DE3211257C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildpositionsdetektoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-OS 19 56 014 ist eine Bildpositionsdetektoreinrichtung bekannt, die ein Lichtaufnahmeelement aufweist, welches durch eine Anordnung von zahlreichen Lichtaufnahmeeinheiten, wie z. B. Fotodioden, gebildet wird. Eine Schaltung empfängt von jeder Lichtaufnahmeeinheit deren Ausgangssignal und stellt fest, welche der Lichtaufnahmeeinheiten das Bild empfängt. Da jede Lichtaufnahmeeinheit eine bestimmte Größe haben muß und da mehrere Lichtaufnahmeeinheiten vorgesehen sind, um einen bestimmten Genauigkeitsgrad zu erzielen, weist das Lichtaufnahmeelement große Abmessungen auf.

In der DE 29 09 090 A1 ist eine ähnliche verbesserte Bildpositionsdetektoreinrichtung beschrieben. Die für die Erfassung der Bildposition verwendete Schaltung gestattet eine Bilderfassung, wobei das Bild auf einer einzigen Einheit einer Anordnung von lichtempfangenden Einheiten gebildet ist oder aber auch auf zwei oder mehreren Einheiten in übergreifender oder überbrückender Weise. Die Genauigkeit der Erfassung wird hierdurch erhöht. Jedoch ist die Schaltung kompliziert und benötigt zahlreiche Bauteile.

Ein weiterer Bildpositionsdetektortyp ist in der japanischen Patentveröffentlichung 50-29 330 beschrieben. Das Lichtaufnahmeelement wird von einer rechteckigen Fotoleiterplatte aus z. B. CdSe gebildet, an deren einer langen Seite ein Elektrodenband und an deren gegenüberliegender langen Seite ein Widerstandsband angeordnet sind. Jedes Band besitzt an seinem für einen äußeren Anschluß gedachten Ende eine Klemme. Eine optische Anordnung befindet sich vor dem lichtempfangenden Element, die ein Linienbild erzeugt, das das Element derart überkreuzt, daß das Linienbild sich vom Elektrodenband senkrecht über die Fotoleiterplatte zum Widerstandsband hin erstreckt. Wenn das Linienbild ausreichend hell ist ändert ein Querschnittsbereich der Fotoleiterplatte, welcher von dem Linienbild getroffen wird, seinen Widerstand auf einen Wert nahe null. Wenn die übrigen Bereiche der Fotoleiterplatte ausreichend dunkel sind, ist ein Strompfad über das Linienbild zwischen dem Elektrodenband und dem Widerstandsband gebildet, der somit einen geschlossenen Stromkreis zwischen den Klemmen über einen Teil des Elektrodenbandes, die Fotoleiterplatte entlang dem Linienbild und einen Teil des Widerstandsbandes herstellt. Die Länge des im geschlossenen Strompfad enthaltenen Widerstandsbandes bestimmt dann die Position des Bildes, so daß diese mit Hilfe des Widerstandswertes festgestellt werden kann.

Wenngleich der Bildpositionsdetektor nach der japanischen Patentveröffentlichung 50-29 330 einen einfacheren Aufbau als die zuvor genannten bekannten Vorrichtungen aufweist, sind dennoch folgende Nachteile gegeben:

• (a) Die Fotoleiterplatte ist nur schwach empfindlich und hat eine ziemlich große Ansprechempfindlichkeit. Sie kann daher nur ein helles Objekt, das sich relativ langsam bewegt, erfassen. Wenn die Bildpositionseinrichtung eine eigene Lichtquelle besitzt, die Lichtstrahlen auf das Objekt strahlt und das reflektierte Licht empfängt, muß diese Lichtquelle einen sehr hellen Lichtstrahl erzeugen, der wiederum ein helles Bild auf dem Lichtempfangselement erzeugt. Derart starke Lichtquellen verursachen jedoch voluminöse Abmessungen der Einrichtung.
• (b) Da das Bild in Gestalt einer Linie gebildet wird und da es das Elektrodenband und das Widerstandsband kreuzen muß, ist es notwendig, den geometrischen Ort des Linienbildes in seiner Längsrichtung auszurichten. Das bedeutet mit anderen Worten, wenn das Linienbild einen der Bänder nicht kreuzt, die Bildpositionsdetektoreinrichtung keine korrekte Positionsangabe für das Bild auf dem Lichtempfangselement geben kann.

Aus der US 39 04 871 ist eine Bildpositionsdetektoreinrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Ihr Halbleiterbauelement besteht aus einem p- oder n-leitendem Substrat, auf das jedoch eine weitere Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps aufgebracht ist. Das Licht trifft auf die Seite der zweiten Halbleiterschicht. Auf der gegenüberliegenden Seite sind Elektroden vorgesehen, mit deren Hilfe die Lage des Bildes bestimmt werden kann. Aufgrund des geschichteten Aufbaus des Halbleiterelementes sind vier Elektroden für die Positionsbestimmung erforderlich und bewirken einen komplizierten Aufbau sowohl des Halbleiterbauelementes selbst als auch der Signalverarbeitungsschaltung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bildpositionsdetektoreinrichtung mit einem einfacheren Aufbau des Halbleiterbauelementes als Lichtaufnahmevorrichtung und mit einem einfacheren Aufbau der Signalauswerteschaltung zu schaffen. Daher soll bei verbessertem Lichtaufnahmeelement und bei verbesserter Signalauswerteschaltung eine kompakte und kostengünstige Bildpositionsdetektoreinrichtung geschaffen werden.

Die Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale in Verbindung mit der Bildpositionsdetektoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst.

In vorteilhafter Weise ist mindestens ein begrenzter Bereich innerhalb des Substrates des Halbleiterbauelementes ausgebildet. Es besteht keine Schichtung der Halbleiterbereiche. Das einfallende Licht trifft direkt auf das Substrat des Halbleiterbauelementes und verändert bei angelegter Betriebsspannung den durch das Halbleiterbauelement fließenden Fotostrom.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Besonders vorteilhaft ist darüber hinaus, daß der Einfluß von Rauschsignalen, die durch das Umfeldlicht erzeugt werden, unterdrückt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von den in Fig. 1 bis 17 dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1a eine schematische Darstellung eines Lichtaufnahmeelementes in der Grundstruktur,

Fig. 1b einen Schnitt entlang der Linie Ib-Ib in Fig. 1a,

Fig. 1c ein Ersatzschaltbild des Lichtaufnahmeelementes gemäß 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 IIb-IIb 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 IIIb- 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 Schaltbild einer Bildpositionsdetektoreinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 das Schaltbild einer Bildpositionsdetektoreinrichtung 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 Lichtaufnahmeelementes 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 diagrammartiger 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 Fig. 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 ist. Wenn auf dem Bildaufnahmeelement 2 an einer vom p-Bereich 6 um die Strecke D entfernten Stelle ein Linienbild mit einer Breite von 15,7 µ 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 Spannungsquelle 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 Vorspannung Vcc-Vbe 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 µ und auf der Ordinate der normierte Strom in einer logarithmisch komprimierten Skala aufgetragen. Das Diagramm zeigt, daß der Strom I mit größer werdendem Abstand 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 Fig. 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 µ. Wenn das Linienbild 8 mit einer Breite von 15,7 µ 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 fließt. Damit ist ein Strom I₁, 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 I₁ 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 Tr₁ 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. 1d 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 I₁ und I₂ können zwar aufgrund der Helligkeit des Linienbildes 8 und auch aufgrund von Änderungen des Umfeldlichtes variieren, 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 Änderungen 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 bevorzugte Ausführungsbeispiele der Abstandsmeßvorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.

Zunächst werden die Fig. 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 Abstand voneinander und verlaufen genau zueinander parallel. Über die Oberseite der n-Halbleiterplatte 22 ist eine transparente dünne Schicht 28 (etwa 1 µ stark) aus Siliziumoxid (SiO₂) ausgebreitet, die elektrisch nicht leitend ist. Die Schicht 28 hat enge Schlitze 28 a, 28 b und 28 c 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 30 a, 30 b und 30 c sind auf der Siliziumoxidschicht 28 über den Schlitzen 28 a, 28 b 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 30 a und 30 b 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 30 a, 30 b und 30 c sind über entsprechende Zuführleitungen wie den Verbindungsdrähten 26 a, 26 b und 26 c mit Anschlußklemmen 32 a, 32 b und 32 c auf einem Keramiksubstrat 34 verbunden. Das Keramiksubstrat 34 wird durch eine Grundplatte gebildet, die eine Aussparung oder Vertiefung 36 a für die Aufnahme des lichtaufnehmenden Elementes 20 hat, und einer Deckplatte 38. Die Anschlüsse 32 a, 32 b und 32 c 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 32 a, 32 b, 32 c und die Schicht 40 aus einem metallisierten Film bestehen, der z. B. aus Wolfram in einer Dicke von etwa 10 µ hergestellt ist.

Wenn ein Bild 8 von z. B. Kreisform auf dem Lichtaufnahmeelement 24 zwischen den Elektroden 30 a und 30 b auftrifft, wird zwischen dem p-Bereich 24 und dem n-Bereich 22 ein Photostrom IL₁ hervorgerufen, und folglich fließt der so erzeugte Strom IL₁ zwischen den Elektroden 24 e und 24 g. Zugleich wird ein Photostrom IL₂ zwischen dem p-Bereich 26 und dem n-Bereich 22 erzeugt, und es fließt ein Strom zwischen den Elektroden 24 f und 24 g. 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 Beziehung zum Abstand D₂ zwischen dem Bereich 26 und dem Fleck, an dem das Bild 8 gebildet ist. Die Beziehung zwischen dem Strom IL₁ 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 Bildpositionsdetektoreinrichtung gezeigt, in der das Lichtaufnahmeelement 20 aus den Fig. 3a bis 3c und eine Signalverarbeitungsschaltung CKT₁ eingesetzt sind. Das Lichtaufnahmeelement 20 wird in Verbindung mit einer Optik verwendet, die eine Sammellinse 42 aufweist, von der ein Bild eines Zielgegenstandes auf dem Lichtaufnahmeelement 20 abgebildet wird. Die gezeigte Optik erhält das vom Gegenstand abgegebene Licht. Die Anschlüsse 32 a und 32 b 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 32 c 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 30 30 635 A1 beschrieben.

Der Ausgang der Lichtmeßschaltung 44 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 Diode 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 (logIL₁-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 Pegelwert zugeführt 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 Bildpositionsdetektoreinrichtung (ausschließlich der Linsenanordnung) vorzugsweise durch einen einzigen Chip von Halbleitersubstrat als IC-Einrichtung ausgebildet, um sowohl Größe als auch Herstellungskosten der Bildpositionsdetektoreinrichtung zu verringern. Gerade Vorrichtungen mit kleinen Abmessungen eignen sich für den Einsatz in einer Kamera.

In der Fig. 5 ist eine Bildpositionsdetektoreinrichtung 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 ein punktförmiger Lichtfleck gebildet wird.

Es sei bemerkt, daß das in der Fig. 5 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel auch die Optik verwenden kann, die im ersten Ausführungsbeispiel gezeigt 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 hervorbringt, mit dem Invertiereingang des Operationsverstärkers 64. Der Operationsverstärker 64 gibt an seiner Ausgangsklemme C₀ ein H-Signal ab, wenn logIL₁ größer als logIL₂ ist, dagegen ein L-Signal bei logIL₁ kleiner als logIL₂. Die Spannung logIL₁ 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 Maximalspannung feststellt und hervorbringt, und daß die Operationsverstärker 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 Maximalspannungsdetektors 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 zugeführte Spannung. 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 Umkehreingang des Operationsverstärkers 68 rückgeführt ist. Die Emitter der Transistoren T₈ und T₉ sind miteinander an einem gemeinsamen Punkt J₁ verbunden. Die Konstantstromquelle 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 eingeschaltet, an den die beiden Emitter der Transistoren T₁₀ und T₁₁ geführt sind.

Der Ausgang des 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 Verbindungspunkt 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 Konstantstromquelle 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 dem Direkteingang der Operationsverstärker 80, 82, 84 und 86 verbunden, deren jeweilige Ausgänge an äußere Anschlußklemmen C₁, 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 Fig. 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 C₀ erzeugt. Befindet 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 Direkteingang des Operationsverstärkers 66 zugeführt wird, d. h. 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 Spannung logIL₁. Der Operationsverstärker 68 erzeugt dann ein L-Signal, wodurch Transistor T₉ gesperrt wird. Damit hält der Verbindungspunkt J₁ die Spannung logIL₁, die die größere der beiden Spannungen logIL₁ 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 logIL₂, die dieselbe Größe 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 logIL₂, 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 Spalten Z₅ und Z₆ 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 J₂ 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 logIL₁ 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 C₀ bis C₅ möglich, genau die Position des Bildes auf dem Lichtaufnahmeelement 20 festzustellen.

Es versteht sich, daß durch Unterteilen der Spannung des Verbindungspunktes J₁ in mehrere Teilwerte 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 Lichtaufnahmeelements 100 gezeigt, das im Vergleich mit dem Lichtaufnahmeelement 20 weitere Elektroden 30 d und 30 e besitzt, die parallel und in Gegenüberstellung zueinander sowie in senkrechter Richtung zu den Elektroden 30 a und 30 b angeordnet sind, so daß das Bild 8 zwischen den Elektroden 30 a und 30 b und auch zwischen den Elektroden 30 d und 30 e auftrifft. Es sei bemerkt, daß unter den Elektroden 30 d und 30 e ebenfalls ein Streifen eines p-Bereichs in derselben Weise wie unter den Elektroden 30 a und 30 b ausgebildet ist. Wenn also ein Bild 8 auf dem Lichtaufnahmeelement 100 entsteht, fließt Strom durch die Elektrode 30 d, der in einer Beziehung zu dem Abstand zwischen dem Bild und der Elektrode 30 d steht, und ein weiterer Strom durch die Elektrode 30 e, der in einer Beziehung zum Abstand zwischen dem Bild 8 und der Elektrode 30 e steht. Die Elektroden 30 a und 30 d sind gemeinsam an einen Anschluß 32 a und die Elektroden 30 b und 30 e an den gemeinsamen Anschluß 32 b geführt.

Bei Ausbildung eines Bildes 8 auf dem Lichtaufnahmeelement 100 fließt ein Strom über die Elektrode 30 a und ein weiterer über die Elektrode 30 d. Verschiebt sich das Bild von der Elektrode 30 a weg oder zu ihr hin, jedoch parallel zur Elektrode 30 d, so ändert sich der Strom von der Elektrode 30 a in einer weiten Spanne, während der Strom von der Elektrode 30 d konstant bleibt. Das Änderungsausmaß des Stroms von der Elektrode 30 a 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 30 d dar, der ebenfalls logarithmiert worden ist.

Wenn die Ströme von den Elektroden 30 a und 30 d 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 30 b und 30 e abgenommenen Ströme.

Das Lichtaufnahmeelement aus der Fig. 9 stellt eine Variante gegenüber dem der Fig. 7 dar. Anstelle einer äußeren Zusammenfassung der Elektroden 30 a und 3 d sind diese unmittelbar auf der Halbleiterplatte 22 miteinander in Verbindung. Dasselbe gilt für die Elektroden 30 b und 30 e. 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 30 a, 30 b, im vorliegenden Fall die Elektrode 30 a, eine Aussparung 30 R von einer Breite W und einer Tiefe B auf der der Gegenelektroden 30 b zugewandten Seite hat, so daß dadurch ein Teil des p-Bereiches freiliegt. Bei der Verschiebung des Bildes 8 gegen die Elektrode 30 a steigt der Strom von der Elektrode 30 a in der oben beschriebenen Weise an, und wenn das Bild 8′ sich über die Elektrode 30 a 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 30 R 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 30 a trifft.

Eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtaufnahmeelementes 104 zeigt Fig. 12 mit Elektroden 30 a und 30 e, die den in die n-Halbleiterplatte 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 Beschreibung erwähnten Elektroden die p-Bereiche befinden.

Sobald das Bild 8 sich gegenüber der Elektrode 30 a und parallel zur langgestreckten Elektrode 30 e verschiebt, steht der von der Elektrode 30 a abgegebene Strom in Beziehung sowohl zur Position des Bildes als auch zu seiner Helligkeit, während der von der Elektrode 30 e stammende Strom nur eine Abhängigkeit von der Helligkeit des Bildes aufweist. Durch Ausnützen der Stromwerte von den Elektroden 30 a und 30 e 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 30 f, 30 g, 30 h und 30 i, 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 30 j, 30 k, 30 m und 30 n parallel zur Verschiebungsrichtung des Bildes 8 aufgereiht sind. Eine (nicht gezeigte) Schaltung dient dazu, zu erkennen, welche der Elektroden 30 j, 30 k, 30 m und 30 n 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 30 p und 30 q zeigt Fig. 15. Dabei ist die eine Elektrode 30 p gegenüber der Bildverschiebungsrichtung etwas schräg gestellt, während die andere Elektrode 30 q parallel zur Bildverschiebungsrichtung liegt. Durch Wahl der Schrägung der Elektrode 30 p 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 25 a, 25 b und 25 c befinden sich zwischen den langgestreckten Elektroden 30 a und 30 b. Die p-Bereiche 25 a, 25 b und 25 c sind nicht von Elektroden überdeckt und verlaufen zueinander mit bestimmtem Abstand parallel. Wenn das Bild 8 sich über einen der p-Bereiche 25 a, 25 b, 25 c hinwegbewegt, bleibt der an den Elektroden 30 a oder 30 b 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 30 s und 30 t zusätzlich zu den Elektroden 30 a und 30 b. Die Elektroden 30 s und 30 t verlaufen parallel zueinander und einander gegenübergestellt oberhalb und unterhalb einer Fläche zwischen den Elektroden 30 a und 30 b. Wenn die Elektroden 30 s und 30 t mit Schaltungen gleich denen in den Fig. 4 oder 5 verbunden sind, kann die Position des Bildes in zwei Dimensionen bestimmt werden.

In der Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß die Halbleiterplatte 22 ein n-Halbleitermaterial ist, in das ein p-Störstellenmaterial hineindiffundiert ist. Selbstverständlich 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 Fig. 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 vorzunehmen, wie etwa die Ausrichtung der Position einer Zylinderlinse, die für die Herstellung eines langgestreckten Bildes benutzt wird.

Claims (17)

1. Bildpositionsdetektoreinrichtung mit einem Halbleiterbauelement als Lichtaufnahmevorrichtung, die aufgrund des Bildes ein elektrisches Signal erzeugt und einer Signalverarbeitungsschaltung, in der das elektrische Signal verarbeitet und ein Positionssignal erzeugt wird, das die Lage des Bildes auf der Lichtaufnahmevorrichtung wiedergibt, wobei das Halbleiterbauelement aus einem Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps und einem Material eines zweiten Leitfähigkeitstyps besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein begrenzter Bereich (6; 14, 16; 24, 26) aus einem Material des zweiten Leitfähigkeitstyps innerhalb des Substrats (4) des Halbleiterbauelements (2) gebildet wird, der sich senkrecht zu der Ebene des Substrats (4) erstreckt, auf die das Bild-Licht (8) auftrifft, wobei das direkt auf dem Substrat (4) auftreffende Bild-Licht (8) als elektrisches Signal einen Photostrom erzeugt, der abhängig ist vom Abstand des Bild-Lichts (8) von dem mindestens einen begrenzten Bereich (6; 14, 16; 24, 26).

2. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über dem mindestens einen Bereich eine mit diesem verbundene lichtundurchlässige Elektrode (30 a, 30 b; 30 d, 30 e; 30 f, 30 g, 30 h, 30 i; 30 j, 30 k, 30 m, 30 n; 30 p, 30 q; 30 s, 30 t) angeordnet ist.

3. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei voneinander einen bestimmten Abstand aufweisende getrennte Bereiche (14, 16; 24, 26) vorgesehen sind.

4. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitervorrichtung ein erstes elektrisches Signal (IL₁) aufgrund eines zwischen dem ersten getrennten Bereich (14 bzw. 24) und einer Fläche (8) auf dem Substrat, auf der das Bild gebildet ist, erzeugten Fotostroms und ein zweites elektrisches Signal (IL₂) aufgrund eines Fotostroms zwischen dem zweiten getrennten Bereich (16 bzw. 26) und der Fläche (8) erzeugt.

5. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite elektrische Signal (IL₁, IL₂) der Signalverarbeitungsschaltung (CKT₁ bzw. CKT₂) zuführbar sind.

6. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung (CKT₁) eine erste Logarithmierschaltung (44) für die logarithmische Kompression des ersten elektrischen Signals (IL₁) und zum Erzeugen eines ersten logarithmierten Signals (logIL₁), eine zweite Logarithmierschaltung (46) für die logarithmische Kompression des zweiten elektrischen Signals (IL₂) und zum Erzeugen eines zweiten logarithmierten Signals (logIL₂) und einen Differenzverstärker (Tr₃ bis Tr₆) 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. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung (CKT₂) eine erste Logarithmierschaltung (44) zum logarithmischen Komprimieren des ersten elektrischen Signals (IL₁) und zum Erzeugen eines ersten logarithmierten Signals (logIL₁) eine zweite Logarithmierschaltung (46) zum logarithmischen Komprimieren des zweiten elektrischen Signals (IL₂) und zum Erzeugen eines zweiten logarithmierten Signals (logIL₂), eine erste Detektorschaltung (MAX) zum Erkennen, welche der beiden logarithmierten Signale größer als das jeweils andere ist, eine zweite Detektorschaltung (MIN) zum Erkennen, welche der beiden logarithmierten Signale jeweils kleiner als das andere ist, eine Teilerschaltung (90, 92, 94, 96) zum Teilen eines durch die erste Detektorschaltung (MAX) festgestellten ersten Signals (I₁) 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 Detektorschaltung (MIN) festgestellten logarithmierten Signals (I₂) aufweist, wobei das Ausgangssignal der ersten Vergleichsschaltung ein Maß für die Position des Bildes auf dem Substrat darstellt.

8. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung (CKT₂) eine zweite Vergleichsschaltung (64) zum Vergleichen des ersten logarithmierten Signals (logIL₁) mit dem zweiten logarithmierten Signal (logIL₂) und zum Erzeugen eines Pegelsignals von einem ersten Pegelwert aufweist, wenn das erste logarithmierte Signal größer als das zweite logarithmierte Signal ist, und einen zweiten Pegelwert, wenn das erste logarithmierte Signal kleiner als das zweite logarithmierte Signal ist, wobei das Pegelsignal zusammen mit dem Ausgangssignal der ersten Vergleichsschaltung für die Erkennung der Position des Bildes auf dem Substrat dient.

9. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung (CKT₂) eine Bezugssignalerzeugerschaltung (88) für die Bildung eines Bezugssignals und eine dritte Vergleichsschaltung (78) zum Vergleichen 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. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der das Licht unterbrechenden Elektroden (30 a) eine Aussparung (30 R) hat, durch die ein Teil des unter der lichtabschirmenden Elektrode (30 a) ausgebildeten Bereichs freigelegt ist.

11. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung (CKT₁ bzw. CKT₂) als integrierte Schaltung auf dem Substrat ausgebildet ist.

12. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite begrenzte Bereich langgestreckt ausgebildet sind, zueinander parallel verlaufen, einander gegenüberstehen und zwischen sich einen Raum freilassen, wodurch die Position eines sich in zu den langgestreckten Bereichen senkrechter Richtung verschiebenden Bildes zwischen den Bereichen feststellbar ist.

13. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden begrenzten Bereiche langgestreckt ausgebildet sind und, einander gegenüberstehend, parallel verlaufen und daß die Halbleitervorrichtung einen dritten und einen vierten begrenzten Bereich von langgestreckter Gestalt aufweist, die einander gegenüberstehend zueinander parallel und senkrecht zum ersten und zweiten Bereich verlaufen, so daß die vier begrenzten Bereiche eine Rechteckfläche umschließen, auf der sich das empfangene Bild senkrecht zu dem ersten und dem zweiten begrenzten Bereich verlagert, wobei jeweils der erste und der dritte sowie der zweite und der vierte begrenzte Bereich miteinander leitend verbunden sind.

14. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite begrenzte 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 begrenzten Bereich verschieben kann.

15. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite begrenzte Bereich langgestreckt sind, der erste und der zweite begrenzte Bereich zueinander parallel verlaufen und einander gegenüberstehen, die Halbleitervorrichtung einen langgestreckten dritten und vierten begrenzten Bereich aufweist, der dritte und vierte begrenzte Bereich zueinander parallel und gegenüberstehend sowie in senkrechter Richtung zum ersten und zweiten begrenzten Bereich verlaufen, der erste bis vierte begrenzte Bereich mit lichtabschirmenden Elektroden (30 a, 30 b, 30 s, 30 t) bedeckt sind und eine Rechteckfläche umschließen, auf die das Bild auftrifft, das in einer ersten Richtung senkrecht zum ersten und zweiten langgestreckten begrenzten Bereich und in einer zweiten Richtung senkrecht zum dritten und vierten langgestreckten begrenzten Bereich verlagerbar ist, wobei der erste und zweite begrenzte Bereich der Positionsfeststellung des Bildes bezüglich seiner Verschiebung in der ersten Richtung und der dritte und vierte begrenzte Bereich der Positionsfeststellung des Bildes bezüglich seiner Bewegung in der zweiten Richtung dienen.

16. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Lichtaufnahmeeinrichtung eine Lichtabgabeeinrichtung (60, 62) zum Aussenden von Lichtstrahlen auf ein Zielobjekt und eine optische Einrichtung (42) für das Konvergieren der vom Zielobjekt reflektierten Lichtstrahlen und für das 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. Bildpositionsdetektoreinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung (CKT₁ bzw. CKT₂) 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 Fotoströme stehen.