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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Sucher mit variabler Vergrößerung und
insbesondere einen Sucher mit variabler Vergrößerung, der eine variable Vergrößerung mit
einem kompakten Aufbau durchführt.
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Herkömmlicherweise
verwenden die meisten Kompaktkameras einen Sucher mit einem virtuellen
Bild, wie z.B. einen Albada-Sucher oder einen umgekehrten Galilei-Sucher.
Derartige Sucher liefern einen relativ weiten Sehwinkel und weisen
einen kompakten Aufbau auf, da kein Prisma notwendig 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 Randbereich unscharf.
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Vor
kurzem sind aufgrund der obengenannten Nachteile bei Suchern mit
einem virtuellem Bild stattdessen Sucher mit einem reellem Bild
verwendet worden. Somit sind beim Ent wickeln eines fotografischen
Optiksystems einer Kompaktkamera mit einer Weitwinkelansicht Sucher
mit einem reellem Bild wichtiger geworden.
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Die
JP 5-3459 A 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 einschließt.
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Der
von der JP 5-34595 A vorgeschlagene Sucher mit variabler Vergrößerung und
reellem 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 Bewegungsstrecke der dritten Linseneinheit
zunimmt, wenn die Vergrößerung verändert wird.
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Die
JP 5-297274 A 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 einschließt, wobei die Vergrößerung durch
Bewegen der zweiten Linseneinheit verändert und die durch die variable
Vergrößerung verursachte
Aberration durch Bewegen der ersten Linseneinheit kompensiert wird.
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Der
von der JP 5-297274 A vorgeschlagene Sucher mit variabler Vergrößerung und
reellem Bild weist jedoch einen Nachteil auf. Aufgrund der Bewegung
der ersten Linseneinheit ist es nämlich schwierig, den Aberrationsausgleich
zu steuern und den Sucher zu konstruieren.
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Die
JP 6-214159 A schlägt
einen Sucher mit variabler Vergrößerung und
reellem Bild vor, der denselben Aufbau wie der von der JP 5-34595
A vorgeschlagene Sucher aufweist.
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Der
von der JP 6-214159 A vorgeschlagene Sucher mit variabler Vergrößerung und
reellem Bild führt eine
variable Vergrößerung durch
Bewegen von drei Linseneinheiten durch. Somit wird der Aufbau komplex und
ist der Sucher schwierig herzustellen.
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Die
JP 4-238314 A schlägt
einen Sucher mit variabler Vergrößerung und
reellem Bild vor, der denselben Aufbau wie der von der JP 5-34595
A vorgeschlagene Sucher aufweist, wobei die zweite und dritte Linseneinheit
eine variable Vergrößerung durch
Bewegen in die entgegensetzte oder dieselbe Richtung durchführen.
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Die
Gesamtlänge
des Suchers und die Linsenanzahl in der zweiten Linseneinheit und
in der Okularlinsengruppe nimmt jedoch zu.
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In
der
US 5,231,534 A ist
ein Sucher gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 beschrieben. Der Aufbau könnte jedoch noch kompakter
sein und/oder weniger Abbildungsfehler aufweisen.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Sucher mit variabler
Vergrößerung und
reellem Bild bereitzustellen, der eine variable Vergrößerung mit
einem kompakten Aufbau und einer besseren Abbildungsleistung durchführt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst
durch einen Sucher 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 negativen Brechkraft
einschließt,
wobei die Objektivlinsengruppe ein reelles Bild eines Gegenstands
bildet;
eine Umkehrlinsengruppe zum Umkehren des durch die
Objektivlinsengruppe gebildeten Bildes; und eine Okularlinsengruppe
zum Betrachten des durch die Umkehrlinsengruppe umgekehrten Bildes;
wobei
die Vergrößerung durch
Bewegen der zweiten und der dritten Linseneinheit entlang der optischen
Achse des Suchers verändert
wird, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Vergrößerung des
Suchers die folgende Bedingung erfüllt: 2,4 < fw/L < 3,7,wobei
fw die Brennweite der Objektivlinsengruppe in einer Weitwinkelposition
darstellt, und
L die Entfernung zwischen der zu dem Gegenstand
nächstliegenden
Oberfläche
der Objektivlinsengruppe und dem von der Objektivlinsengruppe gebildeten
reellen Bild des Gegenstands darstellt.
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Die
Unteransprüche
kennzeichnen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung.
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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:
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1A bis 1C Schnittansichten
eines Suchers mit variabler Vergrößerung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in jeweils einer Weitwinkelposition,
einer Mittelposition und einer Teleposition sind,
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2A bis 2C Aberrationskurven
der ersten Ausführungsform
in einer Weitwinkelposition darstellen,
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3A bis 3C Aberrationskurven
der ersten Ausführungsform
in einer Mittelposition darstellen,
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4A bis 4C Aberrationskurven
der ersten Ausführungsform
in einer Teleposition darstellen,
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5A bis 5C Schnittansichten
eines Suchers mit variabler Vergrößerung gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in jeweils einer Weitwinkelposition,
einer Mittelposition und einer Teleposition sind,
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6A bis 6C Aberrationskurven
der zweiten Ausführungsform
in einer Weitwinkelposition darstellen,
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7A bis 7C Aberrationskurven
der zweiten Ausführungsform
in einer Mittelposition darstellen,
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8A bis 8C Aberrationskurven
der zweiten Ausführungsform
in einer Teleposition darstellen,
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9A bis 9C Schnittansichten
eines Suchers mit variabler Vergrößerung gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in jeweils einer Weitwinkelposition,
einer Mittelposition und einer Teleposition darstellen,
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10A bis 10C Aberrationskurven
der dritten Ausführungsform
in einer Weitwinkelposition darstellen,
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11A bis 11C Aberrationskurven
der dritten Ausführungsform
in einer Mittelposition darstellen,
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12A bis 12C Aberrationskurven
der dritten Ausführungsform
in einer Teleposition darstellen.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
im einzelnen beschrieben werden.
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Wie
in den 1, 5 bzw. 9 gezeigt ist, umfaßt ein Sucher mit variabler
Vergrößerung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine abbildende Objektivlinsengruppe
I mit einer positiven Brechkraft, eine Umkehrlinsengruppe 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 umgekehrten Bildes.
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Die
Objektivlinsengruppe I schließt
eine feststehende erste Linse 1 mit negativer Brechkraft,
eine bewegliche zweite Linse 2 mit positiver Brechkraft,
eine bewegliche dritte Linse 3 mit positiver Brechkraft
und eine feststehende vierte Linse 4 mit negativer Brechkraft
ein.
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Die
Objektivlinsengruppe I führt
durch Bewegen der zweiten Linse 2 und der dritten Linse 3 entlang der
optischen Achse des Suchers eine variable Vergrößerung durch.
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Das
durch die Objektivlinsengruppe I gebildete Bildfeld befindet sich
zwischen der Objektivlinsengruppe I und der Umkehrlinsengruppe II.
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Die
Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung schließt
ein optisches System 10 zur Informationsanzeige zwischen
der Objektivlinsengruppe I und der Umkehrlinsengruppe II ein.
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Das
optische System 10 zur Informationsanzeige ist in der vorliegenden
Ausführungsform
eine Flüssigkristalleinrichtung,
die ein fotografisches Sehfeld, einen Brennpunkt, wenn eine automatische
Fokussierung durchgeführt
wird, ein Sehfeld, das eine Parallaxe beim Fotografieren kompensiert,
eine Verschlußzeit,
eine Blendenskala und einen Ladungszustand einer Beleuchtungseinrichtung
anzeigt.
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Die
Umkehrlinsengruppe II schließt
ein Prisma 5 zum Umkehren 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.
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Die
in dem Sucher mit variabler Vergrößerung gemäß der Ausführungsform enthaltenen Linsen
sind Kunststofflinsen.
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Der
Betrieb des Suchers mit variabler Vergrößerung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung sieht wie folgt aus:
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Der
Sucher mit variabler Vergrößerung gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erfüllt die
folgende Bedingung: 2,4 < fw/L < 3,7 Bedingung 1 wobei
fw die effektive Brennweite der Objektivlinsengruppe I in einer
Weitwinkelposition und
L die Entfernung zwischen der zu dem
Gegenstand nächstliegenden
Oberfläche
der Objektivlinsengruppe I und dem von der Objektivlinsengruppe
I gebildeten reellen Bild des Gegenstands darstellt.
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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 kompakten Sucher zu erzielen.
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Im
Gegenteil dazu wird, wenn die untere Grenze der Bedingung 1 verletzt
wird, die Brechkraft der dritten Linse 3 stark, wodurch
die Feldkrümmung,
sphärische
Aberration und Verzeichnung erhöht
wird.
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Zusätzlich erfüllt der
Sucher mit variabler Vergrößerung gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die folgende Bedingung: –2,9 < f1/L < 0,7 Bedingung
2wobei f1 die Brennweite der ersten
Linse 1 der Objektivlinsengruppe I darstellt.
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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.
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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.
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Der
Sucher mit variabler Vergrößerung gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erfüllt zusätzlich die
folgende Bedingung:
Bedingung 3: Die dritte Linse 3 der
Objektivlinsengruppe I weist wenigstens eine asphärische Oberfläche auf.
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Wenn
die Bedigung 3 verletzt ist, nimmt die sphärische Aberration zu.
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Der
Sucher mit variabler Vergrößerung gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erfüllt außerdem die
folgende Bedingung:
Bedingung 4: Die zu dem Bildfeld nächstliegende
Linsenoberfläche
der dritten Linse 3 der Objektivlinsengruppe I ist in Richtung
zu dem durch die Objektivlinsengruppe I gebildeten Bildfeld konvex.
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Wenn
die Bedingung 4 verletzt ist, nehmen die Verzeichnungen und alle
Aberrationen zu.
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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 Gegenstand nächstliegende
Oberfläche
der vierten Linse 4 und eine zu dem Bildfeld nächstliegende
Oberfläche
der vierten Linse 4 einen Krümmungsradius mit demselben
Vorzeichen aufweisen.
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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.
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Jede
Linseneinheit gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist aus einem günstigen Kunststoff, wie z.
B. PMMA, hergestellt. Zusätzlich
ist die Brechkraft jeder Linsengruppe geeignet aufgeteilt, um die
Verwendung von einfach gestalteten Linsen zu ermöglichen.
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Die
augenseitige Korrektur des Suchers, der die obengenannten Bedingungen
erfüllt,
wird durch Bewegen des Okulars der Linsengruppe 3 in kleinen
Schritten durchgeführt.
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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 optischen Achse darstellt,
y die
vertikale Entfernung der optischen Achse darstellt,
C den Kehrwert
des Krümmungsradius
darstellt,
K die Kegelzahl darstellt,
A
4,
A
6, A
8, A
10 asphärische
Koeffizienten darstellen.
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Die
Werte, die die obengenannten Bedingungen erfüllen, werden unten beschrieben.
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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 v, eine Vergrößerung eines
gesamten optischen Systems ist m und ein halber Sehwinkel ist ω.
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Die
Werte für
die erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind in Tabelle (1) gezeigt, in der der
Sehwinkel 2ω im
Bereich vom 28,4° bis
53,3° und
die Vergrößerung m
im Bereich von –0,32
bis 0,57 liegt. Tabelle
1
wobei
- * eine asphärische Oberfläche darstellt.
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In
der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung variieren die obengenannten Entfernungen zwischen
den Linsen und der Koeffizient der asphärischen Oberfläche, wie
in den Tabellen 2 und 3 gezeigt, mit dem Sehwinkel.
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Die
Werte für
die zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind in Tabelle (4) 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
4
wobei
- * eine asphärische Oberfläche darstellt.
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Bei
der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung variieren die obengenannten Entfernungen
zwischen den Linsen und die Koeffizienten der asphärischen
Oberfläche,
wie in den Tabellen 5 und 6 gezeigt, mit dem Sehwinkel.
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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
wobei
- * ein asphärische Oberfläche darstellt.
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Bei
der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung variieren die obengenannten Entfernungen
zwischen den Linsen und der Koeffizient der asphärischen Oberfläche, wie
in den Tabellen 8 und 9 gezeigt, mit dem Sehwinkel.
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In
Tabelle 10 sind Werte für
die Zustände
gemäß der ersten
bis dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Wie
oben beschrieben, bildet die vorliegende Erfindung gemäß der Ausführungsform
einen Sucher mit variabler Vergrößerung,
der über
den gesamten Bereich, von einer Weitwinkel- bis zu einer Teleposition, eine annehmbare
Aberrationsleistung aufweist. Zusätzlich ist es aufgrund eines
kompakten Aufbaus möglich,
den Sucher mit variabler Vergrößerung kompakt
zu gestalten und preisgünstiges
Material zu verwenden.
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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 Vergrößerung verbessert.
