DE1295232B - Lichtleitsystem, welches einem lichtempfindlichen Organ, wie Photowiderstand, Photozelle od. dgl., vorgeschaltet ist - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Lichtleitsystem, welches vor einem in das Gehäuse eines Belichtungsmessers, einer Kamera oder eines Kamerazubehörgerätes eingebauten lichtempfindlichen Organ angeordnet ist, bestehend aus einer Linse und einem dahinter angeordneten Lichtleitkörper zur Begrenzung des Meßwinkels und gleichzeitigen Mischung der Strahlenbündel sowie einer Blende zur Regulierung des Lichtstroms.
• In Belichtungsmessern, Kameras oder Verschlüssen sowie in Zubehörgeräten für Kameras eingebaute Photowiderstände, die in Meß- oder Steuerkreise für die Belichtung eingefügt sind, müssen hinsichtlich des Auffangwinkels und der relativen Öffnung definiert beleuchtet werden. Andererseits muß vermieden werden, daß auf der Schicht des Photowiderstands ein scharfes Bild des Objekts entsteht, um nicht durch die Inhomogenität der Photowiderstandsschicht zu Fehlmessungen zu kommen und um einen die Schicht zerstörenden Brennfleck zu vermeiden. Der einfachste Weg zur Erreichung dieses Ziels besteht darin, eine Linse anzuordnen, deren Brennweite länger als ihr Abstand zur Schicht des Photowiderstands ist. Dies bringt jedoch den Nachteil mit sich, daß der Auffangwinkel (Meßwinkel) sehr unscharf begrenzt wird und daß jene zur optischen Achse geneigten Strahlen weniger am Meß- oder Steuerergebnis beteiligt sind als die parallel zur optischen Achse verlaufenden Strahlen. Ihr anteilmäßiger Einfluß sinkt mit der Erhöhung des Neigungswinkels ab. Dieser Effekt wirkt sich um so stärker aus, je größer die relative Öffnung gewählt wird, weil schon bei sehr schwach geneigten Strahlenbündeln die durch die unscharfe Einstellung gebildeten Streukreise anteilmäßig außerhalb der Schichtfläche zu liegen kommen. Nun muß aber gerade die relative Öffnung groß gehalten werden, wenn durch ein Abblendsystem bestimmte Belichtungswerte in das lichtgesteuerte Gerät voreingegeben werden sollen. Dies ist notwendig, um einerseits eine große Zahl von Blendenstufen und andererseits bei der kleinsten Stufe noch eine ausreichende relative Öffnung zu gewährleisten. Ein weiterer Nachteil einer einfachen Linse in Verbindung mit einem variablen Abblendsystem besteht ferner darin, daß mit kleiner werdender Blendenöffnung die unerwünschte Schärfe zunimmt und außerdem der prozentuale Anteil der Meßfeldränder am Meß- oder Steuerergebnis wächst.
• Es sind auch schon Beleuchtungssysteme bekanntgeworden, bei denen eine Beleuchtungslinse ein scharfes bzw. annähernd scharfes Bild des Objekts auf der Stirnfläche eines Lichtleitkörpers entwirft.
• Unter Ausnutzung der Totalreflexion an den Seitenflächen des Lichtleitkörpers wird hierbei die Abbildung auf dem Weg zur Photowiderstandsschicht diffus vermischt. Diese Anordnung begrenzt den Meßwinkel randscharf und beteiligt die geneigten Strahlen bis zum Rand im gleichen Verhältnis wie das Strahlenbündel um die optische Achse. Der Nachteil dieser Lichtleitsysteme ist, daß sie eine beträchtliche Baulänge beanspruchen, die zumindest in Verschlüssen, flach aufgebauten Zusatzgeräten und Kameras mit Taschenformat nicht zur Verfügung steht. Eine eingebaute Blende hat in dieser Anordnung nicht nur die Wirkung einer Lichtdosierung, sondern auch einer Meßwinkelverringerung.
• Es sind ferner Lichtleitsysteme für Belichtungsmesser bekannt, bei welchen dem lichtempfindlichen Organ außer einer oder mehreren Linsen ein total- reflektierender Lichtleitkörper mit kegeliger Mantelfläche sowie planen Stirnflächen vorgeschaltet ist, wobei die eine Planfläche direkt auf dem lichtempfindlichen Organ aufliegt. Eine dieser bekannten Einrichtungen kennzeichnet sich dadurch, daß die Brennebene der abbildenden Optik mit der Eintrittsebene des Lichtleitkörpers zusammenfällt, dessen Baulänge mindestens gleich der Brennweite der Optik und dessen zellenseitiger Querschnitt gleich der Zellenfläche ist. Bei einem weiteren bekannten Lichtleitsystem der vorstehend näher umschriebenen Art ist außer einer das Bildfeld des Objektivs begrenzenden Blende eine zusätzliche veränderbare Blende vorgesehen, die in der Abbildungsebene eines zusätzlichen optischen Systems, welches die Pupille des vorgeschalteten Objektivs abbildet, angeordnet ist. Schließlich ist es in der Optik generell bekannt, Plankonvexlinsen mit extrem großem Öffnungsverhältnis für Beleuchtungszwecke zu verwenden.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lichtleitsystem für einen Belichtungsmesser zu schaffen, das bei kurzer Baulänge eine genaue Begrenzung des Meßwinkels und gleichzeitig eine ausreichende Mischung der Strahlenbündel auf dem photoelektrischen Organ gewährleistet. Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, daß die Brennweite der Linse kürzer ist als die Länge des Lichtleitkörpers und daß der Auftreffwinkel der Strahlenbündel größter Neigung auf die Grenzflächen des Lichtleitkörpers so gewählt ist, daß Grenzstrahlen unter Ausnutzung der Totalreflexion im Lichtleitkörper als diffuses Bündel auf die Schicht des lichtempfindlichen Organs fallen, während stärker geneigte Strahlenbündel im Lichtleitkörper keine Totalreflexion erfahren.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird darin gesehen, daß die Linse als Plankonvexlinse mit extrem großem relativem Öffnungsverhältnis ausgebildet und zwischen Linse und Lichtleitkörper ein der Aufnahme eines Abblendsystems dienender Raum vorgesehen ist.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend im einzelnen näher beschrieben und in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Lichtleitsystem, einschließlich Photowiderstand mit eingezeichnetem Strahlenbündel in Richtung der optischen Achse bei voller Öffnung der Abblendvorrichtung, F i g. 2 die gleiche Schnittdarstellung wie in F i g. 1, wobei das Strahlenbündel in einem Neigungswinkel von etwa 200 auf das Lichtleitsystem auftrifft, und F i g. 3 wiederum einen Längsschnitt durch das Lichtleitsystem mit Strahlenbündeln, die parallel und geneigt zur optischen Achse liegen, bei teilweise geschlossener Abblendvorrichtung.
• Mit 1 ist das Gehäuse und mit 2 die Deckplatte eines Geräts bezeichnet, in welches das Lichtleitsystem eingebaut ist. In der Deckplatte 2 ist die Linse 3 befestigt, die vorzugsweise halbkugelförmige Gestalt aufweist. Das Gehäuse 1 ist mit einer Fassung 1 a zur Aufnahme des Lichtleitkörpers 4 sowie eines lichtempfindlichen Organs, beispielsweise eines Photowiderstands 5, versehen. Der Lichtleitkörper 4 weist eine Kegelmantelfläche 4 a und eine Zylindermantelfläche 4 b auf. Der weitere zylindrische Ansatz 4 c am Lichtleitkörper 4 ist lediglich zur Einfassung desselben angeformt. Die besagten Mantelflächen 4 a und 4 b des Lichtleitkörpers 4 sind nach Lage und Abmesssung zweckmäßigerweise so gestaltet, daß das Grenzstrahlenbündel gemäß Fig. 2 gerade noch in vollem Umfang total reflektiert wird und auf die Schichtfläche 5 a des Photowiderstands 5 fällt. Wie aus der Zeichnung ferner ersichtlich, kommt es dabei nicht zur Brennpunktbildung. Ein etwas stärker geneigtes Strahlenbündel als dasjenige nach F i g. 2 würde an der Kegelmantelfläche 4 a schon nicht mehr total reflektiert werden und infolgedessen an dieser Stelle aus dem Lichtleitkörper austreten.
• Damit ist eine nahezu scharfe Begrenzung des Meßwinkels gegeben.
• Auch das parallele Strahlenbündel nach Fig. 1 bildet innerhalb des Lichtleitkörpers 4 nur einen mehr einer Kaustik ähnlichen Brennpunkt, der schon bei sehr geringfügiger Neigung gegen die optische Achse zu einer ausgesprochenen Coma wird. Dieser bei Abbildungslinsen sehr schädliche, im vorliegenden Fall ausgesprochen erwünschte Effekt gewährleistet eine gleichmäßige Streuung des parallelen Strahlenbündels über die Schichtfläche 5 a des lichtempfindlichen Organs.
• Bei Strahlenbündeln mit einer Neigung, die zwischen denjenigen nach Fig. 1 und 2 liegt, kommt eine ausgesprochene Mischform des Strahlenverlaufs zustande. Ein Teil der Strahlen trifft direkt auf die Schichtfläche 5 a, während ein anderer Teil erst über die Totalreflexion an den Mantelflächen 4 a und 4 b auf das lichtempfindliche Organ 5 gelangt. Der Anteil der total reflektierten Strahlen wird mit steigendem Neigungswinkel größer. Da ohnehin einleuchtend, ist dies in der zeichnerischen Darstellung nicht weiter veranschaulicht.
• Zwischen Linse 3 und Lichtleitkörper 4 ist ein spaltförmiger Raum 6 vorgesehen, welcher von den beiden einander zugekehrten planen Flächen der vorgenannten Elemente begrenzt wird. Dieser Raum dient der Anordnung einer beispielsweise aus einstellbaren Lamellen gebildeten Abblendvorrichtung 7, die gemäß Darstellung in Fig. 1 und 2 auf den größten Öffnungswert eingestellt ist. Wird die Abblendvorrichtung 7 auf einen kleineren Offnungswert überführt, um auf diese Weise bestimmte Belichtungsfaktoren in den Steuerkreis eines lichtabhängig gesteuerten Geräts voreinzugeben, dann bleiben grundsätzlich die beschriebenen diffusen Beleuchtungsverhältnisse auf der Schichtfläche 5 a des Photowiderstands 5 erhalten, während die Beleuchtungsdichte im Verhältnis der verringerten Offnungsweite der Blendenlamellen abnimmt. Dies ist in Fig. 3 dargestellt, worin ein parallel zur optischen Achse verlaufendes Strahlenbündel und ein Strahlenbündel mit der Neigung gemäß F i g. 2 in Kombination angedeutet sind.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Lichtleitsystem, welches vor einem in das Gehäuse eines Belichtungsmessers, einer Kamera oder eines Kamerazubehörgerätes eingebauten lichtempfindlichen Organ angeordnet ist, bestehend aus einer Linse und einem dahinter angeordneten Lichtleitkörper zur Begrenzung des Meßwinkels und gleichzeitigen Mischung der Strahlenbündel sowie einer Blende zur Regulierung des Lichtstroms, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Brennweite der Linse (3) kürzer ist als die Länge des Lichtleitkörpers (4) und daß der Auftreffwinkel der Strahlenbündel größter Neigung auf die Grenzflächen (4 a, 4 b) des Lichtleitkörpers so gewählt ist, daß Grenzstrahlen unter Ausnutzung der Totalreflexion im Lichtleitkörper als diffuses Bündel auf die Schicht (5 a) des lichtempfindlichen Organs (5) fallen, während stärker geneigte Strahlenbündel im Lichtleitkörper keine Totalreflexion erfahren.
2. 2. Lichtleitsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (3) als Plankonvexlinse mit extrem großem relativem Öffnungsverhältnis ausgebildet und zwischen Linse und Lichtleitkörper (4) ein der Aufnahme eines Abblendsystems (7) dienender Raum vorgesehen ist.