DE3013282A1

DE3013282A1 - Detektoranordnung fuer ein optisches system

Info

Publication number: DE3013282A1
Application number: DE19803013282
Authority: DE
Inventors: Norman L Stauffer
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1979-04-12
Filing date: 1980-04-05
Publication date: 1980-10-23
Also published as: JPS55143404A; US4246476A; DE3013282C2

Description

-A-

Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches System nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. In der älteren DE-OS 29 22 ist ein optisches System dargestellt und beschrieben, durch welches Strahlung von einer entfernten Szene durch eine Objektivlinse auf mehreren Elementarlinsen gebündelt wird, die in der Nähe der Bildebene der Objektivlinse angeordnet sind. Jede Elementarlinse erzeugt ein Bild der Austrittspupille der Objektivlinse und inder Nähe der Bildebene jeder dieser Elementarlinsen ist jeweils ein Paar von strahlungsempfindliehen Detektoren angeordnet, die Ausgangssignale erzeugen, welche für die Entfernungsmessung bzw. die automatische Fokussierung von Kameras verwendbar sind. Das Bild der Austrittspupille ist im allgemeinen kreisförmig, kann aber auch durch Maßnahmen wie sie in der älteren deutschen Patentanmeldung P.... dargestellt und beschrieben sind länglich oder oval gemacht werden. Es ist erwünscht, daß die Detektoren so groß wie möglich sind, um das für die Entfernungsmeßung bzw. automatische Fokussierung verfügbare Signal auf eine Maximum zu bringen. Die Form der Detektoren ist jedoch aus Gründen der leichteren Herstellung im allgemeinen rechteckförmig. Die rechteckförmigen Detektoren sind paarweise angeordnet, so daß sie in das kreisförmige bzw. längliche Bild der Austrittspupille hineinpassen. Die Größe der Bilder der Austrittspupille hängt von der Brennweite der Objektivlinse ab und da die am häufigsten verwendten Objektivlinsen eine maximale Blende im Bereich von f/1,4 - f/2,8 aufweisen, wird die Größe der Detektoren so gewählt, daß sie in das Bild passen, das von einer Linse mit dem Kennwert f/2,8 erzeugt wird. In einigen Fällen ist es jedoch erwünscht, Linsen zu benutzen, die eine größere Brennweite aufweisen, wobei sich das Bild der Blende eines Teleobjektivs beispielsweise durch den Wert f/4,0 bestimmt. In einem solchen Fall ist das Bild der von der Objektivlinse vorgegebenen Austrittspupille kleiner als die Detektoren und es können Fehler hinsichtlich der Detektor-Ausgangssignale auftreten.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein op-

03CG43/0820

tisches System der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß auch bei Verwendung von Objektivlinsen mit unterschiedlicher Brennweite korrekte Ausgangssignale durch die Detektoren erzeugt werden. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Bei dem optischen System gemäß der Erfindung wird eine Detektoranordnung vorgesehen, in welcher zwei Gruppen von Detektoren verwendet werden, die beide innerhalb des Bildes der Austrittspupille der Objektivlinse liegen, wobei jedoch eine Gruppe von Detektoren eine kleinere Abmessung als die andere Gruppe aufweist. Eine Schalteinrichtung ist vorgesehen, die eine Umschaltung zwischen den größeren und den kleineren Detektoren vornimmt. Bei der Verwendung eines Normalobjektives mit einer Blende zwischen f/d,4 und f/2,8 werden die : I^.axe der größeren Detektoren ausgewertet und bei der Verwendung eines speziellen Objektives wie beispielsweise einesTeleobjektives mit einer Blende kleiner als f/2,8 gelangen die Ausgangssignale der kleineren Detektoren zur Auswertung. Durch eine derartige Anordnung wird sichergestellt, daß auch bei einem Wechsel des Objektivs die die Strahlung erfassenden Detektoren insgesamt innerhalb des Bildes der Austrittspupille der Objektivlinse liegen wie dies für eine genaue Funktion des Systems erforderlich ist.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein optisches System bestehend aus Objektivlinse, Elementarlinsenanordnung und Detektoren;

Fig. 2 das von einer der Elementarlinsen gemäß

Figur 1 erzeugte Bild mit den darin angeordneten Detektoren;

Ü3CC43/O82G

Fig. 3 ein Ausführungsbeipiel der Detektoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung und ein schematisches Schaltkreisdiagramm der hierbei verwendeten Schalteinrichtung;

Fig. 4 ein schematisches Diagramm eines alternativen Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine der Detektoranordnungen gemäß Fig. 4

Gemäß Figur 1 besitzt eine Objektivlinse 10 eines optischen Systems bzw. die Aufnahmelinse einer Kamera eine optische Achse 12 entlang welcher die Linse 10 in Richtung der dargestellten Pfeile 14 beweglich ist. Die Linse 10 nimmt Strahlung von einer betrachteten Szene zur Linken auf und richtet diese Strahlung nach rechts zu einer Elementarlinsenanordnung 16, die in der Nähe der Bildebene der Linse 10 angeordnet ist. Die von der Linse 10 auf die Elementarlinsenanordnung 16 gerichtete Strahlung ist durch gestrichelte Linien 20 und 22 veranschaulicht. Die Elementarlinsenanordnung 16 besitzt auf der von der einfallenden Strahlung abgewandten Seite mehrere Elementarlinsen 26 und hinter jeder Elementarlinse ist ein Paar von strahlungsempfindlichen Detektoren 28 angeordnet. Die Elementarlinsen 26 können kleine Kugellinsen sein,um ein kreisförmiges Bild zu erzeugen, oder sie können eine zylindrische Form aufweisen, wie dies in der älteren deutschen Patentanmeldung P... dargestellt und beschrieben ist, um längliche Bilder der Austrittspupille der Objektivelinse 10 zu erzeugen. Die der einfallenden Strahlung zugewandte Oberfläche 32 der Elementarlinsenanordnung 16 ist f_al_schausgebildet; es kann jedoch auf dieser Seite eine Korrekturlinse angeordnet werden, wie dies in der älteren deutschöi Patentanmeldung P... dargestellt und beschrieben ist. Wenn sich

die Linse 10 entlang der Achse 12 aus ihrer fokussierenden Stellung herausbewegt, so verändert sich die von den einzelnen einer jeden Elementarlinse zugeordneten De tektoren empfangene Strahlung und ein zugeordneter Auswerteschaltkreis_/wie er beispielsweise in der älteren DE-OS 29 22 080 dargestellt und beschrieben ist, erzeugt ein Signal welches die Richtung anzeigt, in der die Linse 10 zum Zwecke einer richtigen Fokussierung verschoben werden muss. Dieses Signal kann entweder für die Anzeige eines nichtfokussierenden Zustandes oder für den Antrieb eines Motors benutzt werden^um die Linse 10 wieder in der richtigen fokussierenden Stellung zu positionieren.

Figur 2 zeigt eine Vergrößerung eines der Bilder der Austrittspupille der Linse 10,wie sie durch eine der Elementarlinsen gemäß Figur 1 erzeugt werden. Dieses Bild ist kreisförmig und durch eine gestrichtelte Linie 40 dargestellt. Wie bereits erwähnt kann dieses Bild der Austrittspupille auch oval oder länglich sein, wenn andere Arten von Elementarlinsen verwendet werden. Gemäß Figur 2 ist ein Paar rechteckförmiger Detektoren 42 und 44 innerhalb des Bildes 40 angeordnet, so daß jeder dieser Detektoren im wesentlichen die gleiche Strahlung empfängt, wenn sich die Objektivlinse 10 in einer richtig fokussierenden Stellung befindet. Während die rechteckförmige Gestalt der Detektoren am leichtesten herzustellen ist, können anders geformte Detektoren wie beispielsweise rechteckförmige Detektoren mit abgeschnittenen Ecken oder sogar halbkreisförmige Detektoren verwendet werden. Es ist ebenfalls aus Figur 2 erkennbar, daß die Detektoren hinsichtlich ihrer Abmessung so groß wie möglich sind^um maximale Ausgangssignale zu erzeugen,und daß sie andererseits klein genug sindjUm vollständig in das Bild zu jeder Zeit hineinzupassen. Wenn das Bild kleiner als in Figur 2 iargestellt sein würde, so würde das Ausgangssignal der Detektoren aufgrund der geringeren empfangenen Strahlung abnehmen und der Betrag der Abnahme hinsichtlich des Ausgangssignales beider Detektoren 42 und 44 könnte unterschiedlich sein, was zu einer falschen Anzeige führt. Das Bild 40 be-

030043/0820

3282

sitzt eine Größe, das von der maximalen Blende der Linse 10 abhängt und dementsprechend müssen die Detektoren 42 und 44 eine Größe aufweisen, die in das Bild der kleinsten Linse paßt, die in dem System verwendet werden kann und bei Normalobjektiven beispielsweise durch f/2,8 vorgegeben ist. Das Bild 40 kann größer sein als dies in Figur 2 dargestellt ist,wenn Linsen mit kleinerer Brennweite benutzt werden; aber solange, die Detektoren 42 und 44 insgesamt innerhalb des Bildes liegen,kann ein falsches auf eine nicht fokussierte Linse hinweisendes Signal nicht auftreten. Natürlich können kleinere Detektoren verwendet werden,um eine Anpassung an größere Brennweiten zu erzielen; aber in diesem Fall ist bei der Verwendung eines Normalobjektives nur ein kleineres Detektor-Ausgangssignal verfügbar und die verminderte optische Basis des Systems begrenzt die Genauigkeit der erzielbaren Fokussierung.

Figur 3 zeigt ein Systemen welchem zwei Detektorgrößen verwendet werden, wodurch dem optischen System ein Betrieb mit Linsen größerer Brennweite ermöglicht wird. In Figur 3 sind den gestrichtelten Kreisen 50, 52 und 54 Linsen mit den Kennwerten f/1,4, f/2,8 und f/4,0 zugeordnet. Innerhalb der durch die gestrichtelten Kreise50 und 52 angedeuteten Bilder ist ein erstes Paar von Detektoren 60 und 62 angeordnet und innerhalb des durch den gestrichelten Kreisi vorgegebenen Bildes ist ein zweites Paar von Detekroren 66 und 68 angeordnet. Die Detektoren 60 und 62 sind gerade so groß, daß sie in das von dem Normalobjektiv mit der größten Brennweite (f/2,8) erzeugte Bild noch hineinpassen, während die Detektoren 66 und 68 kleiner sind unä so groß gewählt sind, daß sie gerade in das durch das Teleobjektiv (f/4,0) erzeugte Bild hineinpassen. Die kleineren Detektoren 66 und 68 werden durch eine Schicht aus transparentem leitfähigem Material definiert und sie sind teilweise den größeren Detektoren 60 und 62 überlagert, wobei diese Anordnung in Figur näher dargestellt ist und nachfolgend noch beschrieben wird.

030043/0820

Bei dieser Anordnung empfangen die größeren Detektoren 60 und sowohl direkte Strahlung als auch Strahlung durch die kleineren Detektoren 66 und 68, wodurch ihr Ausgangssignal einen maximalen Wert einnimmt. Weitere in gleicher Weise angeordnete große Detektoren 70, 72, 74 und 76 sowie kleine Detektoren 80, 82, 84 und 86 sind in Figur 3 noch dargestellt, wobei jedoch diese drei Paare von Detektoren nur eine Auswahl aus der Gruppe von Detektoren darstellen und der Übersichtlichkeit wegen auf die Darstellung dieser weiteren Gruppen von Detektoren verzichtet wurde.

Die Ausgangssignale der Detektoren 70-7 6, 80-86 werden über Leitungen 90-104 Schalteinrichtungen 110 und 112 zugeführt. Die Schalteinrichtung 110 besitzt zwei Eingangsleitungen 120 und 122, die an Anschlüsse 124 und 126 angeschlo:?en sind. Die Leitungen 120 und 122 sind weiterhin über <ic;erstände 128 und 130 an Masse gelegt. Ein an eine positive Spannungsquelle 138 angeschlossener Schaltarm 136 kann durch ein Betätigungsglied 140 geschwenkt werden und wahlweise mit dem Anschluss 124 bzw. 126 in Eingriff gebracht werden. Das Betätigungsglied 140 steht mit dem Linsen-Halterungsmechanismus des optischen System in Verbindung, was nicht näher dargestellt ist, so daß bei Verwendung einer Linse mit einer maximalen Blende kleiner als f/2,8 der Schaltarm 136 in die untere an dem Anschluss 126 anliegende Stellung bewegt wird und bei Verwendung einer Linse mit einer maximalen Blende größer als f/2,8 ein Kontakt des Schaltarmes 136 mit dem oberen Anschluss 124 hergestellt wird. Diese Funktion kann verwirklicht werden, indem beispielsweise der Schaltarm 136 normalerweise durch eine Feder in der unteren Stellung vorgespannt wird, wenn Objektivlinsen mit geringer Brennweite verwendet werden und indem ein Stift an Linsen mit größerer Brennweite vorgesehen wird, der den Schaltarm 136 bei dem Einsetzen der Linse in das Kameragehäuse in die obere Stellung bewegt. Die Schalteinrichtungen 110 und 112 schalten die Paare der größeren Detektoren 70-76 immer dann in den Detektorschaltkreis ein, wenn eine Linse im Bereich f/1,4-f/2,8

030043/0820 ORIGINAL INSPECTED

verwendet wird und sie schalten die Paare der kleinen Detektoren 80-86 immer dannin 4. Detektorschaltkreis ein, wenn eine Linse mit einer maximalen Blende unterhalb von f/2,8 verwendet wird. Die Auswahl der maximalen Brennweiten und der dann zu verwendenden größeren bzw. kleineren Detektoren ist selbstverständlich dem Fachmann an die Hand gegeben.

Die Schalteinrichtungen 110 und 112 enthalten jeweils einen Schaltkreis,wie er in der vergrößert dargestellten Schalteinrichtung 150 in Figur 3 näher dargestellt ist. Die dort gezeigte Schalteinrichtung 150 umfaßt vier Feldeffekttransistoren 152-158. Die Steuerelektrodenanschlüsse der Transistoren 152 und 154 sind durch eine gemeinsame Verbindungsleitung 160 zu— sammengesehaltet und über eine Leitung 162 an einen Schaltungspunkt 163 geführt. Der Schaltungspunkt 163 ist über eine Leitung 165 mit dem oberen Ausgang der Schalteinrichtung 110 verbunden und weist die positive Spannung der Spannungsquelle 138 immer dann auf, wenn sich der Schaltarm 136 in der oberen an dem Anschluss 124 anliegenden Stellung befindet. Das positive Potential auf der Leitung 165 wird über die Leitungen 162 und 160 auf die Steuerelektrodenanschlüsse der Transistoren 152 und 154 geschaltet, wodurch diese durchgeschaltet werden. Das positive Potential wird von der Leitung 165 und an den Steuerelektroden der Transistoren 152 und 154 immer dann entfernt, wenn sich der Schaltarm 136 in der unteren an dem Anschluss anliegenden Stellung befindet. In diesem Fall sind die Transistoren 152 und 154 ausgeschaltet.

Die Steuerelektrodenanschlüsse der Transistoren 156 und 158 sind über eine Leitung 170 miteinander verbunden und diese Leitung ist über eine Leitung 172 an einen Schaltungspunkt 173 angeschlossen. Der Schaltungspunkt 173 ist über eine Leitung 175 mit dem unteren Ausgang der Schalteinrichtung 110 verbunden. Immer wenn sich der Schaltarm 136 in seiner unteren an dem Anschluss 126 anliegenden Stellung befindet, wird das positive Potential der Spannungsquelle 138 über die Leitungen

030043/0.820

175, 172 und 170 an die Steuerlektrodenanschlüsse der Transistoren 156 und 158 angelegt, wodurch diese eingeschaltet werden. Das positive Potential wird von der Leitung 175 und somit von den Steuerelektrodenanschlüssen der Transistoren 156 und 158 immer dann weggenommen, wenn der Schaltarm 136 sich in seiner oberen an dem Anschluss 124 anliegenden Stellung befindet. In diesem Fall sind die Transistoren 156 und 158 ausgeschaltet.

Das Ausgangssignal des großen Detektors 60 wird über eine Leitung 180 dem Quellenanschluss des Transistors 156 zugeführt, während das Signal des großen Detektors 62 durch eine Leitung 184 dem Quellenanschluss des Transistors 158 zugeführt wird. Somit sind immer dann,wenn der Schaltarm 136 seine untere Stellung einnimmt die Transistoren 156 und 158 eingeschaltet, wodurch die Signale auf den Leitungen 180 und 184 auf die Senkenanschlüsse der Transistoren 156 und 158 durchgeschaltet werden, welche an Leitungen 186 und 188 angeschlossen sind. Die Leitung 186 ist mit einem Schaltungspunkt 19O verbunden, der über eine Leitung 192 aus der Schalteinrichtung 15O herausgeführt wird. Die Leitung 188 ist mit einem Schaltungspunkt 194 verbunden, der auf einer Leitung 196 aus der Schalteinrichtung 150 herausgeführt ist. Die Signale auf den Leitungen 192 und 196 sind mit A₂ und B₂ bezeichnet und diese Signale werden einem die Scharfeinstellung ermittelnden Schaltkreis zugeführt, der nicht dargestellt ist. In gleicher Weise treten die Signale der kleinen bzw. großen Detektoren der Schalteinrichtungen 110 und 112 als Signale A« und B- bzw. A-, und B^ auf.

Der kleine Detektor 66 erzeugt ein Ausgangssignal auf einer Leitung 200, die auf den Quellenanschluss des Transistors 152 geführt ist, während das Ausgangssignal des kleinen Detektors 68 auf einer Leitung 204 auftritt und dem Quellenanschluss des Transistors 154 zugeführt wird. Immer wenn sich der Schaltarm 136 in seiner oberen den Anschluss 124 kontaktierenden

030043/0820

St ellung befindet, werden die Transistoren 152 und 154 durchgeschaltet, so daß die Signale auf den Leitungen 200 und 204 an den Senkenanschlüssen der Transistoren 152 und 154 auftreten, welche mit Leitungen 210 und 212 verbunden sind. Die Leitungen 210 und 212 sind ihrerseits an die bereits erwähnten Schaltungspunkte 190 und194 angeschlossen. Die Schaltungspunkte 163 und 173 sind über Leitungen 220 und 222 mit den oberen und unteren Eingängen der Schalteinrichtung 112 verbunden und die Ausgangsleitungen 224 und 226 dieser Schalteinrichtung 112 führen die positive Spannung der Spannungsquelle 138,wie sie auf der Leitung 120 oder 122 vorliegt und die über die Schalteinrichtungen 110, 150 und 112 zu der nächsten nicht dargestellten Schalteinrichtung und allen weiteren Schalteinrichtungen zugeführt wird.

Im Betrieb des optischen Systems, wenn eine Linse mit kleiner Brennweite (f/2,8) verwendet wird, befindet sich der Schaltarm 136 in seiner unteren Stellung, so daß die Transistoren 156 und 158 eingeschaltet sind, während die Transistoren 152 und 154 ausgeschaltet sind. Unter diesen Umständen sind die Ausgangssignale der großen Detektoren 60 und 62 mit den Ausgangsleitungen 192 und 196 verbunden und werden durch Fokussierschaltkreis ausgewertet. Wenn aber eine Linse mit größerer Brennweite (f/2,8-f/4,0) verwendet wird, so befindet sich Schaltarm in seiner oberen Stellung und die Transistoren 152 und 154 sind eingeschaltet, während die Transistoren 156 und 158 ausgeschaltet sind. In diesem Fall werden die Ausgangssignale der kleinen Detektoren 66 und 68 an die Ausgangsleitungen 192 und 196 zur Auswertung durch einen Fokussierschaltkreis angeschlossen.

Alle Schalteinrichtungen 110, 150 und 112 sowie alle nicht dargestellten Schalteinrichtungen werden zum gleichen Zeitpunkt bei der Umschaltung des Schaltarmesi3 6 umgeschaltet, so daß in allen Fällen,wo Objektivlinsen mit kleiner Brennweite verwendet werden, die Ausgangssignale A-] - A3 und B. - B₃ durch große Detektoren geliefert werden, so daß maximale Signale

Cl cLS

für die Auswertung durch*System vorliegen. Immer dann wenn

030043/0820

Objektivlinsen mit größerer Brennweite verwendet werden, werden die Ausgangssignale Aj - A3 und B-j - B^ durch kleine Detektoren geliefert , wodurch ein genaues wenn kleineres Signal für die Auswertung durch das System erzeugt wird.

Alternativ kann eine Schalteinrichtung verwendet werden, die die Ausgangssignale der großen und kleinen Detektoren immer dann kombiniert, wenn Linsen im Brennweitenbereich ff/1 ,4 - f/2,8 verwendet werden und die nur die Ausgangssignale der kleinen Detektoren an den Fokussierschaltkreis liefert, wenn Linsen mit einer Brennweite größer als f/2,8 verwendet werden. Beispielsweise zeigt Figur 4 drei Gruppen von Detektoranordnungen 300, 302 und 304/die mehr oder weniger kreisförmig ausgebildet sind, um das kreisförmige auf sie projizierte Bild besser erfassen zu können. Die Detektoranordnung 300 besteht aus einem Paar von großen sich weiter nach außen erstreckenden Detektorelektroden 306 und 308 und aus einem Paar von kleineren weiter innen liegenden Detektorelektroden 310 und 312. In gleicher Weise bestehen die Detektoranordnungen 302 und 304 aus Paaren von größeren Detektorelektroden 314 und 316 bzw. 324 und 326 und aus Paaren von kleineren Detektorelektroden 320 und 322 bzw. 330 und 332. Jede der Detektoranordnungen 300, 302 und 304 kann so aufgebaut sein, wie dies in Figur 5 dargestellt ist, wobei Figur 5 einen Querschnitt durch die Detektoranordnung darstellt. Auf einem Substrat 3 40 beispielsweise aus Silizium ist eine Materialschicht 3 42 angeordnet, die beispielsweise aus Siliziumdioxyd bestehen kann. In die Siliziumdioxydschicht sind die großen Detektorelektroden 314 und 316 und die kleinen Detektorelektroden 320 und 322 eingebettet. Die großen Detektorelektroden 314 und 316 besitzen die Form eines gestreckten Z, das sich über die Kanten der kleinen Detektorelektroden 320 und 3 22 erstreckt. Diese Detektorelektroden können aus dotiertem Polysilizium bestehen und sowohl die Detektorelektroden als auch das Siliziumdioxydmaterial 342 sind hinreichend transparent, so daß die auftreffende Strahlung durch die Siliziumdioxydschicht 342 und die Detektorelektroden 314, 316,320 und 322 hindurch-

030043/0820

-14-tritt und auf dem Siliziumsubstrat 340 auftrifft.

Gemäß Figur 4 sind die äußeren Detektorelektroden 306 und 308 über Leitungen 3 46 und 3 48 an eine Takteinheit 3 44 angeschlossen, und die kleineren inneren Detektorelektroden 310 und 312 sind über Leitungen 350 und 352 mit dieser Takteinheit 344 verbunden. In gleicher Weise sind die großen Detektorelektroden und 316 bzw. 324 und 326 über Leitungen 354 und 356 bzw. 366 und 368 an die Takteinheit 3 44 angeschlossen und die kleineren Detektorelektroden 320 und 322 bzw. 330 und 332 sind über Leitungen 358 und 360 bzw. 370 und 372an die Takteinheit 344 angeschlossen. Ein Linsenschalter 370,der mit demjenigen in Figur 3 übereinstimmen kann, ist über eine Leitung 3 80 mit der Takteinheit 3 44 verbunden.

Die aufgrund der auftreffenden Strahlung in jedem der Detektoren gemäß Figur 4 gesammelte Ladung wird periodisch zu einem CCD-Schieberegister 384 über ein Übertragungsgatter 386 übertragen. Die Übertragung erfolgt durch Takten des Übertragungsgatters und geeigneter Teile des Schieberegisters sowie der hieran angeschlossenen Detektorelektroden mittels Spannungsimpuls^ um periodisch die unter den Detektorelektroden aufgrund der auftreffenden Strahlung angesammelten Ladungen in entsprechende Schiebregisterteile zu übertragen. Ein weiteres Takten des Schieberegisters 384 überträgt diese Ladungen auf Ausgangsleitungen 390, 392, 394 und 396, wobei jede Leitung ein Signal entsprechend der Strahlungsintensität der Detektoren beider Paare einer Detektoranordnung führt. Die Leitungen 390-396 sind an einen Steuerschaltkreis und Algorithmusprozessor 398 angeschlossen, wie er beispielsweise in der älteren deutschen Patentanmeldung P... dargestellt und beschrieben ist. Der Prozessor 398 gibt ein erstes Ausgangssignal auf einer Leitung 400 aus, das an das Ubertragungsgatter 3 86 angeschlossen ist, er gibt ein zweites Ausgangssignal auf einer Leitung 402 aus, das an die Takteinheit 344 angeschlossen ist und er gibt ein drittes Ausgangssignal auf einer Leitung bzw. Leitungen 404 aus, die

030043/0820

an das Schieberegister 384 angeschlossen ist bzw.sind_;um die Übertragungsgeschwindigkeit der Ladungen zu dem Schieberegister 384 zu steuern. Die Leitung (Leitungen) 404 kann ebenfalls benutzt werden, um die Ladungsverschiebung durch das i'chieberegister 384 zu den Ausgangsleitungen 390-396 zu steuern. Das zweite Ausgangssignal des Prozessors 398 auf der Leitung 402 steuert über die Takteinheit 344 die Synchronisierung der Detektorelektrodenerregung mit der Ladungsübertragungsgeschwindigkeit.

Die Wahl der Periodendauer zwischen den Übertragungen der aufgrund der auftreffenden Strahlung angesammelten Ladungen von den Detektoren zu dem Schieberegister beeinflusst stark den mittleren Betrag solcher für einen bestimmten Bestrahlungspegel übertragenen Ladungen. Beispielsweise kann bei einem sehr hellen Bild die Pei-iodendauer relativ klein eingestellt werden, während für schwach ausgeleuchtete Bilder die Periodendauer relativ lang eingestellt werden kann. Diese Einstellung kann auf einem Vergleich in dem Algorithmusprozessor basieren, wobei ein Peferenzwert entweder mit der mittleren Ladung in dem Schieberegister oder mit der Maximalladung in irgendeinem Teil des Schieberegisters verglichen wird. Hierdurch kann das System bei unterschiedlichen Strahlungsintensitäten verwendet werden.

Wenn eine Linse mit einer größeren Blende verwendet wird, so wird über den Linsenschalter 370 die Takteinheit 3 44 zur Erzeugung von Signalen an alle Detektoren 306-316, 320-332 veranlaßt, so daß die gesamte Beleuchtungsfläche sowohl von den größeren als auch von den kleineren Detektoren eines jeden Paares erfaßt wird. Die sich ergebenden festgestellten Ladungen werden über das Übertragungsgatter 3 86 zu dem Schieberegister 384 übertragen,um Ausgangssignale auf den Leitungen 390-396 zur Auswertung durch das System zu erzeugen. Wenn eine Linse mit einer kleineren Blende verwendet wird, so veranlaßt der Linsenschalter 370 die Takteinheit 3 44 zur Erzeugung von Signalen, die nur den kleineren Detektoren 310, 312, 320, 322,

U30CU3/0820

-Ki-

und 3j2 zxvji"führt werden. Danach führt während jeder Auswerteperiode nur die aiii die kleineren Detektoren treffende Strahlung zu Ladungen, dir- durch das Übertragungsgatter 3 84 zu dem Schieberegister 38(i zur /»umwertung durch das System übertragen werden.

Us sei darauf verwiesen, daß die Detektoren nicht unbedingt transparent sein müssen und daß sich große und kleine Detektoren auch nicht überlappen müssen. Beispielsweise ist es möglich mehrere Gruppen von Eleinentarlinsen zu verwenden, so daß verschiedene Gruppen von Bildern der Austrittspupille an verschiedenen stellen gebildet werden. In diesem Fall können die kleinen Detektoren innerhalb einer Gruppe von Bildern der Austrittspupille angeordnet sein, während die großen Detektoren innerhalb einer anderen Gruppe angeordnet werden können. Im Zusammenhang mit den Figuren 4 und 5 ist es ferner möglich, weitere Detekioianordnungen auf der gegenüberliegenden Seite des Substrates 34O anzubringen und das gleiche Substrat für alle Detektoranordnuivjen ru verwanden. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen den eiii7(;lυλ r. Defehtoranordnungen noch verringert werden.

U300A3/0820

e e r" s e

ite

Claims

HONEYWELL INC. 1, &yj? Honeywell Plaza 1008012 Ge Minneapolis, Minn., USA Hz/umw Detektoranordnung für ein optisches System Patentansprüche:

1. Optisches System,insbesondere Entfernungsmeßsystem, mit einer Objektivlinse für die Erzeugung eines Bildes von einer entfernten Szene in einer ersten Bildebene, mit mehreren Elementarlinsen in der Nähe der er: an Bildebene zur Erzeugung mehrerer Bilder der Austrittspupille der Objektivlinse in einer zweiten Bildebene und mit einer Detektoranordnung in dieser zweiten Bildebene, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung mehrere erste und zweite Paare von Detektoren (70-7 6;80-86) aufweist und daß die strahlungsempfindlichen Flächen der ersten Paare sich von den strahlungsempfindlichen Flächen der zweiten Paare unterscheiden, um bei Verwendung von Objektiven unterschiedlicher Brennweiten f die strahlungsempfindlichen Flächen an die Größe der Bilder der Austrittspupille anzupassen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Detektoren der zweiten Detektorpaare an die einzelnen Detektoren der ersten Detektorpaare angrenzend angeordnet sind.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die angrenzende Anordnung eine

03C043/0820

wenigstens teilweise Überlappung der Detektoren der zweiten Detektorpaaie mit den einzelnen Detektoren der ersten Detektorpaare beinhaltet.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Detektoren der zweiten Detektorpaare (80-86) aus strahlendurchlässigem Material bestehen.

5. System nach Anspruch 1, wobei jeder Detektor ein den Betrag der empfangenen Strahlung anzeigendes Ausgangssignal erzeugt, gekennzeichnet du rch Schalteinric-htungen C110, 112,150) die in einem ersten Zustand die ersten Detektorpaare (70-7 6) und in einem zweiten Zustand die zweiten Detektorpaare (80-86) an einen Ausgang anschließen.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schalteinrichtungen vom ersten in den zweiten Zustand beim Wechsel von einer Objektivlinse mit einer ersten Brennweite zu einer Objektivlinse mit einer zweiten Brennweite gebracht werden.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die ersten und zweiten Detektorpaare ein Substrat aus Halbleitermaterial und eine darauf befindliche Schicht aus dielektrischem Material umfassen, wobei Detektorelektroden in die Schicht aus dielektrischem Material eingebettet sind und jeder Detektor bei seiner Bestrahlung Ladungen in dem Substrat in Abhängigkeit von der Intensität der Strahlung erzeugt.

8. System nach Anspruch 1 oder 7, gekennzeichnet durch ein teilweise in dem Substrat gebildetes Schieberegister (384) mit einem Ausgang und mit der Anzahl

03G043/0820

der Detektorpaare entsprechenden Eingängen und durch ein Übertragungsgatter (386) zur Übertragung der in den Detektoren erzeugten Ladungen an die Eingänge des Schieberegisters , um bei geeigneten Schiebefunktionen Signale am Ausgang zu erzeugen, die die Intensität der durch ausgewählte Detektorelektroden empfangenen Strahlung anzeigen.

9. System nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Detektorelektroden, des Übertragungsgatters und des Schieberegisters , um periodisch die in den Detektoren erzeugten Ladungen an die Eingänge des Schieberegisters zu übertragen.

10. System nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Feststellung der Ladungsmenge in dem Schieberegister nach einer Ladungsübertragung und zum Einstellen der Periodendauer zwischen solchen Übertragungen aufgrund eines Vergleichs der übertragenen Ladungsmenge mit einer Referenzgröße, die die geforderte Ladungsmenge in dem Schieberegister nach einer Ladungsübertragung vorgibt.

11. System nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Linsenschalter(370), der an die Steuereinrichtung angeschlossen ist und in einem ersten Zustand die Ansteuerung der ersten Detektorpaare und in einem zweiten Zustand die Ansteuerung der zweiten Detektorpaare hervorruft.

03CC43/082G