DE3128189A1

DE3128189A1 - "bildlesegeraet"

Info

Publication number: DE3128189A1
Application number: DE19813128189
Authority: DE
Inventors: Nozomu Kawasaki Kanagawa Kitagishi; Susumu Matsumura; Takashi Yokohama Kanagawa Suzuki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-07-17
Filing date: 1981-07-16
Publication date: 1982-04-08
Also published as: GB2146786B; GB2082335A; JPS5723911A; JPH0658482B2; DE3128189C2; US4650988A; GB2082335B; GB2146786A; GB8427080D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildlesegerat und insbesondere auf ein Gerät zum Lesen mindestens zweier Bilder mit unterschiedlicher optischer Weglänge, die auf einer Vielzahl von im.wesentlichen in derselben Ebene angeordneten Sensoren dadurch gebildet werden, daß ein Lichtstrahl von einem Objektiv mittels eines Strahlteilers geteilt wird. Bildlesegeräte dieses Typs sind als Erfassungseinrichtungen für den Fokussierzustand von Kameras verwendbar. Eine derartige Fokussierzustand-Erfassungseinrichtung dient dazu, die Bilder, die fokussiert worden sind, zu messen. Um eine brauchbare Information in den Sensoren zu erhalten, ist es deshalb erforderlich, die Abbildungsliohtstrahlen aufzuteilen, wobei ihre Abbildungsqualität aufrecht erhalten wird.

Bekannte Strahlteiler, bei denen es erforderlich ist, dje Abbi1dungsqualL tat nach dem Aufteilen aufrecht zu erhalten, sind meist vom Amplituden-Aufteilungstyp, d.h. eine semi permeable bzw. teildurchlässige Membran aus dielektrischem f'taterial ist auf einem Glassubstrat nie-

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Deutsche Bank (München) Kto 51/61070

Dresdner Bank (München) KIo 3939844

Posischeck (München) KIo 670-43-804

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dergeschlagen. Wenn jedoch eine einzige Schicht einer derartigen sernipermeablen Membran tatsächlich verwendet wird, wird der Lichtstrahl so geteilt, daß die Polarisation und die Farbcharakteristik negativ beeinflußt werden.

Nach dem Stand der Technik wird eine akzeptable Charakteristik mit Mühe dadurch erreicht, daß eine Vielschicht-"
l'iembran verwendet wird, die normalerweise 10 bis 20
Schichten aufweist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Bildlesegerät zum

brauchbaren Erfassen von Informationen von Objekten zu schaffen, das leicht hergestellt v/erden kann und das einen Abbildungslichtstrahl aufteilen und zu einer Sensoranordnung leiten kann, die in oder in der Nähe einer vorgegebenen Bildebene eines optischen Abbildungssystems angeordnet ist und aus einer Vielzahl von fotoelektrischen Umsetzelementen besteht und die nicht die. geteilten Lichtstrahlteile bezüglich der Bildqualität, insbesondere bezüglich Polarisation und der Farbcharakteristik beeinflußt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Strahlteiler vom Flächentyp, d.h. ein Strahlteiler vom Wellenfronten-Teilertyp verwendet wird.

Strahl teiler-Flächentypen sind an sich bekannt. Beispielsweise ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 119 030/1978 eine Reflexionsspiegeleinrichtung' beschrieben, bei der einfallendes Licht durch einen Strahlteiler vom Flächentyp Ln zwei Lichtteile geteilt wird, von denen ein Teil reflektiv zu einem optischen System in einem Sucher geleitet wird, während der andere Teil in Transmission zu einem Lichtmeß-Fotoempfängerelement geleitet wird. Eine derartige Reflexionsspiegeleinrich-

° tung ist darauf gerichtet, das einfallende Lieht ledig-

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lieh zum Messen einer Hauptintensität der vom Fotoobjektiv einfallenden Strahlen aufzuteilen und zieht nicht die Aufrechterhaltung der Abbildungsqualität in den aufgeteilten Strahlen in Betracht. Dies unterscheidet sich vollständig von einer Fokussierzustand-Erfassungseinrichtung, die so eingerichtet ist, daß sie den Abbildungslichtstrahl aufteilt, wobei sie die Abbildungsqualität aufrecht erhält, die zum Messen der BχIdinformation verfügbar ist. Ferner sind die bekannten Vorrichtungen darauf gerichtet, die Lichtstrahlen dadurch auszugleichen, daß eine gemittelte Lichtmessung mittels einer Fotoempfängereinrichtung ausgeführt wird, die in einer Lichtabbildungsebene angeordnet ist.

im Gegensatz hierzu wird erfindungsgemäß ein Bildlesegerät geschaffen, das einen einfallenden Lichtstrahl aufteilt, um Lichtstrahlteile zu bilden, die dazu verwendet werden, eine Bildinformation hoher Auflösung zu messen, die zur Scharfeinstellbestimmung verfügbar ist.

Dies ist offensichtlich von der Messung des einfallenden Lichtstrahles unterschiedlich. Erfindungsgernäß wird ein Fotoempfängerteil, das aus einer Vielzahl von getrennten fotoelektrischen Umsetzerelementen besteht, in oder in der Nähe einer vorgegebenen Bildebene eines optischen Abbildungssystems zum Lesen der Bildinformation angeordnet und ein Strahlteiler vom Flächentyp zum Aufteilen des Abbildungslichtstrahls verwendet. Bei einer derartigen Anordnung ergibt sich ein herausragender Vorteil dadurch, daß das im folgenden beschriebene Problem, das bei einer Sensoranordnung zum Messen der Bildinformation auftritt, verglichen mit dem Stand der Technik gelöst werden kann, bei dem lediglich die Intensität des einfallenden Lichts mit einem einzigen fotoelektrischen Umsetzerelement gemessen wird, und ein StrahlteiLer. vom Ampli-

° tuden-Teilertyp verwendet wird.

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Beim Lesen bzw. Erfassen eines Objektbildes kann eine Sensoranordnung eine Ortsfrequenzkomponente nicht genau auflösen, die nicht kleiner als die Nyquist-Frequenz ist, die durch die Ortsfrequenz 2Ps des Doppelten der

.5 Ortsfrequenz Ps einer Teilung (Sensorteilung) zwischen getrennten fotoelektrischen Umsetzerelementen in der Sensoranordnung definiert ist. Wenn irgend ein Bild mit einer höheren Ortsfrequenzkomponente auf die Sensoranordnung einfällt, wird ein falsches Signal von der Sensoranordnung abgegeben, das das richtige Lesen der Bildinformation behindert. Es ist deshalb üblich, das herkömmliche optische Abbildungssysteme sog. Tiefpaßfilter aufweisen, die in ihnen zum Abschneiden höherer Ortsfrequenzkomponenten als der Nyquist-Frequenz 2 Ps angeordnet sind. Der Strahlteiler vom Flächentyp, der erfindungsge maß verwendet wird, kann als ein derartiges Tiefpaßfilter im Unterschied zu den Strahlteilern vom dielektrischen Membrantyp wirken. Folglich hat die Erfindung den außerordentlich großen Vorteil, daß ein derartiges Tiefpaßfilter nicht bei dem optischen Abbildungssystem erforderlich ist. Somit ist der Strahlteiler vom Flächentyp für die Sensoranordnung besonders vorteilhaft.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 A, IB und IC schematisch die Ausführung einer

Fokussierzustand -Erfassungs bzw.-meßeinrichtung,
30

Fig. 2 und 3 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in eine einäugige Spiegelreflexkamera gebaut ist,

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Fig. 4 eine Lichtteileinrichtung, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird und mit einem Strahlteiler vom Flächentyp (Flächen-Strahlteiler) versehen ist,

Fig. 5 und 6 Teilervorrichtungen, die bei einem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden,

Fig. 7 eine optisch zu den Fig. 4, 5 und 6 äquivalente Darstellung, und

Fig. 8 die Modulationsübertragungsfunktion des ^er~
sten und zweiten Ausführungsbeispiels der Er-

dung.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sollen im folgenden beschrieben werden, wobei die Erfindung exemplarisch bei einer Fokussierzustands-Erfassungseinrichtung für Kameras verwendet wird, wie sie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 18 652/1980 beschrieben ist. Fig. 1 zeigt schematisch die Ausführung der Fokussierzustands-Erfassungseinrichtung, bevor die optischen Teile, die insbesondere die Erfindung betreffen, im einzelnen beschrieben werden. Wenn fokussiert ist, erzeugt ein optisches Abbildungssystem 1 ein Bild eines nicht gezeigten Objekts auf einer vorgegebenen Bildebene 5. Eine Sensoranordnung 2, die aus CCD oder dergleichen hergestellt ist, ist in Vorwärtsrichtung nahe der vorgegebenen Bildebene 5

^JW angeordnet, eine Sensoranordnung 3 ist genau in der Bildebene 5 und eine Sensoranordnung 4 ist der Bildebene 5
hinter dieser angeordnet. Diese Sensoranordnungen sind so eingerichtet, daß sie elektrische zeitserielle Signale abgeben, die die entsprechenden Beleuchtungsver-

teilungen darstellen, die dem nach vorne verschobenen Bild,

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dem richtig fokussierten Bild und dem nach rückwärts verschobenen Bild entsprechen, wie dies schemätisch in den Fig. IA, IB und IC gezeigt ist. Auf der Grundlage der von diesen drei Sensoranordnungen erhaltenen Informationen kann erfaßt werden, ob das erzeugte Bild fokussiert, nach vorne verschoben fokussiert oder nach hinten verschoben fokussiert ist. Dieser Erfassungsvorgang ist im einzelnen in der japanischen Patentveröffentlichung 18 652/1980 beschrieben. Wie in dieser Patentver- öffentlichung beschrieben ist, ist die Zahl der Sensoranordnungen nicht auf drei beschränkt. Beispielsweise kann eine derartige Erfassung lediglich mit zwei Sensoranordnungen ausgeführt werden, die dicht vor und hinter der Bildebene angeordnet sind.

Fig. 2 zeigt das Innere einer Kamera, bei der die Erfindung angewendet wird; Fig. 3 zeigt vergrößert Teile des Inneren der Kamera zur Verdeutlichung im Querschnitt bei einer Ebene gezeichnet, die die optische Achse einschließt.

In den Fig. 2 und 3 fällt ein Abbildungslichtstrahl 6 von einem nicht gezeigten optischen Abbildungssystem auf einen schnellen Rückkehrspiegel 12, wobei ein Teil des Strahls durch die halb- bzw. teildurchlässige Spiegelfläche des schnellen Rückkehrspiegels 12 hindurchgeht, während der verbleibende Teil des Strahls von dieser Oberfläche zu dem Suchersystem reflektiert wird. Die Rückfläche des schnellen Rückkehrspiegels 12 ist mit

^ einer Lichtabschirmschicht versehen, die alles Licht außer dem Lichtstrahl zu einem Spiegel 13 blockiert. Der Lichtstrahl fällt dann auf den Spiegel und wird von diesem zur Bildung eines Abbildungslichtstrahles 14 reflektiert, welcher dann auf einen Fein-Strahlteilerab-

^OJ schnitt 8 trifft, der darunter zur Erfassung des Fokus-

-St* Q DE 1415"
sierzustands angeordnet ist.

In Fig. 3 fällt der von dem Strahlteiler 12 aufgeteilte Abbildungslichtstrahl 14 auf einen Strahlteiler 9.. vom Flächentyp und wird von diesem erneut geteilt. Der von dem Strahlteiler 9. reflektierte Strahl wird durch einen weiteren Strahlteiler 9„ vom Flächentyp geteilt, wobei ein Teil des geteilten Strahls durch diesen hindurch zu einem konventionellen Spiegel 9„ geht. Dieser Strahlteil wird von dem Spiegel 9„ reflektiert. Somit werden insgesamt drei Abbildungslichtstrahlen ICL, 1O„ und 1O„ gebildet, die auf drei CCD-Zeilensensoren IL, 11- bzw. H₃ auftreffen.

Fig. 4 zeigt vergrößert den Fein-Strahlteiler 8, der aus einem transparenten Material, beispielsweise
LASF_{n fi} mit einem Brechungsindex nd=l,772, BK7 mit einem Brechungsindex nd=l,516 oder dergleichen gefertigt ist und in dem die Strahlteiler .9- , 9_ und der konventionelle Spiegel 9„ angeordnet sind.

Das transparente Material des Fein-Strahlteilerabschnitts ist derart ausgewählt, daß der Brechungsindex geeignet ist, die optische Weglängendifferenz (Defokussierungsgrad) in den Abbildungslichtstrahlen einzustellen, die auf die entsprechenden Sensoren IL, IL und IL auf treffen.

Bezüglich der Verschiebung des Bildes, di.e bewirkt, daß on

der entsprechende Sensor den Fokussierungszustand erfaßt bzw. mißt, ist es wünschenswert, daß die "auf Luft umgerechneten" optischen Weglängendifferenzen (tatsächliche optische Weglängen geteilt durch die Brechungsindizes der Medien) zwischen den Abbildungslichtstrahlen 1O₁ ,

10- und zwischen den Abbildungslichtstrahlen 10_ und

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1O₃ im Bereich zwischen 0,2 bis 1,0 mm in Abhängigkeit von der "Logik" bzw. der Funktion des Fokussierungszustands-Meßsystems und der Art der verwendeten bzw. der Wechselobjektive sind. Entsprechend ist der Abstand d zwischen den entsprechenden benachbarten Zeilensensoren so bestimmt, daß er im Bereich zwischen 0,5 und 2,0 mm liegt.

Der Abstand 1 jedes Sensors zu der Stelle, an der die entsprechenden Abbildungslichtstrahlen 1O₁, 10_? und 10_ auf die Oberfläche des jeweiligen Strahltellers Q. , 9_?

oder 9„ auf treffen, ist im Bereich von 1 bis 2 mm bei auf Luft umgerechneter optischer Weglänge. Die Teilung P zwischen benachbarten Segmenten des CCD-Zeilensensors 11.-₁ Up und 11„ ist in der Größenordnung von etwa 30

Bei einer derartigen Anordnung des Fein-Strahlteilerabschnittes ist jeder Strahlteiler 9., bzw. 9„ vom Flächentyp (zufällig punktierter Spiegel) unter einem Winkel von 45 relativ zu der Sensoroberfläche angeordnet» wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, und weist eine Vielzahl von kleinen kreisförmigen Durchlaßabschnitten auf, die zufällig auf ihm angeordnet sind. Die Durchlaß-Lichtmenge τ des statistisch bzw. zufällig punktierten Spiegels 9., ist in der Größenordnung 33 % ± 2 %, die sich einfach als Verhältnis der Flächen der Durchlaß- und der Reflexionsabschnitte errechnet, wenn die Spiegelfläche mit' einem F 5,6 bis F 8 entsprechendem Abbildungslichtstrahl in einer Richtung abgetastet wird, in der die Sensoren angeordnet sind. In gleicher Weise ist die Durchlaß-Lichtmenge T des statistisch punktierten Spiegels 9„ so ausgelegt, daß sie in der Größenordnung 50 % +_ 3 % ist. Das Flächenverhältnis bestimmt, wenn man die Absorptionseigenschaften der reflektierenden Membran in Rech-

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nung stellt, genau die Intensitätsverteilung der punktierten Bilder usw.

Die kleinen Kreise sind zufällig bzw. statistisch ange-5 ordnet, da eine Deformierung der Punktbilder durch eine Vergrößerung aufgrund von Beugung verhindert wird, da vermieden wird, daß irgendwelche Moiremuster von zwei durchgehenden Lichtstrahlen erzeugt werden, die auf den Spiegel vom Flächentyp einfallen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, bzw. da verhindert wird, daß ein vorgegebenes Verhältnis bzw. die Gleichförmigkeit der Intensität zwischen den Sensoren variiert, wenn die Sensorflächen von dem gleichförmigen Lichtstrahl beleuchtet werden. Wenn die punktierte Anordnung jedoch zu statistisch bzw. zufällig ist, können die Sensorflächen irregulär beleuchtet werden. Somit müssen die zufälligen Punkte ausgeglichen verteilt sein.

Es ist ferner wünschenswert, daß der minimale Durchmesser jedes lichtdurchlässigen bzw. reflektierenden Abschnittes, wie er in Fig. 4 durch einen kleinen Kreis auf der Strahlteileroberfläche des Strahlteilers vom Flächentyp gezeigt ist, durchschnittlich im Bereich von 1/100 bis 1/10 ist, wobei 1 die auf Luft umgerechnete optische Weglänge zwischen dem Strahlteiler und der Sensoroberfläche ist.' Wenn der minimale Durchmesser kleiner als 1/100 ist, wird die Modulationsübertragungsfunktidn (MTF) in dem aufgeteilten Strahl sehr stark herabgesetzt. Wenn andererseits der minimale Durchmesser der lichtdurchlässigen, bzw. reflektierenden Abschnitte größer als 1/10 ist, wird die Gleichförmigkeit der Bilder nachteilig beeinflußt, wenn ein Objektiv mit F 5,6 oder F 8 verwendet wird, das enge Lichtstrahlen zur Abbildung der Punkte bildet. In verschiedenen Experimenten hat es sich heraus-

3^ gestellt, daß der optimale Wert zum Ausgleich der MTF-

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] Werte bezüglich der Gleichförmigkeit etwa 1/30 für den "Vorwärts"-Sensor ist.

Auf diese Weise kann der Fokussierzustand dadurch bestimmt werden, daß der auf die Strahlteiler 9^ und 9_? vom Flächentyp einfallende Strahl 14 geteilt und die geteilten Abbildungsstrahlteile 1O-," 10_? und 10„ zu dem CCD-Zeilensensoren H₁ , 11„ und 11 geleitet werden, wobei die Verschiebungen der entsprechenden Bilder wie ]Q in Fig. 1 gezeigt gemessen werden. Um den Fokussierzustand exakt zu bestimmen, ist es erforderlich, daß das von den Strahlteilern erzeugte Lichtmengenverhältnis der drei Abbildungslichtstrahlen 1O₁, 10 und 10_ etwa 1:1:1 ist und daß sich kein Unterschied in der Färb- und Polarisationscharakteristik ergibt.'Diese Forderung kann durch Strahlteiler vom Flächentyp erfüllt werden, die unaufwendig verglichen mit halbdurchlässigen Spiegeln aus dielektrischem Material hergestellt werden können.

Die Erfindung kann auf ein Scharfeinstell-Anzeigesystem angewendet werden. Wenn der scharf eingestellte Zustand durch irgendeine Verschiebung eines Bildes bei einem derartigen Scharfeinstell-Anzeigesystem gemessen wird, ist es vorzuziehen," daß die MTF in den optischen Abbildungssystemen, die zu den entsprechenden Sensoren H₁, 11„ und 11„ führen, ausgeglichen sind. Dies rührt daher, daß es vorzuziehen ist, daß der Scharfeinstellzustand durch Vergleichen der integrierten Werte der Unterschiede der Ausgangssignale zwischen benachbarten Segmenten der entsprechenden Sensoren festgestellt wird.

Die Modulationsübertragungsfunktion (MTF) ist für ·ein optisches System berechnet worden, das den in Fig. 4 gezeigten Fein-Strahlteilerabschnitt 8 verwendet. In diesem ZusanH rnenhang ist zu sagen, daß der Durchmesser eines kleinen

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kreisförmigen durchlässigen Abschnitts des Strahlteilers 9₁ vom Flächentyp etwa 20 pm ist, während der Durchmesser eines kleinen Kreises beim Strahlteiler 9_? etwa 25 pm ist. Wenn dieses optische System durch ein äquivalentes

5 optisches System, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, ersetzt wird, und unterstellt wird, daß die Strahlteiler 9^ und 9 in der optischen Achse mit einer zu der optischen Achse senkrechten Lage angeordnet sind, und einen bestimmten Abstand von den entsprechenden Sensoren haben, haben die MTF-Werte in einer Richtung hin zu den Sensoren bezüglich der auf den entsprechenden Sensoren gebildeten Bilder einen Verlauf, wie er durch die drei Kurven dargestellt wird, die allgemein mit A im unteren Abschnitt des Graphs in Fig. 8 bezeichnet sind. In diesem Graph •5 zeigt eine gestrichelte Linie den MTF-Wert lediglich für das Abbildungsobjektiv und die Kurven "vorne", "Mitte", und "hinten" bezeichnen die MTF-Werte der Lichtstrahlen die Bilder auf den Sensoren H₁ , 11„ und 11,, (siehe Fig. 7) bilden, nachdem sie das Abbildungsobjektiv

^z und die Strahlteiler passiert haben. Wenn die Teilung der CCD-Sensoren P ist, ist die Nyquist-Frequenz (obere Grenzfrequenz, auf die die Sensoren brauchbar ansprechen können) durch die folgende Gleichung gegeben:

f„ = 1/2 P (Zahl bzw. Striche/mm, i.f.. No.. /mm)

In Fig. 8 entspricht deshalb 20 No/mm auf der horizontalen Achse einer Nyquist-Frequenz, wenn die Teilung P der Sensoren 25 pm ist, und 15 No/mm einer Nyquist-Fre-

'

quenz, wenn P 33,3 pm ist. Eine Nyquist-rFrequenz der Sensoren mit einer Teilung von 30 um ist mit oC bezeichnet. ·

Wie man aus den Kurven erkennen kann, wird jede Ortsfrequenzkomponente, die die Nyquist-Frequenz überschreitet,

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durch die Strahlteiler vom Flächentyp abgeschnitten, wodurch der MTF-Wert niedrig gehalten wird, so daß Fehlersignale nicht stark in die Bildsignale der CCD-Zeilensensoren eingehen können. Im Idealfall wäre es wünschenswert, daß die MTF-Werte bis zu Nyquist-Frequenz in der Größenordnung von 1 sind und daß die MTF-Werte für die Nyquist-Frequenz überschreitende Frequenzen in der Größenordnung von Null sind. Tatsächlich ist es schwierig, einen Strahlteiler vom Flächentyp mit einer derartigen Charakteristik herzustellen. Wenn der MTF-Wert bei der Nyquist-Frequenz bei einem Strahlteiler vom Flächentyp vollständig Null ist, ist es allgemein so, daß die MTF-Werte bei niedrigeren Frequenzen nachteiligerweise einen niedrigen Wert haben. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist folglich der MTF-Wert bei der Nyquist-Frequenz um einen bestimmten Wert größer als Null.

Beim tatsächlichen Betrieb mit der Kombination der
Strahlteiler 9.. und 9_? vom Flächentyp hat es sich heraus-

gestellt, daß ein Problem dadurch auftritt, daß die gesamte Modulationsübertragungsfunktion (MTF) zu gering für das Messen des Fokussierzustandes ist, wodurch die entsprechenden Gleichgewichte zwischen den Sensoren 11,, 11_ und 11„ verschlechtert werden. Ein derartiges Problem

^ίτ> kann jedoch durch das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung gelöst werden, das in Fig. 5 gezeigt und im folgenden beschrieben wird.

In ähnlicher Weise weist ein Fein-Strahlteilerabschnitt der in Fig. 5 gezeigt ist, Strahlteiler 19, , 19₂ vom Flächentyp sowie einen Spiegel 19„ auf, die alle in einem Prisma aus transparentem Material wie bei dem in Fig. 4 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel angeordnet sind.

Der Strahlteiler 19., vom Flächentyp weist lichtdurchläs-

sige Abschnitte in Form kleiner Kreise mit einem Durch-

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messer von 45 um auf. Diese kleinen Kreisabschnitte sind in einer "quasistatistischen" Weise angeordnet. D.h. , die kleinen Kreise sind in einem zufälligen Muster für einen Lichtstrahl mit F 5,6 angeordnet; andererseits wiederholt sich dieses Zufallsmuster periodisch mit einer Teilung, die der Breite dieses Lichtstrahls entspricht. Der Durchmesser der kleinen Kreise ist zweimal so groß wie der des in Fig. 4 gezeigten Strahlteilers, so daß die MTF-Werte einen sehr hohen Wert haben, wie die mit B bezeichneten Kurven in Fig. 8 zeigen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ergibt sich eine zweite Verbesserung durch die Tatsache, daß der zweite Strahlteiler 9- vom Flächentyp die Form eines "Streifenspiegels¹¹ hat. Dieser Streifenspiegel hat eine Streifenteilung von 40 pm und Öffnungen (lichtdurchlässige Abschnitte) mit einer Breite von 20 um. Jeder Streifen ist längs* der Sensoren ausgerichtet, d.h. in der Richtung, in der die fotoelektrischen Umsetzerelemente angeordnet sind. Als Ergebnis hiervon werden die MTF-Werte des zweiten Strahl-

teilers 9„ in Sensorrichtung erniedrigt, so daß die Dispersion der MTF-Werte für die entsprechenden Sensoren sehr niedrig gehalten werden kann, wodurch sich eine hervorragende Charakteristik für die Erfassung des Fokussierungszustandes ergibt. Obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel die Streifen periodisch angeordnet sind, können sie so angeordnet sein, daß sie eine derartige "Zufallsteilung" und Breite haben, daß ein mittlerer Transmissionsfak-tor gegeben ist. "

Die Strahlteiler vom Flächentyp können mittels zweier Verfahren in Abhängigkeit von der Größe der entsprechenden Muster hergestellt werden, ohne daß sich irgendwelche Probleme bezüglich der Polarisation und der Farbcharak-

öc teristik ergeben. Eines der Verfahren ist die "Fotoherstellung", die zur Herstellung von integrierten Schaltun-

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gen oder dergl. verwendet wird und die zur Herstellung der lichtdurchlässigen Abschnitte der Muster mit einer Zeilenbreite von 0,1 mm oder weniger verwendet werden kann. Das andere Verfahren besteht in einer Maskenaufbringung, welche dazu verwendet werden kann, Muster mit einer Zeilenbreite von mehr als etwa 0,1 mm herzustellen. Bei der Maskenaufbringung wird eine Maske aus einer Metallfolie, in der Öffnungen entsprechend dem zu verwendeten Muster ausgebildet sind, nahe bei einem Glassubstrat angeordnet', um ein Metallmaterial, beispielsweise Aluminium oder dergl. auf dem Glassubstrat durch die Öffnungen der Maske niederzuschlagen. Die Metallfolie hat eine Dicke im Bereich von 0,05 mm bis 0,1 mm. Die Maskenaufbringung hat Vorteile bezüglich der Herstellungskosten der Strahlteiler·, durch sie wird jedoch die Genauigkeit verringert. . .

Bei den in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispielen hat es sich herausgestellt, daß ein aus einem Silber- niederschlag-Strahlteiler 9-, einem Aluminiumniederschlag-Strahlteiler 9p und einem Aluminiumniederschlag-Spiegel 9„ bestehender Strahlteilerabschnitt eine etwas bessere Farbcharakteristik (Gleichgewicht für den Strahlentransmissionsfaktor für die auf jeden Sensor einfallenden Wellenlängen des Lichts) verglichen mit einem weiteren Strahlteilerabschnitt hat, der dieselben Komponenten aufweist, wobei alle aus einem Aluminiumniederschlag bestehen.

Anders ausgedrückt, ist es vorzuziehen, daß der Strahlteiler 9, durch Niederschlagen von Silber hergestellt wird, wenn der Farbcharakteristik große Bedeutung beigemessen wird. Silber hat jedoch eine geringere Wetterbeständigkeit und Standfestigkeit. Wenn der mit schwarzer

Farbe in Fig. 4 dargestellte Spiegelabschnitt an der Endfläche des Prismas freiliegt, beginnt die Korrosion

Ab- .

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an dieser Endfläche und schreitet langsam in das Innere des Prismas fort. Im schlechtesten Fall wird das Glasprisma durch diese Korrosion zerstört. Es ist deshalb wünschenswert, daß der Spiegelabschnitt nicht mit dem Prisma verbunden ist und daß die kleinen Kreise als

lichtreflektierende Abschnitte verwendet werden. In diesem Falle müssen jedoch die reflektierenden Kreise dichter beieinander angeordnet werden, um den Reflexionsfaktor des Strahlteilers 9- vom Flächentyp auf den Wert 66,6 % zu halten, so daß sie im wesentlichen regelmäßig angeordnet sind, da kein Platz für eine zufällige Anordnung zur Verfügung steht.

Dies ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 gezeigt, bei dem ein Strahlteiler 29 vorn Flächentyp kleine kreisförmige Spiegel hat, von denen jeder einen Durchmesser von 90 um hat und die regelmäßig angeordnet sind. Ein Strahlteiler 29„ vom Flächentyp ist dem in Fig. 5 gezeigten bezüglich der Streifenteilung ähnlich.. Als ™ Folge hiervon sind die MTF-Werte im wesentlichen denen des in Fig. 5 gezeigten Prismas ähnlich, die Gleichförmigkeit in Sensorrichtung ist jedoch als Folge einer periodischen Unregelmäßigkeit von etwa _+_ 10 %, wenn mit einem Lichtstrahl von F 5,6 abgetastet wird, herabge-■" setzt.

Die verschiedenen Muster von Spiegeln vom Flächentyp können in Betracht gezogen werden. Da lediglich erforderlich ist, daß ein einfallender Strahl in zwei Teilstrah-

'

len aufgeteilt wird, kann das Muster leicht durch das gewünschte Programm für die MTF-Werte erzeugt werden. Wenn die Strahlteiler vom Flächentyp einer nach dem anderen angeordnet sind, wie dies in den Fig. 4 bis 6 gezeigt ist, ist es jedoch vorzuziehen, daß kein periodisches

Muster vorgesehen ist, um Moire-Muster zu vermeiden.

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Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der mittlere Durchmesser der durchlässigen bzw. reflektierenden Abschnitte in gleicher Weise wie bei den früheren Ausführungsbeispielen im Bereich 1/100 bis 1/10,
■■:-■.-.·.

Vorstehend sind einige typische Strahlteiler vom Flächentyp zur Herstellung von Abbildungslichtstrahlen für eine Vielzahl von CCD-Sensoren beschrieben worden; der tatsächliche Aufbau der Strahlteiler kann jedoch auf die verschiedenste Art und Weise zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe geändert werden, wenn die MTF-Werte und die Gleichförmigkeit sichergestellt werden kann.

Beschrieben wird ein Strahlteiler vom Flächentyp für den optischen Weg eines optischen Abbildungssystems. Fotodetektor-Anordnungen sind in den durch den Strahlteiler aufgeteilten optischen Wegabschnitten angeordnet. Die Fotodetektoranordnungen in den entsprechenden optischen Wegabschnitten sind an jeweils unterschiedlichen Stellen derart angeordnet, daß die Bilder, die sich voneinander bezüglich der Abbildungsqualität unterscheiden, von den entsprechenden Fotodetektoranordnungen gelesen werden.

Claims

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Bavariaring 4, Postfach 20 2403 Γ ~ 8000 München 2

Tel.:089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

16.JuIi 1981 DE 1415

Patentansprüche

1 .· Bildlesegerät, gekennzeichnet durch ein Objektiv, eine Vielzahl von Sensoranordnungen (H₁, H₀, H₀) die im wesentlichen in derselben Ebene angeordnet sind, und einen zwischen dem Objektiv und den Sensoranordnungen angeordneten Strahlteiler (9,19 , 29 ), der mindestens eine Strahl teilerfläche vom Flächentyp und eine Polarisationsi'läche zur Orientierung mindestens eines Teilstrahles hin zu der Sensoranordnung hat.
2. Bildlesegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlteilerfläche aus einem derartigen Muster besteht, daß eine Vielzahl von lichtdurchlässigen oder reflektierenden Abschnitten auf ihr angeordnet sind, wobei jeder Abschnitt eine minimale Durchschnittsgrüße im Bereich zwischen 1/100 bis einschließlich 1/10 hat, V/obei . 1 die auf Luft umgerechnete optische Weglänge zwischen der Strahlteilerfläche der Sensoranordnung ist.

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