DE19643569A1 - Sucher mit variabler Vergrößerung - Google Patents

Sucher mit variabler Vergrößerung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sucher mit varia­ bler Vergrößerung und insbesondere einen Sucher mit varia­ bler Vergrößerung, der eine variable Vergrößerung mit ei­ nem kompakten Aufbau durchführt.
Herkömmlicherweise verwenden die meisten Kompaktkameras einen Sucher mit einem virtuellen Bild, wie z. B. einen Albada-Sucher oder einen umgekehrten Galilei-Sucher. Der­ artige Sucher liefern einen relativ weiten Sehwinkel und weisen einen kompakten Aufbau auf, da kein Prisma notwen­ dig ist, um das Bild aufzurichten. Bei derartigen Suchern muß jedoch eine zu dem Gegenstand nächstliegende Linse groß sein und ist das Sehfeld des Suchers in einem Randbe­ reich unscharf.
Vor kurzem sind aufgrund der obengenannten Nachteile bei Suchern mit einem virtuellem Bild statt dessen Sucher mit einem reellem Bild verwendet worden. Somit sind beim Ent­ wickeln eines fotografischen Optiksystems einer Kompaktka­ mera mit einer Weitwinkelansicht Sucher mit einem reellem Bild wichtiger geworden.
Das offengelegte japanische Patent Nr. 93-34595 schlägt einen Sucher mit variabler Vergrößerung und reellem Bild vor, der eine Objektivlinsengruppe umfaßt, die eine erste Linseneinheit mit einer negativen Brechkraft, eine zweite Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft und eine dritte Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft ein­ schließt.
Der von dem offengelegten japanischen Patent Nr. 93-34595 vorgeschlagene Sucher mit variabler Vergrößerung und reel­ lem Bild schließt jedoch praktisch ein reflektierendes Element mit einer positiven Brechkraft ein, so daß der Aufbau des Suchers komplexer wird und es schwierig ist, einen kompakten Sucher zu erzielen, da die Bewegungs­ strecke der dritten Linseneinheit zunimmt, wenn die Ver­ größerung verändert wird.
Das offengelegte japanische Patent Nr. 93-2972745 schlägt einen Sucher mit variabler Vergrößerung und reellem Bild vor, der eine Objektivlinsengruppe umfaßt, die eine erste Linseneinheit mit einer negativen Brechkraft, eine zweite Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft und eine dritte Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft ein­ schließt, wobei die Vergrößerung durch Bewegen der zweiten Linseneinheit verändert und die durch die variable Vergrö­ ßerung verursachte Aberration durch Bewegen der ersten Linseneinheit kompensiert wird.
Der von dem offengelegten japanischen Patent Nr. 93-297245 vorgeschlagene Sucher mit variabler Vergrößerung und reel­ lem Bild weist jedoch einen Nachteil auf. Aufgrund der Bewegung der ersten Linseneinheit ist es nämlich schwie­ rig, den Aberrationsausgleich zu steuern und den Sucher zu konstruieren.
Das offengelegte japanische Patent Nr. 94-214159 schlägt einen Sucher mit variabler Vergrößerung und reellem Bild vor, der denselben Aufbau wie der von dem offengelegten japanischen Patent Nr. 93-34595 vorgeschlagene Sucher auf­ weist.
Der von dem offengelegten japanischen Patent Nr. 94-214159 vorgeschlagene Sucher mit variabler Vergrößerung und reel­ lem Bild führt eine variable Vergrößerung durch Bewegen von drei Linseneinheiten durch. Somit wird der Aufbau kom­ plex und ist der Sucher schwierig herzustellen.
Das offengelegte japanische Patent Nr. 92-23831 schlägt einen Sucher mit variabler Vergrößerung und reellem Bild vor, der denselben Aufbau wie der von dem offengelegten japanischen Patent Nr. 93-34595 vorgeschlagene Sucher auf­ weist, wobei die zweite und dritte Linseneinheit eine va­ riable Vergrößerung durch Bewegen in die entgegensetzte oder dieselbe Richtung durchführen.
Linseneinheit verändert und die durch die variable Vergrö­ ßerung verursachte Aberration durch Bewegen der ersten Linseneinheit kompensiert wird.
Der von dem offengelegten japanischen Patent Nr. 93-297245 vorgeschlagene Sucher mit variabler Vergrößerung und reel­ lem Bild weist jedoch einen Nachteil auf. Aufgrund der Bewegung der ersten Linseneinheit ist es nämlich schwie­ rig, den Aberrationsausgleich zu steuern und den Sucher zu konstruieren.
Das offengelegte japanische Patent Nr. 94-214159 schlägt einen Sucher mit variabler Vergrößerung und reellem Bild vor, der denselben Aufbau wie der von dem offengelegten japanischen Patent Nr. 93-34595 vorgeschlagene Sucher auf­ weist.
Der von dem offengelegten japanischen Patent Nr. 94-214159 vorgeschlagene Sucher mit variabler Vergrößerung und reel­ lem Bild führt eine variable Vergrößerung durch Bewegen von drei Linseneinheiten durch. Somit wird der Aufbau kom­ plex und ist der Sucher schwierig herzustellen.
Das offengelegte japanische Patent Nr. 92-23831 schlägt einen Sucher mit variabler Vergrößerung und reellem Bild vor, der denselben Aufbau wie der von dem offengelegten japanischen Patent Nr. 93-34595 vorgeschlagene Sucher auf­ weist, wobei die zweite und dritte Linseneinheit eine va­ riable Vergrößerung durch Bewegen in die entgegensetzte oder dieselbe Richtung durchführen.
Die Gesamtlänge des Suchers und die Linsenanzahl in der zweiten Linseneinheit und in der Okularlinsengruppe nimmt jedoch zu.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Su­ cher mit variabler Vergrößerung und reellem Bild bereitzu­ stellen, der eine variable Vergrößerung mit einem kompak­ ten Aufbau durchführt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Su­ cher mit variabler Vergrößerung, der umfaßt:
eine Objektivlinsengruppe mit einer insgesamt positiven Brechkraft, die ausgehend von einer Gegenstandsseite eine erste Linseneinheit mit einer negativen Brechkraft, eine zweite Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft, eine dritte Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft und eine vierte Linseneinheit mit einer positiven Brechkraft einschließt, wobei die Objektivlinsengruppe ein reelles Bild eines Gegenstands bildet;
eine Umkehrlinsengruppe zum Umkehren des durch die Objek­ tivlinsengruppe gebildeten Bildes;
eine Okularlinsengruppe zum Betrachten eines durch die Umkehrlinsengruppe umgekehrten Bildes;
wobei die Vergrößerung durch Bewegen der zweiten und der dritten Linseneinheit entlang der optischen Achse des Su­ chers verändert wird.
Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Weiterent­ wicklungen der Erfindung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert sind, in denen:
Fig. 1A bis 1C Schnittansichten eines Suchers mit varia­ bler Vergrößerung gemäß einer ersten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung in jeweils einer Weitwinkelposition, einer Mittelposition und einer Teleposition sind,
Fig. 2A bis 2C Aberrationskurven der ersten Ausfüh­ rungsform in einer Weitwinkelposition dar­ stellen,
Fig. 3A bis 3C Aberrationskurven der ersten Ausfüh­ rungsform in einer Mittelposition darstel­ len,
Fig. 4A bis 4C Aberrationskurven der ersten Ausfüh­ rungsform in einer Teleposition darstellen,
Fig. 5A bis 5C Schnittansichten eines Suchers mit varia­ bler Vergrößerung gemäß einer zweiten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung in jeweils einer Weitwinkelposition, einer Mittelposition und einer Teleposition sind,
Fig. 6A bis 6C Aberrationskurven der zweiten Ausfüh­ rungsform in einer Weitwinkelposition dar­ stellen,
Fig. 7A bis 7C Aberrationskurven der zweiten Ausfüh­ rungsform in einer Mittelposition darstel­ len,
Fig. 8A bis 8C Aberrationskurven der zweiten Ausfüh­ rungsform in einer Teleposition darstellen,
Fig. 9A bis 9C Schnittansichten eines Suchers mit varia­ bler Vergrößerung gemäß einer dritten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung in jeweils einer Weitwinkelposition, einer Mittelposition und einer Teleposition dar­ stellen,
Fig. 10A bis 10C Aberrationskurven der dritten Ausfüh­ rungsform in einer Weitwinkelposition darstellen,
Fig. 11A bis 11C Aberrationskurven der dritten Ausfüh­ rungsform in einer Mittelposition dar­ stellen,
Fig. 12A bis 12C Aberrationskurven der dritten Ausfüh­ rungsform in einer Teleposition dar­ stellen.
Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben wer­ den.
Wie in den Fig. 1, 5 bzw. 9 gezeigt ist, umfaßt ein Sucher mit variabler Vergrößerung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine abbildende Objektivlinsengrup­ pe I mit einer negativen Brechkraft, eine Umkehrlinsen­ gruppe II mit einer positiven Brechkraft, die das durch die Objektivlinsengruppe I gebildete Bild umkehrt, und eine Okularlinsengruppe III mit einer positiven Brechkraft zum Betrachten des durch die Umkehrlinsengruppe II umge­ kehrten Bildes.
Die Objektivlinsengruppe I schließt eine feststehende er­ ste Linse 1 mit negativer Brechkraft, eine bewegliche zweite Line 2 mit positiver Brechkraft, eine bewegliche dritte Linse 3 mit positiver Brechkraft und eine festste­ hende vierte Linse 4 mit negativer Brechkraft ein.
Die Objektivlinsengruppe I führt durch Bewegen der zweiten Linse 2 und der dritten Linse 3 entlang der optischen Ach­ se des Suchers eine variable Vergrößerung durch.
Das durch die Objektivlinsengruppe I gebildete Bildfeld befindet sich zwischen der Objektivlinsengruppe I und der Umkehrlinsengruppe II.
Die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung schließt ein optisches System 10 zur Informationsanzeige zwischen der Objektivlinsengruppe I und der Umkehrlinsen­ gruppe II ein.
Das optische System 10 zur Informationsanzeige ist in der vorliegenden Ausführungsform eine Flüssigkristalleinrich­ tung, die ein fotografisches Sehfeld, einen Brennpunkt, wenn eine automatische Fokussierung durchgeführt wird, ein Sehfeld, das eine Parallaxe beim Fotografieren kompen­ siert, eine Verschlußzeit, eine Blendenskala und einen Ladungszustand einer Beleuchtungseinrichtung anzeigt.
Die Umkehrlinsengruppe II schließt ein Prisma 5 zum Umkeh­ ren des durch die Objektivlinsengruppe I gebildeten Bildes und einen Farbfilter 6 zum klareren Anzeigen der von dem optischen System 10 zur Informationsanzeige angezeigten Information ein.
Die in dem Sucher mit variabler Vergrößerung gemäß der Ausführungsform enthaltenen Linsen sind Kunststofflinsen.
Der Betrieb des Suchers mit variabler Vergrößerung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht wie folgt aus:
Der Sucher mit variabler Vergrößerung gemäß der Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung erfüllt die folgende Bedingung:
Bedingung 1 2,4 < fw/L < 3,7,
wobei fw die effektive Brennweite der Objektivlinsengruppe I in einer Weitwinkelposition und
L die Entfernung zwischen der zu dem Gegenstand nächstlie­ genden Oberfläche der Objektivlinsengruppe I und dem von der Objektivlinsengruppe I gebildeten reellen Bild des Gegenstands darstellt.
Wenn die obere Grenze der Bedingung 1 verletzt wird, wird die Brechkraft der Objektivlinsengruppe I stark, so daß eine sphärische Aberration und eine Verzeichnung in der Weitwinkelposition zunimmt und es schwierig wird, den kom­ pakten Sucher zu erzielen.
Im Gegenteil dazu wird, wenn die untere Grenze der Bedin­ gung 1 verletzt wird, die Brechkraft der dritten Linse 3 stark, wodurch die Feldkrümmung, sphärische Aberration und Verzeichnung erhöht wird.
Zusätzlich erfüllt der Sucher mit variabler Vergrößerung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die folgende Bedingung:
Bedingung 2 -2,9 < f1/L < -0,7,
wobei f1 die Brennweite der ersten Linse 1 der Objektiv­ linsengruppe I darstellt.
Wenn die obere Grenze der Bedingung 2 verletzt wird, wird die Brechkraft der ersten Linse 1 der Objektivlinsengruppe I groß, wodurch alle Aberrationen, wie z. B. die sphärische Aberration, erhöht werden.
Im Gegenteil dazu nimmt die erste Linse 1 Meniskusgestalt an und nimmt die Brechkraft der dritten Linse 3 zu, wenn die untere Grenze der Bedingung 2 verletzt wird. Folglich nimmt die Leistungsfähigkeit des Suchers mit variabler Vergrößerung ab.
Der Sucher mit variabler Vergrößerung gemäß der Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung erfüllt zusätzlich die folgende Bedingung:
Bedingung 3: Die dritte Linse 3 der Objektivlinsengruppe I weist wenigstens eine asphärische Oberfläche auf.
Wenn die Bedingung 3 verletzt ist, nimmt die sphärische Aberration zu.
Der Sucher mit variabler Vergrößerung gemäß der Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung erfüllt außerdem die folgende Bedingung:
Bedingung 4: Die zu dem Bildfeld nächstliegende Linsen­ oberfläche der dritten Linse 3 der Objektivlinsengruppe I ist in Richtung zu dem durch die Objektivlinsengruppe I gebildeten Bildfeld konvex.
Wenn die Bedingung 4 verletzt ist, nehmen die Verzeichnun­ gen und alle Aberrationen zu.
Der Sucher mit variabler Vergrößerung erfüllt zusätzlich die folgende Bedingung:
Bedingung 5: Die vierte Linse 4 der Objektivlinsengruppe I ist eine meniskusartige Linse, wobei eine zu dem Gegen­ stand nächstliegende Oberfläche der vierten Linse 4 und eine zu dem Bildfeld nächstliegende Oberfläche der vierten Linse 4 einen Krümmungsradius mit demselben Vorzeichen aufweisen.
Wenn die Bedingung 5 erfüllt ist, nimmt die Brechkraft der vierten Linse 4 ab. Folglich nimmt die Brechkraft jeder Linseneinheit ab und wird es einfach, die Aberrationen zu kompensieren und einen kompakten Sucher zu bauen.
Jede Linseneinheit gemäß der Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung ist aus einem günstigen Kunststoff, wie z. B. PMMA, hergestellt. Zusätzlich ist die Brechkraft je­ der Linsengruppe geeignet aufgeteilt, um die Verwendung von einfach gestalteten Linsen zu ermöglichen.
Die augenseitige Korrektur des Suchers, der die obenge­ nannten Bedingungen erfüllt, wird durch Bewegen des Oku­ lars der Linsengruppe 3 in kleinen Schritten durchgeführt.
Ein Koeffizient einer asphärischen Linse des Suchers mit variabler Vergrößerung gemäß der Ausführungsform, der die obengenannten Bedingungen 1 bis 5 erfüllt, wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:
wobei Z die Entfernung von dem Linsenscheitel auf der op­ tischen Achse darstellt,
y die vertikale Entfernung der optischen Achse darstellt,
C den Kehrwert des Krümmungsradius darstellt,
K die Kegelzahl darstellt,
A₄, A₆, A₈, A₁₀ asphärische Koeffizienten darstellen.
Die Werte, die die obengenannten Bedingungen erfüllen, werden unten beschrieben.
Ein Krümmungsradius einer brechenden Fläche ist ri (i = 1-17), eine Linsendicke bzw. ein Abstand zwischen Linsen ist di (i = 1-17), ein d-Linie-Brechungsindex einer Linse ist ni, eine Abbe-Zahl einer Linse ist ν, eine Vergrößerung eines gesamten optischen Systems ist m und ein halber Seh­ winkel ist ω.
Die Werte für die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in Tabelle (1) gezeigt, in der der Sehwin­ kel 2ω im Bereich vom 28,4° bis 53,3° und die Vergrößerung m im Bereich von -0,32 bis 0,57 liegt.
Tabelle 1
In der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung variieren die obengenannten Entfernungen zwischen den Lin­ sen und der Koeffizient der asphärischen Oberfläche, wie in den Tabellen 2 und 3 gezeigt, mit dem Sehwinkel.
Tabelle 2
Tabelle 3
Die Werte für die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in Tabelle (4) gezeigt, in der der Sehwin­ kel 2ω im Bereich von 28,4° bis 53,3° und die Vergrößerung m im Bereich von -0,32 bis 0,57 liegt.
Tabelle 4
Bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung variieren die obengenannten Entfernungen zwischen den Lin­ sen und die Koeffizienten der asphärischen Oberfläche, wie in den Tabellen 5 und 6 gezeigt, mit dem Sehwinkel.
Tabelle 5
Tabelle 6
Die Werte für die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in Tabelle 7 gezeigt, in der der Sehwinkel 2ω im Bereich von 28,4° bis 53,3° und die Vergrößerung m im Bereich von -0,32 bis -0,57 liegt.
Tabelle 7
Bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung variieren die obengenannten Entfernungen zwischen den Lin­ sen und der Koeffizient der asphärischen Oberfläche, wie in den Tabellen 8 und 9 gezeigt, mit dem Sehwinkel.
Tabelle 8
Tabelle 9
In Tabelle 10 sind Werte für die Zustände gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ge­ zeigt.
Tabelle 10
Wie oben beschrieben, bildet die vorliegende Erfindung gemäß der Ausführungsform einen Sucher mit variabler Ver­ größerung, der über den gesamten Bereich, von einer Weit­ winkel- bis zu einer Teleposition, eine annehmbare Aberra­ tionsleistung aufweist. Zusätzlich ist es aufgrund eines kompakten Aufbaus möglich, den Sucher mit variabler Ver­ größerung kompakt zu gestalten und preisgünstiges Material zu verwenden.
Außerdem läßt sich der Sucher mit variabler Vergrößerung auf leichte Weise herstellen, da die verwendeten Linsen eine relativ einfache Gestalt aufweisen und die Verwendung von asphärischen Oberflächen minimiert wird. Somit wird die Leistungsfähigkeit des Suchers mit variabler Vergröße­ rung verbessert.
Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiede­ nen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (6)

1. Sucher mit variabler Vergrößerung, der umfaßt:
eine Objektivlinsengruppe (I) mit einer insgesamt positi­ ven Brechkraft, die ausgehend von einer Gegenstandsseite eine erste Linseneinheit (1) mit einer negativen Brech­ kraft, eine zweite Linseneinheit (2) mit einer positiven Brechkraft, eine dritte Linseneinheit (3) mit einer posi­ tiven Brechkraft und eine vierte Linseneinheit (4) mit einer positiven Brechkraft einschließt, wobei die Objek­ tivlinsengruppe (I) ein reelles Bild eines Gegenstands bildet;
eine Umkehrlinsengruppe (II) zum Umkehren des durch die Objektivlinsengruppe (I) gebildeten Bildes; und eine Oku­ larlinsengruppe (III) zum Betrachten des durch die Umkehr­ linsengruppe (II) umgekehrten Bildes;
wobei die Vergrößerung durch Bewegen der zweiten (2) und der dritten Linseneinheit (3) entlang der optischen Achse des Suchers verändert wird.
2. Sucher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Vergrößerung des Suchers die folgende Bedingung erfüllt: 2,4 < fw/L < 3,7,wobei fw die Brennweite der Objektivlinsengruppe (I) in einer Weitwinkelposition darstellt,
L die Entfernung zwischen der zu dem Gegenstand nächstlie­ genden Oberfläche der Objektivlinsengruppe (I) und dem von der Objektivlinsengruppe (I) gebildeten reellen Bild des Gegenstands darstellt.
3. Sucher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er die folgende Bedingung erfüllt: -2,9 < f1/L < -0,7,wobei f1 die Brennweite der ersten Linseneinheit (1) der Objektivlinsengruppe (I) darstellt.
4. Sucher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Linseneinheit (3) der Ob­ jektivlinsengruppe (I) wenigstens eine asphärische Ober­ fläche aufweist.
5. Sucher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Linseneinheit (4) der Ob­ jektivlinsengruppe (I) eine meniskusartige Linse ist, wo­ bei eine zu dem Gegenstand nächstliegende Oberfläche der vierten Linseneinheit (4) und eine zu dem Bildfeld nächst­ liegende Oberfläche der vierten Linseneinheit (4) einen Krümmungsradius mit demselben Vorzeichen aufweisen.
6. Sucher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine zu dem Bild nächstliegende Ober­ fläche der dritten Linseneinheit (3) der Objektivlinsen­ gruppe (I) zu dem reellen Bild des Gegenstands konvex ist.
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