DE3900157C2

DE3900157C2 -

Info

Publication number: DE3900157C2
Application number: DE3900157A
Authority: DE
Inventors: Saburo Tokio/Tokyo Jp Sugawara; Toshiharu Tokio/Tokyo Jp Takahashi; Hideaki Tokio/Tokyo Jp Yuda; Moriyasu Tokio/Tokyo Jp Shirayanagi
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1989-01-04
Publication date: 1993-09-16
Also published as: JPH01277222A; JP2572626B2; US5085977A; US5081545A; DE3900157A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einstellscheibe für Kameras, die aus einer Platte aus optischen Werkstoff gebildet ist.

Aus der US-Patentschrift 40 71 292 ist eine Einstellscheibe insbesondere für Spiegelreflexkameras bekannt, bei der auf einer Platte aus optischem Werkstoff kegelförmige Linsenelemente nebeneinander angeordnet sind. Diesen Linsenelementen kann auch eine Mikrostruktur überlagert sein. Ferner ist es aus dieser Druckschrift bekannt, die Linsenelemente pyramidenförmig auszubilden, wobei die Kanten der hexagonalen Grundflächen nebeneinanderliegender Pyramidenelemente direkt aneinander anstoßen. Die Reliefstruktur kann entweder positiv in Form von Vorsprüngen oder negativ in Form von Vertiefungen in der Plattenoberfläche ausgebildet sein.

Auch aus der Druckschrift DE 31 25 317 A1 ist eine Einstellscheibe mit pyramidenförmigen Prismenelementen bekannt, bei denen jede Pyramide einen Neigungswinkel von 4° bzw. 8° aufweist. Die Teilung von regulär angeordneten mikrolinsenförmigen gekrümmten Flächen liegt in der Größenanordnung von 5 bis 30 µm.

Ähnliche Einstellscheiben sind auch in der Druckschrift DE 31 25 205 A1 sowie in der japanischen Druckschrift 1 48 728/82 und der inhaltlich entsprechenden Druckschrift US 45 67 123 beschrieben.

Fotografische Mikrolinsenraster und Verfahren zu deren Herstellung sind aus einer Veröffentlichung von R. Deml, U. Greis und F. Bestenreiner in der deutschen Zeitschrift OPTIK, 37, Heft 4, 1973, Seiten 439 bis 450, bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einstellscheibe für Kameras zu schaffen, welche gegenüber bekannten Einstellscheiben weiter verbessert ist und eine Abweichung der Einstellung eines eine Abbildung auf der Einstellscheibe erzeugenden Objektivs von der Fokuslage durch Verschleierung des auf der Einstellscheibe erzeugten Bildes besonders markant anzeigt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einstellscheibe in stark vergrößerter Darstellung im Grundriß,

Fig. 2 die Ausführungsform gemäß Fig. 1 im Schnitt längs der Linie I-I,

Fig. 3 eine weitere, dem Gegenstand von Fig. 1 ähnliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einstellscheibe mit durch Vertiefungen gebildeten Linsenelementen im Schnitt,

Fig. 4 eine weitere, dem Gegenstand von Fig. 1 ähnliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einstellscheibe mit einer zusätzlichen Mikrostruktur im Schnitt,

Fig. 5 einen Mikrolinsenelement einer Einstellscheibe gemäß Fig. 1,

Fig. 6 drei benachbarte Mikrolinsenelemente der in Fig. 5 gezeigten Art im Grundriß,

Fig. 7 ein Spektraldiagramm einer Einstellscheibe mit Mikrolinsenelementen gemäß Fig. 6,

Fig. 8 ein Farbendiagramm mit dem Spektrum des Lichts erster Ordnung für eine erfindungsgemäße Einstellscheibe im Vergleich mit einer bekannten Einstellscheibe,

Fig. 9(a) und 10(a) Umrißlinien von Modifikationen von Mikrolinsenelementen von Einstellscheiben mit anderen Neigungswinkeln der Flächen der Mikrolinsenelemente,

Fig. 11(a) und 12(a) Umrißlinien von Modifikationen von Mikrolinsenelementen von Einstellscheiben mit anderen Werten für die Tiefe der Mikrolinsenelemente,

Fig. 13(a) und 14(a) Umrißlinien von Modifikationen von Mikrolinsenelementen von Einstellscheiben mit anderem Verhältnis der planen Flächen der Mikrolinsenelemente,

Fig. 9(b), 10(b), 11(b), 12(b), 13(b) und 14(b) Spektraldiagramme zu den Einstellscheiben mit Mikrolinsenelementen gemäß Fig. 9(a), 10(a), 11(a), 12(a), 13(a) bzw. 14(a),

Fig. 15(a) und 15(b) eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einstellscheibe mit größerem Scheitelabstand sowie das zugehörige Spektraldiagramm,

Fig. 16(a) und 16(b) eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einstellscheibe mit kleinerem Scheitelabstand sowie das zugehörige Spektraldiagramm,

Fig. 17 eine Belichtungsvorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Einstellscheibe,

Fig. 18 einen Teilstrahlengang in der Vorrichtung nach Fig. 17,

Fig. 19 eine detaillierte Darstellung des Aufbaus einer Belichtungsvorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Einstellscheibe,

Fig. 20 und 21 Darstellungen zum Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Einstellscheibe,

Fig. 22 eine Ausführungsform einer Belichtungsvorlage zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Einstellscheibe im Grundriß,

Fig. 23 ein Diagramm zur Darstellung des Übertragungsprofils bei der Ausführungsform einer Belichtungsvorlage nach Fig. 22,

Fig. 24 das Oberflächenprofil eines Linsenelements, das mit der Belichtungsvorlage nach Fig. 22 und 23 hergestellt wurde,

Fig. 25 bis 28 Darstellungen zu einem weiteren Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Einstellscheibe,

Fig. 29 eine weitere Ausführungsform einer Belichtungsvorrichtung zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Einstellscheibe,

Fig. 30 eine Lochplatte aus der Vorrichtung nach Fig. 29 im Grundriß und

Fig. 31 die Anordnung einer Einstellscheibe in einer Reflexkamera.

Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführug der erfindungsgemäßen Einstellscheibe, bei welcher an der planen Oberfläche 30 einer Platte 10 aus optischem Werkstoff Linsenelemente 20 konvex als Erhebungen ausgebildet sind. Stattdessen können die Linsenelemente 20 auch konkav als Vertiefungen ausgebildet sein, wie aus Fig. 3 hervorgeht. 21 stellt den Scheitelpunkt eines konvexen Linsenelementes bzw. den tiefsten Punkt eines konkaven Linsenelementes dar. Mit 22 ist der gekrümmte Flächenbereich zwischen der Plattenoberfläche 30 und dem Scheitelpunkt bzw. tiefsten Punkt des Linsenelementes bezeichnet. Der Radius der einzelnen Linsenelemente ist mit D bezeichnet, der Abstand der Scheitelpunkte bzw. tiefsten Punkte benachbarter Linsenelemente trägt die Bezeichnung P.

Fig. 5 zeigt den Querschnittsaufbau eines Mikrolinsenelements (20), das als Vorsprung mit konvexer Linsenform auf einer Fläche (30) eines optischen Materials (10) gebildet wird. Die geneigte Fläche (22) des Linsenelements (20) mit konzentrischen Umrißlinien wird derart gebildet, daß sie allmählich von einem flachen Abschnitt (30) zum Scheitel (21) ansteigt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Brechungsindex (n) des optischen Werkstoffs 1,49136 und die Höhe (H_max) des Scheitels (21) ist 1,83 µm, wobei die Richtung des Vorsprungs gegenüber dem flachen Abschnitt (30) positiv ist.

Eine Anzahl der vorausgehend aufgeführten Mikrolinsenelemente (20) sind derart angeordnet, daß die Scheitel (21) dreier benachbarter Linsenelemente (20) ein gleichseitiges Dreieck bilden, wobei der Abstand (P) zwischen den Scheiteln benachbarter Linsenelemente 16 µm und der Radius (D) eines jeden rotationssymmetrischen Linsenelements 7,2 µm beträgt. Daher ist der durch die Beziehung

90 < (n - 1) · P · R < 130 (1)

wobei

R = tan^-1 (| H_max |/D)

festgelegte Neigungswinkel (R) gleich 14,26°, und der Abstand zwischen den durch die Beziehungen (2) bis (5) festgelegten Umrißlinien beträgt 1,44 µm.

Aus Gründen der Berechnung ist der in Fig. 5 gezeigte Mikrolinsenabschnitt derart ausgebildet, daß sein Querschnitt eine gerade Linie umfaßt, die die einzelnen Umrißlinien verbindet. Der Winkel gegenüber dem flachen Abschnitt (30) ist für die Position einer jeden Umrißlinie angegeben. Falls dies gewünscht wird, können die Winkelabschnitte des Querschnitts entfernt werden, um eine glatte Oberfläche zu bilden.

Entsprechend dem vorausgehend beschriebenen Aufbau liefern die Beziehungen (1) sowie

0,8 < | H_0,2D/H_max | < 1 (2)

0,4 < | H_0,4D/H_max | < 0,8 (3)

0,2 < | H_0,6D/H_max | < 0,6 (4)

0,1 < | H_0,8D/H_max | < 0,5 (5)

0,35 < D/P < 0,5 (6)

folgende Werte:

(1) (n - 1) · P ·R = 112,11
(2) | H_0,2D/H_max | = 0,905
(3) | H_0,4D/H_max | = 0,598
(4) | H_0,6D/H_max | = 0,402
(5) | H_0,8D/H_max | = 0,307
(6) D/P = 0,45

In den Gleichungen (2) bis (6) bedeutet H_max die Höhe (oder Tiefe) des Scheitels (oder Tals) eines kleinen Linsenelements, wobei die Richtung des Vorsprungs gegenüber dem flachen Abschnitt als positiv betrachtet wird; D bezeichnet den Radius des kleinen Linsenabschnitts; und H_xD bezeichnet die Höhe einer Umfangslinie mit dem Radius xD, wobei die Richtung des Vorsprungs gegenüber dem flachen Abschnitt als positiv betrachtet wird (siehe Fig. 2).

Eine Einstellscheibe mit dem vorausgehend beschriebenen Aufbau hat spektrale Kennwerte gemäß Fig. 7. Verglichen mit den bekannten Einstellscheiben liefert die Einstellscheibe gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung eine gleichförmige Verteilung der Intensitäten des Lichts einer Ordnung, die nicht größer als die dritte Ordnung ist für die R-, G- und B-Komponenten.

Wird ein unregelmäßiges Muster feiner Rauheiten auf der Oberfläche eines einzelnen Mikrolinsenelementes gebildet (Fig. 3), so verbreitert sich die spektrale Intensität des Lichts jeder Ordnung, um beim Entfokussieren einen natürlicheren Schleier zu liefern. Die Größe der zu bildenden Rauhigkeiten ist vorzugsweise etwa 0,3 µm, so daß diese nicht die grundlegende Geometrie der Mikrolinsenelemente beeinträchtigen.

Die Spektralfarbe des Lichts erster Ordnung, die durch die Einstellscheibe gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung erzeugt wird, ist wie durch einen Doppelkreis im Farbdiagramm der Fig. 8 angegeben, woraus ersichtlich ist, daß diese Einstellscheibe ein Licht erster Ordnung liefert, das näher an Weiß liegt als die Farbe, die durch eine bekannte Einstellscheibe erzeugt wird, die konische Linsenabschnitte verwendet (wie durch einen Kreis dargestellt ist) sowie eine weitere bekannte Einstellscheibe, die kugelförmige Linsenabschnitte verwendet (wie durch einen Punkt angegeben ist).

Die Fig. 9 bis 14 zeigen Abänderungen der Einstellscheibe gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Geometrie der Mikrolinsenelemente entsprechend den Beziehungen (1) bis (6) verändert ist. Die Fig. 9(a) bis 14(a) zeigen Querschnitte der geänderten Einstellscheiben und die Fig. 9(b) bis 14(b) zeigen ihre spektralen Kennwerte.

Es sei zunächst der Fall betrachtet, bei welchem der durchschnittliche Neigungswinkel R der geneigten Fläche (22) des Mikrolinsenelementes (20) gemäß der Beziehung (1) geändert wird, indem die Höhe H_max des Scheitels eingestellt wird, und der Abstand zwischen den Scheiteln P, und die Fläche des flachen Abschnitts (30) gleich bleiben. Die Ergebnisse sind in den Fig. 9 und 10 dargestellt.

Im Fall der Fig. 9 beträgt H_max 1,62 µm, P = 16 µm und R = 12,68°, was kleiner als R = 14,26° bei der ersten Ausführungsform ist. Die Beziehung (1) ergibt den Wert (n-1) · P · R = 99,69.

Im Falle der Fig. 10, ist H_max = 1,90 µm, P = 16 µm und R = 15,45°, was größer ist als der bei der ersten Ausführungsform vorgesehene Wert. In diesem Falle liefert die Beziehung (1) den Wert (n-1) · P · R = 121,46.

Die spektralen Kennwerte der beiden Fälle sind aus Fig. 9(b) und 10(b) ersichtlich. Da die Beziehung (1) durch beide Fälle befriedigt wird, ist keine Verschlechterung im Abgleich der Lichtintensität für einzelne Farben oder ihre Diffusionskennwerte gegeben, obgleich einige Unterschiede in der spektralen Intensität insgesamt vorliegen.

Zweitens sei der Fall betrachtet, bei welchem die Tiefe des begrenzten Abschnitts (22a), wie er durch die Beziehungen (2) bis (5) relativ zur Gesamtform der geneigten Fläche geändert wird, wobei die Fläche des flachen Abschnitts (30) und die Höhe (H_max) des Scheitels gleich bleiben. Die Ergebnisse sind in den Fig. 11 und 12 dargestellt.

Im Falle der Fig. 11 wird die Tiefe des begrenzten Abschnitts schmaler bemessen als bei der ersten Ausführungsform, indem folgende Werte verwendet werden:

(2) |H_0,2D/H_max | = 0,904
(3) |H_0,4D/H_max | = 0,643
(4) |H_0,6D/H_max | = 0,446
(5) |H_0,8D/H_max | = 0,308

In dem in Fig. 12 dargestellten Fall wird die Tiefe des begrenzten Abschnitts größer statt geringer bemessen als bei der ersten Ausführungsform, indem folgende Werte verwendet werden:

(2) |H_0,2D/H_max | = 0,904
(3) |H_0,4D/H_max | = 0,552
(4) |H_0,6D/H_max | = 0,358
(5) |H_0,8D/H_max | = 0,305

Wie aus den in den Fig. 11(b) und 12(b) dargestellten spektralen Kennwerten ersichtlich ist, neigt das Licht nullter Ordnung dazu, im früheren Fall stärker als im letzteren Fall zu sein, jedoch ist die Gesamtabstimmung zwischen den Spektren der einzelnen Ordnungen des Lichts gleichmäßiger bei beiden Fällen als beim System des Stands der Technik.

Drittens sei der Fall betrachtet, bei welchem die zwei dimensionalen Verhältnisse des Mikrolinsenelements (20) und des flachen Abschnitts (30) gemäß der Beziehung (6) mit dem Scheitelzwischenabstand (P) geändert werden, während die Form der geneigten Fläche (22) gleich bleibt. Die Ergebnisse sind in den Fig. 13 und 14 dargestellt.

In dem in Fig. 13 dargestellten Fall ist das vom flachen Abschnitt (30) eingenommene Verhältnis verringert, indem der Radius (D) des Mikrolinsenelements auf 7,4 µm erhöht wird, was um 0,2 µm größer als der bei der ersten Ausführungsform verwendete Wert ist. In diesem Falle ergibt die Beziehung (6): D/P = 0,4625.

Für den in Fig. 14 dargestellten Fall wird das vom flachen Abschnitt (30) eingenommene Verhältnis größer als bei der ersten Ausführungsform gemacht, indem D = 6,8 µm festgelegt wird. In diesem Fall ergibt die Beziehung (6) für D/P einen Wert von 0,425.

Spektrale Kennwerte, die für praktische Zwecke zufriedenstellend sind, können erzielt werden, falls die Beziehung (6) erfüllt ist. Wie aus den Fig. 13(b) und 14(b) ersichtlich ist, kann das Verhältnis des flachen Abschnitts (30), das bei den bekannten Systemen nicht verwendet wird, erhebliche Einwirkungen auf die spektralen Kennwerte ausüben.

Nachstehend wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben, bei welcher die Scheitelzwischenabstände P der Einstellscheibe mit der Scheitelhöhe H_max geändert werden, während die Werte zur Erfüllung der Beziehungen (2) bis (6) die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform bleiben.

Zunächst sei der Fall betrachtet, bei welchem der Scheitelzwischenabstand P gemäß Fig. 15(a) um einen Faktor von 1,25 auf 20 µm erhöht wird. Da die Höhe H_max des Scheitels gleich 1,83 µm ist, was das gleiche ist wie bei der ersten Ausführungsform, ist die Höhe der einzelnen Umrißlinien ebenfalls die gleiche wie in Fig. 5. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Durchschnittsneigung R gleich 11,49° ist und daß der verwendete Wert von (n-1) · P · R zur Erfüllung der Beziehung (1) gleich 112,91 ist. Der Abstand zwischen den Umrißlinien, die mit einer Schrittweite im Abstand voneinander liegen, die das 0,2fache des Radius D beträgt, ist 1,8 µm.

Eine Einstellscheibe mit dem vorausgehend beschriebenen Aufbau hat die spektralen Kennwerte gemäß Fig. 15(b), die gleich jenen nach Fig. 7 sind, die die spektralen Intensitäten von Licht verschiedener Ordnungen darstellt, die bei der ersten Ausführungsform erhalten werden, außer daß die Gesamtverteilung der Position der Spektren im Maßstab verringert ist.

Zweitens sei der Fall angenommen, bei welchem der Scheitelzwischenabstand P auf 12,8 µm verringert ist, was gemäß Fig. 16(a) um den Faktor 0,8 geringer als der bei der ersten Ausführungsform verwendete Wert ist. Die Höhen der Scheitel und jeder Umrißlinie sind die gleichen wie jene nach Fig. 5. Die Durchschnittsneigung R beträgt 17,625°, der Wert von (n-1) · P · R, der verwendet wird, um der Beziehung (1) zu genügen, beträgt 110,85, und der Abstand zwischen den Umrißlinien, die eine Schrittweite gleich dem 0,2fachen des Radius D aufweisen, beträgt 1,152 µm.

Eine Einstellscheibe mit dem vorausgehend beschriebenen Aufbau hat die spektralen Kennwerte gemäß Fig. 16(b), die gleich der Fig. 7 ist, die die spektralen Intensitäten von Licht verschiedener Ordnung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt, außer daß die Gesamtverteilung der Positionen der Spektra verbreitert ist.

Die vorausgehende Beschreibung zeigt, daß durch die richtige Wahl des Scheitelzwischenabstands P ohne Änderung der zur Befriedigung der Beziehungen (2) bis (6) verwendeten Werte das erzielte Diffusionsverhalten des Lichts frei gesteuert werden kann, ohne daß irgendeine Änderung in der Schleier- oder Farbabstimmung verursacht wird, die durch die spektralen Intensitäten des Lichts der verschiedenen Ordnungen bestimmt wird.

Falls man eine Mikrostrukturanordnung erhalten möchte, die eine Anzahl planarer kreisförmiger Mikrolinsenabschnitte aufweist, die wie bei den vorausgehend beschriebenen Einstellscheiben in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind, so wird eine Schicht aus lichtempfindlichen Material (100), wie beispielsweise ein Photoresist, die eine Intensitätsverteilung des Lichts in ein Oberflächenrelief umformt, über eine telezentrische Linse (110) und eine Mikrolinsenanordnung (120) mit Lichtstrahlen belichtet, die eine konzentrische Intensitätsverteilung ID aufweisen, die den einzelnen Elementen des zu erhaltenden feinen Musters zugeordnet ist, oder einzelnen Mikrolinsenabschnitten einer Einstellscheibe entsprechend den Übertragungskennwerten einer Schicht des lichtempfindlichen Materials (100), wie aus Fig. 17 ersichtlich ist.

Welche Methode auch verwendet wird, es können Lichtstrahlen der gewünschten Intensitätsverteilung erhalten werden, indem eine ebene Lichtquelle (150) mit einer Übertragungskarte (160) kombiniert wird, die gemäß Fig. 18 ein vorbestimmtes Übertragungsmuster aufweist. Wie aus Fig. 18 hervorgeht, ist die Übertragungskarte (160) am Brennpunkt der telezentrischen Linse (110 oder 130) in einer Richtung angebracht, wo die Linse Brechkraft besitzt, und dies ist wirksam, um eine Verschlechterung des Bildes zu verhindern, das durch außerachsig liegende Mikrolinsenelemente gebildet wird.

Das Bezugszeichen (101) in Fig. 18 bezeichnet ein Substrat mit einem Überzug der lichtempfindlichen Schicht (100).

Gemäß Fig. 19 umfaßt das optische System der Belichtungsvorrichtung eine Lampe (151), einen reflektierenden Spiegel (152) zum Kollimieren der aus der Lampe (151) austretenden Lichtstrahlen, eine zerstreuende Konkavlinse (153) zum Zerstreuen des kollimierten Lichts, was eine vorbestimmte Ausbreitung, sowie eine erste und zweite Kollimatorlinse (154, 155), und eine erste und zweite Streuungsplatte (156, 157) zur gleichförmigen Beleuchtung einer Übertragungskarte (160). Diese Elemente sind der in Fig. 18 dargestellten ebenen Lichtquelle (150) äquivalent. Anschließend an diese Elemene sind die Übertragungskarte (160), die telezentrische Linse (110), die Mikrolinsenanordnung (120) und die Schicht aus lichtempfindlichem Material (100) in dieser Reihenfolge gemäß Fig. 18 längs einer optischen Bahn angeordnet.

Soll ein positiv wirkender Photoresist als lichtempfindliche Schicht (100) verwendet werden, ist es wünschenswert, eine Xenonlampe für die Lampe (151) zu verwenden.

Gemäß dem vorausgehend beschriebenen Aufbau beleuchten die aus der Lampe (155) austretenden Lichtstrahlen die Übertragungskarte (160) durch die Wirkung der Kollimatorlinsen und der Streuungsplatten über ihre gesamte Oberfläche. Die durch die Übertragungskarte (160) hindurchtretenden Strahlen werden durch die telezentrische Linse (110) derart geführt, daß sie auf alle Mikrolinsenelemente (121) gemäß Fig. 20 in Normalrichtung auffallen, wodurch Bilder auf der lichtempfindlichen Schicht (100) entstehen, die in ihrer Anzahl jener der Mikrolinsenelemente entsprechen, die eine Intensitätsverteilung haben, die dem Muster auf der Übertragungskarte (160) zugeordnet ist. Durch die Durchführung der Belichtung während einer vorbestimmten Zeitspanne kann eine Mikrostrukturanordnung mit einer Anzahl hoher und niedriger Punkte in einem Muster im Einklang mit der Intensitätsverteilung erhalten werden.

Ist die Schicht aus lichtempfindlichem Material (100) wie im Falle eines Photoresists positiv-wirkend, und werden konzentrische Zonen auf der Übertragungskarte (160) gebildet, deren Duchlässigkeit sich von der Mitte nach außen hin verringert, so kann eine Mikrostruktur des gleichen Typs wie die in Fig. 3 dargestellte Einstellscheibe gebildet werden. Diese Mikrostruktur umfaßt eine Anzahl konkaver Mikrolinsenabschnitte (20) und dazwischen gemäß Fig. 21 angeordnete flache Abschnitte (30).

Genauer ausgedrückt kann durch Bildung konzentrischer Zonen Z1 bis Z7 auf der Übertragungskarte (160), die gemäß Fig. 22 einen Durchmesser von 90 mm aufweist, wobei die jeweiligen Zonen gemäß Fig. 23 unterschiedliche Durchlässigkeiten haben, eine Anzahl konkaver Reliefs mit dem in Fig. 24 dargestellten Profil gebildet werden. Das Profil dieser Reliefs ist das gleiche wie die Form der in Fig. 5 im Einklang mit der ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellten Einstellscheibe, mit der Ausnahme, daß die hohen Punkte an jener Einstellscheibe niedrig gemacht sind und daß die niedrigen Punkte hoch gemacht sind, und somit folgenden Bemessungen entsprechen:

Tiefe des Tals: H_max = -1,83 µm
Durchmesser des Mikrolinsenabschnitts 2D = 14,4 µm
Abstand zwischen den Tälern: P = 16 µm.

Bei der Herstellung der vorausgehend beschriebenen Reliefs wurde der Abstand zwischen der Übertragungskarte (160) und der Mikrolinsenanordnung (120) auf 200 mm eingestellt. Jedes der Linsenelemente der Mikrolinsenanordnung (120) hatte einen Krümmungsradius von 26 µm, einen Brechungsindex von 1,71 und eine Brennweite von 36,62 µm, und der Abstand zwischen der Mikrolinsenanordnung (120) und der Schicht aus lichtempfindlichem Material wurde im Hinblick auf die sphärische Aberration auf 32 µm eingestellt.

Besteht ein Muster von zu erzeugenden hohen und niedrigen Punkten aus Elementen, die wie bei der bekannten Einstellscheibe in Anlage miteinander stehen, so ist es schwierig, klare Grenzen zwischen den hohen und niedrigen Punkten zu bilden, und infolgedessen ist das vorausgehend beschriebene Verfahren nicht geeignet, wo enge Toleranzen erforderlich sind. Sind jedoch Bereiche, die nicht belichtet werden sollen, zwischen den einzelnen Elementen des Musters aus hohen und niedrigen Punkten vorhanden, so können diese vollständig unabhängig voneinander gebildet werden, und es wird dabei eine hohe Genauigkeit der Abmessungen sichergestellt. In einem derartigen Fall kann das vorausgehend beschriebene Verfahren mit Vorteil verwendet werden. Aus diesem Grund ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Bildung einer Mikrostrukturanordnung brauchbar, um die bereits beschriebene Einstellscheibe zu bilden. Der vorausgehend beschriebene Belichtungsvorgang eignet sich zur Bildung einer ausreichend zufriedenstellenden Mikrostukturanordnung. Jedoch unterliegt die Schicht des lichtempfindlichen Materials selbst in hohem Maße einer Zersetzung. Daher muß das auf dieser lichtempfindlichen Schicht gebildete Muster, um für praktische Anwendungen brauchbar zu sein, auf einen anderen Werkstoff übertragen werden oder im Falle einer Einstellscheibe auf ein Acrylharz.

Um diesem Erfordernis zu entsprechen, wird die Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht (100), die durch den Belichtungsschritt hergestellt wurde, mit einem elektrisch leitenden Werkstoff, wie beispielsweise Nickel oder Silber, plattiert und anschließend einer Elektroformung unterzogen, um das Oberflächenrelief auf der lichtempfindlichen Schicht gemäß Fig. 25 in einer Form (170) zu reproduzieren. Fig. 26 zeigt eine Form, von welcher die Schicht des lichtempfindlichen Materials (100) und das Substrat (101) nach der Elektroformung entfernt worden sind.

Im nächsten Schritt wird das feine Muster auf der Oberfläche der Form (170) auf einen geeigneten Werkstoff, wie beispielsweise ein Acrylharz (180), übertragen, wie aus Fig. 27 hervorgeht. Als Ergebnis kann eine Mikrostrukturanordnung mit dem gleichen Profil wie jenes der Oberfläche der lichtempfindlichen Schicht (100) gemäß Fig. 28 erhalten werden.

Der vorausgehend beschriebene Fall bezieht sich auf die Verwendung eines positiv-wirkenden lichtempfindlichen Materials zur Bildung eines Musters aus konkaven Flächen. Es sollte jedoch beachtet werden, daß ein Muster konvexer Flächen gebildet werden kann, indem die gleichen Vorgänge mit einem negativ-wirkenden lichtempfindlichen Material wiederholt werden.

Fig. 29 zeigt ein Verfahren zur Bildung einer Mikrostrukturanordnung entsprechend einer weiteren Ausführungsform. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vorausgehenden Ausführungsform dadurch, daß eine Gruppe von Löchern (200) anstelle der Mikrolinsenanordnung verwendet wird. Löcher (201) sind in einer regelmäßigen rechtwinklige Dreiecke bildenden Folge auf einem Folienwerkstoff (202) angebracht. Andere Bauelemente der vorliegenden Ausführungsform sind die gleichen, wie sie in der vorausgegangenen Ausführungsform verwendet werden und brauchen nicht im einzelnen erläutert werden, da sie durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden.

Wird eine Gruppe von Löchern (200) verwendet, so ist eine längere Zeitspanne erforderlich, um den Belichtungsschritt unter den gleichen Bedingungen, wie sie bei der vorausgehenden Ausführungsform verwendet werden, zu beenden, aber das gebildete Oberflächenrelief ist im Grunde das gleiche wie es bei der Verwendung einer Mikrolinsenanordnung erzielt wird.

Wie vorausgehend beschrieben wurde, umfaßt die Einstellscheibe gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Anzahl Mikrolinsenabschnitte, zwischen denen ein flacher Abschnitt gebildet wird. Darüber hinaus hat jeder der Mikrolinsenabschnitte eine Form, die keinen winkelförmigen Abschnitt aufweist. Daher kann eine Linsengeometrie, die den spezifischen Konstruktionsanforderungen genügt, relativ mühelos erhalten werden, und die erzeugte Einstellscheibe gewährleistet eine beständige Einsatzfähigkeit, ohne eine Körnigkeit zu verursachen, die ansonsten auftreten würde, falls die Form der einzelnen Mikrolinsenabschnitte ungleichmäßig wäre.

Falls den hier angegebenen Bedingungen genügt wird, können die Intensitäten der Spektra von Licht einer Ordnung, die nicht größer als drei ist, für die drei Grundfarben gleichförmig gehalten werden, wodurch beim Entfokussieren ein natürlicher Schleier erzeugt wird. Als weiterer Vorteil kann ein Spezialobjektiv, wie beispielsweise ein Spiegelobjektiv mit großer F-Zahl, in einer einäugigen Reflexkamera verwendet werden, ohne daß ein wesentliches Farbungleichgewicht erzeugt wird.

Der Schleier, der beim Entfokussieren auftritt, kann natürlicher erscheinen, wenn feinere Rauhigkeiten auf der Oberfläche der Mikrolinsenanordnung gebildet werden.

Das Verfahren zur Bildung einer Mikrostrukturanordnung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung stützt sich auf den Gedanken zur Herstellung einer Anzahl Bilder, indem jene Lichtstrahlen durch eine Mikrolinsenanordnung geschickt werden, die eine Intensitätsverteilung aufweisen, die den Einzelelementen eines feinen, zu erzielenden Musters zugeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, daß, falls eine Übertragungskarte verwendet werden soll, lediglich ein einzelnes Muster auf der Übertragungskarte gebildet zu werden braucht, das jedem der Elemente des feinen zu erzeugenden Musters entspricht, so daß es im Vergleich mit bekannten Verfahren einfach wird, eine Übertragungskarte zu bilden oder zu modifizieren.

Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Bildung eines größeren Musters als bekannte Verfahren, wodurch eine größere Flexibilität in der Festlegung der Intensitätsverteilung der Lichtstrahlen gegeben ist. Infolgedessen kann selbst ein kompliziertes Muster feiner Rauhigkeiten, das infolge der Begrenzungen des Herstellungsverfahrens schwierig auszubilden war, mühelos gebildet werden.

Im Laborversuch konnte eine Form realisiert werden, die kleiner als 0,1 µm war.

Fig. 31 zeigt die Anordnung einer Einstellscheibe in einer Reflexkamera im einzelnen.

Es sei in diesem Falle angenommen, daß ein Teleobjektiv (Spiegelobjektiv) des Reflextyps mit großem F-Wert an einer einäugigen Reflexkamera angebracht ist. Gemäß Fig. 31 hat die Austrittspupille (E.P.) des Spiegelobjektivs eine Ringform, so daß Licht (L₁) erster Ordnung auf die Einstellscheibe (F.S.) fällt, aber nicht Licht (L₀) null'ter Ordnung. Hat daher die verwendete Einstellscheibe einen derart schlechten Farbabgleich, daß der Abgleich der spektralen Intensität zwischen dem Licht nullter Ordnung und erster Ordnung in bezug auf die R- und B- Komponenten umgekehrt ist, so tritt im zentralen Abschnitt des Suchers eine ungleichmäßige Farbverteilung auf, wenn die Betrachtung seitens des Auges E eines Betrachters durch ein Okular E.L. erfolgt.

Claims

1. Einstellscheibe für Kameras, die aus einer Platte (10) aus optischem Werkstoff gebildet ist, umfassend

(a) mehrere kleine rotationssymmetrische Linsenelemente (20), die an einer Fläche der Platte (10) angeordnet sind und zusammen ein regelmäßiges Muster bilden, und
(b) ebene Bereiche (30), die durch die Fläche der Platte (10) gebildet sind und eine Umrißlinie eines jeden Linsenelementes (20) umgeben,
(c) wobei jedes Linsenelement (20) konvex als Erhebung oder konkav als Vertiefung (21) an der Platte (10) ausgebildet ist,
(d) wobei jedes Linsenelement wenigstens aus einem ersten Kalottenteil, einem diesen ringförmig umgebenden mittleren Kalottenteil und einem diesen wiederum ringförmig umgebenden äußeren Kalottenteil besteht und
(e) wobei die Oberfläche des mittleren Kalottenteils zur Fläche der Platte (10) geringer geneigt ist als die angrenzenden Flächenbereiche der ersten und äußeren Kalottenteile.

2. Einstellscheibe nach Anspruch 1, bei welcher jedes Linsenelement (20) folgenden Bedingungen genügt: 0,8 < H_0,2D/H_max < 1,0
0,4 < H_0,4D/H_max < 0,8
0,2 < H_0,6D/H_max < 0,6
0,1 < H_0,8D/H_max < 0,5worin bedeuten:
D = Radius des Linsenelementes,
H_max = Höhe bzw. Tiefe der Erhöhung bzw. Vertiefung des Linsenelementes und
H_0,2D, H_0,4D, H_0,6D, H_0,8D = Höhe bzw. Tiefe der Umrißlinie des Flächenbereiches des Linsenelementes mit den Radien 0,2D, 0,4D, 0,6D bzw. 0,8D.

3. Einstellscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher folgende Bedingung erfüllt ist: 90 < (n - 1) PR < 130mitR = tan^-1 (H_max/D),worin bedeuten:
n = Brechzahl des optischen Werkstoffes der Platte (10),
P = Abstand zwischen den Erhebungen bzw. Vertiefungen benachbarter Linsenelemente (20) in µm,
D = halber Durchmesser des Linsenelementes,
H_max = Höhe bzw. Tiefe der Erhöhung bzw. Vertiefung des Linsenelementes und
R = Neigungswinkel in Winkelgraden.

4. Einstellscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher folgende Bedingung erfüllt ist: 0,35 < D/P < 0,5,worin bedeuten:
P = Abstand zwischen den Erhebungen bzw. Vertiefungen benachbarter Linsenelemente,
D = halber Durchmesser des Linsenelementes.

5. Einstellscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher den Linsenelementen (20) und den die Umrißlinien der Linsenelemente umgebenden ebenen Bereichen (30) eine Feinstruktur überlagert ist.