DE2406045C2 - Anordnung, bestehend aus wenigstens zwei fotoelektrischen Wandlerelementen - Google Patents

Anordnung, bestehend aus wenigstens zwei fotoelektrischen Wandlerelementen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung, die aus wenigstens zwei fotoelektrischen Wandlerelcmenten besteht, welche jeweils durch einen Teil eines sie gemeinsam beleuchtenden Lichtstroms zur Abgabe vcn Ausgangssignalen angeregt werden.
Solche Anordnungen dienen z. B. der automatischen Scharfeinstellung von Kameraobjektiven.
Bei bekannten Anordnungen sind z. B. zwei kontrastabhängige Fotowiderstände und ein teildurchlässiger Spiegel im Strahlengang zwischen Objektivlinse und Fotoleiterschicht derart angeordnet, daß der reflektierte Teil des von der Linse kommenden Lichtes auf den ersten Fotowiderstand und der durch diesen Spiegel hindurchtretende Teil des Lichtes auf den zweiten Fotowiderstand fällt.
Die lichtempfindlichen Schichten beider Fotowiderstände sind dann üblicherweise in den beiden Bildebenen der vom Objektiv entworfenen und im Spiegel aufgeteilten beiden Teile des reellen Zwischenbildes angeordnet.
Es sind ferner Anordnungen bekannt, bei welchen der eine Fotowiderstand aus elektrisch in Reihe geschalteten lichtempfindlichen Bereichen und der andere aus elektrisch parallelgeschalteten lichtempfindlichen Teilbereichen besteht.
Diese Fotowiderstände können in Brückenschaltungcn angeordnet werden, welche ein Signal erzeugen, das bei maximalem Keinkontrast, d. h„ wenn die Bildebenen mit den lichtempfindlichen Widerstandsebenen zusammenfallen, also bei größter »Bildschärfe«, einen Extremwert annimmt.
Derartige Anordnungen sind kostspielig und erfordern sowohl einen relativ großen Raum als auch sorgfältige Justiermaßnahmen.
Bedenkt man, daß für eine automatische Fokussierung des Objektivs ohne bewegte Teile zwei derartige Fotoleiterpaare erforderlich sind, so ergibt sich eine außerordentlich komplizierte Anordnung von drei teildurchlässigen Spiegeln mit den sorgfaltig zu justierenden Fotowiderständen.
Der Raumbedarf erreicht solche Ausmaße, daß er bei den heute üblichen Abmessungen von Filmkameras und Stehbildkameras indiskutabel groß ist.
is Für den Fall, daß nur ein Paar derartiger Fotowideratände mit einem teildurchlässigen Spiegel in einer automatischen Fokussierung verwendet werden soll, ist eine mechanische Schwingung entweder der Fotowiderstände oder von im Strahlengang angeordneten zusätzlichen Spiegeln bzw. Prismen erforderlich, so daß auch hier der Raumbedarf und die Justierprobleme für die meisten Anwendungen zu groß sind.
Die vorliegende Erfindung geht darum von einer anderen, an sich kompakten Anordnung, die im wesentlichen aus zwei fotoelektrischen Wandlerelementen besteht und ohne bewegte Teile arbeitet, aus. Eine solche im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierte Anordnung ist Gegenstand des älteren deutschen Patentes 24 17 854 derselben Anmelderin.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Wandleranordnung nach dem älteren Patent in einfacher und zuverlässiger Weise eine wohl-definierte, gegenseitige Lage der von den jeweiligen Lichtanteilen angeregten Wandlerbereiche zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird gemäß vorliegender Erfindung mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs T genannten Merkmalen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind ■to Gegenstand der Unteransprüche.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Anordnung der erfindungsgemäßen Wandlerelemente,
Fig.2a eine Aufsicht des transparenten Wandlerlementes 1 in Lichtstrahlrichtung 6 gesehen,
Fig. 2b eine Aufsicht des Wandlerelementes 3 in Lichtstrahlrichtung 6 gesehen,
Fig.3a eine vergrößerte Teilaufsicht des ersten Wandlerelementes nach einem zweiten Ausführungsbeispiel in Strahlrichtung 6 gemäß F i g. 3b gesehen.
Fig.3b einen Schnitt längs der Linie HIb-IIIb in F i g. 3a,
Fig.4a eine vergrößerte Teilaufsicht des zweiten Wandlerelementes gemäß F i g. 4b in Lichtstrahlrichtung 13,14 gesehen,
Fig.4b Längsschnitt längs der Linie IVb-IVb gemäß F i g. 4a,
F i g. 5 Teillängsschnitt einer aus den Wandlerelementen gemäß Fig. 3b und 4b zusammengesetzten optischen Einheit,
Fig. 6 Kombination zweier erfindungsgemäßer Wandlerelementenanordnungen in einem System zur automatischen Scharfeinstellung nach einer ersten Möglichkeit und
Fig. 7 Kombination zweier erfindungsgemäßer Wandlerelementenanordnungen in einem System zur
automatischen Scharfeinstellung nach einer zweiten Möglichkeit.
Die perspektivische Darstellung in Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung in schematiseher Weise, wobei aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit die Wandlerelemente 1 und 3 und die dünne Isolierfolie 2 voneinander getrennt dargestellt sind. Im Endzustand werden die Elemente 1,2 und 3 fest miteinander verbunden und bilden eine mechanisch-optische Einheit, wie diese mit dem vergrößerten Teilschnitt gemäß F i g. 5 veranschaulicht ist.
Wie auch die F i g. 2a deutlich macht, befindet sich die lichtempfindliche Schicht 7, die z. B. aus Cadmiumsulfid (CdS) bestehen kann, des ersten Wandlerelementes 1 auf dessen bezüglich der Strahlrichtung 6 hinteren Seite 4. Die lichtempfindliche Schicht 16 des zweiten Wandlerelementes 3 befindet sich auf dessen Vorderseite 5. Zwischen den Wandlerelernenten 1 und 3 ist eine möglichst dünne transparente Isolierfolie 2 vorgesehen, die auch durch eine transparente Lackschicht oder eine Klebstoffschicht ersetzt werden kann. Die mit 6 angedeuteten Lichtstrahlen durchdringen entsprechend der Transparenz die einzelnen Schichten der Anordnung und bestimmen die elektrischen Werte der Wandlerelemente 1 und 3.
Wie vor allem Fig. 2 deutlich macht, ist die lichtempfindliche Schicht des ersten Wandlerelementes 1 in Form einer bifilaren Spirale 7 ausgeführt.
Die Aufsicht gemäß F i g. 2b läßt zwei Äste 8 und 9 einer bifilaren Spirale erkennen, welche die beiden lichtunempfindlichen Stromzuführungen, die z. B. aus aufgedampftem Gold bestehen können, für die lichtempfindliche Schicht 16 des zweiten Wandlerelementes 3 bilden. Die Stromzuführungen 8 und 9 begrenzen zwischen sich eine in der Form der bifilaren Spirale 7 entsprechende Spirale aus lichtempfindlichem Material. Der derart gebildete zweite Fotowiderstand des Wandlerelementes 3 ist zu dem von der Spirale 7 gebildeten ersten Fotowiderstand des Wandlerelementes 1 so angeordnet, daß beim Zusammenfügen der Elemente 1 und 3 das zwischen der Spirale 7 hindurchtretende Licht die lichtempfindlichen Bereiche des Wandlerelementes 3 trifft. Da die Isolierfolie 2, die zwischen den Elementen 1 und 3 angeordnet ist, sehr dünn ausgebildet sein kann, liegen die lichtempfindlichen Bereiche der Wandlerelemente 1 und 3 nahezu in derselben Bildebene.
Diese Zuordnung ist mit den F i g. 3 bis 5 eines zweiten Ausführungsbeispiels der Wandlerelemente noch deutlicher gemacht. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind auf der transparenten Trägerplatte 11 des ersten Wandlerelementes lichtempfindliche Bereiche 12 aufgebracht, die in Form einer noch enger als in den Fig. I und 2 gewundenen bifilaren Spirale miteinander verbunden sind. Wie der Schnitt gemäß F i g. 3b deutlich macht, treffen die Lichtstrahlen 6 nach Durchdringender transparenten Trägerplatte 11 auf die lichtempfindlichen Bereiche 12. Hinter diesem Fotowiderstand treten die nun mit 13 und 14 bezeichneten Lichtstrahlen unterschiedlich geschwächt aus, je nachdem, ob sie nur die transparente Trägerplatte allein (Strahlen 13) oder zusätzlich noch die lichtempfindlichen Bereiche 12. die im Falle von Cadmiumsulfid eine hellgelbe Färbung haben.durchdrungen haben.
Die derart geschwächten Lichtstrahlen 13 und 14 gelangen /u dem /weiten Wandlerclemcnt, das mit den F i g. 4a und 4b veranschaulicht ist.
Auch bei dem /weiten Wandlerclemcnt ist eine transparente Trägerplatte 15 vorgesehen, auf welche zuerst die lichtempfindliche Schicht 16 beispielsweise auf der gesamten Fläche aufgedampft ist. Auf diese Schicht 16 sind anschließend die z. B. aus transparentem Gold bestehenden lichtunempfindlichen elektrischen Kontaktbahnen 17 aufgetragen, die in ihrer Gesamtheit zwei Äste entsprechend den Ästen 8 und 9 in den Fig. Ib und 2b einer zweiteiligen bifilaren Spirale bilden. Auf diese Weise werden bei diesem Wandlerele-
to ment gemäß F i g. 4a und 4b und ebenso gemäß F i g. 2b elektrisch parallelgeschaltete lichtempfindliche Teilbereiche gebildet, während bei dem Wandlerelement gemäß F i g. 3a und 3b sowie 2a die lichtempfindlichen Bereiche elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Die Reihenfolge der Schichten 16 und 17 und auch die Reihenfolge der Fotowiderstände kann vertauscht werden.
Die auf das zweite Wandlerelement auffallenden Lichtstrahlen 14 treten als Lichtstrahlen 18 mit geringfügig reduzierter Intensität wieder aus, da die weitgehend transparenten Schichten 16 und 15 nur wenig Licht absorbieren. Stärker - ..schwächt werden die auf die elektrische Kontaktbahr. 17 auftreffenden Lichtstrahlen 13, so daß sich die Lichtstrahlen 19 in ihrer Intensität von derjenigen der Lichtstrahlen 18 stärker unterscheiden.
Mit Fig.5 ist die Zuordnung der Wandlerelemente gemäß Fig.3b und 4b einer erfindungsgemäßen optischen Einheit dargestellt. Zwischen den beiden
jo Wandlerelementen, einerseits aus Trägerplatte 11 mit lichtempfindlicher Schicht 12 und -andererseits aus Trägerplatte 15 mit lichtempfindlicher Schicht 16 und Leitern 17 besteht, befindet sich die dünne Isolierfolie 2.
Im Hinblick auf die erfindungsgemäße Kombination gemäß F i g. 7 zweier solcher Einheiten gemäß F i g. 5 ist zu fordern, daß beim Durchdringen des Wandlerelementes gemäß F i g. 5 die Intensität der Lichtstrahlen 18 und 19 gleich groß ist, wenn z. B. auf die Vorderseite Lichtstrahlen 6 von gleicher Intensität auftreten, d. h..
keine Bildstruktur gegeben ist, so daß durch die F.inheit gemäß Fig.5 keine zusätzliche Rasterstruktur bewirkt wird, die in unerwünschter Weise die optisch nachgevrdnete zweite Einheit gemäß Fig. 5 beeinflussen würde.
Folglich muß die Transparenz 9 der Schichten, z. B. diejenige der Goldschicht 17, derart gewälilt werden, daß die resultierenden Transparenzen uer Schichten 12 und 17 gleich groß werden. Hiernach gilt
<7|8 = <7l9
<7l8 = Qw ■ Qn ■ Qi ■ </l6 ■ Um
<7l9 = Qn ■ Qi Qv ■ Q\b ■ Qm
Mit:
und
wird: gl7 - Qn
Mit F i g. 6 ist eine erste Anwendungsmöglichkeit zweier erfindungsgemäßer Wandleranordnungen zur automatischen Scliarfeinstellung eines mit der Linse 23 symbolisierten Objektivs veranschaulicht. Wie die Zeichnung zeigt, befindet sich im Strahlengang des Objektivs 23 ein gegenüber diesem um tT geneigter.
ei halbdurchlässiger Spiegel 22. Hinter dem Spiegel ist im Abstand / eine erste erfindungsgemäße Wandlerelementcnanordnung vorgesehen, während di'j /vvcile.
Wandlerelcmcntcnanordnung 21 senkrecht zum Strah-
lengang seitlich vom Spiegel 22 in einem Abstand Ι+Λ vorgesehen ist. Der Abstand des /weiten Wandlcrelcmentes 21 vom Mittelpunkt des Objektivs ist also um die optische Weglänge (5 größer als derjenige des ersten Wandlcrelementes 20.
Im Soll-Zustand, also bei Scharfeinstellung, betragt die Bildweite b für beide Einheiten
In diesem Fall ist der Feinkonirast bei beiden Wandlerelemcntcnanordnungen 20 und 21 in deren lichtempfindlichen Ebene weder im Maximum noch im Minimum.,
Zweckmäßigerweise werden die von den Anordnungen 20 und 21 erzeugten Signale den Eingängen eines nicht dargestellten Differenzverstärkers zugeführt. Ist die obengenannte Beziehung erfüllt, so erzeugt dieser Differenzverstärker infolge Gleichheit der Eingangssignaie an seinem Au»gai'ig kein Korrckiürsignn!. Befindet sich dagegen das abzubildende Objekt näher am Objektiv als es der Objektiveinstellung entspricht, dann wird die Bildweite b'> b, und es gilt
gestciiert wird.
Nach einem weiteren Aiisfiihrungsbcispicl gemäß
F i g. 7 kann auf den tcildurchlässigen Spiegel 22 der Anordnung gemäß F i g. 6 ganz verzichtet werden.
■' wodurch sich eine sehr kompakte Wandlerelcmenten· anordnung ergibt.
Bei dieser Anordnung sind zwei gleichartig aufgebaute, mechanisch-optische Einheiten 20 und 21 unter Zwischenschaltung einer transparenten Distanzplatte ίο 24 fest miteinander verbunden, zweckmäßigerweise verklebt.
Die Distanzplatte bestimmt im wesentlichen den für die Vergleichsnvssung benötigten Versatz Λ zwischen den beiden Wandlerclementenanordnungcn 20 und 21. ti Mit einer lichtabsorbierenden Schicht 25 wird das gesamte optische System nach hinten rcflcktionsfrei abgeschlossen.
Nachdem infolge der Transparenzen q2n der ersten Wandlerelementenanordnung 20 die Lichtintensität der
Die Folge ist, daß das in der lichtempfindlichen Schicht der Wandlerelemer.tenanordnung 21 erzeugte Bild »schärfer«, dagegen das in der lichtempfindlichen Schicht der Wandlerelementenanordnung 20 erzeugte Bild »unschärfer« wird. Die mit den Wandlerelementenanordnungen 20 und 21 erzeugten und den Eingängen des Differenzverstärkers zugeführten Signale unterscheiden sich voneinander, so daß am Ausgang des Differenzverstärkers ein Korrektursignal erzeugt wird, mit welchem ein Servo-Motor zur automatischen Nachstellung des Objektivs auf optimale Schärfe 2'jf die ;".'.'£!!£ Einheit 2! !reffenden ( ii-hKtrahlrn geringer ist und damit die Widerstandswerte der Fotowiderstände in der Anordnung 21 bei gleicher Schichtdicke höher als derjenigen der Anordnung 20 würden, sollte die Stärke (d]\) der lichtempfindlichen Schienten der Anordnung 21 im Vergleich zur Stärke ((/20) der lichtempfindlichen Schichten in der Anordnung 20 in erster Näherung folgende Beziehung erfüllen:
"30
Q 20
In diesem Fall besitzen die einander entsprechenden Fotowiderstände der beiden optisch hintereinander gelegenen Wandlerelementenanordnungen 20 und 21 etwa gleich große Widerslandswerte, wenn keine Bildstruktur vorhanden ist. Unter dieser Voraussetzung ist eine optimale Nullpunkt-Stabilität der Vergleichsanordnung über einen großen Helligkeitsbereich gegeben.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Anordnung, bestehend aus wenigstens zwei fotoelektrischcn Wandlerelementen, die jeweils durch einen Teil eines sie gemeinsam beleuchtenden Uchtstronv zur Abgabe von Ausgangssignalen angeregt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Wandlerelement (1) lichtdurchlässige Bereiche aufweist und das erste und das zweite Wandlerelement (1 und 3) unter Bildung einer fotoelektrischen Einheit so übereinander angeordnet sind, daß durch die lichtdurchlässigen Bereiche des ersten Wandlerelementes (1) das auf die lichtempfindlichen Bereiche des zweiten Wandlerelementes (3) fallende Licht gelangt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Bereiche des ersten und zweiten Elementes (1 und 3) einander entsprechende Strukturen aufweisen.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Bereiche des ersten und zweiten Elementes (1 und 3) übereinander angeordnet sind, wobei die lichtempfindlichen Bereiche wenigstens des ersten Elementes (1) lichtdurchlässig sind und die Lichtstrahlen eine wirksame Zone des lichtempfindlichen Bereiches im zweiten Element (3) erreichen, nachdem sie den lichtempfindlichen Bereich des ersten Elementes passiert haben.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch geL· nnzeichnet, daß die beiden Elemente (1 und 3) über ein elpktrisch isolierendes, optisch transparentes Zwischenstück (2) miteinander verbunden sind.
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