DE1164702B

DE1164702B - Photoelektrischer Empfaenger mit vorgeschalteter, verstellbarer Irisblende

Info

Publication number: DE1164702B
Application number: DEZ7788A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Martin Ploke
Original assignee: Zeiss Ikon AG
Current assignee: Zeiss Ikon AG
Priority date: 1960-01-30
Filing date: 1960-01-30
Publication date: 1964-03-05
Also published as: US3162766A; CH381880A

Description

Photoelektrischer Empfänger mit vorgeschalteter, verstellbarer Irisblende Blenden mit einstellbarem Durchmesser der Lichtdurchtrittsöffnung, sogenannte Irisblenden, finden in Verbindung mit Photoelementen und Photowiderständen in Belichtungsmessern bisher nur vereinzelt Anwendung, weil diese photoelektrischen Empfänger im allgemeinen die Eigenschaft haben, daß der lichtelektrische Strom nicht nur von der Lichtmenge, sondern auch von der Größe der ausgeleuchteten Fläche abhängig ist. Die Anzeige des Belichtungsmessers ist dann nicht der Blendenfläche proportional und bedarf einer besonderen Korrektur, die je nach den photoelektrischen Eigenschaften des Empfängers verschieden ist.
Zwischen die Irisblende und die photoelektrische Empfängerschicht eine mattierte oder geriffelte Fläche zu legen, schafft insofern keine Abhilfe, weil die Mattierung lediglich in einen kleinen Winkelbereich streut, der nur von dem streuenden Medium abhängig ist und mit der Öffnung der Irisblende sich nicht verändert.
In der Projektortechnik ist es bekannt, eine Fläche, z. B. das Bildfenster, dadurch gleichmäßig auszuleuchten, daß mittels Linsen oder Linsenkombinationen die Lichtquelle im Bildfenster abgebildet wird. Eine derartige Abbildungsoptik setzt voraus, daß ein genügender Abstand zwischen Gegenstand und Abbildung zur Verfügung steht. Aus Raummangel muß auf solche abbildenden Mittel verzichtet werden, so daß nur optisch wirksame Flächen mit Feldlinsencharakter benutzt werden könnten. Jedoch tritt eine weitere Schwierigkeit durch die zusätzliche Bedingung auf, daß der Querschnitt des Beleuchtungsstrahlenbüschels mittels einer Irisblende stetig verändert wird.
Feldlinsen, wie sie zur Ausleuchtung eines Sucherbildes benutzt werden, haben lediglich die Aufgabe, die Eintrittsapertur des Suchers in die Augenpupille abzubilden. Sie lenken also, mit anderen Worten, die Randstrahlen stärker ab, um sie in der Augenpupille unterzubringen. Bei einem photoelektrischen Empfänger mit vorgeschalteter, verstellbarer Irisblende wird mit einer Feldlinse herkömmlicher Art die angestrebte gleichmäßige Ausleuchtung der Empfängerschicht nicht erreicht.
Um die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bei geringstmöglicher Baulänge des dem photoelektrischen Empfänger vorgeschalteten optischen Systems zu lösen, wird gemäß der Erfindung zwischen dem photoelektrischen Empfänger und der verstellbaren Irisblende ein Lichtstreukörper angeordnet, der als Linse mit in Achsnähe konisch verlaufenden Einschnürungen derart ausgebildet ist, daß achsparallele Lichtstrahlen auf der Empfängerfläche eine Ringzone unabhängig von der eingestellten Blende mindestens annähernd gleichmäßig ausleuchten, wobei die Oberfläche dieser Linse durch Mattierung oder Riffelung eine zusätzliche Streuwirkung erhält.
Dadurch wird eine optimale Proportionalität zwischen der auf den photoelektrischen Empfänger auffallenden Lichtmenge und der in diesem Empfänger hervorgerufenen elektrischen Zustandsänderungen erreicht, wobei das dem Empfänger vorgeschaltete System eine sehr kleine Baulänge aufweist.
Die Wirkung des Lichtstreukörpers wird in der Praxis noch dadurch unterstützt, daß meist nicht parallel gerichtetes; sondern mehr oder weniger diffuses Licht durch die Öffnung der Irisblende einfällt.
Eine der beiden Flächen des Lichtstreukörpers, vorzugsweise die dem Lichteinfall zugewandte Fläche, wird zwecks stärkerer Konzentration des einfallenden Parallelstrahlenbündels asphärisch, die andere, dem Lichteinfall abgewandte Fläche als Kreisringfläche ausgebildet, wobei zweckmäßig die asphärische Fläche die Struktur einer Fresnelschen Stufenlinse erhält, um eine weitere Verkleinerung der Baulänge des Vorschaltsystems zu erzielen.
Der Lichtstreukörper kann auch aus zwei Einzellinsen bestehen, deren über beide Hälften summierte Brechkräfte mindestens annähernd dem einstückigen Streukörper entsprechen. Bei dieser Aufteilung des Streukörpers wird die Irisblende zwischen den beiden Einzellinsen angeordnet. Die Brechkraft und die Streuwirkung des Lichtstreukörpers sind derart zu wählen und über seinen Querschnitt so zu verteilen, daß die vom Streukörper ausgeleuchtete Ringzone einen äußeren Durchmesser besitzt, der das 0,5-bis 0,7fache des größten Blendendurchmessers beträgt. Eine vereinfachte Herstellungsweise des Lichtstreukörpers kann dadurch erzielt werden, daß die Linsen-und Streuwirkung getrennt zwei vorzugsweise eng benachbarten Teilkörpern zugeordnet werden, so daß der eine die Strahlen nur ablenkt und der andere lediglich die Streuung der Strahlen hervorruft. Dann kann als Streukörper eine Kunststoffolie mit in ihr eingebetteten, weißen Partikeln benutzt werden.
Für bestimmte Anwendungsgebiete eines photoelektrischen Empfängers mit den angegebenen Merkmalen ist das Vorhandensein zweier Irisblenden zweckmäßig, dann beispielsweise, wenn ein Blendensystem zur Aussteuerung einer Blendenautomatik für photographische Kameras erforderlich ist und ein zweites Blendensystem zum Eingeben weiterer Belieh- ; tungsfaktoren benötigt wird.
In Ausgestaltung der Erfindung wird dieses Doppelblendensystem derart mit Lichtstreukörpern kombiniert, daß die zusätzliche Verstellblende in der von dem einen Lichtstreukörper gleichmäßig ausgeleuchteten Fläche angeordnet wird, wobei mit der zusätzlichen Verstellblende gegebenenfalls ein zweiter Lichtstreukörper für die gleichmäßige Ausleuchtung eines nachgeschalteten photoelektrischen Empfängers kombiniert wird. Außer der damit erzielten gleichmäßigen Ausleuchtung sowohl der Blendenöffnung der zusätzlichen Verstellblende und der photoelektrischen Empfängerfläche wird die bei solchen Blendensystemen bisher notwendige Feldlinse eingespart.
Um auch Lichtstrahlen erfassen zu können, die zur optischen Achse stark geneigt einfallen, werden die Innenflächen der zwischen dem Streukörper und der Empfängerfläche bzw. der zweiten Blende liegenden Umhüllung spiegelnd ausgebildet. Die vorgeschlagenen Lichtstreukörper können durch Pressen oder Spritzen aus einem Kunststoff hergestellt werden, da von ihnen keine hochwertige, optische Abbildung verlangt wird und ihre Oberflächen gegen mechanische Einflüsse hinreichend geschützt werden können.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung erläutert.
Zwischen der Irisblende 1 (F i g. 1) und dem photoelektrischen Empfänger 3 ist als Lichtstreukörper die Linse 2 angeordnet, die derart ausgebildet ist, daß ein parallel zur optischen Achse einfallendes Lichtbüschel 4 in einer Ringzone auf der Empfängerfläche 3 konzentriert wird, die sich um den Linienzug 5 gruppiert. Die Oberflächen der Linsen 2 sind mattiert, so daß die einfallenden Strahlen, wie bei 6 angedeutet, und die austretenden Strahlen, wie bei 7 angedeutet, gestreut werden. Dadurch wird die innerhalb der Begrenzungslinie 5 liegende Fläche des Empfängers unabhängig von der jeweiligen COffnung der Irisblende 1 mindestens annähernd gleichmäßig ausgeleuchtet.
An Stelle des Linsenkörpers 2 gemäß F i g. 1 kann auch der Linsenkörper 9 gemäß F i g. 2 benutzt werden, dessen dem Lichteinfall zugewandte Fläche als Fresnelsche Stufenlinse 8 und dessen dem Lichteinfall abgewandte Fläche 10 als Kreisringfläche ausgebildet sind. Die Ringfläche 11 kann verspiegelt sein, so daß auch Strahlen mit einer großen Neigung zur optischen Achse auf die Empfängerfläche gelangen.
Gemäß F i g. 3 sind dem photoelektrischen Empfänger zwei Irisblenden 1 und 13 mit je einer eigenen Stufenlinse 14 und 15 vorgeschaltet. Jeder dieser beiden Linsen ist eine Streuscheibe 16 bzw. 17 nachgeschaltet, so daß die Linsen- und Streuwirkung getrennt zwei einander unmittelbar benachbarten Teilkörpern zugeordnet werden können. Auch hier sind die inneren Ringflächen 18 und 19 der Umhüllung verspiegelt. Die Blende 1 wird beispielsweise mit der Blendenautomatik einer Kamera gekuppelt, während die Blende 13 zur Unterbringung zusätzlicher Belichtungsfaktoren dient.

Claims

Patentansprüche: 1. Photoelektrischer Empfänger mit vorgeschalteter, verstellbarer Irisblende, d a d u r c h gekennzeichnet, daß zwischen beiden ein Lichtstreukörper angeordnet ist, der als Linse (2, 9) mit in Achsnähe konisch verlaufenden Ei-nschnürungen derart ausgebildet ist, daß achsparallele Lichtstrahlen auf der Empfängerfläche (3) eine Ringzone (5) unabhängig von der eingestellten Blende mindestens annähernd gleichmäßig ausleuchten, wobei die Oberfläche dieser Linse durch Mattierung oder Riffelung eine zusätzliche Streuwirkung erhält.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Flächen des Lichtstreukörpers, vorzugsweise die dem Lichteinfall zugewandte Fläche, asphärisch, die andere als Kreisringfläche ausgebildet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Linsenoberflächen die Struktur einer Fresnelschen Stufenlinse (8) besitzt.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtgtreukörper aus zwei Einzellinsen besteht, deren über beide Hälften summierte Brechkräfte mindestens annähernd dem einstückigen Streukörper entsprechen, wobei die Irisblende zwischen den beiden Einzellinsen angeordnet ist.
5. Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechkraft und die Streuwirkung des Lichtstreukörpers derart gewählt und über seinen Querschnitt so verteilt sind, daß die von dem Streukörper ausgeleuchtete Ringzone einen äußeren Durchmesser besitzt, der das 0,5- bis 0,7fache des größten Blendendurchmessers beträgt.
6. Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsen- und Streuwirkung getrennt zwei vorzugsweise eng benachbarten Teilkörpern (14, 16 bzw. 15, 17) zugeordnet sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Kunststoffolie (16, 17) als Streukörper mit in ihr eingebetteten, weißen Partikeln. B.
Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der von dem Lichtstreukörper gleichmäßig ausgeleuchteten Fläche eine zusätzliche Verstellblende (13) sich befindet, mit der gegebenenfalls ein zweiter Lichtstreukörper (15, 17) für die gleichmäßige Ausleuchtung eines nachgeschalteten photoelektrischen Empfängers (12) kombiniert ist, wobei eine Blende zur Steuerung der Blendenautomatik dient, während mittels der anderen Blende weitere Belichtungsfaktoren eingegeben werden können.
9. Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen (11, 18, 19) der zwischen dem Streukörper und der Empfängerfläche bzw. der zweiten Blende liegenden Umhüllung verspiegelt sind.
10. Einrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtstreukörper durch Pressen oder Spritzen aus einem Kunststoff hergestellt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1024 262, 1047 470; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1663 875; französische Patentschrift Nr. 1156 505; USA.-Patentschrift Nr. 1033 781.