DE7607519U1

DE7607519U1 - Lichtempfangsvorrichtung

Info

Publication number: DE7607519U1
Application number: DE19767607519U
Authority: DE
Original assignee: Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1975-03-14
Filing date: 1976-03-11
Publication date: 1976-08-19
Also published as: JPS59596Y2; US4055761A; JPS51115065U

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER · HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

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Nippon Kogaku K. K. UM 51

Tokyo / JAPAN

Lichtempfangsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtempfangsvorrichtung für ein photoelektrisches Bauelement, insbesondere für Belichtungsmesser. Im einzelnen betrifft die Erfindung einen verbesserten Aufbau des Lichtempfangselementes derart., daß damit die maximal mögliche Lichtmenge empfangen werden kann.

Das Sammeln von Licht auf einer Lichtempfangsoberfläche eines photoelektrischen Bauelementes aus einem großen Raumwinkel durch Aufbringen einer weitgehend halbkugelförmigen Linse auf die Lichtempfangsfläche ist seit langem bekannt. Bei Anwendung dieser Methode zur Erhöhung der Beleuchtung der Lichtempfangsfläche des photoelektrischen Bauelementes, beispiels-

München: Knimer · Dr.Weser ■ Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

weise einer photoleitenden Siliciumdiode in einem innerhalb einer Kamera untergebrachten Belichtungsmesser treten unvermeidlich verschiedene Probleme auf, wie diese nachstehend im einzelnen erörtert sind.

Erstens ist bei der bekannten Methode, eine im wesentlichen halbkugelförmige Sammellinse durch Auftropfenlassen eines flüssigen transparenten Harzes, beispielsweise Epoxy-

herzusteHoi harzes, auf das Plättchen eines photoelektrischen Bauelementes!', wobei bemerkt sei, daß dieses Verfahren auch schon bei lichtemittierenden Dioden angewandt wurde, die Genauigkeit der linsenförmigen Wölbung schwierig zu steuern, so daß beträchtliche Schwankungen bei den Lichtsammeieigenschaften der einzelnen linsenförmigen Wölbungen auftreten und letztere dafür nicht immer für einen Belichtungsmesser geeignet sind.

Zweitens ist ein dünnes Glasfilter auf der Oberfläche der Silicium-Photodiode des Belichtungsmessers aufgebracht, um die spektrale Empfindlichkeit zu korrigieren, d. h., das Meßlicht bei den gewünschten Wellenlängen passieren zu lassen. Wenn dann auf diese Glasoberfläche ein Acrylharz in Form einer halbkugelförmigen Linse aufgebracht wird, wird wegen des durch den dabei auftretenden Temperatursprung erzeugten Wärmeschocks eine Verwölbung oder ein zu Bruch gehen des Filterglases verursacht. Der Wärmeschock entsteht dabei durch die

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unterschiedlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten von Acrylharz und Glas. Wenn andererseits die halbkugelförmige Linse aus Glas hergestellt wird, karin die Schwierigkeit ihrer Befestigung auf den Glasfiltern verringert werden, jedoch sind die Herstellungskosten, insbesondere für das Polieren von halbkugelförmigen Glaslinsen eines Durchmessers bis herab zu einigen wenigen Millimetern, unverhältnismäßig hoch, so daß eine damit aufgebaute Lichtempfangsvorrichtung viel zu teuer würde.

Drittens sind unabhängig davon, ob das Filter aus Glas hergestellt wird oder nicht, oder nach welcher Methode auch immer gearbeitet wird, die Montagekosten wegen der erforderlichen Genauigkeitskontrolle der Befestigungsstelle der Linse am Plättchen unerwünscht hoch.

Viertens kann, wenn Linse und photoelektrisches Bauelement miteinander zu verkleben sind, und diese Verklebung fehlerhaft erfolgt ist, so daß die optische Achse der Linse nicht mit dem Mittelpunkt des Plättchens ausgerichtet ist, das resultierende Bauelement nicht repariert werden, mit der Folge, daß die Ausbeute entsprechend gering wird.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Lichtempfangsvorrichtung bereitzustellen, die die vorstehenden Nachteile nicht

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besitzt und vergleichsweise billig herzustellen ist, insbesondere die Sammellinse gegenüber dem photoelektrischen Bauelement leicht zu justieren ist und. an der Lichtempfangsfläche des photoelektrischen Bauelementes eine hohe Ausleuchtung vorhanden ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen gekennzeichnet und wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben, das in der beigefügten Zeichnung in Schnittansieht dargestellt ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine normale Linse 3 in einem zylindrischen Hauptkörper 1 der Lichtempfangsvorrichtung festgelegt und durch einen Federring 4 oder dergleichen, gesichert. Weiterhin sind das Plättchen 10 eines photoelektrischen Wandlers, beispielsweise einer Silicium-Photodiode, und ein Filter 8 im Abstand voneinander auf einem Tragglied 6 gehaltert. Ein transparenter Kunststoff 9, beispielsweise Epoxyharz, Siliconkunstharz usw., das einen höheren Brechungsindex als Luft besitzt, füllt den Raum zwischen dem Plättchen 10 und dem Filter 8 aus. Das Filter 8 ist üblicherweise aus Glas uns ist am Tragglied 6 fixiert, um das Plättchen 10 ausreichend abzudecken. Es sorgt für die Korrek-

tür der spektralen Empfindlichkeit, die erforderlich ist, wenn

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die Vorrichtung für den Belichtungsmesser einer Kamera benutzt wird. Die Bauteile 8, 9 und 10 bilden den photoelektrischen Wandler im weiteren Sinne.

Auf der Oberseite des Filters 8 befindet sich eine dünne transparente Kunststoffscheibe 7, beispielsweise Silicongummi, die eine gewisse Elastizität besitzt. Eine halbkugelige Sammellinse 5 aus Kunststoff ist auf der Kunststoffplatte 7 angeordnet. An ihrem Umfang ist die Linse 5 mit einem Flansch 5a versehen, der von einer aus der Innenwand des zylindrischen Hauptkörpers 1 einwärts vorspringenden Schulter 1a ergriffen wird. Die Linse 5 und die oben erwähnte normale Linse 3 bilden zusammen ein konvergierendes optisches System, um Licht auf der Lichtempfangsfläche des photoelektrischen Wandlers zu sammeln. Der zylindrische Hauptkörper 1 ist auf einem Teil seines Außenumfangs mit einem Gewinde versehen, auf das eine mit Innen-gewinde versehene Dichtungsmuffe 2 aufgeschraubt ist. Die Dichtungsmuffe hat zylindrische Gestalt und ist unterseitig mit einer einwärtsspringenden Schulter 2a versehen, die sich gegen die Unterseite des im Hauptkörper 1 befestigten Traggliedes 6 legt.

Wenn der Gewindeteil der zylindrischen Dichtungsmuffe 2 auf den zylindrischen Hauptkörper 1 aufgeschraubt wird, um den photoelektrischen Wandler 8, 9, 10, die transparente elastische

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Scheibe 7 und die Sammellinse 5 zwischen den Schultern 1a und 2a zu verspannen, "bewirkt die durch den ,Anpreßdruck erzeugte elastische Deformation der Scheibe 7» daß die Luft aus den Bereichen zwischen der Unterseite der Linse 5 und der Oberseite der Scheibe 7 und zwischen der Unterseite der Scheibe 7 und der Oberseite des Filters 8 entweicht. Da der Brechungsindex des erwähnten Silicongummis etwa 1,4 bis 1,5 beträgt und der des Kunststoffmaterials der elastischen Scheibe etwa 1,5, können die Brechungsindices der Lichtsammellinse 5 der elastischen Scheibe 7 und des Filters 8 sämtlich praktisch gleich gemacht werden, so daß das in die Linse 5 einfallende Licht an den beiden Grenzflächen weder gebrochen noch reflektiert wird und die Lichtempfangsfläche 10a praktisch ohne Ablenkung erreicht, wodurch die Beleuchtung der Lichtempfangsfläche erhöht wird. Da des weiteren die Linse und das photoelektrische Bauelement 8-10 jederzeit frei trennbar sind, kann das photoelektrische Bauelement im Bedarfsfall jederzeit allein und ohne Schwierigkeiten ausgewechselt werden.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Linse 5, die elastische Scheibe 7 und der photoelektrische Wandler 8 - 10 in inniger Berührung miteinander durch die Schultern 1a und 2a gehalten. Es ist auch möglich, daß der

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Anpreßdruck für diese drei Bauteile erzeugt werden kann durch eine geeignete Feder, Wenn man darüberhlnaus in Rechnung stellt, daß der Mittelpunkt der Lichtempfangsfläche des Plättchens 10 vom Mittelpunkt des Traggliedes 6 abweichen kann, empfiehlt es sich, ein gewisses Spiel zwischen den Innenwänden des Hauptkörpers 1 und des Außenumfangs des Traggliedes 6 vorzusehen, so daß die Bauteile leicht justiert und mit der optischen Achse ausgerichtet werden können.

Da entsprechend der Erfindung eine elastisch deformierbare Kunststoffscheibe 7 zwischen der Linse 5 und dem Filter 8 angeordnet ist, um innigen Kontakt sowohl zwischen der Linse 5 und der Scheibe 7 als auch zwischen letzterer und dem Filter 8 aufrechtzuerhalten, können Lufteinschlüsse an diesen Berührungsflächen ohne Verwendung eines Klebstoffes verhindert werden. Weiterhin wirkt die elastische Scheibe 7 sowohl als Puffer gegen durch abrupte Temperaturänderung erzeugte Wärmeschocks als auch gegen mechanische Stöße, so daß die Lichtübertragungseigenschaft des lichtsammelnden optischen Systems nicht beeinträchtigt wird. Darüberhinaus steht die halbkugelige Linse 5 in Kontakt mit der elastischen Scheibe Es sei jedoch bemerkt, daß das optische Element, das mit der elastischen Scheibe 7 in Berührung steht und einen Bestandteil des lichtsammelnden optischen Systems bildet, nicht auf diese spezielle Form und Anordnung beschränkt ist, sondern

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daß auch anders angeordnete und aufgebaute optische Systeme mit der erforderlichen Sammelwirkung benutzt werden können.

i S

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Claims

BLUMBACH · WESER . BERGEN · KRAMER """ ZWIRNER - HIRSCH PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN Postadresse München: Palentconault BMUnchen&O Radeckeatrafle 43 Telefon (089)883603/803604 Telex 05-212313 posiadresso Wiesbaden: Palentconsult 62 Wiesbaden Sonnanberger Straße 43 Telefon (06121) S62943/56199B Telex 04-186237 Nippon Kogaku K. K. UM 51 Schutzansprüche

1. Llchtempfangsvorrichtung mit einem sammelnden Linsensystem, das nahe an einem photoelektrischen Wandler angeordnet ist, um hierauf das einfallende Licht zu konzentrieren, dadurch gekennzeichnet , daß eine transparente, elastische Scheibe (7) zwischen dem photoelektrischen Wandler (S, 9, 10) und einer Linse (5) des Linsensystems (5, 3) angeordnet ist und daß eine Zusammendrückeinrichtung (1a, 2a) für den photoelektrischen Wandler (8 - 10) und die Linse (5) vorgesehen ist derart, daß Lufteinschlüsse zwischen den photoelektrischen Wandler und der elastischen Scheibe sowie zwischen der elastischen Scheibe und der Linse vermieden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

München: Kramer · Dr. Weser · Hirsch — Wiesbaden: Blumbach · Dr. Bergen · Zwirner

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zeichnet , daß die der elastischen Scheibe (7) angewandte Vorderfläche der Linse (5) konvex ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Kontakt mit der elastischen Scheibe (7) stehende Hinterfläche der Linse (5) plan ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Linse (5) an ihrem Umfang mit einem Flansch (5a) versehen ist, der (bei 1a) von der Zusammendrückeinrichtung (1a, 2a) ergriffen wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der photoelektrische Wandler aus einer photoelektrischen Schicht (10) und einer den Raum zwischen Filter und photoelektrischer Schicht ausfüllenden transparenten Schicht (9) aufgebaut ist, und daß die transparente elastische Scheibe (7) in inniger Berührung mit dem Filter (8) steht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein erstes zylindrisches Gehäuse (1) zur Aufnahme der Linse (5) vorgesehen ist, das auf einem Teil seines Umfangs mit einem Gewinde und innen-

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seitig mit einer einwärts vorspringenden Schulter (1a) ^K. versehen ist, die mit dem Umfangsflansch (5a) der Linse j (5) in Eingriff steht, daß des weiteren ein zweites zylin- ^K'\ drisches Gehäuse (2) vorgesehen ist, das an einem Teil }

seines Umfanges mit einem Gewinde und innenseitig mit einer

vorspringenden Schulter (2a) versehen ist, die in Eingriff |

mit dem photoelektrischen Wandler (6, 10, 9, 8) steht, |

und daß die Linse (5), die elastische Scheibe (7) und der f

photoelektrische Wandler durch Zusammenschrauben des ersten I

und zweiten Gehäuses (1, 2) zwischen deren Schultern (1a, _f

2a) fest zusammengehalten sind. %

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η - .j zeichnet , daß das Material der Linse (5) einen I Brechungsindex besitzt, der dem der Scheibe (7) entspricht. I

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η - f

i zeichnet , daß die Brechungsindices von ;

Linse (5), Scheibe (7), Filter (8) und der transparenten Schicht (9) annähernd gleich sind.

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