DE3211257A1

DE3211257A1 - Bildpositionsdetektor

Info

Publication number: DE3211257A1
Application number: DE19823211257
Authority: DE
Inventors: Motonobu Kawachinagano Osaka Matsuda; Toru Matsui; Yoshihiro Osaka Tanaka
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1981-03-26
Filing date: 1982-03-26
Publication date: 1982-11-04
Also published as: DE3211257C2

Description

Bildpositionsdetektor
Die Erfindung betrifft einen Bildpositionsdetektor, insbesonde ihre eine VorrIchtung, die ein LicIitaufnahmeelcment und eine Signalprozessorschaltung zur Ermittlung der Position des auf dem Lichtaufnahmeelement erzeugten Bildes aufweist.
Es gibt bereits verschiedene Bildpositionsdetektoreinrichtungen, von denen eine in der DE-OS 1 956 014 beschrieben ist. Das Lichtaufnahmeelement wird dabei durch eine Anordnung von zahlreichen Lichtaufnahmeeinheiten wie Photodioden gebildet, und eine Schaltung empfängt von jeder Lichtaufnahmeeinheit das Ausgangssignal und stellt fest, welche der Lichtaufnahmeeinheiten das Bild empfängt. Da jede Lichtaufnahmeeinheit eine bestimmte Größe haben muß und da eine Anzahl von Lichtaufnahmeeinheiten vorgesehen ist, um einen bestimmten Grad der Genauigkeit zu erzielen, hat das Lichtaufnahmeelement ziemlich große Abmessungen.
Eine verbesserte Bildpositionsdetektorvorrichtung ähnlich der vorstehend beschriebenen ist in der DE-OS 29 09 090 erläutert. Die für die Erfassung der Bildposition dabei verwendete Schaltung erlaubt das Erfassen eines Bildes, das auf einer einzigen Einheit der Anordnung von lichtaufnehmenden Einheiten gebildet ist oder auf zwei oder mehr Einheiten in übergreifender oder überbrückender Weise, so daß die Genauigkeit der Feststellung erhöht ist. Die Schaltung ist jedoch komplizierter und braucht mehr Bauteile.
Ein weiterer Typ von Bildpositionsdetektor ist in der japanischen Patentveröffentlichung 50-29 330 beschrieben.
Danach wird das Lichtaufnahmeelement von einer rechteckigen Photoleiterplatte, z. B. aus CdSe gebildet, an deren einer langer Seite ein Elektrodengurt und an deren gegenüberliegender langer Seite ein Widerstandsgurt angeordnet sind, Jeder Gurt besitzt an seinem Ende für einen äußeren Anschluß ei ne Klemme. Ei ne oy,tinche Anordnun befindet sich vor dem lichtaufnehmenden Element, die ein Linienbild hervorruft, das das Element derart überkreuzt, daß das Linienbild sich vom Elektrodengurt senkrecht über die Photoleiterplatte zum Widerstandsgurt hin erstreckt. Wenn das Linienbild ausreichend hell ist, ändert ein Querschnittsbereich der Photoleiterplatte, der von dem Linienbild getroffen wird, seinen Widerstand auf nahezu Null, und wenn die übrigen Bereiche der Photoleiterplatte ausreichend dunkel sind, ist ein Strompfad über das Linienbild zwischen dem Elektrodengurt und dem Widerstandsgurt gebildet, der somit einen geschlossenen Stromkreis zwischen den Klemmen über einen Teil des Elektrodengurtes, die Photoleiterplatte entlang dem I,inicnbild und einen Teil des Widercitantlsgurtes herstellt. Die Länge des im geschlossenen Strompfad enthaltenen Widerstandsgurtes bestimmt dann die Position des Bildes, so daß diese mit Hilfe des Widerstaiidswertes festgestellt werden kann.
Wenngleich der Bildpostionsdetektor nach der japanischen Patentveröffentlichung 50-29 330 einen einfacheren Aufbau als die-erstgenannten Vorrichtungen hat, sind damit doch folgende Nachteile verbunden: (a) Die Photoleiterplatte ist nur schwach empfindlich und hat eine ziemlich langsame Ansprechgeschwindigkeit. Sie kann also nur ein helles Objekt, das sich relativ lancJsam bewegt, erfassen. Wenn die Bildpositionsdetektorvorrich- tung eine eigene Lichtquelle besitzt, die Lichtstrahlen auf das Objekt aussendet und das reflektierte Licht empfängt, muß die Lichtquelle einen sehr hellen Lichtstrahl hervorbringen, der wiederum ein helles Bild auf dem Lichtaufnahmeelement erzeugt. Derart starke Lichtquellen verursachen jedoch klobige Abmessungen der Vorrichtung; (b) Da das Bild in Gestalt einer Linie auftritt und da es den Elektrodengurt und den Widerstandsgurt kreuzen muß, ist es nötig, den geometrischen Ort des Linienbildes in seiner I.ängsrichtung auszurichten. Mit anderen Worten, wenn iis Linienbild einen der Gurte nicht kreuzt, gibt die Bildpositionsdetektorvorrichtung keine korrekte Positionsangabe für das Bild auf dem Lichtaufnahmeelement an.
Ziel der Erfindung ist es, die oben beschriebenen Nachteile im wesentlichen zu beseitigen, so daß mit der Erfindung eine verbesserte Bildpositionsdetektorvorrichtung geschaffen wird, die ein verbessertes Lichtaufnahmeelement besitzt und eine verbesserte elektrische Schaltung, die mit diesem Lichtaufnahmeelement verbunden ist, um die Position des auf der Einheit hervorgerufenen Bildes festzustellen.
Ferner ist es für die Erfindung wesentlich, eine Bildpositionsdetektorvorrichtung der oben beschriebenen Art zu schaffen, mit der der Einfluß von Rausch- oder Streusignalen, die durch Umfeldlicht erzeugt werden, unterdrückt werden kann.
Die erfindungsgemäße Bildpositionsdetektorvorrichtung soll überdies kompakt und zu geringen Kosten leicht herstellbar sein.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Bildpositionsdetektorvorrichtung, welche Lichtaufnahmemittel zum Aufnehmen eines Bildes aufweist, die dann ein durch das Bild hervorgerufenes elektrisches Signal erzeugen, sowie eine Signalverarbeitungsschaltung für die Verarbeitung des elektrischen Signals uncl zum Frz(ucleTl e tnes Positionssignals, das die Position des Bildes auf den LlchtavlEnalllulernitteln erkennen läßt. Gekennzeichnet ist die Erfindung dadurch, daß die Lichtaufnahmemittel eine Halbleitervorrichtung aufweisen mit einem Substrat aus n- oder p-Halbleitermaterial, auf dem wenigstens ein Bereich der entgegengesetzten Leitfähigkeitstype ausgebildet ist. Dieser Bereich der entgegenyesetzten Leitfähigkeitstype erzeugt,wenn das Bild auf das Substrat fällt, einen Photostrom als elektrisches Signal, das der Signalverarbeitungsschaltung zugeführt wird.
Anhand verschiedener Ausführungsformen, die in der Zeichnung näher dargestellt sind, wird die Erfindung nachfolgend im einzelnen erläutert. Es zeigen: Fig. 1a eine schematische Ansicht eines Lichtaufnahmeelementes gemäß der Erfindung, in der die Grundstruktur dargestellt ist; Fig. ib einen Schnitt nach der Linie Ib - Ib in Fig. 1a; Fig. 1c ein Ersatzschaltbild des Lichtaufnahmeelementes der Fig. 1a mit einer zugehörigen Schaltung zum Messen des vom Lichtaufnahmeelement erzeugten Stroms; Fig. 1d ein Diagramm über die Beziehung zwischen der Position des auf dem Lichtaufnahmeelement erzeugten Bildes und dem von ihm hervorgebrachten Strom; Fig. 2a das Schemabild eines anderen Grundaufbaus des Lichtaufnahmeelementes nach der Erfindung in Draufsicht; Fig. 2b eine Schnittdarstellung nach der Linie 1Ib - lib in Fig. 2a; Fig. 2c ein Schaltbild mit einer Ersatzschaltung des Lichtaufnahmeelementes der Fig. 2a und einer zugehörigen Schaltung zum Messen der von dem Lichtaufnahmeelement erzeugten Ströme; Fig. 2d ein Diagramm der Beziehungen zwischen der Position eines auf dem Lichtaufnahmeelement der Fig. 2a hervorgerufenen Bildes und den davon erzeugten Strömen; Fig. 3a eine Draufsicht eines wiederum anderen Lichtaufnahmeelementes gemäß der Erfindung; Fig. 3b einen Schnitt nach der Linie Ilib -IIIb in Fig. 3a; Fig. 3c ein Diagramm der Beziehung zwischen der Position des auf dem Lichtaufnahmeelement der Fig. 3a hervorgerufenen Bildes und den davon erzeugten Strömen; Fig. 4 das Scllaltbild eines Bildpositionsdetektors nach einem ersten Ausftihrungsbeispiel der Erfindung; Fig. 5 das Schaltbild eines Bildpositionsdetektors nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 6 einen Plan der Ausgangssignale, die von den Komparatoren in der Schaltung der Fig. 5 abgegeben werden; Fig. 7 eine schematische Draufsicht einer ersten Abwandlungsform eines Licht aufnahmeelementes gemäß der Erfindung; Fig. 8 ein Diagramm der Beziehung zwischen Strom und Position des Bildes auf dem Lichtaufnahmeelement der Fig. 7; Fig. 9 eine Ansicht wie Fig. 7, in der jedoch speziell eine Variation des Elementes hervorgehoben ist; Fig. 10 eine zweite Abwandlungsform des Lichtaufnahmeelementes nach der Erfindung in diagrammar tiger Ansicht; Fig. 11 ein Diagramm der Beziehung zwischen Strom und Position des Bildes auf dem Lichtaufnahmeelement der Fig.
10; und Fig. 12 bis 17 schematisierte Ansichten von weiteren Modifikationen des Lichtaufnahmeelementes gemäß der Erfindung.
Die Figuren 1a und 1b zeigen den Grundaufbau eines Lichtaufnahmeelementes 2, das in einer erfindungsgemäßen Bildpositionsdetektorvorrichtung verwendet wird; das Element besteht aus einer n-Halbleiterplatte 4, in der ein p-Halbleiterbereich 6, z. B. durch Störstellendiffusion, ausgebildet I,';t. Wcnn auf dem 13i Ltiauf nnllmcclcmcn t 2 an einer vom p-Bereich 6 um die Strecke D entfernten Stelle ein Linienbild mit einer Breite von 15,7 ß erzeugt wird, wirkt das Lichtaufnahmeelement 2 als Photodiode und erzeugt einen Photostrom I, der zwischen der Halbleiterplatte 4 und dem Bereich 6 fließt.
Ein Ersatzschaltbild des Lichtaufnahmeelementes 2 ist in der Fig. 1c zusammen mit einer Strommeßschaltung dargestellt, die die Größe des erzeugten Photostroms I mißt. Die Strommeßschaltung wird durch eine Spannungsquellc Vcc, einen Transistor Tr und ein Strommeßgerät A gebildet. Aus der Schaltung der Fig. 1c ist erkennbar, daß an der Photodiode (Lichtaufnahmeelement) 2 eine negative Vor spannung Vcc-Vbc anliegt, wobei Vbe die Spannung zwischen Basis und Emitter des Transistors Tr ist. Aus Versuchen wurde eine Kurve gemäß Fig. 1d gewonnen. An der Abszisse der Fig. 1d ist der Abstand D in ß und auf der Ordinate der normierte Strom in einer logarithmisch komprimierten Skala aufgetragen. Das Diagramm zeigt, daß der Strom 1 mit größer werdendem Ahstand D stark abnimmt.
Aus den Versuchen sind folgende Tatsachen abzuleiten: (i) Ist die Intensität des einfallenden Lichtes konstant, dann ist der erzeugte Photostrom vom Abstand D abhängig; (ii) Ist der Abstand D fest, dann verhält sich der erzeugte Photostrom I proportional zur Lichtintensität.
Durch Ausnutzung der Tatsache (i) ist es möglich, durch Messen des erzeugten Stroms I den Abstand D zu bestimmen, sofern das auftreffende Licht konstant ist. Unter Ausnutzung der Tatsachen (i) und (ii) ist es möglich, durch die Messung des erzeugten Stroms I den Abstand D zu bekommen und den gemessenen Strom durch eine Messung der Lichtintensität zu korrigieren.
Zur Durchführung obiger Gedanken, insbesondere des letzteren, ist ein verbessertes Lichtaufnahmeelement 10 entwickelt worden, das nachfolgend in Verbindung mit den Figuren 2a bis 2d beschrieben wird.
Das verbesserte Lichtaufnahmeelement 10 hat einen ähnlichen Aufbau wie das oben beschriebene Lichtaufnahmeelement 2, besitzt jedoch zwei p-Bereiche 14 und 16 in der n-Halbleiterplatte 12. Die p-Bereiche 14 und 16 haben voneinander einen bestimmten Abstand, beispielsweise 835 . cnn das Linienbild 8 mit einer Breite von 15,7 ß zwischen den p-Bereichen 14 und 16 auftrifft, dann wirken diese Bereiche 14 und 16 zusammen mit der n-Halbleiterplatte 12 als zwei unabhängige Photodioden, so daß ein Strom zwischen der Halbleiterplatte 12 und dem Bereich 14 und ebenfalls ein Strom zwischen der Halbleiterplatte 12 und dem Bereich'16 fließ.
Damit ist ein Strom 11, der durch den Bereich 14 fließt, abhängig vom Abstand D1 zwischen dem Linienbild 8 und dem Bereich 14, und ein Strom I2 , der durch den Bereich 16 fließt, abhängig vom Abstand D2 zwischen dem Linienbild 8 und dem Bereich 16.
Ein Schaltbild mit dem Lichtaufnahmeelement 10 und einer Strommeßschaltung für das Messen der Ströme 11 und I2, die durch die Bereiche 14 und 16 fließen, zeigt die Fig. 2c.
Die Strommeßschaltung enthält zwei Transistoren Tr1 und Tr2, zwei Strommesser A1 und A2 und eine Spannungsquelle Vcc. In der Fig. 2c sind Spannungen Vbe1 und Vbe2 als die Spannungen zwischen Basis und Emitter der Transistoren Trl bzw.
Tr2 bezeichnet. Die Beziehung zwischen Strom I1 und Abstand D1 sowie zwischen Strom I2 und Abstand D2 ist jeweils in der Fig. 2d aufgezeichnet, in der an der Abszisse die Abstände D1 bzw. D2 und an der Ordinate die normierten Ströme I1 und I2 in logarithmischem Maßstab aufgetragen sind.
In der Fig. 2d zeigt die Kurve den Strom I1, der durch den Bereich 14' fließt, welche der Kurve in der Fig. ld ähnlich ist, sowie eine weitere Kurve 16' des Stroms durch den Bereich 16. Da die Bereiche 14 und 16 symmetrisch zur Mitte des Lichtaufnahmeelementes 10 angeordnet sind, sind auch die Kurven 14' und 16' bezüglich der Mittellinie symmetrisch.
Die beiden Ströme 11 und I2 können zwar aufgrund der Helligkeit des Linienbildes 8 und auch aufgrund von Änderungen des Umfeidlichtes variierten, doch treten solche änderungen ja mit demselben Maß für beide Ströme I1 und I2 auf, so daß es möglich ist, durch Bildung des Verhältnisses zwischen den Strömen I1 und I2 , also eines Parameters I1/I2, eine Beziehung zu den Abständen D1 oder D2 unabhängig von der Helligkeit des Linienbildes 8 oder der Umfeldhelligkeit herzustellen. Mit anderen Worten, mit Hilfe.eines derartigen Verhältniswertes können die oben beschriebenen Anderungen in ihrer Wirkung ausgeschaltet werden, so daß die Abstände D1 oder D2 durch Verwendung nur des Parameters I1/I2 gewonnen werden können.
Als nächstes werden bevorzugtc Ausführungsbeispiele der Ab-5 tandsmeßvorr ich tung gemäß der Erfindung beschrieben.
Zunächst werden die Figuren 3a und 3b betrachtet, die ein erfindungsgemäßes Lichtaufnahmeelement 20 zeigen. Das Lichtaufnahmeelement 20 enthält eine n-Halbleiterplatte 22 von Rechteckgestalt. Auf der oberseitigen Fläche der n-Halbleiterplatte 22 sind zwei längliche Bereiche 24 und 26 vom p-Halbleitertyp beispielsweise durch Diffusion einer Störstellensubstanz wie Bor, Gallium oder Indium ausgebildet. Die zwei länglichen Bereiche 24 und 26 haben einen bestimmten Absiand voneinan(1cr und vcr]aufen qenau zucjnander parallel. Uber die Oberseite der n-Halbleiterplatte 22 ist eine transparente dünne Schicht 28 (etwa 1 A stark) aus Siliziumoxid (SiO2) ausgebreitet, die elektrisch nicht leitend ist. Die Schicht 28 hat enge Schlitze 28a, 28b und 28c über den Bereichen 24 und 26 sowie an einer Stelle, die sich nicht zwischen den Bereichen 24 und 26 befindet, etwa eine Zone benachbart im Bereich 26 und vom Bereich 24 entfernt, wie dies in der Fig. 3b dargestellt ist. Elektroden 30a, 30b und 30c sind auf der Siliziumoxidschicht 28 über den Schlitzen 28a, 28b und 28 c angebracht, so daß sie mit den p-Bereichen 24 und 26 und der n-Platte 22 verbunden sind.
Es sei bemerkt, daß die Elektroden 30a und 30b ausreichend lang sind, so daß sie die Bereiche 24 und 26 vollständig bedecken und dadurch verhindern, daß die p-Bereiche 24 und 26 direkt durch die Lichtstrahlen getroffen werden, so daß keinerlei unerwünschte Ströme durch die Lichtstrahlen, die direkt auf die Bereiche 24 und 26 fallen könnten, erzeugt werden. Die Elektroden 30a, 30b und 30c sind über entsprechende Zuführleitungen wie den Verbindungsdrähten 26a, 26b und 26c mit Anschlußklemmen 32a, 32 und 32c auf einem Keramiksubstrat 34 verbunden. Das Keramiksubstrat 34 wird durch eine Grundplatte gebildet, die eine Aussparung oder Vertiefung 36a für die Aufnahme des lichtaufnehmenden Elementes 20 hat, und einer Dccklttc 38. Die Anschlüsse 32a, 32b und 32c werden zwischen der Grundplatte 36 und der Deckplatte 38 gehalten. Eine elektrisch leitende Schicht 40 befindet sich zwischen dem Lichtaufnahmeelement 20 und der Grundplatte 36. Es sei hier bemerkt, daß die Anschlüsse 32a, 32b, 32c und die Schicht 40 aus einem metalllsierten Film bestehen, der z. B. aus Wolfram in einer Dicke von etwa 10 Z hercjestellt ist.
Wenn ein Bild 8 von z. B. Kreisform auf dem Lichtaufnahmeelement 24 zwischen den Elektroden 30a und 30b auftrifft, wird zwischen dem p-Bereich 24 und dem n-Bereich 22 ein Photostrom IL1 hervorgerufen, und folglich fließt der so erzeugte Strom ILl zwischen den Elektroden 24e und 24g.
Zugleich wird ein Photostrom IL2 zwischen dem p-Bereich 26 und dem n-Bereich 22 erzeugt, und es fließt ein Strom zwischen den Elektroden 24f und 24g. Wie aus der vorangehenden Beschreibung verständlich, steht der Strom IL1 in Beziehung zum Abstand D1 zwischen dem Bereich 24 und dem Fleck, an dem das Bild 8 gebildet ist, und der Strom IL2 in 12cziehung zum Abstand D2 zwischen dem Bereich 26 und dem leck, an dem das Bild 8 gebildet ist. Die Beziehung zwischen dem Strom ILl und dem Abstand D1 sowie zwischen dem Strom IL2 und dem Abstand D2 ist in dem Diagramm der Fig. 3c dargestellt, in dem die Abszisse die Abstände D1 bzw. D2 und die Ordinate in logarithmischem Maßstab die Ströme logIL1 bzw. logIL2 anzeigt.
In der Fig. 4 ist eine Ausführungsform einer Bildpositionsdetektorvorrichtung gezeigt, in der das Lichtaufnahmeelement 20 aus den Figuren 3a bis 3c und eine Signalverarbeitungsschaltung CKT1 eingesetzt sind. Das Lichtaufnahmeelement 20 wird in Verbindung mit einer Optik verwendet, die eine mm?l 1 i.n',(? 42 aufweist, voll der ein bild e eines 1 2.iclgegenstandes auf dem Lichtaufnahmeelement 20 abgebildet wird. Die gezeigte Optik erhält das vom Gegenstand abge- gebene Licht. Die Anschlüsse 32a und 32b des Lichtaufnahmeelements 20, die in Fig. 4 schematisiert dargestellt sind, sind mit der Signalverarbeitungsschaltung CKT1 verbunden, und zwar genauer mit Eingängen von Lichtmeßschaltungen 44 und 46, um das Rausch- oder Störsignal zu eliminieren, das durch das Umfeldlicht hervorgerufen wird, und um nur das gewünschte Signal zu verstärken. Der Anschluß 32c ist an Masse geführt und außerdem mit den Masseanschlüssen der Lichtmeßschaltungen 44 und 46 verbunden. Letztere haben jeweils gleichen Aufbau und sind im einzelnen in der DE-OS 30 30 635 beschrieben.
Der Ausgang der Lichtmeßschaltung 4 ist einer logarithmierenden Schaltung 48 aus mehreren in Reihe liegenden Dioden zugeführt. Eine an den Dioden 48 auftretende Spannung steht somit in Beziehung zum logarithmierten Wert des diesen Dioden zugeführten Stroms. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel erhalten die Dioden 48 den Strom IL1, so daß an der Anode der Dioden 48 eine Spannung des Wertes logIL1 auftritt.
Gleiches gilt für den Ausgangswert der Lichtmeßschaltung 46 die mit einer logarithmierenden Schaltung 50 verbunden ist, welche aus in Reihe liegenden Dioden besteht, so daß gemäß der Erfindung an der Diode der Dioden 50 eine Spannung des Wertes logIL2 abgreifbar ist.
Die Spannungen logIL1 und logIL2 werden einem Differentialverstärker 52 aus Transistoren Tr3, Tr4, Tr5 und Tr6 und einer Konstantstromquelle 54 eingegeben. Genauer ist die Spannung logIL1 an die Basis des Transistors Tr3 und die Spannung logIL2 an die Basis des Transistors Tr4 geführt.
Im Differentialverstärker 52 wird die Spannung logIL2 von der Spannung logIL1 subtrahiert, und der dieser Differenz (logIL1 - logIL2) entsprechende Wert tritt am Emitter des Transistors Tr6 auf. Der Fachmann erkennt, daß diese Differenz (loglLl - logIL2) gleich ist log(IL1/IL2), was der Logarithmus des Verhältnisses zwischen den Strömen IL1 und IL2 ist. Die Differenz (logIL1 - logIL2) wird dann einem Verstärkertransistor Tr7 und weiter einem Widerstand 56 für die Verstärkung der Differenz(logIL1 - logIL2) auf einen gewünschten Pege3wert Zucfiihrt und auch zum Ändern der Impedanz. An der Ausgangsklemme 58 tritt somit eine Spannung auf, die dem Wert log(IL1/IL2) entspricht, und dieser Wert zeigt die Position des Bildes auf dem Lichtaufnahmeelement 20 an.
Da das Lichtaufnahmeelement 20 aus einem Halbleiter besteht, wird die oben beschriebene Bildpositionsdetektorvorrichtung (ausschließlich der Linsenanordnung) vorzugsweise durch einen einzigen Chip von Halbleitersubstrat als IC-Einrichtung ausgebildet, um sowohl Größe als auch Herstellungskosten der Bildpositionsdetektorvorrichtung zu verringern.
Gerade Vorrichtungen mit klcinen Abmessungen eignen sich für den Einsatz in einer Kamera.
In der Fig. 5 ist eine Bildpositionsdetektorvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, daß die verwendete Optik des zweiten Ausführungsbeispiels einen Strahlprojektor aufweist, der von einer Lichtquelle, z. B.
einer Leuchtdiode 60, und einer Linse 62, die einen punktförmigen Lichtstrahl auf einen Zielgegenstand lenkt, gebildet wird. Die Linse 62 zusammen mit der Leuchtdiode 60 befindet sich in bestimmtem Abstand zur Sammellinse 42, wobei ihre optischen Achsen etwa zueinander parallel liegen.
Der reflektierte Punktlichtstrahl wird von der Sammellinse 42 zusammengefaßt, wodurch auf dem Lichtaufnahmeelement 20 cin punktförmiger Liciitfeck gebildet wird.
Es sei bemerkt, daß das in der Fig. 5 gezeigte zweite Ausfährungsbeispiel auch die Optik verwenden kann, die im ersten Ausführungsbeispiel cJezciell ist, oder daß das erste Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 die Optik des zweiten Ausführungsbeispiels verwenden kann.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist das Lichtaufnahmeelement 20 mit einer Signalverarbeitungsschaltung CKT2 verbunden, zu der die Lichtaufnahmeschaltungen 44 und 46 und die Logarithmierschaltungen 48 und 50 gehören, die so aufgebaut sind, wie sie bereits in Verbindung mit der Signalverarbeitungsschaltung CKT1 beschrieben wurden.
Der Ausgang der Logarithmierschaltung 48, die das Spannungssignal logIL1 hervorbringt, ist mit dem Direkteingang eines Operationsverstärkers 64 verbunden, der Ausgang der Logarithmierschaltung 50, die das Spannungssignal logIL2.hererbringt, mit dem Invertiereingang des Operationsverstärkers 64. Der Operationsverstärker 64 gibt an seine' Ausgangsklemme CO ein H-Signal ab, wenn logIL1 größer als logIL2 ist, dagegen ein L-Signal bei logIL1 kleiner als logIL2.
Die Spannung loglL1 von der Logarithmierschaltung 48 wird außerdem dem Direkteingang der beiden Operationsverstärker 66 und 72 und die Spannung logIL2 der Logarithmierschaltung 50 dem Direkteingang der beiden Operationsverstärker 68 und 74 zugeführt.
Es sei hier bemerkt, daß die Operationsverstärker 66 und 68 zusammen mit npn-Transistoren T8 und T9 und der Konstantstromquelle 70 einen Maximalspannungsdetektor MAX bilden, der die ihm zugeführte Maximal spannung feststellt und hervordringt, und daß die Operationsvcrstcirker 72 und 74 zusammen mit pnp-Transistoren T10 und T11 und der Konstantstromquelle 76 einen Minimalspannungsdetektor MIN bilden, der die Minimalspannung feststellt und hervorbringt, die ihm zugeführt wird.
Der Aufbau des Maximalspannungsdetektor MAX ist folgender.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 66 ist mit der Basis des Transistors T8 verbunden, dessen Kollektor mit einer Konstantspannungsquelle +V in Verbindung steht, während sein Emitter unmittelbar auf den Umkehreingang des Operationsverstärkers 66 rückgeführt ist, so daß ein Spannungsfolger gebildet wird. Somit ist die vom Emitter des Transistors T8 hervorgebrachte Spannung dieselbe wie die dem Direkteingang des Operationsverstärkers 66 zugeführteSpannung. In gleicher Weise ist der Ausgang des Operationsverstärkers 68 mit der Basis des Transistors T9 verbunden, dessen Kollektor mit der Konstantspannungsquelle +V Verbindung hat, während sein Emitter unmittelbar auf den Umkehrei ngang des Operationsverstärkers 68 rückgeführt ist.
Die Emitter der Transistoren T8 und T9 sind miteinander an einem gemeinsamen Punkt J1 verbunden. Die Ronstantstromquelle 70 liegt zwischen diesem gemeinsamen Punkt J1 und Masse.
Der Aufbau des Minimalspannungsdetektors MIN ist dem des Maximalspannungsdetektors MAX ähnlich und unterscheidet sich in folgenden Punkten. Die Kollektoren der Transistoren T10 und T11 liegen an Masse, und die Konstantspannungsquelle 76 ist zwischen die Konstantspannungsquelle +V und einen Verbindungspunkt J2 cin(lescllaltet, an den die beiden Bmitter der Transistoren T10 und T11 geführt sind.
Der Ausgang dcs Maximalspannungsdetektors MAX, d.h. der Verbindungspunkt J1, ist mit dem Direkteingang eines Operationsverstärkers 78 verbunden, dessen Umkehreingang mit einer Konstantspannungsquelle, z. B. einer Batterie 88, Verbindung hat. Die Konstantspannungsquelle 88 gibt eine Referenzspannung einer bestimmten Größe ab. Der Ausgang des Operationsverstärkers 78 ist auf die äußere Anschlußklemme C5 geführt. Wenn der Verbindungspunkt J1 eine Spannung hat, die höher als die Referenzspannung ist, wird vom Operationsverstärker 78 an der Klemme C5 ein H-Signal erzeugt. Wenn der Operationsverstärker 78 ein L-Signal erzeugt, bedeutet dies, daß das auf dem Lichtaufnahmeelement 20 hervorgerufene Bild für die Erkennung zu dunkel ist, da der Gegenstandsabstand zu groß ist (unendlicher Abstand). Der Verbindungspunkt J1 ist außerdem über in Reihe liegende Widerstände 90, 92, 94 und 96 mit einer Konstantstromquelle 98 in Verbindung, die mit ihrer anderen Seite an Masse liegt, wodurch die am Verbindungpunkt J1 auftretende Spannung in geeigneter Weise geteilt wird, und an den Enden der aneinandergrenzenden Widerstände Teilspannungen auftreten, d.h. z. B. zwischen den Widerständen 90 und 92 oder zwischen dem Widerstand 96 und der Xonstantstromquelle 98. Die Verbindung zwischen den Widerständen 90 und 92 ist mit dem Umkehreingang eines Operationsverstärkers 80 verbunden. Gleiches gilt für die Verbindungen zwischen den Widerständen 92 und 94, zwischen den Widerständen 94 und 96 und zwischen dem Widerstand 96 und der Konstantstromquelle 98, die'jeweils mit den Umkehreingängen von Operationsverstärkern 82, 84 bzw. 86 verbunden sind.
Der Ausgang des Minimalspannungsdetektors MIN, d.h. der Verbindungspunkt J2, ist mit der Direkteingang der Operationsverstärker 80, 82, 84 und 86 verbunden, deren jeweilige Ausgänge an äußere Anschlußklemmen Cl, C2, C3 und C4 geführt sind. Die Operationsverstärker 80, 82, 84 und 86 bilden einen Diskriminator DIS, der eine Kombination von H- und L-Signalen an den Klemmen C1 bis C4 bildet, welche auf dem Verhältnis der Ausgangswerte der Maximal- und Minimal-Spannungsdetektoren MAX und MIN beruhen.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der oben beschriebenen Bildpositionsdetektorvorrichtung in Verbindung mit den Figuren 3c, 5 und 6 beschrieben. Wenn sich das auf dem Lichtaufnahmeelement 20 erzeugte Bild in seiner linken Hälfte befindet, d.h., wenn D1 kleiner als D2 in Fig. 3c ist, ist die Beziehung zwischen logIL1 und logIL2 so, daß logIL1 größer als logIL2 ist mit der Folge, daß der Operationsverstärker 64 ein H-Signal an seiner Klemme CO erzeugt. Bei in det sich dagegen das Bild in der rechten Hälfte, dann ist die Beziehung umgekehrt, so daß der Operationsverstärker 64 ein L-Signal erzeugt. Mit anderen Worten, das Ausgangssignal des Verstärkers 64 gibt Auskunft darüber, ob sich das Bild in der rechten oder linken Hälfte des Lichtaufnahmeelements 20 befindet.
Im Maximalspannungsdetektor MAX erzeugt der Transistor T8 eine Spannung, die dieselbe Größe wie die Spannung hat, die dem Direkte ngang des Operationsverstärkers 66 zugeführt wird, d.1i. logIL1, und der Emitter des Transistors T9 bringt eine Spannung hervor, die dieselbe Größe wie die Spannung hat, die dem Direkteingang des Operationsverstärkers 68 zugeführt wird, also logIL2. Da die Emitter dieser Transistoren T8 und T9 miteinander am Verbindungspunkt J1 verbunden sind, erhalten die beiden Umkehreingänge der Verstärker 66 und 68 die größere der Spannungen logIL1 und logIL2.
Ist logIL1 größer als logIL2, befindet sich das Bild also in der linken Hälfte des Lichtaufnahmeelementes 20, dann erhalten die beiden Umkehreingänge der Verstärker 66 und 68 die Sl)annullcg logIL1. Der Operationsverstärker 68 erzeugt dann ein L-Signal, wodurch Transistor T9 gesperrt wird. Damit hält der Verbindungspunkt J1 die Spannung loqIL1, die die yrößcrc der beiden Spannungen loglLl und logIL2 ist, welche dem Maximalspannungsdetektor MAX zugeführt wird.
Im Minimalspannungsdetektor MIN erzeugt der Emitter des Transistors T10 eine Spannung logIL1, die dieselbe Größe wie die Spannung hat, die dem Direkteingang des Operationsverstärkers 72 zugeführt wird, und der Emitter des Transistors T11 erzeugt eine Spannung logra,2, tlic e.;el be Cr5Be wie die Spannung hat, die dem Direkteingang des Operationsverstärkers 74 zugeführt wird. Da die Emitter dieser Transistoren T10 und T11 miteinander im Verbindungspunkt J2 verbunden sind, erhalten beide Umkehreingänge der Verstärker 72 und 74 den kleineren Wert der beiden Spannungen logIL1 und logIL2. Ist logIL1 größer als logIL2, dann erhalten die beiden Umkehreingänge der Verstärker 72 und 74 die Spannung logIL2. Der Operationsverstärker 72 gibt dann ein H-Signal ab, wodurch der Transistor T10 gesperrt wird.
Somit hält der Verbindungspunkt J2 die Spannung logIL2, also den kleineren Wert der beiden Spannungen logIL1 und logIL21 die dem Minimalspannungsdetektor MIN zugeführt werden.
Die vom Maximalspannungsdetektor MAX erzeugte Spannung, d.h. die Spannung des Verbindungspunktes J1,wird in vier verschiedene Spannungspegelwerte durch die in Reihe liegenden Widerstände 90, 92, 94 und 96 unterteilt, und die so entstandenen Teilspannungen werden mit der vom Minimalspannungsdetektor MIN hervorgebrachten Spannung, d.h. also der Spannung des Verbindungspunktes J2, verglichen. Wenn die Spannung von J1 nahezu gleich der Spannung von J2 ist, sind sämtliche Teilspannungen kleiner als die Spannung des Verbindungspunktes J2, so daß in diesem Fall sämtliche Verstärker 80, 82, 84 und 86 H-Signal an ihren Ausgängen C1 bis C4 haben, wie dies in der Tabelle der Fig. 6 in den Sl,niton Z5 und ZG aufgeführt ist. Ist die Spannung des Verbindungspunktes J1 etwas größer als die Spannung des Verbindungspunktes J2, dann kann die erste Teilspannung, die sich zwischen den Widerständen 90 und 92 ergibt, grösser als die Spannung des Verbindungspunktes 52 sein, und die übrigen Teilspannungen werden kleiner als die Spannung dieses Verbindungspunktes J2 sein. In diesem Fall gibt der Verstärker 80 L-Signal an seiner Ausgangsklemme C1 ab, während die übrigen Verstärker 82, 84 und 86 H-Signal produzieren, wie dies in den Zeilen Z4 und Z7 in Fig. 1 gezeigt ist.
Nimmt die Spannung des Verbindungspunktes J2 zu, so ändern die Verstärker ihre Ausgangswerte von H nach L in einer Abstufung zu den höheren Bezugsziffern hin. Diese Änderung läßt fünf unterschiedliche Kombinationen von Ausgangswerten der Ausgangsklemmen C1 bis C4 zu, was in der Fig. 6 aus den Spalten Z1 bis Z5 bzw. Z6 bis Z10 zu erkennen ist. Die Kombinationen in den Spalten Z1 bis Z5 der Fig. 6 ergeben sich, wenn der Verstärker 64 H-Signal abgibt, wenn also logIL1 größer als logIL2 ist, während die Kombinationen der Spalten Z6 bis Z10 sich ergeben, wenn der Verstärker 64 L-Signal erzeugt, wenn also logiLl kleiner als logIL2 ist.
Die Kombinationen in den einzelnen Spalten erhält man also, wenn das Bild in einer bestimmten Zone zwischen den beiden p-Bereichen 24 und 26 auf dem Lichtaufnahmeelement 20 gebildet wird. Die Spalten Z1 bis Z10 bezeichnen also zehn verschiedene Zonen auf dem Lichtaufnahmeelement, wie dies in der Fig. 3c angedeutet ist, wobei die Breite jeder einzelnen Zone durch entsprechende Wahl des Widerstandswertes der Widerstände 90, 92, 94 und 96 beeinflußbar ist. Es ist also durch Kombination der Ausgangswerte der Klemmen CO bis C5 möglich, genau die Position des Bildes auf dem Lichtaufnahmeelement 20 festzustellen.
I,s versteht sich , daß dirc1i Unterte lien d<:'r Spannung des Verbindungspunktes J1 in mehrere rleilwerte die Anzahl der Zonen erhöht werden kann, so daß damit eine Erhöhung der Detektorauflösung und -genauigkeit möglich ist.
In Fig. 7 ist eine erste Abwandlungsform des Lichtaufnahmeelementes 100 gezeigt, das im Vergleich mit dem LichtaufnahmeeAemcnt 20 weitere Elektroden 30d und 30e besitzt die parallel und in GecJcnüberstellunc3 zueinander sowie in senkrechter Richtung zu den Elektroden 30a und 30b angeordnet sind, so daß das Bild 8 zwischen den Elektroden 30a und 30b und auch zwischen den Elektroden 30d und 30e auftrifft.
Es sei bemerkt, daß unter den Elektroden 30d und 30e ebenfalls ein Streifen eines p-Bereichs in derselben Weise wie unter den Elektroden 30a und 30b ausgebildet ist. Wenn also ein Bild 8 auf dem Lichtaufnahmeelement 100 entsteht, fließt Strom durch die Elektrode 30d, der in einer Beziehung zu dem Abstand zwischen dem Bild und der Elektrode 30d steht, und ein weiterer Strom durch die Elektrode 30e, der in einer Beziehung zum Abstand zwischen dem Bild 8 und der Elektrode 30e steht. Die Elektroden 30a und 30d sind gemeinsam an einen Anschluß 32a und die Elektroden 30b und 30c an den gemeinsamen Anschluß 32b geführt.
Bei Ausbildung eines Bildes 8 auf dem Lichtaufnahmeelement 100 fließt ein Strom über die Elektrode 30a und ein weiterer über die Elektrode 30d. Verschiebt sich das Bild von der Elektrode 30a weg oder zu ihr hin, jedoch parallel zur Elektrode 30d, so ändert sich der Strom von der Elektrode 30a in einer weiten Spanne, während der Strom von der Elektrode 30d konstant bleibt. Das Änderungsausmaß des Stroms von der Elektrode 30a bleibt groß auch nach der logarithmischen Kompression, wie dies in Fig. 8 gestrichelt gezeichnet ist. Eine strichpunktierte Linie in Fig. 8 stellt den Strom von der Elektrode 30d dar, der ebenfalls logarithmiert worden ist.
Wenn die Ströme von den Elektroden 30a und 30d jedoch zusammengefaßt und diese Summe dann logarithmiert worden ist, ändert sich der logarithmierte Stromwert nur mäßig, wie dies die ausgezogene Linie in Fig. 8 wiedergibt. Dies stellt für die Auswahl geeigneter Operationsverstärker und anderer elektrischer Bauteile, die eine gewisse Betriebsspanne haben, einen Vorteil dar. Gleiches gilt auch für die von den Elektroden 30b und 30e abgenommenen Ströme.
Das I,ici taufnahmeelemen t iui der Fig. 9 stellt eine Vlriante gegenüber dem der Fig. 7 dar. Anstelle einer äußeren Zusammenfassung der Elektroden 30a und 3d sind diese unmittelbar auf der Halbleiterplatte 22 miteinander in Verbindung. Dasselbe gilt für die Elektroden 30b und 30e.
Da das Lichtaufnahmeelement der Fig. 9 in derselben Weise arbeitet wie das der Fig. 7, kann eine nähere Beschreibung hier unterbleiben.
In der Fig. 10 ist eine zweite Abwandlungsform des Lichtaufnahmeelementes 102 gezeigt, bei der wenigstens eine der Elektroden 30a, 30b, im vorliegenden Fall die Elektrode 30a, eine Aussparung 30R von einer Breite W und einer Tiefe R auf cit'.r 30lJ gegenelektroden 30b zugewandten Seite Jiat , so daß dadurch ein Teil des p-Bereichs freiliegt. Bei der Verschiebung des Bildes 8 gegen die Elektrode 30a steigt der Strom von der Elektrode 30a in der oben beschriebenen Weise an, und wenn das Bild 8' sich über die Elektrode 30a schiebt, sinkt der Strom allmählich, wie es die ausgezogene Linie im Bereich B' der Fig. 11 erkennen läßt. Das Ausmaß der Stromabnahme wird groß, wie durch die strichpunktierte Linie dargestellt, wenn die Breite W der Aussparung 30R sehr klein ist. Eine derart graduelle Abnahme des Stromwertes, die die ausgezogene Kurve zeigt, kann zur Anzeige benützt werden, daß das Bild 8 auf die Elektrode 30a trifft.
Eine dritte Ausfü}1rungsform des erfindungsgemäßen Lichtaufnahmeelementes 104 zeigt Fig. 12 mit Elektroden 30a und 30e, die den in die n-lialbleiterplatte 22 hineindiffundierten p-Bereich überdecken. Es ist zwar in der Fig. 12 keine Masseelektrode gezeigt, doch ist diese vorhanden, wie bereits in Verbindung mit der n-Halbleiterplatte 22 an früherer Stelle beschrieben.
Auch die nachfolgend angesprochenen Ausführungsbeispiele besitzen eine derartige Masseelektrode, die jedoch in der Darstellung und der nachfolgenden Beschreibung der Kürze wegen weggelassen ist. Auch versteht es sich, daß sich unter den jeweils in der Beschrcibung-erwähnten Elektroden die p-Bereiche befinden.
Sobald das Bild 8 sich gegenüber der Elektrode 30a und parallel zur langgestreckten Elektrode 30e verschiebt, steht der von der Elektrode 30a abgegebene Strom in Beziehung sowohl zur Position des Bildes als auch zu seiner Helligkeit, während der von der Elektrode 30e stammcnde Strom nur eine Abhängigkeit von der Helligkeit des Bildes aufweist. Durch Ausnützen der Stromwerte von den Elektroden 30a und 30e ist es deshalb möglich, ein Signal zu gewinnen, das nur von der Position des Bildes 8 abhängig ist.
Ein viertes Ausführungsbeispiel eines Lichtaufnahmeelementes 106 mit vier Elektroden 30f, 30g, 30h und 30i, die auf einer Diagonalen der n-Halbleiterplatte 22 mit bestimmtem Abstand zueinander in Verschiebungsrichtung des langgestreckten Bildes 8 angeordnet sind und jeweils einen p-Bereich überdecken, ist in der Fig. 13 gezeigt. Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Position des Bildes 8, die sich sehr stark ändern kann, festzustellen.
Fig 14 zeigt eine fünfte Ausführungsform eines Lichtaufnahmeelementes 108, auf dem mehrere (z. B. vier) Elektroden 30j, 30k, 30m und 30n parallel zur Verschiebungsriclltung des Bildes 8 aufgereiht sind. Eine (nicht gezeigte) Schal- tung dient dazu, zu erkennen, welche der Elektroden 30j, 30k, 30m und 30n den höchsten Strom abgibt. Mit dieser Anordnung kann die Lage des Bildes 8 in digitaler Form bestimmt werden. Werden außerdem die Elektroden noch dichter angeordnet, läßt sich die Bildposition mit hoher Genauigkeit erkennen.
Ein sechstes Ausführungsbeispiel des Lichtaufnahmeelementes 10 mit zwei langgestreckten Elektroden 30p und 30q zeigt Fig. 15. Dabei ist die eine Ele]ntrode 30p gegenüber der Bildverschiebungsrichtung etwas schräg gestellt, während die andere Elektrode 30q parallel zurBildverschiebungsrichtung liegt. Durch Wahl der Schrägung der Elektrode 30p kann eine bestimmte Stromänderungscharakteristik in Bezug auf die Bildverschiebung erhalten werden.
Fig. 16 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel des Lichtaufnahmeelementes 112. Mehrere, z. B. drei, langgestreckte p-Bereiche 25a, 25b und 25c befinden sich zwischen den langgestreckten Elektroden 30a und 30b. Die p-Bereiche 25a, 25b und 25c sind nicht von Elektroden überdeckt und vcrlaufen zueinander mit bestimmtem Abstand parallel. Wenn das Bild 8 sich über einen dcr p-Bereiche 25a, 25b, 25c hinwegbewegt, bleibt der an den Elektroden 30a oder 30b abgenommene Strom konstant, und stellt man eine solche konstante Stromphase fest, so kann damit die Position des Bildes 8 erkannt werden.
Fig. 17 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel des Lichtaufnahmeelementes 114 mit Elektroden 30s und 30t zusätzlich zu den Elektroden 30a und 30b. Die Elektroden 30s und 30t verlaufen parallel zueinander und einander gegenübergestellt oberhalb und unterhalb einer Fläche zwischen den Elektroden 30a und 30b. Wenn die Elektroden 30s und 30t mit Schaltungen gleich denen in den Figuren 4 oder 5 verbunden sind, 'kann die Position des Bildes in zwei Dimensionen bestimmt werden.
In der Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß die Halbleiterp1aLtci 22 ein n-iialbleitermaterial ist, in das ein p-Störstellenmaterial hineindiffundiert ist. Sclbstverständlich können die beiden Leitungstypen vertauscht sein Auch ist, die Erfindung nicht an das Hineindiffundieren gebunden, sondern die p-Bereiche können beispielsweise auch durch Ioneninjektion gebildet sein. Wenn das Lichtaufnahmeelement aus Halbleitermaterial gebildet ist, läßt sich eine Schaltung, wie die in den Figuren 4 oder 5 gezeigte, die mit dem Lichtaufnahmeelement in Verbindung steht, als integrierte Schaltung auf derselben Halbleiterplatte ausbilden. Damit erhält man kompakte Abmessungen der Bildpositionsdetektorvorrichtung nach der Erfindung, die sich besonders für den Einsatz in einer Kamera eignet.
Wenn ein auf der Platte hervorzurufendes Bild ausreichend klein im Vergleich zum Abstand zwischen den Elektroden ist, basiert das von den Elektroden hervorgebrachte Stromsignal auf dem durch dieses Bild hervorgerufenen Photostrom. Sämtliche von den Elektroden abgegebenen Signale enthalten dann dieselbe Information von der Helligkeit des Bildes. Durch Bilden eines Verhältnisses zwischen den gewonnenen Signalen kann deshalb ein Signal erhalten werden, das von der Helligkeit des Bildes unabhängig ist und nur mit der Position des Bildes in Beziehung steht. Das Signal muß also nicht hinsichtlich eines Fehlers korrigiert werden, der durch Helligkeitsänderungen entsteht oder durch die Abweichung zwischen den optischen Achsen der Lichtabgabeeinrichtung und der Lichtempfangseinrichtung. Es ist außerdem unnötig, irgendwelche mechanischen Abstimmungen vorzunchmen, wie etwa die Ausrichtung der Position einer Zylinderlinse, die für die Herstellung eines langgestreckten Bildes benutzt wird. Leerseite

Claims

Bfldpositionsdetektor Patentansprüche 1. Bildpositionsdetektor mit Lichtaufnahmemitteln für den Empfang eines Bildes, die ein durch das Bild hervorgebrachtes elektrisches Signal erzeugten, und einet Sic3nalvcrarbeitungsschaltung, in der das elek-trisclle Signal verarbeitet und ein Positionssignal erzeugt wird, welches die Position des Bildes auf den Lichtaufnahmemitteln darstellt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Lichtaufnahmemittel eine Halbleitervorrichtung (2; 4; 20; 10C; 102; 104; 106; 108; 110; 112, 114) mit einem Substrat (4; 12; 22).aufwelsen,welches durch ein n-oder p-Halbleitermaterial gebildet wird, und daß auf dem Substrat (4; 12; 22) wenigstens ein Bereich (6; 14, 16; 24, 26) in Form des entgegengesetzten Halbleitertyps ausgebildet ist und dieser Bereich bei Auftreffen des Bildes auf dem Substrat als elektrisches Signal, das der Signaiverarbe itungsschaltung zugeführt w:ird, einer Photostrom erzeugt 2. Bildpositionsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über jeden der Bereiche eine lichtundurchlässige F.lektrode (30a, 30b; 30d, 30e; 30f, 30g, 30h, 30i; 30j, 30k, 30m, 30n; 30p, 30q; 30s, 30t) ausgebreitet ist.
3. Bildpositionsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitervorrichtung einen ersten und einen zweiten, auf dem Substrat ausgebildeten Bereich (14, 16; 24, 26) des dem Substrat entgegengesetzten Halbleitertyps aufweist, welche voneinander einen bestimmten Abstand haben.
4. Bildpositionsdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitervorrichtung ein erstes elektrisches Signal aufgrund eines zwischen dem ersten Bereich und einer Fläche auf dem Substrat, auf der das Bild ausgebildet ist, erzeugten Photostroms und ein zweites elektrisches Signal aufgrund eines Photostroms zwischen dem zweiten Bereich und der Fläche erzeugt.
5. Bildpositionsdetektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite elektrische Signal der Signalverarbeitungsschaltung (CKT1, CKT2) zuführbar sind.
6. Bildpositionsdetektor nach Anspruch 5, dadurch g2kennzei.chnet, daß dii Signalverarbeitungsschaltung (CKT1) eine erste Logarithmierschaltung (44) für die logarithmische Xompression des ersten elektrischen Signals und zum Erzeugen eines er-~ten logari Lhmier Len Signales, eine zweite LogariL-Imier chaltung (46) für die logarithmische Kompression des zweiten elektrischen Signals und zum Erzeugen eines zweiten loga- rithmierten Signals und eiren Differentialverstärker aufweist, der das erste und das zweite logarithmierte Signal erhält und ein der Differenz zwischen den beiden logarithmierten Signalen entsprechendes Differenzsignal erzeugt, das dem Verhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Signal entspricht.
7. Bildpositionsdetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltiing (CKT2) eine erste Logarithmierschaltung (44) zum logarithmischen Komprimieren des ersten elektrischen Signals und Erzeugen eines ersten logarithmierten Signals, eine zweite Logarithmierschaltung (46) zum logarithmischen Komprimieren des zweiten elektrischen Signals und zum Erzeugen eines zweiten logarithmierten Signals, eine erste Detecktorschaltung (MAX) zum Erkennen, welches der beiden logarithmierten Signale größer als das andere ist, eine zweite Detektorschaltung (MIN) zum Erkennen, welche der beiden logarithmierten Signale kleiner als das andere ist, eine Teilerschaltung (90, 92, 94, 96) zum Teilen eines durch die erste t cktorschaltung festgestellten ersten Signals in eine Vielzahl von Teilsignalen mit unterschiedlichen Spannungspegeln und eine erste Vergleichsschaltung (80, 82, 84, 86) zum Vergleichen jedes der Teilsignale mit dem durch die zweite Erkennungsschaltung festgestellten logarithmierten Signals aufweist, wobei das Ausgangssignal der ersten Vergleichsschaltung ein Maß für die Position des Bildes auf dem Substrat darstellt.
8. Bildpositionsdetektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitunqsschaltung (CKT2) eine zweite Vcrgleichsschaltung (64) zum Vergleichen des ersten logarith- mierten Signals mit dem zweiten und zum Erzeugen eines Pegelsignals von einem ersten Pegelwert, wenn das erste logarithmierte Signal größer als das zweite logarithmierte Signal ist, und einen zweiten Pegelwert, wenn das erste loyarithmierte Signal kleiner als das zweite logarithmierte Signal ist, aufweist, wobei das Pegelssignal zusammen mit dem Ausgangssignal der ersten Vergleichs schaltung für die Erkennung der Position des Bildes auf dem Substrat dient.
9. Bildpositionsdetektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung (CKT2) eine Bezugssignalerzeugerschaltung (88) für die Bildung eines Bezugssignals und eine dritte Vergleichsschaltung (78) zum V&rgleichen des von der ersten Detektorschaltung (MAX) erzeugten logarithmierten Signals mit dem Bezugssignal und Erzeugen eines weiteren Pegelsignals aufweist, das einen ersten Pegelwert besitzt, wenn das logarithmierte Signal größer als das Bezugssignal ist, und einen zweiten Pegelwert, wenn das logarithmierte Signal kleiner als das Bezugssignal ist, wobei das Bezugssignal einen durch die Helligkeit des auf dem Substrat ausgebildeten Bildes bestimmten Pegelwert hat.
10. Bildpositionsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der das Licht unterbrechenden Elektrode den (30a) eine Aussparung(30R) hat, durch die ein Teil des unter der lichtabschirmenden Elektrode (30a) ausgebildeten Bereichs freigelegt ist.
11. Bildpositionsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung als integrierte Schal-Lung auf dem Substrat aisgebildet ist.
12. Bildpositionsdetektor nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Bereich langgestreckt ausgebildet sind, zueinander parallel verlaufen, einander gegenüber stehen und zwischen sich einen-Raum freilassen, wodurch die Position eines sich in zu den langgestreckten Bereichen senkrechter Richtung verschiebenden Bildes zwischen den Bereichen Ecststcl]:bar ist.
13. Bildpositionsdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Bereiche langgestreckt ausgebildet sind und, einander gegenüberstehend, parallel verlaufen und daß die Halbleitervorrichtung einen dritten und einen vierten Bereich von langgestreckter Gestalt aufweist, die einander gegenüberstehend zueinander parallel und senkrecht zum ersten und zweiten Bereich verlaufen, so daß die vier Bereiche eine Rechteckfläche umschließen, auf der sich das empfangene Bild senkrecht zu dem ersten und dem zweiten Bereich verlagert, wobei -jeweil:; der erste und (ICL dritte iowie der zweite und der vierte Bereich miteinancRer leitend verbunden sind.
14. Bildpositionsdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Bereich langgestreckt sind, zueinander, einen Winkel bildend, senkrecht stehen und zwischen sich einen eine Ecke bildenden Raum einschließen für das Auftreffen. eines Bildes, das sich senkrecht zum ersten Bereich verschieben kann.
15. Bildpositionsdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Bereich langgestreckt sind, der erste und der zweite Bereich zueinander parallel verlaufen und einander gegenüberstehen, die Halbleitervorrichtuny einen langgestreckten dritten und vierten Bereich aufweist, der dritte und vierte Bereich zueinander parallel und gegenüberstehend sowie in senkrechter Richtung zum ersten und zweiten Bereich verlaufen, der erste bis vierte Bereich mit lichtabschirmenden Elektroden (30a, 30b, 30s, 30t) bedeckt sind und eine Rechteckfläche umschließen, auf die das Bild. auftrifft, das in einer ersten Richtung senkrecht zum ersten und zweiten langgestreckten Bereich und in einer zweiten Richtung senkrecht zum dritten und vierten langgestreckten Bereich verla<jerbar ist, wobei der erste und zweite Bereich der Positionsfeststellung des Bildes bezüglich seiner Verschiebung in der ersten Richtung und der dritten und vierte Bereich der Positionsfeststellung des Bildes bezüglich seiner Bewegung in der zweiten Richtung dienen.
16. Bildpositionsdetektor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Lichtaufnahmemitteln eine Labqaheeinrlchtung (60, 62) zum Aussenden von Lichtstrahlen auf ein Ziel.objekt und eine optische Einrichtung (42) für das Konvergieren vom Zielobjekt reflektierter Lichtstrahlen und Bilden eines Bildes auf dem Substrat vorgesehen ist und daß die optische Einrichtung (42) um eine Basislänge einer Triangulation von den Lichtabgabemitteln (60) entfernt ist, wodurch die Halbleitervorrichtung als Entfernungsmeßelement wirkt.
17. Bildpositionsdetektor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung eine erste und eine zweite Lichtmeßschaltung (44, 46) zur Unterdrückung unerwünschter Signale, die vom Umfeldlicht stammen, und zum Ausfiltern nur des ersten bzw. des zweiten elektrischen Signals aufweist, wodurch das erste und zweite logarithmierte Signal in einer Beziehung zum logarithmischen Wert der von dem ersten und zweiten Bereich abgegebenen Photoströme stehen.