DE1157404B

DE1157404B - Device for a photoelectric exposure measurement

Info

Publication number: DE1157404B
Application number: DEZ7182A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Martin Ploke
Original assignee: Zeiss Ikon AG
Current assignee: Zeiss Ikon AG
Priority date: 1959-03-06
Filing date: 1959-03-06
Publication date: 1963-11-14

Description

Einrichtung für eine photoelektrische Belichtungsmessung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für eine photoelektrische Belichtungsmessung, die aus einer der lichtempfindlichen Schicht vorgeschalteten Optik besteht, in deren Brennweite eine das Bildfeld des Aufnahmeobjekts begrenzende Blende vorgesehen ist.Apparatus for Photoelectric Exposure Metering The invention relates to a device for a photoelectric exposure measurement, which from one of the light-sensitive layer upstream optics consists in its focal length a diaphragm delimiting the image field of the subject is provided.

Mit der Verwendung solcher Blenden wird verhindert, daß die lichtempfindliche Schicht von Strahlen getroffen wird, die von Objektpunkten außerhalb des Aufnahmehildfeldes herrühren. With the use of such diaphragms it is prevented that the photosensitive Layer is hit by rays from object points outside of the imaging field of view originate.

Es besteht häufig der Wunsch, den einfallenden Lichtstrom in einer Stärke zu verändern. Man hat daher der lichtempfindlichen Schicht eine veränderliche Blende vorgeschaltet. Die Blende kann dazu dienen, unterschiedliche Parameter, z. B. die Filmempfindlichkeit in die Meßeinrichtung einzuführen. There is often a desire to have the incident luminous flux in a To change strength. The photosensitive layer is therefore variable Upstream aperture. The diaphragm can be used to set different parameters, e.g. B. introduce the film speed in the measuring device.

Auch für eine Belichtungsautomatik ist die Verwendung einer verstellbaren Blende erwünscht, um den auf die lichtempfindliche Schicht gelangenden Lichtstrom auch bei Anderung der Beleuchtungsstärke konstant zu halten. Die Stellung einer solchen geregelten Blende wird gewöhnlich dazu benutzt, um die den Lichtwert bestimmenden Einstellmittel, z. B. die Verschlußzeit bzw. die Blendenöffnung, automatisch zu steuern. Wird bei der eingangs erwähnten Lage der Blende ihre Durchlaßöffnung verändert, so kann sie in ihrer Anordnung in der Brennebene des vorgeschalteten Objektivs die ihr zugedachte Aufgabe nicht mehr erfüllen, das Bildfeld des Objektivs zu begrenzen.The use of an adjustable one is also possible for automatic exposure Aperture is desirable for the luminous flux reaching the photosensitive layer to keep constant even when the illuminance changes. The position of a Such a regulated aperture is usually used to determine the light value Adjusting means, e.g. B. the shutter speed or the aperture, automatically steer. If the aperture is changed in the above-mentioned position of the aperture, so it can in its arrangement in the focal plane of the upstream lens the They no longer fulfill their intended task of limiting the field of view of the lens.

Gemäß vorliegender Erfindung wird daher vorgeschlagen, eine zusätzliche, an sich bekannte, veränderbare Blende als Aperturblende vorzusehen, die in der Abbildungsebene eines zusätzlichen optischen Systems, welches die Pupille des vorgeschalteten Objektivs abbildet, angeordnet ist. According to the present invention, it is therefore proposed that an additional, known, variable diaphragm to be provided as an aperture diaphragm in the imaging plane an additional optical system, which the pupil of the upstream lens maps, is arranged.

Eine weitere Forderung für die vorgeschlagene Einrichtung ergibt sich aus der Funktion lichtempfindlicher Schichten. Sie besitzen bekanntlich die Eigenschaft, daß der Photostrom bei gegebenem Lichtstrom von der lichtbeaufschlagten Fläche des Photoelementes bzw. des Photowiderstandes abhängig ist. Diese Abhängigkeit ist besonders ausgeprägt, wenn kammartige Elektrodenraster benutzt werden. Another requirement for the proposed device results arise from the function of light-sensitive layers. You are known to have the Property that the photocurrent for a given luminous flux differs from the light-exposed Area of the photo element or the photo resistor is dependent. This dependency is particularly pronounced when comb-like electrode grids are used.

Hierbei erhält man nur dann eine eindeutige Zuordnung zwischen Beleuchtungsstärke und Photostrom, wenn die lichtempfindliche Fläche unabhängig von der Größe der Durchlaßöffnung der Blende mindestens nahezu vollständig ausgeleuchtet wird.Only then is there a clear assignment between the illuminance and photocurrent when the photosensitive area is independent of the size of the aperture the aperture is illuminated at least almost completely.

Dieser Forderung kann mit den vorgeschlagenen abbildenden Mitteln nicht entsprochen werden. In Ausgestaltung der Erfindung werden daher zwischen der veränderbaren Blende und der lichtempfindlichen Schicht zwecks Ausleuchtung in ihrer Gesamtausdehnung nicht bilderzeugende Mittel, z. B. Spiegelflächen, Streuscheiben, Lichtleitstäbe od. dgl., angeordnet. This requirement can be met with the proposed imaging means not be complied with. In an embodiment of the invention, therefore, between the changeable aperture and the light-sensitive layer for the purpose of illumination in their Total expansion non-imaging agents, e.g. B. mirror surfaces, lenses, Light guide rods or the like. Arranged.

Bei einer Anwendung dieser Meßanordnung für eine Belichtungsautomatik können sich jedoch noch Schwierigkeiten ergeben, die eine Weiterbildung der Belichtungsmesseroptik erforderlich machen. Bei dieser Anwendung muß bekanntlich die Verstellblende einen großen Bereich umfassen. Wenn der Belichtungsmesser über sieben Belichtungsintervalle benutzt werden soll, muß der Durchmesser der Blende beispielsweise zwischen 2,3 und 18 mm veränderlich sein. Ferner hat man gewöhnlich nur eine geringe Einbautiefe für den Belichtungsmesser zur Verfügung. When using this measuring arrangement for an automatic exposure However, difficulties can still arise which further develop the light meter optics make necessary. In this application, as is well known, the adjustable diaphragm must have one cover large area. When the light meter has seven exposure intervals is to be used, the diameter of the diaphragm must, for example, between 2.3 and 18 mm variable. Furthermore, there is usually only a small installation depth available for the light meter.

Nach Fig. 2 sind die maximale und die minimale Blendenöffnung mit den eingezeichneten Abmessungen annähernd durch die Gleichungen verbunden: Für das Blendenverhältnis ergibt sich mithin: Aus der letzteren Gleichung ist ersichtlich, daß bei gegebener Zellengröße dz sowohl die Länge d# L = 1t + 12 als auch die Lichtstärke - der Objektivlinse groß gewählt werden müssen, um die Irisblende für einen großen Verstellbereich, d. h. für ein großes Verhältnis (dB)max (dB)min benutzen zu kön- nen. Beide Konsequenzen bringen Nachteile mit sich; große Lichtstärke der Objektivlinse unter anderem auch deswegen, weil dann die Lichtverteilung in der Blendenebene ungleichmäßig wird.According to Fig. 2, the maximum and minimum aperture with the dimensions shown are approximately connected by the equations: The result for the aperture ratio is therefore: From the latter equation it can be seen that for a given cell size dz, both the length d # L = 1t + 12 and the light intensity - of the objective lens must be chosen large in order to adjust the iris diaphragm for a large adjustment range, ie for a large ratio (dB) max (dB) min to be able to use. Both consequences have disadvantages; Large light intensity of the objective lens, among other things, because the light distribution in the diaphragm plane then becomes uneven.

Diese Nachteile lassen sich vermeiden, wenn mindestens die die Eintrittspupille des Objektivs abbildende Optik als Linsenraster ausgebildet wird, wobei der Durchmesser der einzelnen Rasterlinsen etwa dem Durchmesser der kleinsten Blendenöffnung entsprechen kann. Für den Fall, daß außer der die Eintrittspupille abbildenden Optik auch das vorgeschaltete Objektiv als Linsenraster ausgebildet ist, entsteht in der Ebene der Verstellblende ein Bild der Eintrittspupille des Objektivrasters, das durch das Raster der die Eintrittspupille abbildenden Optik vermittelt wird. These disadvantages can be avoided if at least the entrance pupil of the lens imaging optics is designed as a lenticular lens, the diameter of the individual lenticular lenses correspond approximately to the diameter of the smallest aperture can. In the event that, in addition to the optics imaging the entrance pupil, the upstream lens is designed as a lenticular grid, arises in the plane the adjustable diaphragm an image of the entrance pupil of the lens raster that passes through the grid of the optics imaging the entrance pupil is conveyed.

Indem man den Abbildungsmaßstab durch geeignete Bemessung der Brechkraft der Feldlinsen annähernd gleich 1 wählt, ist unschwer zu erreichen, daß dieses Bild praktisch keine Schattenzonen aufweist. Geringe restliche Helligkeitsunterschiede innerhalb der Blendenebene können gegebenenfalls durch eine leichte Mattierung der Rasterlinsen ausgeglichen werden.By adjusting the image scale by appropriately dimensioning the refractive power the field lens selects approximately equal to 1, it is easy to achieve that this image has practically no shadow zones. Slight remaining differences in brightness within the diaphragm plane, if necessary, by a slight matting of the Lenticular lenses are compensated.

Infolge der Ausbildung der Optik als Linsenraster kann die Zellenfläche auch bei kleinster Öffnung der Blende gut ausgeleuchtet werden, weil die der Brennweite der Rasterlinsen entsprechende Abmessung ll jetzt wesentlich kleiner als die Abmessung 12 gemacht werden kann. Aber auch bei voll geöffneter Blende bleibt die B elichtungsmesseroptik funktionsfähig, denn an Stelle der Gleichungen (1) und (2) gilt jetzt: wobei nmax bzw. nngin die Anzahl der Elemente jedes Linsenrasters bei maximaler und bei minimaler Blendenöffnung bedeutet Um das Verhältnis (dB)nJax (dB)min auf einen gewünschten Wert zu bringen, ist es also lediglich notwendig, die Anzahl der Linsenelemente entsprechend groß zu wählen.As a result of the design of the optics as a lenticular grid, the cell area can be well illuminated even with the smallest aperture of the diaphragm, because the dimension II corresponding to the focal length of the lenticular lenses can now be made significantly smaller than dimension 12. But even with the aperture fully open, the light meter optics remain functional, because instead of equations (1) and (2), the following applies: where nmax and nngin mean the number of elements of each lenticular grid at maximum and minimum aperture .

Weitere Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Further features can be found in the subclaims.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. The invention is explained in more detail with reference to the drawing.

In der schematischen Darstellung der Fig. 1 wird das Prinzip veranschaulicht, daß der auf die Photozelle gelangende Lichtstrom bei änderung der Beleuchtungsstärke konstant bleibt. Fig.la gibt die Verhältnisse bei kleiner, Fig. lb bei großer Beleuchtungsstärke wieder. Mit 1 sind die einfallenden Lichtstrahlen bezeichnet, 2 stellt die veränderliche Blende dar und 3 die lichtempfindliche Schicht. In the schematic representation of Fig. 1, the principle is illustrated, that the luminous flux reaching the photocell when the illuminance changes remains constant. Fig.la gives the ratios for small, Fig. Lb for high illuminance again. With 1 the incident light rays are designated, 2 represents the variable Screen and 3 the photosensitive layer.

In Fig. 2 ist die Objektivlinse mit 21 bezeichnet, in deren Brennpunkt die feste Bildfeldblende 22 liegt. In Fig. 2, the objective lens is denoted by 21, at its focal point the fixed field stop 22 is located.

Das Linsensystem 23 und 24 bildet die Eintrittspupille des Objektivs 21 in der Ebene der Verstellblende 25 ab. Dadurch wird erreicht, daß die Blende 25 bei keiner Blendenstellung den Bildwinkel beschneidet. Zwischen der Blende 25 und der lichtemp findlichen Schicht 3 liegt der Spiegelring 27 und im Bedarfsfall die Mattscheibe 28. Die benutzte Optik ist so bemessen, daß die Photozelle 3 bei allen vorkommenden Blendenwerten mindestens nahezu vollständig ausgeleuchtet wird.The lens system 23 and 24 forms the entrance pupil of the objective 21 in the plane of the adjustable diaphragm 25. This ensures that the aperture 25 does not crop the angle of view at any aperture. Between the aperture 25 and the lichtemp sensitive layer 3 is the mirror ring 27 and if necessary the focusing screen 28. The optics used are dimensioned so that the photocell 3 at all aperture values that occur are at least almost completely illuminated.

Nach Fig. 3 besteht die Optik aus drei vorzugsweise gleichen, zueinander orientierten Linsenrastern 31, 33 und 34, denen dieselbe optische Aufgabe zugewiesen ist wie den Linsen 21, 23 und 24 der Fig. 2. Als Bildfeldblende dient die Platine 32 mit einer der Linsenanzahl entsprechenden Zahl von rechteckförmigen Ausschnitten. Zwischen dem Linsenraster 31 und 33 ist eine Lochplatte 39 aus lichtschluckendem Material mit einer der Linsenzahl entsprechenden Anzahl von Bohrungen vorgesehen, die Strahlen außerhalb des Bildwinkels 2 a von der Verstellblende 35 und damit von der lichtempfindlichen Schicht 3 und dem Spiegelring 37 fernhalten. According to Fig. 3, the optics consists of three, preferably the same, to each other oriented lens grids 31, 33 and 34, which are assigned the same optical task is like lenses 21, 23 and 24 of the Fig. 2. The board serves as a field stop 32 with a number of rectangular cutouts corresponding to the number of lenses. Between the lens grid 31 and 33 is a perforated plate 39 made of light-absorbing Material provided with a number of holes corresponding to the number of lenses, the rays outside the angle of view 2 a from the adjustable diaphragm 35 and thus from keep away from the photosensitive layer 3 and the mirror ring 37.

Es ist zweckmäßig, den Durchmesser der Rasterlinsen etwa dem Durchmesser der minimalen Blendenöffnung gleichzusetzen. Wieder entsteht in der Blendenebene ein Bild der Eintrittspupillen des Objektivrasters 31, das durch die Feldlinsenraster 33 und 34 vermittelt wird. Indem man den Abbildungsmaßstab durch geeignete Bemessung der Brechkraft der Feldlinsen angenähert gleich 1 wählt, ist unschwer zu erreichen, daß dieses Bild praktisch keine Schattenzonen aufweist. Geringe restliche Helligkeitsunterschiede innerhalb der Blendenebene können gegebenenfalls durch eine leichte Mattierung der Rasterlinsen 34 ausgeglichen werden.It is useful to have the diameter of the lenticular lens approximately the same as the diameter equate to the minimum aperture. Again arises in the diaphragm plane an image of the entrance pupils of the objective grid 31, which is passed through the field lens grid 33 and 34 is conveyed. By getting the reproduction scale through appropriate dimensioning selects the refractive power of the field lenses approximately equal to 1, is easy to achieve, that this picture has practically no shadow areas. Slight remaining differences in brightness within the diaphragm plane, if necessary, by a slight matting of the Lenticular lenses 34 are compensated.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Zellenfläche auch bei kleinster Öffnung der Blende gut ausgeleuchtet werden kann, weil die der Brennweite der Rasterlinsen entsprechende Abmessung 11 jetzt klein im Vergleich zur Abmessung 12 gemacht werden kann [vgl. Fig. 2 und 3 und Gleichung (1)]. Aber auch bei voll geöffneter Blende 35 bleibt die Belichtungsmesseroptik funktionsfähig, denn an Stelle der Gleichungen (1) und (2) gilt jetzt: wobei nmax bzw. nrnin die Anzahl der Elemente jedes Linsenrasters bei maximaler und bei minimaler Blendenöffnung bedeutet. Um das Verhältnis (dB)mas (ds)llZin auf einen gewünschten Wert zu bringen, ist es also lediglich notwendig, die Anzahl der Linsenelemente entsprechend groß zu wählen.From Fig. 3 it can be seen that the cell area can be well illuminated even with the smallest aperture of the diaphragm, because the dimension 11 corresponding to the focal length of the lenticular lenses can now be made small compared to dimension 12 [cf. Figures 2 and 3 and Equation (1)]. But even with the aperture 35 fully open, the light meter optics remain functional, because instead of equations (1) and (2), the following applies: where nmax and nrnin mean the number of elements in each lenticular grid at maximum and minimum aperture. In order to bring the ratio (dB) mas (ds) IIZin to a desired value, it is only necessary to select a correspondingly large number of lens elements.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird von nicht bilderzeugenden Mitteln zwischen der Blende 35 und der Zelle 3 Gebrauch gemacht. Zu diesem Zweck ist der Spiegelring 37 vorgesehen. In the embodiment of FIG. 3, too, is of non-image-generating Means between the diaphragm 35 and the cell 3 are made use of. To this end the mirror ring 37 is provided.

Aber auch Lichtleitstäbe, Mattscheiben und andere Streufiächen, z. B. auch Teile einer Ulbrichtschen Kugel, können Anwendung finden. Da die Lichtstreuung vor allem bei kleiner Blendenöffnung benötigt wird, kann es vorteilhaft sein, in Verbindung mit dem Spiegelring eine Mattscheibe zu verwenden, die eine nach dem Rand hin abnehmende Mattierung besitzt. Im Sinne der Erfindung liegt es auch, Möglichkeiten zu schaffen, um den Bildwinkel je nach dem benutzten Aufnahmeobjektiv einer photographischen Kamera zu ändern. Dem kann dadurch entsprochen werden, daß die Bildfeldblende auswechselbar gestaltet wird. Ist der Belichtungsmesser nach der Erfindung in eine photographische Kamera eingebaut, so kann der Objektivwechsel mit dem Auswechseln der Platine 32 oder der ganzen Linsenrasteroptik gekuppelt werden. Bei geringen Ansprüchen an die Genauigkeit kann die Platine 32 in Wegfall kommen, wobei die Bildwinkelbegrenzung allein von der Lochplatte 39 übernommen wird.But also light guide rods, focusing screens and other scattering surfaces, e.g. B. parts of an integrating sphere can be used. As the light scattering is needed especially with a small aperture, it can be advantageous in Connection with the mirror ring to use a ground glass, the one after the Has diminishing matting towards the edge. It is also within the meaning of the invention, possibilities to create the angle of view depending on the taking lens used of a photographic Change camera. This can be met by making the field stop interchangeable is designed. Is the light meter according to the invention in a photographic one If the camera is installed, the objective can be changed by exchanging the circuit board 32 or the entire lenticular optics can be coupled. With low demands on the Precision can be omitted from the circuit board 32, with the angle of view limitation is taken over by the perforated plate 39 alone.

An Hand der Fig. 4 werden Variationsmöglichkeiten für den Aufbau des Linsenrasters erörtert. Die Linsenrasteroptik besteht aus zwei Linsenrasterplatten 41 und 42, von denen die Platte 41 beidseitig mit Linsen besetzt ist, während die Platte 42 nur auf einer Seite Linsen trägt. Zwischen den Platten befindet sich die undurchsichtige Blende 43 mit Rechteckausbrüchen zur Bildwinkelbegrenzung und mit in das Linsenraster eingreifenden Stegen zur Verbindung und Zentrierung der Raster und zur Ausschaltung stärker geneigt einfallender Lichtstrahlen. Da die Linsenraster vorzugsweise im Preßverfahren hergestellt werden, bereitet es keine erheblichen Schwierigkeiten, die Linsen asphärisch zu gestalten, um geringere Abbildungsfehler als mit sphärischen Linsen zu erhalten. Grundsätzlich können natürlich auch die Linsen nach Fig. 2 ebenfalls asphärisch ausgeführt sein. Ferner ist es von Vorteil, drei gleiche Linsenraster zu benutzen, von denen zwei miteinander verkittet sind. In Fig. 3 können z. B. die Feldlinsenraster 33 und 34 mit der Platine 32 verkittet sein, nach Fig. 4 kann die Rasterplatte 41 aus zwei miteinander verkitteten Linsenrastern bestehen. Wenn die Bildwinkelbegrenzung nur in einer Richtung benötigt wird, kann das sphärische Linsenraster auch durch ein zylindrisches Linsenraster ersetzt werden. Die Blende 35 in Fig. 3 wird dann zweckmäßig nicht als Irisblende ausgeführt, sondern kann aus zwei symmetrisch zur Achse verschiebbaren Blendenplatten bestehen. With reference to Fig. 4 possible variations for the structure of the lenticular screen. The lenticular optics consists of two lenticular plates 41 and 42, of which the plate 41 is occupied on both sides with lenses, while the plate 42 only has lenses on one side. The opaque one is between the plates Aperture 43 with rectangular breakouts to limit the angle of view and also in the lens grid engaging webs for connecting and centering the grid and for switching off more inclined incident light rays. Since the lens grids are preferably in Pressing processes are produced, there are no significant difficulties to make the lenses aspherical in order to reduce aberrations than with spherical ones Obtain lenses. In principle, the lenses according to FIG. 2 can of course also be used be made aspherical. It is also advantageous to have three identical lens grids to use, two of which are cemented together. In Fig. 3 z. B. the Field lens grids 33 and 34 can be cemented to the circuit board 32, according to FIG Grid plate 41 consist of two lens grids cemented together. If the The spherical lens grid can only be used to limit the angle of view in one direction can also be replaced by a cylindrical lenticular lens. The aperture 35 in Fig. 3 is then expediently not designed as an iris diaphragm, but can consist of two symmetrical to the axis displaceable orifice plates exist.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for photoelectric exposure measurement, which consists of an optics upstream of the light-sensitive layer in which Focal length a diaphragm delimiting the field of view of the lens is arranged, thereby characterized in that a known additional, variable aperture (25, 35) as Aperture diaphragm is provided, which is in the imaging plane of an additional optical Systems (23, 24), soft images the pupil of the upstream lens (21), is arranged.

2. Device according to claim 1, characterized in that between the variable aperture (25, 35) and the photosensitive layer (3) for the purpose Illumination of their entire area non-imaging means (27, 37), z. B. mirror surfaces, Diffusers, light guide rods or the like. Are arranged.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that at least the one upstream of the variable diaphragm, the entrance pupil of the Objective imaging optics (23, 24) is designed as a lenticular lens (33, 34) and the diameter of the individual lenticular lenses is roughly the same as the diameter of the smallest opening corresponds to the adjustable panel.

4. Device according to claims 1, 2 or 3, characterized in that that the focal length of the optical system (23, 24) is chosen such that the distance (11) of the two diaphragms (22, 25) smaller than the distance (12) between the light-sensitive ones Layer (3) of the aperture diaphragm (25) is.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that at least one subsystem (32 or 33) of the optics imaging the objective pupil is combined with the upstream lens (31).

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that that the optical system (23, 24 or 33, 34) consists of two identical ones There is lenticular disks.

Publications considered: French patents No. 802 457, 870 181.

Older patents considered: German patents No. 1 060 619, 1 072 823.