DE3129324C2

DE3129324C2 -

Info

Publication number: DE3129324C2
Application number: DE3129324A
Authority: DE
Inventors: Noriyuki Nose; Kiyonobu Yokohama Kanagawa Jp Endo
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1980-07-25
Filing date: 1981-07-24
Publication date: 1990-11-22
Also published as: US4544269A; DE3129324A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtmeßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Lichtmeßvorrichtung dieser Art ist in der US-PS 41 03 153 beschrieben. Bei dieser bekannten Lichtmeßvorrichtung wird ein einfallendes Strahlenbündel mit einer Strahlteilervorrichtung aufgeteilt, die für jeden Teilstrahl ein Relief-Beugungsgitter aufweist. Die Gitterelemente besitzen eine vorgegebene Krümmung, um den jeweiligen Teilstrahl auf einen Konzentrationspunkt zu konzentrieren und eine möglichst gute Ausnutzung des Lichts durch eine angeschlossene Lichtempfangsvorrichtung zu gewährleisten. Da die einzelnen Teilstrahlen unterschiedliche Informationen über die Lichtstärke des Objektes liefern, sind bei dieser bekannten Lichtmeßvorrichtung in die Teilstrahlen Filter eingeschaltet, die eine Angleichung der Teillichtströme bewirken.

Die GB-PS 14 61 084 zeigt ebenfalls einen Strahlteiler in Form eines Beugungsgitters, der in einer Lichtmeßvorrichtung verwendet wird. Durch entsprechende Auslegung der Beugungsgitter kann die Beugungsausbeute verändert und somit die Lichtmenge eines Teillichtstroms festgelegt werden. Die gegenseitige Angleichung von Teillichtströmen verschiedener Beugungsgitter ist hierbei nicht beschrieben.

Auch können an aneinandergrenzenden Schichten einer Strahlteilervorrichtung Verfälschungen des Lichtstrahls, wie z. B. unerwünschte Reflexionen oder Streuungen auftreten. Gemäß der US-PS 34 64 337, die einen Strahlteiler mit einem prismatischen Linienraster zeigt, werden zwei Teilkörper des Strahlteilers mit einem Klebemittel zusammengefügt, das den gleichen Brechungsindex wie die zusammenzufügenden Teilkörper besitzt, um Einflüsse der Trennschicht auf den Lichtstrahl gering zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtmeßvorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 2 und 3 derart weiterzubilden, daß die Lichtmeßvorrichtung bei kompakter Ausbildung für unterschiedliche Lichtmeßarten des Objektlichtes ausgebildet ist und jeweils genaue Lichtmeßwerte liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1, 2 und 3 angegebenen Merkmalen alternativ gelöst.

Hierdurch wird bei den unterschiedlichen Meßbereichen bzw. Lichtmeßarten, die in der Lichtmeßvorrichtung integriert sind, bei kompakter Ausbildung der Lichtmeßvorrichtung eine jeweils genaue Lichtmessung ermöglicht, ohne beispielsweise eine Nachjustierung in einer nachgeschalteten Verstärkerschaltung vornehmen zu müssen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

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

Fig. 1 den Querschnitt eines Beugungsgitters vom Relieftyp,

Fig. 2, 3, 4, 5, 6A und 6B erläuternde Darstellungen zu einer Lichtmeßvorrichtung, die ein Beugungsgitter vom Relieftyp gemäß dem Stand der Technik verwendet,

Fig. 7A, 7B, 7C eine Aufsicht und Querschnitte in zwei zueinander senkrechten Richtungen einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, bei der Gitterwinkel bei zwei Gittern unterschiedlich ausgeführt sind,

Fig. 8, 9 und 10 die Änderung der Lichtmenge am Detektor in Abhängigkeit vom Gitterwinkel,

Fig. 11A und 11B eine Aufsicht und einen Querschnitt der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, bei der zwei Gitter in derselben Ebene vorgesehen sind,

Fig. 12A und 12B eine Aufsicht und einen Querschnitt einer Vorrichtung, bei der der Gitterwinkel in demselben Gitter variiert wird,

Fig. 13A, 13B und 13C eine Aufsicht und Querschnitte in zwei zueinander senkrechten Richtungen eines zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem die Reflexionsfaktoren der Beugungsgitterfläche zweier Gitter unterschiedlich sind,

Fig. 14A, 14B und 14C eine Aufsicht und zwei Querschnitte einer Vorrichtung, bei der die Reflexionsfaktoren der Gitterflächen dreier Gitter unterschiedlich sind,

Fig. 15A und 15B eine Aufsicht und einen Querschnitt einer Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem der Anteil der wirksam reflektierenden Fläche für zwei Gitter unterschiedlich ausgeführt ist,

Fig. 16A, 16B und 16C eine Aufsicht und zwei Querschnitte einer Vorrichtung, bei der die Verteilung des Anteils der effektiv reflektierenden Fläche in einem der beiden Gitter vorgesehen ist,

Fig. 17 einen Querschnitt durch ein Diamant-Schneidewerkzeug, das zur Herstellung der in Fig. 16A gezeigten Vorrichtung verwendet wird, und

Fig. 18A, 18B und 18C eine Aufsicht und zwei Querschnitte einer Vorrichtung, bei der zwei Gitter, die sich im Anteil der wirksam reflektierenden Fläche unterscheiden, in derselben Ebene vorgesehen sind.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 soll die Beugungscharakteristik eines Beugungsgitters vom Relieftyp (insbesondere eines "Blaze"-Beugungsgitters) beschrieben werden. Ein in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 42042/1978 beschriebener Strahlteiler verwendet von den Beugungsgittern vom Relieftyp insbesondere ein "Blaze"-Beugungsgitter mit einer Charakteristik, die nahezu die gesamte einfallende Lichtmenge in eine spezielle Beugungsordnung beugt und die Beugungsausbeute des in nullter Ordnung in Transmission gebeugten Lichts, das die Information des Objektbildes trägt, auf 90% oder höher, die Beugungsausbeute des primär - bzw. in erster Ordnung gebeugten Lichts zur Lichtmessung auf einige % und die Beugungsausbeute des in anderer Ordnung gebeugten Lichts im wesentlichen auf Null bringt.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Blaze-Beugungsgitter vom Relieftyp mit einer konkav-konvexen Struktur mit einer Teilung (Periodenabstand) d und einer konkav-konvexen Ausbildung auf der Oberfläche des transparenten Elements mit dem Brechungsindex n.

Das auf das Beugungsgitter einfallende Licht 2 wird gebeugt, wobei in Transmission in nullter Ordnung gebeugtes Licht 3, das in derselben Richtung wie das einfallende Licht hindurchgeht, und in N-ter Ordnung in Transmission gebeugtes Licht 3 als hindurchgehendes Licht erzeugt werden, wobei in nullter Ordnung in Reflexion gebeugtes Licht 5, das in Richtung der Spiegelreflexion reflektiert wird, und in N-ter Ordnung in Reflexion gebeugtes Licht 5 als reflektiertes Licht erzeugt werden. N ist eine willkürliche ganze Zahl.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem eine Lichtmessung mit dem Beugungsgitter vom Relieftyp gemäß Fig. 1 ausgeführt wird, das in einem optischen Abbildungssystem angeordnet ist. Dieses optische Abbildungssystem entspricht dem Fotoobjektiv, dem optischen Suchersystem oder dergl. in einer Kamera. Das optische Abbildungssystem bildet ein Objektbild 10 des Objekts 7 mittels Linsen 8 und 9; das Beugungsgitter 1 ist in dem optischen Weg des optischen Abbildungssystems angeordnet. Wenn die Lichtmessung unter Verwendung des in N-ter Ordnung in Transmission gebeugten Lichts 4 ausgeführt wird, ist zu diesem Zweck ein Lichtdetektor 14 vorhanden; wenn die Lichtmessung unter Verwendung des in N-ter Ordnung in Reflexion gebeugten Lichts 6 ausgeführt wird, ist zu diesem Zweck ein Lichtdetektor 16 vorhanden. Exemplarisch soll der erste Fall beschrieben werden; damit sich kein Einfluß auf die Wirkung der Abbildungsvorrichtung ergibt, muß der Lichtdetektor außerhalb des optischen Wegs des Abbildungslichtstrahls angeordnet sein, und das gebeugte Licht muß in eine Richtung außerhalb der Linse 9 gebeugt werden.

Der hier verwendete Ausdruck "Abbildungslichtstrahl" bezieht sich auf einen Lichtstrahl bzw. Lichtstrahlenbündel mit der Information des Objektbildes, unabhängig davon, ob er sich vor oder hinter der Objektbildebene befindet. Folglich entspricht bei einer einäugigen Spiegelreflexkamera dieser Lichtstrahl dem Lichtstrahl, der die Filmfläche erreicht oder dem durch das optische Suchersystem durchgehenden Lichtstrahl.

Der Grund, warum bei dem in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 42042/1978 beschriebenen Strahlteiler das in erster Ordnung gebeugte Licht als das zur Lichtmenge entnommene, abgeteilte gebeugte Licht verwendet wird, ist - wie ebenfalls dort beschrieben - daß es mit den gegenwärtig bekannten Blaze-Beugungsgittern sehr schwierig ist, lediglich die Beugungsausbeuten zweier gebeugter Lichtstrahlen, deren Beugungsanordnungen nicht benachbart sind, beispielsweise lediglich die Beugungsausbeute des in nullter und des in fünfter Ordnung in Transmission gebeugten Lichts, höher als die Beugungsausbeuten der anderen gebeugten Lichtstrahlen zu machen.

Wenn Licht in Richtung des Beugungswinkels R unter Verwendung des Beugungsgitters mit der Teilung d abgeteilt werden soll, gilt die folgende Beziehung zwischen der Teilung d und dem Beugungswinkel R der N-ten Ordnung:

d · sin R = N λ (1)

(λ: Wellenlänge des einfallenden Lichts).

Wie man leicht aus dieser Gleichung erkennt, sind der Beugungswinkel R und die Teilung d kleiner, wenn die Ordnung N des zur Lichtmessung gebeugten Lichts niedriger ist. Der Beugungswinkel R muß jedoch größer als ein bestimmter Winkel, beispielsweise etwa 30° sein, damit das zur Lichtmessung gebeugte Licht aus dem Abbildungslichtstrahl herausgeführt werden kann. Wenn deshalb beispielsweise das in nullter Ordnung in Transmission gebeugte Licht und das in erster Ordnung gebeugte Licht als Abbildungslicht bzw. zur Lichtmessung verwendet werden, wie bei dem in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 42042/1978 beschriebenen Strahlteiler (N = 1), und wenn das zur Lichtmessung gebeugte Licht mit einer Wellenlänge λ = 0,55 µm unter einem Beugungswinkel R = 30° aufzuteilen ist, ist die Teilung d des Beugungsgitters gemäß Gleichung (1) 1,1 µm; diese sehr feine Teilung macht die Anwendung von hochentwickelten Herstellungsverfahren nötig und führt zu unerwünscht hohen Herstellungskosten.

Andererseits ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 10190/1979 ein Verfahren beschrieben, bei dem das in zweiter und höherer Ordnung in Reflexion gebeugte Licht als abgeteiltes Licht entnommen wird, und die Erzeugung von in niedrigerer Ordnung gebeugtem Licht minimiert wird, wodurch die Anforderungen an das Relief-Beugungsgitter herabgesetzt werden und ein Strahlteiler erhalten wird, der leicht herzustellen ist. Dieser Strahlteiler soll im folgenden beschrieben werden.

Damit ein Strahlteiler gemäß der offengelegten japanischen Patentanmeldung in der Lichtmeßvorrichtung einer Kamera verwendet werden kann, muß das bei dem Strahlteiler verwendete Gitter eine Beugungsausbeute für die nullte Transmissionsordnung von 90% oder mehr und eine Transmissions- oder Reflexions-Beugungsausbeute in der N-ten Ordnung von einigen % für den Lichtstrahl zur Lichtmessung haben.

Es ist ferner notwendig, daß die anderen Ordnungen eine Beugungsausbeute von nahezu Null haben. Dies hat seine Ursache darin, daß das gebeugte Licht Geisterbilder oder Streulicht erzeugt.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel des in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 10190/1979 beschriebenen Strahlteilers.

Gemäß Fig. 3 ist auf der Oberfläche eines optisch transparenten Elements 18, das beispielsweise aus Acryl, Polystyren oder Polycarbonid hergestellt ist und einen Brechungsindex n₁ hat, ein Beugungsgitter vom Relieftyp ausgebildet. Ein Kittmittel 19 (beispielsweise ein Epoxy-Kitt bzw. Klebemittel) ist in einer ausreichenden Dicke aufgebracht, um das Beugungsgitter vom Relieftyp einzubetten und hat denselben Brechungsindex wie das transparente Element 18. Ein optisch transparentes Element 20 ist aus einem dem Kittmittel 19 ähnlichen Material hergestellt und optisch einstückig mit dem transparenten Element 18 durch das Kittmittel 19 verbunden. Diese Elemente bilden zusammen den Strahlteiler 25. Ferner ist ein aus Siliciumoxid oder Titanoxid gebildeter dielektrischer Film durch Aufdampfen auf der Oberfläche des Relief-Beugungsgitters zur Bildung eines Reflexionsfilms 21 mit einem geeignet gewählten Reflexionsfaktor bzw. Reflexionsgrad aufgebracht.

Im folgenden soll der Fall betrachtet werden, daß der Strahlteiler 25 in der Nähe der Brennebene des Suchers der einäugigen Spiegelreflexkamera angeordnet ist und ein Lichtstrahl 22 von einem Objekt auf ihn auftrifft. Ein Teil des auffallenden Lichts 22 wird durch den Reflexionsfilm 21 auf der Oberfläche des Beugungsgitters vom Relieftyp reflektiert; der verbleibende einfallende Lichtstrahl 23 geht hindurch. Der von dem Reflexionsfilm 21 reflektierte Lichtstrahl erhält durch die konkav-konvexe Struktur des Reflexionsfilms 21 eine Phasendifferenz, so daß ein reflektierter gebeugter Lichtstrahl 24 erzeugt wird. Für die Beugungsausbeute η _R (N) des in N-ter Ordnung in Reflexion gebeugten Lichts gilt die folgende Gleichung:

Hierbei ist R der Reflexionsfaktor des Reflexionsfilms 21. Die obige Gleichung gilt angenähert für den Fall, daß die Größe der Konkav-Konvexdifferenz Δ des Beugungsgitters klein verglichen mit der Teilung d ist.

Wenn in fünfter Ordnung in Reflexion gebeugtes Licht als Lichtstrahl zur Lichtmessung verwendet wird, wird die Größe der Konkav-Konvexdifferenz Δ so bestimmt, daß für die Phasendifferenz β = 5 π gilt, und entsprechend die Beugungsgitterfläche ausgebildet. Betrachtet man das von dem Beugungsgitter reflektierte Licht, so tritt lediglich das in fünfter Ordnung in Reflexion gebeugte Licht 24 auf; in anderen Ordnungen in Reflexion gebeugtes Licht existiert nicht. Dies ist in Fig. 4 gezeigt. Die Beugungsausbeute des in fünfter Ordnung in Reflexion gebeugten Lichts 24 ist gemäß Gleichung (2) gegeben durch η _R(5) = R; durch geeignete Bestimmung des Reflexionsfaktors des Reflexionsfilms 20 kann ein Lichtstrahl zur Messung mit einer gewünschten Intensität erhalten werden. Dieser Lichtstrahl zur Messung ist in fünfter Ordnung gebeugtes Licht; deshalb kann, verglichen mit dem Fall, daß in erster Ordnung gebeugtes Licht verwendet wird, das in dem Strahlteiler verwendete Beugungsgitter ein Beugungsgitter mit einer Teilung sein, die fünfmal so groß wie üblich ist.

Als nächstes soll das durchgehende Licht betrachtet werden. Gemäß Fig. 3 trifft der Lichtstrahl 22 auf den Strahlteiler 25 auf; der Anteil (1 - R) des Lichts, das heißt das auftreffende Licht außer dem in Reflexion gebeugten Licht, geht durch den Strahlteiler 25 hindurch, wenn keine Reflexion an anderen Flächen als dem Reflexionsfilm 21 oder kein Lichtverlust in dem Medium auftritt. In dem Strahlteiler ist der Brechungsindex des transparenten Elements 18 gleich dem des Kittmittels 19; es tritt keine Phasendifferenz in dem hindurchgehenden Licht auf; somit wird kein Licht außer dem Licht nullter Ordnung erzeugt; folglich ist nahezu das gesamte hindurchgehende Licht in nullter Ordnung in Transmission gebeugtes Licht mit der Bildinformation.

Eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Beugungsgitters vom Relieftyp gemäß Fig. 3 ist in Fig. 5 gezeigt.

Wie hieraus ersichtlich, erhält man bei einem Strahlteiler, der von einem auf einem transparenten Körper vorgesehenen Beugungsgitter gebildet ist und der eine Vielzahl von teilreflektierenden geneigten und periodisch angeordneten Flächen aufweist, lediglich in hoher Ordnung in Reflexion gebeugtes Licht, das zur Lichtmessung nutzbar ist, und in nullter Ordnung in Transmission gebeugtes Licht, das als Abbildungslichtstrahl nutzbar ist; nicht nutzbares, gebeugtes weiteres Licht wird nicht erzeugt. Das Verhältnis der entsprechenden Beugungsausbeuten der beiden gebeugten Lichtstrahlen kann durch geeignetes Einstellen des Reflexionsfaktors des Reflexionsfilms 21 gesteuert werden.

Dies ist im einzelnen in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 10190/1979 beschrieben.

Dieser bekannte Strahlteiler ist so ausgebildet, daß die Beugungsgitterfläche eines Beugungsgitters als eine Reflexionsfläche ausgebildet ist und daß in höherer Ordnung in Reflexion gebeugtes Licht aufgrund dieser Reflexionsfläche erhalten werden kann; für das durch die Reflexionsfläche durchgehende Licht hat dieser Strahlteiler eine Einrichtung, die die Phasendifferenz des hindurchgehenden Lichts steuert, wodurch außer dem gewünschten Licht kein störendes Licht erzeugt wird und ein großer Aufteilwinkel sogar bei Verwendung eines Beugungsgitters einer relativ großen Teilung möglich ist. Dies erlaubt eine relativ einfache Serienherstellung des Strahlteilers.

Im folgenden soll der Fall beschrieben werden, daß ein mit dem beschriebenen Beugungsgitter vom Relieftyp versehener Strahlteiler in der Lichtmeßvorrichtung einer einäugigen Spiegelreflexkamera oder dergl. verwendet wird.

Die Fig. 6A und 6B zeigen einen Strahlteiler, der zum Herausleiten des Lichts gut geeignet ist. Fig. 6A zeigt eine Aufsicht auf einen derartigen Strahlteiler und Fig. 6B einen Querschnitt. Der Strahlteiler hat eine hohe Brauchbarkeit für eine Lichtmeßvorrichtung. Bei diesem Strahlteiler ist das in Reflexion gebeugte Licht, das zur Lichtmessung abgespalten wird, auf eine Lichtempfangsvorrichtung in Form eines Lichtdetektors 34 gerichtet, wobei es an der inneren Oberfläche des transparenten Körpers 27 total reflektiert wird. Folglich ist der Beugungswinkel des in Reflexion gebeugten Lichts durch die Bedingung für Totalreflexion bestimmt.

Bei dem Totalreflexion ausnutzenden Strahlteiler sind das Licht-Durchlaßelement und das Beugungsgitter einstückig ausgeführt; deshalb kann dieser Strahlteiler sehr vorteilhaft in einer optischen Einrichtung angeordnet werden.

Wie man aus Fig. 6A erkennt, sind die Gitterstriche 39 gekrümmt, damit das von irgendeinem Punkt abgespaltene Licht mit hoher Ausbeute in den Detektor 34 eintritt. Folglich kann der Strahlteiler gemäß Fig. 6A, der in dem Abbildungslichtstrahl einer Kamera angeordnet ist, mit einer Licht-Konzentrationswirkung versehen werden, so daß er einen Teil des abgespaltenen Abbildungslichtstrahls auf den Lichtdetektor richtet und ferner das Licht wirksam auf den Lichtdetektor mit einer kleinen Lichtempfangselementfläche, wie dies beispielsweise bei einem Silicium-Detektor der Fall ist, konzentriert. Wenn, wie in Fig. 6B gezeigt ist, die Gitterzeilen in Form von konzentrischen Kreisen, deren Mittelpunkt im Lichtdetektor liegt, ausgebildet sind, kann das gebeugte Licht auf den Lichtdetektor fokussiert werden, um eine wirksame Nutzung des Meßlichtstrahls zu ermöglichen. Ferner kann die Menge des für den Lichtdetektor abgeteilten Lichts durch den Reflexionsfaktor bzw. Reflexionsgrad des Reflexionsfilms auf dem Beugungsgitter vom Relieftyp gesteuert werden; wenn dieser Reflexionsfaktor von einer Stelle zur anderen unterschiedlich gemacht wird, kann die Lichtverteilung für die Messung gesteuert werden. Wenn ferner bei einem Strahlteiler unterschiedliche Beugungsgitterstrukturen entsprechend der aufzuteilenden Fläche vorhanden sind, und Lichtdetektoren so angeordnet sind, daß sie das entsprechend gebeugte Licht empfangen, kann jeder einzelne Bereich durch jeweils einen Lichtdetektor individuell gemessen werden. Bei der Lichtmessung einer einäugigen Spiegelreflexkamera sind unterschiedliche Lichtmeßsysteme, wie Durchschnittslichtmessung, Teillichtmessung und Spotlichtmessung in Abhängigkeit von der Größe des Meßbereichs relativ zu dem Objektgesichtsfeld möglich.

Die vorliegende Vorrichtung realisiert zwei oder mehr dieser Lichtmeßsysteme mittels eines einzigen Strahlteilers; darüber hinaus schafft sie einen Strahlteiler, der es möglich macht, die Ausgangspegel der Lichtmeßsysteme, d. h. die gesamten auf die Lichtdetektoren auftreffenden Lichtmengen dadurch miteinander übereinstimmend zu machen, daß sich die Charakteristiken der Relief-Beugungsgitter voneinander unterscheiden. Die Tatsache, daß die Ausgangspegel der Lichtmeßsysteme untereinander übereinstimmen, bedeutet, daß die Lichtempfangskoeffizienten von Kameras (definiert als der Logarithmus der Basis 2 des Verhältnisses der Menge des gemessenen Lichts bezogen auf die Beleuchtungsstärke der Filmfläche) gleich sind; dies bedeutet, daß selbst wenn das Lichtmeßsystem ausgetauscht wird, keine Einstellung der Meßschaltung entsprechend dem Lichtmeß-Ausgangspegel notwendig ist.

Die Vorrichtung gemäß den Ausführungsbeispielen macht die Lichtmessung durch verschiedene Lichtmeßsysteme ohne Austauschen des Strahlteilers durch einen Strahlteiler mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Beugungsgittern möglich; ferner macht die Vorrichtung die Gitterbedingungen der Beugungsgitter voneinander unterschiedlich, damit die Pegel der Lichtmenge der aufgeteilten Lichtstrahlen unabhängig von der Fläche einander gleich sind, wodurch die Notwendigkeit, den Detektor auf jedes Lichtmeßsystem einzustellen, entfällt.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Verteilung des Gitterwinkels des Beugungsgitters unterschiedlich ausgeführt, so daß hierdurch die Pegel der Lichtmenge der abgeteilten Lichtstrahlen eingestellt werden.

Fig. 7A zeigt eine Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und das gesamte Lichtmeß-Gesichtsfeld 103. Innerhalb des Lichtmeß-Gesichtsfelds 103 sind zwei Zonen A und B vorgesehen, wobei mindestens ein Abschnitt hiervon dem anderen überlagert ist; die kreisförmige Zone A entspricht der Teillichtmessung und die rechteckförmige Zone B der Durchschnittslichtmessung. Die Gitter der Zonen A und B besitzen eine Lichtkonzentrationsfunktion; die Gitterstriche haben die Form konzentrischer Kreise, deren Mittelpunkt im Lichtdetektor liegt, wodurch der Lichtmeßstrahl wirksam genutzt werden kann. Das in die Zone A eintretende Licht wird gebeugt, und zu dem Lichtdetektor D _A geführt; das in die Zone B eintretende Licht wird gebeugt und zu dem Lichtdetektor D _B geführt.

Fig. 7B zeigt einen Querschnitt bei der Linie X-X′ in Fig. 7A und Fig. 7C einen Querschnitt bei der Linie Y-Y′ in Fig. 7A. In den Fig. 7B und 7C bezeichnet das Bezugszeichen 104 einen Reflexionsfilm auf der Relief-Beugungsgitterfläche in Zone B und das Bezugszeichen 105 einen Reflexionsfilm auf der Relief-Beugungsgitterfläche in Zone A; die Bezugszeichen 106, 108 und 110 bezeichnen optisch transparente Körper, 107 und 109 optisch transparente Kittschichten bzw. Klebemittelschichten, das Bezugszeichen 111 das einfallende Licht und D _B eine Lichtempfangsvorrichtung in Form eines Lichtdetektors, der in der Nähe des Mittelpunkts der Krümmung des Gitters in der Zone B angeordnet ist. D _A bezeichnet einen Lichtdetektor, der in der Nähe des Mittelpunkt der Krümmung des Gitters in der Zone A angeordnet ist. Das vorliegende Ausführungsbeispiel bietet einen Strahlteiler, der Relief-Beugungsgitter mit mindestens zwei Lichtkonzentrationspunkten aufweist und der zwei oder mehr Lichtmeßsysteme mittels eines einzigen Strahlteilers realisiert und bei dem die Ausgangspegel der Lichtmeßsysteme dadurch miteinander übereinstimmend gemacht werden, daß die Form, insbesondere der Gitterwinkel des Relief-Beugungsgitters geändert wird. Nimmt man an, daß die Gitterwinkel der Zonen A und B α _A bzw. α _B sind, so besteht gemäß den Fig. 7A und 7B die Relation α _A < α _B für die entsprechenden Zonen. Die Menge des in den Zonen A und B gemessenen Lichts kann dadurch gleichgemacht werden, daß der Gitterwinkel entsprechend der geringeren Größe des Lichtmeßgebiets erhöht wird. Der Gitterwinkel ist der Winkel, der durch die tatsächlich reflektierende Fläche, die das abgeteilte Licht erzeugt, mit der Beugungsgitterfläche, in der das Beugungsgitter liegt, in einem im wesentlichen senkrechten Querschnitt zu den Gitterstrichen gebildet wird.

In Verbindung mit Fig. 8 soll der Grund beschrieben werden, warum die Meßlichtmenge erhöht wird, wenn der Gitterwinkel vergrößert wird. Fig. 8 zeigt den Zustand, daß das Licht mit einem Einfallswinkel R _A eintritt, und der Strahlteiler mit einem Relief-Beugungsgitter einen Gitterwinkel α hat. Nimmt man an, daß der Eintrittswinkel im Strahlteiler R _A′ und der Brechungsindex des Strahlteilers n ist, so breitet sich das Licht nach der Reflexion an dem Reflexionsfilm 120 mit einem Winkel von etwa 90° - (2α + α _A′) in bezug auf die obere und untere Grenzfläche des Strahlteilers aus. Im folgenden soll der Fall betrachtet werden, daß α 45°. Nimmt man an, daß der Austrittswinkel des aus der End- oder Stirnfläche 123 auf der Lichtdetektorseite austretenden reflektierten Lichts R _d ist, so besteht für R _d die folgende Beziehung:

R _d = sin⁻¹[n sin{90° - (2 α + R _A′)}]
= sin⁻¹{n cos(2 α + R _A′)} (5)

Wenn das Licht in den Strahlteiler senkrecht eintritt, d. h. wenn R _A = R _A′ = 0°, so erhält man aus Gleichung (5)

R _d = sin⁻¹{n cos(2 α)} (6)

Wie man aus den Gleichungen (5) und (6) sieht, wird der Austrittswinkel R _d kleiner, wenn der Gitterwinkel α des Relief-Beugungsgitters größer wird. Wenn beispielsweise n = 1,49, so folgt aus Gleichung (6), daß der Austrittswinkel R _d 35,6° ist, wenn der Gitterwinkel α 33,5° ist und daß der Austrittswinkel R _d 21,1° ist, wenn der Gitterwinkel α 38° ist.

Wenn der Gitterwinkel α größer als 45° ist, müssen die Gleichungen (5) und (6) folgendermaßen umgeschrieben werden:

R _d = sin⁻¹[n sin{(2 α + R _A′) - 90°}]
= sin⁻¹{n cos(2 α + R _A′)} (7)

insbesondere wenn R _A = R _A′ = 0°

R _d = sin⁻¹{n cos 2 α} (8)

Auch in diesem Falle kann der Austrittswinkel R _d passend durch Einstellen des Gitterwinkels α gesteuert werden.

Ferner besteht eine Korrelation zwischen dem Austrittswinkel R _d und der in den Lichtdetektor eintretenden Lichtmenge; dies soll unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben werden.

Fig. 9 zeigt einen Vergleich zwischen den in den Lichtdetektor eintretenden Lichtmengen, wenn der Austrittswinkel R _d zwei unterschiedliche Werte annimmt.

Die Pfeile mit durchgehenden Linien gelten für den Fall, daß der Austrittswinkel R _d groß ist, die gestrichelten Pfeile für den Fall, daß der Austrittswinkel klein ist. Die mit durchgehenden und gestrichelten Linien dargestellten Lichtstrahlen sind mit a und b sowie einer hinzugefügten Ziffer bezeichnet. Die in Fig. 9 gezeigten Lichtstrahlen geben den Verlauf des am oberen und unteren Ende aus der Endfläche 126 des Strahlteilers austretenden Lichts an. Folglich ist das aus dem Strahlteiler austretende Licht das Licht zwischen den Lichtstrahlen a-1 und a-2 sowie das Licht zwischen den Strahlen a-3 und a-4, wenn der Austrittswinkel R _d groß ist, und das Licht zwischen den Lichtstrahlen b-1 und b-2 sowie das Licht zwischen den Lichtstrahlen b-3 und b-4, wenn der Austrittswinkel R _d klein ist. Wenn das Austrittsende des Strahlteilers und der Detektor 125 voneinander beabstandet sind, ist, wie man aus Fig. 12 bzw. 9 erkennt, die in den Lichtdetektor 125 eintretende Lichtmenge kleiner, wenn der Austrittswinkel R _d groß ist, als in dem Fall, daß der Austrittswinkel R _d klein ist. Dies bedeutet, daß die in den Lichtdetektor 125 eintretende Lichtmenge größer ist, wenn der Austrittswinkel R _d kleiner ist und daß die Empfindlichkeit für die Lichtmeßfläche in Abhängigkeit des Gitterwinkels variiert.

Aus den Gleichungen (5) und (6) sieht man, daß der Austrittswinkel R _d kleiner und die in den Lichtdetektor 125 eintretende Lichtmenge größer werden, wenn der Gitterwinkel α größer wird. Fig. 10 zeigt die Funktion der Meßlichtmenge entsprechend der empirisch erhaltenen Variation von α, wenn die in den Lichtdetektor von einer Einheits-Lichtmeßfläche eintretende Meßlichtmenge 100 bei einem Gitterwinkel von 33° ist.

Somit ist die Menge des gemessenen Lichts I in der Einheits-Lichtmeßfläche eine Funktion des Gitterwinkels α in der Lichtmeßfläche; deshalb kann I allgemein ausgedrückt werden als I (α); nimmt man an, daß die Gesamtmenge des Meßlichts in den Zonen A und B, I _A bzw. I _B sind, so gilt

I _A = ∫ _SAI(α A)dS
I _B = ∫ _SBI(α B)dS

wobei S _A und S _B die Lichtmeßflächen in den Zonen A bzw. B sind. Wenn sich folglich der Gitterwinkel α unterscheidet, können die Gesamtmengen des Meßlichts, d. h. die Licht-Empfangskoeffizienten in den entsprechenden Zonen dadurch übereinstimmend gemacht werden, daß die Werte von α _A und α _B so eingestellt werden, daß I _A = I _B, selbst wenn sich die Flächen der entsprechenden Zonen voneinander unterscheiden.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden diese Eigenschaften verwendet und der Gitterwinkel für jedes Relief-Beugungsgitter in den entsprechenden Zonen, deren Flächen sich voneinander unterscheiden, variiert, wodurch es möglich wird, daß die Mengen des gemessenen Lichts der entsprechenden Lichtmeßsysteme einander gleich werden. Gleichzeitig kann in jeder Zone α konstant gehalten werden oder eine vorgegebene Verteilung entsprechend dem Lichtmeßsystem vorgesehen werden; der Reflexionsfaktor des auf der Gitterfläche vorgesehenen Reflexionsfilms kann konstant sein. Aus diesem Grund wird die in Fig. 7A gezeigte Teillichtmessung der Zone A und die Durchschnittslichtmessung der Zone B auf einem einzigen Strahlteiler möglich; zudem sind die Mengen des gemessenen Lichts einander gleich. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Gitterwinkel, d. h. α _A und α _B in den entsprechenden Zonen konstant.

Es ist nicht unbedingt notwendig, daß, wie in den Fig. 7B und 7C gezeigt, die Ebenen, in denen die den entsprechenden Lichtmeßgebieten entsprechenden Beugungsgitter vorhanden sind, sich voneinander unterscheiden; selbst wenn die Beugungsgitter in derselben Ebene vorhanden sind, ist es möglich, die Lichtmeßmengen der entsprechenden Lichtmeßgebiete einander anzugleichen.

Fig. 11 zeigt eine Vorrichtung mit zwei Beugungsgittern vom Relieftyp in derselben Ebene. Die Fig. 11A und 11B sind Querschnitte durch eine Vorrichtung, bei der zwei Arten von Lichtmeßsystemen, d. h. Durchschnittslichtmessung (Integrallichtmessung) und Teillichtmessung mittels eines einzigen Strahlteilers realisiert sind. Diese Vorrichtung unterscheidet sich von der Vorrichtung in Fig. 7 darin, daß die Beugungsgitter, die zwei Arten von Lichtmeßsystemen ermöglichen, in derselben Ebene liegen. Fig. 11B ist ein Querschnitt bei der Linie X-X′ in Fig. 11A. Das Bezugszeichen 131 bezeichnet ein Lichtmeß-Gesichtsfeld, 132 einen auf dem Relief-Beugungsgitter in Zone B vorgesehenen Reflexionsfilm, 133 einen auf dem Relief-Beugungsgitter in Zone A vorgesehenen Reflexionsfilm, 134 das einfallende Licht, 135 und 137 optisch transparente Körper und 136 eine transparente Klebeschicht (Kittmittelschicht, Kittschicht). Die Zone B besteht aus zwei Teilzonen B₁ und B₂. Die Zone A dient zur Teillichtmessung und die Zone B zur Durchschnittslichtmessung; wenn die Gitterwinkel der Zone A, B₁ und B₂ α _A, α _{B 1}, α _{B 2} sind, besteht die Beziehung α _A < α _{B 1} < a _{B 2}; die Meßlichtmenge der Durchschnittslichtmessung in Zone B ist gleich der Meßlichtmenge der Teillichtmessung in Zone A; die Durchschnittslichtmessung in Zone B ist eine Lichtmessung mit Gewichtung des Mittelbereichs. D _A und D _B sind Lichtdetektoren bzw. Lichtempfangselemente, auf die die in Reflexion gebeugten Lichtstrahlen der Zonen A bzw. B auftreffen.

Fig. 12 zeigt eine Vorrichtung, bei der der Gitterwinkel kontinuierlich variiert wird. Fig. 12A zeigt das gesamte Lichtmeß-Gesichtsfeld, Fig. 12B einen Querschnitt durch den Strahlteiler bei der Linie X-X′ in Fig. 12A. In den Fig. 12A und 12B entspricht die Zone B der Durchschnittslichtmessung und die Zone A der Teillichtmessung. 138 bezeichnet das Lichtmeß-Gesichtsfeld, 139 einen auf dem Beugungsgitter vom Relieftyp in Zone B vorgesehenen Reflexionsfilm, 140 einen auf dem Beugungsgitter vom Relieftyp in Zone A vorgesehenen Reflexionsfilm, 141 das einfallende Licht, 142, 144 und 146 transparente Körper, 143 und 145 transparente Kittschichten und D _A und D _B Lichtdetektoren, die das von den Beugungsgittern in Zone A bzw. B auf sie gerichtete Licht empfangen. Gemäß Fig. 12B variiert der Gitterwinkel des Relief-Beugungsgitters in Zone B von einer Teilung zur nächsten. In der Figur ist α₁ < α₂ . . . < α N in Zone B; die Lichtmeß-Empfindlichkeit ist so eingestellt, daß sie zu den Enden des Lichtmeß-Gesichtsfeldes hin abnimmt. Die Zone A hat einen vorgegebenen Gitterwinkel α _A; für die beiden Zonen gilt: I _A = I _B. Der Strahlteiler gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann durch ein Verfahren erhalten werden, bei dem ein Kunststoffmaterial mit einer Matrix geformt und so ein Relief-Beugungsgitter hergestellt wird. In diesem Fall kann eine Metallform, die die Matrix darstellt, durch mechanisches Schneiden mit einem Diamant-Schneidewerkzeug hergestellt werden; während des Schneidevorgangs wird der Neigungswinkel des Schneidewerkzeugs bezüglich des Rohstücks für die Metallform für jede Teilung geändert.

Wie vorstehend ausgeführt, zeichnet sich die Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch aus, daß bei einem Strahlteiler, der mindestens zwei Beugungsgitter aufweist, wenn eine Lichtmessung mit mindestens zwei Arten von Lichtmeßbereichen ausgeführt wird, die Form, insbesondere die Verteilung, des Gitterwinkels der Beugungsgitter unterschiedlich zwischen den Beugungsgittern ausgeführt ist, um hierdurch die Meßlichtmengen der Lichtmeßbereiche einander anzugleichen. Dies wiederum ermöglicht es, zwei oder mehr Lichtmeßsysteme mittels eines einzigen Strahlteilers zu realisieren und darüber hinaus die Lichtempfangskoeffizienten der Lichtmeßsysteme einander anzugleichen. Somit entfällt die Einstellung der Lichtmeß-Ausgangspegel für jedes Lichtmeßsystem. Hierbei ist mit dem Ausdruck, daß die Verteilung des Gitterwinkels unterschiedlich ist, entweder ein Fall gemeint, in dem α _A ungleich a _B ist, wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 7B oder 7C, oder ein Fall, in dem der Grad der Änderung von α in der Vorrichtung wie in Fig. 12 unterschiedlich ist.

Bei der Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Reflexionsfaktoren bzw. Reflexionsgrade der teilreflektierenden geneigten Oberflächen unterschiedlich für jedes Gitter entsprechend den Lichtmeßsystemen ausgeführt, um hierdurch den Pegel der Ausgangslichtmenge jedes Gitters einzustellen.

Fig. 13 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Licht-Konzentrationpunkte vorhanden sind und ein Lichtdetektor an jedem der Konzentrationspunkte angeordnet ist. Fig. 13A zeigt das Gesamt-Lichtmeß-Gesichtsfeld 203. Zwei Zonen, nämlich die Zone A und die Zone B sind so ausgebildet, daß sie den Mittelpunkt des Lichtmeß-Gesichtsfelds als Mittelpunkt haben, so daß das Licht, das auf die kreisförmige Zone A aufgetroffen ist, gebeugt und zu einem Lichtdetektor D _A geführt wird, und das Licht, das auf die rechteckige Zone B aufgetroffen ist, gebeugt und zu einem Lichtdetektor D _B geführt wird. Die Gitter in den Zonen A und B besitzen eine Lichtkonzentrationswirkung, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist; die Gitterlinien sind in Form konzentrischer Kreise ausgebildet, deren Mittelpunkt im Lichtdetektor liegt, um zu ermöglichen, daß der Meßlichtstrahl wirksam genutzt wird. Fig. 13B ist ein Querschnitt bei der Linie X-X′ in Fig. 13A und Fig. 13C ein Querschnitt bei der Linie Y-Y′ in Fig. 13A. In Fig. 13B bezeichnet 204 einen Reflexionsfilm auf der Oberfläche des Relief-Beugungsgitters in Zone B, 205 einen Reflexionsfilm auf der Oberfläche des Relief-Beugungsgitters in Zone A, 206 und 208 optisch transparente Körper, 207 eine optisch transparente Kitt- bzw. Klebemittelschicht, 209 das einfallende Licht und D _B einen Lichtdetektor, der am Lichtkonzentrationspunkt des Gitters in Zone B angeordnet ist. In Fig. 13C bezeichnet das Bezugszeichen 205 einen Reflexionsfilm auf der Oberfläche des Relief-Beugungsgitters in Zone A, 204 einen Reflexionsfilm auf der Oberfläche des Relief-Beugungsgitters in Zone B, 206 und 208 optisch transparente Körper, 207 eine optisch transparente Kittschicht, 210 das einfallende Licht und D _A einen Lichtdetektor, der am Lichtkonzentrationspunkt des Gitters in Zone A angeordnet ist. Wie man in Fig. 13B und 13C sehen kann, sind die Gitterflächen in Zone A und Zone B doppelt vorhanden und liegen nicht in derselben Ebene. Wie man in Fig. 13A sehen kann, ist die Fläche der Zone A kleiner als die Fläche der Zone B, und die Zone B schließt die Zone A ein. Deshalb hätte die Zone A den Reflexionsfilm mit der Zone B gemeinsam, und beide Zonen hätten denselben Reflexionsfaktor, wenn die Zonen in derselben Ebene vorgesehen wären. In diesem Fall wäre es unmöglich, die Gesamtmengen der auf die Lichtdetektoren entsprechenden Zonen auftreffenden Lichtmengen dadurch gleichzumachen, daß lediglich der Reflexionsfaktor des Reflexionsfilms gesteuert wird. Damit die Gesamtmengen des auf die Lichtdetektoren auftreffenden Lichts der entsprechenden Lichtmeßsysteme durch Einstellen des Reflexionsfaktors des Reflexionsfilms gleichgemacht werden können, ist es notwendig, daß die Gitteroberflächen nicht in derselben Ebene, sondern in unterschiedlichen Ebenen liegen.

In Fig. 13A sei R _A der Reflexionsfaktor des Reflexionsfilms im Beugungsgitter vom Relieftyp in Zone A und R _B der Reflexionsfaktor des Reflexionsfilms auf dem Beugungsgitter vom Relieftyp in Zone B. Dann kann die Bedingung, daß die Gesamtlichtmengen des auf die Lichtdetektoren von den Gittern auftreffenden Lichts in den entsprechenden Zonen gleich sind, wie folgt ausgedrückt werden:

∫η (R _A)dS = ∫η (R _B)dS (9)

Fläche der Zone A Fläche der Zone B

In Gleichung 9 steht S für die Fläche und η für die Wahrscheinlichkeit (%), mit der das einfallende Licht auf den Lichtdetektor auftrifft und die allgemein proportional zum Reflexionsfaktor erhöht wird. Da das Gebiet bzw. die Fläche der Zone B größer als die Fläche der Zone A ist, kann die Gleichung 9 dadurch erfüllt werden, daß der Reflexionsfaktor R _A größer als der Reflexionsfaktor R _B ist. Damit können die abgeteilten Lichtmengen, das heißt die zu messenden Gesamtlichtmengen durch Erhöhen des Reflexionsfaktors des Reflexionsfilms entsprechend der kleineren Fläche gleichgemacht werden. In Fig. 13A wird die Zone A zur Teillichtmessung und die Zone B zur Durchschnittslichtmessung verwendet; wie vorstehend beschrieben, kann der Reflexionsfilm in den entsprechenden Zonen entweder gleichförmig sein oder die Zone B kann in verschiedene Gebiete unterteilt werden, in denen Reflexionsfilme mit unterschiedlichen Reflexionsfaktoren vorgesehen sind, wobei die Gesamtmenge des Meßlichts in Zone B und die Gesamtmenge des Meßlichts in Zone A einander gleichgemacht werden.

Die Fig. 14A, 14B und 14C zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel. Drei Zonen A, B und C sind in dem gesamten Lichtmeß-Gesichtsfeld 215 vorhanden. Die Reflexionsfaktoren der entsprechenden Zonen sind so bemessen, daß die Gesamt-Meßlichtmessungen der entsprechenden Zonen gleich sind. Nimmt man an, daß die Reflexionsfaktoren der Reflexionsfilme in den Zonen A, B und C R _A, R_B und R _C sind, so erfüllen die Reflexionsfaktoren die Beziehung R _A < R _B < R _C entsprechend der Beziehung der Lichtmeßflächen. Die Reflexionsfaktoren werden um das Inverse der Größenverhältnisse der Flächen erhöht, so daß die Gesamtmengen des Meßlichts in den entsprechenden Zonen gleich sind. Die Zone A dient zur Spot-Lichtmessung, die Zone B zur Teillichtmessung und die Zone C zur Durchschnittslichtmessung; wie in Fig. 14A gezeigt ist, sind die Gitter in den entsprechenden Zonen in Form konzentrischer Kreise ausgebildet, deren Mittelpunkt bei Lichtdetektoren D _A, D_B bzw. D _C liegen. Fig. 14B zeigt einen Querschnitt bei der Linie X-X′ in Fig. 14A und 14C einen Querschnitt bei der Linie Y-Y′ in Fig. 14A. 216 bezeichnet einen Reflexionsfilm auf dem Relief-Beugungsgitter in Zone A, 217 einen Reflexionsfilm auf dem Relief-Beugungsgitter in Zone B und 218 einen Reflexionsfilm auf dem Relief-Beugungsgitter in Zone C. 220, 222 und 224 bezeichnen optisch transparente Körper und 221 sowie 223 optisch transparente Kittschichten. 219 und 228 bezeichnen das einfallende Licht. Nimmt man beispielsweise an, daß die Lichtmeßfläche der Zone für Durchschnittslichtmessung 28 mm × 16 mm ist, die der Zone für Teillichtmessung 8 mm × 12 mm und die der Zone für Spotlichtmessung den Durchmesser 6 mm hat, so können die Lichtempfangskoeffizienten der entsprechenden Lichtmeßsysteme dadurch übereinstimmend gemacht werden, daß die Reflexionsfilme in den Zonen A, B und C in der Größenordnung von 4%, 10% bzw. 20% gewählt werden, wie empirisch gefunden wurde. Der in den Fig. 14A, 14B und 14C gezeigte Strahlteiler kann mittels des Kopierverfahrens wie beispielsweise eines Druck- bzw. Preßverfahrens mittels einer Matrix hergestellt werden; dieses Verfahren kann beispielsweise folgendermaßen ausgeführt werden:

(i) Drei Matrizenarten entsprechend den Lichtmeßsystemen A, B und C werden unter Verwendung eines Diamant-Schneidewerkzeugs hergestellt.
(ii) Das Ergebnis eines Druck- bzw. Preßvorgangs mittels der dem Lichtmeßsystem C entsprechenden Matrix ist in den Fig. 14B und 14C mit 220 bezeichnet. Das Ergebnis eines Druck- bzw. Preßgangs, bei dem das Element zwischen zwei den Lichtmeßsystemen A und B entsprechenden Matrizen gehalten worden ist, ist in den Fig. 14B und 14C mit 222 bezeichnet.
(iii) Durch Aufdampfen werden Reflexionsfilme auf den Oberflächen der mittels des Druckverfahrens im Schritt (ii) erhaltenen Elemente abgeschieden.
(iv) Die gepreßten Elemente mit dem darauf durch Aufdampfen abgeschiedenen Reflexionsfilm und ein optisch transparenter Körper zum Abdecken werden mittels eines Kittmittels zur Bildung einer Einheit miteinander verbunden.

Wie vorstehend erläutert, besitzt der Strahlteiler gemäß dem Ausführungsbeispiel Beugungsgitter für mindestens zwei Lichtkonzentrationspunkte und kann die Lichtmessung mit mindestens zwei Arten von Lichtmeßbereichen ausführen; wenn sich die Oberflächen, auf denen die Beugungsgitter entsprechend den jeweiligen Lichtmeßbereichen befinden, voneinander unterscheiden, können die Meßlichtmengen der entsprechenden Lichtmeßbereiche dadurch gleichgemacht werden, daß der Reflexionsfaktor auf dem Relief-Beugungsgitter vorgesehenen Reflexionsfilm entsprechend eingestellt wird. Somit werden bei dem zweiten Ausführungsbeispiel zwei oder mehr Lichtmeßsysteme mittels eines einzelnen Strahlteilers realisiert; darüber hinaus können die Lichtempfangskoeffizienten der entsprechenden Meßsysteme gleichgemacht werden, wodurch die Notwendigkeit entfällt, die Ausgangspegel der Lichtmeßvorrichtung für jedes Lichtmeßsystem einzustellen.

Bei der Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich der Flächenanteil der wirksam reflektierenden Oberfläche der einzelnen Beugungsgitter, wenn das Beugungsgitter mikroskopisch betrachtet wird, wodurch die Pegel der Ausgangslichtmengen der Beugungsgitter eingestellt werden.

Die Fig. 15A und 15B zeigen eine Aufsicht bzw. einen Querschnitt der Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, die zwei Lichtkonzentrationspunkte hat, und bei der ein Bilddetektor an jedem Lichtkonzentrationspunkt angeordnet ist. Fig. 15A zeigt das gesamte Lichtmeß-Gesichtsfeld 303, in dem zwei Zonen, nämlich die Zone A und die Zone B angeordnet sind, deren Mittelpunkt der Mittelpunkt des Meß-Gesichtsfelds ist. Die beiden Zonen sind z. T. übereinander angeordnet, so daß das in die kreisförmige Zone A eintretende Licht gebeugt und zu dem Lichtdetektor D _A und das in die rechteckige Zone B eintretende Licht gebeugt und zu dem Lichtdetektor D _B geführt wird. Die Gitter der Zonen A und B sind mit einer Lichtkonzentrationswirkung entsprechend dem in Fig. 6 gezeigten Strahlteiler versehen; die Gitterstriche sind in Form von konzentrischen Kreisen ausgebildet, deren Mittelpunkt im Lichtdetektor liegt, um eine wirksame Ausnutzung des Meßlichtstrahls zu ermöglichen. Fig. 15B zeigt einen Querschnitt bei der Linie X-X′ in Fig. 15A. In Fig. 15B bezeichnet das Bezugszeichen 304 einen Reflexionsfilm auf der Oberfläche des Relief-Beugungsgitters in Zone B, 305 einen Reflexionsfilm auf der Oberfläche des Relief-Beugungsgitters in Zone A, 307, 309 und 311 optisch transparente Körper, 308 und 310 optisch transparente Schichten, 306 das einfallende Licht und D _B einen in der Nähe des Krümmungsmittelpunkts des Gitters der Zone B angeordneten Lichtdetektor. Wenn in Fig. 15B das einfallende Licht 306 von dem Reflexionsfilm 304 reflektiert und an der oberen und unteren Grenze des Strahlteilers total reflektiert und hierdurch von der Austritts-Endfläche zu dem dieser Fläche gegenüberliegenden Lichtdetektor D _B gerichtet wird, wird die Oberfläche des Relief-Beugungsgitters, die bewirkt, daß das einfallende Licht 306 sich hin zu der Seite des Lichtdetektors D _B bewegt, als effektive reflektierende Fläche bezeichnet. In Fig. 15B ist durch Schraffieren hervorgehobene Fläche die effektive reflektierende Fläche zur Bildung für die Messung abgeteilten Lichts.

Die Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist eine Gitterstruktur mit mindestens zwei Lichtkonzentrationspunkten auf, und zeichnet sich dadurch aus, daß, wenn die Lichtmessung mit mindestens zwei Arten von Lichtmeßbereichen ausgeführt wird, die Mengen des gemessenen Lichts in den entsprechenden Lichtmeßbereichen dadurch gleichgemacht werden, daß das Flächenverhältnis der effektiven reflektierenden Fläche der Gitterstruktur gesteuert wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es nicht immer notwendig, daß die Oberflächen, auf denen die Beugungsgitter ausgebildet sind, entsprechend den Lichtmeßbereichen, wie sie in Fig. 15B gezeigt sind, sich voneinander unterscheiden; selbst wenn die Beugungsgitter in derselben Fläche liegen, ist es möglich, die Meßlichtmengen der entsprechenden Lichtmeßbereiche gleichzumachen. Mit der Flächenbemessung der effektiven reflektierenden Fläche ist der Anteil der in einer Einheitsfläche tatsächlich reflektierenden Fläche gemeint; in einem im wesentlichen senkrechten Querschnitt zu den Relief-Beugungsgitterstrichen ist sie als Anteil im Bereich der Länge L definiert, die ausreichend klein verglichen mit der Länge einer Seite des Strahlteiler-Oberflächenbereichs (bei der Lichtmeßvorrichtung der Lichtmeßfläche) ist; im Falle einer einäugigen Spiegelreflexkamera ist L beispielsweise in der Größenordnung von 1 bis 2 mm. Wenn man gemäß Fig. 15B annimmt, daß die Breite einer Teilung des Relief-Beugungsgitters p, die Breite der reflektierenden Fläche, die zur Aufteilung des in den Lichtdetektor eintretenden Lichts wirksam ist, e ist und daß Ng-Teilungen des Relief-Beugungsgitters über der Länge L vorhanden sind, so ist die Flächenbemessung bzw. der Flächenanteil der tatsächlich reflektierenden Fläche gegeben durch Nge/L. In diesem Fall ist jedoch zu beachten, daß die über der Länge L liegenden Gitter die gleiche Teilung haben. In Fig. 15B erreicht das Licht, das in den Abschnitt (p-e) des Gitters eingetreten ist, nicht die Seite, auf der der Lichtdetektor D _B angeordnet ist, selbst wenn es von dem Reflexionsfilm 304 reflektiert wird; dieser Abschnitt trägt nicht direkt zur Messung bei. Aus dem Vergleich der Fig. 5 und 15 ist ersichtlich, daß bei dem Relief-Beugungsgitter gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem ein Teil der Spitze bzw. des Tals der Konkav-Konvexstruktur als ebener Abschnitt ausgebildet ist, das in den Strahlteiler eintretende einfallende Licht auf den ebenen Abschnitt im wesentlichen senkrecht auftrifft und damit wenig oder kein Licht reflektiert wird, selbst wenn der ebene Abschnitt mit einem Reflexionsfilm versehen ist. Folglich trägt der ebene Abschnitt mit zur Lichtaufteilung bei; deshalb kann durch beliebige Bestimmung der Größe des ebenen Abschnittes das Flächenverhältnis der effektiv reflektierenden Fläche auf den gewünschten Wert eingestellt werden. Durch Variieren des Anteils, der von dem Abschnitt e der effektiv reflektierenden Fläche über die Länge L eingenommen wird, ist es möglich, die Meßlichtmengen in den Lichtmeßgebieten A und B gleichzumachen, während der Reflexionsfaktor des Reflexionsfilms konstant bleibt. Entsprechend der Tatsache, daß A bezüglich des Lichtmeßbereichs größer als B ist, kann der Flächenanteil der effektiven reflektierenden Fläche größer sein als B.

Wie in Fig. 15B gezeigt, ist die Teilung P nicht variabel; wenn Licht 306 mit einer Wellenlänge λ eintritt und das abgeteilte Licht unter einem Winkel R in Reflexion gebeugt wird, besteht die Beziehung

2 np sin R = N × λ (10)

zwischen dem Beugungswinkel R und der Ordnung N des gebeugten Lichts (N ist eine ganze Zahl); somit ist, auch wenn ein ebener Abschnitt in dem Gitter vorgesehen ist, die Richtung der Beugung des gebeugten Lichts nicht variabel. In Gleichung 10 ist n der Brechungsindex des optisch transparenten Körpers 209.

Die Fig. 16A, 16B und 16C zeigen eine weitere Modifikation. In Fig. 16A sind zwei Zonen A und B im Lichtmeß-Gesichtsfeld 312 vorhanden; die Zone A entspricht der Teillichtmessung und die Zone B der Durchschnittslichtmessung; die Zone B ist in zwei Teilzonen B 1 und B 2 geteilt. Die Fig. 16B und 16C zeigen Querschnitte bei der Linie X-X′ und der Linie Y-Y′ in Fig. 16A; der Gitterabstand ist teilweise größer gezeigt. In Fig. 16B und 16C bezeichnen die Bezugszeichen 315 und 323 einfallende Lichtstrahlen, 313 einen auf dem Gitter in Zone B vorgesehenen Reflexionsfilm, 314 einen auf dem Gitter in Zone A vorgesehenen Reflexionsfilm, 316, 318 und 320 optisch transparente Körper und 317 und 319 transparente Kittschichten. Nimmt man an, daß die Breiten der effekten reflektierenden Flächen in Zone A, B 1 und B 2, gesehen von der Lichteinfallseite, im Querschnitt im wesentlichen senkrecht zu den Gitterstrichen e _A, e_{B 1} und e _{B 2} sind, so gilt bei diesem Strahlteiler für die Breite e _A < e _{B 1} < e _{B 2}; die Meßlichtmenge in Zone A ist gleich der Lichtmenge in Zone B; die Zone B ist derart ausgebildet, daß der mittlere Abschnitt des Lichtmeß-Gesichtsfeldes bevorzugt gemessen wird. Die Zonen A, B 1 und B 2 haben gleiche Teilung der Gitter; die Meßlichtmengen werden durch Ändern lediglich der Flächenanteile e _A, e_{B 1} und e _{B 2} der effektiven reflektierenden Fläche gleichgemacht. Wenn man als Verfahren zur Herstellung der flachen Abschnitte des in den Fig. 16B und 16C gezeigten Gitters ein Verfahren wählt, bei dem der optisch transparente Körper durch ein Druckgußverfahren hergestellt wird, kann das Ende eines Diamant-Schneidewerkzeugs zur Herstellung der Matrix für das Druckgußverfahren gemäß Fig. 17 ausgebildet sein. In Fig. 17 entsprechen die Benennungen der Schneidewerkzeuge den Berechnungen der entsprechenden Zonen.

Die Fig. 18A, 18B und 18C zeigen eine weitere Modifikation. In Fig. 18A sind, wie bei dem in Fig. 15A, 15B gezeigten Beispiel, zwei Arten von Lichtmeßbereichen in dem Lichtmeß-Gesichtsfeld 329 vorhanden; Lichtdetektoren D _A und D _B sind in der Nähe der Lichtkonzentrationspunkte des Gitters entsprechend den jeweiligen Lichtmeßbereichen angeordnet. Die Fig. 18B und 18C zeigen Querschnitte bei der Linie X-X′ und der Linie Y-Y′ in Fig. 18A. A ist das Gebiet für die Teillichtmessung und B das Gebiet für die Durchschnittslichtmessung.

Wie in den Fig. 18B und 18C gezeigt ist, liegen bei diesem Ausführungsbeispiel die Gitter der Zonen A und B in derselben Ebene. 331 bezeichnet einen auf der Beugungsgitterfläche zum Richten des Lichts auf den Lichtdetektor D _A vorgesehenen Reflexionsfilm, 330 einen auf der Beugungsgitterfläche zum Richten des Lichts auf den Lichtdetektor D _B vorgesehenen Reflexionsfilm, 335 den einfallenden Lichtstrahl, 332 und 334 optisch transparente Körper und 333 eine transparente Schicht. Da der Bereich der Zone A kleiner als der Bereich der Zone B ist, werden die Meßlichtmengen in den Zonen A und B dadurch gleichgemacht, daß die Länge der effektiven reflektierenden Fläche erhöht wird. Dies bedeutet, daß e _A < e _B.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 15, 16 und 18 ist bei jeder Teilung ein ebener Abschnitt vorgesehen und der Flächenanteil der effektiven reflektierenden Fläche wird dadurch variiert, daß das Verhältnis des ebenen Abschnittes zur Teilung geändert wird; alternativ kann jedoch der Flächenanteil der effektiven reflektierenden Fläche dadurch variiert werden, daß ein ebener Abschnitt mit einer Größe von einer Teilung nach jeweils einigen Teilungen vorgesehen wird. Im allgemeinen ist das Flächenverhältnis der effektiven reflektierenden Fläche (Ng-Ng′) c/p × Ng, wenn ein flacher Abschnitt entsprechend Ng′-Teilungen bei allen Ng-Teilungen vorgesehen ist; durch geeignete Einstellung der Länge des flachen oder ebenen Abschnittes kann der Flächenanteil der tatsächlich reflektierenden Fläche auf die gewünschte Größe eingestellt werden. Es ist möglich, den Bereich jedes Lichtmeßsystems in einige Unterbereiche einzuteilen und den Flächenanteil der effektiv reflektierenden Fläche in einem feineren Einheitsbereich zu variieren. Auch in diesem Fall ist es möglich, die Lichtmengen der entsprechenden Lichtmeßsysteme gleichzumachen.

Wie vorstehend ausgeführt worden ist, ist die Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Strahlteiler, der eine Vielzahl von Beugungsgittern zum Aufteilen eines Teils des einfallenden Lichts in unterschiedliche Richtungen aufweist und bei dem die Mengen des abgeteilten Lichts in den entsprechenden Strahlteilerbereichen dadurch gleichgemacht werden können, daß die Form der Beugungsgitter und insbesondere der Flächenanteile der effektiven reflektierenden Fläche gesteuert wird, wenn die Strahlaufteilung mit mindestens zwei Arten von Strahlteilerbereichen durchgeführt wird. Wenn somit die Vorrichtung in einer Lichtmeßvorrichtung verwendet wird, können zwei oder mehr Lichtmeßsysteme durch einen einzigen Strahlteiler realisiert und darüber hinaus die Lichtempfangskoeffizienten der entsprechenden Lichtmeßsysteme gleichgemacht werden, wodurch die Notwendigkeit entfällt, das Meßausgangssignal jedes Lichtmeßsystems einzustellen bzw. zu kalibrieren.

Der vorstehend beschriebene Strahlteiler, der für Lichtmeßvorrichtungen einer Kamera vorteilhaft ist, kann in dem Lichtstrahl eines Objektes angeordnet werden, der in die Kamera eintritt, und kann einen Teil des Lichtstrahls ohne Beeinträchtigung abteilen. Die Position, an der der Strahlteiler angeordnet wird, kann in der Nähe der Bildebene des Suchersystems oder auch an einer der verschiedenen anderen Positionen innerhalb der Kamera sein, wie sie in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 42042/1978 beschrieben sind. Selbstverständlich sind auch andere Anwendungen möglich.

Claims

1. Lichtmeßvorrichtung mit einem optischen System, einer in dessen Strahlengang angeordneten Strahlteilervorrichtung zum Abtrennen von zumindest zwei Teilstrahlen aus dem einfallenden Strahlenbündel und einer Lichtempfangsvorrichtung mit mehreren Lichtempfangselementen, die jeweils einen der Teilstrahlen aufnehmen, wobei die Strahlteilervorrichtung für jeden Teilstrahl ein Relief-Beugungsgitter aufweist, das Gitterelemente mit vorgegebener Krümmung hat, die den gebeugten Teilstrahl auf einen Konzentrationspunkt konzentrieren und zu einem der Lichtempfangselemente richten, wobei die mehreren Relief-Beugungsgitter voneinander verschiedene beugende Flächen aufweisen, wobei die Lichtmengen der auf die Lichtempfangselemente gelangenden Teilströme einander gleich sind und wobei die Relief-Beugungsgitter geneigte Oberflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Oberflächen jedes Relief-Beugungsgitters im Bereich seiner beugenden Fläche eine teilreflektierende Beschichtung (204, 205) aufweisen, daß die Gitterelemente mit einem den gleichen Brechungsindex wie das die Gitterelemente tragende Substrat (206, 208) aufweisenden Klebemittel (207) ausgefüllt sind und daß sich die Reflexionsgrade der teilreflektierenden Beschichtungen der mehreren Relief-Beugungsgitter derart unterscheiden, daß die mehreren Relief-Beugungsgitter die Gleichheit der Lichtmengen der Teilströme bewirken.

2. Lichtmeßvorrichtung mit einem optischen System, einer in dessen Strahlengang angeordneten Strahlteilervorrichtung zum Abtrennen von zumindest zwei Teilstrahlen aus dem einfallenden Strahlenbündel und einer Lichtempfangsvorrichtung mit mehreren Lichtempfangselementen, die jeweils einen der Teilstrahlen aufnehmen, wobei die Strahlteilervorrichtung für jeden Teilstrahl ein Relief-Beugungsgitter aufweist, das Gitterelemente mit vorgegebener Krümmung hat, die den gebeugten Teilstrahl auf einen Konzentrationspunkt konzentrieren und zu einem der Lichtempfangselemente richten, wobei die mehreren Relief-Beugungsgitter voneinander verschiedene beugende Flächen aufweisen, wobei die Lichtmengen der auf die Lichtempfangselemente gelangenden Teilströme einander gleich sind und wobei die Relief-Beugungsgitter geneigte Oberflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Oberflächen jedes Relief-Beugungsgitters im Bereich seiner beugenden Fläche eine teilreflektierende Beschichtung (104, 105) aufweisen, daß die Gitterelemente mit einem den gleichen Brechungsindex wie das die Gitterelemente tragende Substrat (106, 108, 110) aufweisenden Klebemittel (107, 109) ausgefüllt sind und daß sich die Neigungswinkel (α _A, α _B) der teilreflektierenden geneigten Oberflächen der mehreren Relief-Beugungsgitter derart unterscheiden, daß die mehreren Relief-Beugungsgitter die Gleichheit der Lichtmengen der Teilströme bewirken.

3. Lichtmeßvorrichtung mit einem optischen System, einer in dessen Strahlengang angeordneten Strahlteilervorrichtung zum Abtrennen von zumindest zwei Teilstrahlen aus dem einfallenden Strahlenbündel und einer Lichtempfangsvorrichtung mit mehreren Lichtempfangselementen, die jeweils einen der Teilstrahlen aufnehmen, wobei die Strahlteilervorrichtung für jeden Teilstrahl ein Relief-Beugungsgitter aufweist, das Gitterelemente mit vorgegebener Krümmung hat, die den gebeugten Teilstrahl auf einen Konzentrationspunkt konzentrieren und zu einem der Lichtempfangselemente richten, wobei die mehreren Relief-Beugungsgitter voneinander verschiedene beugende Flächen aufweisen, wobei die Lichtmengen der auf die Lichtempfangselemente gelangenden Teilströme einander gleich sind und wobei die Relief-Beugungsgitter geneigte Oberflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Oberflächen jedes Relief-Beugungsgitters im Bereich seiner beugenden Fläche eine teilreflektierende Beschichtung (304, 305) aufweisen, daß die Gitterelemente mit einem den gleichen Brechungsindex wie das die Gitterelemente tragende Substrat (307, 309, 311) aufweisenden Klebemittel (308, 310) ausgefüllt sind und daß sich der Anteil der teilreflektierenden geneigten Oberflächen an der beugenden Fläche des Relief-Beugungsgitters bei den mehreren Relief-Beugungsgitter derart unterscheidet, daß die mehreren Relief-Beugungsgitter die Gleichheit der Lichtmengen der Teilströme bewirken.

4. Lichtmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beugungsgitter (A, B) sich zumindest teilweise überlappen.

5. Lichtmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Beugungsgitter (A, B) in unterschiedlichen Ebenen liegen.

6. Lichtmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigungswinkel (α) der teilreflektierenden geneigten Oberflächen innerhalb der Beugungsgitter variieren.