DE3125317A1 - Einstellscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung an einer Einstellscheibe zur Verwendung in einer einäugigen Spiegelreflexkamera oder einer 8mm- oder 16mm-Filmkamera.

Bis jetzt sind Acryl-Mattscheiben mit derselben Oberflächenstruktur und Streucharakteristik wie von mattem Glas als Standard-Einstellscheiben für einäugige Spiegelreflexkameras etc. verwendet worden. Da Jedoch derartige Acryl-Mattseheiben keine 'so gleichmäßig gewellte Oberfläche haben, wird eine beträchtliche Lichtmenge aus dem Sucher herausgestreut; stellt man dies in Rechnung, so wird, wenn die Objektivblende verengt wird, der Sucher plötzlich dunkel und die Körnigkeit der mattierten Oberfläche (feine körnige Vorsprünge ähnlich wie hingestreuter feiner Sand) wird nachteiligerweise wahrnehmbar.

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Um zu verhindern, daß diese Körnigkeit wahrnehmbar wird, wird versucht , der Oberfläche der Einstellacheibe eine derart feine und gleichmäßige Struktur zu geben, daß ihre Körnigkeit nicht

5. wahrnehmbar wird, oder ihr eine reguläre Stuuktur •hinsichtlich der Körnigkeit zu geben, die von der irregulären Oberflächenstruktur der Einstellscheibe abgeleitet wird.

Als Einstellscheibe,bei der das Körnigkeitsproblem durch Verwendung der vorstehend erläuterten regulären Struktur gelöst worden ist, ist die ganzflächige Mikroprismenscheibe (Mikro- Scheibe) bekannt. Die ganzflächige Mikroprisraenscheibe ist derart aufgebaut, daß eine Vielzahl von dreieckigen oder viereckigen Pyramiden, von denen jede Seitehabmessungen der Grundfläche von.etwa .0,1mm hat, auf der gesamten Fläche der Scheibe verteilt sind. Diese ganzflächige Mikroprismenscheibe beginnt sich jenseits einer bestimmten Blendenzahl des Objektivs in Abhängigkeit von ■ dem Neigungswinkel.der geneigten Fläche der dreieckigen oder viereckigen Pyramiden, mit denen die Scheibenoberfläche ausgefüllt ist, zu verdunkeln und wird für die Entfernungsmessung unbrauchbar. Aufgrund dessen wird eine austauschbare Einstellscheibe verwendet (d.h. die Scheibe wird entsprechend dem verwendeten Objektiv ausgewechselt).

. Die ganzflächige Mikroprismenscheibe für ein Standardobjektiv hat einen Neigungswinkel für jede Pyramide von etwa 8° (einen Brechungswinkel von bis zu und einschließlich k° ).

Wenn bei dieser Mikroprismenscheibe die Objektiv-

blende verengt wird, beginnt die Abdunkslung etwa bei F-Λ und das Fokusieren wird ziemlich schwierig etwa bei F-8. Um derart ungünstige Bedingungen zu vermeiden, wird eine ganzflächige Mikrpprismenscheibe mit einem Neigungswinkel von etwa 4· (einem Brechungswinkel von bis zu und einschließlich 2°) für ein Objektiv mit einem kleinen Durchmesser vorgesehen. Sogar bei einer derartigen Mikroprisraenscheibe setzt ein abruptes Abdunkeln bei einer hohen Blendenzahl, ein.

Im Falle der Verwendung .von allgemein' erhältlichen ganzflächigen MikroprismenscheiLben erzeugen einige von ihnen in Verbindung mit dem. Abdunkeln Moire-Muster zwischen ihnen und

einer Fresnellinse. ·

Ferner ist eine Scheibe bekannt, auf der eine Vielzahl von sehr kleinen Linsen regelmäßig angeordnet ist. Die Grenzen zwischen diesen sehr, feinen Pyramiden oder Linsen sind jedoch nicht glatt, so daß Lichtstreuung unter einem großen Winkel auftritt, was den Sucher zu hell macht; dies ist aus anderen Gründen nicht günstig.

Die Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehend erläuterten Tatsachen erfolgt und hat zur Aufgabe, eine Einstellscheibe zu schaffen, die in der Lage ist, ein helles Sucherbild zu' erzeugen, die,auch wenn die ^;Objektivblende verengt wird,icein abruptes Abdunkeln verursacht,, und bei der die Körnigkeit nicht wahrnehmbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im · kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe beruht auf den beiden fol- ·

ν* -

. 1 genden grundsätzlichen Verbesserungspunkten. Anstatt eine Vielzahl von pyramidenförmigen Körpern, von denen jeder unter einem bestimmten Winkel geneigte Flächen hat, als einzelne Mikroelemente zur Bildung der Oberflächenstruktur der-Einstellscheibe zu verwenden, sind glatte bzw. gleichmäßige mikrolinsenförmige gekrümmte Flächen regelmäßig angeordnet; die Grenzen bzw. Umrandungen dieser mikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen sind glatt bzw. gleichförmig mit gekrümmten Flächen verbunden, die eine zu der Krümmung der mikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen entgegengesetzte Krümmung haben, s,o daß das abrupte Abdunkeln bzw. Verdunkeln zum Zeitpunkt des Verengens der Objektivblende beseitigt wird. Weiter ist die Teilung der Vielzahl von regulär angeordneten mikrolinsenförmigen gekrümraten Flächen klein und zwar in der Größenordnung von 5-30 pm,- wodurch in Verbindung mit deren regelmäßiger Anordnung die Körnigkeit nicht .

wahrnehmbar wird.

Die erfindungsgemäße Einstellscheibe kann als Wechsel- Einstellscheibe mit einem bestimmten Bereich des Sichtwinkels, der von einem Weitwinkelobjektiv bis zu einem Super-Teleobjektiv ausgewählt ist, eher als eine' Standard-Einstellscheibe bei Weitwinkel- bis Super-Teleobjektiven verwendet werden, wobei ihre Körnigkeit perfekt nicht wahrnehmbar ist und die sich ergebende scharfe Einstellung klar .und scharf ist. Ferner kann die erfindungsgemäße Einstellscheibe mit dem vorstehend

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erläuterten Aufbau/eine Beugungsgitter-Einstellscheibe von der Feinheit der Teilung -· · als eine ganzflächige Mikroprismen-Einstellscheibe sein, und hat eine Leucht-Intensitätscharakteristik,

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die durch die Querschnittsform jedes Gitters (d.h. der Phasenstruktur) und die Teilung bestimmt wird. Gewöhnlich wird das gebeugte Licht in drei Ordnungen, nämlich "Nullte Ordnung", "Erste Ordnung", urid "Zweite Ordnung" eingeteilt. Wenn der Beugungswinkel der ersten Ordnung, auf etwa zwei Grad eingestellt wird und der der zweiten Ordnung auf etwa 4 Grad, ist die Entfermmgsmessung über einen angemessenen Bereich des Wechselobjektivs bzw. der. Blende möglich.

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

Fig. 1) schematisch perspektivisch ein Interferometer zur Herstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einstellscheibe,

Fig..2) ein Musterdiagramm, das die Intensitätsverteilung der Interferenzstreifen zeigt, die mit • dem in Fig.1 gezeigten Interferometer erhalten werden,

Fig. 3) eine perspektivische Teilansicht des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einstellscheibe, wie sie in Fig.1 gezeigt ist,

Fig. 4·) schematisch perspektivisch ein Interferometer zur Herstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Einstellscheibe,

Fig. 5) ein Musterdiagramm, das die Intensitäts- · verteilung der mit dem in Fig.k. gezeigten Inter-

. feroraeter erhaltenen Interferenzstreifen zeigt,

Fig. 6) schematisch eine perspektivische Ansicht des zweiten in Fig.Λ gezeigten Ausführungsbeispiels der Einstellscheibe,

Fig. 7) graphisch die Intensitätsverteilung der Interferenzstreifen bei der erfindungsgemäßen Einstellscheibe,

Fig. 8) eine Koordinatendarstellung, die das von der erfindungsgemäßen Streuplatte gestreute Licht zeigt, und ' . .

. Fig.9, 10, 11 und 12 graphisch Darstellungen der Verteilung des von den Streuplatten der vorstehenden Ausführungsbeispiele gebeugten Lichts.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Einstellscheibe hat die vorteilhafte Eigenschaft, daß, wie vorstehend erläutert,die Einstellseheibe mittels eines neuartigen Verfahrens, das von den selben Erfindern entwickelt worden ist (vgl. JP-Patentanmeldung 53-165 092), hergestellt werden kann. Dieses Herstellungsverfahren für die Einstellscheibe besteht darin, als erstes zweidimensionale Interferenzstreifen unter Verwendung eines speziellen Interferometers zu erzeugen, dann diese Interferenzstreifen auf einem fotoempfindlichen Material, das die Eigenschaft hat, eine Verteilung der Lichtintensität in eine Verteilung von Irregularitäten (konkav- konvexen Formen) auf der Oberfläche der Einstellscheibe umzusetzen, aufzuzeichnen und anschließend eine Metallform durch einen Elektroformvorgang mp.t dem vorstehend, genannten auf ge-

zeichneten Element,auf dem die Verteilung der Irregularitäten aufgezeichnet ist, als !'Mutterform" herzustellen, mittels der die Einstellscheibe aus Kunststoffmaterial in der Serienherstellung ge-.gössen wird.

J

In Fig.1 bezeichnet .das Bezugszeichen f einen Laserstrahl,- Z und 3 ein Strahl-Α ufweitungs^ystem, 4· einen Linsenhalter, der drei Linsen 5« 'bis 5o hält; mit 6- bis 6·,' sind drei tatsächliche Pijnktlichtquellen bezeichnet, die von den drei konvexen Linsen erzeugt werden. Situations.abhän^ig kann an der Stelle jeder Punktlichtquelle ein filter mit einer feinenFilteröffnung vorgesehen werden, die etwas · größer als die Größe der Punktlichtquelle ist, um so unerwünschte Störungen, die durch Staub, etc.', der an der Linsenfläche anha ftet'i erzeugt werden, zu beseitigen.

Da die durch die drei Punkte 6^ bis 6^_; bestimmte Ebene mit der Brennebene einer Linse 7 übereinstimmt, werden drei kollimierte Strahlen 8> bis δ-, von der Linse proj ziert_T die auf e,in Photoaufzeichnungsmaterial 9 auftreffen. Dutch Einstellen des Abstandes zwischen den Linisen 2 und 3 wird es möglich, auf der Oberfläche de!s Photoaufzeichnungsmaterials die beleuchteten Bereiche der drei kollimierten Lichtstrahlen als Bereich 10 zu überlagern. Im Bereich 10, in dem die laufgeweiteten Lichtstrahlen S₁ bis 8^ der Punktlichtquellen überlagert sind, wird ein von den drei Lichtstrahlen herrührendes Interferenzmust^r gebildet. Wenn die drei Punktlientquellen 6- bis 6^ im wesentlichen an den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, haben diese-_t Inter-

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ferenzstreifen eine Periode zweiter Ordnung, wie sie in Fig.2 dargestellt ist. Die Größe eines jeden S-tfeifens in Fig.2 kann leicht durch Ändern des Abstandes der Punktlichtquellen in Fig.1 oder durch Ändern des Abstandes zwischen der Anordnung .der Punktlichtquellen und des Aufzeichnungselements für die Streifen bzw. Muster in Fig.1 gesteuert werden. Es ist einfach, ein Muster einer Größe von etwa 1um zu erhalten.·

In Fig.2 bezeichnet ein von im wesentlichen konzentrischen Kreisen, die mit durchgehenden Linien dargestellt sind, umgebener Mittelpunkt maximale Intensität der Interferenzstreifen, während ein von gestrichelten Linien eingeschlossener und symmetrisch zu dem zuerst genannten Mittelpunkt, der von durchgehenden Linien umgeben ist, ange-

• ordneter Mittelpunkt eine minimale Intensität der Interferenzstreifen bezeichnet. Höhenlinien der Streifenintensi.tät 0,9, 0,8, ... sind mit durchgehenden bzw. gestrichelten Linien dargestellt, wobei vorausgesetzt ist, daß die Intensität des zuerst erwähnten Mittelpunkts "1" und die Intensität des an zweiter Stelle-.genannten Mittelpunkts "0" ist. Auf verschiedenen Arten von Aufzeichnungselementen wird die Intensitätsverteilung dieser Interferenzstreifen aufgezeichnet, die dann in ein Reliefmuster umgesetzt wird,in dem die mikrolinsehförmigen gekrümmten Flächen regelmäßig angeordnet sind. In diesem Fall ist zu beachten, daß die konkav-konvexen Formen von der Kbnversionscharakteristik f bestimmt werden. ' ·

Fig.3 zeigt eine perspektivische Teilansicht der konkav-konvexen Flächen der Einstellscheibe,die

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auf dem empfindlichen Element mit der Konversions charakteristik ^=1 aufgezeichnet sind, d.h. das durch die Höhenlinien gem.Fig2 dargestellte Reliefmuster. Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, weist die Oberfläche der Einstellscheibe mikrolinsenförmige konvexe Flächen auf, die regelmäßig in einer dichten "Ausfüllung" bzw. Packung angeordnet sind. Die Grenzen zwischen konvexen Flächen sind weich durch konkave Flächen mit einer zu der Krümmung der konvexen Flächen entgegengesetzten Krümmung verbunden, so daß es keine Stelle gibt, die eine abrupte Lichtstreuung bewirkt. Die Form des Reliefmuster ist durch die Höhenverteilung T(x,y) gegeben, die durch die folgenden Gleichung dargestellt werden kann:

T(x, y)=l/9[3+2{cos x«cosi/3y+cos 2x}] ... (1)

Im folgenden soll das Verfahren erläutert werden, durch das diese Höhenverteilung T mittels des in Fig. 1 gezeigten Interferometers erhalten wird.

In Fig. 1 sind die Lagen der Punktlichtquellen 6.., 6₂, 6₃ (0,a), (/372I, -a/2), (fJ72£, fa/2) bezogen

auf die Koordinaten (χ',ν¹) in der Ebene senkrecht zu der optischen Achse, die die. Punktlichtquellen O₁,'6p, 60 enthält. Wenn die Richtung der optischen .Achse z¹ ist, ist die Ausbreitungsrichtung des Lichtes, das "von jeder Punktlichtquelle emittiertvird, und durch die Linse 7 ( Cosinus. S^, S2, S^-) hindurchgeht, folgendermaßen gegeben:

S₁=(O, -a/u, f/u), S₂=(3a/2u, a/2u, f/u),

S,=(-3a/2u, a/2u, f/u) ' ... (2)

³

/^2 2^ a +f , wobei

f die Brennweite der Linse 7 ist.

Wenn folglich die Koordinaten auf der Aufzeichnungsoberfläche (x,y,z) sind, kann das durch Überlagerung der drei Lichtwellen gebildete Interferenzmuster durch die folgende Intensitätsverteilung I dargestellt werden:

I=|exp(ikS₁«lr)+exp(ikS₂«lr)+exp(ikS₃'lr)|² ... (3)

Das Interferenzmuster auf dem Photoaufzeichnungselement 9 ist durch I gegeben, wenn z=0. Folglich entspricht die 'Höhenverteilung T des Reliefmusters auf der Einstell· .15 scheibe gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung der vorstehend angegebenen Höhenverteilung I. Nimmt man an, daß der Maximalwert der Intensitätsverteilung des Interfernezmusters auf "1" normiert ist, kann die Höhenverteilung folgendermaßen dargestellt werden·:

T=|[3+4cos(k-^?^|)x χ cos(k^ti|i)y+2cos(k^i/-^)x] ... (4)

Wenn die Koordinaten (k-*w^)x in χ und (k^2:)y in y transformiert werden, erhält man als Höhenverteilung T(x,y): ■

T.(x, y)= -jj-[3+2{cos x-cos/Jy+cos 2x}.] ,

■ Diese Gleichung entspricht Gleichung (1). Somit hat die Einstellscheibe des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Höhenverteilung, bei der die mikro-· linsenförmigen gekrümmten Flächen, wie sie durch Gleichung (1) gegeben sind, weich miteinander verbunden sind. Ferner wird in Fig. 3 die Querschnittsform, die

parallel zu der x-Achse und senkrecht zu der Grundfläche ist, durch eine Cosinus-Funktion mit derselben Teilung und unterschiedlicher Amplitude dargestellt.

Die Fig. 4· - 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich vom ersten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Symmetrie unterscheidet.

Fig. i zeigt das Interferometer, bei dem Punktlicht- ^Q quellen zur Herstellung der Einstellscheibe des zweiten-Ausführungsbeipiels der Erfindung so angeordnet sind, daß sie die Ecken eines Quadrats bilden. Dieses Interferometer unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten lediglich dadurch, daß die Linsen 5^ - 5? , der Linsenhalter U und die drei Punktlichtquellen 6.. - 6-j, die die Spitzen eines gleichseitigen' Dreiecks in Fig. 1 bilden, durch die Linsen 11--11 ,, den· Linsenhalter 12 und die Anordnung der Punktlichquellen 13^ - 13, _t die die Ecken eines Quadrats bilden, ersetzt sind.

Fig. 5 zeigt entsprechend Fig. 2 eine Höhenliniendarstellung der Intensitätsverteilung der zweidimensionalen Interferenzstreifen, wie sie in einem Dereich 14- des- in Fig. 4- gezeigten Interferometers erhalten werden, in dem die Λ kollimierten Lichtstrahlen überlagert sind. In-der Figur.entspricht der von konzentrischen Höhenlinien umgebene Mittelpunkt der Intensität "1", die auf 0,9 , 0,8 , ... bei den äußeren Höhenlinien abnimmt; die Intensität bei den Trennlinien, die die Grenze zwischen benachbarten konvexen Formen bilden, ist "0".

Fig. 6·zeigt eine perspektivische Teilansicht der Einstellscheibe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie sie entsprechend der Intensitäts-

verteilung in Fig.5.erhalten wird, in gleicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeipiel. Die Höhenverteilung T(x,y) dieses Reliefmusters ist durch die folgende Gleichung gegeben:

2

T(x, y)=1/4(cos x+cos y) ... (5)

Die Ableitung der obigen Gleichung ergibt sich durch die folgende Gleichung unter der Voraussetzung, daß,

IQ. wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels, die Ortskoordinaten der Punktlichtquellen 13-. - 13, durch (a,0), (0,a), (-a,0) und (0,-a) gegeben sind und der Cosinus· der Ausbreitungsrichtung der Lichtquellen auf S₁ «= (-a/u, 0, f/u), S₂ = (o, a/u, f/u), S₃ = (a/u, 0, f/u) und S. = (0, -a/u, f/u) eingestellt ist:

1 ⁴
I=T- Σ exp(ikSj-lr) ... (6)

J=I

- Wenn wie vorstehend die maximale Intensität als "1" on definiert ist, und eine Koordinatentransformation (ka/u)x->x-, (ka/u)y->y durchgeführt wird, ergibt sich aus Gleichung (5)J

T(x,y) = 1/4. (cos χ + cosy)²

Dies stellt dieselbe Höhenverteilung wie Gleichung ($) dar.

Im Fälle der Fig. 6 kann die Querschnittsform, die 3Q parallel zu der x- und y-Achse und senkrecht zu der Grundfläche (x-y-Ebene) ist, durch eine Cosinusfunktion mit derselben Teilung und unterschiedlicher Amplitude dargestellt werden.

Bei den vorstehenden Erläuterungen ist die Konversionscharakteristik ()?) des Photoaufzeichnungsmaterials als

ό IZDJ I./

- /T Κ*

y = 1 angenommen worden. Die Konversionscharakteristik kann jedoch in Abhänigkeit vom Aufzeichnungsmaterial andere Werte als Jf =" 1 annehmen. Im Falle eines Photonlacks ist der Wert Ϋ gewöhnlich sehr hoch. Beispielsweise hat der "Kodak Ortho-Resist" eine Belichtungscharakteristik, bei der die verbleibende Filmdicke proportional zur Belichtungsmenge und bei höheren Belichtungsmengen proportional zu "log E" (E : Belichtungsmenge) ist (vgl. J.P.Kirk & G.L, Fillmore, TO' Applied Optics, H(10), -2347 (1972)).

Im Rahmen der Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Holographie sind Fortschritte bei der Entwicklung von Lack-Entwicklungsverfahren erzielt worden, wobei ein sinusförmiges Interferenzmuster in eine sinusförmige" Verteilung der Irregularitäten umgesetzt worden ist (vgl. R.A-. Bartolini, Applied Opties, 1J.(5) 1275 (1972)).

■ Als weitere Verfahren zur Umsetzung von Lichtintensita"ts-Verteilungen in Verteilungen von Irregularitäten sind verschiedene Silbersalz-Bleichmethoden bekannt (vgl.. J.H. Altmann, Applied Opties, _5(T0) 1689 (1966)).

■ '

Die vorstehend aufgeführten Verfahren setzen die Intensitätsverteilung (Verteilung der Belichtungsmenge) in Verteilung von Irregularitäten (konkav-konvexen Formen) gemäß. T <*· D (Dichte) <*· 1Og_{1 Q}E (Belichtungsmenge) um (vgl. R.L. Lamberts, Applied Opties, V\_ (1)23 (1972)).

F-erner besitzt eine dichromatische Gelatine, die nicht gehärtet werden kann, eine lineare Charakteristik bezüglich des Zusammenhangs zwischen Belichtungsmenge und Irregularitäten (D. Meyerhofer, Applied Opties

ι

12 4-T6 (1971))·. Wenn der Zusammenhang zwischen Belichtungsmenge und Irregularitäten linear ist, kann man eine Einstellscheibe mit Höhenlinien der Irregularitäten erhalten, wie sie in Fig. 2 oder (bzw. perspektivisch in Fig. 3 und 6) dargestellt sind.

Wenn ein sensitives Material mit einer Charakteristik, bei der'die Intensitätsverteilung in eine Verteilung der Irregularitäten gemäß T <*■ 1Og_{1 Q}I (Γ: Verteilung der Belichtungsraenge in der Intensitätsverteilung) umgesetzt wird, verwendet wird, wird, die Cosinus-Intensitätsverteilung in eine Konfiguration der Irregularitäten umgesetzt, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist. Wenn eine derartige Höhenverteilung mit T'(x,y) bezeichnet wird, kann sie bezüglich der Verteilung • T in den Gleichung (1) und (5) dargestellt werden durch:

T¹(x,y) = A.log₁₀(αΤ+β)+B (7)

hierbei sind A, B, OC , /S Konstanten. ·

In Fig.7 ist auf der Abzisse eine Ortskoordinate und auf der linken Seite der Ordinate die Intensität und auf der rechten Seite der Wert T aufgetragen.

Im folgenden soll angenommen werden, daß die Gesamtbe-lichtung auf "1" normiert ist, und die Belichtung der Interferenzmuster gegeben ist durch:

E(x) = Ut 5 cos χ + 4.5

Die gesamte Belcihtungsmenge kann wie folgt dargestellt werden (anstelle der Gesamtbelichtung kann ein Strahlverhältnis in einem gewissen Ausmaß verschoben werden):

I(x) = E(x) + 1 = (4.5 cos χ + 4.5) + 1

Die strichpunktierte Linie in Fig. 7 zeigt diesen Zustand.

Wenn die Umsetzung der Intensitätsverteilung in eine Verteilung der' Irregularitäten durch den Bleichvorgang der so belichteten Silbersälz-Trockenplatte der Bedingung

φ r>t π βί· i «^

o< log₁₀ I

folgt, ist die Oberflächenform der sich ergebenden •Irregularitäten (konkav-konvexen Formen) durch die durchgezogene Linie in Fig. 7 gegeben. D.H., die Verteilung der Belichtungsmenge, die durch eine Cosinusfunktion dargestellt, wird, wird zu einer Form der Irregularitäten (konkav-konvexen Formen) geändert, die einer gerundeten sphärischen .Linse mehr als die Fig. 3 und 6 gezeigten angenähert ist, und die Grenzfläche zwischen benachbarten Linsen ändert · sich in ihrer Neigung nicht diskontinuierlich, sondern weich und kontinuierlich. (Es ist zu beachten, daß die meisten Teile des in Fig. 7 gezeigten Graphen einem. Teil einer Ellipse angenähert sind, obwohl, wenn die Ordinatenachse verkürzt vrird, die Ellipse in einen Kreis übergeht.) In diesem Fall unterscheidet sich das Flächenverhältnis zwischen den mikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen und den gekrümmten Flächen, die die Grenzräume zwischen den linsenförmigen gekrümmten Flächen einnehmen, von dem Wert 1:1,· wenn die Projektion der Muster auf eine Ebene parallel zu der Streuplatte erfolgt.

Folglich werden die Interferenzmu'ster in Fig. 2 und 5 in eine irreguläre (konkav-konvexe) Flächenform'

umgesetzt, wobei die Mikrolinsen- regelmäßig und dicht angeordnet sind. Es ist zu beachten, daß bei dem Interferometer gemäß Fig.1 und 4- die. Anordnung der drei bzw. vier Linsen/flauten- oder Rechteckform geändert werden kann, wobei die einzelnen Linsen an den Ecken der Raute oder des Rechtecks angeordnet sind, so daß die Intensitätsverteilung der gebildeten Interferenzstreifen, mittels derer die dieser Intensitätsverteilung folgende irreguläre (konkavkonvexe) Fläche erhalten wird, variiert.

Das so erhaltene sensitive Element wird einer elektrischen, dicken Plattierung seiner Oberfläche unter-■ zogen. Anschließend wird eine Metallform hergestellt, die dann mit einer Fresnelform zur Bildung der verschiedenen Arten von Acryl-Einstellscheiben kombiniert wird. Es ist ferner möglich, die Einstellscheibe mit zwei unterschiedlichen Teilungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen durch eindimensionales Dehnen.des Aufzeichnungseleraents, auf dem die Reliefmuster des vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiels aufgezeichnet werden, herzustellen. Eine derartige Einstellscheibe kann in einigen Fällen für drehbare, nicht symmetrische Sucher, etc. vorteilhaft sein.

. .

. Unter Verwendung der Einstellscheiben gemäß Fig. 2 wurden Einstellscheiben hergestellt, die. eine Teilung (von Spitze zu Spitze) von etwa' 15 um, 20 ^im' und 25 Jim hatten. Die Höhe der Irregularitäten (kon-. kav-ko.nvexen Formen)' wurde im Bereich zwischen etwa 0.7 um. und 1,5 /im variiert.

Durch den Einbau der derart erhaltenen experimentellen Einstellscheiben mit den genannten Teilungen in photographische Kameras zu Testzwecken wurde verifiziert, daß die Einstellscheiben das erwartete sehr

klare Bild erzeugen, das frei von Körnigkeit war, wie es es bisher noch nicht gab. Die verschiedenen Experimente zeigten, daß eine Teilung im Bereich zwischen 5 und 30 um und eine Höhe der Irregulari- · täten zwischen 0,3 und 3 jum bezüglich der Funktion wünschenswert ist. ' '

Wie vorstehend erläutert, ist die'erfindungsgeraäße Einstellscheibe aus sehr glatten bzw. weichen gekrümmten Flächen aufgebaut, die iiJL ihrer Anordnung regelmäßig sind,und deren Teilung fein ist, wodurch ein helles und klares Sucherbild ftöglich wird. Zusätzlich ist die Einstellscheibe vollständig frei • von Körnigkeiten an ihrer Oberfläche.

· Im folgenden soll die Beleuchtungäintensitäts-Charakteristik der erfindungsgemäßen Einstellscheibe erläutert werden.

Fig· 8 zeigt ein Beispiel der Beleuchtungsintensität, wenn die irregulären (konkav-konvexen) Muster von im wesentlichen kollimierten Lichtstrahlen beleuchtet werden. In der Figur erscheinen die Vierte für -die Beleuchtungsintensitat fransig aus einem Grund, der von der regelmäßigen Anordnung der mikrolinsenförraigen gekrümmten Flächen herrührt, deren Beuguns-und Streurichtung auf den unten angegebenen "Winkel θ begrenzt, wenn die Wiederholperiode der iriikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen P, die WeI-lenlänge £, und die BeugungsOrdnung η (η ganze Zahl) ist:

θ = sin"¹(nX/P)

Die Fig. 9» 10 und 11 zeigen ein Beispiel für die Messung der Beleuchtungsintensität in x-Riehtung

. 1 in Fig.8, wenn drei Musterstücke der Einstellscheibe, auf denen die mikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen mit einej· zweidimensionalen Periode angeordnet sind, mit einejn Lichtstrahl beleuchtet werden, der durch Einsetze^ eines ^nterferenzfilters (mit einer mittleren Wellenlänge % ** 550 nm und einer Wellenlänge-Aufweitbfc-eite von 10 ram) in einen von einer Halogenlampe au^gesandten und im wesentlichen kollimierten ■ weißen Lichtstrahl eingesetzt wird. Diese drei Musterstficke der Einstellscheibe wurden dadurch hergestellt', daß der Abstand, der drei Linsen 5h, 5₂t 5o in Fi'g. 1 unterschiedlich.eingestellt wurde.

. ' Fig.12 z;eigt ein Beispiel für eine Messung mit einer Streuplajtte mit einer zweidimensionalen Periodenstruktur}, die mittels des in Fig. 1 gezeigten Herstellungsverfahrens hergestellt wurde, wobei ί Linsen für \K Punktlichtquellen eingesetzt worden sind.

. Die vorstehenden Beispiele für Messungen zeigen, daß alle! Streuplatten dein Zweck der Erfindung erfüllen. iDie folgende Tabelle 1 zeigt das Verhältnis des gebeugten und durch gehenden Lichts zum einfallenden Licht, und das Verhältnis des gebeugten und durchgehenden Lichts zum in O.ter Ordnung durchge- , henden Ljichts für jedes der Musterstücke. (Es ist

[
zu beachten, daß das Verhältnis des gebeugten Lichts lediglich einen Wert von der zweidimensionalen An-'brdnungides gebeugten Lichts gemäß Fig.8 wiedergibt.)

OU - "" — — -- —— ' '■ ■'■■" — ■■■!...—,

Tabelle 1
(a) gebeugtes und durchgehendes Licht/einfallendes Licht

Be i κ η i	el	1	1.	1	1.	3	4	3	. 5	6	5	.7	7.	8
L] O.	Ordn.	0.84	0.	98	2.	10	3.37	O	.10	3.94	O	.31	O.	56
1,	Ordn.	1.37	1.	10	0.	96	.4.03	2	.15	1.99	3	.845	2.	24 .
?..	Ordn.	1.37	1.	92	2.	51	0.29	1	.69	1.39	1	.41	2.	86
3.	Oirdn.	0.44	64	37	1.79	.72	1.53	.73	15
LCht ter
ter
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(b) gebeugtes und durchgehendes Licht/ in O.ter-Ordnung gebeugtes und durchgehendes Licht

Hep" spiel	1.	i	O.	2	2.	3	1	4	O.	5	O.	6	O.	7	O.	.8
Ί.Ordnung O.Ofdnunp	1.	63	O.	05	O.	69	O	.20	O.	05	O.	51	O.	16	O.	03
2. Ordnung O.Ordnung	O.	63	O.	97	2.	46	O	.09	O.	87	O.	35	O.	64	O.	38
3.Ordnung O.Ordnung	52	83	15	.53	55	39	33	28

Wenn eine derartige Streuplatte als Einstellscheibe für Kameras verwendet wird, erhält man aufgrund' der Beugungserscheinungen durch die regelmäßige Anordnung der Linsen ein spezielles verschmiertes Bild,, so. daß der Fokussier-· Vorgang leicht ist. Da die Einstellscheibe ein helles Bild liefert und eine regelmäßige Anordnung der linsenförmigen gekrümmten Flächen, aufweist, ist folglich der Sucher vollständig frei von Körnigkeit (dunklen, feinen körnigen Vorsprüngen), wie sie üblicherweise bei einer herkömmlichen Streuplatten-Scheibe auftritt , sogar wenn ein Objektiv mit geringem Durchmesser (Objektiv mit großer Blendenzahl) verwendet wird, so daß sich ein

35" außerordentlich-klares und scharfes Bild ergibt. . "

V/ie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, hat die vorstehend beschriebene Charakteristik ein Verhältnis des in riullter Ordnung durchgehenden und gebeugten Lichts zu dem einfallenden Licht im Bereich zwischen 0,5$ und 10% ; man erhalt mindestens zwei der in erster bis dritter Ordnung durchgehenden und gebeugten Lichtstrahlen mit einem großen Verhältnis des gebeugten Lichts. Die in erster bis. dritter Ordnung durchgehenden und gebeugten Lichtstrahlen können dadurch erhalten werden, daß gleichzeitig wenigstens zwei der folgenden drei Bedingungen erfüllt sind :

(i). das Verhältnis des in Lter Ordnung gebeugten Lichts zum einfallenden Licht liegt oberhalb 1 % und unterhalb 5 % ; (ii) das Verhältnis des in 2.ter Ordnung gebeugten Lichts zum einfallenden Licht ist 1,Ό % und darüber, ' ·. und 4· % und darunter,

(iii) das Verhältnis des in dritter Ordnung gebeugten • Lichts ist 1,0 % und darüber, und 3 % und darunter.

· Es ist wünschenswert, daß in jedem Fall das Verhältnis für die O. te Ordnung 15$ und darunter ist, Hand für die erste Ordnung zwischen 0,1 und 10 5? ,· für die zweite Ordnung zwischen 0,5 und 5 % und für die dritte Ordnung zwischen 0,1 und 5% liegt. Vorzugsweise- erfüllt das Verhältnis des gebeugten Lichts zum in O.ter Ordnung gebeugten Licht gleichzeitig mindestens'zwei der folgenden drei Bedingungen:

(iv) das Verhältnis des in erster Ordnung gebeugten Lieh'ts zu dem in nullter Ordnung gebeugten Licht liegt ' zwischen o,5 und 3»o,

(v) das Verhältnis des in zweiter Ordnung gebeugten Lichts liegt zwischen 0,3 und 2,0, und . (vi) das Verhältnis des in dritter Ordnung gebeugten Lichts liegt zwis.chen 0,2 und 1,0.

Weicht man von den obigen Bedingungen ab, d.h., wenn

das in nullter Ordnung durchgehende Licht den größten Teil einnimmt, erscheint ein heller Flecken im Mittelteil des Sucherschirms, der mit der Einstellscheibe versehen ist, und das umgebende Gebiet wird leicht verdunkelt, wenn die Objektivöffnung verengt wird (das Objektiv abgeblendet wird) oder ein Objektiv mit einer großen Brennweite verwendet wird. Dies rührt · daher, daß man einen Schatten der Objektivpupille sieht, der dadurch nicht wahrnehmbar gemacht werden kann, daß

,10 das in nullter Ordnung durchgehende Licht verringert wird. Wenn ferner zwei benachbarte Ordnungen des gebeugten Lichts kleine Verhältnisse haben, ergibt sich ein Nachteil dergestalt, daß abruptes Abdunkeln beim Abblenden auftritt.

. . ·

Wie vorstehend ausgeführt, besitzt die erfindungsgemäße Einstellscheibe eine zweidimensionale Periodenstruktur;, diese Struktur hat hervorragende Eigenschaften, so daß durch Erfüllen der Bedingungen für das durch die Periodenstruktur gebeugte Licht, wie sie vorstehend genannt worden sind, das Problem gelöst werden kann, das auftritt, wenn die erfindungsgemäße Streuplatte als Sucherschirm einer photographischen Kamera verwendet wird, wodurch eine in hoher Weise ideale Scheibe geschaffen wird, die eine helle Sicht und ein klares

Bild liefert und eine hochgenaue Entfernungsmessung • erlaubt.

Beschrieben wird .eine Einstellscheibe für photographisehe Kameras etc., die aus einer Vielzahl von mikrolinsenf örmir{en gekrümmten Flächen aufgebaut ist, die auf der Oberflüche oiner Trägerplatte mit einem Abstand zwischen 5 .und 30 pm angeordnet sind, wobei weitere /jekrümmba Flächen in den Grenzgebieten zwischen den . mikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen mit einer zu der Krümmung der mikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen entgegengesetzten Krümmung angeordnet sind.

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Claims (11)

1. Ticrvrwe - Rnui mr - Kimme ·· ···· Patentanwälte und

   IEDTKE " DUHLING IXINNE · j _#* iVe^fr&ter bejn?EPA

   GD 0101-^1*7'*** * DrpC-Irig.'hC TiedtKe

   RUPE - Γ ELLMANN 3 1 2 5 3 1 7 öipl.-'Chem. G. Bühling

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

   Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

   Tel.: 089-539653

   Telex: 5-24 845 tipat

   cable: Germaniapatent München

   27. Juni 1981 DE 1373

   Patentansprüche

   ^I .j Einstellscheibe, gekennzeichnet durch

   a) eine Vielzahl von mikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen-, die auf einer Trägerplatte mit. einer Wiederholperiode zwischen 5 und 30 μπι angeordnet sind, und

   b) eine Vielzahl von gekrümmten Flächen, die in den Grenz· räumen zwischen mikrolinsenfb'rmigen gekrümmten Flächen angeordnet sind und eine zu der Krümmung der mikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen 'entgegengesetzte Krümmung haben.
2. 2. Einstellscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenverteilung T(x,y) der Oberfläche der Einstellscheibe, auf der die mikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen angeordnet sind, durch die folgende Gleichung gegeben ist :

   ' T(x, y) =i [3 + 2{cos χ · cos*^3y + cos 2x}]

   wobei χ und y orthogonale Koordinaten in einer zur Einstellscheibe parallelen Ebene sind.
3. 3. Einstellscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenverteilung T(x,y) der Oberfläche

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

   der Einstellscheibe, auf der die mikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen angeordnet sind, durch die folgende Gleichung gegeben ist :

   ο T(x, y) = 1/4 (cos χ + cos y)

   wobei χ und y orthogonale Koordinaten in einer zur Einstellscheibe' parallelen Ebene sind.
4. 4·. Einstellscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenverteilung T'(x,y) der Oberfläche der Einstellscheibe, auf der die raikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen angeordnet sind, durch die folgende Gleichung gegeben ist:

   Τ'(χ, y) = A.log₁₀{ctT(x, y) + ß} + B

   mit T(x, y) = 1/9 [3 + 2{cos x-cos/3y + cos 2x}] oder _{T(X/ y) = 1/4(cos x + cos y)}2_;

   wobei χ und y orthogonale Koordinaten in einer zur Einstellscheibe parallelen Ebene sind.
5. 5. Einstellscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

   zeichnet,"daß die mikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen . unterschiedliche Teilungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen haben.
6. 6. 'Einstellscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

   zeichnet, daß die mikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen . und die gekrümmten Flächen mit einer zu der Krümmung dermikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen entgegengesetzten ■Krümmung eine derartige Form haben, daß das Flächenverhältnis zwischen ihnen von 1 : 1 abweicht.

   .
7. 7. Einstellscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, -daß, wenn Licht mit einer Wellenlänge von

   •» ' *·β ο * * ·. O I ~/L JOI/

   ο · * β m,

   550 nm auftrifft, die Menge des in nullter Ordnung durchgehenden· Lichts 0,5$ bis 10$ der Menge des einfallenden Lichts beträgt, und daß ferner mindestens zwei der folgenden drei Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind :

   (i) das in erster Ordnung durchgehende und gebeugte Licht beträgt 1,0/S und darüber, sowie 5 % und darunter, (ii) das in zweiter Ordnung durchgehende und gebeugte Licht beträgt 1,0 % und darüber, sowie k ^.und darunter, (iü) das in dritter Ordnung durchgehende und. gebeugte Licht beträgt 1,0 % und darüber, sowie 3 % und darunter.
8. 8. Einstellscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des in nullter Ordnung durchgehenden Lichts und des durchgehenden und gebeugten Lichts anderer Ordnungen mindestens zwei der folgenden drei Bedingungen gleichzeitig erfüllt : (Lv) das in erster Ordnung durchgehende und gebeugte Licht beträgt 0,5xund darüber, sowie 3»0x und darunter,

   (v) das in zweiter Ordnung durchgehende und gebeugte Licht beträgt 0,3x und darüber, sowie 2*0 χ und darunter, .(vi) das in dritter Ordnung durchgehende und gebeugte Licht beträgt 0,2xund darüber, sowie 1,Ox und darunter.
9. 9. Einstellscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Bildprojektionsscheibe ist.
10. 10. Einsteilscheibe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Einstellscheibe einer photographischen Kamera bildet.
11. 11. Einstellscheibe nach Anspruch 7,8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie mittels eines optischen Herstellungsverfahrens hergestellt wird, das die folgenden Schritte aufweist : drei oder mehr wechselseitig interferierende Lichtstrahlen werden zur Bildung von zweidimensional periodischen Interferenzmustern überlagert, und die so erhaltenen Interferenzmuster werden auf ein Aufzeichnungsmaterial geleitet.