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Mehrbrennweitige Linse, vorzugsweise Feldlinse Es ist beispielsweise
bei Verwendung einäugiger Spiegelreflexkameras üblich, das Sucherbild durch eine
Feldlinse aufzuhellen. Ohne Verwendung einer mattierten Fläche ist nämlich eine
einwandfreie Ausleuchtung des Sucherbildes nur möglich, wenn, wie bei Fernrohren
üblich, die Pupille des Aufnahmeobjektivs in der Nähe der Augenpupille des Beobachters
abgebildet wird. Da der Augenabstand zum Sucherbild nur wenig variiert werden kann,
folgt aus den Abbildungsgesetzen, daß auch der Abstand der Objektivpupille zum Sucherbild
sich nicht wesentlich ändern darf. Werden auswechselbareObjektivsysteme mit unterschiedlicher
Brennweite benutzt, so ändert sich im allgemeinen auch der Abstand der Ojektivpupille
zur Bildebene. Um die Objektivpupille in jeder Lage in die Augenpupille des Beobachters
abbilden zu können, müßte man sich auswechselbarer Feldlinsen bedienen, die dem
jeweilig benutzten Objektiv bezüglich seiner Pupillenlage angepaßt sind.
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Die Feldlinse bildet meist mit anderen zur Entstehung des Sucherbildes
benötigten optischen Elementen eine Baueinheit, so daß ihre Auswechselbarkeit nicht
ohne weiteres durchzuführen ist.
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Wird hierauf verzichtet, so müßte die Feldlinse als mehrbrennweitige
Linse ausgebildet werden. Derartige Doppelfokuslinsen ermöglichen die gleichzeitige
Abbildung verschieden weit entfernter Gegenstände, wobei bestimmte Abschnitte der
Linse für die eine Brennweite und die Restlinse für die andere Brennweite ausgebildet
sind. Wenn die Objektivpupille beim Brennweitenwechsel in Augennähe abgebildet werden
soll, müßte jede der beiden unterschiedlichen Brechkräfte sich über die ganze Linse
erstrecken, was praktisch nicht möglich ist.
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Um ein Auswechseln der Feldlinse beim Wechsel von Objektivsystemen
unterschiedlicher Brennweite zu umgehen, und eine Ausdehnung der beiden unterschiedlichen
Brechkräfte wenigstens - näherungsweise über die gesamte Linsenfläche zu ermöglichen,
wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die mehrbrennweitige Linse als Fresnelsche
Stufenlinse auszubilden, und die Neigung ihrer einzelnen Stufen in beliebiger Reihenfolge
vorzugsweise abwechselnd der einen oder anderen, die Brennweite bestimmenden Krümmung
anzupassen.
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Fresnelsche Stufenlinsen sind an sich bekannt. Sie bestehen aus einer
Vielzahl konzentrischer Ringe, deren Oberflächen im Prinzip die gleiche Neigung
zur optischen Achse besitzen wie die sphärische oder asphärische Fläche einer entsprechenden
Vollinse im Bereich der jeweiligen Ringstufe.
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Gibt man den einzelnen Ringstufen abwechselnd eine Neigung entsprechend
der einen oder anderen Krümmung, die den unterschiedlichen Brennweiten zukommt,
so werden beide Brechkräfte, wie beabsichtigt, wenigstens näherungsweise über die
gesamte Linsenfläche verteilt. Um Störungen des Bildeindrucks durch die abwechselnd
hellen und dunklen Kreisringe zu unterdrücken, genügt es, die- Ringstufen mit hinreichend
kleiner Breite herzustellen.
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Eine Fresnelsche Stufenlinse mit den angegebenen Merkmalen kann derart
hergestellt werden, daß sich sämtliche Stufen auf einer Seite befinden. Man kann
aber auch die unterschiedlichen Brennwerten zugeordneten Stufen auf gegenüberliegenden
Seiten der Stufenlinse derart anordnen, daß in jeder Ringstufe einer zur optischen
Achse geneigten Fläche eine zur optischen Achse senkrechte Fläche gegenüberliegt.
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Eine andere Möglichkeit, eine mehrbrennweitige Stufenlinse herzustellen,
besteht darin, daß die einer Brennweite zugeordneten Stufen auf einer Seite der
Linse angeordnet werden, und die andere Seite Stufen erhält, deren resultierende
Wirkung mit Stufen der gegenüberliegenden Seite einer anderen Brennweite entspricht.
Stufen dieser Art, die nur mit der gegenüberliegenden wirksam sind, können sich
über den Gesamtquerschnitt der Linse oder nur über einzelne Ringstufen erstrecken.
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Wie bei einer Fresnelschen Stufenlinse, die eine einzige Brennweite
besitzt, können die Ringstufen unterschiedlicher Neigung in beliebiger Reihenfolge
über die ganze Linsenoberfläche sich erstrecken.
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Bekanntlich ist die Wirkung jeder sphärischen Linse in ihrem zentralen
Teil am schwächsten, in ihren Randpartien dagegen am stärksten. Infolgedessen besitzen
die Fresnelschen Stufenlinsen in Nachbarschaft der optischen Achse Ringstufen mit
geringer Neigung im Gegensatz zu den äußeren Stufen. Weil es ferner die Aufgabe
von Feldlinsen
und damit von Fresnelschen Stufenlinsen ist, in erster
Linie die Randpartien des Sucherbildes aufzuhellen, sein zentraler Teil wird bekanntlich
durch die Objektivpupille genügend stark aufgehellt, können in Ausgestaltung der
Erfindung die Ringstufen mit unterschiedlicher Neigung auf einen Teil der Fresnelschen
Stufenlinsen beschränkt werden, vorzugsweise auf ihre Randgebiete.
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Weitere Merkmale der Erfindung enthalten die Unteransprüche. An Hand
mehrerer Ausführungsbeispiele wird die Erfindung erläutert.
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Fig. 1 stellt einen Teilmeridianschnitt einer Stufenlinse mit den
Merkmalen der Erfindung dar. Diese Stufenlinse S soll eine Vollinse ersetzen, die
sowohl eine Krümmung entsprechend der Kurve I wie auch eine entsprechend der Kurve
II besitzt, die beide «-enigstens annähernd sich über den gesamten O_ uerschnitt
der Linse erstrecken. Der der Kurve I zugehörige Brennpunkt ist mit F, bezeichnet,
der entsprechende Brennpunkt der Kurve II mit FII. Die Linse S ist in zwölf Ringstufen
unterteilt, von denen die Stufe 1 eine Schrägfläche besitzt, deren Neigung, beispielsweise
auf die optische Achse bezogen, der über die Breite dieser Stufe Bemittelten Neigung
der Kurve II entspricht. Die Neigung der Ringstufe 2 entspricht der über die Breite
dieser Stufe Bemittelten Neigung der Kurve I. Die weiteren Stufen erhalten abwechselnd
die für die jeweilige Stufe Bemittelte @TeigunB der einen oder der anderen der beiden
Kurven I und II. Eine Stufenlinse mit den Merkmalen der Erfindung entsteht also
durch die Ineinanderschachtelung zweier Stufenlinsen mit verschiedenen Brennpunkten.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 liegen sämtliche Stufen auf
einer Seite der Linse S.
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Gemäß Fig. 2 werden die der Kurve I angepaßten Stufen auf die eine
Seite der Stufenlinse S verlegt, während die der Kurve II entsprechenden Stufen
auf der gegenüberliegenden Seite der Stufenlinse S liegen, und zwar derart, daß
in jeder Ringstufe einer zur optischen Achse geneigten Fläche eine zur optischen
Achse senkrecht verlaufenden Fläche gegenüberliegt.
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Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und 2 ist jede Ringstufe
durch eine parallel zur optischen Achse verlaufende Kante von der benachbarten getrennt.
Hierdurch können Abschattungen auftreten, die bei der Betrachtung des Sucherbildes
stören. Diese Erscheinung kann wesentlich verringert werden, wenn mindestens je
zwei benachbarte Stufen unterschiedlicher Neigung derart in Richtung der optischen
Achse gegeneinander versetzt werden, daß ihre zur optischen Achse geneigten Flächen
unter Vermeidung einer Stufenbildung sich unmittelbar aneinander anschließen. Dabei
kann man, vom Linsenrand gerechnet, mit einer Ringstufe großer Neigung beginnen,
an die sich eine Stufe mit kleiner Neigung anschließt. So entsteht eine Stufenlinse
entsprechend Fig. 3 mit der Stufenfolge 2, 1, 4, 3, 6, 5 . . ., wobei die Stufen
2, 1; 4, 3; 6, 5 ... zu einem Stufenpaar zusammengefaßt werden, innerhalb dessen
keine schattenbildenden Kanten auftreten.
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Wird, vom Linsenrand gerechnet, mit einer Ringstufe kleinerer Neigung
begonnen, so entsteht eine Stufenlinse entsprechend der Fig.4. Dabei sind je zwei
benachbarte Ringstufen mit einer geraden und ungeraden Bezifferung zu den Ringstufenpaaren
1, 2; 3, 4; 5, 6 usw. zusammengefaßt.
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An Stelle einer diskontinuierlichen Neigung solcher Ringstufenpaare
können diese auch mit einer kontinuierlichen Neigung versehen werden, wie in den
Fig.5 und 6 dargestellt, wobei die Stufenlinse gemäß Fig. 5 aus der der Fig. 4 und
die Stufenlinse nach Fig. 6 aus der in Fig. 3 dargestellten hervorgeht.