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Einstellacheibe zur visuellen Kontrolle der Bildschärfe in Bildaufnahmegeräten
Die Erfindung betrifft eine Einstellscheibe zur Sichtkontrolle der Bildschärfe,
z.B. in fotografischen Kameras.
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Bs ist bekannt, in Bildaufnahmegeräten, z.B. in einäugigen Spiegelreflezkaueras,
Einstelischeiben anzuordnen, die mit kleinen Prismen bedeckt sind. Durch die Vielzahl
kleiner Pyraiden wird das Licht abgelenkt und wird auch aus den größeren Bildwinkeln
in die Eintrittapupille der Betrachtungslupe, bei Spiegelreflexkameras in das Okular,
gelenkt. Die Abmessungen der Prismen sind Jedoch bereits so klein und liegen im
Bereich der Abmessungen der Lichtwellenlänge, daß diese Prismensysteme auch als
Beugungagitter auffaßbar sind. Dabei ist fesjzustellen, daß die bekannten Prismensysteme
mit scharfkantigen Pyramiden die abgebeugten Liohtintensitäten auf viele Beugungsordnungen
verteilen. Die höheren dieser Ordnungen haben Winkel, welche die Lupenapertur übersteigen,
und gehen daher verloren.
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Es bestand daher die Aufgabe, die Einstellscheiben derart abzuändern,
daß eine wesentlich bessere Lichtausbeute als bisher erreicht wird. Gesäß der Erfindung
ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Einstellscheibe als ein Beugungsgitter
ausgebildet ist, welches die abgebeugte Intensität ir wesentlichen in Beugungsordnungen
nur gleicher Ordnungszahl wirft, deren Beugungswinkel gerade innerhalb der Apertur
der Betrachtungslupe liegt.
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Un die deu Stand der Technik angehörenden Bauformen zu verbesseren,
wird daher vorgeschlagen, ine Priesmenform zu wählen, die die abgebeugte Intensität
bevorzugt in Beugungsordnungen gleicher Ordnungszahl, z.B. in die # zweiten Ordnungen
wirft.
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Höhere als die erste Ordnung zu wählen, könnte deshalb vorteilhaft
sein, weil dann die Prismen, bezogen auf den gleichen, die Lupenapertur noch füllenden
Beugungswinkel, gröber gemacht werden können. Andererseits verbietet aber eine höhere
Lupenvergrößerung eine grobe Struktur der Einstellscheibe, da diese Struktur nicht
mit den Auge erkennbar sein darf. Es ist daher besonders zweckmäßig, die gebeugten
Intensitäten in die # ersten Beugungsordnungen zu verlegen.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung und zur weiteren Verbesserung
der Leistungen wird ferner noch vorgeschlagen, das Beugungsgitter als mehrdimensionales
Phasengitter auszubilden.
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Ein solches Phasengitter kann entweder einen sinusförmigen Dickenverlauf
haben, wobei es für die von Auge hauptsächlich empfangene Liohtwellenlänge die nullte
Beugungsordnung auslöscht (#2x#/2 Phasenmodulation), es können aber auch Mäanderprofile
verwendet werden, die zur Auslöschung der nullten Ordnung Phasensprünge von »/2
erzeugen.
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Bei der Herstellung derartiger mehrdimensionaler Gitter nuß in bekannter
Weise neben der Dickenvorschrift auch die Flächenvorschrift gewahrt bleiben, welch
letztere besagt, daß die in der Phase voreilenden Flächenanteile den in der Phase
nacheilenden Flächenanteilen gleich sein sollen.
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Die Herstellung solcher Einstellacheiben bzw. der Vorlagen hierfür
ist einfach, da fotometrische Verfahren ait itztechniken oder Aufdampftechiken verwendet
werden können. Der Teilungsaufwand kann sehr verringert werden, da durch uehrmaliges
Ugruppieren
eindimensionaler einfacher Hell-Dunkel-Strukturen in verschiedenen Lagen und Richtungen
die gewünschten Strukturen zunächst als Chrommasken erzeugt werden können, die praktisch
ohne Abnutzung fotomechanisch in viele Arbeitsoriginale umgezetzt werden könen,
die dann über Kontakt- oder Projektionakopie auf Fotolaqke in die Phasenstrukturen
umgezetzt werden. Gegenüber seitherigen Oberflächenstrukturen können auch geschützte
Strukturen erzeugt werden, indem an hochbrechende Fotolacke, Replica-Kunststoffe,
Aufdampfschichten oder Gläser mit niedrigbrechenden Kitten kombiniert und #/2-Phasensprünge
unter Deckgläsern erhält.
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Bei der Divensionierung der Gitterkonstanten im Hinblick auf die Beugungawinkel
ist zu beachten daß nicht die Gitterkonstanten des Herstellp,rozesses für die Beugungswinkel
naßgeblich sind, sondern die Gitterkonstanten der Elementarperioden in der geteilten
Fläche. Bei Schachbrettgittern z.B. die Diagonallänge eines Einzelquadrates, In
weiterer Fortbildung der Erfindung wird außerdem noch vorgeschlagen, auf der Einstellscheibe
lediglich eine zentrale Einstellzone als Beugungsgitter auszubilden und diese zentrale
Zone mit einer Fresnellinse zu umgeben, daran Fresnel-Struktur @@@@@@@@@ als Beugungsproblem
aufgefaßt ist, Zu diesem Zweck ist die Fresnellinse als Sägezahngitter mit zum Bildrand
hin abnehmender Gitterkonstante auszuhilden und mit einer bevorzugten Beugunsrichtung
nur in der ersten Beugungsordnung.
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Der erste Brennpunkt der auf der optischen Achse der Fresnellinse
liegenden Brenpunktserie liegt dabei in der Austrittspipille der Lupe.
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Die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Einstellscheibe ist in Mer
Zeichnung beispielweise dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch
den Strahlengang zwischen Autnahreobjektiv, Einstellscheibe und Okular bei Verwendung
einer Prismenrasterscheibe nach den Stand der Technik, Fig. 1a das in der Austrittapupille
des Okulars erscheinende Bild bei Verwendung einer Prismenrastersoheibe nach Fig.
1, Fig. 2 schematisch den Strahlengang zwischen Aufnahmeobjektiv, Einstellsoheibe
und Okular bei Vertendung eines #/2-Schachbrett-Phasengitters als Einstellscheibe,
Fig. 2a das in der Austrittspupille des Okulars erscheinende Bild bei Verwendung
eines Phasengitters nach Fig. 1.
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In Fig. 1 ist mit 1 das ObJektiv bezeichnet, dem eine Blende 2 zugeordnet
ist. Das Objektiv 1 entwirft ein Bild eines nichtdargestellten Objekts auf eine
Einstellscheibe, die als Prismenrasterscheibe 3 ausgebildet ist. Letzterer ist ein
Okular, bestehend aus einer Feldlinse 4 und einer Okularlinse 5, nachgeordnet. Von
einen Objektpunkt wird durch das Objektiv 1 in bekannter Weise ein Bildpunkt auf
der Prismenrasterscheibe entworfen, der durch die Feldlinse 4 und die Okularlinse
5 nach oo in das Auge des Beobachters entworfen wird. Gleichzeitig entwerfen die
Okularlinsen an den Soll-Ort der Augenpupille des Beobachters gebeugte Bilder der
Pupille des bilderzeugenden Objektiv. Infolge der Besetzung der Prismenrasterscheibe
3 mit drei Pvraniden erscheint in der Austrittapupille jedoch nicht ein einziges
zentrales Bild, sondern diese zentrale Bild umgeben von sechs von den Pyramidenflächen
gebrochenen, schwächeren Nebenbildern erster Beugungsordnung und noch schwächeren
höheren Beugungsordnungen. Die Intensitäten dieser von der Apertur des Okulars nicht
mehr erfaßten Nebenbilder gehen naturgemäß dem
zentralen Bild verloren,
so daß die Brechung durch die Pyra midenflächen eine unnötige Schwächung des beobachteten
zentralen Bildes daratollt.
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In Fig. 2 ist die gleiche Anordnung schematisch dargestellt, jedoch
unter Verwendung einer als #/2-Schachbrett-Phasengitter ausgebildeten Einstellscheibe
6. Von diesem Phasengitter wird die Intensität mit einen großen Anteil nur in die
+ ersten Ordnungen gebeugt, dagegen ist die nullte Ordnung für die Wellenlänge#ausgelöscht.
Die entstehenden Bilder sind in der Ebene AP der Austrittspupille angedeutet und
in Fig. 2a schematisch dargestellt. Die vier erscheinenden Einzelbilder liegen noch
innerhalb der Apertur des Okulars und werden vom Auge akkonodiert. Im Gegensatz
zu der in den Fig. 1, 1a dargestellten Ausführung nach dem Stand der Technik wird
mit der erfindungsgemäßen Ausführung die Lichtintensität sehr günstig ausgenutzt.
Das direkte Bild (nullte Ordnung), auf welches auch ohne Einstellscheibe als Luftbild
hätte eingestellt werden können, ist verschwunden, und es werden nur Lichtstrahlen
mit der um die Beugungswinkel vergrößerten Abbildungsapertur mit entsprechend höherer
Empfindlichkeit au Scharfstellvorgang bsteiligt.
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Liegt die Gitterstruktur gegenüber Auge und Lupenvergrößerung gerade
an der Auflösungsgrenze, so ist das Minimum der Erkennbarkeit der Phasenstruktur
ein zusätzliches Hilfsmittel, um die Lupe für das Beobachterauge optimal zu fokussieren.