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Die Erfindung betrifft eine optische Einheit für eine Kamera mit einer
Farbtrennanordnung, die ein Eintrittsfenster und wenigstens ein Austrittsfenster, und
einen Festkörper-Bildsensor enthält, der am Austrittsfenster oder an jedem
Austrittsfenster befestigt ist, wobei der Festkörper-Bildsensor eine in einem Kolben angeordneten
Bildempfangsfläche enthält, die in bezug auf das entsprechende Austrittsfenster in einer
vorgegebenen Stellung angeordnet ist, die wenigstens mittels eines Elements aus
elastisch verformbarem Material bestimmt wird.
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Eine optische Einheit der eingangs erwähnten Art ist aus der Patentschrift
GB-A-2 078 935 bekannt.
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Die Bildempfangsfläche des Festkörper-Bildsensors einer optischen Einheit
der eingangs erwähnten Art ist in einem Kolben angeordnet und oft ist die genaue
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Position der Bildempfangsfläche in bezug auf den Kolben unbekannt. Hierdurch ist auch
die Position der Bildempfangsfläche in bezug auf das betreffende Austrittsfenster
unbekannt.
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Zum Erhalten einer entsprechend arbeitenden Kamera für Fernseh-, Film-
und photographische Aufzeichnungen ist es erwünscht, daß die Bildempfangsfläche des
Bildsensors in dieser ausgerichteten Stellung am betreffenden Austrittsfenster befestigt
wird.
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In GB-A-2 078 935 wird dies durch Einführen einer flexiblen Dichtung
zwischen einer Detektoreinheit und der entsprechenden Austrittsfläche eines Prismas
erhalten. Die Detektoreinheit wird dabei in bezug auf die Austrittsfläche und die
Austrittswegachse genau positioniert. Nach dem Positionieren wird die Dichtung
imprägniert, um eine gute Haftung zum Festhalten der vorgegebenen geeigneten
Positionen der Detektoreinheit und des Prismas in bezug aufeinander aufrechtzuerhalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Einheit für eine
Kamera zu schaffen, die die Befestigung des Bildsensors im voraus am entsprechenden
Austrittsfenster in einer ausgerichteten Stellung auf einfache und genaue Weise
ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine optische Einheit der eingangs
erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Festkörper-
Bildsensor mit einer Halterung am entsprechenden Austrittsfenster befestigt ist, die eine
erste Halterungsplatte mit geschlitzten Elementen an ihren Rändern, die aus der ersten
Halterungsplatte ausragen, wobei die Schlitze wenigstens durch eine erste
Anschlagfläche am Ende des Schlitzes begrenzt wird, der weitest von der Platte entfernt ist, und
eine zweite Halterungsplatte mit zweiten Anschlagflächen an ihren Rändern enthält, die
n den Schlitzen der geschlitzten Elemente bewegbar ist, die Halterungsplatten
zugewandte Öffnungen haben, die ersten und zweiten Halterungsplatten am entsprechenden
Austrittsfenster bzw. am Festkörper-Bildsensor befestigt und aneinander befestigt sind,
um die vorgegebene Position aufrechtzuerhalten, wobei die Halterung weiter das
Element aus elastisch verformbarem Material in einer Position enthält, in der es mit den
zwei Halterungsplatten zusammenarbeitet und zwischen diesen Platten wirksam ist.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch die Verwendung
von zwei Halterungsplatten und einem elastisch verformbaren Element, die eine
integrierte Entität bilden und außerdem miteinander zusammenarbeiten, um die
Möglichkeit der gegenseitigen Positionierung der zwei Halterungsplatten zu geben, der
Bildsensor in bezug auf das Austrittsfenster positioniert und im Positionierungsvorgang
unterstützt werden kann.
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Beim Positionieren wird eine Anfangshalterungseinheit verwendet, in der
die Halterungsplatten lose aneinander gekoppelt werden. Durch das Element mit
elastischer Verformung und die Anschlagflächen, die in dieser Einheit
zusammenarbeiten, ist die Positionierung der Halterungsplatten in jeder gewünschten Stellung
möglich.
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Nach dem Einführen der Halterungseinheit zwischen dem Austrittsfenster
und dem Festkörper-Bildsensor wird eine Bildempfangsfläche parallel zum
Austrittsfenster orientiert, wonach die Halterungsplatten gut befestigt werden.
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Die Befestigung der Halterungsplatten kann sehr schnell ausgeführt
werden.
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Die Erfindung basiert auf der Einsicht, daß durch die Verwendung von
zwei Halterungsplatten und einem elastisch verformbaren Element, die eine integrierte
Entität bilden und außerdem miteinander zusammenarbeiten, um die Möglichkeit der
gegenseitigen Positionierung der Halterungsplatten zu bieten, der Bildsensor in bezug
auf das Austrittsfenster positioniert und im Positioniervorgang unterstützt werden kann.
Aus EP-A-0231382 ist an sich bekannt, eine Halterung aus Eisen oder
einem gleichartigen Material sowohl am Bildsensor als auch am betreffenden
Austrittsfenster zu befestigen, und beide Halterungen in einer ausgerichteten Stellung
miteinander zu verlöten. Jedoch bilden sie bei der Positionierung der in der erwähnten
Anmeldung beschriebenen Halterungen keine integrierte Entität, die den Bildsensor
trägt, und Zusammenarbeit zwischen den Halterungen zum Ermöglichen der
gegenseitigen Positionierung der Halterungen wird nicht vorgeschlagen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer optischen Einheit nach der
Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch verformbare Element, wenn in
Richtungen senkrecht zu den Halterungsplatten gesehen, die Öffnungen in den
Halterungsplatten der zugeordneten Halterung umgibt. Da das elastisch verformbare Element
die Öffnungen umgibt, können die Halterungsplatten in jede gewünschte Position in
bezug aufeinander auf eine einfache definierte Weise gekippt werden, so daß die
Bildempfangfläche des Bildsensors in jede gewünschte Stellung in bezug auf das
betreffende Austrittsfenster angebracht werden kann. Andere Ausführungsbeispiele einer
erfindungsgemäßen optischen Einheit sind dadurch gekennzeichnet, daß das elastisch
verformbare Element getrennte Segmente enthält, die, wenn in Richtungen senkrecht zu
den Halterungsplatten gesehen, wenigstens teilweise die Öffnungen in den
Halterungsplatten der zugeordneten Halterung umgeben, oder daß das elastisch verformbare
Element vier getrennte Segmente enthält, die, in Richtungen senkrecht zu den
Halterungsplatten gesehen, die Scheitelpunkte eines imaginären Rechtecks definieren, das die
Öffnungen in den Halterungsplatten der zugeordneten Halterung umgibt. Ein weiteres
bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer optischen Einheit nach der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Halterungsplatten mit einem in
ultraviolettem Licht aushärtbaren Haftmittel aneinander befestigt sind. Wenn ein in ultraviolettem
Licht aushärtendes Haftmittel verwendet wird, können die zwei Halterungsplatten des
Festkörper-Bildsensors in einer gewünschten Stellung schnell derart aneinander befestigt
werden, daß beim Befestigen jede Änderung in der eingestellten Position minimal ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
optischen Einheit ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bildempfangsfläche des
Festkörper-Bildsensors im wesentlichen parallel zum Austrittsfenster verläuft. Dadurch ist die
Bildempfangsfläche jedes Festkörner-Bildsensors in bezug auf das betreffende
Austrittsfenster
ausreichend genau positioniert, und eine Kamera kann ein aufzunehmendes Bild
optimal aufzeichnen.
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Ein Herstellungsverfahren für eine optische Einheit mit einer
Farbtrennanordnung für eine Kamera, in der in einem Prozeßschritt ein Festkörper-Bildsensor
gegenüber einem Austrittsfenster in einer ausgerichteten Stellung befestigt wird, ist
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Befestigen des Festkörper-
Bildsensors gegenüber dem Austrittsfenster eine Halterung aus einer ersten und einer
zweiten Halterungsplatte gebildet und ein elastisch verformbares Element zwischen den
Halterungsplatten angebracht wird, die Halterungsplatten in bezug auf einander durch
das elastisch verformbare Element kippbar angebracht werden, der
Festkörper-Bildsensor auf der zweiten Halterungsplatte befestigt wird, die Halterung mit dem Festkörper-
Bildsensor über das Austrittsfenster angebracht wird, ein Testmuster auf dem
Eintrittsfenster der Farbtrennanordnung abgebildet wird, die ersten und zweiten Halterungsplatten
in bezug auf einander gekippt werden, bis der Bildsensor ein gewünschtes
Testmuster aufzeichnet, und daß die zwei Halterungsplatten in einer ausgerichteten
Position mit einem Befestigungselement aneinander befestigt werden. Hierdurch kann
der Festkörper-Bildsensor in einer gewünschten Stellung gegenüber dem betreffenden
Austrittsfenster schnell und genau befestigt werden.
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Einige Ausführungsbeispiele einer optischen Einheit nach der Erfindung
werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
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Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
optische Einheit,
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Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines
Ausführungsbeispiels einer Halterung für einen Bildsensor einer erfindungsgemaßen optischen
Einheit,
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Fig. 3 eine schematische perspektivische Darstellung einer anderen
Ausführungsform einer Halterung für eine erfindungsgemäße optische Einheit,
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Fig. 4 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren
anderen Ausführungsform einer Halterung für eine erfindungsgemäße optische Einheit,
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Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch die Halterung für eine
optische Einheit entlang der Linie V-V in Fig. 4,
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Fig. 6 eine schematische Seitenansicht der Halterung für eine optische
Einheit, wenn in der Richtung des Pfeils VI in Fig. 4 gesehen, und
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Fig. 7 und 8 schematische Querschnitte durch einen
Festkörper-Bildsensor, der an einem Austrittsfenster befestigt ist.
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Als Beispiel wird die Erfindung mit Hilfe einer optischen Einheit für eine
Farbfernsehkamera mit einer Farbtrennanordnung 1 mit einem Eintrittsfenster 2 und
drei Austrittsfenstern 3, 4 und 5 schematisch anhand der Fig. 1 beschrieben. Ein
Festkörper-Bildsensor 6, 7, 8 wird mit einer zugeordneten Halterung 9,10 und 11 an
jedem Austrittsfenster 3, 4, 5 befestigt. Ein Festkörper-Bildsensor (beispielsweise 6)
enthält allgemein einen Kolben 40 mit einer Bildempfangsfläche 41, und an dem
Verbindungsstifte 42 zum Anbringen eines Ausgangs entsprechend eines
aufzuzeichnenden Bildes befestigt sind. Jeder Festkörper-Bildsensor 6, 7, 8 ist an seinem
entsprechenden Austrittsfenster 3, 4, 5 derart befestigt, daß die Bildempfangsflächen 41, 43, 44
parallel zu den Austrittsfenstern verlaufen. Der Deutlichkeit halber sind die einzelnen
Teile der Halterung 9 in Fig. 1 getrennt dargestellt. Jede Halterung 9, 10,11 enthält
eine erste Halterungsplatte 12,13,14 mit einer Öffnung 45, 46, 47, ist am betreffenden
Austrittsfenster 3 4, 5 und an einer zweiten Halterungsplatte 15, 16,17 mit einer
Öffnung 48, 49, 50 befestigt, an der der zugeordnete Festkörper-Bildsensor 6, 7, 8
befestigt ist. Ein elastisch verformbares Element 18,19, 20 ist zwischen jeder ersten
Halterungsplatte 12,13, 14 und jeder zweiten Halterungsplatte 15, 16,17 angebracht.
Im zusammengesetzten Zustand der Halterung wird der Bildsensor in eine gewünschte
Stellung in bezug auf das entsprechende Austrittsfenster durch die Zusammenarbeit des
elastisch verformbaren Elements mit den zwei Halterungsplatten jeder Halterung
eingeführt. Diese gewünschte Stellung wird durch Befestigung der zwei
Halterungsplatten aneinander mit Hilfe eines Fixierelements, beispielsweise eines Haftmittels,
fixiert.
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In Fig. 2 ist eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer
Halterung 51 für eine optische Einheit nach der Erfindung dargestellt, in dem ein
elastisch verformbares Element 52 Öffnungen 53 und 54 der Halterungsplatten 55 und
56 umgibt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das elastisch verformbare Element 52 eine
spiralförmige Feder. Der Deutlichkeit halber werden die einzelnen Teile der Halterung
51 getrennt dargestellt. Da das elastisch verformbare Element 52 die Öffnungen umgibt,
können die Halterungsplatten 55 und 56 gegeneinander auf einfache und definierte
Weise in jede gewünschte Stellung gekippt werden, was weiter unten näher erläutert
wird. Andere Ausführungsbeispiele einer Halterung für eine optische Einheit, in der die
Halterungsplatten der Halterung gegeneinander in jede gewünschte Position gebracht
werden können, sind in Fig. 3 und 4 dargestellt.
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In Fig. 3 enthält das elastisch verformbare Element 52 drei getrennte
Segmente 57, 58 und 59, die die Öffnungen 53 und 54 der Halterungsplatten 55 und 56
umgeben. In diesem Ausführungsbeispiel sind die getrennten Segmente 57, 58, 59
Gummirohre.
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In Fig. 4 ist ein anderes Ausführungsbeispiel einer Halterung 21 für eine
erfindungsgemäße optische Einheit dargestellt, in der das elastisch verformbare Element
vier Zylinderelemente 22, 23, 24 und 25 enthält, die die Scheitelpunkte eines
imaginären Rechtecks 60 definieren, das die Öffnungen 61 und 62 der Halterungsplatten 26 und
27 umgibt. Der Deutlichkeit halber sind die einzelnen Teile der Halterung 21 getrennt
dargestellt.
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Die Funktion des elastisch verformbaren Elements der Halterung wird
anhand des Herstellungsverfahrens einer optischen Einheit für eine Fernsehkamera nach
der Erfindung näher erläutert und wird als Beispiel anhand der Fig. 4 bis 8 beschrieben.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, wird die Halterung 21 durch die Zusammensetzung der
ersten Halterungsplatte 26 und der zweiten Halterungsplatte 27 zusammen mit den
zwischengelegten Gummielementen 22, 23, 24 und 25 gebildet. Die Halterungsplatten
26 und 27 werden lose miteinander verkoppelt und mit entsprechenden
zusammenarbeitenden Anschlagflächen 28 und 29 versehen, die in der Zusammensetzung durch
die Gummielemente aneinander gedrückt werden, wie aus dem schematischen
Querschnitt nach Fig. 4 ersichtlich ist. In diesem zusammengesetzten Zustand bleibt der
Raum zwischen der ersten Halterungsplatte 26 und der zweiten Halterungsplatte 27 im
wesentlichen über die ganze Oberfläche der Halterungsplatten konstant.
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Die zwei Halterungsplatten 26 und 27 können gegeneinander gekippt
werden, beispielsweise durch Zusammendrücken der Halterungsplatten an der Stelle des
Gummieelements 22, wie in der schematischen Vorderansicht nach Fig. 6 dargestellt ist.
Durch die Zusammenarbeit der Gummielemente 22, 23, 24, und 25 mit den
Halterungsplatten kann der Abstand zwischen den Halterungsplatten beispielsweise von d&sub1; an der
Stelle des Gummielements 22 nach d&sub2; an der Stelle des Gummielements 23 geändert
werden. Wenn der Druck an der Stelle des Gummielements 22 weggenommen wird,
werden die Gummielemente wieder die Halterungsplatten in eine Position drücken, in
der ihre Anschlagsfläche anstoßen.
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Da die Gummielemente elastisch verformbar sind, ist klar, daß die
Halterungsplatten gegeneinander in jede gewünschte Stellung gekippt werden können.
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Zum Vermeiden einer Änderung in der Position der Gummielemente,
wenn Druck ausgeübt wird, sind die erste Halterungsplatte 26 und die zweite
Halterungsplatte 27 mit Vorsprüngen 30 bzw. Öffnungen 31 versehen, die einander
gegenüberliegenden Enden der Gummielemente orten.
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Der Festkörper-Bildsensor 70 wird beispielsweise mit einem Haftmittel an
der zweiten Halterungsplatte 27 befestigt (Fig. 7).
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Eine Bildempfangsfläche 72 des Festkörper-Bildsensors 70 wird in einem
Kolben 73 des Bildsensors 70 angeordnet, und es wird davon ausgegangen, daß seine
genaue Stellung in bezug auf den Kolben 73 unbekannt ist.
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Zum Einführen des Festkörper-Bildsensors 70 oder genauer gesagt der
Bildempfangsfläche 72, in eine gewünschte Stellung in bezug auf das Austrittsfenster
71, dem gegenüber der Bildsensor angebracht ist, wird ein Testmuster auf dem
Eintrittsfenster der Farbtrennanordnung wiedergegeben, wobei das Testmuster auf die
Bildempfangsfläche 72 fällt (siehe Pfeile in Fig. 7) durch das Austrittsfenster 71 und
durch die Öffnungen 61, 62 der Halterung 21. Dieses Testmuster wird durch Verbinden
des Bildsensors mit einem Monitor (in Fig. 7 nicht dargestellt) aufgezeichnet. Wie
schematisch in Fig. 8 dargestellt, kann die Bildempfangsfläche 72 parallel zum
Austrittsfenster 71 durch Kippen des Bildsensors 70 orientiert werden, bis ein gewünschtes
Testmuster aufgezeichnet wird. Anschließend werden die zwei Halterungsplatten in
dieser gewünschten relativen Stellung starr aneinander befestigt. Dies läßt sich
beispielsweise mit Hilfe eines Haftmittels durchführen. Da ein Haftmittel einige Zeit zum
aushärten benötigt, muß der Bildsensor während der Aushärtezeit in der gewünschten
Position festgehalten werden. Vorzugsweise wird ein ultraviolettaushärtendes Haftmittel
verwendet, so daß die Befestigung schnell und auf definierte Weise ausführbar ist.
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Wenn zum Erhalten einer gut arbeitenden Kamera es außerdem
erforderlich ist, daß die sich senkrecht zur Bildempfangsfläche erstreckende Zentralachse im
wesentlichen mit der optischen Achse des betreffenden Austrittsfensters zusammenfällt,
wird der Bildsensor auf das Austrittsfenster gestellt, bis ein gewünschtes Testmuster
wiedergegeben wird, wonach die erste Halterungsplatte 26 am Austrittsfenster befestigt
wird. Wenn dieses Aufsetzen nicht erforderlich ist, kann die erste Halterungsplatte 26 in
einem früheren Schritt am Austrittsfenster befestigt werden.