DE3003467A1

DE3003467A1 - Lichtmessvorrichtung mit einem strahlteiler in einem optischen abbildungssystem

Info

Publication number: DE3003467A1
Application number: DE19803003467
Authority: DE
Inventors: Susumu Matsumura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-01-31
Filing date: 1980-01-31
Publication date: 1980-08-14
Also published as: US4484072A; JPS55101922A; JPS6337365B2; DE3003467C2

Description

Lichtmeßvorrichtung mit einem Strahlteiler in einem optischen Abbildungssystem

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufspalten des Lichtstrahls mittels eines Beugungsgitters (oder eines Rasters) und zum Messen eines Teils des Lichtes. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung, die als Lichtmeßvorrichtung in einem Photoapparat verwendbar ist.

Die Lichtmeßvorrichtung in einem'Photoapparat . spaltet mittels eines Strahlteilers einen Teil des Abbildungslichtstrahls ab, nachdem dieser eine Objektivlinse passiert hat, und das so abgespaltene Licht wird mittels eines Lichtnachweissystems gemessen.

Für den in einer solchen Lichtmeßvorrichtung zweckdienlichen Lichtstrahlteiler wurde bislang ein einzelner Halbspiegel eingesetzt, der in der Kamera geneigt angeordnet ist. Ein in einer Kamera etc. verwendeter derartiger Strahlteiier sollte wünschenswerterweise so dünn wie möglich sein. In der US-PS 3 464 337 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei der zwei Stücke eines Teils, von

Mü/rs

DoulschB Bank (München) Kto. 51/61070

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denen jedes an seiner Oberfläche mit einer Vielzahl von geneigten reflektierenden Oberflächen versehen ist, so zusammengekittet sind., daß sie ein prismatisches Linienraster bilden, und bei der ein Teil des einfallenden Lichtes nach den Gesetzen der geometrischen Optik • zur Lichtmessung abgespalten wird.

Die vorliegende Erfindung schlägt eine Lichtmeßvorrichtung mit einem Strahlteiler vor, der aufgrund der Verwendung eines Beugungsgitters (oder Rasters) mit einer kleinen Gitterkonstanten in der Größenordnung von 10 μια eine viel geringere Dicke hat.

Bei einem Strahlteiler, der zur Aufspaltung des Lichtes ein Beugungsgitter verwendet, ist es wünschenswert, daß neben dem vom Beugungsgitter ausgesandten . Abbildungslichtstrahl und dem gebeugten Licht einer bestimmten Ordnung zur Lichtmessung kein nutzlos gebeugtes Licht auftritt, da das nutzlos gezeugte Licht

9Ω """

*^w nachteilig für die Abbildung eines Gegenstandes ist, da hierdurch Reflexionen oder Geisterbilder bewirkt werden oder entstehen. .

Ein Strahlteiler> der diese Probleme gelöst hat,

wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 53-42042 beschrieben, die von der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung eingereicht worden ist. Wie in dieser offengelegten Anmeldung beschrieben, verwendet der Lichtstrahlteiler ein Beugungsgitter vom Relief-

typ. (Ein Beugungsgitter,, auf dessen einer Oberfläche eine Vielzahl von Erhebungen, und Vertiefungen regelmäßig angeordnet sind, wird gewöhnlich als "Beugungs- gitter vom Relieftyp" bezeichnet.) Wie in der Anmeldung beschrieben, verwendet der Strahlteiler von den verschiedenen Beugungsgittern vom Relieftyp.im besonderen

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ein sog. "Blaze-Beugungsgitter". Das Blaze-Beugungsgitter hat die Eigenschaft, daß nahezu das gesamte
einfallende Licht in eine bestimmte Beugungsordnung
gebeugt wird, wobei mehr als 90 % dar Beugungsausbeute 0-ter Ordnung ist, daß Licht also zur Abbildung des

Gegenstandes durchgeht. Einige Prozent der Beugungsausbeute werden in erster Ordnung zur Lichtmessung gebeugt^ während nahezu die gesamte Beugungsausbeute in den höheren Ordnungen Null ist. Der Grund für die Verwendung des in erster Ordnung gebeugten Lichtes zur Lichtmessung ist, wie in der offengelegten Anmeldung beschrieben, daß es bei einem Blaze-Beugungsgitter des
z. Z. bekannten Typs schwierig ist, die Beugungsausbeute von zwei gebeugten Lichtstrahlen, deren Ordnungsnummern nicht benachbart sind, im Vergleich zu den
anderen gebeugten Lichtstrahlen zu erhöhen.

Wird Lieht in die Richtung des Beugungswinkels θ unter Verwendung eines Beugungsgitters mit einer Gitterkonstanten d aufgespalten, so besteht allgemein die folgende Beziehung zwischen der Gitterkonstanten d und dem Beugungswinkel θ der N-ten Ordnung:

„„ d sin θ = NZ ..... (1) '

Dabei ist Λ eine Wellenlänge des einfallenden Lichtes. Wie man leicht der obigen Gleichung entnehmen kann, wird der Beugungswinkel θ und die Gitterkonstante d um so

kleiner, je niedriger die Ordnung N des zur Lichtmessung gebeugten Lichtes wird. Jedoch sollte der Beugungswinkel θ einen bestimmten Wert, etwa 30° oder größer haben.
Hat nun beispielsweise das zur Lichtmessung gebeugte

Licht einen Beugungswinkel θ von 30° und soll das

einfallende Licht mit einer Wellenlänge λ von O_f55 μπι

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'"* mittels dem Strahlteiler aufgespalten werden, wie er einer Ausführungsform der oben erwähnten offengelegten Patentanmeldung No. 53-42042 beschrieben ist, wobei das durchgehende Licht 0-ter Ordnung zur Abbildung und das gebeugte Licht erster Ordnung (N=1) zur Lichtmessung dient, so erhält man aus der obigen Gleichung (1) eine Gitterkonstante d_ des Beugungsgitters von 1,1 μΐη. Das bedeutet, daß das Beugungsgitter eine außerordentlich feine Gitterkonstante haben muß.

' .

Ein Beugungsgitter mit einer so feinen Gitterkonstanten erfordert ein aufwendiges Herstellungsverfahren bei der Herstellung des als Ausgangsstück dienenden "Mutter"-Beugungsgitters und bei der Herstellung der "Tochter"-Beugungsgitter mittels eines Abdruck-Kopierverfahrens. Dies führt zu einer unerwünschten Kostensteigerung bei der industriellen Massenherstellung.

Um die einem Beugungsgitter auferlegten Bedingungen zu verringern und einen Strahlteiler zu erhalten, der leicht hergestellt werden kann, ist es wünschenswert, ein Beugungsgitter vorzusehen, bei dem das in höhere Ordnungen gebeugte Licht zur Lichtmessung verwendet werden kann. , . .

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die einen Teil des einfallenden Lichtes mißt und einen sehr dünnen Strahlteiler hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

Verwendung einer regelmäßig angeordneten Struktur mit einer sehr feinen Gitterkonstante, nämlich des Beugungsgitters, als Strahlteiler gelöst. Wie oben ausgeführt, wird jedoch bei Verwendung eines Beugungsgitters des

· -

allgemeinen Typs ein Großteil des gebeugten Lichts in.

verschiedene Richtungen gebeugt.

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Es ist deshalb eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Messung eines Teils des einfallenden Lichtes unter Verwendung eines Beugungsgitters zu schaffen, bei dem das gebeugte Licht einer bestimmten Ordnung mit Ausnahme des in O-ter Ordnung durchgehenden Lichtes (Abbildungslichtstrahl) bei einem größeren Winkel als das einfallende Licht und bei einer hohen Beugungsausbeute entsteht, ohne daß gebeugtes Licht einer anderen Ordnung erzeugt wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Messen eines Teils des einfallenden Lichtes unter Verwendung eines Beugungsgitters zu schaffen, das leicht herzustellen ist.

Der für die erfindungsgemäße Vorrichtung verwandte Strahlteiler löst die oben genannten Aufgaben durch den im folgenden beschriebenen Aufbau. Ein Beugungsgitter vom Relieftyp mit einer feinen Gitterkonstante ist auf

der einen Oberfläche eines durchsichtigen·Substrats ausgebildet. Dieses Beugungsgitter vom Relieftyp erfüllt die Beugungsbedingung

Hierbei bezeichnet η den Brechungsindex des durchsichtigen Substrats, Λ gibt die Größe der Erhebungen und Vertiefungen (Oberflächenungleichmäßigkeit) des Beu

gungsgitters vom Relieftyp wieder, N ist eine ganze Zahl und A bezeichnet eine im einfallenden Licht enthaltene Wellenlänge. Weiter ist die ungleichmäßige Oberfläche (nämlich die Erhebungen und die Vertiefungen) _ des Beugungsgitters vom Relieftyp vollständig mit einem durchsichtigen Füllmittel ausgefüllt, das im wesentlichen denselben Brechungsindex wie das durchsichtige Substrat hat.

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Durch diese Verbesserung des Beugungsgitters vom Relieftyp kann ein sehr dünner Strahlteiler erhalten werden. Ein solcher Strahlteiler kann leicht hergestellt werden und ist in der Lage, nur · gebeugtes Licht hoher Ordnung als abgespaltenes Licht aus dem einfallenden Lichtstrahl zu entnehmen.

Weitere Einzelheiten, Merkmale'und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung ^U und der Zeichnung, auf die bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht erwähnten Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Beugungsgitter vom Relieftyp,

Fig. 2 eine schematische Anordnung einer Lichtmeßvorrichtung, bei der als Strahlte!ler ein Beugungsgitter vom Relieftyp eingesetzt ist,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Transmissions-Beugungsausbeute bei einem Beugungsgitter vom Relieftyp,

Fig. 4 eine schematische Ansicht zur Erklärung des Störlichtes, das der ein' Beugungsgitter verwendende Strahlteiler erzeugt,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemaßen Strahlteilers,

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Fig. 6 eine graphische Darstellung der Re-

flexions-Beugungsausbeute der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strahlteilers,

Fig. 7A und 7B schematische Ansichten zur Er-

• i klärung des bei der ersten Ausführungsform des Strahlteilers in Transmission, gebeugten Lichtes,

Fig. 8 einen Querschnitt durch eine zweite.

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strahlteilers,

Fig. 9 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung

zur Messung eines Teils des einfallenden Lichtes, die das abgespaltene Licht mittels Totalreflexion leitet ,

Fig. 10 graphische Darstellungen der Beugungsausbeute, der Ausführungen des Strahlteilers, bei denen die Farbcharakteristik .■ ■ des abgespaltenen Lichtes verbessert worden.· ist,

Fig. .11 eine perspektivische Ansicht einer

mit einem Beugungsgitter vom Relieftyp versehenen Vorrichtung, bei der das abgespaltene Licht kondensiert wird,

Fig. 12 einen Querschnitt durch eine einäugige Spiegelreflexkamera, bei der eine erfindungsgemäße Lichtmeßvorrichtung ein-^OJ · gebaut ist,

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Fig. 13 einen schematischen Querschnitt durch eine einäugige Spiegelreflexkamera, bei der die erfindungsgemäße LichtmeßvoErrichtung mit einer Linsenwirkung eingebaut ist,und

Fig. 14 einen Querschnitt durch eine Lichtmeßvorrichtuncr mit der Funktion einer Scharfstell-Mattscheibe.

Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt einen Strahlteiler, der zum Abspalten eines 'Lichtstrahles zur Lichtmessung von dem Abbildungslichtstrahl geeignet ist. Der Strahlteiler ist in einem optischen Abbildungssystem, beispielsweise einer Kamera angebracht. Da bei dieser Ausfuhrungsform das in 0-ter Ordnung gebeugte durchgehende Licht als Abbildungslichtstrahl in bezug auf das in den Strahlteiler eintretende Licht verwandt wird, ist es notwendig, daß die Menge des in 0-ter Ordnung gebeugten . durchgehenden Lichtes mindestens 90 % (des eintretenden Lichts) oder mehr beträgt. Demgemäß sollte das bei dieser Ausführungsform als Strahlteiler verwandte Beugungsgitter vom Relieftyp eine Beugungsausbeute des in 0-ter Ordnung durchgehenden Lichtes von 90 % oder mehr .und folglich eine Beugungsausbeute für das in N-ter· Ordnung durchgehende oder gestreute Licht zur Lichtmessung von nur einigen Prozent haben.

Im allgemeinen wird ein Teil des einfallenden Lichtes in der positiven geometrischen Reflexionsrichtung von einer halbreflektierenden Oberfläche reflektiert, die geneigt eingebaut ist. Das von einem Beugungsgitter mit einer zur Verdünnung des Strahlteilers

benutzten sehr feinen Gitterkonstante in der Größenordnung von einigen 10 bis zu einigen wenigen μπι re-

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flektierte Licht schließt jedoch eine Vielzahl von gebeugten Lichtstrahlen ein, die in die verschiedensten Richtungen durch die Beugung projiziert sind, so daß ein einzelner abgespaltener Lichtstrahl schwer zu erhalten ist. Das bei der vorliegenden Erfindung benutzte Beugungsgitter vom Relieftyp beseitigt die oben erwähnten Nachteile dadurch, daß dem Beugungsgitter die Bedingung auferlegt wird, daß ausschließlich das gebeugte Licht einer einzigen bestimmten Ordnung eine hohe Beugungsausbeute haben.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf Fig. 1 die Beugungscharakteristik eines Beugungsgitters vom Relieftyp und insbesondere vom Blaze-Typ erklärt 15. werden.

Fig. 1 zeigt ein Beugungsgitter 1 vom Blaze-Typ, das aus einem durchsichtigen Substrat mit einem Brechungsindex η und einer sägezahnartigen Struktur aufgebaut ist, die eine Gitterkonstante (regelmäßiger Abstand) d und eine Erhebungs/Vertiefungs-Größe Δ (Differenz zwischen den Erhebungen und den Vertiefungen) hat und auf der Oberfläche des durchsichtigen Körpers ausgebildet ist.

Wie gezeigt, wird ein auf das Beugungsgitter 1 auftreffender Lichtstrahl 2 gebeugt. Dabei treten als durchgehendes Licht ein in 0-ter Ordnung in Transmission gebeugter Lichtstrahl 3 und ein in N-ter Ordnung

in Transmission gebeugter Lichtstrahl 4 auf, die beide durch das Beugungsgitter in derselben Richtung wie der einfallende Lichtstrahl durchgehen. Weiter treten als reflektiertes Licht ein in O-ter Ordnung in Reflexion gebeugter Lichtstrahl 5 und ein in N-ter Ordnung in

Reflexion gebeugter Lichtstrahl 6 auf, die beide in positiver Reflexionsrichtung in bezug auf die Gitter-

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Oberfläche reflektiert werden. (Hierbei ist N eine willkürliche·ganze Zahl.)

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei .der eine .5 ' .Lichtmessung durch Einsetzen des in Fig. 1 gezeigten Beugungsgitters vom Relieftyp in ein optisches Abbildungssystem vorgenommen wird. Das optische Abbildungssystem bildet einen zu photographierenden Gegenstand . mittels Linsen 8 und 9 in ein Gegenstandsbild 10 ab.

in den Lichtweg dieses optischen Systems ist das Beugungsgitter 1 eingesetzt. Wird für die Lichtmessung der in N-ter Ordnung in Transmission gebeugte Lichtstrahl 4 verwandt, so wird die Lichtmenge mittels eines Lichtdetektors 14 gemessen. Wird dagegen für die Lichtmessung der in N-ter Ordnung in Reflexion gebeugte Lichtstrahl 5 verwandt, so wird ein Lichtdetektor 12 für die Lichtmessung benützt. Im weiteren soll der erstere Fall exemplarisch erläutert werden. Der Lichtdetektor sollte außerhalb des Abbildungslichtstrahles

^ so angeordnet werden, daß er nicht die Wirkungsweise des Abbildungssystems beeinflußt. Auch sollte das gebeugte. Licht nicht auf die Linse 9 treffen.

Im folgenden wird die Beugungsausbeute des in on

Fig. 1 gezeigten Beugungsgitters erklärt.· Ist die Differenz Δ, zwischen den Erhebungen und den Vertiefungen kleiner als die Gitterkonstante d, dann kann die ■ Beugungsausbeute ¹^ (N) des in N-ter Ordnung in Transmission gebeugten Lichtes angenähert für das in

Fig. 1 gezeigte Beugungsgitter berechnet werden. Bei dieser Berechnung erhält man die folgende Gleichung:

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sin² (Νπ - ^-

71_T [N) = (1 - R) χ

• = (1 - R) · sin C² (Νπ - j) . (2)

mit: . α= 2 π (η-1) ^j /^ . . . (3)

ίο ■ ·.

R bezeichnet das Reflexionsvermögen der Oberfläche des Beugungsgitters und, wenn n=1,5, ist R 4 % .usw. Dies ist in Fig. 3 gezeigt.

In Fig. 3 ist an der Abszisse die Ordnung N der Beugung und an der Ordinate die Beugungsausbeute 7) aufgetragen. Die Transmissions-Beugungsausbeute ">! φ (N) jeder Ordnungszahl ist durch den Schnittpunkt der

■Kurve, die die Funktion
20

(1 - R)x sin c (NIt - ^)

dargestellt und horizontal um O /2 ίί" verschoben ist,· mit der jeweiligen vertikalen Geraden bei N=ganze Zahl, ge- ^iü geben . Dementsprechend kann die Beugungsausbeute

durch Beeinflussen der Phasendifferenz Oc verändert werden. ' ·

Wenn in der in Fig. 2 gezeigten Anordnung der

in fünfter Ordnung in Transmission gebeugte Lichtstrahl als der Lichtstrahl für die Lichtmessung benutzt wird, - ergibt sich als Gitterkonstante d'des für den Strahl teiler benutzten Beugungsgitters d'=5 ^/sin Θ. Diese Gitterkonstante ist fünfmal größer als die Gitterkonstante

·

, d= Λ/sin θ eines Beugungsgitters, das das in erster Ordnung in .Transmission gebeugte Licht benutzt, womit

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die Absicht der vorliegenden Erfindung dargelegt ist.

• Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, ist es jedoch schwierig, ein Beugungsgitter herzustellen, das, um genügend Licht in dem Lichtmeßstrahl zu haben, eine Beugungsausbeute von einigen Prozent für den in fünfter Ordnung in Transmission gebeugten Lichtstrahl hat, und dessen Beugungsausbeute für das in andere Ordnungen gebeugte Licht nahezu Null ist, wobei der in O-ter Ordnung in.Transmission gebeugte Lichtstrahl eine Beugungsausbeute von 90 % oder mehr haben sollte, welchen Wert der Phasendifferenz 0< man auch immer wählt.

In Verbindung mit Fig. 4 soll die schädliche Wirkung des Lichtes erläutert werden, das in anderen Ordnungen als der für die Lichtmessung genutzte Lichtstrahl gebeugt wird. Von dem in den Abbildungslichtweg eingesetzten Beugungsgitter 1 gehen ein in O-ter Ordnung in Transmission gebeugter Lichtstrahl 15 und ein gebeugter Lichtmessungs-Lichtstrahl 16 aus. Der in O-ter Ordnung in Transmission gebeugte Lichtstrahl 15 entwirft mittels der Linse 9 ein Bild 10, während der Lichtmessungs-Lichtstrahl 16 auf den Lichtdetektor 14 fällt. Wird jedoch Licht auch noch in anderen Ordnungen gebeugt, in der Abbildung beispielsweise der Lichtstrahl 17 mit einer niedrigen Ordnungsnummer, und fällt dieses in die Linse 9, so entsteht aufgrund'des gebeugten Lichtes ein Geisterbild 11, das die Abbildungsqualität des optischen Abbildungssystems verschlechtert. Sogar wenn das gebeugte Licht eine höhere Ordnungszahl als der zur Lichtmp.ssung benutzte Lichtstrahl 16 hat, läßt es unerwünschte Reflexionen usw. entstehen.

Die bisherigen Erklärungen galten für das in Transmission gebeugte Licht. Dasselbe kann aber auch für das in Reflexion gebeugte Licht gesagt werden. Die Beugungsausbeute ^p(N) des in N-ter Ordnung in Re-

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flexion gebeugten Lichtes ist angenähert gegeben durch:

τ, /n\ · ,-> sin (NTC - /? ) ?

V^N) = ^R x 4— = R x sin c (NTC -R) ...[A)

. ~'ß= 2^Δ/λ (5)

Aus Gleichung (4) kann man entnehmen, daß für ein Beugungsgitter vom Relieftyp die maximale Beugungsausbeute für in N-ter Ordnung in Reflexion gebeugtes Licht erhalten wird, wenn gilt NyT=B, d.h., wenn N Λ =2η Δ · Hierbei ist das erfindungsgemäß als Strahlteiler benutzte Beugungsgitter vom Relieftyp so ausgebildet, daß es im wesentlichen die oben genanntenBedingungen erfüllt.

Bei dieser Ausführungsform wird ein· in Reflexion gebeugter Lichtstrahl hoher Ordnung als Lichtmessungs-Lichtstrahl in bezug auf den in Transmission in O-ter Ordnung gebeugten Lichtstrahl benutzt, der das Bild entwirft. Der Strahlteilef bei dieser Ausführungsform verhindert die Entstehung von anderem als_ dem oben genannten gebeugten Licht durch die Verwendung einer Beugungsstruktur mit .einem neuartigen Aufbau.

Fig. 5 zeigt·eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strahlteilers. Ein optisch durchsichti- ^ou ges Substrat 18 (beispielsweise aus Acryl, Polystyrol, Polycarbonat etc.) hat einen Brechnungsindex η^. Auf der Oberfläche des Substrats 18 ist ein Beugungsgitter vom Relieftyp ausgebildet. Eine durchsichtige Schicht 19

eines Füllmittels, beispielsweise eines Haftmittels -

(Haftmittel- vom Epoxytyp) hat eine zum Einbetten des

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Beugungsgitters vom Relieftyp genügende Dicke und den-.selben Brechungsindex wie das Substrat 18. Ein optisch durchsichtiger Körper 20, der aus demselben Material wie das transparente Füllmittel 19 aufaebaut ist, ist ' mit dem durchsichtigen Substrat zu einem optisch einstückigen Teil durch das Füll- (oder Haft-) Mittel 19 verbunden. Die drei Schichten 18, 19 und 20 bilden einen Strahlteiler 25. Die Oberfläche des Beugungsgitters vom Relieftyp auf dem durchsichtigen Substrat 18 ist mit einem aus Siliciumoxid, Titanoxid etc. bestehenden dielektrischen Film bedeckt. Hierdurch wird eine Reflexionsbeschichtung 21 gebildet, die ein bestimmtes berechnetes Reflexionsvermögen hat. .

Im folgenden soll ein Fall betrachtet werden, bei dem ein Lichtstrahl 22 von einem Gegenstand in den 'Strahlteiler 25 eintritt. Ein Teil des einfallenden Lichtstrahles 22 wird durch die Reflexionsbeschichtung 21. auf der Oberfläche des Beugungsgitters vom Relieftyp reflektiert und der verbleibende Teil geht durch den Strahlteiler durch. Der von der Reflexionsbeschichtung 21 reflektierte Lichtstrahl ist aufgrund der unregelmäßigen (Erhebungs- und Vertiefungs-) Struktur der Reflexionsbeschichtung 21 einer Phasendifferenz unter-

25. worfen, wodurch ein in Reflexion gebeugter Lichtstrahl 24 auftritt. Die Reflexions-Beugungsausbeute für diesen Fall ist durch die vorstehenden Gleichungen (4) und (5) gegeben, wobei für R in der Gleichung (4) das Reflexionsvermögen der Reflexionsbeschichtung 21 eingesetzt wird.

^Q um zu erreichen, daß mehr als 90% des Lichts in 0-ter Ordnung durchgeht, , sollte das Reflexionsvermögen R, wie vorstehend ausgeführt, vorzugsweise 10 % oder kleiner sein.. Wird das in Reflexion in fünfter Ordnung gebeugte Licht als der Lichtmeßstrahl benutzt,

so ist die Größe der Unregelmäßigkeiten (Erhebungen und Vertiefungen) dadurch festgelegt, daß die Phasendifferenz

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β=5'/Γ sein sollte. Entsprechend wird die Oberfläche des Beugungsgitters ausgebildet. Bei diesem Beispiel enthält das vom Beugungsgitter reflektierte Licht ausschließlich den in.fünfter Ordnung reflektierten Lichtstrahl 24 und kein weiteres in Reflexion gebeugtes Licht anderer Ordnung. Dies ist in Fig. 6 gezeigt. Die Beugungsausbeute des in Reflexion in fünfter Ordnung gebeugten Lichtstrahls 24 ist durch -rjl_R(5)=R aus Gleichung (4) gegeben, so daß ein Lichtmeßstrahl einer gewünschten Intensität in etwa durch Auswahl des Reflexionsvermögens der Reflexionsbeschichtung 21 erhalten werden kann. Da der Lichtmeßstrahl der in fünfter Ordnung gebeugte-Lichtstrahl ist, kann das für den Strahlteiler benutzte Beugungsgitter eine Gitterkonstante haben, die fünfmal gröber ist als die des Beugungsgitters, wenn das in erster Ordnung gebeugte Licht benutzt wird.

Im folgenden soll das durchgehende Licht betrachtet werden» Der in Fig. 5 in den Strahlteiler. 25 eintretende Lichtstrahl 22 geht durch den Strahlteiler 25 mit Ausnahme des Anteils (1-R)% des Lichtes durch, das ,,wie oben erwähnt, in Reflexion gebeugt wird. Hierbei ist vorausgesetzt, daß kein Verlust im Material ,oder Reflexion durch andere Flächen als die Reflexionsbeschichtung 21 auftritt. Da der-Brechungsindex des durchsichtigen Substrats 18 und des durchsichtigen Füllmittels .19 derselbe sind, tritt in dem Strahlteiler keine Phasendifferenz beim durchgehenden Licht aufgrund des Aufbaus des Beugungsgitters vom Relieftyp auf, so daß in Transmission kein Licht außer in dar 0-te Ordnung gebeugt wird. Folglich ist praktisch der gesamte Anteil des durchgehenden Lichtes ein zur Abbildung in Transmission

in O-ter Ordnung gebeugter Lichtstrahl 23. 35

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Ί Um diesen Punkt weitergehend auszuführen, soll im folgenden die Phasendifferenz an einer Gitterlinie . eines Beugungsgitters vom allgemeinen Relieftyp be- ,. trachtet werden, wie es in Fig. 7A gezeigt ist. In der Figur ist der durchschnittliche Brechungsindex der Reflexionsbeschichtung 21 n¹ und der Brechungsindex des durchsichtigen Substrats und des durchsichtigen Füllmittels ist n. ' -

Wenn eine horizontale Welle der Wellenlänge λ senkrecht in das Beugungsgitter einfällt, kann die Differenz in"dem Lichtweg an jeder Stelle in der Gitterlinie wie folgt gefunden werden:

Die Lichtweglänge eines auf einem Lichtweg A durchtretenden Lichtstrahles und eines auf einemLichtweg B durchtretenden Lichtstrahles sind wie folgt gegeben:

on

η (A₁A₂ + A₃A₄) + n'A₂A"₃und η (B₁B₃ + B₃B₄) + n'B^ .

Da A₁A₄=B₁B.,wird die Differenz L der Lichtweglängen

dieser beiden Lichtstrahlen ausgedrückt durch:

L=(n-n')(A₂A₃-B₂B₃).

Dementsprechend wird die Phasendifferenz Z< ausgedrückt durch:

2Π

Ct= ±t L = ^y(n-n') (A₂A₃ .

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„ « , BAD ORIGINAL

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Daher ist όί sehr klein ist, weil normalerweise

^Ä2^A3 ^ ^B2^B3 ^Undn ^h ^n< gilt.

Diese Berechnung zeigt, daß beim durchgehenden Licht aufgrund des Aufbaus des Beugungsgitters vom Relieftyp nur eine sehr kleine Phasendifferenz auftritt und das meiste Licht in O-ter Ordnung durchgeht. 10

Insbesondere im Fall des Beugungsgitters vom Blaze-Typ, dessen Struktur in Fig. 7B gezeigt ist, ist das Auftreten einer Phasendifferenz in der Nachbarschaft des rechten Winkels der dreieckigen Linienführung •5 möglich. Da jedoch die auf diesen Teil einfallende Lichtmenge.viel kleiner als die Lichtmenge ist, die auf die Teile einfällt, bei denen keine Phasendifferenz auf-tritt, ist die mit dieser Phasendifferenz erzeugte gebeugte Liehtmenge genug , so daß der größte Teil des

^zu Lichtstrahls in O-ter Ordnung durchtritt.

Die obigen Ausführungen haben gezeigt, daß bei . dem Ausf ührainqsbeispiel nur ein

in Reflexion in hoher Ordnung gebeugter Lichtstrahl, nc

der notwendig für die Lichtmessung ist, und ein in Transmission in O-ter Ordnung gebeugter Lichtstrahl entstellen,der notwendig für die Abbildung ist, und keine unnötigen, in anderen Ordnungen gebeugten Lichtstrahlen entstehen.

Diese beiden gebeugten Lichtstrahlen können durch das

Verhältnis der jeweiligen Beugungsausbeute beeinflußt

werden, die angenähert durch das Reflexionsvermögen • der Reflexionsbeschichtung 21 gegeben ist.

Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsform' der vorliegenden Erfindung. Auf der Oberfläche eines optisch durchsichtigen Substrats 31 (z. B. aus Acryl, PoIy-

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• 1 . styrol, Polycärbonat usw.) mit dan Brechungsindex n1 ist ein Reliefgitter geformt . Eine Schicht 32 aus einem Haftmittel hat einen Brechungsindex n₂. Ein optisch durchsichtiger Körper 33 ist aus demselben Material wie das ■ , optisch durchsichtige Substrat 31 aufgebaut. Das Substrat 31 und der Körper 33 werden durch die Schicht des Haftmittels 32 zusammengehalten und bilden einen Strahlteiler 30. Die Schicht des Haftmittels 32 hat eine genügende Dicke, um den unregelmäßigen Aufbau (Erhebungen und Vertiefungen) des Beugungsgitters vom Relieftyp zu egalisieren, das auf der Oberfläche des durchsichtigen Substrats 31 ausgebildet ist.

Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 5 gezeigten ersten Ausfuhrungsform darin, daß die Reflexionsbeschichtung fehlt und statt dessen der Brechungsindex n_ der Haftmittelschicht 32 ein wenig unterschiedlich von dem Brechungsindex n- des durchsichtigen Substrats 31 gewählt ist. ' 20

Im folgenden soll das sowohl in Transmission als auch in Reflexion gebeugte Licht betrachtet werden, wenn ein von einem Gegenstand kommender Lichtstrahl 35,auf den oben beschriebenen Strahlteiler auftr.ifft. Wäre n.=n₂/ so würde die unregelmäßige Struktur (Erhebungen und Vertiefungen) auf der Oberfläche des durchsichtigen Substrats nicht bestehen, und somit kein in Reflexion gebeugter Lichtstrahl 34 erzeugt werden und der gesamte

Lichtstrahl durch den Strahlteiler durchgehen. 30

Ist dagegen n₂/n-, so wird an der Grenzfläche zwischen dem durchsichtigen Substrat 31 und der durchsichtigen Schicht. 3.2 aufgrund der Differenz der Brechungsindizes Licht reflektiert, wodurch ein in Reflexion

gebeugter Lichtstrahl 34 entsteht. Wird wie im Fall der ersten Ausführungsform die Größe A der Unregel-

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mäßigkeiten (Erhebungen und Vertiefungen) des Beugungsgitters so gewählt, daß die Phasendifferenz ß=5"V£ wird, so wird in Reflexion Licht nur in der fünften Ordnung gebeugt. Die Beugungsausbeute dieser Lichtes ist das Reflexionsvermögen R, das durch die Differenz zwischen dem Brechungsindex des transparenten Teils und dem der Haftschicht, nämlich (η₁-η₂)? gegeben ist.

Im folgenden soll das in Transmission gebeugte ' Licht betrachtet werden. Bei. der vorliegenden Ausführungsform entsteht anders als bei der.ersten Ausführungsform nur in Transmission gebeugtes Licht einer anderen als der 0-ten Ordnung. Anders ausgedrückt, da die Differenz zwischen dem Brechungsindex des transparenten Körpers und dem der Haftschicht nicht Null ist, hat das durchgehende Licht folgende Phasendifferenz:

Ct = 2TC(n_r - n₂) A / ,1 .... ..(6)

Dementsprechend wird, wie in Fig. 3 gezeigt, die Funktion ^) m (N) seitlich verschoben,um in Transmission gebeugtes

nc ·.

^ZJ Licht einer anderen als der O-ten Ordnung zu erzeugen. Da die Differenz (n^n«) der Brechungsindizes klein ist, ist bei dieser Ausführungsform auch die Phasendifferenz _νλ klein, so daß die Transmissions-Beugungs-Ausbeuto für andere als die O-te Ordnung vernach-

lässigbar ist.

Damit kann die Lichtmessung durchgeführt werden, indem man den Lichtdetektor so anbringt, daß- er das von dem Strahlteiler der ersten und der

zweiten Ausführungsform in Reflexion gebeugte Licht

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empfängt. Dabei kann die für die Lichtmessung abgespaltene Lichtmenge durch Verändern des Reflexionsvermögens der Oberfläche des Beugungsgitters vom Relieftyp verändert werden. Hierdurch kann die für jedes Lichtmeßsystem passende,, zur Lichtmessung gebeugte Lichtmenge entnommen werden.

Fig. 9 zeigt einen Strahlteiler, der für das Herausleiten des abgespaltenen Strahls sehr nützlich . ist. Der Strahlteiler dieser Ausführungsform hat eine hohe Brauchbarkeit in einer Lichtmeßvorrichtung. Bei diesem Strahlteiler wird ein in Reflexion gebeugter Lichtstrahl 44, der zur Lichtmessung abgespalten worden ist, zu einem Lichtdetektor 48 geleitet, da er von der inneren Oberfläche des durchsichtigen Substrats 41 total reflektiert wird. Dementsprechend wird der Beugungswinkel des in Reflexion gebeugten Lichtes durch die Bedingungen festgelegt, unter denen Totalreflexion

stattfindet.
20

Da der die Totalreflexion verwendende Strahlteiler das Lichtdurchgangsteil und das Beugungsgitter verbindet, ist sein Einsatz in optischen Systemen äußerst vorteilhaft.

· "

Im folgenden wird die tatsächliche Form des Reliefs für den Strahlteiler beschrieben. Vom Standpunkt der Lichtmeßlei.stung ist das Beugungsgitter vom Blazetyp wünschenswert als wirkungsvolles Beugungsgitter vom

Relief typ. Ferner- ist im Fall, daß es zur Lichtmessung in einer einäugigen Spiegelreflexkamera etc. eingesetzt wird, es unter dem Gesichtspunkt der Farbcharakteristik wünschenswert, daß das ganze Licht des dem sichtbaren Licht entsprechenden Wellenlängenbereichs (Rot,

Grün und Blau) in den Lichtdetektor geleitet wird.

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Weiter sollten in diesem Falle die Beugungswinkel des zur Lichtmessung in Reflexion gebeugten Lichtes wünschenswerterweise dieselben sein.

Wenn, wie später beschrieben werden wird, der Strahlteiler in der Nähe der Brennebene eingesetzt ist, ist es weiter wünschenswert, daß die Struktur des Beugungsgitters so ausreichend fein ist, daß sie von dem Auge des.Photographen nicht bemerkt wird und die Sicht auf das Bild auf der Brennebene nicht stört.

Im folgenden wird eine Ausführungsform beschrieben, bei der die Farbdispersion des in Reflexion gebeugten Lichtes entzerrt ist, das für die Lichtmessung benutzt wird. Bei der Lichtmessung in einem Photoapparat • ist es wünschenswert, daß das Licht im roten, grünen und blauen Spektralbereich gleichmäßig gemessen wird. Zu diesem Zweck sollte das in Reflexion gebeugte Licht wünschenswerterweise für jede Farbe- in dieselbe Richtung gebeugt werden. Sind die Wellenlängen des.roten, grünen und blauen Lichtes,das zur Lichtmessung notwendig ist, durch "Λ_Ώ, ΓΚ und A gegeben, so gilt in einem Medium mit dem Brechungsindex η die folgende Beugungs-

gleichung::
.

π-.el «sin θ = Ny? .■£■.. (7)

Aus der Gleichung (7) folgt, daß, wenn folgende

Relation gilt:

.in fl .· _Μ, J»™ £ . _NB iu

i?s ^ η Λ "ϊ ^ ί η λ t 1

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(Hierbei ist Ni (i=R, G, B) eine ganze Zahl), der Beugungswinkel des gebeugten Lichtes der N -,N- und N -ten Ordnung bei den entsprechenden Wellenlängen gleich wird. Auch wird die Reflexions-Beügungsausbeute maximal, wenn die folgende aus Gleichung (4) abgeleitete Relation gilt: :

(N ist eine ganze Zahl). Aus obiger Gleichung folgt:

Gilt folglich
15

Vr = Vg = Vb =

dann erhält man für alle Wellenlängen die maximale Beugungsausbeute und die Beugungswinkel stimmen überein. Da jedes der Ni (i=R, G, B) eine ganze Zahl sein sollte, kann in den meisten Fällen die obige Gleichung nicht perfekt erfüllt werden, aber das Beugungsgitter kann so ausgeführt werden, daß alle NiAi (i=R/ G, B) im

wesentlichen gleich sind.

Im folgenden soll ein Beispiel einer Ausführung eines solchen Beugungsgitters besprochen werden. Der

. Brechungsindex des Beugungsgitters sei 1.49, die.

Gitterkonstante d = 10 um und die Erhebungs/Vertiefungs-Größe Λ - 4,80 um. Weiter werden als Wellenlängen für die Farben angenommen λ = 0,625 um, A_G = 0,55 um und A₅= 0,475 um· Die Werte für jede Wellenlänge sind normalisiert, um die Beugungsausbeute ^r/^{r 2u} finden.

Fig. 10 zeigt die Ergebnisse. Wie man sehen kann,

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T ist jedes Ni Ai (i=R, G, B) im wesentlichen 14.3 und die Beugungswinkel, bei denen für jede Wellenlänge die maximale Beugungsausbeute auftritt, fallen im Bereich von 73° bis 74° zusammen. Weiter hat der erfindungsgemäs· se Strahlteiler eine lichtsammelnde Wirkung, so daß das Licht tatsächlich auf dem Lichtdetektor gesammelt . wird, der ein richtempfangendes Element einer geringen Größe, wie z. B. einen Silicium-Lichtdetektor hat. Werden die Gitterl'inien konzentrisch auf dem Strahltei-

TO ler mit dem Lichtdetektor im Zentrum eingeschrieben, wie in Fig. 11 gezeigt ist, so wird das gebeugte Licht auf dem Lichtdetektor gesammelt, wodurch der Lichtmessungs-Lichtstrahl besser ausgenutzt wird. Fig. 11 zeigt diese Ausführungsform. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 50 einen Strahlteiler, das Bezugszeichen 51 ein konzentrisches Beugungsgitter und das Bezugszeichen 52 einen Lichtdetektor. Da die Menge des zum Lichtdetektor abgespaltenen Lichtes mittels des ReflexionsVermögens der Reflexionsbeschichtung des Beugungsgitters vom Relieftyp beeinflußt werden kann, kann auch die Verteilung des Meßlichtes beeinflußt werden, wenn das Reflexionsvermögen ortsabhängig variiert wird. Wenn unterschiedliche Strukturen des Beugungsgitters auf einem Strahlteiler abhängig von zu unterscheidenden Bereichen und Lichtdetektoren vorgesehen werden, die jeden der gebeugten Lichtstrahlen empfangen, so kann überdies jeder Bereich für sich mit einem der Lichtdetektoren gemessen werden.

Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform, bei. der der Strahlteiler mit dem oben beschriebenen Aufbau in die Liehtmeßvorrichtung einer einäugigen Spiegelreflexkamera eingesetzt ist. Diese einäugige Spiegelreflexkamera hat ein Objektiv 200', eine Blende 201,

einen Rückschwingspiegel 203, eine Bildebene 204, einen

1h Ή α f\ "s ⁰S i t\ r* Λ 's

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Verschluß 205, cine Einstellscheibe 206, eine Kondensorlinse 207, ein fünfeckiges Prisma 208 und eine Okularlinse 209. In den meisten Fällen besteht die untere Oberfläche der.Einstellscheibe 206 aus einer dis-. pergierenden Platte und die obere Oberfläche aus einer Fresnellinse. Der Bezugsbuchstabe G bezeichnet einen Strahlteiler und der Bezugsbuchstabe P ein lichtempfangendes Element.

Bei dem gezeigten Aufbau ist ein Strahlteiler G₀ zwischen die Einstellscheibe 206 und den schnellen • Rückschwingspiegel 203 zwischengeschoben, während ein lichtempfangendes Element P_n an der einen Seitenfläche des Strahlteilers G_n angeordnet ist. Bei dieser Anordnung trifft der vom Gegenstand kommende Lichtstrahl auf den Strahlteiler G auf, nachdem er von dem Rückschwingspiegel 203 reflektiert worden ist. Das Licht wird von dem Strahlteiler aufgespalten und ein Teil dessen breitet sich in dem Strahlteiier G_Q aus,

wobei es total reflektiert wird und auf das lichtempfangende Element P_Q auftrifft. Das durchgehende Licht wird, nachdem es durch den Strahlteiler durchgegangen ist, auf der Einstellscheibe 206 fokussiert und zum Nachprüfen der Fokussierung benutzt. Bei ,einer zweiten ° Ausführung wird ein Strahlteiler G * zwischen die Einstellscheibe 206 und die Kondensorlinse 207 eingesetzt, wobei ein lichtempfangendes Element P- an der einen Seitenfläche des Strahlteilers G. angeordnet ist. Bei dieser Ausführung geht der vom Gegenstand kommende

Lichtstrahl durch das Objektiv 200, wird vom Rückschwingspiegel 203 reflektiert und von der Einstellscheibe 206 zerstreut. Während des Durchgangs dieses zerstreuten Lichts durch den Strahlteiler G., wandert ein Teil des Lichtstrahls mittels Totalreflexion durch

das Innere des Strahlteilers G₁ oder breitet sich ent-

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lang des Beugungsgitters aus und trifft auf das lichtempfangende Element P₁.

Bei einem dritten Beispiel für eine mögliche Ausführung ist ein Strahlteiler G₂ zwischen die Kondensorlinse 207 und das fünfeckige Prisma 208 einsetzt und das lichtempfangende Element P₂ ist an einer Seitenfläche des Strahlteilers angeordnet. In diesem Falle wird die Lichtmessung unter Verwendung eines Teils des Lichtstrahls ausgeführt, nachdem dieser durch die Kondensorlinse durchgegangen ist.

Bei einem vierten Beispiel für eine mögliche Ausführung ist ein Strahlteiler G-. vor der vorderen Reflexionsoberfläche des fünfeckigen Prismas 208 angeordnet, und das lichtempfangende Element P, be*-' findet sich wiederum an einer Seitenfläche des Strahlteilers. In diesem Falle ist der für die Lichtmessung benutzte'Lichtstrahl der Lichtstrahl, der-auf eine reflektierende Oberfläche 208' gerichtet ist, von der der für den Suchereinblick wirksame Lichtstrahl ausgeht.

Bei einer fünften Ausführung ist ein Strahlteiler G. zwischen das fünfeckige Prisma 208 und die Okularlinse 209 eingeschoben, das lichtempfangende Element P. ist wiederum an einer Seitenfläche des Strahlteilers angeordnet.

Bei einer sechsten Ausführung ist der Strahlteiler Gr hinter der Okularlinse 209 angeordnet, das lichtempfangende Element P₅ befindet sich wiederum an einer Seitenfläche des Strahlteilers.

■ Die siebte Ausführung ist so, daß sich der Strahl-

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• 1 teller G_g auf der reflektierenden. Oberfläche des schnellen Rückschwingspiegels 203 befindet und das lichtempfangende Element V_r wiederum an einer Seiten-

fläche des Strahlteilers angeordnet ist, wenn sich der Rückschwingspiegel 203 in seiner geneigten Position . . befindet. Da in diesem Falle der Strahlteiler G-- zusammen mit dem Rückschwingspiegel 203 schwingt, ist er aus einem so leicht wie möglichen Material hergestellt. Natürlich kann der Spiegel auch ein in einer geneigten Lage fest angebrachter:halbdurchlässiger Spiegel sein.

Bei der achten Ausführung ist der Strahlteiler Gj vor der Bildebene 204 angeordnet, das lichtempfangende Element P₇ befindet sich wiederum an einer Seitenfläche des. Strahlteilers. In diesem Falle kann die Lichtmessung auch während der Belichtung des Filmes ausgeführt werden.

Bei der neunten Ausführung ist der Strahlteiler Gg. hinter dem Objektiv 200 angeordnet, das lichtempfangende Element P_g befindet sich an einer. Seitenfläche des Strahlteilers. Bei diesem Beispiel ist der für die Lichtmessung benutzte Lichtstrahl der Abbildungslichtstrahl nach seinem Durchgang durch das Objektiv. Da der Strahlteiler vor dem schnellen Rückschwingspiegel· angeordnet ist, ist bei dieser Ausführung die Lichtmessung auch möglich, wenn der schnelle Rückschwingspiegel während der Aufnahme hochgeschwungen ist. Aufgrund dessen wird es möglich, spezielle

^ου Lichtmessungen durchzuführen. Beispielsweise kann das ■Ausgangssignal des Lichtdetektors während einer Blitzaufnahme integriert werden, und, wenn das integrierte Ausgangssignal einen bestimmten Wert erreicht hat, die Blitzphotographie beendet werden. Ferner ist der "

erfindungsgemäße Strahlteiler frei von jeder unerwünschten Charakteristik, wie z. B. der Winkelauswahl-

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Charakteristik etc. im Fall des Beugungsgitters vom volumetrischen Typ, so daß eine genaue Lichtmessung immer gewahrleistet ist, sogar während einer Arbeitsblendenlichtmessung·.

Fig. 13A zeigt eine weitere Ausführungsform der ' vorliegenden Erfindung, bei der eine Kunststofflinse 210 mit einer relativ geringen Brechkraft den Strahlteiler aufnimmt. Diese Linse ist ein Teil des Objektivs

200. Fig. 13B zeigt die. in Fig. 13A gezeigte Linse 210 nochmals vergrößert. Der Strählteiler ist im wesentlichen genau so wie in Fig. 9 ausgebildet; der Unterscheid besteht darin, daß der Strahlteiler in das Innere der Linse eingebettet ist.

' ■ . ' '

Vorstehend sind verschiedene Ausführungen betrachtet worden. Dabei tritt das Problem auf, daß, wenn der Strahlteiler dieses Aufbaus in der Nähe der Einstellscheibe angeordnet ist, und wenn die brechende Struktur und die reflektierende Beschichtung nur entsprechend einem Teil der Bildebene ausgebildet sind, dieses Gebiet im Vergleich mit der Umgebung aufgrund der Abnahme der Lichtmenge für den Betrachter dunkel erscheint. Ein solches Phänomen kann für eine teilweise Lichtmessung (Spotmessung) günstig sein, da das dunkle Gebiet das Lichtmeßgebiet darstellt. Im Falle, einer Durchschnittslichtmessung jedoch beeinflußt dies die Messung ungünstig. In diesem Falle ist die Reflexionsbeschichtumj auf dem ganzen der Bildebene entsprechenden

¹^ Gebiet aufgetragen, so"daß die Abdunkelung von nur einem Teil der Bildebene vermieden werden kann, obwohl die gesamte Bildebene dunklerwird.

Überdies kann der erfindungsgemäße Strahlteiler einen Kunststoff als optisch durchsichtiges Totalreflexionsteil verwenden. Wie in Fig. 14 gezeigt,

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ist es auch möglich, den Strahlteiler einstückig mit der Einstellscheibe auszubilden. Auf der einen Oberfläche eines optisch durchsichtigen Substrats 6 0 ist ein Beugungsgitter 63 vom Relieftyp ausgebildet. Eine Haftmittelschicht 61 hat denselben Brechungsindex wie das durchsichtige Substrat 60. Die Oberfläche eines optisch durchsichtigen Körpers 62 bildet die Einstellscheibe. Diese drei Schichten sind zur Bildung des Strahlteilers optisch einstückig. 10

Demgemäß wird eine Größenreduzierung.der Vorrichtung möglich, wenn der Strahlteiler in der Position ■ der Einstellscheibe in Fig. 12 angeordnet wird. Bei der neuesten einäugigen Spiegelreflexkamera wird '^ die Fresnellinse als Kondensorlinse benutzt. In diesem Falle erscheint es möcflich, -daß Moire-Streifen aufgrund der Periodizität des Beugungsgitters entstehen können, da der Strahlteiler genau so wie die Fresnellinse einen periodischen Aufbau hat. Um der Entstehung

von Moire-Streifen vorzubeugen, werden die Fresnellinse und der Strahlteiler mit einem bestimmten Abstand getrennt.angeordnet, der so groß ist, daß der aufgrund der Moire-Streifen entstehende Kontrast so gering wie möglich ist, so daß er nicht mit bloßem Auge beob-

achtet werden kann. ■

Wie vorstehend erläutert, wird der erfindungsgemäße Strahlteiler, wenn er in der Lichtmeßvorrichtung eines Photoapparates benutzt wird, in den Abbildungslichtstrahl eingesetzt, so daß er den Lichtmeß-Lichtstrahl abspaltet. Gleichzeitig ist sein Einfluß auf den durchgehenden Abbildungslichtstrahl gering, so daß die Abbildungsqualität des Objektivs nicht beeinträchtigt wird.

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Bei den vorstehenden Ausführungen wurde hauptsächlich der Fall erläutert, daß das in einer höheren Ordnung gebeugte Licht für die Lichtmessung benutzt wurde. Jedoch ist es genau so möglich, daß der in die erste Ordnung gebeugte Lichtstrahl für die Lichtmessung verwandt wird, ohne daß das in höhere Ordnungen gebeugte Licht benutzt wird. In diesem Falle sollte ein Beugungsgitter als beugendes Element in dem Strahlteiler benutzt werden, das eine sehr feine Gitterkonstante hat.

Im Gegensatz zu den Strahlteilern, die konventionelle Beugungsgitter verwenden, erzeugt der erfindungsgemäße Strahlteiler kein unnötig gebeugtes Licht in dem durchgehenden Lichtstrahl, so daß viel mehr Licht in dem in O-ter Ordnung durchgehenden Lichtstrahl zur Verfugung steht und der Vorteil der hohen Ausnutzung "des Abbildungslichtstrahls in keinster Weise beeinträchtigt wird.

Das für den Strahlteiler der vorliegenden Erfindung benutzte Beugungsgitter vom Relieftyp kann mechanisch durch Einritzen von Rillen mit einem . bestimmten regelmäßigen Abstand auf einemMetall mit einer Diamantspitze genau so wie bei eier Herstellung einer gewöhnlichen Fresnellinse oder eines für ,die SDektro-

n c - -.

*^J skopie eingesetzten Beugungsgitters. Von der so hergestellten "Metallmutter" werden mittels eines Abdruckverfahrens etc.Kunststoffkopien in Serie hergestellt, so daß ein großer Kostenvorteil erzielt wird.

Ferner ist es möglich, daß, nach dem Entwickeln, das Beugungsgitter vom Relieftyp oder vom Blazetyp durch Schreiben von Interferenzmustern auf .eine lichtempfindliche Schicht unter Verwendung eines holographischen Verfahrens erhalten werden kann. Auf

diese lichtempfindliche Schicht wird eine Goldschicht aufgedampft. Mittels eines elektrischen Abdruckverfahrens kann ein Nickelabdruck hergestellt werden·, von

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- 32 - . · DE 0188 ' de;n dann die Kunststoffkopien in Serie hergestellt werden.

Somit hat der für die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung benutzte Strahlteiler folgenden Aufbau: Ein Beugungsgitter vom Reiiäftyp, bei dem das in eine höhere Ordnung gebeugte Licht besonders intensiv ist, '. ist auf der einen Oberfläche eines durchsichtigen .

Substrats ausgebildet. Dieses Beugungsgitter erfüllt ■ die Bedingung
10

• . N ? = 2 η Δ. . ■

Hierbei ist λ eine im einfallenden Licht enthaltene Wellenlänge/ η der Brechungsindex des durchsichtigen Substrats und Λ ' . die Größe der Erhebungen und Vertiefungen auf der Oberfläche des Beugungsgitters vom ·· Relieftyp. Auf der Oberfläche des Beugungsgitters vom Relieftyp ist eine Reflexionsbeschichtung .mit einem

bestimmten Reflexionsvermögens aufgebracht. 20

Eine durchsichtige Füllmittelschicht mit einem im wesentlichen gleichen Brechungsindex wie der des durchsichtigen Substrats ist auf den Beugungsfurchen aufgebracht/ um diese vollständig auszufüllen. Das

abgespaltene Licht wird mittels eines Lichtdetektors gemessen. Dieser Strahlteiler kann beliebig in einer hohen Ordnung gebeugte Lichtstrahlen erzeugen und entwickelt kein Störlicht neben dem gewünschten abgespaltenen Licht/ da durch ihn beim durch die reflektierende Oberfläche

■

durchgehenden Licht, keine Phasendifferenz auftritt.

Zusätzlich kann ein Beugungsgitter mit einer vergleichsweise großen Gitterkonstante verwandt werden. Aufgrund dessen ist die Serien-Herstellbarkeit hervorragend.

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BAD

Lee rs e it e

Claims

■ 'DPA und

Grupe-

Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-lng. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 20 2403 8000 München 2

Tel.: 089-53 96 Telex: 5-24 845 tipat cable: Germaniapatent München 31. Januar 1980 DE 0188

Patentansprüche

Lxchtmeßvorrichtung, bei der ein Strahlteiler mit einem Beugungsgitter in einem optischen Abbildungssystem angeordnet ist und ein Teil des in das optische System einfallenden Lichtes durch Beugung abgespalten wird, um das abgespaltene Licht zu messen, dadurch gekenn zeichnet, daß der "Strahlteiler aufgebaut ist,

(a) aus einem durchsichtigen Substrat, das einen Brechungsindex η und ein auf einer seiner Oberflächen ausgebildetes Beugungsgitter vom Relieftyp mit einer feinen Gitterkonstante und mit einer Größe A der Erhebungs/Vertiefungs-Unregeimäßigkeiten aufweist, wobei das Beugungsgitter vom Relieftyp im wesentlichen die Bedingung ·

- ' . ■

erfüllt, wobei N eine ganze Zahl und A eine im sichtbaren Licht.enthaltene Wellenlänge ist, ■ (b) aus einer auf der Oberfläche des Beugungsgitters vom Relieftyp aufgebrachten Reflexionsbeschichtung mit einem geringen Reflexionsvermögen,

(c) und aus einer durchsichtigen Füllmittelschicht, die im wesentlichen denselben Brechungsindex wie das durchsichtige' Substrat hat und vollständig die Erhebungs/Ver-•tiefungs-Unregelmäßigkeiten des Beugungsgitters vom

. Mü/rs

U ύ U W O w ΐ til U U 4 Deutsqhe Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939 β44' -■ - -.'" Postscheck (München) KIa 670-43-804

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Relieftyp ausfüiit.
2. Lichtmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterkonstante d des Beugungsgitters vom Relieftyp so gewählt ist, daß ein durch die Beugungsbedingung

θ =

gegebener Beugungswinkel θ des in N-ter Ordnung gebeugten Lichtes die Bedingung für Totalreflexion an der ■ anderen Oberfläche des Substrats erfüllt.
3. Lichtmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ■5 gekennzeichnet, daß die Gitterlinien des Beugungsgitters vom Relieftyp konzentrisch sind, um das gebeugte Licht auf einem Lichtdetektor zu sammeln.

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