DE2361626B2

DE2361626B2 - Anordnung zur Messung der Intensität eines Strahlenbündels in einem optischen System

Info

Publication number: DE2361626B2
Application number: DE2361626A
Authority: DE
Inventors: Kazuya Yokohama Kanagawa Matsumoto (Japan)
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1972-12-11
Filing date: 1973-12-11
Publication date: 1978-05-24
Also published as: DE2361626A1; US4215924A; DE2361626C3; GB1461084A

Description

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beugungselement ein Hologramm (135,136; G1 bis G7;g5; IJ2,/4;236,237) ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beugungselement (46; 235) mehrere Bereiche (43,44,45; 236,237) unterschiedlicher Beugungsstruktur aufweist

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter eine ebene Glasplatte (115; 231; 232; 235) ist

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter eine Kondensorlinse (207,215) ist.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Intensität eines Strahlenbündels in einem optischen System gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine Anordnung der eingangs erwähnten Art ist bereits aus der DE-AS 12 36 924 bekannt, bei welcher der Strahlenteiler kein Beugungselement ist, sondern ein halbdurchlässiger Spiegel mit teilverspiegelten Reflexionsflächen. Ein derartiger Strahlenteiler erfordert einen relativ hohen Platzbedarf.

Die Anwendung eines Beugungselements als Strahlenteiler ist in der US-PS 36 89 692 beschrieben. Das Beugungselement ist dabei nicht stationär vorgesehen und wird durch ein sich bewegendes Band gebildet, welches abzutastende Informationen trägt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art hinsichtlich ihres Platzbedarfs zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung hat die Verwendung einer platzsparenden Beugungsstruktur mit dem, Lichtleiter den Vorteil, daß ein Teillichtstrahl für eine Totalreflexion erzeugt wird, wozu normalerweise eine Umlenkeinrichtung benötigt wird, die den Teillichtstrahl in der erforderlichen Richtung in dem Lichtleiter ablenkt Solche Strahlenteiler führen jedoch dazu, daß der Lichtleiter relativ dick wird. Derartige Probleme werden durch die erfindungsgemäße Anordnung vermieden, insbesondere läßt sich ein sehr dünner Lichtleiter schaffen, der die gleiche Wirkung wie die bekannten, relativ dicken Lichtleiter hat. Bei Verwendung des Beugungselements in Verbindung mit dem ein Teilstrahlenbündel im Inneren durch Totalreflexion führenden Lichtieiier kann somit der vom Beugungsele-

ment abgespaltene Teilstrahl durch geeignete Dimensionierung der Beugungsstruktur so abgelenkt werden, daß er auch im Falle einer sehr dünnen, planparallelen Platte einer Totalreflexion unterliegt. Die im wesentlichen ebene flache Struktur der Anordnung aus Beugungselement und Lichtleiter ermöglicht eine sehr raumsparende Bauweise.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Anordnung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Verfahren zur Herstellung eines Beugungselements,

Fig.2 eine Anordnung des Beugungselements in einem eine Abbildung liefernden Strahlenbündel,

F i g. 3 und 4 bekannte Strahlenteiler,

F i g. 5 ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Beugungselements,

F i g. 6 eine Anordnung des Beugungselements nach F i g. 5 in dem eine Abbildung liefernden Strahlenbündel,

F i g. 7 eine Darstellung einer unterteilten Bildebene,

Fig.8 eine Aufsicht auf ein weiteres Beugungselement,

F i g. 9 die Anordnung des Beugungselements in dem die Abbildung liefernden Strahlenbündel,

Fig. 10ein Beugungselement zur Lichtmessung,

F i g. 11 das Verfahren zur Hersteilung des Beugungselements n&ch Fig. 10,

Fig. 12 ein Verfahren zur Herstellung eines weiteren Beugungselements,

F i g. 13 ein Diagramm zur Erläuterung der Durchlaßkurve eines Filters zur Herstellung des Beugungselements,

Fig. 14 bekannte Möglichkeiten, ein Strahlenbündel zu einer total reflektierenden Oberfläche zu leiten,

F i g. 15 den Strahlenverlauf bei Totalreflexion,

Fig. 16 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung,

F i g. 17 ein Verfahren zur Herstellung des Beugungselements nach F i g. 16,

Fig. 18 eine Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 19 die Optik einer bekannten einäugigen Spiegelreflexkamera,

F i g. 20 die erfindungsgemäße Anordnung in Verbindung mit der Optik nach F i g. 19,

Fig.21 eine Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung,

F i g. 22 die erfindungsgemäße Anordnung in einer einäugigen Spiegelreflexkamera,

F i g. 23 und 24 eine weitere Anwendung,

F i g. 25 die Anwendung der Anordnung in einem Entfernungsmesser,

Fig. 26 und 27 eine weitere Anwendungsmöglichkeit und

F i g. 28 die erfindungsgemäße Anordnung in einem weiteren Anwendungsbeispiel.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf F i g. 1 ein bekanntes Verfahren erläutert, mit welchem auf holografischem Wege ein richtungsselektives Beugungselement hergestellt werden kann.

Ein von einem Laser 1 erzeugtes Strahlenbündel 2 wird mittels eines Strahlenteilers 3 in zwei Strahlenbündel unterteilt, wobei jedes Teilstrahlenbündel durch Linsen 4 und 5 bzw. 7 und 8 derart aufgeweitet wird, daß beide Teilstrahlenbündel in Richtung auf die Oberfläche eines lichtempfindlichen Materials 9 auffallen. Auf der Oberfläche des lichtempfindlichen Materials 9 wird durch beide Strahlenbündel ein 'nterferenzmuster

erzeugt, welches fotografisch auf dem lichtempfindlichen Material aufgezeichnet wird. Das lichtempfindliche Material, auf welchem die Beugungsbilder fotografisch aufgezeichnet sind, stellt ein Hologramm dar, welches als ein richtungsselektives Beugungselement verwendbar ist

In F i g. 2 ist ein optisches Abbildungssystem dargestellt, das aus Linsen 11 und 12 besteht, weiche derart angeordnet sind, daß von einem Objekt 10 ein Bild 13 erzeugt wird. Das Beugungselement, welches nach dem in F i g. 1 gezeigten Verfahren erhalten wird, wird in dem die Abbildung liefernden Strahlenbündel des erwähnten optischen Systems angeordnet. Mit diesem Beugungselement, das mit 14 angegeben ist, werden reflektierte abgebeugte Strahlenbündel 15 und 16 sowie hindurchgelassene abgebeugte Strahlenbündel 17 und 18 erzeugt, ein reflektiertes nicht gebeugtes Strahlenbündel 19 und ein hindurchgelassenes nicM gebeugtes Strahlenbündel 20, welches man auch als abgebeugtes Strahlenbündel Ot er Ordnung bezeichnen kann.

Wenn das das Objekt 10 beleuchtende Strahlenbündel weißes Licht ist, erhält man ein Bild mit dem abgebeugten Strahlenbündel, das farbmäßig verfälscht ist, während dies für das durch die nicht abgebeugten Strahlenbündel erzeugte Bild nicht zutrifft. Es ist somit möglich, gleichzeitig die Helligkeit des vom Objekt ausgesandten Strahlenbündels zu messen, indem man das nicht abgebeugte Strahlenbündel als das die Abbildung liefernde Strahlenbündel verwendet und die abgebeugten Strahlenbündel mit einer lichtelektrischer! Einrichtung empfängt.

Das holografische Beugungselement soll durchsichtig sein. Vorzugsweise werden die Hologramme aus silbersalzhaltigen lichtempfindlichen Materialien entfärbt, oder es werden transparente lichtempfindliche Materialien verwendet, welche keine Silbersalze enthalten. Als lichtempfindliches Material, welches kein Silbersalz enthält, eignen sich beispielsweise Fotoätzstoffe, Fotopolymere oder Fotothermoplaste.

Das Beugungselement muß kein Hologramm sein. Es ist möglich, bereits bekannte Beugungsgitter zu verwenden. Jedoch ist erwünscht, daß der Abstand zwischen benachbarten Gitterelementen so klein ist, daß ein mit einer höheren als der zweiten Ordnung abgebeugtes Strahlenbündel unterdrückt wird und daß nur die Strahlenbündel mit ± 1. Ordnung abgebeugt werden.

Es ist auch möglich, ein lichtempfindliches Material zu verwenden, bei dem der lichtempfindliche Bereich ungefähr 5 μίτι bis zu 50 μίτι dick ist, so daß lediglich ein abgebeugtes Strahlenbündel erzeugt werden kann. Es kann daher eine wirksame Beugung erzielt werden, indem ein dreidimensionales Hologramm verwendet wird.

Falls entsprechend Fig.2 ein reflektiertes nicht abgebeugtes Strahlenbündel als Abbildungsstrahlenbündel verwendet wird, empfiehlt es sich, ein holografisches lichtempfindliches Material von der Reliefbauart, d. h. mit Erhöhungen und Vertiefungen zu verwenden, wodurch das Hologramm entsprechend den Unebenheiten der Oberfläche des lichtempfindlichen Materials erzeugt wird, indem die Oberfläche mit einem das Strahlenbündel reflektierenden Film, beispielsweise in Form einer AI-Abscheidung, behandelt wird.

Ein derartiges richtungsselektives Beugungselement wird im wesentlichen enwedpr in dem Abbildungsstrahlengang angeordnet oder auf der Oberfläche von anderen optischen Teilen, die in dem Strahlengang derart angeordnet sind, daß das von dem Beugungselement abgebeugte Strahlenbündel zu einer lichtempfindlichen Einrichtung gelangt.

Irr folgenden werden weitere Anwendungsmöglichkeiten beschrieben. Der Wellenfläche des abgebeugten Strahlenbündels muß eine bestimmte festgelegte Neigung erteilt werden. Dies wird im folgenden an Hand eines Vergleichs mit bekannten Techniken erläutert.
F i g. 3 zeigt eine bekannte Lichtmeßeinrichtung, bei

in der das Strahlenbündel mittels eines halbdurchlässigen Spiegels aufgespalten wird. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Fall ist die das Licht aufnehmende Oberfläche der Fotozelle 25 klein; es ist daher notwendig, das abgebeugte Strahlenbündel zu konzen- -, trieren. Hierbei wird das Strahlenbündel 23, welches von dem halbdurchlässigen Spiegel 21 des Strahlenteilers 22 aufgespalten ist, auf die lichtempfindliche Oberfläche der Fotozelle 25 mittels einer Kondensor- oder Zylinderlinse 24 fokussiert.

Fig.4 zeigt eine gegenüber Fig.3 verbesserte bekannte Lichtmeßeinrichtung. Im Inneren des optischen Elements 26 ist eine geneigte, sphärische und halbdurchsichtige Fläche 27 so angeordnet, daß sie das Abbildungsstrahlenbündel 28 aufteilt und das abgespal-

r> tene Strahlenbündel auf die lichtempfindliche Fläche der Fotozelle 29 konzentriert. Die beschriebenen bekannten Anordnungen weisen jedoch einen großen Raumbedarf auf und sind teilweise auch schwierig herstellbar.

jo Durch den Einsatz eines Beugungselements als Strahlenteiler kann dem abgebeugten Strahlenbündel eine bestimmte festgelegte Eigenschaft, beispielsweise eine Sammelwirkung, erteilt werden. Die Herstellung eines derartigen Beugungselements ist in F i g. 5

j-> beschrieben. Die Herstellungsmethode selbst ist allerdings bereits bekannt.

Gemäß F i g. 5 erzeugt ein Laser 1 ein Strahlenbündel, das durch den Strahlenteiler 3 aufgeteilt wird. Eines dieser Teilstrahlenbündel wird von Linsen 4 und 5 aufgeweitet und wird anschließend parallelisiert, während das andere Teilstrahlenbündel von einem Spiegel zu einer kleinen Linse 7 reflektiert wird, welche das Teilstrahlenbündel derart divergent macht, daß beide Teilstrahlenbündel auf das lichtempfindliche Material 30

a> gelangen. Beide Teilstrahlenbündel bilden daher zueinander konzentrische, exzentrisch angeordnete Interferenzstreifen, die fotografisch aufgezeichnet werden. Falls ein derart hergestelltes Beugungselement 31 in den Abbildungsstrahlengang gemäß F i g. 2 in der in F i g. 6 gezeigten Weise eingebracht wird, werden durch dieses Beugungselement 31 konvergierende, gebeugte Strahlenbündel 32 und 33 sowie divergierende gebeugte Strahlenbündel 34 und 35 erzeugt. In diesem Falle sind die nicht abgebeugten Strahlenbündel 36 und 37 frei von

5ϊ jeglichen ungünstigen Einflüssen des Beugungselements 31.

Wenn im Brennpunkt des konvergierenden Strahlenbündels 32 oder 33 eine Fotozelle angeordnet ist, läßt sich eine Lichtmessung durchführen, auch wenn das

wi lichtempfindliche Gebiet der Fotozelle klein ist. Auch bei nicht kreisförmigem lichtempfindlichen Bereich der Fotozelle läßt sich das in die Fotozelle eintretende Strahlenbündel so formen, daß es der Fotozelle entspricht Wenn beispielsweise der lichtempfindliche

bi Bereich der Fotozelle schmal ist, kann man das Strahlenbündel zu einer Linie zusammendrücken, was mittels eines Hologramms als Beugungselement gelingt. Dieses Beugungselement wird dadurch hergestellt, daß

ein Strahlenbündel mit parallelen Wellenfronten mit einem anderen Strahlenbündel mit zylindrischen Wellenfronten zur Interferenz gebracht wird. Falls dagegen der lichtempfindliche Bereich ringförmig gestaltet ist, kann man zu diesem Zweck ein Hologramm herstellen, indem man ein Strahlenbündel mit sphärischer Wellenfläche von einem ringförmigen Teil aus emittiert.

Im folgenden wird erläutert, wie ein Abbildungsstrahlenbündel, das auf mehrere Stellen gerichtet werden soll, mittels eines Beugungselements in einzelne Strahlenbündel für entsprechende Fotozellen aufgeteilt wird.

F i g. 7 zeigt einen Schnitt eines Abbildungsstrahlenbündels beispielsweise in der Brennebene eines Kamerasuchers. Hierbei ist es erwünscht, die Lichtmessung in den Bereichen 40 und 41, welche eine Gesamtbildebene bilden, und in einem Mittelbereich unabhängig voneinander auszuführen. Das für diesen Zweck erforderliche Beugungselement läßt sich in diesem Falle mittels des an Hand von F i g. 5 beschriebenen Verfahrens herstellen. Zuerst wird auf der Vorderseite des in Fig.5 gezeigten lichtempfindlichen Materials 30 eine Maske angeordnet, deren Schnitt eine entsprechende Gestalt aufweist, und es wird ein Hologramm fotografiert. Anschließend wird eine andere Maske mit einem Schnitt an einem unterschiedlichen Teil auf das gleiche lichtempfindliche Material 30 gelegt, worauf das lichtempfindliche Material gemeinsam mit der Maske um einen bestimmten Winkel um die optische Achse als Mittelpunkt gedreht und anschließend eine zweite Aufnahme gemacht wird. Auf diese Weise werden fotografische Aufnahmen auf dem gleichen lichtempfindlichen Material derart getätigt, daß schließlich ein Hologramm 46 entsteht, wie es in Fig.8 dargestellt ist. In diesem Hologramm sind insbesondere die Interferenzstreifen 43, 44 und 45 des Beugungselements 46 aufgezeichnet, welche unterschiedliche Neigungen aufweisen. Wenn das Beugungselement 46 in das Abbildungsstrahlenbündei 47 gemäß F i g. 9 eingebracht wird, ergibt sich, daß die von den Teilen 43, 44 und 45, welche das Beugungselement 46 bilden, abgebeugten Strahlenbündel an räumlich unterschiedlichen Stellen gesammelt werden. Es ist somit möglich, die Lichtmenge in jeder Lage unabhängig von der anderen zu messen, indem an den Stellen, an denen diese Strahlenbündel gesammelt werden, Fotozellen 48, 49 und 50 vorgesehen werden. Es ist ferner möglich, die abgebeugten Strahlenbündel mittels eines Hologramms zu teilen, indem die Einfallsrichtung der Strahlenbündel aufeinanderfolgend geändert wird.

Wenn beispielsweise das Licht in dem Suchersystem einer Kamera gemessen werden soll, erweist es sich vielfach als erwünscht, die Lichtmessung im mittleren Bereich und nicht im Bereich nahe des Randes des Sucherstrahlenbündels durchzuführen. Diese Art einer Lichtmessung wird allgemein als partielle Lichtmessung bezeichnet. Dabei wird in Nachbarschaft des Okulars eine Linse des Suchers derart angeordnet, daß das Strahlenbündel nahe dem Mittelpunkt der Brennebene auf die lichtempfindliche Fläche einer Fotozelle gelangt, welche das Licht mißt. Ein optisches System, welches diesen Zweck erfüllt, hat jedoch normalerweise komplizierten Aufbau. Wird bei einer derartigen Lichtmessung ein Beugungselement als Strahlenteiler verwendet, dann ergibt sich die in Fig. 10 gezeigte Anordnung. Die Brennebene 51 liegt in dem Sucherstrahlenbündel. Mit dem Bezugszeichen 53 ist das Beugungselement bezeichnet. Mit 52 ist das Okular, mit 65 eine Fotozelle bezeichnet. Im vorliegenden Falle wird das von dem Punkt 64 auf der Brennebene 51 liegende Strahlenbündel wirksam von dem Beugungselement 53 abgebeugt und zu der Fotozelle 65 geleitet, während die Strahlenbündel, welche von dem Bereich nahe des äußeren Randes der Brennebene 51 kommen, weniger wirksam in derartiger Weise abgebeugt werden, so daß das zu der Fotozelle gelangende Strahlenbündel vermindert ist. Auf diese Weise ist eine selektive Lichtmessung durchführbar.

ίο Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines Beugungselements für eine derartige selektive Lichtmessung beschrieben. In F i g. 11 ist mit 54 das lichtempfindliche Material angegeben, welches an einer Lage angebracht ist, die der des Elements 53 von F i g. 10 entspricht. Mit dem Bezugszeichen 64 ist ferner die Lage einer Stelle gekennzeichnet, welche dem Punkt 64 auf der Brennebene 51 von F i g. 10 entspricht, wobei an dieser Stelle eine selektive Lichtmessung durchgeführt werden soll. Ein kohärentes Strahlenbündel ist mittels der Linse 57 auf diese Stelle fokussiert. Nach Durchlaufen der Lage 64 divergiert das Strahlenbündel und gelangt zu dem lichtempfindlichen Material 54. Des weiteren wird ein anderes kohärentes Strahlenbündel, das mittels des Strahlenteilers abgespalten ist, als divergentes Strahlenbündel auf das lichtempfindliche Material 54 geleitet, was mittels eines Spiegels 6 und einer Linse 62 geschieht. Ein durch die Interferenz dieser beiden kohärenten Strahlenbündel erzeugtes Interferenzstreifenmuster wird auf einem lichtempfind-

JO liehen Material erzeugt, dessen lichtempfindlicher Bereich ungefähr 10 μπι bis zu 100 μπι dick ist, so daß ein Hologramm gebildet wird. Das derartige Hologramm ist dreidimensional und weist eine äußerst scharfe Richtungsselektivität auf. Das zu dem lichtempfindlichen Material von der Linse 62 geleitete Strahlenbündel muß nicht unbedingt ein divergentes Strahlenbündel sein, sondern kann irgendein Strahlenbünde! sein, das eine Wellenfläche von beliebiger Gestalt aufweist.

Die Abspaltung eines Strahlenbündels mit einem bestimmten Neigungswinkel aus dem Abbildungsstrahlenbündei heraus läßt sich dadurch verwirklichen, daß ein Hologramm hergestellt wird und daß das Strahlenbündel 58 die in F i g. 11 gezeigte Form hat.

Die Intensität des von dem Beugungselement abgebeugten Strahlenbündels kann eine wunschgemäße Verteilung auf der Oberfläche des Elements aufweisen, wie im folgenden beschrieben wird. Es ist möglich, eine selektive Lichtmessung mit einem derartigen Beugungsso element durchzuführen, das in der Brennebene des Kamerasuchers angeordnet ist. Das Verfahren zur Herstellung eines Beugungselements, welches derartige Eigenschaften hat, wird im folgenden beschrieben. Fig. 12 zeigt einen optischen Aufbau ähnlich dem von Fig.5, wobei jedoch die Intensitäten des Strahlenbündels 70 und des Strahlenbündels 71 zueinander gleich sind, so daß ein Interferenzstreifenmuster auf dem lichtempfindlichen Material 30 entsteht. Hierbei ist in dem einen Strahlenbündel 71 ein Filter 72 angeordnet.

Das Filter 72 weist die in F i g. 13 gezeigte Durchlaßkurve auf. Ein Hologramm, das mit Hilfe eines derartigen Filters 72 hergestellt ist, liefert einen maximalen Kontrast hinsichtlich des Interferenzstreifens, der von dem gleichen Strahlenbündel hervorgerufen ist, welches nahe dem Punkt A mit dem größten Transmissionsvermögen des Filters hindurchgegangen ist, wobei mit zunehmender Entfernung von dem Punkt A der Kontrast abnimmt.

Wenn ein derartiges Beugungselement in das Abbildungsstrahlenbündel eingebracht wird, erzeugt der Bereich, welcher der Nachbarschaft des Punktes A entspricht, ein abgebeugtes Strahlenbündel mit größtem Wirkungsgrad, während mit zunehmendem Abstand von dem Punkt der Wirkungsgrad des Strahlcnteilers abnimmt, so daß eine selektive Lichtmcssung ähnlich vorstehender Angabe durchgeführt werden kann.

In dem einen Strahlenbündel kann zur Änderung des Kontrastes des Interferenzstreifens ein Filter angeordnet werden; es reicht jedoch aus, den Kontrast des Interferenzstreifenmusters in einem kleinen Bereich zu ändern.

Das von der Gitterstruktur des Beugungselcments abgebeugte Strahlenbündel wird in den bisher beschriebenen Fällen direkt auf das lichtempfindliche Material gerichtet. Das abgebeugte Strahlenbündel kann jedoch auch auf das lichtempfindliche Material über einen Lichtleiter geleitet werden. Der Lichtleiter kann das Strahlenbündel beispielsweise durch Totalreflexion weiterführen und auf eine Fotozelle leiten.

Die Anwendung der Totalreflexion an der Endoberfläche eines Prismas ist allgemein bekannt. F i g. 14 zeigt, wie ein Strahlenbündel in ein Prisma eingeführt wird, so daß eine Totalreflexion bewirkt wird, oder wie ein dem Prisma total reflektiertes Strahlenbündel aus dem Prisma herausgeleitet wird. Ein Strahlenbündel, für das die Bedingungen der Totalreflexion erfüllt sind, trifft auf eine Oberfläche 102 auf. Hierdurch wird die Totalreflexion des Prismas 101 hervorgerufen, wobei die Einfallsfläche 103 ebenso wie die Austrittsfläche 104 bezüglich der Oberfläche 102 geneigt verlaufen. Wenn dagegen entsprechend der Oberfläche 103' von Fig. 15 die Einfallsfläche oder die Austrittsfläche parallel zur total reflektierenden Oberfläche verlaufen, ergibt sich folgendes: Ein die Bedingung für die Totalreflexion an der Oberfläche 102 erfüllendes Strahlenbündel 105, insbesondere das von außen auf das Prisma einfallende Strahlenbündel, unterliegt außerdem einer Totalreflexion an der Grenzfläche 103' zwischen der Außenseite und dem Prisma 106, so daß das Strahlenbündel nicht in das Prisma eintreten kann. Umgekehrt wird ein Strahlenbündel, das die Bedingung für die Totalreflexion an der Oberfläche 103' nicht erfüllt und das in das Prisma eintritt und unter Reflexion durch das Prisma 106 hindurchgeht, nicht an der Fläche 102 total reflektiert. Des weiteren wird das an der Fläche 102 total reflektierte Strahlenbündel 105 ebenfalls an der Oberfläche 103' total reflektiert, so daß es nicht aus dem Prisma 106 austritt.

Die in Fig. 16 gezeigte Ausführungsform weist eine Oberfläche auf, welche als F.infallsflächc oder als Austrittsfläche eines optischen Teilers mit einer Beugungsgilterstruktur derart dient, daß das hierdurch abgebeugte Strahlenbündel total reflektiert wird. Die Einfallsfläche und die Austrittsflächc müssen nicht zur total reflektierenden Fläche geneigt sein, so daß es möglich wird, ein Strahlenbündel, welches die Bedingung für die Totalreflexion erfüllt, in das optische Teil einzuleiten oder aus dem optischen Teil herauszuführen, ohne daß zusätzliche optische Teile verwendet werden müssen, um die Bedingung für Totalreflexion /u umgehen. In Fig. 16 ist 113 ein Prisma, 114 eine total reflektierende Oberfläche, 108 die Oberfläche, welche ein Beugungselement aufweist, 109 ein in das Prisma von außen eintretendes Strahlenbündel, 110 ein iibgchiMiplcs Strahlenbündel der I. Ordnung, III ein pU's Siiiihlcnbündcl der (!.Ordnung und 112 fin

abgebendes Strahlenbündel der +1. Ordnung. Das Strahlenbündel 109, welches in die Oberfläche 108 mit dem Beugungselement eintritt, wird abgebeugt und in drei Strahlenbündel unterteilt, nämlich ein abgebeugtes Strahlenbündel 110 der - 1. Ordnung, ein abgebeugtes Strahlenbündel 111 der 0. Ordnung sowie ein abgebeugtes Strahlenbündel 112 der + 1. Ordnung. Die Richtung des abgebeugten Strahlenbündels 111 der 0. Ordnung ist durch die folgende Beziehung bestimmt:

<-)■, = Sill

■(»;,„ 4

Die Richtungen der abgebeugten Strahlenbündel ± 1. ΐί Ordnung sind in folgender Beziehung definiert:

\ .4 = H, i sin

Hierbei bedeutet n\ den Brechungsindex des Mediums, in welchem sich das einfallende Strahlenbündel 109 ausbreitet, während n₂ der Brechungsindex des Prismas ist. Θι ist der Einfallswinkel des Strahlenbündels 109, Θ2 der Brechungswinkel des abgebeugten Strahlenbündels

2^r> 109 0. Ordnung, λ die Wellenlänge des Strahlenbündels 109, ρ der Gitterabstand des Beugungsgitters und <x + die Richtung des Strahlenbündels mit der — 1. Ordnung und « - die des Strahlenbündels + 1. Ordnung.

Das abgebeugte Strahlenbündel 112der +!.Ordnung

in tritt in die total reflektierende Fläche 114 mit einem Winkel 0j ein, der durch folgende Gleichung wiedergegeben wird, wobei β den Neigungswinkel der Fläche 114 gegenüber der Fläche 108 darstellt:

Die Bedingung für die Totalreflexion des Strahlenbündels 112 auf der Fläche 114 ist durch folgende Beziehung wiedergegeben, wobei ri2> ni.

<-)_λ > sin

■Γ) m ist der Brechungsindex des Mediums außerhalb des Prismas.

Die Beziehung (4) läßt sich mittels der Beziehungen (1 ),(2) und (3) folgendermaßen umformen:

^w sin '("'-. sin «Λ H sinf ^λ) \i>₂ 7 \n₂pj

Wenn die Brechungsindizes der Medien n\, n₂ und iu, der Gittcrabstand pdes Beugungsgitters des Bcugungs· elements, der Einfallswinkel öi des Prisinas und der Neigungswinkel β geeignet gewählt sind, läßt sich das Strahlenbündel 109 in die total reflektierende Obcrfliiehe 14 des Prismas von außen einführen.

Wenn beispielsweise das Prisma aus parallelen Platten besteht und der Neigungswinkel des Strahlenbündel ein rechter Winkel Lsi, d. h. Hi = 0 und // = 0, ergibt sich die folgende Ikvicliiing aus der Gleichung (5):

Es ist daher möglich, das Strahlenbündel in das Prisma mittels eines Beugungsgitters einzubringen, welches die Beziehung (6) erfüllt.

Wenn beispielsweise Θι = 45°, β = 0, n\ - η> = I, /?> = 1,5 und λ = 5000 Ä ist, ist ρ kleiner als 144 μηι. Es ist daher möglich, ein Strahlenbündel in das Innere der planparallelen Platten von außen einzuführen, welches andernfalls an der Oberfläche total reflektiert würde, indem man die Einfallsplatte der planparallelcn Platten mit einer Beugungsgitterstruktur von ρ = I μηι versieht.

Da das Beugungsgitter eine ebene Struktur aufweist, enthält das abgebeugte Strahlenbündel der 0. Ordnung die größte Lichtmenge, während es erwünscht wäre, daß die abgebeugten Strahlenbündel der ±1. Ordnung die größte Lichtmenge erhalten, damit das Licht der einfallenden Strahlenbündel mit größtem Wirkungsgrad ausgenützt wird. Daher wird ein Beugungsgitter mit dreidimensionaler Struktur bevorzugt.

Fig. 17 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens /ur Herstellung eines Beugungsgitters mit einer dreidimensionalen Struktur. In der Zeichnung bedeutet 115 ein mit einem Beugungsgitter bzw. Beugungselement zu versehendes total reflektierendes Teil, 116 eine lichtempfindliche Schicht, 117 ein Hilfsprisma zur Erzeugung des Beugungsgitters, 118 ein Material wie eine Flüssigkeit, welche einen Brechungsindex aufweist, der ähnlich dem des total reflektierten Teils und des Hilfsprismas ist. 122 ist ein Lasergenerator, 130 ein zweites Hilfsprisma. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist auf der einen Oberfläche des total reflektierenden Teils 115 die lichtempfindliche Schicht 116 angebracht, wobei nahe an dieser Schicht das Prisma 117 angeordnet ist.

Wird das total reflektierende Teil 115 in Berührung mit dem Prisma 117 mittels der Flüssigkeit gebracht, deren Brechungsindex dem der beiden genannten Hinrichtungen ähnlich ist, läßt sich ein optisch enger Kontakt herstellen. Mittels dieser Ausbildung können zwei zueinander kohärente Strahlenbündel 119 und 120 in das Prisma 117 geleilet werden. Das eine Strahlenbündel 119 gelangt auf die Oberfläche 12! des Teils 115, während das Strahlenbündel 120 in das Prisma derart und mit einem solchen Winkel eingeführt wird, daß die Oberfläche 121 die Bedingung für die Totalreflexion erfüllt, falls die Oberfläche in Berührung mit dem äußeren Medium wie Luft steht. Hierdurch werden die beiden kohärenten Strahlenbündel 119 und 120 derart erzeugt, daß das von dem Laser 122 emittierte Strahlenbündel 123 von einem Linsensystem aufgeweitet wird, welches aus den Linsen 124 und 125 besteht, in zwei Strahlenbündel mittels des Strahlenlcilers 126 aufgeteilt und von einem Reflektor 127 reflektiert wird. Die Sirahlenbündel 128 und 129, welche in das Prisma 117 eintreten, erreichen die lichtempfindliche Schicht 116, wobei in dieser Schicht ein dreidimensionales Inlerlerenzslreifenmusler Π5 erzeugt wird, wie es in Fig. 18dargestellt ist.

Nach Entwickeln der lichtempfindlichen Schicht erhall man ein total reflektierendes Teil 115, welches ein Beugungselement mil dreidimensionaler Beugungs- gitterstruktur aufweist. Das auf der total reflektierenden Oberfläche 121 während der Herstellung total refleklierle Strahlenbündel 128 würde die lichtempfindliche Schicht als störendes Strahlenbündel erreichen. Zur Vermeidung dieses Effekts wird die total reflektierende Oberfläche 121 mit einer Farbschicht behandelt, welche die Totalreflexion verhindert, oder es wird, wie in Fig. 17 dargestellt, das zweite Hilfsprisma 130 in Berührung mit der total reflektierenden Oberfläche 115 mittels einer Flüssigkeit 131 derart gebracht, daß das Strahlenbündel 132, welches in das zweite Hilfsprisma 130 eingetreten ist, von der auf die Oberfläche 133 des Prismas aufgebrachten Farbschicht absorbiert wird. Die Oberfläche 133 kann hierbei mit einem eine Reflexionsbildung verhindernden Überzug derart versehen werden, daß das Strahlenbündel aus dem Prisma 130 herausgeführt wird.

Mittels eines derart hergestellten total reflektierenden Teils 115 entsprechend Fig. 18 läßt sich ein abgebeugtes Strahlenbündel 134' erhalten, welches in nahezu der gleichen Richtung wie das Strahlenbündel 128 verläuft, wenn das Strahlenbündel 134 etwa entlang der gleichen Richtung wie das Strahlenbündel 119 in Fig. 17 projiziert wird, so daß das Strahlenbündel 134' an der Oberfläche 121 total reflektiert wird. Das Beugungselement 135 hat eine dreidimensionale Gitterstruktur, so daß der Hauptanteil des darauf gerichteten Strahlenbündel 134 entlang der Richtung des sich geradlinig ausbreitenden abgebeugten .Strahlenbündels 0. Ordnung und des abgebeugten Strahlenbündels 114' + 1. Ordnung übertragen wird, während nur ein geringer Anteil in die Richtung des abgebeugten Sirahlenbündels - 1. Ordnung gelangt. Eine Verminderung der Intensität des Strahlenbündels kann daher vermieden werden.

Das Strahlenbündel kann aus dem to¹,,.'! reflektierenden Teil 115 herausgeleitet werden, indem ein Beugungselement 135 mit dreidimensionaler Struktur sowie ein weiteres Beugungselement 136, das ebenfalls eine dreidimensionale Struktur aufweist, jedoch in seiner Neigung symmetrisch zu dem des Beugungsgitters 135 ist, verwendet werden. Als lichtempfindliche Schicht, welche die I lerstellung derartiger Beugungsgitter ermöglicht, eignen sich beispielsweise Fotoätzmaterialien, Fotopolymere usw. Mit Hilfe des Beugungsgitters kann ein Strahlenbündel in ein Medium eingeführt werden, auch wenn der Einfallswinkel normalerweise nicht zu einer Totalreflexion führen würde.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der crfindungsgemäßen Anordnung unter Bezugnahme auf bekannte Anordnungen erläutert: Fig. 19 zeigt ein optisches System einer Spiegelreflexkamera, mit dem ein Teil des Sirahlenbündels zum lichtelektrischen Wandler 140 geleitet wird, um die Menge des auffallenden Lichts zu messen. Mit 137 ist ein Fotoobjektiv und mit 139 eine Glasplatte angegeben, welche einen Strahlenteiler 138 im Inneren enthält. Ein Teil des vom Objekt kommenden und durch das Objektiv hindurchgehenden Slrahlenbündels 141 wird von dem Strahlenteiler 138 rcllektiert und erzeugt ein Strahlenbündel 142, welches an beiden Oberflächen der Glasplatte 139 total reflektiert und zu dem Wandler 140 geleitet wird, welcher die I lelligkeitsmessung vornimmt. Anstelle der Glasplatte 139 kann ein total reflektierendes Feil verwendet werden, welches ein Beugungselement auf der einen Oberfläche der planparallelen Glasplatte trügt.

Ist in dem Weg des Slrahlenbündels 141 eine planparallele Glasplatte mit einem Beugungselement auf einer Oberfläche entsprechend dem total reflektierenden Teil in Fig. 18 angebracht, wird ein Teil des eintretenden Slrahlenbündels mit der + I. Ordnung abgebeugt, auf beiden Oberflächen der planparallelen Glasplatte total reflektiert und zu dem Wandler 140 geleitet, während das sich geradlinig ausbreitende

abgebeugte Strahlenbündel O. Ordnung ein Sucherbild liefert.

Wenn ein streuendes Element 135 unter dem total reflektierenden Teil 115 angeordnet wird, ist eine Verbesserung hinsichtlich der Abhängigkeit des von dem Beugungselement abgebeugten Strahlenbündels von Änderungen der Blendenöffnung der Objektive ebenso wie bezüglich des Einflusses von spektrografischen Beugungscharakteristiken möglich.

Wenn das total reflektierende Teil 115 als Lichtmeßplatte des Suchers verwendet wird, treten die von dem Objektiv 137 kommenden Strahlenbündel in das Teil 115 mit unterschiedlichen Winkeln ein, so daß es sich für eine optimale Totalreflexion für alle Strahlenbündel empfiehlt, ein Strahlenbündel zu verwenden, dessen Wellenform gleich der Kugelwelle ist, die von dem Mittelpunkt der Austrittspupille des die Abbildung vornehmenden Objektivs 137 in Richtung auf das total reflektierende Teil ausgeht, wenn das total reflektierende Teil hergestellt wird. Das Strahlenbündel 141 besteht aus weißem Licht, d. h. aus Licht, welches alle Farben enthalt. Wenn man daher alle Strahlenbündel des sichtbaren Lichts zum Wandler leiten will, sollte das total reflektierende Teil 115 mit der in F i g. 17 gezeigten Anordnung durch Verwendung eines blauen Laserstrahlenbündels mit kurzer Wellenlänge hergestellt werden, so daß alle Strahlenbündel, deren Wellenlänge größer ist als die des blauen Strahlenbündels, hindurchgelangen.

Der Vorteil, der sich bei der Verwendung des total reflektierenden Teils 115 mit Beugungsgitter bei einer Anwendung für die Lichtmessung ergibt, beruht darin, daß man entsprechend dem Bereich des Teiles, der mit dem Beugungsgitter versehen ist (vgl. Unterseite des Elements 115), oder entsprechend dem Herstellungsverfahren jeden erwünschten Winkel für die Lichtmessung und jeden erwünschten Bereich erhalten kann. Ein weiterer Vorteil beruht darin, daß das total reflektierende Teil sehr dünn gemacht werden kann, da das Beugungselement als Strahlenteiler dient, wogegen für die herkömmliche, in Fig. 19 gezeigte Glasplatte 139 zur Lichtmessung im Hinblick auf die Notwendigkeit, einen Strahlenteiler 138 darin anzubringen, die Dicke der Glasplatte groß sein muß. (In der Zeichnung ist das total reflektierende Teil 115 hinsichtlich seiner Dicke übertrieben dargestellt.) Wenn das Beugungselement ein ebenes Beugungsgitter aufweist, lassen sich die Herstellungskosten im Vergleich zu den herkömmlichen Anordnungen erheblich vermindern, da eine Vervielfältigung durch Prägen, Stanzen oder Pressen möglich ist. Abgesehen von der Lichtmessung in optischen Suchersystemen läßt sich somit grundsätzlich mit diesem total reflektierenden Teil eine Lichtmessung von Strahlenbütulcln ausführen. Fig. 21 zeigt eine Anordnung mit einem total reflektierenden Teil 115 im Weg eines Strahlenbündels 134, bei der ein Teil des Strahlenbündel mittels eines auf der einen Oberfläche des total reflektierenden Teils 115 angebrachten Beugungselement* 135 abgebeugt, von beiden Oberflächen des Teiles total reflektiert und zu einem lichlelektrischen Wandler 140 zur Lichtmessung geleitet wird.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 22 eine Anordnung beschrieben, die in dem Belichtungsmeßsystem einer Kamera vorgesehen ist. Aus der Zeichnung ist die Lage des reflektierenden Teils mit dem Beugungselement und die des lichtelektrischen Wandlers in einer einäugigen Spiegelreflexkamera ersichtlich. In F i g. 22 sind mit 200 ein Fotoobjektiv, 201 eine Blende, 203 ein Spiegel, 204 eine Bildebene, 205 ein Verschluß, 206 eine Brennebene, 207 eine Kondensorlinse, 208 ein Pentagonalprisrna und mil 209 ein Okular bezeichnet. Mit G ist jeweils ein reflektierendes Teil bezeichnet, welches ein Beugungselement aufweist, > während mit P jeweils ein lichtelektrischer Wandler angegeben ist.

Das Teil G\ liegt zwischen der Brennebene 206 und der Kondensorlinse 207. Der lichtelektrische Wandler P\ ist auf die Endfläche des Teiles Ci gerichtet. Bei

in dieser Anordnung tritt das von dem Objekt kommende Strahlenbündel durch das Fotoobjektiv 200 hindurch. Es wird an dem Spiegel 203 reflektiert und an der Brennebene 206 gestreut. Das gestreute Strahlenbündel tritt durch das Teil G\ hindurch, so daß sich ein Teil des

ij Strahlenbündels in dem Teil Gi unter Totalreflexion entlang des Teils G\ ausbreitet und den lichtelektrischen Wandler Pi erreicht. Gemäß einer zweiten Möglichkeit liegt zwischen der Kondensorlinse 207 und dem Pentagonalprisma 208 ein Teil G.?, wobei ein lichtelektri-

_'u scher Wandler Pi der Endfläche des Teiles G; gegenübersteht. Die Lichtmessung wird durch Verwendung eines Teils des .Strahlenbündels durchgeführt, welches durch die Kondensorlinse hindurchtritt. Nach einer dritten Möglichkeit ist das Teil Gt auf der

j-, Vorderseite der reflektierenden Ebene 208' des Pentagonalprismas angebracht, während ein lichtelektrischer Wandler P\ dem Ende des Teiles d gegenübersteht. Das hier für die Lichmessung verwendete Strahlenbündel ist dasjenige Strahlenbündel, welches im

in Richtung auf die reflektierende Fläche 208' verlauft, welche das wirksame Sucherstrahlenbündel empfängt. Entsprechend der vierten Möglichkeit ist schließlich ein Teil d zwischen dem Pentagonalprisma 208 und dem Okular angeordnet, wobei der lichtelektrische Wandler

)-, Pa dem Ende des Teiles G, gegenübersteht. Bei der fünften Anordnungsmöglichkeit ist das Teil G=, hinter dem Okular 209 angeordnet, wobei der lichtelektrische Wandler dem Ende des Teils G^ gegenüberliegt. Ein nicht erwünschtes Strahlenbündel von dem Okular 209

to kann zu dem Pentagonalprisma gelangen, hat jedoch nur geringfügigen Einfluß. Ein derartiges störendes Strahlenbündel läßt sich vermeiden, wenn das Interferenzstreifenmuster des Beugungselements dreidimensional gestaltet wird. Bei der sechsten Anordnungsmög-

4-, lichkeit ist das Teil G_b auf der Reflexionsebene des Spiegels 203 angebracht. Der lichtelektrische Wandler P_b ist derart angeordnet, daß er der Endfläche des Teiles Gt, gegenüberliegt, wenn der Spiegel 203 geneigt verläuft. Das Teil G_n führt gemeinsam mit dem Spiegel

■Ϊ0 203 eine Schwenkbewegung aus, weshalb es erwünscht ist, daß das Teil G„ aus einem möglichst leichten Material besteht. Das Teil G„ kann auch ein in schräger Lage fest angeordneter halbdurchlässiger Spiegel sein. Gemäß der siebten Möglichkeit ist das Teil G? vor der

μ Bildebene 204 angeordnet, wobei der lichtelektrische Wandler P₁ der Endfläche des Teiles G₇ gegenüberliegt.

Die Lichtmessung kann während der Belichtung eines Films erfolgen.

In den Fig. 23 und 24 wird das von dem

:iii Beugungselement abgebeugte Strahlenbündel /u einem lichtelektrischen Wandler geleitet, ohne daß ein Lichtübertragungsteil sowie eine ebene Glasplatte vorgesehen sind. In dem in Fig. 23 gezeigten Anwendungsbeispiel ist ein Beugungselement g\ an der

ii Außenseite der wirksamen Reflcxionsebene der vorderen Reflexionsoberfläche 208' des Pentagonalprismas 208 angeordnet. Der lichtelektrische Wandler Q\ ist hierbei in einer Lage vorgesehen, bei der sich die

vordere obere Ebene und die Dachebene des Pentagonalprismas kreuzen. Die Lagt des lichtelektrischen Wandlers ist beliebig, wenn das von dem Beugungselement abgebeugte Strahlenbündel den Wandler erreicht und wenn es vom Sucherstrahlenbündel nicht negativ beeinflußt wird. Wenn das in dem Pentagonalprisma 208 reflektierte Sucherstrahlenbündel auf das Beugungselement g\ auffällt, erfolgLeine Beugung dieses Strahlenbündel, das gleichzeitig konvergent gemacht wird und auf die lichtempfindliche Oberfläche des lichtelektrisehen Wandlers Qi fokussiert wird. Gemäß einer zweiten Ausbildung der Optik ist ein Beugungselement g: mit Durchlaßcharakteristik und der Ausgangsoberfläche 208" des Pentagonalprismas angeordnet. Der lichtelektrische Wandler Q₂ ist oberhalb des Okulars 109 und in dessen Nähe angeordnet, kann aber auch unterhalb des Okulars bzw. rechts oder links desselben angeordnet werden. Das Sucherstrahlenbündel tritt durch das Beugungselement g? hindurch, so daß das ;ib;:rebeugte Strahlenbündel auf die lichtempfindliche Oberfläche des lichtelektrischen Wandlers Q₂ fokussiert wird, während das Strahlenbündel 0. Ordnung durch das Beugungselement g₂ hindurch zu dem Okular gelangt. In einer dritten Anordnung ist ein Beugungselement gi mit Reflexionscharakteristik auf der Austi ittsfläche 208" des Pentagonalprismas gebildet, während der Wandler Qi in der Nähe zur vorderen oberen Fläche 208¹¹¹ angeordnet ist.

Bei der vierten Anordnung ist ein Beugungselement gi mit Reflexionscharakteristik auf der Bodenfläche des Pentagonalprismas vorgesehen, der lichtelektrische Wandler Q* ist ai'f eine andere Stelle als die effektiv reflektierende Oberfläche der vorderen reflektierenden Fläche 208' gerichtet. Die fünfte Anordnung weist ein Beugungselement g$ mit Reflexionscharakteristik auf dei ebenen Fläche einer Kondensorlinse 207 auf. Der zugeordnete lichtelektrische Wandler Qs ist neben dem oberen Teil der Kondensorlinse 207 angeordnet. In der sechsten Anordnung ist ein Beugungselement g_b mit Reflexionscharakteristik auf der reflektierenden Oberfläche des Spiegels 203 vorgesehen, und der lichtelektrische Wandler Qt, ist an der Stelle angeordnet, durch welche das Strahlenbündel für die fotografische Aufnahme und für den Sucher hindurchgeht. Die siebte Anordnung enthält ein Beugungselement gi mit Reflexionscharakteristik auf der Oberfläche eines durchsichtigen Festkörpers 210, welcher senkrecht zur optischen Achse des Fotoobjektivs 200 angeordnet ist. Der lichtelektrische Wandler Q ist außerhalb des Strahlengangs für die fotografische Aufnahme angeordnet. Die achte Anordnung entspricht der fünften, wobei jedoch der lichtelektrische Wandler Qi am F.nde der Kondensorlinse 207 angeordnet ist. Das abgebeugte Strahlenbündel breitet sich in der Kondensorlinse durch Toliilreflexion aus und tritt in den lichtelektrischen Wandler ein.

Im folgenden wird die Anwendung auf eine mit Markierung versehene Scharfeinstellungseinrichtung beschrieben.

In F i g. 25 bezeichnet 212 ein mit einer Markierung versehenes Fenster, während /ein Beugungselement ist, das auf der ebenen Fläche einer Kondensorlinse 215 vorgesehen ist. R ist ein lichtelektrischer Wandler, welcher derart vorgesehen ist, daß et auf das seitliche Knde der Kondensorlinsc 215 gerichtet ist. 216 ist ein Objektiv, 217 ein halbdurchlässig Spiegel und 218 ein Okular. Das vom Objekt koiiimcncii' Strahlenbündel trill durch das Fenster 212 und wild ;in einem Spiegel

213 reflektiert. Anschließend tritt es durch eine Linse

214 und gelangt zu der Kondensorlinse 215. Da! Strahlenbündel wird von dem Beugungselement
abgebeugt. Hierdurch wird erreicht, daß das abgebeugts

> Bündel der 1. Ordnung auf den lichtelektrischer Wandler R gerichtet ist, während das abgebeugte Bündel 0. Ordnung durch die Kondensorlinse 21i hindurchgeht. Das von dem Beugungselement / der 1 Ordnung abgebeugte Strahlenbündel wird entweder ir

ic der Kondensorlinse total reflektiert und zu derr lichtelektrischen Wandler geleitet oder auf der lichtelektrischen Wandler direkt durch das Beugungselement / abgebildet oder zu dem lichtelektrischer Wandler entlang des Beugungselements /geleitet.

Das abgebeugte Strahlenbündel 0. Ordnung, welches durch die Kondensorlinse 215 hindurchgegangen ist wird an dem halbdurchlässigen Spiegel 217 mit dem Strahlenbündel kombiniert, welches durch das Objektiv 216 hindurchgetreten ist, und erreicht das Okular 218.

?(i Die F i g. 26 und 27 zeigen Belichtungsmesseroptiken für Kino- oder Fernsehkameras. In den Zeichnungen sind 120 ein Zoom-Objektivteil, 121 ein Relaisobjektiv, 222 ein Strahlenteiler, 223 eine Blende und 224 die Bildebene. 225 bezeichnet ferner das Objektiv eines

2~> Suchers, 226 einen Spiegel, 227 eine Feldlinse, 228 einen Erektor, d. h. eine Bildumkehroptik, 229 eine Kondensorlinse und 230 ein Okular.

In der ersten Anordnung ist das Beugungselement U auf der Oberfläche des halbdurchlässigen Spiegels in

in dem Strahlenteiler 222 angeordnet. Hierdurch wird erreicht, daß das in 1. Ordnung von der Beugungsgitterstruktur abgebeugte Strahlenbündel entweder auf dem lichtelektrischen Wandler Si fokussiert wird oder daß es auf der Oberfläche 222' reflektiert und zu dem

j-j lichtelektrischen Wandler S₂ geleitet wird. Im übrigen wird ein Beugungselement mit Durchlaßcharakteristik gebildet, wobei das abgebeugte Strahlenbündel an der Oberfläche 222' reflektiert und zu dem lichtelektrischen Wandler Sj geleitet wird. Hierbei wird das mit 0.

au Ordnung abgebeugte Strahlenbündel von dem halbdurchlässigen Spiegel des Strahlenteilers 222 in zwei Strahlenbündel aufgeteilt, von denen das eine auf die Bildebene und das andere auf das Suchersystem gerichtet ist. In der zweiten Anordnung ist das

<r> Beugungselement J₂ auf einem durchsichtigen festen Körper 231 angebracht, der senkrecht zur optischen Achse des Suchersystems angeordnet ist. Das von dem Beugungselement abgebeugte Strahlenbündel fällt auf die lichtelektrischen Wandler St, S5 oder St,. Bei der

id dritten in F i g. 27 dargestellten Anordnung ist ein Beugungselement J₁ der Reflexionsbauart auf der Oberfläche des Spiegels 226 gebildet. Hierdurch wird erreicht, daß das Beugungselement unter keinen Umständen einen negativen Einfluß auf das Bildfeld des

v> Suchers ausübt. In der vierten Anordnung ist ein durchsichtiger fester Körper 232 senkrecht zur optischen Achse zwischen der Relaislinse 221 und der Abbildungsebene 224 angeordnet. Auf der Oberfläche des durchsichtigen festen Körpers 232 ist ein Beugungs-

Mi element ausgebildet. Das in erster Ordnung abgebeugte Strahlenbündel, welches in den lichtelektrischen Wandler Sh eintritt, wird in dem durchsichtigen Festkörper 232 durch Totalreflexion oder längs des Beugungsclemenis übertragen. Die in die lichtelektrischen Elemente

h^r, Sv und Sm eintretenden Strahlenbündel werden direkt von dem Beugungselement auf diese fokussiert.

Eine Steuereinrichtung 234 bewirkt eine Einstellung der Blende 223 aufgrund der Ausgangsstufe des

lichtelektrischer! Wandlers Sg (oder S₉ oder Sm). Hierdurch gelingt die Erzeugung eines ordnungsgemäßen Bildes auf dem Aufzeichnungssystem, welches beispielsweise ein Film oder eine Aufnahmeröhre sein kann.

F i g. 28 zeigt eine weitere Ausführungsform, welche es ermöglicht, eine Belichtungsmessung in dem mittleren Bereich und in einem nahe dem Rand der Abbildungsebene gelegenen Bereich mit Hilfe einer Anordnung durchzuführen, welche aus einer Kombina- ι ο tion eines Lichtleiters und einem Beugungselement besteht Das Belichtungsmeßelement 235 enthält eine ebene Glasplatte, die auf einer Oberfläche mit einem Beugungselement versehen ist Das Beugungselement ist in zwei Bereiche unterteilt, nämlich den mittleren Bereich 236 und den Bereich 237 in der Nähe des Randes. Mit den Bezugszeichen 238, 240 und 240' sind optische Faserbündel bezeichnet, welche an den Endflächen des Elements 235 befestigt sind. Das Strahlenbündel, welches in dem Bereich 236 eintritt und in dem Element übertragen wird, indem es einer Totalreflexion unterliegt, erreicht das optische Faserbündel 240 oder 240'. An den anderen Enden jedes optischen Faserbündels ist eine Fotozelle 239 bzw. 242 angebracht Zwischen den Endflächen jeder optischen Faser und der entsprechenden Fotozelle ist ein Verschluß 241 bzw. 241' derart angebracht daß eine Umschaltung zwischen einer Belichtungsmessung im Mittelbereich und einer Belichtungsmessung im Randbereich durchgeführt werden kann. Das in den Bereich 236 bzw. in den Bereich 237 eintretende Strahlenbündel erreicht bei dieser Anordnung die Fotozelle 239 bzw. 242, so daß es möglich ist, die Belichtungsmessung in jedem der Bereiche durchzuführen.

Es ist auch möglich, eine derartige Anordnung zu treffen, daß der Ausgang der Fotozelle zum Zwecke einer Belichtungsmessung zu der elektronischen Schaltung mittels eines Schalters geleitet wird, ohne daß hierbei ein Verschluß vorgesehen ist.

Das Beugungselement weist ein Gitter mit Phasenstruktur auf, das holografisch hergestellt wird. Es ist jedoch auch möglich, als Beugungselement ein Hologramm oder ein richtungsselektives Beugungselement zu verwenden. Hierbei kann der lichtelektrische Wandler entsprechend der Struktur des Beugungselements oder des Lichtleiterteils, welches zwischen dem Beugungselement und dem lichtelektrischen Wandler vorgesehen ist, an jeder geeigneten Lage in dem optischen Instrument angebracht sein.

Als Strahlenübertrager oder Lichtleiter können in der oben dargestellten Weise Faseroptiken neben einer Strahlensammlerplatte verwendet werden.

Bei Verwendung eines Hologramms als Beugungselement kann nicht nur eine bessere Beugungswirksamkeit erzielt werden, sondern es ist auch erheblich einfacher möglich, die erwünschte Beugungsart oder -charakteristik zu erhalten. Ferner gelingt es, eine gleichmäßige Qualität zu erzeugen, so daß die Herstellung kompakter Belichtungsmesser möglich ist.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Messung der Intensität eines Strahlenbündels in einem optischen System, mit einem Strahlenteiler im Wege des Strahlenbündels zur Abspaltung mindestens eines Teillichtstrahls von dem Strahlenbündel, einem photoelektrischen Wandler zum Empfang des Teillichtstrahls und einem zwischen Strahlenteiler und photoelektrischem Wandler angeordneten, den Teillichtstrahl in seinem Inneren total reflektierenden und eine bauliche Einheit mit dem Strahlenteiler bildenden Lichtleiter, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlenteiler ein Beugungselement (135, 136;