-Diinkel lines can be viewed as a combination of these two cases.
Zunächst sei der Fall nach Fi g. 3 betrachtet. Man kann die Widerstandsschicht zwischen zwei Trenn- :· wänden ersatzweise als einen Widerstand darstellen, der je nachdem, ob er sich in der Dunkel- oder in der Heil-Zone befindet, den Widerstandsweit D bzw. // haben soll. Nimmt man η Widersland^strcckcn zwischen je einem Elektrodenpaar an. so gilt K First of all, let the case according to FIG. 3 considered. The resistance layer between two dividing walls can be: If one assumes that there is a contradiction between each pair of electrodes. then K
D parallel H parallel '/>+'//. (I)
/i-l H-I 2 2 D parallel H parallel '/>+' //. (I)
/ il HI 2 2
woraus sich folgender Gesamtwiderstand ergibt:from which the following total resistance results:
ID ... IH
parallel . ID ... IH
parallel .
dann, wenn man einen Dunkelwiderstand annimmt der nur lOmal so groß wie der Hellwiderstand ist beträgt dieser Unterschied nur maximal 7%. Diese Mcßwcrtabwciehungen liegen jedoch innerhalb dei Ablesegenauigkeit bei den für Kameras üblicherweise verwendeten Galvanometern. Außerdem wird diese Vleßwertabweichiing nur eine solche Fehleinstellunt des Objektivs bewirken, daß der abzubildende Gegenstand noch im Tiefenschärfcnbercich liegt. Ist dci Ticfcnschärfenbcreich des verwendeten Objektivs sein klein, kann durch Erhöhung von η die Meßwertabweichung verringert werden. So ergibt sich beispielsweise bei 50 Widerstandsstrecken zwischen je 2 Elektroden bei einem Dunkelwiderstand, der lOOmal größer als der Hellwiderstand ist. eine Mcßwcrtabwcichung von weniger als 2%.if one assumes a dark resistance that is only 10 times as large as the light resistance, this difference is only a maximum of 7%. However, these values are within the accuracy of reading in the case of the galvanometers commonly used for cameras. In addition, this measured value deviation will only cause the objective to be incorrectly adjusted so that the object to be imaged is still in the depth of field. If the field of focus of the lens used is small, the measured value deviation can be reduced by increasing η. For example, with 50 resistance paths between 2 electrodes each, the result is a dark resistance that is 100 times greater than the light resistance. a weight difference of less than 2%.
In den Diagrammen nach F7 i g 5 und 6 ist die Bc-IcuchUingsstäikcverleilimg C bzw. C. die sich hei scharfer bzw. unscharfer Abbildung in der Bildebene für das betrachtete Beispiel ergibt, mit der Beleuchtungsstärke / als Ordinate aufgetragen. Aus S\mmetricgründen ist dabei die Ordinate Ix = 0) des benutzten Koordinatensystems in die Hell-Dunkel-Grenze /' verlegt. Die Beleuchtungsstärke des dunklen TeiN der Bildfläche sei mit /,,. die des hellen Teil1- mit /, und das Verhältnis von dieser zu jener mit in bezeichnet: es gilt alsoIn the diagrams of 7 F ig 5 and 6, the Bc-IcuchUingsstäikcverleilimg C and C, respectively is located hei sharp or blurred image in the image plane for the considered example results, plotted with the illuminance / as ordinate. For s \ mmetric reasons, the ordinate Ix = 0) of the coordinate system used is relocated to the cut-off line / '. The illuminance of the dark part of the picture surface is assumed to be / ,,. that of the light part 1 - denoted by /, and the relationship of this to that with in : it is therefore true
/,. - ml,,: mit in > I . (2|/ ,. - ml ,,: with in > I. (2 |
Nimmt man unter Zugrundelegung der F" i g. 5 und (■ an. daß die Beleuchtungsstärke / an außerhalb des Koordinatenursprungs bei χ und —χ liegenden Stellen /(x) und /(-x) ist. ergibt sich für den Fall der F i g 3If, on the basis of FIGS. 5 and (■ at. that the illuminance / at places outside the coordinate origin at χ and -χ / (x) and / (- x) is. results in the case of FIG. 3
2· D ■ H (D 4 /M (I 4- H)-(D- + //: 4- I) ■ H) '2 · D ■ H (D 4 / M (I 4- H) - (D- + // : 4- I) ■ H) '
Für den Fall der F i g. 4. daß die Hcll-Dimkd-Grenzc vertikal und in der Mitte der Photowidcrslandsfläehe verläuft, ergibt sich pro Widerstandsstrecke eine Parallelschaltung eines Dunkel- und eines Hcll-Widcrstandcs. Hier gilt nunIn the case of FIG. 4. that the Hcll-Dimkd-Grenzc runs vertically and in the middle of the photovoltaic area, results for each resistance section a parallel connection of a dark and a high-level resistor. Now applies here
(IU) woraus sich folgender Gesamtwidersland ergibt:(IU) from which the following total contradiction results:
7 . f-l ■ Τ)7th f-l ■ Τ)
*«··> = njH~+~Dj- (IV| * «··> = njH ~ + ~ Dj- (IV |
Für das folgende Berechnungsbeispiel wird η als 19 angenommen, d. h. 19 Widerstandsstrecken zwischen je einem Elektrodenpaar. Nimmt man an. daß der Dunkel widerstand D lOOmal so groß wie der HcII-widerstand H ist, so ergibt sich im Fall der F i g. 3 ein Gesamtwiderstand von 0,099 H, im Fall der F i g. 4 ein Gesamt widerstand von 0.104 H. Je nachdem, ob r«; die Hell-Dunkel-Grenze parallel oder senkrecht zu den Trennwänden verläuft, bcirägt der Unterschied des Gesamtwiderstands also maximal 4.8%. Selbst = Ih For the following calculation example, η is assumed to be 19, ie 19 resistance paths between each pair of electrodes. One accepts. that the dark resistance D is 100 times as great as the HcII resistance H , it follows in the case of FIG. 3 a total resistance of 0.099 H, in the case of FIG. 4 a total resistance of 0.104 H. Depending on whether r «; the cut-off line runs parallel or perpendicular to the partition walls, so the difference in the total resistance is a maximum of 4.8%. Self = I h
und für F i 2. 6and for F i 2. 6
I(x) = Ih — h1d oder wegen i2) - !jni - /:)
/(-.v) = /,, - hl,, = /,,(1 - /1) (4) I (x) = I h - h1 d or because of i2) -! Jni - / :)
/(-.v) = / ,, - hl ,, = / ,, (1 - / 1) (4)
mit der aus F i g. 6 ersichtlichen Bedeutung für /1with the one from FIG. 6 apparent meaning for / 1
Es sei der in F i g. 7 dargestellte FjII betrachtet, bei dem die Hell-Dunkel-Grenze /j' des Bilds auf der fotoleitfähigen Zelle parallel zur Richtung des im Halbleiterkörper s fließenden Stroms liegt. Der Gesamtwiderstand des Fotowiderstands ist hier also eine Parallelschaltung von Einzelwiderständen r vieler aufeinanderfolgender kleiner Streifenelemente, die zw ischen den beiden Elektroden liegend angenommen werden.Let it be in FIG. 7 shown FjII considered in which the light-dark limit / j 'is the image on the photoconductive cell parallel to the direction of the semiconductor body s current flowing. The total resistance of the photoresistor is here a parallel connection of individual resistances r of many successive small strip elements, which are assumed to be between the two electrodes.
Betrachtet man die Widerstandselemente r an den Stellen χ und -x als Einheit, d.h. als Parallelschaltung und bezeichnet man den Summenwiderstand derselben bei scharfer Einstellung mit r( — x. x) und den bei unscharfer Einstellung mit r'(—x. x), so ergeben sich für diese Größen aus den Gleichungen (1) bis (4) nach einiger Zwischenrechnune die AusdrückeIf one considers the resistance elements r at the points χ and -x as a unit, i.e. as a parallel connection and denotes the total resistance of the same with a sharp setting with r (- x. X) and that with a fuzzy setting with r '(- x. X), after a few intermediate calculations, the expressions for these quantities result from equations (1) to (4)
(1 4-(1 4-
(5a)(5a)
] 1 1 und Pur unscharfe Einstellung] 1 1 and Pur blurred setting
r'{—x,x) / k \ / k_ r '{- x, x) / k \ / k_
5 R' 5 R '
_ -ί5_Γ(ΐ -ι- hf + (m — /i)H (5b) Aus den Gleichungen (9) und (10) folgt, daß das_ -ί5_Γ (ΐ -ι- hf + (m - / i) H (5b) From equations (9) and (10) it follows that the
k Vorzeichen der Größe k sign of magnitude
IOIO
Zur Berechnung der Widerstandsänderung /1 bei
einem übergang von unscharfer ευ scharfer Einstellung l/R' - l/R (11)To calculate the change in resistance / 1 at
a transition from unsharp ευ sharp setting l / R '- l / R (11)
sind die Gleichungen (5 a) und (5 b) zu subtrahieren:the equations (5 a) and (5 b) are to be subtracted:
durch das Vorzeichen von /I bestimmt ist. Das Vor-is determined by the sign of / I. The Pro
. is zeichen von .1 hängt aber von der Größe e ab. wie. is a sign of .1 but depends on the size e . how
(6) dies durch die Formel (8) bestimmt ist. Man hat also(6) This is determined by the formula (8). So you have
r'( — x,x) r( x, x) drei Fälle zu untersclieiden: r '(- x, x) r ( x, x) three cases to be distinguished:
ocjer a) Fürt' > 1 wird! < O; also wird -^r < -^ . (12) oc j er a) Fürt '> 1 becomes! <O; so - ^ r <- ^. (12)
I = Il [(j + h)- + (m - hf - (1 + m·)] · (7) b) Für e = I wird .1=0; also wird -^r = -^-. (13)I = II [(j + h) - + (m - hf - (1 + m *)] * (7) b) For e = I, .1 = 0; so - ^ r = - ^ -. (13)
c) Füre < 1 wird .1 > 0; also wird -=r > -=-. (14) Man kann zeigen, daß das Vorzeichen von I durch K K c) For <1, .1>0; so - = r> - = -. (14) It can be shown that the sign of I is given by K K
die Größe 2, Es folgt deshalb, daß der elektrische Strom in derthe quantity 2 , It therefore follows that the electric current in the
fotoleitfähigen Zelle im Scharfeinstellungsfalle einphotoconductive cell in the focus trap
(1 — mc~x) (8) Maximum ist, wenn e > I ist, daß er vom Scharfeinstellungsgrad unabhängig ist, wenn c = 1 ist, und bestimmt ist. daß er im Scharfeinstellungsfalle ein Minimum ist.(1 - m c ~ x ) (8) The maximum is when e> I, that it is independent of the degree of focus when c = 1, and is determined. that it is a minimum in the case of focus.
Beim betrachteten Beispiel nach F i g. 7 ergibt sich 30 wenn e < 1 ist.In the example under consideration according to FIG. 7 results in 30 if e < 1.
deshalb für den Gesamtwiderstand im Scharfein- Bei üblichen Fotowiderständen liegt e zwischen CTherefore, for the total resistance in sharp focus, e is between C.
stellungsfallc ur|d 1 · Andererseits ist daraufhinzuweisen, daß Zellerposition casec ur | d 1 · On the other hand, it must be pointed out that Zeller
mit e > 1 im Hinblick auf die mit e zunehmendewith e> 1 with respect to the increasing with e
1 _^-— 1 ,Q, Empfindlichkeit höchst wünschenswert sind. Die Grö-1 _ ^ -— 1, Q, sensitivity are most desirable. The size
~jC ~~2.— r(_.x, χ) 35 ße e sollte wesentlich ungleich 1 gemacht werden. ~ jC ~~ 2.— r (_.x, χ) 35 ße e should be made significantly different from 1.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
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Families Citing this family (1)
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1962
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |