DE19526768A1

DE19526768A1 - Sucher mit variabler Vergrößerung

Info

Publication number: DE19526768A1
Application number: DE19526768A
Authority: DE
Inventors: Moon-Hyun Kim
Original assignee: Samsung Aerospace Industries Ltd
Current assignee: Hanwha Aerospace Co Ltd
Priority date: 1994-07-21
Filing date: 1995-07-21
Publication date: 1996-01-25
Also published as: GB9514694D0; US5555431A; KR100322184B1; CN1124358A; JPH0854562A; CA2154209A1; GB2291509B; GB2291509A; FR2722891A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Sucher mit variabler Vergröße rung zur Verwendung in Kameras gemäß Anspruch 1. Insbeson dere betrifft die Erfindung einen Sucher, bei dem eine Ob jektivlinse einfach und kompakt aufgebaut ist, wodurch ein Weitwinkel-Blickfeld erreichbar ist.

Üblicherweise verwenden die meisten bekannten Kompaktkameras einen Sucher mit virtuellem Bild, wie beispielsweise einen Albada-Sucher oder einen Umkehrbild-Galileisucher. Derartige Sucher bieten einen relativ weiten Blickwinkel und haben ei ne kompakte Konstruktion, da kein Prisma zum Aufrichten des Bildes erforderlich ist. Jedoch muß bei derartigen Suchern die dem Objekt nächste Linse relativ groß bemessen sein, und das Blickfeld des Suchers verschwimmt in der Randzone.

Aufgrund der Nachteile bei Suchern mit virtuellem Bild und den ständigen Forderungen nach verbesserten Kompaktkameras können Kameras einen Sucher mit reellem Bild anstatt eines Imaginärbild-Suchers verwenden. Ferner ist eine Panorama funktion bei Suchern mit Realbild möglich.

Das US-Patent Nr. 4,832,392 mit dem Titel "Sucher mit vari abler Vergrößerung", die japanische Offenlegung Nr. SHO 61-156 018 mit dem Titel "Variabler Vergrößerungssucher", die Offenlegungsschrift Nr. PYEONG 6-151 197 mit dem Titel "Real bildsucher" und die Offenlegungsschrift Nr. 6-18 780 mit dem Titel "Optisches System mit variablem Vergrößerungssucher" offenbaren Realbildsucher.

Bei den bekannten Sucher bilden eine Objektivlinsengruppe und eine Sammellinsengruppe ein Objektivbild, und das Bild wird durch ein vergrößertes Okular betrachtet. Das von der Objektivlinsengruppe gebildete Bild ist jedoch in der Rand zone des Blickfeldes angeordnet, so daß das Blickfeld be schränkt wird, d. h., das Bild wird durch die Randzone des Blickfeldes geteilt. Wenn ein derartiger Sucher ohne Teilung des Bildes konstruiert werden soll, wird der sich ergebende Sucher jedoch groß und kompliziert.

Wenn eine Kamera kompakt gestaltet wird, kann ein gemäßigt breites Blickfeld durch Verkleinern der Brennweite der Objektivlinse in der Weitwinkelposition erreicht werden. Das durch die Objektivlinse gebildete Bild wird jedoch klein. Ferner wird die Brechkraft bzw. der Brechwert der Objektiv linse größer, wenn die Brennweite verkürzt wird und es ist schwierig, die Aberration zu kompensieren.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Sucher, insbeson dere mit variabler Vergrößerung, zu schaffen, der die zuvor erläuterten Nachteile des Standes der Technik behebt und insbesondere kompakt ist und einen großen Blickwinkel ermög licht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des An spruches 1.

Vorteilhafterweise ist der erfindungsgemäße Sucher kosten günstig herstellbar, da die Linse aus billigem Material her gestellt werden kann, dabei jedoch eine große Vergrößerung und eine gute Aberrationsleistung über den gesamten Bereich der Weitwinkelposition ermöglicht.

Im einzelnen weist der erfindungsgemäße Sucher mit variabler Vergrößerung eine Objektivlinsengruppe auf, die eine ins gesamt positive Brechkraft hat. Die Linsengruppe weist vom Objekt her aufeinanderfolgend eine erste Linsengruppe und eine zweite Linsengruppe auf, die jeweils negative Brechkraft haben. Ferner weist die Linsengruppe eine dritte Linsengruppe und eine vierte Linsengruppe auf, die jeweils positive Brechkraft haben. Schließlich ist eine Oku larlinsengruppe mit einer positiven Brechkraft vorgesehen. Die zweite und dritte Linsengruppe bewegen sich für den Zoomvorgang von der Weitwinkelposition zur Teleobjektivposi tion und kompensieren die Änderung einer Aberration, die aus der Bewegung der zweiten und dritten Linsengruppe resul tiert.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 einen schematisch leicht vereinfachten Längsschnitt einer Ausführungsform des optischen Systems gemäß vorliegender Erfindung mit Weitwinkel-, Normal- und Teleobjektivblickfeld;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Aberrationen des optischen Systems gemäß Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 einen schematisch leicht vereinfachten Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems mit Weitwinkel-, Normal- und Teleobjektiv-Blickfeld;

Fig. 4 ein Diagramm, das die Aberrationen des optischen Systems gemäß Fig. 3 zeigt;

Fig. 5 einen schematisch leicht vereinfachten Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Systems mit Weitwinkel-, Normal- und Tele objektiv-Blickfeld; und

Fig. 6 ein Diagramm, das die Aberrationen des optischen Systems gemäß Fig. 5 zeigt.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nach folgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Die Sucher mit variabler Vergrößerung, die in den Fig. 1, 3 und 5 dargestellt sind, weisen jeweils eine fixierte erste Linsengruppe I mit negativer Brechkraft, eine bewegliche zweite Linsengruppe II mit negativer Brechkraft, eine bewegliche dritte Linsengruppe III mit positiver Brechkraft und eine fixierte vierte Linsengruppe IV mit positiver Brechkraft auf. Die ersten, zweiten, dritten und vierten Linsengruppen bilden eine Objektivlinse 10 mit einer positi ven Gesamtbrechkraft. Die erste Linsengruppe I ist die dem Objekt am nächsten angeordnete Gruppe.

Die Sucher weisen ferner ein Okular 30 mit einer positiven Brechkraft und eine Reflektiereinrichtung 20 auf, die zwi schen der Objektivlinse 10 und dem Okular 30 angeordnet ist, um ein Objektivbild zu einem aufgerichteten Bild zu machen. Die Reflektiereinrichtung 20 kann ein Prisma sein.

Jede Linsengruppe I, II, III und IV kann aus einem einzigen Material, vorzugsweise einem Kunststoffmaterial, hergestellt sein. Vorzugsweise kann ein Kunststoffmaterial mit dem Namen "PMMA" bei dieser Ausführungsform verwendet werden. Obwohl die Verwendung von nur einem Material die Herstellungskosten senkt, erhöht das Verwenden von einem Material auch die Schwierigkeit der Kompensation der chromatischen Aberra tionsvergrößerung. Diese Schwierigkeit kann durch eine ge eignete Anordnung jeder Linse und durch Verwenden einer torischen (asphärischen) Objektivlinse 10 und eines torischen (asphärischen) Okulars 30 überwunden werden.

Nachfolgend werden die Merkmale und Einzelheiten der Erfin dung im Detail beschrieben. Bei einer bevorzugten Ausfüh rungsform ist die erste Linsengruppe I mit einer positiven Brechkraft von einem Objekt fixiert, um den Aufbau eines Objektivtubus zu vereinfachen. Die erste Linsengruppe I dient als ein Sucher-Abdeckglas, um zu verhindern, daß die zweite Linsengruppe II und die dritte Linsengruppe III durch Staub, Feuchtigkeit usw. verschmutzt werden. Die zweite Lin sengruppe II dient als ein Kompensationsteil, während die dritte Linsengruppe III als ein Vergrößerungsteil dient. Die Brechkraft der zweiten Linsengruppe II, die eine negative Brechkraft hat, wird mit der ersten Linsengruppe I divi diert, so daß die sich ergebende Aberration vom Kompensa tionsteil, der die größere Brechkraft der beiden hat, ver mindert wird.

Die Objektseite der zweiten Linsengruppe II ist konvex. Da her kompensiert die zweite Linsengruppe II (der Kompensa tionsteil) die Koma-Aberration (Leuchtfleckverzerrungs aberration), und zwar selbst dann, wenn die erste Linsen gruppe dick wird. Eine gute Bild- bzw. Abbildungsleistung kann über den gesamten Bereich eines Suchers ohne eine Herabsetzung der Bildleistung erreicht werden, die sich aus der Bewegung einer Pupille innerhalb des Blicks ergeben kann.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform vergrößert die Objektivlinse 10 mit einer positiven Brechkraft. Insbesonde re hat die vierte Linsengruppe IV eine positive Brechkraft und dient als eine Sammellinse. Die vierte Linsengruppe IV ist im hinteren Bereich des Vergrößerungsteiles angeordnet, um die Größe des Okulars 30 und des Prismas 20 in dem Kom paktsuchersystem zu vermindern.

Das Bild wird auf der Bildseite der vierten Linsengruppe IV auf einer Bildebene 40 fokussiert. Dementsprechend ist die Bildseite der vierten Linsengruppe IV eben. Diese Konstruk tion macht es möglich, daß die vierten Linsengruppen selbst dann verwendet werden können, wenn die Zonenmarkierung oder der Randbereich des Blickfeldes nicht auf deren Seite gebil det wird. Darüberhinaus kann ein einfach aufgebautes Pano ramasystem ausgebildet werden, wenn eine Panoramaeinrichtung auf ihrer Seite angeordnet wird.

Demgemäß hat die vierte Linsengruppe IV eine plane Seite und eine konvexe Seite in Richtung auf das Objekt.

Des weiteren kann bei Suchern mit reellem Bild Staub auf einer Fokussierungsseite, d. h. einer ersten Bildabbildungs seite, unerwünschterweise durch den Sucher gesehen werden. Um dieses Problem bei dieser Ausführungsform zu lösen, ist eine Sammellinse so dick wie möglich aufgebaut, so daß Staub in Richtung auf ein Objekt außerhalb des Blickfeldes läge.

Die zuvor erläuterten Merkmale der Erfindung sind dazu ge eignet, die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung zu erreichen. Um die Linse des Suchers mit variabler Vergrö ßerung relativ einfach aufzubauen, gleichzeitig dabei jedoch eine akzeptable Aberrationsleistung über den Bereich der variablen Vergrößerung aufrecht zu erhalten, kann der Sucher mit variabler Vergrößerung ferner folgende Merkmale aufwei sen:

Bei der Objektivlinse 10 ist die Vorderfläche der ersten Linsengruppe I in Richtung auf das Objekt konvex, oder die erste Linsengruppe I ist eine Linse mit einer planen Fläche und mit einer negativen Brechkraft. Weiterhin weist die zweite Linsengruppe II eine Linse oder eine Mehrzahl von Linsen mit einer negativen Brechkraft auf, wobei eine Fläche konkav in Richtung auf das Okular ist. Des weiteren weist die dritte Linsengruppe III zumindestens eine Linse mit einer positiven Brechkraft auf, wobei eine Fläche konvex in Richtung auf das Objekt und das Okular ist. Darüberhinaus weist die vierte Linsengruppe IV eine Linse mit positiver Brechkraft auf, wobei eine konvexe Fläche in Richtung auf das Objekt und eine plane Fläche in Richtung auf das Okular vorgesehen ist.

Wenn die vorstehend genannten Bedingungen erfüllt sind, weist die Objektivlinse 10, die die erste, zweite, dritte und vierte Linsengruppe I bis IV umfaßt, eine positive Gesamtbrechkraft auf. Ferner hat die Objektivlinse 10 eine größere positive Gesamtbrechkraft, wenn ein Bild nahe der vierten Linsengruppe IV fokussiert wird, d. h. der Sammel linsengruppe, wo das Bild anfänglich abgebildet wird.

Die Objektivlinse 10 erreicht eine gute Aberrationsleistung durch folgende Maßnahmen: Aufteilen der Gesamtbrechkraft zwischen der ersten bis vierten Linsengruppe I bis IV, Kom pensieren der sphärischen Aberration, die durch die dritte Linsengruppe III und die vierte Linsengruppe IV erzeugt wird, mit der zweiten Linsengruppe II, und Aufteilen der negativen Brechkraft der ersten und zweiten Linsengruppen I und II. Die Objektivlinse 10, die die voranstehenden Bedin gungen erfüllt, wird durch Bewegung der dritten Linsengruppe III mit einer positiven Brechkraft variiert. Zu dieser Zeit wird die sich ergebende Parallaxe durch Bewegen der zweiten Linsengruppe II mit einer negativen Brechkraft kompensiert.

Folglich hat der Sucher eine gute Gesamtaberrationsleistung.

Gemäß der Erfindung wird die torische (asphärische) Linse des Suchers mit variabler Vergrößerung wie folgt ausge drückt:

In dieser Gleichung bezeichnet X die optische axiale Dicke vom Linsenscheitelpunkt (Linsenvertex); y die vertikale Dicke der optischen Achse; C den reziproken Wert des Krüm mungsradius; K die Konuszahl (conic number) und A₄, A₆, A₈ und A₁₀ die torischen Koeffizienten.

Fig. 2 zeigt die Aberrationen des optischen Systems gemäß Fig. 1. Die Fig. 3 und 5 zeigen verschiedene Ausführungs formen des optischen Systems gemäß vorliegender Erfindung, und die Fig. 4 und 6 zeigen die Aberrationen der optischen Systeme gemäß der Fig. 3 und 5.

Drei Beispiele spezifischer optischer Systeme sind in den Tabellen 1 bis 24 verdeutlicht. Die Tabellen 1 bis 8 ent sprechen der Ausführungsform gemäß Fig. 1. Die Tabellen 9 bis 16 entsprechen der Ausführungsform gemäß Fig. 3 und die Tabellen 17 bis 24 entsprechen der Ausführungsform gemäß Fig. 5.

In den Tabellen 1 bis 24 ist der halbe Blickwinkel mit ω bezeichnet, die axialen Dicken der Luftspalte mit D. Die Brechungsindizes und die Abbezahlen der Gläser der Lin senelemente sind mit den Buchstaben N und v angegeben. Die Indizes sind numeriert aufeinanderfolgend vom Objekt zum Bild (von links nach rechts in den Fig. 1, 3 und 5). Alle Abstände sind in den Tabellen 1-24 in Millimetern angegeben.

Die Tabellen 2, 10 und 18 zeigen den Luftspalt für verschie dene Blickwinkel 20 für einen Weitwinkelblick, 21.0°, einen Normalblickwinkel von 31,8° und einen Teleobjektivblick winkel von 65,9°.

Die Tabellen 3-8, 11-16 und 19-24 zeigen die Konuszahl K und die torischen bzw. asphärischen Koeffizienten für die Lin senelemente.

Tabelle 1

Vergrößerung = -0.39 to -1.172

Tabelle 2

Tabelle 3 Asphärischer Koeffizient von R2

K = 0.3069989 × 10
A₄ = -0.10019439 × 10^-3
A₆ = -0.86741314 × 10^-6
A₁₀ = 0

Tabelle 4 Asphärischer Koeffizient von R5

K = -0.19107742 × 10⁺²
A₄ = -0.46861886 × 10^-2
A₆ = 0.25666468 × 10^-3
A₈ = -0.10889761 × 10^-4
A₁₀ = 0.21014519 × 10^-6

Tabelle 5 Aphärischer Koeffizient von R6

K = -0.13216630 × 10⁺²
A₄ = -0.20765375 × 10^-2
A₆ = 0.99140566 × 10^-4
A₈ = -0.35976467 × 10^-5
A₁₀ = 0.61721120 × 10^-7

Tabelle 6 Asphärischer Koeffizient von R7

K = -0.59009749 × 10⁺²⁷
A₄ = 0.81157548 × 10^-3
A₆ = -0.42650485 × 10^-4
A₈ = 0.12636884 × 10^-5
A₁₀ = -0.19564l38 × 10^-7

Tabelle 7 Asphärischer Koeffizient von R9

K = 0.16088563 × 10
A₄ = -0.10512548 × 10^-4
A₆ = 0.17724245 × 10^-6
A₈ = -0.15983230 × 10^-6
A₁₀ = 0.47707047 × 10^-8

Tabelle 8 Asphärischer Koeffizient von R15

K = 0.17411573 × 10⁺²
A₄ = -0.32605942 × 10^-4
A₆ = -0.27274708 × 10^-6
A₈ = 0.12476988 × 10^-7
A₁₀ = -0.14327874 × 10^-8

Tabelle 9

Vergrößerung = -0.359 to -1.168

Tabelle 10

Tabelle 11 Asphärischer Koeffizient von R2

K = -0.95305221
A₄ = -0.21215771 × 10^-4
A₆ = -0.13377052 × 10^-5
A₈ = 0
A₁₀ = 0

Tabelle 12 Asphärischer Koeffizient von R3

K = -0.30403221 × 10⁺²
A₄ = -0.30403221 × 10^-2
A₆ = 0.25928152 × 10^-3
A₈ = -0.12109943 × 10^-4
A₁₀ = -0.19868759 × 10^-6

Tabelle 13 Asphärischer Koeffizient von R4

K = -0.17191929 × 10⁺²
A₄ = -0.15238223 × 10^-2
A₆ = 0.99704906 × 10^-4
A₈ = -0.46051012 × 10^-5
A₁₀ = 0.83222117 × 10^-7

Tabelle 14 Asphärischer Koeffizient von R5

K = -0.88023953 × 10⁺²
A₄ = 0.67463557 × 10^-3
A₆ = -0.38507764 × 10^-4
A₈ = 0.11678678 × 10^-5
A₁₀ = -0.19868759 × 10^-7

Tabelle 15 Asphärischer Koeffizient von R7

K = -0.13188563 × 10⁺²
A₄ = -0.47491803 × 10^-4
A₆ = -0.82788475 × 10^-6
A₈ = -0.11775149 × 10^-7
A₁₀ = 0.31178180 × 10^-8

Tabelle 16 Asphärischer Koeffizient von R13

K = 0.24200984 × 10
A₄ = 0.13902687 × 10^-4
A₆ = -0.76988788 × 10^-6
A₈ = 0.12884705 × 10^-7
A₁₀ = -0.41708505 × 10^-11

Tabelle 17

Tabelle 18

Tabelle 19 Asphärischer Koeffizient von R2

K = -0.20582991 × 10⁺²
A₄ = 0.51936485 × 10^-3
A₆ = -0.161237500 × 10^-6
A₈ = 0
A₁₀ = 0

Tabelle 20 Asphärischer Koeffizient von R3

K = -0.39780656 × 10
A₄ = -0.43872858 × 10^-2
A₆ = 0.23981111 × 10^-3
A₈ = -0.10931149 × 10^-4
A₁₀ = 0.18411862 × 10^-6

Tabelle 21 Asphärischer Koeffizient von R4

K = -0.10701318 × 10⁺²
A₄ = -0.13126990 × 10^-2
A₆ = 0.50047221 × 10^-4
A₈ = -0.26951821 × 10^-6
A₁₀ = 0.49415504 × 10^-7

Tabelle 22 Asphärischer Koeffizient von R5

K = -0.68979563 × 10⁺²
A₄ = 0.85397460 × 10^-3
A₆ = -0.46607284 × 10^-4
A₈ = 0.11684395 × 10^-5
A₁₀ = -0.14591877 x 10^-7

Tabelle 23 Asphärischer Koeffizient von R7

K = -0.74726710 × 10
A₄ = -0.18939166 × 10^-3
A₆ = 0.56234163 × 10^-5
A₈ = -0.13148234 × 10^-6
A₁₀ = 0.20636297 × 10^-8

Tabelle 24 Asphärischer Koeffizient von R13

K = -0.11102512 × 10⁺²
A₄ = 0.13702066 × 10^-4
A₆ = 0.30673633 × 10^-5
A₈ = -0.11332189 × 10^-6
A₁₀ = 0.11713777 × 10^-8.

Die Erfindung betrifft einen Sucher mit variabler Vergröße rung, der eine Objektivlinsengruppe mit einer positiven Gesamtbrechkraft aufweist. Eine erste Linsengruppe (I) und eine zweite Linsengruppe (II) haben jeweils negative Brech kraft. Eine dritte Linsengruppe (III) und eine vierte Lin sengruppe (IV) haben eine positive Brechkraft. Eine Okular linsengruppe weist positive Brechkraft auf. Die zweite und dritte Gruppe (II, III) sind zur Brennweitenverstellung von der Weitwinkelposition zur Teleobjektivposition beweglich und kompensieren die Änderung einer Aberration, die aus der Bewegung der zweiten und dritten Linsengruppe (II, III) resultiert (Fig. 1).

Claims

1. Sucher mit variabler Vergrößerung mit einer Objektivlin sengruppe, die eine positive Gesamtbrechkraft hat und die, aufeinanderfolgend von einem Objekt, eine erste Linsengruppe (I) und eine zweite Linsengruppe (II) auf weist, die jeweils eine negative Brechkraft haben, und ferner eine dritte Linsengruppe (III) und eine vierte Linsengruppe (IV) aufweist, die jeweils eine positive Brechkraft haben, wobei ferner eine Okularlinsengruppe (30) vorgesehen ist, die eine positive Brechkraft hat, wobei die zweite und dritte Linsengruppe (II, III) zur Brennweitenverstellung von einer Weitwinkelposition zu einer Teleobjektivposition beweglich sind und die Ände rung einer Aberration kompensieren, die aus der Bewegung der zweiten und dritten Linsengruppe (II, III) resul tiert.

2. Sucher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Linse aus einem einzigen Material hergestellt ist.

3. Sucher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Linsengruppe aus Kunststoffmaterial hergestellt ist.

4. Sucher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die anfängliche Bildung eines Bildes nahe der vierten Linsengruppe (IV) fokussiert wird, und daß das Okular (30) mit einer positiven Brechkraft nahe der vierten Linsengruppe (IV) fixiert ist.

5. Sucher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Linsengruppe (I) eine Linse mit einer negativen Brechkraft aufweist.

6. Sucher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die zweite Linsengruppe (II) zumindestens eine Linse aufweist, die negative Brechkraft und eine in Richtung auf das Okular (30) konkave Fläche hat.

7. Sucher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die dritte Linsengruppe (III) wenigstens eine Linse mit positiver Brechkraft aufweist.

8. Sucher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die vierte Linsengruppe (IV) eine Linse mit einer in Richtung auf das Objekt konvexen Fläche aufweist.

9. Sucher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß eine der ersten, zweiten, dritten und vierten Linsengruppe (I-IV) eine torische bzw. asphäri sche Objektivlinse (10) aufweist.

10. Sucher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß ferner ein Reflektor zwischen der vierten Linsengruppe (IV), der Objektivlinsengruppe und der Oku larlinsengruppe vorgesehen ist, und daß die Okular linsengruppe zur Kompensation der Parallaxe des Suchers beweglich ist.

11. Sucher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor ein Prisma aufweist.