DE3129164A1 - Vorrichtung zur messung des in ein optisches system einfallenden lichts - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Messung des in ein optisches System einfallenden Lichts

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung des in <?in optisches System einfallenden Lichts. Insbesondere beschäftigt sich die Erfindung mit einer Vorrichtung, die als Lichtmeßvorrichtung in einer fotografischen Kamera verwendbar ist.

Die Lichtmeßvorrichtung in einer fotografischen Kaaera teilt einen Teil des Abbildungslichtstrahls, der das Objektiv passiert hat, mittels eines Strahlteilers ab» das so abgeteilte Licht wird mittels eines Fotodetektors gemessen. Als Lichtstrahlteiler für eine derartige Lichtmeßvorrichtung ist bis jetzt ein einzelner "Halbspiegel" bzw. teildurchlässiger Spiegel verwendet worden, der geneigt in der Kamera angeordnet ist. Eine derartige Strahlteilervorrichtung zur Verwendung in einer Kamera oder dergleichen sollte wünschenswerterweise so dünn wie möglich sein. In der JS-PS 3 464 337 wird eine Vorrichtung beschrieben, bei der zwei Teile eines Elements, die jeweils auf ihrer Oberfläche mit einer Vielzahl von schräg reflektierenden Flächen versenen sind, zur Bildung eines prismatischen Zeilenrasters zusammengekittet sind; hierdurch wird ein Teil des einfallenden Lichts zur Lichtmessung abgespalten.

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- if - DS U21 Im Falle einer in einer einäugigen Spiegelreflexkamera oder einer ähnlichen Kamera verwendeten Lichtmeßvorrichtung ist es wünschenswert, daß die Lichtmeßyorrichtung die Fähigkeit hat, das Licht in geeigneter Entsprechung zu der c Helligkeitsverteilung des Objekts zu messen, lim diesen Wunsch zu erfüllen, ist in der US-PS 4- 103 153 und 4- 178 084. eine Lichtmeßvorrichtung vorgeschlagen worden, bei der ein Hologramm als Strahlteiler verwendet worden ist. Das Hologramm ist so ausgebildet, daß es die Interferenz des _ Lichts ausnutzt. In diesem Falle wird die obige Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei oder mehr Hologramme überlagert werden oder das Hologramm mit einer bestimmten Intensitätsverteilung der Interferenzstreifen versehen wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lichtmeßvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist,das einfallende Licht auf der Grundlage einer Verteilung der Messungen die wie gewünscht unterschiedlich gew.ichtet werden, zu messen. Ferner soll eine Lichtmeßvorrichtung geschaffen werden, die in der — Lage ist, das einfallende Licht auf der Grundlage einer gewünschten Verteilung der Messungen bzw. einer fotometrischen Verteilung zu messen und kein Streulicht erzeugt, das schädlich für die Messungen ist, und bei der ein sehr dünner Strahlteiler verwendet wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Ansprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei-„_n spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Ss zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Relief-Beugungsgitter,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Lichtmeßvorrichtung, die einen von einem Relief-Beugungsgitter gebildeten Strahlteiler verwendet,

Fig. 3 einen Querschnitt durch ein verbessertem Beugungs-

ft Α

β β 6

CO β

- ßr - DS U21 gitter vom Relieftyp des Strahltellers,

Fig. 4 einen Graph, der die Ausbeute der mit dem Strahlteiler gemäß Fig. 3 erhaltenen Reflexionsbeugung zeigt,

Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt durch den Strahlteiler gemäß Fig. 3_P

Fig. 6 A und 6 B in Aufsicht und im Querschnitt einen bei einer Lichtmeßvorrichtung verwendeten Strahlteiler,

Fig. 7 A und 7 B Aufsichten zur Erläuterung der Probleme, die bei einer Lichtmessung auf der Grundlage der Verteilung der Messungen in einem Strahlteiler, des_rsen Gitter bezüglich des Reflexionsfaktors gleichmäßig ist, auftreten,

Fig. 8 A eine Vorrichtung, bei der sich der Reflexionsfaktor des Gitters stufenweise änderte

Fig. 8 B die Reflexionsfaktor-Verteilung des Gitters,

Fig. 9 und 10 Graphen zur Erläuterung der Bedingung, die notwendigerweise eingehalten werden muß, damit die Grenze zwischen benachbarten Zonen mit unterschiedlichem Reflexionsfaktor im Sucher unsichtbar gemacht wird, wenn der Strahlteiler in der Nähe der Brennebene angeordnet ist,
30

Fig. 11 einen Graph zur Erläuterung der Bedingung, die zur Unsichtbarmachung der Grenze motwendig ist, wenn der Strahlteiler an einer 10,0 mm von der Brennebene beabstandeten Stelle angeordnet ist, 35

Fig. 12 A eine Vorrichtung, bei der sich der Reflexionsfaktor weich an der Grenze zwischen Zonen ändert,

' 'Jf'- DS. U21

Fig. 12 B eine Reflexionsfaktorverteilung,

Fig. 12 C die Meß-Verteilung

Fig. 13 A eine'Vorrichtung, bei der sich der Reflexionsfaktor kontinuierlich ändert,

Fig. 13 B die Reflexionsfaktorverteilung hiervon, Fig. 13 C die Meß-Verteilung

Fig. 14- und 15 die Änderung der auf den Fotodetektor einfallenden Lichtmenge in Abhängigkeit von der Änderung des Austrittswinkels des abgeteilten Lichts bezüglich der Austrittsendfläche des Strahlteilers,

Fig. 16 A und 16 B in Aufsicht und Querschnitt eine Vorrichtung, bei der das Gitter unterschiedliche · - Neigungswinkel in unterschiedlichen Zonen hat, -

Fig. 17 eine Vorrichtung, bei der sich der Neigungswinkel des Gitters kontinuierlich ändert,

Fig. 18 eine Darstellung zur Erläuterung des Oberflächen-Flächenverhältnisses einer wirksamen Reflexions -

fläche in einer Zone,

Fig. 19 A und 19 B in Aufsicht und im Querschnitt eine Vorrichtung, bei der das Flächenverhältnis der wirksamen Reflexionsfläche von einer Zone zur anderen geändert wird,

Fig. 19 C im Querschnitt Stückchen (bits)_/die zur Herstellung der Matrix für das Beugungsgitter bzw. das Gitter verwendet werden,

Fig. 20 die Meßt-Verteilung der Vorrichtung

- >β - DS U21

' Fig. 21 eine Modifikation der Vorrichtung mit unterschiedlichem Flächenverhältnis der'wirksamen Reflexions fläche in verschiedenen Zonen,

Fig. 22 eine Vorrichtung, bei der das Flächenverhältnis der wirksamen Reflexionsfläche kontinuierlich variiert wird,

Fig. 23. eine weitere Modifikation der Vorrichtung mit unterschiedlichem Flächenverhältnis der wirksamen Reflexionsfläche in unterschiedlichen Zonen,

Fig. 24- eine Vorrichtung, bei der die Dichte der Reflexionspunkte von einer Zone zur anderen variiert wird, 15

Fig. 25^eine Kurve zur Illustration der Bedingung, die notwendig ist, daß die Grenze zwischen einem Abschnitt mit einem Reflexionsfilra und einem Abschnitt ohne Reflexionsfilm verschmiert wird, 20

Fig. 26 eine Erläuterung der Bedingung, die notwendig ist, den Schatten eines Abschnittes, in dem ein Refle=· xionsfilm in Form eines kleinen Punktmusters vorhanden ist, im Sucher unsichtbar zu machen, wenn der Strahlteiler an einer Stelle mit einem Abstand von 2 mm von der Brennebene angeordnet ist,

Fig. 27 eine Ansicht ähnlich zu Fig„ 26_S jedoch für den Fall, daß der Strahlteiler einen Abstand von 10 mm von der Brennebene hat,

Fig. 28 A, 28 B und 28 C eine Vorrichtung, bei der Punktdurchmesser von einer Zone zur anderen variert wird,

Fig. 29 die Meß-Verteilung der Vorrichtung,

Fig. 30 A, 30 B und JO C eine Vorrichtung, bei der die Dichte der Punkte von einer Zone zur anderen vari-

" DE U21 iert wird, und

Fig. 31 eine Vorrichtung mit rechteckigem Punktmuster.

Bei typischen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird eine Beugungs-Platte oder ein Beugungsgitter verwendet. Ein Vorteil des Beugungsgitters ist, daß es eine geringe Dicke hat. Wenn die Vorrichtung, die zur Messung des einfallenden Lichts ein Beugungsgitter verwendet, in einer fotografischen Kamera verwendet werden soll, ist es erforderlich, daß das Beugungsgitter kein unnützes gebeugtes Licht außer dem gebeugten Licht einer bestimmten Ordnung zur Lichtmessung und dem aus dem Beugungsgitter austretenden Abbildungslichtstrahl erzeugt. Der Grund hierfür ist, daß das unnützes gebeugtes Licht Streulicht und Schatten erzeugt^ die nachteilig für die Bildung eines Objektbildes und dessen Beobachtung sind.

Ein Beispiel für einen derartigen Strahlteiler, der diese Erfordernisse erfüllt, ist in der japanischen Patentveröffentlichung 4.2 04.2/1978 beschrieben. Der in dieser älteren Anmeldung vorgeschlagene Strahlteiler ist unter Verwendung eines Beugungsgitters vom Relieftyp gebildet, das in Serienherstellung gefertigt werden kann. Das im allgemeinen als Relief-Beugungsgitter bezeichnete Beugungsgitter zeichnet sich durch seine unebene Oberfläche mifeteiner periodischen Reliefstruktur aus. Strahlteiler, die diesen Beugungsgittertyp verwenden, können in Serienherstellung unter Verwendung einer bekannten Kopiertechnik für Reproduktionen, wie beispielsweise der "Druckreproduktion¹¹ mittels einer Matrix hergestellt werden. Ferner ist ein weiterer Vorteil des Strahlteilers, daß er unter Verwendung von verschiedenen Arten von stabilem und unäufwendigem bekannten Material, wie beispielsweise Kunststoff, hergestellt werden kann.

Als erstes soll die Beugungscharakteristik des Reliefs-Beugungsgitters (insbesondere vom "Blaze-Typ") unter Be-

- D3 U21 zugnahme auf Fig. 1 beschrieben werden.

Der in der bereits genannten japanischen Patentveröffientlichtung 42 04.2/1978 beschriebene Strahlteiler verwendet ein Blaze-Beugungsgitter, welches von der Art der Relief-Beugungsgitter ist und die Eigenschaft hat, daß nahezu alle einfallenden Strahlen in eine bestimmte Ordnung der Beugung gebeugt werden. Die Verwendung eines solchen Blaze-Beugungsgitters vom Relieftyp als Strahlteiler ermöglicht es, eine Beugungsausbeute von mehr als 90? als in nullter Ordnung in Transmission gebeugtes Licht, das zur Bildung eines Objektbildes verwendet wird,, und eine Beugungsaus beute von einigen wenigen Prozent als in erster Ordnung gebeugtes Licht, das zur Messung des Lichts veri?endet wird, zu erreichen, während die Beugungsausbeute anderer Ordnung nahezu auf 0 reduziert werden.

In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Blaze-Beugungsgitter vom Relieftyp mit einer Reliefstruktur, die auf der Oberfläche eines transparenten Körpers mit einem Brechungsindex η ausgebildet ist. Die Reliefstruktur ist so ausgebildet, daß sie eine Teilung (Periodenabstand) d und eine Reliefhöhe ^ hat.

Mit 2 ist ein auf das Beugungsgitter 1 einfallender Lichtstrahl bezeichnet. Der einfallende Lichtstrahl wird durch das Beugungsgitter 1 gebeugt und es entsteht als durchgehendes Licht der in nullter Ordnung gebeugte Lichtstrahl 3, der durch das Beugungsgitter 1 in derselben Richtung hindurchgeht, wie er in das Gitter eingetreten ist, und das in N-0rdnung in Transmission gebeugte Licht 4. Ferner werden als reflektiertes Licht das in nullter· Ordnung reflektierte gebeugte Licht 5» das in Richtung der regulären Reflexion (in Richtung der Spiegelreflexion) relativ zu der Gitteroberfläche reflektiert wird? und das in N-Ordnung in Reflexion gebeugte Licht 6 erzeugt, wobei N eine willkürliche ganze Zahl ist.

DS 1421

Fig. 2 zeigt schematisch ein Lichtmeßgerät, das das in Fig. 1 gezeigte Beugungsgitter vom Relieftyp aufweist und in einem optischen Abbildundssystem angeordnet ist.

Das in Fig. 2 gezeigte optische Abbildungssystem ist darauf gerichtet, ein Bild 10 eines Objektes 7 mittels Linsen 8 und 9 zu bilden. Das Beugungsgitter 1 ist im optischen Weg des optischen Abbildungssystems angeordnet. Wenn gewünscht wird, das in N-ter Ordnung in Transmission gebeugte Licht zur Lichtmessung zu verwenden, ist ein Fotodetektor 14 entsprechend vorgesehen. Wenn andererseits gewünscht wird, das in N-Ordnung in Reflexion gebeugte Licht zur Lichtmessung zu verwenden, ist entsprechend ein Fotodetektor 16 vorgesehen. Die Erklärung soll im Foigenden in Verbindung mit dem ersteren Fall erfolgen.

Für das vorstehende Abbildungssystem ist es erforderlich,

den Fotodetektor außerhalb des .optischen Weges des Abbil- · ungssystems anzuordnen. Ansonsten ' wird die Funktion ·des Abbildungssystems nachteilig durch den Fotodetektor beeinflußt. Ferner ist es erforderlich, daß das gebeugte Licht in eine Richtung außerhalb der Linse 9 gebeugt wird.

Mit dem verwendeten Ausdruck "Abbildungslichtstrahl" ist ein Lichtstrahl gemeint, der Informationen eines Objekbildes enthält und zwar unabhängig davon, ob sich der Strahl vor oder hinter der Objektbildebene befindet. Deshalb wird im Falle einer einäugigen Spiegelreflexkamera sowohl der Strahl, der die Filmebene erreicht, als auch der Strahl der durch den Sucher hindurchgeht, mit dem Ausdruck "Abbildungslichtstrahl" bezeichnet.

Bei dem in der bereits genannten japanischen Patentveröffentlichung 42 042/1978 beschriebenen Strahlteiler wird das in erster Ordnung gebeugte Licht als zur Lichtmessung abgeteiltes gebeugtes Licht verwendet. Der Grund hierfür ist, wie er in der Patentveröffentlichung beschrieben ist, daß bei den bisher bekannten Blaze-Beugungsgittern es sehr

- Du U21

■ schwierig ist, selektiv lediglich die Beugungsausbeute zweier gebeugter Lichtstrahlen, deren Beugungsordnungen nicht einander benachbart sind, verglichen mit den anderen gebeugten Lichtstrahlen zu erhöhen» 5

Im allgemeinen besteht, wenn das Licht bei einem Beugungswinkel Q unter Verwendung eines Beugungsgitters mit einer Teilung d abgeteilt wird, zwischen der Teilung d und dem Beugungswinkel θ der Ordnung N die folgende·Beziehung:

d · sin© = NA ( X'· Wellenlänge des einfal

lenden Lichts) (1 )

Wie man aus dieser Gleichung leicht sieht, werden der Beugungswinkel 6 und die Teilung d mit niedrigeren Ordnungen N des zur Lichtmessung verwendeten gebeugten Lichts kleiner. Da jedoch das zur Lichtmessung verwendete gebeugte Licht in einer Richtung weg von dem Abbildungslichtstrahl abgespaltet werden muß, kann der Beugungswinkel Θ nicht so klein sein. Beispielsweise ist ein Winkel von etwa 30° für Φ erforderlich. Aus diesem Grunde ist es, wenn eine niedrige Ordnung des gebeugten Lichts zur Lichtmessung verwendet wird, erforderlich, die Teilung d zu verringern. Beispielsweise wird dies bei den Beispielen für Strahlteiler in der japanischen Patentveröffentlichung 4.2 04.2/1978 verwendet. Bei diesen Beispielen wird das in nullter Ordnung in Transmission gebeugte Licht zur Bildung des Bildes verwendet und das in erster Ordnung gebeugte Licht zur Messung des Lichts (N = 1). Wenn man in diesem Fall wünscht, das einfallende Licht aufzuteilen, um einen Meßstrahl, der unter einem Beugungswinkel O= 30° gebeugt ist und eine Wellenlänge 2 = 0,55 ^m hat, so ist es erforderlich, ein Beugungsgitter mit einem sehr kleinen Wert der Teilung d zu verwenden, der sich aus der Gleichung (1) zu 1,1 um errechnet. Beugungsgitter mit einer derartig feinen Teilung erfordern eine Her-Stellungstechnik auf einem hohen Standard. Dies führt zu einer Kostensteigerung bei der Serienherstellung und ist deshalb unerwünscht.

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V/enn man eine höhere Ordnung des in Reflexion gebeugten Lichts als die zweite als aufgeteilter Lichtstrahl erhalten kann, während die Erzeugung von gebeugtem Licht niedrigerer Ordnung als dieses unterdrückt wird, werden die strengen Erfordernisse für das Beugungsgitter vom Relieftyp gemildert und es wird möglich, einen Strahlteiler vorzusehen, der leicht herzustellen ist. Eine Erfindung, die dies zum Gegenstand hat, ist in der älteren japanischen Patentanmeldung 10 190/1979 (FS-Patentanmeldung 1U 201) beschrieben. Der in dieser früher eingereichten Anmeldung vorgeschlagene Strahlteiler soll im Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben werden.

Um einen derartigen Strahlteiler als Lichtmeßvorrichtung in einer fotografischen Kamera oder dergleichen verwendbar zu^machen, ist es erforderlich, daß das Beugungsgitter des Strahlteilers eine Ausbeute des in nullter Ordnung in Transmission gebeugten Lichts von mehr als 90 % und eine Beugungsausbeute von einigen Prozent für das in N-Ordnung in Transmission oder Reflexion gebeugte Licht hat, das als Meßstrahl verwendet wird.

Ferner ist es erforderlich, die Beugungsausbeuten für andere Ordnungen auf etwa 0 zu halten. Der Grund hierfür ist, daß das in anderen Ordnungen gebeugte Licht Geisterbilder und/oder Streulicht erzeugt.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für den in der älteren japanischen Patentanmeldung 10 190/1979 beschriebenen Strahlteiler; der Strahlteiler weist eine Vielzahl von teilreflektierenden geneigten Oberflächen auf, die mit sehr feinen Teilungen angeordnet sind. Mit 18 ist ein optisch transparenter Körper mit einem Brechungsindex n.. bezeichnet; in die Oberfläche des transparenten Körpers ist ein Beu-.jun^sgitter vom Relieftyp eingeschnitten. Der transparente Körper T8 kann beispielsweise aus Acryl, Polysteren oder Polycarbonat sein. Mit 19 ist eine Schicht aus einem Kittmittel (beispielsweise aus einem Epoxyharzystem) bezeich-

• + ♦ β Λ β· '

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net. Die Dicke der Kittmittelschicht 19 ist ausreichend, das Reliefbeugungsgitter in der Schicht einzubetten. Der Brechungsindex des Kittmittels 19 ist derselbe wie der des transparenten Körpers 18.

Mit 20 ist ein weiterer optisch transparenter Körper bezeichnet, der aus einem ähnlichen Material wie der transparente Körper 18 gefertigt ist. Die beiden optischen transparenten Körper 18 und 20 sind mittels des Kittmittels 19 zur Bildung eines einstückigen Strahlteilers 25 zusammengekittet. Das Beugungsgitter vom Relieftyp hat eine Reflexionsfilmschicht 21 aus Siliciumoxid oder Titanoxid, die auf der Oberfläche des Gitters mittels Vakuumaufdampfens des dielektrischen Materials aufgebracht ist. Die Reflexionsfilmschicht 21 hat einen in bestimmter Weise.festgelegten Reflexionsfaktor.

Nimmt man an, daß der vorstehend beschriebene Strahltei- · ler 25 in der Nähe der Brennebene des Suchers einer einäugigen Spiegelreflexkamera angeordnet ist, so fällt ein von einem Objekt kommender Lichtstrahl 22 auf den Strahlteiler 25 ein. Ein Teil des einfallenden Lichts 22 wird durch die Reflexionsfilmschicht 21 auf dem Relief-Beugungsgitter reflektiert und der verbleibende Teil» der mit 23 bezeichnet ist geht.durch den Strahlteiler hindurch. Der von dem Reflexionsfilm 21 reflektierte Strahl hat eine Phasendifferenz entsprechend der Reliefstruktur der Reflexionsfilmschicht 21, so daß in Reflexion gebeugtes Licht 24- erzeugt wird. In diesem Fall kann die Ausbeute £ r (^) des in N-Ordnung in Reflexion gebeugten Lichts folgendermaßen erhalten werden:

ein²(NTP-B) . _{R χ 8}i_n2_(NTp_g) ... (2)

R(N) (NTP-B)²

35 β m 2ΤΡηΔ/λ

(3)

- yi - ds U21 Es ist zu beachten, daß die vorstehend angegebene Gleichung eine Approximationsformel ist, die in dem Fall anwendbar ist, in dem das Reflexionsvermögen des Reflexionsfilms 21 R ist und die ReliefhöheiJ des Beugungsgitters kleiner als die Teilung d ist.

Wenn das in fünfter Ordnung in Reflexion gebeugte Licht als Lichtmeßstrahl benutzt werden soll, wird die Reliefhöhe für die Phasendifferenz fi = 5TP bestimmt und die Oberfläche des Beugungsgitters unter Verwendung der bestimmten Reliefhöhe ausgeführt (konturiert). Wenn das Beugungsgitter auf diese Weise ausgeführt wird, enthält das von dem Beugungsgitter reflektierte Licht lediglich den in fünfter Ordnung in Reflexion gebeugten Lichtstrahl 24 und enthält kein in anderer Ordnung in Reflexion gebeugtes Licht, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. In diesem Falle ist die Beugungsausbeute für den in fünfter Ordnung in Reflexion gebeugten Lichtstrahl 24.: £p (5)=R · entsprechend Gleichung (2). Folglich kann ein Meßstrahl mit einer bestimmten gewünschten Intensität durch geeignetes Bestimmen des Reflexionsfaktors des Reflexionsfilms 21 erhalten werden. Da der Meßstrahl in fünfter Ordnung gebeugtes Licht ist, kann das in dem Strahlteiler verwendete Beugungsgitter eine Teilung haben, die fünf mal größer ist als die, die in dem Fall erforderlich ist, in dem in erster Ordnung gebeugtes Licht als Meßstrahl verwendet wird.

Für das durchgehende Licht in Fig. 3 ergibt sich, daß (1-R) (Prozent) des auf den Strahlteiler 25 einfallenden Lichts 22 mit Ausnahme des vorstehend genannten in Reflexion gebeugten Lichts durch den Strahlteiler 25 hindurchgehen kann, vorausgesetzt daß kein Lichtverlust in dem Medium oder durah Reflexion an irgendeiner weiteren Oberfläche als an dem Reflexionsfilm 21 auftritt.

Bei bekannten Strahlteilern entsteht, da der transparente Körper 18 und die Kittmittelschicht 19 denselben

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Brechungsindex haben, keine Phasendifferenz in dem durchgehenden Licht aufgrund der Reliefs-truktur des Beugungsgitters. Deshalb wird kein weiteres gebeugtes Licht als das in nullter Ordnung gebeugte Licht erzeugt und das durchgehende Licht ist im wesentlichen ausschließlich aus in nullter Ordnung in Transmission gebeugten Licht zusammengesetzt, das die Bildinformation enthält.

Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Teilansicht des Beugungs-IQ gitters vom Relieftyp, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

In Fig. 5 ist deutlich zu sehen, daß der Strahlteiler ermöglicht, ausschließlich in höherer Ordnung in Reflexion gebrochenes Licht, das zur Lichtmessung notwendig ist,

1$ und in nullter Ordnung in Transmission gebeugtes Licht, das zur Bildung des Bildes notwendig ist, zu erhalten und daß der Strahlteiler kein anderes unnötiges gebeugtes Licht erzeugt. Betrachtet man die beiden notwendigen gebeugten Lichtstrahlen, so ist es möglich, das Verhältnis

2Q der Beugungsausbeute für einen der beiden gebeugten Lichtstrahlen und das für den anderen durch geeignete Wahl des Reflexionsfaktors des Reflexionsfilms 21 zu steuern.

Eine ausführliche weitere Beschreibung dieser und weiterer Merkmale des Strahlteilers ist in der japanischen Patentveröffentlichung 10 190/1979 zu finden.

Zusammengefaßt ist zu sagen, daß sich der vorstehend beschriebene Strahlteiler dadurch auszeichnet, daß Mittel, die die Beugungsgitterfläche zu einer Reflexionsfläche machen, und Mittel zum Steuern der Phasendifferenz des durch die Reflexionsfläche hindurchgehenden Lichtes vorgesehen sind. Jedes gewünschte in hoher Ordnung in Reflexion gebeugte Licht kann durch die Wirkung der besonderen Reflexionsfläche erhalten werden» Der Strahlteiler erzeugt kein schädliches Licht außer dem gewünschten abgeteilten Lichts aufgrund der Wirkung der später erläuterten Mittel. Als wesentlicher Vorteil des Strahlteilers

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stellt sich heraus, daß ein relativ großer Aufteilwinkel erreichbar ist, sogar wenn ein Beugungsgitter mit einer relativ milden (bzw. großen) Teilung verwendet wird. Ein weiterer Vorteil ist, daß der Strahlteiler leicht . in Serie hergestellt werden kann.

Eine Anwendungsform dieses Strahlteilers soll im folgenden in Verbindung mit einer Fotomeßeinrichtung in einer einäugigen Spiegelreflexkamera beschrieben werden.

Die Fig. 6 A und 6 B zeigen in Aufsicht und im Querschnitt einen derartigen Strahlteiler, der außerordentlich nützlich ist, den erforderlichen abgeteilten Strahl zu erhalten und vorteilhaft in einer Lichtmeßvorrichtung verwendbar ist.

. Ί
Mit 30 ist in Reflexion gebeugtes Licht bezeichnet, das als Meßstrahl abgeteilt ist. In dem gezeigten Strahltei- · ler wird der abgeteilte Meßstrahl 30 zu einem Fotodetektor 34- geführt, wobei er Totalreflexion an den Innenflächen des transparenten Körpers 27 unterworfen-ist. Deshalb muß in diesem Falle der Beugungswinkel für das in Reflexion gebeugte Licht in Abhängigkeit von den für Totalreflexion erforderlichen Bedingungen bestimmt werden.

Da das Lichttransmissionselement und das Beugungsgitter zu einer Einheit zusammengefaßt sind, k .in der Totalreflexion verwendende Strahlteiler vorteilhaft in einem optischen Gerät angebracht werden.

Wie in Fig; 6 A gezeigt ist, sind die Gitterlinien 39 so gekrümmt, daß das abgeteilte Licht von den entsprechenden Punkten auf den Fotodetektor 34· mit hoher Ausbeute auftrifft. Bei dieser Anordnung kann der in Fig. 6 gezeigte Strahlteiler, wenn er in dem Abbildungsstrahl innerhalb einer Kamera angeordnet ist, einen Teil des von ihm abgeteilten Abbildungsstrahles auf den Fotode-

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tektor zur Messung der Intensität des Abbildunjsstrahles richten. .

Bei der Lichtmessung in einer fotografischen Kamera oder dergleichen ist es wesentlich, die Messung so auszuführen, daß eine brauchbare Entsprechung zu der Verteilung der Helligkeit des aufzunehmenden Objekts besteht. Anders ausgedrückt, die Intensität des Abbildungsstrahles sollte die Helligkeitsverteilung des Objektes nicht übersteigen

]q oder unterschreiten. Diesbezüglich bestehen bei bekannten Strahlteilern einige Probleme. Der Strahlteiler ist mit einem Beugungsgitter vom Relieftyp versehen, um in Reflexion gebeugtes Licht als Meßstrahl zu erhalten. Es sollte jedoch die Tatsache berücksichtigt werden, daß der Reflexionsfaktor der Strahteilerfläche in dem Strahltei-. ler über das gesamte Flächengebiet konstant und gleichförmig ist. Wenn der Meßstrahl unter Verwendung eines Beugungsgitters vom Relief typ mit einem konstanten Reflexionsfaktor entnommen wird, entstehen Probleme, die im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben werden sollen.

Fig. 7 A ist eine Aufsicht der Lichtmeßvorrichtung einer einäugigen Spiegelreflexkamera, bei der ein herkömmlicher Strahlteiler verwendet wird. Mit 37 ist die Gesamtfläche des Meß-Gesichtsfeldes bezeichnet. Innerhalb der Fläche 37 gibt es eine besonders definierte Fläche 36, in der das Relief-Beugungsgitter vorgesehen ist. Das Beugungsgitter ist aus einer Reflexionsfläche mit einem gleichförmigen Reflexionsfaktor gebildet. Die Gitterlinien sind nahezu konzentrisch so gekrümmt, daß sie das abgeteilte gebeugte Licht auf einen Fotodetektor 34- konzentrieren. Bei dieser Lichtmeßvorrichtung, die einen bekannten Strahlteiler verwendet, entsteht eine Verteilung der Meßempfindlichkeit bezüglich des in den Fotodetektor. 34- geleiteten Lichts. Die in diesem Falle auftretende Smpfindlichkeitsverteilung ist von dem Ort auf dem Strahlteiler abhängig. Fig. 7 B zeigt die Meß-Empfind'lichkeitsverteilung.

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- /J4 - DE H21

In Fig. 7 B ist die Empfindlichkeitsverteilung innerhalb der gesamten Fläche 37 des Meßgesichtsfeldes mittels durchgehender Linien 38 dargestellt, die Höhenlinien sind, die die Pegel der Meßempfindlichkeit anzeigen, die sich jeweils um 1/2 bei jeder Linie verringert. Wie man aus der Verteilung der Lichtmeßempfindlichkeit erkennt, ergeben sich bei dem Strahlteiler die folgenden beiden bedeutenden Probleme für die Lichtmeßung bei einer Kamera: (i) das Maximum der Lichtmeßempfindlichkeit tritt.nicht im Mittelpunkt des Gesichtfeldes auf, sondern an einer Stelle, die hiervon in Richtung auf den Fotodetektor abweicht. (ix) Eine abrupte änderung der Meßempfindlichkeit tritt in der Nähe' der· Grenze zwischen Teilen mit einem aufgebrachten Reflexionsfilm und Teilen auf, auf denen kein Reflexions film aufgebracht ist. ' -

Der Grund für das Problem (i) ist, daß die Meßempfindlichkeit bei größeren Winkeln zum Fotodetektor von einem Punkt auf der Meßebene höher wird. Das zweite Problem (ii) wird durch den Unterschied aufgrund des.Vorhandenseins· und des NichtVorhandenseins eines Reflexionsfilms verursacht. Die abrupt«. Änderung in der Empfindlichkeit zeigt diesen Unterschied direkt.

. .

Das Problem, (ii) der abrupten Empfindlichkeitsänderung kann durch gleichmäßiges Verringern des Reflexionsfaktors minimiert werden. Wenn man jedoch so verfährt, ergibt sich.ein weiteres Problem dadurch, daß die Gesamtempfindlichkeit der Lichtmeßvorrichtung verringert wird. Aus diesem Grund, ist es.sehr schwierig, einer derartigen abrupten Änderung"der Empfindlichkeit vorzubeugen, und die Empfindlichkeit der Ge.sam tlichtrae ßvorrichtung auf einen ausreichend hohen Niveau, das den Erfodernissen für' die Lichtmessung in einer einäugigen Spiegelreflexkamera, genügt, zu halten.

Auf Grund dieser beiden Probleme ergibt sich durch die

Pf» 4 ΟΦ * ft--

S e « Q O « oo-

- - DS U21

Verwendung eines gleichförmig aufgetragenen Reflexionsfilms eine Meßempfindlichkeitsverteilung, die für die sogenannte Durchschnittslichtmessung mit Betonung des Mittelgebiets unerwünscht ist. Bei der Ausbildung der bekannten Strahlteiler ist es schwierig, eine Licht-■ messung mit einer brauchbaren Entsprechung zu der HeI-' ligkeitsverteilung eines Objekt zu erreichen.

Bei der Lichtmessung in einer einäugigen Spiegelreflexkamera oder dergleichen ist es jedoch wesentlich, die Messung derart auszuführen, daß sie korrekt der Helligkeitsverteilung des aufzunehmenden Objekts entspricht. Um dies zu erreichen ist es erforderlich, daß das gemessene Licht eine besonders bestimmte Verteilung hat.

Die ,vorliegende Erfindung ist auf die Lösung dieser Probleme gerichtet. Erfindungsgemäß kann eine gewünschte Verteilung der Strahlteilerrate innerhalb der Strahlteilerfläche realisiert werden, ohne daß sich nachteilige Effekte für den durch den Strahlteiler hindurchgehenden Abbildungslichtstrahl ergeben. Auch kann, wenn die vorliegende Erfindung bei einer Lichtmeßvorrichtung angewendet wird, die am meisten gewünschte Verteilung der Lichtmeßempfinklichkeit realisiert werden»

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der ein Beugungsgitter vom Relieftyp des Strahlteilers in Abschnitte innerhalb der Strahlteilerfläche geteilt ist. Der Reflexionsfaktor der Reflexionsfläche des Gitters wird von einem Abschnitt zum nächsten Abschnitt variiert, um die gewünschte Verteilung der Strahlteilerrate zu erhalten. Alternativ kann der Reklexionsfaktor kontinuierlich innerhalb der Strahlteilerfläche variiert werden, um die gewünschte Verteilung der Strahlteilerrate (Strahlteilungsverhältnis) zu erhalten. Somit ergibt sich bei Verwendung zur Lichtmessung die gewünschte Gewichtung des auf der Lichtmeßfläche gemessenen Lichts.

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-ß& - DS U21

Der in Fig. 8 A gezeigte Strahlteiler unterscheidet sich von den gemäß Fig. 6 darin, daß die Strahlteilerfläche, die durch Aufbringen einer Reflexionsfilmschicht auf das Beugungsgitter gebildet wird, in drei Abschnitte geteilt ist. Dies bedeutet, daß das Lichtmeßgebiet 4-0 bzw. die Lichtmeßfläche in drei Zonen A, B und C in dieser Reihenfolge vom Mittelpunkt der Fläche geteilt ist. Der Reflexionsfaktor des Reflexionsfilms wird von einer Zone zur nächsten variert. Der Reflexionsfaktor in der Zone A ist R_A, in der Zone B R_ß und in der Zone C R₀. Die

Verteilung des Reflexionsfaktors für einen Schnitt bei X -X¹ ist in Fig. 8 B gezeigt. Wie man aus Fig. 8 B erkennt, wird der Reflexionsfaktor des Reflexionsfilms stufenweise in der Reihenfolge A, B und C reduziert. Dieser Reflexionsfilm ist entsprechend den Merkmalen der Erfindung vorgesehen. In der Figur ist 39 ein Fotodetektor.

- r

Das Sehvermögen durch den Sucher wird durch das Vorsehen eines-derartigen Reflexionsfilms betroffen. Dieser Effekt muß in Betracht gezogen werden. In dem Fall, daß der Strahlteiler in der Nähe der Brennebene in dem optischen Suchersystem angeordnet ist, wird, wenn eine Person ein Objekt durch den Sucher betrachtet, das Gesichtsfeld dunkel in dem Gebiet der Lichtmeßfläche. Dies rührt daher, daß ein Teil des Lichtes durch den Reflexionsfilm entnommen wird. Insbesondere wenn der Reflexionsfilm auf einem Abschnitt des Suchergesichtsfeldes aufgetragen ist, ist das Randgebiet zwischen dem" Teil mit Reflexionsfilm und dem Teil ohne Reflexionsfilm hervorgehoben, so daß der Abschnitt mit Reflexionsfilm verdunkelt und abgeschattet ist, was für die Beobachtung eines Objekts unerwünscht ist. Der Abdunkelungsgrad variiert in Abhängigkeit vom Unterschied des Reflexionsfaktor zwischen unterschiedlichen Zonen und des Abstands des Strahlteilers von der Brennebene in dem optischen Suchersystem. Durch Ündeutlichmachung der Grenze, wenn ein Reflexionsfilm verwendet wird, kann die Grenze für das Auge durch den Sucher

- M - OS U21

T nicht wahrnehmbar gemacht werden. Dies soll im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 9 beschrieben werden.

In Fig. 9 ist R der Reflexionsfaktor und R^ und R₂ sind Reflexionsfaktoren an unterschiedlichen Punkten auf der Strahlteilerfläche, d.h. der Lichtmeßebene .. 4L iat der Abstand zwischen zwei unterschiedlichen Punkten auf der Ebene. Fig. 9 zeigt, daß sich der Reflexionsfaktor zwischen zwei unterschiedlichen Punkten, die voneinander den Abstand Λ L haben, von R- auf R₂ ändert. Zu Zwecken der Erläuterung wird angenommen, daß R₂ größer als R^ ist. Ferner wird angenommen, daß der Abstand zwischen dem Strahlteiler und der Brennebene in dem optischen Su- j chersystem S ist. D.h. S ist die Größe der Verschie- j

bung zwischen der Brennebene und der Lichtmeßebene,, Es ·

sind Experimente ausgeführt worden, um die Bedingungen \

herauszufinden, unter denen der Grenaabschnitt zwischen j dem Gebiet mit dem Reflexionsfaktor R₁ und dem Gebiet . „ \ mit dem Reflexionsfaktor R₂ nicht langer für das Auge ' ' durch den Sucher wahrnehmbar ist. Die Ergebnisse dieser ΐ Experimente sind in Fig. 10 gezeigt, wobei Ro~^1 ⁼^^⁹

Die in Fig. 10 gezeigten Ergebnisse sind bei Experimenten erhalten worden, bei denen der Strahlteiler nahe der Brennebene ähnlich dem Falle der sogenannten Brennebenenfotomessung angeordnet ist. Unter dieser Bedingung sind Experimente ausgeführt worden, um die Erfordernisse herauszufinden, die notwendig sind, um das Grenzgebiet zwischen zwei Zonen mit unterschiedlichem Reflexionsfaktor für das Auge im Sucher nicht erkennbar zu machen.

In Fig. 10 bezeichnet das Symbol O die Bedingungen, die tatsächlich unter Verwendung der für die Experimente hergestellten Proben herausgefunden wurden. Unter den mit O bezeichneten Bedingungen haben die Experimente gezeigt, daß kein sichtbarer Schatten im Gesichtsfeld des Suchers auftritt. Vergleicht man den Fall, in dem der Abstand zwischen zwei unterschiedlichen Punkten Al 0

- >5 - DS 1421

I. - 1st,, mit dem. Fall* in _%dem^-:Q,8.._:mm_%ist, .,sq.i^t^d.er Un-, -... terschied im Relexiqnsfakt.or 4-1,»5" =;..2,;5£. Da, dieser

Unters chied sehr klein ist ^ kann die möglicher «Differenz .-;-. · 4R, bei der Schatten nicht erkennbaT ist, durch;eine ..5 lineare Approximation,-^von. ά.]J_r-dar.ges_rtell.t werden,. Aus.,. :- der für den Abstand zwischen* ^wei {Punkten...nqtwenidigen ,:. Bedingung,-wie sie si^ch ^durch, fdie. experimentellje.n Werte -. a. und b in Fig. 10 ,herauagestel^lt hat, ..erhält ,man als ..-=._, für AU erfqr4erlich; Bedingung::^ -, , -^_?^_; « ^>_ηι

Die schraffiert.^ -Fläche iin^F^Lg^ .10^erfüllt ,die_:..Bedingung (4). Wenn beispielsweise 4L = 1_f0 mm, so ist 4Ra4»63i. Vfie., Fig..- -1 zeig^. ist -e.g-hin^ijCh'HgiCjh^ A$r rEunktiOn des, ;-.-_;Vv Strah^lteilers. wimschenjgweJtK^daßvdi^ri^iy^P^ ^^ r^irahl- -■'·.-::.-^: - :*^eil^e _r ^r hindurchgehende. Lichtnenge -mehr. aJLs: _;90%jd«r ein-..-.- fallenden Lichtmenge ist. ^D.eshalb.riis^j ea. vorzuziehen,

daß AR höchstens in der Größenordnung von einigen Pro-20;λ;; zent ist...-_rv,_; .·, -.;-- -;. _::.;v_:^;q .v-icllrscnui ^nI r^

Eine Einstellung von ^L auf 1 mm bedeutet, daß gewisse Verschmierungen an der"; Grenze zwisc-hea;/ zwei Zonen mit unterschiedlichen Reflexionsfaktoren der Reflexionsfilm- · ^: schichten, auf;tre;iien·, «plsLtteii._r ^Wenn, α±%-_: Re/fle^onsf Hm^₀

- schicht auf das„-_:Beug.ungs-gdut.ter; .,unte.rr V«rwendung_rd.es Va- - .kuum-Aufdampfyerfajffen^ajufigßbräJch^^^^-ikian-n- _i:ejbne derartige Verschmierung dadurch erhalten werden, daß ein ,-.-.: bestimmter, ,yorgegebene^ A%bstand, zwischen.ijdej^,· Maske, für r., das Vakuumaufdampfen, ^urid der= _FGit;terfläpiiei.&ingejialten. wird und. das Vakuumaufdampie.rx. ..bei .gineri.Rela-tiydrehbe-. . - wegung zwi-schen;. dem ,abzuscheidendea Material -Λΐη<|= der · ,._;. Pro_:be ausgeführt w4r.d_;1i ,, _ηΛ,_; ^. auf.^fe^flÄxiimsfilm- ;;ri schicht, aufgebracht werdeii, .soll.. ,^enn._;t ^er.._fRef l&föi.ons- ·;. film auf .diese Weis.e_: gebildet; .wi^rd;,, wir^-. di|i_r.;.Grjinze ...„ , . zwischen benachba-rten Zon.eÄ-..Jni.t-- unterschiedlichen Re- _r, _.._t flexionsfaktoren yerschjaiertr. ,J^it ^^,ni^fPifrarorÄ?* S^e" .. . meint, da.ß. die, Gr.öjße 4ies.fr,^-Verac^mierung->

^₄^

- 26 - DE U21

Wenn keine Verschmierung an der Grenze vorhanden ist, d. h. wenn 4L » 0, so hat der Unterschied £ R der Reflexionsfaktoren einen kleineren Wert als 1,5% gemäß Gleichung 4·. Sogar wenn in diesem Falle keine Verschmierung an der Grenze vorhanden ist, ist die Grenze so lang nicht wahrnehmbar, als der Unterschied JR der Reflexionsfaktoren kleiner als 1,5? ist. Dies rührt daher, daß ein derart kleiner Unterschied der Reflexionsfaktoren leicht durch die Wirkung der Diffusion oder der Uberstrahlung der Fokusierungsplatte gemildert wird und der Unterschied zwischen hell und dunkel an der Meßebene auf einen geringeren Wert als die Sensibilität des menschlichen Auges reduziert werden kann.

Fig. 11 zeigt die Bedingungen, die notwendig sind, damit die Grenze für das Auge nicht wahrnehmbar ist, wenn die GrößeV der Verschiebung zwischen der Lichtmeßebene und der Brennebene groß ist, beispielsweise S- 10 mm. . ,

Die schraffierte Fläche in Fig. 11 zeigt die notwendige Bedingung, die für das Auge wahrnehmbar ist:

AR < 5 χ AL + 5 (%) ..... (5)

Für S - 10 mm ist ein Reflexionsfaktorunterschied ^R bis zu 5% tolerabel, sogar wenn keine Verschmierung an dem Grenzabschnitt vorliegt, d.h. sogar wenn ^L = 0.

Bei Erhöhung der Größe der Verschiebung <f ergibt sich ein größerer tolerabler Reflexionsfaktor ΛR_T für JL = 0 mm. Ob eine Verschmierung ^L notwendig ist oder nicht, hängt folglich von dem Abstand des Strahlteilers von der Brennebene in dem optischen Suchersystem ab. Somit kann eine Abschattung der Meßebene dadurch vermieden werden, daß geeignet die Größe der Verschmierung Δΐ> entsprechend der Anordnung des Strahlteilers relativ zu der Brennebene gewählt wird. Wenn deshalb der erfindungsgemäße Strahlteiler in einer Lichtmeßvorrichtung in ei-

- DE U21

ner Kamera verwendet wird, ist es wünschenswert, daß die Größe der Verschmierung A.L bei dem- Gebiet, in dem sich der Reflexionsfaktor ändert, und die Differenz A R der Reflexionsfaktoren die Bedingung (4.)und (5) erfüllen.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist es nicht notwendig den Reflexionsfaktor über die gesamte Reflexions fläche zu ändern. In dem in Fig. 5 gezeigten Querschnitt ist die Reflexionsfläche, die zur Bildung des für die Messung notwendigen Strahlteilers wirksam ist, lediglich die schräg angeordnete Reflexionsfläche. Es ist notwendig und hinreichend für den vorstehenden Zweck, daß die änderung des Reflexionsfaktors lediglich auf der schrägen wirksamen Reflexionsfläche erfolgt. Der Reflexionsfaktor

]5 der verbleibenden Fläche hat keine Wirkung auf die Verteilung des gemessenen Lichts.

Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Reflexionsfaktor an der Grenze zwischen zwei benachbarten Zonen kontinuierlich geändert wird.

In Fig. 12 A bezeichnet das Bezugszeichen 4-3 ein Reflexionsfilmgebiet bzw. eine Reflexionsfilmfläche, die in 5 Zonen A, B, G, D und E aufgeteilt ist. Diese 5 Zonen haben unterschiedliche Reflexionsfaktoren R., Rg, Rp, R~

und Rg, wie dies in Fig. 12 B gezeigt ist; ferner ist mit 4.2 ein Fotodetektor und mit UU der Rahmen des Meß-Gesichtsfeldes bezeichnet.

Fig. 12 B zeigt die Verteilung der Reflexionsfaktoren entlang dem Schnitt U5 bei der Achse, an. der der Fotodetektor angeordnet ist. Die Richtung nach rechts auf der Abszisse ist die Richtung hin zu dem Fotodetektor

U2.
35

Wie man aus Fig. 12 B erkennt, sind die entsprechenden Zonen asymetrisch bezüglich des Mittelpunkts der Lichtmeßfläche, wenn man sie in Richtung hin zu dem Fotodetek-

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tor und in Richtung weg von diesem unter Berücksichtigung derselben Zone mit demselben Reflexionsfaktor betrachtet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Zonen derart angeordnet, daß in Richtung hin zu dem Fotodetektor der Reflexionsfaktor schärfer abfällt als in Richtung weg von dem Fotodetektor. Der Grund hierfür ist, daß bei den bekannten Vorrichtungen, wie in Fig. 7 B gezeigt ist, der Maximalwert der Lichtmeßempfindlichkeit an einer Stelle auftritt, die vom Mittelpunkt des Meßgesichtsfelds hin zu dem Fotodetektor abweicht. Die Anordnung der Zonen bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Wirkung, diese Abweichung des Maximums der Empfindlichkeit zu korrigieren und es in Übereinstimmung mit dem Mittelpunkt des Gesichtfeldes zu bringen. Fig. 12 C zeigt die Empfindlichkeitsverteilung, die erhalten wird, wenn R. = 4·» 5%» Rq = K%i Ro = 3r5%» Rn = 2$ und R™ = 1$, und wenn voraus-

-aj T, * O *J Cf

gesetzt wird, daß die Breite des Ä'nderungsgebiets des Reflexionsfaktors zwischen zwei benachbarten Zonen Al· ■ ■ = 0,5 mm.

In Fig. 12 C ist ein Fotodetektor mit 4-6 bezeichnet. Die Linien 4.7 sind Höhenlinien der Empfindlichkeit. Das Maximum der Empfindlichkeit liegt im Mittelpunkt des Meß-Gesichtsfeldes 44·· Der Pegel nimmt von einer Höhenlinie zur nächsten um 1/2 ab. Wie man aus Fig. 12 C sieht, nimmt die Empfindlichkeit allmählich vom Maximum mit nahezu konstanter Teilung a.b. Zusätzlich tritt nicht länger eine abrupte Änderung der Meßempfindlichkeit an der Grenze zwischen dem Gebiet mit Reflexionsfilm und dem Gebiet ohne Reflexionsfilm auf. Somit kann die Meß-Empfindlichkeitsverteilung, wie sie für die sogenannte Integralmessung mit Mittenbetonung erforderlich ist, mit diesem Ausführungsbeispiel erhalten werden. Da ferner der Unterschied zwischen den Reflexionsfaktoren zwischen jeweils zwei Zonen kleiner als 5% ist und ein Reflexions-Änderungsgebiet mit A.l> = 1,0 mm zwischen jeweils zwei Zonen vorgesehen ist, werden keine Schatten im Gesichtsfeld des Suchers erzeugt. Da der Reflexionsfaktor R. des Mittel-

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abschnittes hoch ist, nämlich 4-»5%, hat die Lichtmeßvorrichtung insgesamt eine hohe Meßqualität.

Die Reflexionsfilmschicht mit einer derartigen Reflexionsfaktorverteilung, wie sie in den Fig. 12 A und 12 B gezeigt ist, kann auf der Oberfläche des Beugungsgitters in der folgenden Weise ausgeführt werden:

Beispielsweise kann das bekannte Vakuumaufdampfverfahren zur Bildung des Reflexionsfilms verwendet werden.

(i) Als erstes werden Aufdampfmasken hergestellt. Die entsprechenden Masken werden so hergestellt, daß sie der Gestalt der jeweiligen Zonen entsprechende Formen haben. ]5 Die kann durch Ätzen oder beispielsweise eine spanabhebende Bearbeitung erfolgen. Jede Maske hat einen Ausschnitt' bei dem Gebiet, auf dem der entsprechende Reflexionsfilm aufgebracht werden soll.

(ü) Als erstes wird ein Reflexionsfilm unter Verwendung der Maske, die in ihrer Form der Zone E entspricht aufgedampft. Nachdem das erste Aufdampfen der Zone E Vollendet ist, wird die Maske für die Zone S durch die nächste Maske für die Zone D ersetzt. Erneut wird ein Reflexionsfilm im Vakuum unter Verwendung der Maske mit einer Form, die der Gestalt der Zone D entspricht, im Vakuum aufgedampft. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, bis das letzte Filmaufdampfen unter Verwendung der Maske für die Zone A vollendet ist. Somit wird der gewünschte Reflexions· film auf dem Beugungsgitter vom Relieftyp erhalten. Die derart auf dem Gitter hergestellte Reflexipnsfilmschicht hat die in Fig. 12 B gezeigte Reflexionsfaktorverteilung.

Um das Ä'nderungsgebiet 4L für den Reflexionsfaktor mit Abmessungen von 0,5 mm, wie es in Fig. 12 B gezeigt ist, vorzusehen, werden die Aüfdampfraaske und die Probe mit einem Abstand von etwa 1 mm dazwischen bei jedem Vaküumaufdampfschritt zusammengefügt. Während der Vakuuraauf-

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dampfung werden die vereinigten Elemente relativ zu der Materialquelle für die Vakuumaufdampfung gedreht. Auf diese Weise kann die gewünschte Größe des Reflexionsfaktors-Ä'nderungsgebiets ^L erhalten werden.

Im allgemeinen können die Höhenlinien, die der aufgetragene Reflexionsfilm &aben sollte, und die Zahl der Zonen so gewählt werden, wie es entsprechend der Verteilung der beabsichtigten Meßempfindlichkeit gewünscht wird. Die einzige hierfür erforderliche Sache ist, das die Aufdampfmasken entsprechend den gewählten Höhenlinien des zu bildenden Reflexionsfilm hergestellt werden.

Wenn gewünscht wird, die Zahl der Höhenlinien der Meßempfindlichkeit bei der in Fig. 12 C gezeigten EmpfindlichkejLtsverteilung herabzusetzen, kann dies durch eine geeignete Änderung des Reflexionsfaktors der einzelnen Zonen erreicht werden. Beispielsweise kann das Verhältnis Rfi/Rg = ί*5 bei dem in Fig. 12 B gezeigten Ausführungs beispiel auf R_A/Rg = 2,67 unter Verwendung von R^ = A% und R„ = 1,5$ geändert werden. Wenn es andererseits gewünscht wird, die Zahl der Höhenlinien zu erhöhen₉ kann dies durch Verringern des Verhältnisses von R./R„ auf beispielsweise R./Rg =10 unter Verwendung von R. = 5% und Rg = O₁5% geschehen. Auf diese Weise kann die Größe der Änderung der Meßempfindlichkeit von Fall zu Fall wie gewünscht geändert werden.

Zusammengefaßt ergibt sich durch die vorliegende Erfindung ein hoher Freiheitsgrad bezüglich

1. der Lage des Maximums der Meßempfindlichkeit

2. der Form der Empfindlichkeits-Höhenlinien, und

3. der Dichte der Empfindlichkeits-Höhenlinien.

Zusätzlich ermöglicht die vorliegende Erfindung die Realisierung eines Strahlteilers der keinen Schatten in der durch den Sucher beobachtbaren Meßebene erzeugt.

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Die Erfindung ist nicht auf das in Fig. 12 gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre ist es auch möglich, leicht eine derartige Verteilung des Meßlichts zu realisieren, bei der das Empfindlichkeitsmaximum etwas nach unten aus dem Mittelpunkt des Meß-Gesichtsfeldes verschoben ist und die Empfindlichkeits-Höhenlinien voneinander nahezu gleichen Abstand haben. Eine derartige Charakteristik der Empfindlichkeitsverteilung kann für eine Kamera, insbesondere eine einäugige Spiegelreflexkamera nützlich sein, wenn man den Fall betrachtet, bei#dem ein helles Objekt, beispielsweise der Himmel, im oberen Teil des Meß-Gesichtsfeldes erscheint.

Fig. 13 zeigt eine Modifikation des in Fig. 12 B gezeigten Ausführungsbeispiels. Bei dieser Modifikation wird der Reflexionsfaktor kontinuierlich über die gesamte Meßebene yariiert.

In Fig. 13 A ist das mit 49 bezeichnete Gebiet ein Gebiet mit einem aufgebrachten Reflexionsfilm;^;51 ist ein Fotodetektor und 50 bezeichnet das Meß-Gesichtsfeld. Fig. 13 B zeigt die Beziehung zwischen Stellen L auf der Meßfläche und dem Reflexionsfaktor entlang der Linie 52 in Fig. A. Auf der Abszisse L in Fig. 13 B ist die positive Seite der Richtung hin zu dem Fotodetektor 51. Bei diesem Ausführungsbeispiel ändert sich der Reflexionsfaktor des Reflexionsfilms kontinuierlich auf der Meßfläche. Ferner ist der Reflexionsfilm so .ausgebildet, daß das Maximum des Reflexionsfaktors an einer Stelle auftritt, die aus dem Mittelpunkt des Gesichtsfeldes in Richtung weg von dem Fotodetektor verschoben ist.

Um das Meßgebiet für das Auge durch den Sucher nicht wahrnehmbar zu machen, ist es erforderlich, den Gradienten Δ R/AL kleiner als einen bestimmten kritischen Wert zu machen. In Fig. 13 B ist &L der Abstand zwischen zwei Punkten auf der Meßfläche und A R die Reflexionsfaktordifferenz zwischen den beiden Punkten. Die erforderliche Be-

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dingung ist, daß der Maximalwert des Gradienten JR/4 L kleiner als 3,13^/1 mm ist. Wenn der Reflexionsfaktor kontinuierlich mit einem maximalen Änderungsgradient von weniger als 3,13^/1 mm geändert wird, wird das Meßfeld bei Beobachtung durch den Sucher für das Auge nahezu nicht wahrnehmbar. Fig. 13 C zeigt die Verteilung der hierbei erhaltenen Meßempfindlichkeit. Diese Empfindlichkeitsverteilung ist insbesondere für die Durchschnittsfotomessung mit Gewichtung der Mittelebene (Integralmessung mit Mittenbetonung) geeignet.

Der Reflexionsfilm, bei dem sich der Reflexionsfaktor kontinuierlich ändert, kann unter Verwendung öines geeigneten bekannten Verfahrens hergestellt werden. Wenn das- Vakuumaufdampfverfahren zur Herstellung dieses Reflexipnsfilms verwendet wird, wird eine Reflexionsmaske zwischen der Quelle des aufzudampfenden Materials und der Probe mit dem Relief-Beugungsgitter angeordnet; anschließend wird die Vakuumaufdampfung ausgeführt, wobei diese gedreht wird. Die in diesem Falle verwendete Aufdampfmaske ist so geformt, daß sie die Probe von dem im Vakuum aufgedampften Material mit einer allmählich ansteigenden Rate mit anwachsender Entfernung vom Drehmittelpunkt abschirmt.

Im Falle der Vorrichtung gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die gewünschte'Verteilung des Meßlichts bzw. des gemessenen Lichts durch eine stufenweise und/oder kontinuierliche Änderung des Reflexionsfaktors der Reflexionsfläche auf einem Relief-Beugungsgitter erhalten werden, so daß man die gewünschte Gewichtung des gemessenen Lichts erhält.

Der Reflexionsfaktor kann von Zone zu Zone geändert werden. In diesem Falle ist die wirksame Reflexionsfläche in Zonen eingeteilt. Alternativ kann der Reflexionsfaktor kontinuierlich über die gesamte Fläche der wirksamen Reflexionsfläche geändert werden. In jedem Falle

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kann die gewünschte Verteilung des gemessenen Lichts (Meßlicht) so realisiert werden, daß die Lichtmeßfläche nicht durch den Sucher für das Auge wahrnehmbar ist. Die gewünschte Verteilung des Meßlichts ist nicht auf den Fall der Integralmessung mit Mittenbetonung beschränkt. Die Vorrichtung gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispielen ist auch bei der sogenannten Teil-Lichtmessung (Spotlichtmessung) anwendbar. Wenn lediglich eine derartige Lichtmessung erforderlich ist, bei der es nicht gewünscht ist, die Wahrnehmbarkeit durch den Sucher zu unterbinden, kann die Gestalt und die Form der entsprechenden Zonen mit einem vergleichsweise großen Freiheitsgrad beim Entwurf gewählt werden.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung erhält man _;eine gewünschte Verteilung der Lichtaufteilraten dadurch, daß innerhalb des Meßgebiets der Neigungswinkel einer Vielzahl von halb- bzw. teilreflektierenden geneigten Flächen variiert wird, die den Strahlteiler bilden, so daß sich die gewünschte Gewichtung des Meßlichts ergibt. Dieser Gesichtspunkt der Erfindung soll im einzelnen als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 14 bis 20 beschrieben werden.

Die Fig. 14 und 15 erläutern das Grundprinzip des Systems, auf das sich die Erfindung bezieht.

Fig. 14 zeigt einen vergrößerten Querschnitt durch den Strahlteiler längs einer Linie, die im wesentlichen senkrecht zu den Beugun^sgitterzeilen ist. Mit 143 ist ein auf den Strahlteiler einfallender Lichtstrahl bezeichnet; 142 ist ein Reflexionsfilra, 140 eine Kittschicht, 141 ein optisch transparenter Körper, auf dem das Gitter vorgesehen ist, und 139 ^eiⁿ weiterer optisch transparenter Körper. £^ bezeichnet den Einfallswinkel in Luft des in den Strahlteiler eintretenden Lichtstrahls und η_χ den Brechungsindex des transparenten Körpers Hl,

β » φ · Λ ft

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P P · Λ ft £ «

auf dem das Gitter vorgesehen ist. Dann ist der Eintritts winkel & im Strahlteiler des in das R ter eintretenden Lichts gegeben durch:

«*ⁿ⁶A

winkel & im Strahlteiler des in das Relief-Beugungsgittenden

sin'"¹ «*ⁿ⁶A , (6)

Der Neigungswinkel des Gitters vom Relieftyp seiDi . Dann wird das von dem Reflexionsfilm auf dem Gitter reflektierte Licht wiederholt an der oberen und unteren Fläche de des Strahlteilers total reflektiert und breitet sich mit einem Winkel von etwa 90° - (2κ +^p) bezüglich der oberen und unteren Grenzfläche aus. Das aus der Endfläche H6 austretende Licht fällt auf einen Fotodetektor 1Λ4·· Wenn &(.£ A5° ist, ist der Austrittswinkel Θ* des aus der Endfläche I4.6 des Strahl toilers austretenden Lichts gegeben durch

■' «_d « sin"¹[η_χ sin{90° - (2a + 0_p)}J

« sin"*¹ Cn₁ χ cos(2a + θ_ρ) } (7)

Wenn das Licht senkrecht auf den Strahlteiler einfällt, d.h., wenn 0. = Φ^ - 0°, so erhält man aus Gleichung (7):

Θ, « SIn^-1Cn₁ cos(2a)} (8)

α χ

Wie man aus den Gleichungen (7)^(8) sieht, wird der Austrittswinkel $, um so kleiner, je größer der Neigungswinkel öi des Gitters ist. Wenn beispielsweise n, = 1,49, wird der Austrittswinkel #_d"-35,6°, wenn der Neigungswinkel V* 33,5° ist; wenn«f~38° ist, wird der Austrittswinkel O^ gemäß Gleichung (8) 21,1°.

Für Neigungswinkel U größer als Λ5°» müssen die Gleichungen (7) (8) folgendermaßen umgeschrieben werden:

¹Cn₁ *in{(2a + θ_β) - 90·}]

- ein"^-^ cos(2a + θ )} (9),

Insbesondere wenn θ. = dp = υ^β

9_d * sin" {-^00820} * (10)

In diesem Fall ist es auch möglich, den Austrittswinkel

~ ^⁵ " DE U21

^j durch geeignete Wahl des Neigungswinkels pi des Gitters zu steuern.

Zwischen dem Austrittswinkel ß , und der den Fotodetektor

erreichenden Lichtmenge besteht eine Korelation, die im

Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 15 erläutert werden soll.

Fig. 15 zeigt zur Erläuterung einen Vergleich der Lichtmenge, die den Fotodetektor bei einem Wert des Austrittswinkels 0, erreicht, mit der für einen größeren Wert des Austrittswinkels 6 ,. In Fig. 15 bezeichnet die durchgehende Pfeillinie das Licht mit dem größeren Austrittswinkel #£ und die gestrichelte Pfeillinie das mit dem kleineren •J5 Austrittswinkel. Zur Unterscheidung des ersteren von dem letzteren werden Bezugszeichen a und b mit Ziffern verwendet, um die einzelnen Strahlen der durchgehenden Linie - r

bzw. der gestrichelten Linie zu kennzeichnen.

Unter den vielen Strahlen des aus dem Austrittsende 152 des Strahlteilers austretenden Lichts sind lediglich die oberen und unteren Randstrahlen in Fig. 15 für die entsprechenden Fälle der Austrittswinkel &, gezeigt. Es ist zu beachten, daß im Fall des größeren Austrittswinkels &, das austretende Licht ein Strahlenbündel, das zwischen den Randstrahlen a-1 und a-2 eingeschlossen ist, und ein Strahlenbündel umfaßt, das zwischen den Randstrahlen a-3 und a-A eingeschlossen ist. In ähnlicher Weise umfaßt im Falle des kleineren Austrittswinkels &-* das austretende Licht ein Strahlenbündel, das zwischen den Randstrahlen b-1 und b-2 eingeschlossen ist, und ein Strahlenbündel, das zwischen den Randstrahlen b-3 und b-4. eingeschlossen ist.

Sin Fotodetektor 151 ist mit Abstand vom Austrittsende 152 des Strahlteilers angeordnet. Wie man deutlieh in Fig. 15 erkennt, ist die in den Fotodetektor 151 eintretende Lichtmenge im Falle des kleinen Austrittswinkels

W ft tj ■-» *· - t

^^ **_ft ^Aoft ft^ f.* *

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6 _d größer als im Falle des großen Austrittswinkels ^. Anders ausgedrückt, die auf den Fotodetektor auftreffende Lichtmenge wächst mit abnehmenden Austrittswinkel Φ . an. Dies bedeutet, daß die Empfindlichkeit auf der Meßfläche mit dem Gitterneigungswinkel bi variiert. Wie man leicht aus den Gleichungen (7) und (8) erkennt, nimmt mit zunehmenden Neigungswinkel« der Austrittswinkel ab und deshalb die in den Fotodetektor 151 eintretende Lichtmenge zu. Das im Folgenden beschriebene..zweite Ausführungsbei-.

spiel der Erfindung verwendet diese Charakteristik^urch Ä'ndern des Neigungswinkels^ des Gitters von Zone zu Zone auf der Meßfläche oder durch kontinuierliches Ändern erhält man die gewünschte Verteilung des gemessenen Lichts am Strahlteiler. Folglich kann bei diesem Ausführungsbeispiel der Reflexionsfaktor des Reflexionsfilms auf dem Gitter konstant gehalten werden.

Die Fig. 16 A und 16 B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 16 A weist das mit 153 bezeichnete Meßgesichtsfeld ein Gebiet 154- bzw. eine Fläche 154- auf, auf der ein Reflexionsfilm in Form eines Relief-Beugungsgitters vorgesehen ist. Das Gebiet 1 5Λ ist in zwei Zonen A und B aufgeteilt. Die Zone A enthält den Mittelpunkt des Gesichtsfelds und die Zone B liegt außerhalb der Zone A; 156 ist ein Fotodetektor. Fig. 16 B zeigt.einen vergrößerten Querschnitt hiervon bei der Linie 155'FIg. 16 A einschließlich des Fotodetektors ♦«". ist der Neigungswinkel des Gitters in der Zone A und #□ der in der Zone B. Das Gitter ist so aufgebaut, daß es die Bedingung erfüllt 45°> <X _A > * Q. Der Reflexionsfaktor des Reflexionsfilms ist über das gesamte die Zonen A und B einschließende Gebiet konstant. Deshalb ist die Empfindlichkeit der Zone A größer als die der Zone 3, so daß eine Srapfindlichkeitsverteilung erhalten wird, bei der eine Gewichtung bezüglich der Empfindlichkeit im Mittelabschnitt auftritt. Das in Fig. 16 A gezeigte Ausführungsbeispiel hat zwei

Tr

DE U21 Zonen; die Form und die Zahl der Zonen kann jedoch passend entsprechend der gewünschten Verteilung der Heßempfindlichkeit gewählt werden.

Der Strahlteiler gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann ■ auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, daß ein Relief-Beugungsgitter aus Kunststoffmaterial unter Verwendung eines "Mutter-Musters" hergestellt wird. In diesem. Falle kann das verwendete Muttermuster dadurch hergestellt werden, daß nacheinander eine Form bzw. eine Werkzeug für das Gitter der Zone A, eine Form bzw. ein Werkzeug für das Gitter der Zone B und eine Form für den ebenen S piegel in dieser Reihenfolge beginnend vom Mittelpunktsgebiet des Gesichtsfelds hergestellt werden.

In Fig. 16 A und 16 B bezeichnen die Bezugszeichen 158 und 16O zwei optisch transparente Körper und 159 eine Kittschicht.

Fig. 17 zeigt eine weitere Vorrichtung, bei der der Neigungswinkel des Gitters kontinuierlich bei jeder Teilung anstelle der stufenweisen Änderung der Neigung zwischen Zonen geändert wird.

25' Fig. 17 zeigt einen vergrößerten Querschnitt des Strahlteilers bei einer zu den Gitterzeilen senkrechten Linie wobei A5°2.(Xj >« ₂ >«o > # , ist; deshalb nimmt die Meßempfindlichkeit allmählich hin zu den Kanten des Meßgesichtsfelds ab. In dieser Figur sind 163 und 165 op- tisch transparente Körper, I64. eine Schicht aus einem Kittmittel und 161 ein Fotodetektor. Im Falle dieses Strahlteilers kann die als Muttermuster zur Herstellung des Relief-Beugungsgitters verwendete Form durch mechanisches Schneiden eines Formrohkörpers unter Verwendung eines Diamant-Schneidewerkzeugs hergestellt werden, wobei der Neigungswinkel des Schneidewerkzeugs bezogen auf den Forrarohkörper bei jeder Teilung während, des Schneide-Vorgangs geändert wird.

. „„OSO , . « -

- >β· - DE 1421

] Der vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Strahlteiler ermöglicht es, jede gewünschte Verteilung des gemessenen Lichts in einer Lichmeßvorrichtung zu erhalten, bei der der Strahlteiler verwendet wird. Die Verteilung der zur c R ealisierung der gewünschten Verteilung der Meßempfindlichkeit erforderlichen Strahlteilerraten kann auf einfache Weise dadurch erhalten werden, daß lediglich der Neigungswinkel des Gitters der Reflexionsfläche stufenweise und/oder kontinuierlich innerhalb der StrahlteileriQ fläche geändert wird. Somit macht es die Reflexionsfläche des Beugungsgitters vom Relieftyp des Strahlteilers möglich, Licht mit der gewünschten Rate aufzuteilen.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird -.ς das Flächenverhältnis der halb- bzw teilreflektierenden geneigten Fläche, die zu der Strahlaufteilung beiträgt, in der Lichtmeßfläche geändert, um die gewünschte gewichtete Empfindlichkeitsverteilung für die Lichtmeßung zu realisieren. Dieser Gesichtspunkt der Erfindung soll durch 2Q das folgende Ausführungsbeispiel erläutert werden.

Fig. 18 zeigt den Aufbau eines bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendeten Relief-Beugungsgitters. Fig. 18 zeigt einen vergrößerten Querschnitt des Beugungsgitters einschließlich eines Fotodetektors 2 34· bei einer im wesentlichen zu den Gitterzeilen senkrechten Linie.

Mit 240 ist ein auf das Beugungsgitter einfallender Lichtstrahl bezeichnet; 241 ist ein Reflexionsfilm, 24.2 eine

OQ Kittschicht, 243 ein optisch transparenter Körper, auf dem das Beugungsgitter vorgesehen ist, und 244· ein weiterer optisch transparenter Körper. Das einfallende Licht 240 wird durch die Reflexionsschicht 241 reflektiert und dann von den oberen und unteren Grenzflächen des Strahl-

oc teilers totalreflektiert, so daß das aufgeteilte Licht 245 zu dem Fotodetektor 234 geführt wird, der der Austrittsendfläche des Strahlteilers gegenüberliegt. Zu Erläuterungszwecken wird die Oberfläche des Beugungsgitters vom Relieftyp, die zum Richten des einfallenden Lichts 240

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hin auf den Fotodetektor 234 wirksam ist, im Folgenden als effektiv reflektierende Fläche 'bezeichnet. In Fig. 18 ist die effektiv reflektierende Fläche durch schraffieren gekennzeichnet.
5

Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zu der gewünschten Gewichtung des Meßlichtes auf der Meßebene das Flächenverhältnis der effektiv reflektierenden Fläche stufenweise oder kontinuierlich variiert. Zur stufenweisen Änderung wird das Gebiet des Relief-Beugungsgitters in Zonen eingeteilt. Das Flächenverhältnis der effektiv reflektierenden Fläche wird stufenweise von einer Zone zur nächsten variiert, so daß unterschiedliche Zonen voneinander unterschiedliche Flächenverhältnisse haben. Zur kontinuierlichen Änderung wird andererseits das Flächenverhältnis der effektiv reflektierenden Fläche kontinuierlich über das gesamte Gittergebiet variiert.

Der hierbei verwendete Ausdruck "Flächenverhältnis" meint das Verhältnis effektiv reflektierende Fläche bezogen auf eine Einheitsoberfläcae. Dieses Verhältnis ist auf der Grundlage einer bestimmten vorgegebenen Länge L in einem im wesentlichen zu den Gitterzeilen senkrechten Querschnitt des Gitters definiert. Die Länge L ist ausreichend klein ^ verglichen mit der Länge einer Seite der gesamten Strahlteilerfläche. Beispielsweise in dem Fall, daß der Strahlteiler in der Lichtmeßvorrichtung einer einäugigen Spiegelreflexkamera verwendet wird, ist die Länge L in der Größenordnung zwischen 1 bis 2 ram. In dem in Fig. 18 ge-

zeigten Querschnitt bezeichnet P die Breite einer Teilung des Beugungsgitters und e die Breite der effektiv reflektierenden Fläche in einer Teilung. Wenn die Zahl der Gitterteilungen innerhalb der Länge L Nge ist, ist das Flächenverhältnis der effektiv reflektierenden Fläche

gegeben durch Nge /L. Es ist jedoch zu beachten, daß das in Fig. 18 gezeigte Gitter ein Beispiel für ein derartiges Gitter ist, bei dem alle Gitterzeilen gleiche Teilung haben.

- DE U21 Wie man aus Fig. 18 erkennt, kann das auf den Teil (p-e) des Gitters einfallende Licht nicht- auf den Fotodetektor 234 gerichtet werden, sogar wenn das Licht durch den Reflexionsfilm 24.1 reflektiert wird. Deshalb trägt dieser Teil (p-e) nichts zur Lichtmessung bei.

Vergleicht man Fig. 18 mit Fig. 5 so kann man leicht sehen, daß das in Fig. 18 gezeigte Relief-Beugungsgitter einen besonder ausgebildeten flachen Abschnitt hat, (an der Spitze des Reliefs in Fig. 18).Das auf den Strahlteiler einfallende Licht tritt in diesem flachen bzw. ebenen Abschnitt nahezu senkrecht zu dem flachen Abschnitt ein. Sogar wenn eine Reflexionsfilmschicht auf diesem flachen bzw. ebenen Abschnitt vorgesehen ist, erzeugt er nahezu kein reflektiertes Licht. Da dieser ebene Abschnitt einen wesentlichen Beitrag zu der Strahlteilung leistet, kann das/Flächenverhältnia der effektiv reflektierenden Fläche auf jeden gewünschten . ~ Wert durch eine geeignete Wahl der Größe des flachen Abschnittes eingestellt werden. Auf diese Weise kann entsprechen diesem Ausführungsbeispiel die Gewichtung der auf den Fotodetektor einfallenden Lichtmenge durch Ändern des Prozentsatzes erzielt werden, den die effektiv reflektierende Fläche e in dem Gebiet mit der Länge L einnimmt, wobei der Reflexionsfaktor des Reflexionsfilms konstant gehalten wird.

Zur Änderung des Flächenverhältnisses der effektiv reflektierten Fläche kann ein weiteres Verfahren als das vorstend beschriebene verwendet werden. Beispielsweise kann das Flächenverhältnis der effektiv reflektierenden Fläche dadurch variiert werden, daß der von dem Reflexionsfilm bedeckte Teil in jeder Teilung in unterschiedlichen Raten begrenzt wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das vorstehend beschriebene Verfahren, das einen ebenen Abschnitt verwendet,das am meisten vorzuziehende ist. Deshalb haben in der folgenden Beschreibung die Ausführungsbeispiele einen derartigen flachen bzw. ebenen Abschnitt,

- DE 14.21

wie er in Fig. 18 gezeigt ist.

Wie bereits beschrieben, kann das Flächenverhältnis der effektiv reflektierenden Fläche entweder von Zone zu Zone oder kontinuierlich geändert werden, um eine gewünschte Gewichtung der Verteilung der Meßempfindlichkeit zu erhalten·. In jedem Falle nimmt die Ausbeute der Lichtmessung durch Erhöhen des Flächenverhältnisses der effektiv reflektierenden Fläche zu.

Wie in Fig. 18 gezeigt ist, ist die Teilung P konstant; deshalb besteht zwischen dem Beugungswinkel und der Ordnung N des gebeugten Lichts (N ist eine ganze Zahl) die folgende Beziehung:

2N ρ ·1ηθ - «λ

243.

Hier-beÜ ist % die Wellenlänge des einfallenden Lichts 240 -

& der Reflexionswinkel des abgeteilten Strahls 2^5» und' η der Brechungsindex des optisch transparenten Körpers

Aus der obigen Gleichung erkennt man, daß der ebene Abschnitt des Relief-Beugungsgitters keine nachteilige Wirkung hat und die Richtung des gebeugten Lichts ungeändert,

bleibt.

Fig. 19 verdeutlicht die stufenweise Änderung des bereits genannten Flächenverhältnisses. -

Fig. 19 A ist eine Aufsicht auf die Vorrichtung, bei der das Stufenverhältnis der effektiv bzw. tatsächlichen reflektierenden Fläche stufenweise geändert wird. Aus diesem Grund ist das-Gesichtsfeld in drei Zonen A, B und C eingeteilt.

Fig. 19 B zeigt einen Querschnitt durch das Gittergebiet bei der'-Linie X-X¹ in Fig. 19 A. Wie man aus Fig. 19 B erkennt, haben die drei Zonen A, B und C jeweils unter-

» · a β ο

-J(Z- DB U21 Schiedliehe Flächenverhältnisse. Das Flächenverhältnis der tatsächlich reflektierenden Fläche nimmt stufenweise von Zone zu Zone in der Reihenfolge A, B und C ab, das heißt von der mittleren Zone hin zu den äußeren Zonen.

In Fig. 19 B sind 250 und 252 optisch transparente Körper, 2-48 ein Reflexionsfilm, 24.7 ein Fotodetektor und 24-9 ein einfallender Lichtstrahl. Die Teilung des Beugungsgitters ist in allen drei Zonen konstant.

Durch Verwendung der in Fig. 19 B gezeigten Gitterstruktur erhält man eine Verteilung des gemessenen Lichts, wobei, wie in Fig. 20 gezeigt ist, die Mittelfläche gewichtet bzw. betont ist. Die Verteilung der bei diesem Ausführungsbeispiel erhaltenen Lichtmeßempfindlichkeit enthält keine abrupte Änderung in der Nähe der Grenzen des Gitters und ist deshalb sehr vorteilhaft für die Lichtmessung.

Die gezeigte und vorstehend beschriebene Beugungsgitterstruktur kann in Serie durch ein geeignetem Kopierverfahren, wie\beispielsweise ein Druck- oder Preßverfahren mit einer "Muttermuster-Form" hergestellt werden. Bei der Serienherstellung unter Verwendung eines Muttermusters kann die Herstellung dieses Beugungsgittersaufbaus folgendermaßen ausgeführt werden.

(I) Drei Arten von Diamantstückchen, wie sie in Fig. 19 C gezeigt sind, werden zur Herstellung des Muttermusters präpariert.

(II) Die Gitter für die entsprechenden Zonen werden unter Verwendung der jeweiligen Stückchen graviert, wobei ein Diamantstückchen für eine Zone gewählt wird.

(III) Da die Stückchen, wie in Fig. 19 G gezeigt ist flache Spitzen haben, ergeben sich den flachen Spitzen entsprechende ebene Abschnitte am Boden jedes Gitters' des Muttermusters.

(IV) Repliken werden durch Pressen von den präparierten Muttermustern hergestellt. Die Replik hat einen flachen Abschnitt an Ihrer Spitze und entspricht dem in Fig. 19 B gezeigten optisch transparenten Körper 252.

Fig. 21 zeigt eine Modifikation .des obigen Ausführungsbeispiels. Wie man aus dem in Fig. 21 gezeigten Querschnitt des Strahlteilers erkennt, hat das Gitter eine konstante Reliefhöhe.. Ein ebener Abschnitt 257 mit der Größe einer Tei·

IQ lung ist jeweils nach N-Teilungen vorgesehen. Allgemein gesprochen, wenn ein derartiger ebener Abschnitt mit einer Größe von Ng -Teilungen vorgesehen ist, erhält man als Fächenverhältnis der effektiv reflektierenden Oberfläche (Ng-Ng¹) e/pNg. Deshalb kann das Flächenverhältnis auf

•ic jeden gewünschten Wert durch geeignete Wahl der Länge dieses ebenen Abschnitts eingestellt werden. In diesem Falle ist das Meßgesichtsfeld in verschiedene Zonen, wie in Fig. 19 A gezeigt,eingestelltt, und die Länge jedes ebenen Abschnittes in jeder ebenen Zone wird so eingestellt, daß sich die gewünschte Gewichtung für die Verteilung des gemessenen Lichts ergibt. In Fig. 21 bezeichnet 258 einen Reflexionsfilm, 2fi4 und 256 optisch transparente Körper, 255 eine Kittmittelschicht und 253 einen Fotodetektor.

ης Fig. 22 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung, bei der die "Wurzeln" bzw. die unteren Enden des Gitters mit gleicher Teilung auf einer sphärischen Fläche angeordnet sind. Zur Herstellung eines derartigen Gitters wird die Oberfläche eines Rohkörpers zu einer sphärischen Fläche (Durchmesser R) poliert, bevor der Rohkörper mit einem Stückchen zur Herstellung des Muttermusters für den Druck geschnitten wird. Nach dem Polieren wird die sphärische Fläche mit gleicher Teilung zur Bidlung des gewünschten Gittermusters ausgeschnitten. Der Radius R der Krümmung der sphärischen Fläche ist bevorzugt durch R "²^ λ^γ /8 χ (A h) gegeben, wobei Ah die maximale Höhendifferenz zwischen der Spitze und dem unteren Ende des Gitters und I\^r die Abmessung des Gebiets ist, in dem das Gitter

- DE U21 eingraviert ist.

In Fig. 22 bezeichnet das Bezugszeichen 261 einen Reflexionsfilm, 262 und 264. optisch transparente Körper, 263 eine Kittschicht und 260 einen Fotodetektor. Die effektiv reflektierende Fläche ist durch Schraffieren dargestellt. Wie man leicht sieht, ändert sich das Flächenverhältnis der effektiv reflektierenden Fläche kontinuierlich. Im gezeigten Fall sind die unteren Endabschnitte des Gitters längs einer sphärischen Fläche angeordnet; es ist auch möglich, die Spitzenabschnitte längs einer sphärischen Fläche in derselben Weise anzuordnen. Mit einem derartigen Gitteraufbau kann dieselbe Wirkung erzielt werden.

Fig. 23 zeigt einen Querschnitt durch eine Vorrichtung, bei der ebene Abschnitte an den unteren Endpunkten des Relief-Beugungsgitters vorgesehen sind. Bei dieser Vorrichtung

- r

nimmt das Flächenverhältnis der effektiv reflektierenden Fläche allmählich vom Mittelpunkt des Meßgesichtsfelds hin zu den Rändern ab. In der Figur ist 269 ein Reflexionsfilm, 266 und 268 optisch transparente Körper und 265 ein Fotodetektor.

Wie die vorstehenden Ausführungen zeigen, kann entsprechend dem vorstehenden Ausführungsbeispiel der Erfindung eine gewünschte Gewichtung der Verteilung des gemessenen Lichts dadurch erzielt werden, daß die Form Relief-Beugungsgitters geändert wird, und insbesondere dadurch, daß das Flächenverhältnis der effektiv reflektierenden Fläche des Gitters geändert wird. In diesem Falle kann, wie früher beschriebe^ das Flächenverhältnis der effektiv reflektierenden Fläche von Zone zu Zone stufenweise oder kontinuierlich über die gesamte Ebene des Meßgesichtsfeldes geändert werden.

Das folgende Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf eine Vorrichtung gerichtet, bei der., der Beugungsgitteraufbau vom Relieftyp eine Anzahl von punktförmigen reflektierenden Flächen hat, die auf dem Aufbau verteilt sind. Jede punkt-

- DE 1421

förmige reflektierende Fläche ist verglichen mit der Größe des gesamten Gitters sehr klein.· Mindestens einer von drei Faktoren, nämlich der Form, der Größe und der Zahl der punktförmigen reflektierenden Flächen wird geändert, um das Flächenverhältnis des reflektierenden Films so zu ändern, daß die gewünschte Gewichtung der Verteilung der Meßempfindlichkeit erhalten wird.

In Fig. 24- bezeichnet 339 das gesamte Meßgesichtsfels und 34-0 ein Gebiet, auf dem ein Reflexionsfilm in Form von feinen Mustern aufgetragen ist; 34-1 ist ein Fotodetektor. Das Gebiet 34-0 ist in drei Zonen A, B und G eingeteilt. Jede der drei Zonen weist einen Reflexionsfilm auf, der aus einer Zahl von kleinen kreisförmigen Mustern besteht. Der Durchmesser und die Dichte der kleinen Kreise ist in jeder Zone gleich, jedoch von einer Zone zur nächsten unterschiedlich. Der Reflexionsfaktor des Reflexionsfilms - f

ist für alle Zonen A, B und C gleich. Zum Zwecke der Er- . läuterung soll der Durchmesser der kleinen Kreise in jeder Zone mit D,., Dg bzw. D« bezeichnet werden. Die Zahl der kleinen Kreise pro Sinheitsfläche (beispielsweise 1mm ), das heißt die Dichte der kleinen Kreise der Zone A wird mit N., die in der Zone B mit N„ und die in der Zone C mit N„ bezeichnet.

Die Größe eines jeden kleinen Kreises ist so gewählt, daß sie ausreichend klein verglichen mit der Größe des Objekts auf der Lichtmeßebene ist, und daß das Objekt von einer großen Zahl von Abschnitten mit Reflexionsfilm und Abschnitten ohne Reflexionsfilm bedeckt wird. Da unterschiedliche Zonen unterschiedliche Durchmesser und unterschiedliche Dichte der kleinen Kreise haben, ändert sich der Prozentsatz der Fläche, der von kleinen Kreisen mit Reflexionsfilm eingenommen wird, bezogen auf eine Einheitsfläche von Zone zu Zone. D.h. das Flächenverhältnis der effektiv reflektierenden Fläche variiert von einer Zone zur anderen. Dies hat eine ähnliche Wlrkun». wie sie durch die Änderung des Reflexionsfaktors

DE "U21

des Reflexionsfilms erhalten wird. Somit kann eine gewünschte Gewichtung des gemessenen Lichts erhalten werden. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, daß der Durchmesser eines kleinen Kreises ausreichend klein verglichen mit dem Meßgebiet der Oberfläche ist. Der Durchmesser ist vorzugsweise kleiner als 2 mm. Wenn der Reflexionsfaktor des reflektierenden Films R {%) in jeder Zone ist, dann wird hierdurch folgende Reflexionswirkung erhalten: R χ N_Axr(D_A/2)² {%) für die Zone A

Rx NgXTriDg/2)² (50 für die Zone B
R χ NpXTTDo/2)² {%) für die Zone C

Auf diese Weise kann durch geeignete Wahl der Größe der kleinen Kreise und ihrer Dichte die gewünschte Gewichtung der gemessenen Liehtmenge auf der Meßfläche erzielt werden, um die gewünschte Verteilung der Meßempfindlichkeit zu realisieren.

Der Reflexionsfilm in Form eines aus einer Vielzahl von kleinen Kreisen bestehenden Musters kann beispielsweise durch Verwendung eines Vakuumaufdampfverfahrens hergestellt werden.

Wenn ein Vakuumaufdampfverfahren verwendet wird, muß eine Maske für das Vakuumaufdampfen hergestellt werden, die eine Vielzahl von feinen öffnungen hat, wie dies in Fig. 24- gezeigt ist. Eine derartige Aufdarapfmaske kann folgendermaßen hergestellt werden:

1. Herstellung einer Blockkopie mit dem gewünschten Muster aus einer Vielzahl von kleinen Kreisen,

2. Verkleinern auf eine Vorlagenplatte mittels einer Platten-Herstellungskamera,

3. Herstellung einer Vielzahl von Platten durch "Plattenablagerung¹¹,

4·· Beschichten einer Substratplatte (beispielsweise einer Phosphorbronzeplatte, die später die Aufdampfmaske wird) mit einem fotoempfindlichen Material (beispielsweise' einem Fotolack) und Belichten-dieser Platte mit dem Vorlagenmus-

DE U21

ter, das in engem Kontakt mit der beschichteten Platte ist, 5. Entwickeln des belichteten Substrats (mit einem Entwickler wie Trieben) zum Entfernen des fotoempfindlichen Materials von den belichteten Abschnitten, und

6. Ätzen (beispielsweise unter Verwendung von Ferrochlorid) der Abschnitte, an denen das fotoempfindliche Material entfernt ist, so daß kleine öffnungen in der Substratplatte (Phosphorbronze) entstehen.

Auf diese Weise kann eine Vakuumaufdampfmaske hergestellt werden. Die Form der kleinen kreisförmigen Muster wird im Schritt 1 durch die Herstellung der "Blockkopie" bestimmt. Die Form der feinen Muster ist nicht auf eine kreisförmige Form beschränkt. Sie kann vielmehr jede gewünschte Form, wie beispielsweise ein Polygon haben.

. Ί ■

Die Verwendung einer derartigen Vakuumaufdampfmaske hat Vorteile gegenüber der Änderung des Reflexionsfaktors von · · einer Zone zur nächsten. Der Austausch der Maske ist nicht langer während des Aufdampfens des Reflexionsfilms notwendig. Zusätzlich ist der Vakuumaufdampfvorgang einfach.

Wenn ein Reflexionsfilm in Form von feinen Mustern, wie vorstehend beschrieben, vorgesehen wird, hat er Auswirkungen auf die tfahrnehmbarkeit durch den Sucher. Dieser Effekt muß in Betracht gezogen werden. In dem Fall, daß der Strahlteiler in der Nähe der Brennebene in dem optischen Suchersystem angeordnet ist, wird das Gesichtsfeld dunkel im Abschnitt des Lichtmeßgebiets, wenn eine Person durch den Sucher blickt. Dies hat seine Ursache darin, daß ein Teil des einfallenden Lichts mittels des Reflexionsfilms entnommen wird. Insbesondere wenn der Reflexionsfilm auf ein begrenztes Gebiet des Gesichtsfeldes des Suchers aufgetragen wird, ergibt sich ein Problem dadurch, daß das Grenzgebiet zwischen dem Gebiet mit Reflexionsfilm und dem Gebiet ohne Reflexionsfilm betont wird, so daß das erstere Gebiet abgedunkelt bzw. abgeschattet wird, was für eine gute Beobachtung des Objekts durch- den Sucher unerwünscht

ft * #e«t«l· β β (> # # Λ ^A I*

- ># - DE U21 ist. Dieses Problem wird insbesondere dann wichtig, wenn der aufgetragene Reflexionsfilm die Form von vielen kleinen Mustern hat. In diesem Falle erscheinen viele kleine Schatten, die den Reflexionsfilmmustern entsprechen, in dem Gesichtsfeld. Dies ist nachteilig für die Beobachtung des Objekts und erzeugt einen unguten Eindruck beim Benutzer.

Der Grad der Abdunkelung des Gesichtsfelds variiert in diesem Fall in Abhängigkeit vom Unterschied im Reflexionsfaktor beim Grenzgebiet und vom Abstand des Strahlteilers von der Brennebene im optischen Suchersystem. Wenn das Grenzgebiet zwischen dem Abschnitt mit Reflexionsfilm und dem Abschnitt ohne Reflexionsfilm durch den aufgetragenen Reflexionsfilm verschmiert ausgeführt ist, ist es möglich, die Schatten durch den Sucher für das Auge nicht wahrnehmbar zu machen.

In diesem Zusammenhang erfolgt eine ins einzelne gehende Beschreibung in Verbindung mit Fig. 25

In Fig. 25 ist R der Reflexionsfaktor und ^L die Breite des Gebiets zwischen dem Abschnitt mit Reflexionsfilm und dem Abschnitt ohne Reflexionsfilm, in dem sich der Reflexionsfaktor ändert.

Fig. 25 zeigt, daß sich der Reflexionsfaktor zwischen zwei Punkten mit dem Abstand 4L von 0 auf ^R ändert. Fig. 25 zeigt ferner die Verteilung des Reflexionsfaktors in dem Querschnitt eines kleinen Punktmusters. Für die Erläuterung wird der Abstand zwischen dem Strahlteiler und der Brennebene in dem optischen Suchersystem mit &" bezeichnet. D.h.S ist die Größe der Verschiebung zwischen der Brennebene und der Lichtmeßebene. Es sind Experimente ausgeführt worden, um die Bedingungen herauszufinden, die notwendig sind, um die Grenze zwischen dem Gebiet mit dem Reflexionsfaktor 0 und dem Gebiet mit dem Reflexionsfaktor AR durch den Sucher für das Auge nicht wahrnehmbar zu

_ & . DE U21

machen. Die Ergebnisse dieser Experimente sind in Fig. 26 gezeigt.

Bei dem Experimenten ist der Strahlteiler mit.einem Abstand von 2,0 mm von der Brennebene angeordnet. D.h. die Experimente sind unter der Bedingung S = 2,0 mm ausgeführt worden, die der Bedingung für die sogenannte Fotomessung auf der Brennebene ähnlich ist. Für diese Bedingung sind die Erfordernisse, die notwendig sind, das Grenzgebiet durch den Sucher nicht wahrnehmbar zu machen, experimentell herausgefunden worden. Das schraffierte-Gebiet in Fig. 26 zeigt die Erfordernisse. Aus Fig. 26 erkennt man, daß, wenn AL = 1,0 mm ein Unterschied im Reflexionsfaktor bis A R = 5% möglich ist.

Vie man aus Fig. 1 erkennt, ist es hinsichtlich der Wirkung des Strahlteilers wünschenswert, daß mehr als 90/? des einfallenden Lichtes als durchgehendes Licht zur Abbildung verfügbar ist. Deshalb ist es vorzuziehen, daß der Wert von Δ R höchstens in der Größenordnung von 5% ist. Für diesen Wert von AR kann der Wert AL auf etwa 1 mm eingestellt werden. Ein Wert 4L von etwa 1 mm bedeutet, daß eine beträchtliche Verschmierung im Grenzgebiet auftritt. Wenn der Reflexionsfilm durch Aufdampfen im Vakuum hergestellt wird, kann diese Verschmierung dadurch erreicht werden, daß ein bestimmter Abstand zwischen der Aufdampfmaske und der Relief-Gitterprobe eingehalten wird sowie eine Relativdrehung zwischen dem aufzudampfenden Material und der Probe während des Vakuumaufdampf-Vorgangs erzeugt wird. Auf diese Weise kann eine beträchtliche Verschmierung in dem Gebiet erzeugt werden, in sich der Reflexionsfaktor ändert. Der Wert A L von etwa 1 mm bedeutet, daß die auf diese Weise erzeugte Verschmierung etwa 1 mm sein kann. Wenn deshalb JL=O mm, gibt es keine Verschmierung an der Grenze, an der sich der Reflexionsfaktor des Reflexionsfilms ändert. In diesem Falle muß die Differenz ^R des Reflexionsfaktors kleiner als 1,5 % sein. Solange die Reflexionsfaktor-

O A # O #

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' differenz kleiner als 1,5 % ist, ist das Grenzgebiet des Reflexionsfilms für das Auge nicht wahrnehmbar, sogar wenn es in dem Grenzgebiet keine Verschmierung gibt. Der Grund hierfür ist, daß der Unterschied zwischen dunkel und hell, der auf der Meßfläche auftritt, durch die Licht-Diffusionseigenschaft der Einstellscheibe abgeschwächt wird und daß eine Verschiebung von 2,0 mm zu der Brennebene besteht.

Wenn die Größe der Verschiebung zwischen der Meßebene und der Brennebene größer als der vorstehende Wert wird, d.h., wenn beispielsweise S = 10 mm ist, sind andere Bedingungen erforderlich, um die Grenze für das Auge nicht wahrnehmbar zu machen. Die in diesem Falle notwendigen Bedingungen sind experimentell herausgefunden worden. Fig. 27 ze^gt die Ergebnisse. Die schraffierte Ebene in Fig. 27 zeigt die Bedinung, unter der die Grenze nicht länger durch den Sucher für das Auge wahrnehmbar ist. Wenn c = 10 mm, ist eine Reflexionsfaktordifferenz ΔΒ. bis zu 5% möglich, sogar wenn 4L = 0, d.h., wenn im Grenzgebiet keine Verschmierung vorhanden ist.

Wenn die Größe £ der Verschiebung zwischen der Meßebene und der Brennebene ausreichend groß ist, kann für A L = 0 mm ein ausreichend großer tolerabler Reflexionsfaktor

4 Rn, erhalten werden. Deshalb kann dem Problem der Abschattung in der Meßebene durch geeignete Wahl der Größe der Verschmierung 4 ^L entsprechend dem Abstand des Strahlteilers von der Brennebene in dem optischen Suchersystera vorgebeugt werden. In einigen Fällen ist es unnötig, eine Verschmierung 4^L vorzusehen.

Zieht man die Dicke der Einstellscheibe wie auch- die Dicke der Grundplatte des Strahlteilers in Betracht, so igt die Größe £ der Verschiebung zwischen der Meßebene und der Brennebene gewöhnlich in der Größenordnung 2 mm. Dies bedeutet, daß Schatten in der Meßebene dadurch verhindert werden können, daß eine Verschmierungsgröße 4L

So ^:-"

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von 1,0 mm vorgesehen wird und die Differenz Δ R der Reflexionsfaktoren einen Wert kleiner 'als 5% hat. Wenn der Strahlteiler in der Lichtmeßvorrichtung einer Kamera wie einer einäugigen Spiegelreflexkamera verwendet wird, ist es deshalb vorzuziehen, daß die Größe der Verschmierung

^L etwa 1,0 mm und die Differenz J R der Reflexionsfaktoren kleiner als 5% ist. Unter diesen Bedingungen ist ein Reflexionsfilm in Form von vielen kleinen Punktoustern aufgetragen, wie dies in Fig. 26 gezeigt ist. Wenn die Größe eines Punktes kleiner als 20 bis 30 um ist, ist sie jenseits der Auflösungskraft des Auges, sogar wenn die Vergrößerung des Suchers in Betracht gezogen wird. Deshalb ist für eine so extrem kleine Größe der Punkte die Beschränkung für den Reflexionsfaktor des einzelnen Punktes nicht so streng. In diesem Fall ergeben sich jedoch Schwierigkeiten bei der Herstellung des Punktmusters.

Wenn ein Vakuumaufdampfverfahren zur Herstellung des Reflexionsfilms verwendet wird, muß gewöhnlich eine Aufdampfmaske verwendet werden. Wenn die Bohrungen der Maske sehr klein sind, können die Bohrungen während der Vakuumauf dampf ung verstopft werden. Zwar kann der Reflexionsfilm auch unter Verwendung einer Fotoätztechnik hergestellt werden, hierbei sind aber viele Schritte, wie im Vakuum auf· dampfen, Lackbeschichtung, Belichten und Atzen erforderlich. Dies ist hinsichtlich der Herstellungskosten von Nachteil.

Wie die vorstehenden Erläuterungen, gezeigt haben,, ist es gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel der Erfindung möglich, die Grenzfläche für das Auge durch den Sucher dadurch nicht wahrnehmbar zu machen, daß der Reflexionsfaktor und die Größe der kleinen Muster selektiv begrenzt werden. Hierbei spielt es keine Rolle, ob die kleinen Muster regelmäßig oder nicht regelmäßig verteilt sind. Für die gewünschte Gewichtung der Verteilung der Meßemp*- findlichkeit ist lediglich erforderlich, daß die Größe eines .einzelnen Musters ausreichend klein verglichen mit

A * ft » β f 4 ^

5^

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der Größe eines Objekts ist, dessen Helligkeit gemessen werden soll, und daß das Objekt von-einer Vielzahl von Abschnitten mit Reflexionsfilm und Abschnitten ohne Reflexionsfilm bedeckt wird.

Die Fig. 28 A, 28 B und 28 C zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der die Rate der Strahlteilerausbeute durch Ändern des Durchmessers der Punkte variiert wird.

Wie in Fig. 28 A gezeigt ist, ist das Gebiet, auf dem ein Reflexionsfilm vorgesehen ist, in drei Zonen A, B und C eingeteilt. Die Zone A ist das Gebiet, das den Mittelpunkt des Meß-Gesichtsfeldes 34.2 enthält. Die Zone C ist

]5 die äußerste Zone. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Reflexionsfilm in der Zone A nicht in Form eines feinen Punktmusters,sondern in Form einer gleichförmigen Reflexionsfilmschicht mit gleichförmiger Form aufgetragen. Die Zonen B und C haben einen Reflexionsfilm in Form eines feinen Punktmusters. Eine vergrößerte Ansicht des Punktmusters pro 1 mm in Zone B ist in Fig. 28 B und des in Zone C in Fig. 28 C gezeigt.

Die Durchmesser der Punkte in den Zonen B bzw. C sei 0,8 mm bzw. 0,6 mm und der Reflexionsfaktor des schraffierten Reflexionsfilmabschnittes in allen Zonen A, B und 0 3$. Somit ist die Reflexionswirkung in der Zone A 3%, 1,51/5 in der Zone B und 0,85$ in der Zone C, wenn vorausgesetzt wird, daß die Dichte der Punkte ein Punkt /mm sowohl für die Zone B als auch für die Zone C ist, und daß die Größe der Verschmierung ΔΙ· 0,5 mm ist.

In Fig. 28 bezeichnet das Bezugszeichen 34-4- einen Fotodetektor. Der Mittelpunkt der Zone A ist etwas aus dem Hittelpunkt des Meß-Gesichtsfelds 34-2 verschoben. Der Grund hierfür ist, daß, wie man am besten in Ficj. 7 S sieht, das Maximum der Lichtmeßerapfindlichkeit an einer Stelle erscheint, die um eine geringe Distanz vom Mittel-

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de 14.21

punkt des Gesichtsfeldes verschoben ist. Durch Festlegen der Zone A auf entsprechende Weise kann diese Verschiebung des Maximums der Empfindlichkeit korrigiert werden, so daß das Maximum im Mittelpunkt des Gesichtsfeldes liegt.

Fig. 29 zeigt die Verteilung der Meßempfindl'ichkeit bei dem Strahlteiler entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 28. Bei der in Fig. 29 gezeigten Empfindlichkeitsverteilung zeigen die Höhenlinien 346 Pegel der Empfindlichkeit an, die von einer Linie zur nächsten um 1/2 abfallen. Fig. 29 zeigt, daß das Maximum der Empfindlichkeit im Mittelpunkt des Meß-Gesichtsfelds 34-5 liegt und die Empfindlichkeit allmählich und mit regelmäßiger

■J5 Teilung in Richtung vom Mittelpunkt weg abnimmt. Somit tritt .keine plötzliche Änderung der Empfindlichkeit an der Grenzfläche zwischen Abschnitten mit Reflexionsfilm : Γ

und Abschnitten ohne Reflexionsfilm auf. Somit wird eine . „ Verteilung der Meßempfindlichkeit, wie sie für die söge- ' * nannte Integralmessung mit Mittenbetonung wünschenswert ist, erhalten. Da ferner die Reflexionsfaktordifferenz 3% ist, und das A'nderungsgebiet ¹TUr den Reflexionsfaktor etwa 0,5 mm, ist das Problem der im Gesichtsfeld des Suchers auftretenden Schatten beseitigt. Zusätzlich hat auf Grund des hohen Reflexionsfaktors im Mittelgebiet, der etwa 3% erreicht, die Lichtmeßvorrichtunj insgesamt eine hohe Meßqualität.

Die Zonen A und B in Fig. 28 hatten einen kreisförmigen Umriß; es versteht sich von selbst, daß die Umrißlinie und die Zahl der Zonen beliebig gewählt werden kann, um die gewünschte Verteilung der Meßempfindlichkeit zu realisieren. Erfindungsgemäß können die folgenden Größen beliebig gewähltwerden:
1. Lage des Maximums der Meßempfindlichkeit,

2. Form der Empfindlichkeits-Höhenlinien, und

3. Dichte der Empfindlichkeits-Höhenlinien.

i3 "··■■■ ■-■ ^: ■■■■ ^:·

_ jtfT - DE 1 ^21 In der vorstehend beschriebenen Weise ermöglicht die vorliegende Erfindung, einen Strahltei-ler zu realisieren, bei dem kein Schatten der Meßfläche durch den Sucher wahrnehmbar ist.

Erfindungsgemäß sind deshalb die verschiedenen Modifikationen des in den Fig. 28 und 29 gezeigten Ausführungsbeispiels möglich. Beispielsweise ist es möglich, eine derartige Verteilung der Meßempfindlichkeit zu erhalten, °ei der Maximum der Empfindlichkeit an einer nach unten von dem Mittelpunkt des Meßgesichtsfelds verschobenen Stelle liegt und die Höhenlinien der Empfindlichkeit mit nahezu gleichen Abständen verteilt sind. Die Empfindlichkeitsverteilung mit einer derartigen Charakteristik ist für eine Kamera insbesondere eine einäugige Spiegelreflexkamera vorteilhaft, wenn in Betracht gezogen wird, daß ein helles Objekt, wie beispielsweise der Himmel, sich im oberen Gebiet des Meß-Gesichtsfeldes befindet.

Die Eig. 30 A, 30 B und 30 C zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Teilung (Periode) der Punkte von einer Zone zur nächsten variiert wird, um die Strahlaufteilrate unterschiedlich zu wichten.

Wie in Fig. 30 A gezeigt ist, ist das Gebiet, auf dem ein Reflexionsfilm in Form von feinen Mustern aufgetragen ist, in zwei Zonen A und B geteilt. Die Zone A enthält den Mittelpunkt des Lichtmeß-Gesichtsfeldes 34-9. Die feinen Muster in Zone A und die feinen Muster in Zone B haben denselben Durchmesser und unterscheiden sich in der Dichte (Teilung). Fig. 30 B zeigt eine vergrößerte An-

2 sieht des feinen Musters in der Zone A pro 1 mm und die Fig. 30 C eine ähnliche Ansicht des feinen Musters in der Zone B. Die mit einem Reflexionsfilm versehenen Abschnitte sind in den Fig. 30 B und 30 C durch schraffieren gekennzeichnet. Wie man aus den Fig. 30 B und 30 C erkennt, ist die Größe eines einzelnen feinen Musters in der Zone

" S^ - DE H21

' A gleich der in. der Zone B. Jedoch unterscheidet sich die Dichte der kleinen Muster in d'er Zone A von der in der Zone B.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser eines einzelnen Punktmusters 0,6 mm und die Dichte der Punktmuster in der Zone A 2,25 Punkte/mm und 1,3Punkte /mm in der Zone B. Wenn gleichförmig ein Reflexionsfilm mit dem Reflexionsfaktor 3% in der Zone A und B aufgetragen ist, erhält man als Reflexionswirkung 1,91$ für die Zone A und 1,1$ für die Zone B. Auf diese Weise kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine gewünschte Gewichtung für die Verteilung der Meßempfindlichkeit durch Ändern der Dichte der feinen Punktmuster erreicht werden, ohne daß die Notwendigkeit besteht, die Größe und die Form der Muster zu ändern.

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Fig. 3ΐ zeigt eine Modifikation der in den Fig. 24-, 28 und 30 gezeigten Ausführungsbeispiele. Bei dieser Modifikation ist die Form der entsprechen Punktmuster nicht kreisförmig^sondern quadratisch. In Fig. 31 sind die Abschnitte auf die ein Reflexionsfilm aufgetragen ist, wieder durch schraffieren angedeutet. Bei dieser Modifikation kann der Reflexionsfilm unter Verwendung des bekannten Vakuum-Aufdampfverfahrens hergestellt werden. Die Aufdampfmaske rait einer .Vielzahl von quadratischen Bohrungen, die für das Vakuumaufdampfen notwendig ist, kann beispielsweise durch Ätzen hergestellt werden. Jede gewünschte Gewichtung kann der Verteilung der Meßempfindlichkeitsverteilung dadurch gegeben werden, daß die Größe (Fläche) des Quadrats und die Zahl der quadratischen Muster pro Einheitsfläche, d.h. die Dichte der quadratischen Muster geeignet gewählt werden. Die Form der einzelnen feinen Muster ist nicht auf quadratisch beschränkt; die Form kann vieiraehr auch rechteckförmij oder polygonal sein.

Wie man aufgrund der vorstehenden Erläuterungen leicht einsieht, erhält man gemäß den vorigen Ausführungsbeispie-

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len einen Strahlteiler, bei dem eine gewünschte Verteilung des Meßlichts ohne nachteiligen Effekt für die Wahrnehmbarkeit eines Objekt durch einen Sucher erhalten wird und bei dem die Meßfläche in dem Gesichtsfeld nicht für das Auge wahrnehmbar ist, wenn das Objekt durch den Sucher betrachtet wird. Dies erhält man auf einfache Weise dadurch, daß Flächenverhältnis der effektiv bzw. tatsächlich reflektierenden Fläche verändert wird, wenn ein Reflexionsfilm auf die Reflexionsfläche eines Relief-Beugungsgitters vom Reflexionstyp aufgetragen wird. Die Reflexionsfläche wird in Zonen eingeteilt. Der Reflexionsfilm wird auf die jeweils eingeteilten Zonen in Form von vielen kleinen Mustern aufgetragen. Die Größe, die Form undidie Dichte der feinen Muster sind jeweils in ein und derselben Zone gleich.

Vergleicht man eine Zone mit der anderen, so unterscheiden sich-'.die Muster in mindestens einem der Faktoren Größe, Form und Dichte der Muster. Auf diese Weise haben unterschiedliche Zonen unterschiedliche Flächenverhältnisse · der tatsächlich reflektierenden Fläche, wenn bezogen auf ein bestimmtes Einheits-Oberflächengebiet gemessen wird.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Strahlteilerebene in eine definierte Zahl von .iuerschnittsgebieten eingeteilt worden, in denen sich das Fläehenverhältnis der effektiv reflektierenden Fläche stufenweise ändert. Dieselben Wirkungen können jedoch dadurch erhalten werden, daß das Flächenverhältnis über die Strahlteilerebene kontinuierlich geändert wird.

Die verschiedenen Mittel, die eine Gewichtung der Verteilung der Meßerapfindlichkeit ergeben, und ihre konkreten Anwendungsformen, wie sie beim ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführun.^sbeispiel gezeigt sind, können alleine oder in Kombination verwendet werden.

Ferner versteht es sich von selbst, daß die vorigen Ausführungsbeispiele nicht auf Formen beschränkt sind, bei denen eine Integralmessun^ mit Mittenbetonun'j; erfolgt. Sie sind

Si ^:

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auch auf andere Typen von Fotomeßsystemen, wie beispielsweise Teil-Lichtmeßsysteme anwendbar, wenn es erforderlich ist, eine -Lichtmessung ohne Verminderung der guten Wahrnehmbarkeit durch den Sucher auszuführen. 5

Der erfindungsgemäße Strahlteiler ist mit Vorteilen bei einer Lichtmeßvorrichtung in einer fotografischen Kamera anwendbar. Wenn der Strahlteiler in dem optischen Weg eines Abbildungsstrahls innerhalb der Kamera angeordnet ist, ist der Strahlteiler in der Lage, einen Teil des einfallenden Lichts abzuteilen, ohne daß der Abbildungsstrahl wesentlich hierdurch berührt werden würde. Sowohl die Anordnung des Strahlteilers in dem optischen Weg wie auch seine Anwendungsformen sind in der bereits bekannten früheren japanischen Patentanmeldung 4.2 04.2/1978 beschrieben.

Der Strahlteiler ist insbesondere für eine Lichtmeßvorrichtung einer fotografischen Kamera nützlich; er kann jedoch auch in anderen optischen Geräten verwendet werden, bei denen es erforderlich ist, einen Teil des einfallenden Lichts derart abzuspalten, daß eine gewünschte Verteilung der Strahlteilrate erzielt wird.

Beschrieben wird eine Vorrichtung zur Messung des in ein optisches System einfallenden Lichts. Die Vorrichtung weist ein optisches System, das einen optischen Weg bestimmt, einen Strahlteiler und eine Fotodetektoreinrichtung auf. Der Strahlteiler hat ein Beugungsgitter voa Relieftyp fcit einer Vielzahl von halb- bzw. teilreflektierenden Flächen, die periodisch angeordnet und in einem transparenten Körper eingeschlossen sind. Das Beugungsgitter ist so angeordnet, daß es einen Teil des einfallenden Lichts durch Reflexionsbeugung abspaltet; die Strahlteil-Ausbeute hat eine vorgegebene Verteilung innerhalb des Gittergebiets. Das vom Beugungsgitter gebeugte Licht wird auf die Fotodetektoreinrichtung gerichtet.

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Claims (13)

TlEDTKE " BüHUNQ " KlNNE " Jftrtwitaawältftund ,. * : Vertreter Beim ΈΡΑ* \3RUPE " Γ ELLMANN -X- "" Dipl.-Chem. G.Bühling S Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München Tel.:089-539653 Telex: 5-24845 tipat cable: Germaniapatent München 23. Juli 1981 DS U21 Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Messung des in ein optisches System einfallenden Lichts, gekennzeichnet.durch ein optisches System, das einen optischen v/eg bestimmt, einen Strahlteiler mit einem Beugungsgitter vom Relieftyp, das eine Vielzahl von halb- bzw. teilreflektierenden Oberflächen aufwei-s#, die periodisch angeordnet und in einem transparente« Körper eingeschlossen sind, wobei das Beugungsgitter so angeordnet ist, daß es einen Teil des einfallenden Lichts durch . Reflexions-Beugung abspaltet und die Strahlteil-Ausbeute eine vorgegebene nicht gleichförmige Verteilung innerhalb des Gittergebiets hat, und eine Fotodetektoreinrichtung, auf die das gebeugte Licht von dem Beugungsgitter gerichtet ist.

2. Lichtraeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß sich die Strahlteil-Ausbeüte stufenweise und/ oder kontinuierlich innerhalb der Gitterfläche ändert.

3. Vorrichtung zur Messung des in ein optisches System einfallenden Lichts, gekennzeichnet»durch ein optisches System, das einen optischen V/eg bestimmt, einen Strahlteiler, der eine Vielzahl von halb- ,bzw. teilreflektierenden schrägen Flächen aufweist, die in dem optischen V/eg angeordnet sind und deren Reflexionsfaktoren eine vorgegebene nicht gleichförmige Verteilung innerhalb des Gebiets haben, in dem die teilreflelctierenien Flächen vorgesehen sind, so daß das einfallende Licht mit einer ent-

Deutache Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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sprechend dieser Verteilung gewichteten Strahlteilrate abgeteilt wird, und eine Fotodetektore-inrichtung, auf die das von dem Strahlteiler abgeteilte Licht gewichtet ist.

4·. Lichtmeßvorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß sich der Reflexionsfaktor der teilreflektierenden Flächen stufenweise in mindestens einem Teil des Gebiets, in dem die teilreflektierenden Flächen vorgesehen sind, ändert, und daß der Unterschied ^R {%) der ]0 Reflexionsfaktoren zwischen benachbarten Teilflächen mit unterschiedlichem Reflexionsfaktor iie Bedinung

AR <_ 3.1 x AL + 1.5 (%)

erfüllt, wobei A L (mm) der Abstand zwischen zwei zu den entsprechenden Teilflächen gehörenden Punkten ist. 15

5. Lichtmeßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Reflexionsfaktor der teilreflektierenden Flächen kontinuierlich in mindestens einem Teil der Fläche, in der die teilreflektierenden Flächen vorgesehen sind, ändert, wobei die Ä'nderungsrate kleiner als 31t3% pro 1 mm ist.

6. Vorrichtung zur Messung des in ein optisches System einfallenden Lichts, gekennzeichnet durch ein optisches System, das einen optischen Weg bestimmt, einen Straiilteiler mit einer Vielzahl von halb- bzw. teilreflektierenden geneigten Flächen, die in dem optischen Weg angeordnet sind, und deren Flächenverhältnis bezogen auf eine Sinheitsfläche eine vorgegebene nicht gleichförmige Verteilung innerhalb der Fläche, in der die teilreflektierenden Flächen vorgesehen sind, hat, so daß das einfallende Licht mit einer entsprechend der Verteilung gewichteten Strahlteilrate aufgespalten wird, und eine Fotodetektoreinrichtunj, auf die das von dem Strahlteiler abgeteilte Licht gerichtet ist.

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7. Vorrichtung zur Messung des in ein optisches System

einfallenden Lichts, gekennzeichnet durch ein optisches

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System, das einen optischen Weg bestimmt, einen Strahlteiler, der eine Vielzahl von halb- bzw. teilreflektierenden geneigten Flächen aufweist, die in dem optischen Weg angeordnet sind und deren Neigungswinkel sich relativ zu dem einfallenden Licht innerhalb der Fläche
ändert, in der die teilreflektierenden Flächen zum Abteilen eines Teils des einfallenden Lichts vorgesehen
sind, und eine Fotodetektoreinrichtung, auf die das von dem Strahlteiler abgeteilte Licht gerichtet ist.

8. Vorrichtung zur Messung des in ein optisches System
einfallenden Lichts, gekennzeichnet durch ein optisches System, das einen optischen Weg bestimmt, einen Strahlteiler, der so angeordnet ist, daß er einen Teil des

einfallenden Lichts abteilt, und der aus einer großen

Zahl.von punktförmigen reflektierenden Flächen besteht, die auf einer Vielzahl von geneigten Flächen verteilt
sind, wobei die Größe einer einzelnen punktfÖrmigen reflektierenden Fläche sehr klein verglichen mit der Fläehe des Strahlteilers ist und das Flächenverhältnis der punktföriaigen reflektierenden Flächen bezogen auf eine
Einheitsfläche sich innerhalb der Fläche .ändert, in der die punktförmigen reflektierenden Flächen vorgesehen
sind, und eine Fotodetektoreinrichtung, auf die das von dem Strahlteiler abgeteilte Licht gerichtet ist_o

9. Lichtmeßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe einer einzelnen punktförmigen
reflektierenden Fläche von einer Teilfläche zur anderen innerhalb der Fläche» auf der die reflektierenden Flächen vorgesehen sand, variiert.

10. Lichtmeßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Dichte der punktförmigen reflektieren den Flächen von einer Teilfläche zur andern innerhalb
der Fläche, auf der die reflektierenden Flächen vorgesehen sind, variiert.

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11. Lichtmeßvorriehtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied des Reflexionsfaktors zwischen den punktförmigen reflektierenden Flächen und der geneigten Fläche außerhalb der punktförmigen reflektierenden Fläche weniger als 5% ist.

12. Lichtmeßvorrichtung nach Anspruch 3» 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die teilreflektierenden Flächen in dem transparenten Körper eingeschlossen sind.

13. Lichtmeßvorriehtung nach Anspruch 1, 3» 6, 7 oder S, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System ein optisches Abbildungssystem ist und der Strahlteiler bei oder nahe der Bildebene des optischen Systems angeordnet ist.