DE19959380C2 - Spiegelreflexkamera - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spiegelreflexkamera, die ein mit einer Objektivoptik er­ zeugtes Gegenstandsbild belichtet oder aufnimmt und ein optisches Scharfein­ stellnachweissystem zum Nachweisen einer Scharfeinstellbedingung der Objek­ tivoptik bezüglich des aufzunehmenden Gegenstands umfaßt.

Es gibt einäugige Autofokus-Spiegelreflexkameras mit einem optischen Scharfein­ stellnachweissystem. Fig. 5 zeigt das optische System einer bekannten einäugi­ gen Spiegelreflexkamera. Licht von einem aufzunehmenden Gegenstand fällt auf eine Aufnahmeoptik 1. Der größte Teil des einfallenden Lichtes wird von einem Hauptspiegel 2 abgelenkt, um ein Bild des Gegenstandes auf einer Mattscheibe 3 zu erzeugen. Ein Anwender beobachtet das Gegenstandsbild über eine Okular­ optik 4 und ein pentagonales Prisma 5, die eine Sucheroptik bilden.

Der Hauptspiegel 2 hat in seiner Mitte einen halbdurchlässig verspiegelten Be­ reich. Das durch den halbdurchlässig verspiegelten Bereich des Hauptspiegels 2 hindurch übertragene Licht wird von einem Unterspiegel 6 auf eine Scharfein­ stellnachweiseinheit 8 abgelenkt.

Zum Belichten werden der Hauptspiegel 2 und der Unterspiegel 6 derart aus dem optischen Strahlengang herausbewegt, daß ein Bild des Gegenstands auf einem Film 9 erzeugt wird.

Die bekannte Scharfeinstellnachweiseinheit 8 hat, wie in Fig. 6 gezeigt, eine Feldblende 8a, eine Kondensoroptik 8b, eine Trennblende 8g, zwei Trennoptiken 8c und 8d und zwei Liniensensoren 8e und 8f, die in dieser Reihenfolge von dem Unterspiegel 6 her angeordnet sind. Die Feldblende 8a ist nahezu in der zur Filmebene äquivalenten Ebene F angeordnet, auf der ein primäres Bild des Ge­ genstands mit der Aufnahmeoptik 1 erzeugt wird. Die Trennblende 8g hat zwei Öffnungen, die das auf die Trennoptiken 8c und 8d einfallende Licht begrenzen. Die Trennoptiken 8c und 8d bilden das primäre Bild in zwei sekundäre Bilder ab. Die Liniensensoren 8e und 8f nehmen die sekundären Bilder auf.

Die Positionsbeziehung zwischen den auf den Liniensensoren 8e und 8f erzeug­ ten sekundären Bildern variieren entsprechend der Scharfeinstellbedingung der Aufnahmeoptik 1 in Bezug auf den Gegenstand. Somit läßt sich die Scharfein­ stellbedingung basierend auf der an Hand der Ausgangssignale der Liniensenso­ ren 8e und 8f berechneten Beziehung nachweisen.

Weil aber die bekannte Scharfeinstellnachweiseinheit 8 die Scharfeinstellbedin­ gung der Aufnahmeoptik nur in der Mitte der Aufnahmefläche nachweist, kann sie die Scharfeinstellbedingung der Aufnahmeoptik in Bezug auf einen Gegenstand nicht in einem beliebigen Punkt der Aufnahmefläche nachweisen.

Damit diese Anforderung erfüllt wird, muß das optische Scharfeinstellnachweissy­ stem Flächensensoren als Bildsensoren haben. Außerdem muß der Bereich ver­ größert werden, aus dem Licht in die Scharfeinstellnachweiseinheit 8 gelangt. Weil jedoch bei dem vorstehend beschriebenen optischen System eine Vergröße­ rung des Bereichs, aus dem Licht in die Scharfeinstellnachweiseinheit 8 gelangt, größere Abmessungen des Unterspiegels 6 und der Kondensoroptik 8b erfordert, läßt sich ein solches optisches Scharfeinstellnachweissystem nur schwer in dem begrenzten Platz einer einäugigen Spiegelreflexkamera anordnen.

Das in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei 9-184965 gezeigte optische Scharfeinstellnachweissystem verwendet Flächensensoren, um das Nachweisen der Scharfeinstellung in einem beliebigen ausgewählten Punkt der Aufnahmeflä­ che zu ermöglichen, und einen Konkavspiegel als Unterspiegel, um den Bereich zu vergrößern, aus dem Licht in die Scharfeinstellnachweiseinheit gelangt, ohne das optische Scharfeinstellnachweissystem vergrößern zu müssen.

Der konvergierende Spiegel ist bei dem in dieser Veröffentlichung gezeigten opti­ schen System gegen die optische Achse geneigt, was eine Verformung der Se­ kundärbilder hervorruft. Das kann dazu führen, daß der bezweckte Scharfeinstell­ nachweispunkt in der Aufnahmefläche und der tatsächliche Scharfeinstellnach­ weispunkt auf dem Flächensensor nicht zusammenpassen. Dadurch kann ein ge­ naues Nachweisen der Scharfeinstellung in Bezug auf den gewünschten Gegen­ stand verhindert werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Spiegelreflexkamera mit einem verbesserten optischen Scharfeinstellnachweissystem anzugeben, mit dem sich die Scharfein­ stellung einer Objektivoptik in Bezug auf einen gewünschten Gegenstand selbst dann ohne Vergrößerung der Kamera genau nachweisen läßt, wenn ein Flächen­ sensor verwendet wird, um die Scharfeinstellung in einem beliebigen ausgewähl­ ten Punkt der Aufnahmefläche durchzuführen.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Spiegelreflexkamera mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Mit dieser Konstruktion wird das durch die Aufnahmeoptik hindurchgelangte Licht von der Reduktionsoptik konvergiert, um dann auf die Trennoptiken eingestrahlt zu werden. Dadurch wird der Bereich vergrößert, aus dem Licht von dem opti­ schen Scharfeinstellnachweissystem aufgenommen wird, ohne daß der ebene Trennspiegel, die Trennoptiken oder die Bildsensoren vergrößert werden müssen. Außerdem sind die optischen Achsen der Objektivoptik und der Reduktionsoptik koaxial zueinander und der Trennspiegel ist ein Planspiegel, wodurch die Sekun­ därbilder nicht verformt werden.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Un­ teransprüche. Sie ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Be­ zugnahme auf die zugehörigen Figuren.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnun­ gen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das optische System einer einäugigen Spiegelreflexkamera mit ei­ nem optischen Scharfeinstellnachweissystem als Ausführungsbei­ spiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Vorderansicht einer Trennblende und Trennoptiken des opti­ schen Scharfeinstellnachweissystems von Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht von Flächensensoren des optischen Scharfein­ stellnachweissystems von Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Ansicht des optischen Strahlengangs des opti­ schen Scharfeinstellnachweissystems von Fig. 1,

Fig. 5 das optische System einer bekannten einäugigen Spiegelreflexka­ mera, und

Fig. 6 das optische System einer bekannten Scharfeinstellnachweiseinheit in der einäugigen Spiegelreflexkamera von Fig. 5.

Fig. 1 zeigt das optische System einer einäugigen Autofokus-Spiegelreflexkamera 10 mit einem optischen Scharfeinstellnachweissystem nach der Erfindung.

Die Kamera 10 hat eine Aufnahmeoptik 11 als Objektivoptik zum Erzeugen eines Bildes eines aufzunehmenden Gegenstandes. Die Kamera 10 hat außerdem ei­ nen Hauptspiegel 12, der das durch die Aufnahmeoptik 11 hindurchgelangende Licht zu einer Sucheroptik ablenkt, die aus einer Mattscheibe 13, einer Okularop­ tik 14 und einem pentagonalen Prisma 15 besteht. Außerdem hat die Kamera 10 noch eine Reduktionsoptik 20, einen ebenen Trennspiegel (Unterspiegel) 21 und eine Scharfeinstellnachweiseinheit 30.

Der größte Teil des durch die Aufnahmeoptik 11 einfallenden Lichtes wird von dem Hauptspiegel 12 abgelenkt, um ein Bild des Gegenstandes auf der Matt­ scheibe 13 zu erzeugen. Ein Anwender beobachtet das Bild des Gegenstandes mittels der Okularoptik und dem pentagonalen Prisma 15.

Der Hauptspiegel 12 hat in seiner Mitte einen halbdurchlässig verspiegelten Be­ reich. Das durch den halbdurchlässig verspiegelten Bereich des Hauptspiegels 12 hindurch übertragene Licht wird von der Reduktionsoptik 20 konvergiert und von dem ebenen Trennspiegel 21 in Fig. 1 nach unten hin, d. h. zu der Scharfeinstell­ nachweiseinheit 30 abgelenkt. Zu dem optischen Scharfeinstellnachweissystem gehört die Reduktionsoptik 20, der ebene Trennspiegel 21 und die Scharfeinstell­ nachweiseinheit 30.

Der Hauptspiegel 12, die Reduktionsoptik 20 und der ebene Trennspiegel 21 werden zum Belichten aus dem optischen Strahlengang derart herausbewegt, daß ein Bild des Gegenstands auf einem Film (Bildaufnahmeebene) 16 erzeugt wird.

Die Reduktionsoptik 20 ist zwischen der Aufnahmeoptik 11 und dem Film 16 an­ geordnet, und die optische Achse der Reduktionsoptik 20 ist koaxial zur optischen Achse der Aufnahmeoptik 11. Der ebene Trennspiegel 21 dient zum Abtrennen von durch die Reduktionsoptik 20 hindurchgelangtem Licht aus dem optischen Strahlengang zu dem Film 16. Durch die Reduktionsoptik 20 wird eine zur Film­ ebene äquivalente Ebene F in dem optischen Scharfeinstellnachweissystem nä­ her zu der Aufnahmeoptik 11 hin gebracht, als ein durch die Aufnahmeoptik 11 allein erzeugtes primäres Bild. Dadurch wird der Bereich vergrößert, aus dem Licht von der Scharfeinstellnachweiseinheit 30 aufgenommen werden kann, ohne daß die optischen Elemente des optischen Scharfeinstellnachweissystems ver­ größert werden müssen.

Vorzugsweise wird der Wert der Brennweite der Reduktionsoptik 20 mit etwa 30 mm gewählt, wenn das optische Scharfeinstellnachweissystem des Ausführungs­ beispiels bei einer einäugigen Spiegelreflexkamera im 35 mm-Format (Leica-For­ mat) angewendet wird, bei der die Bilddiagonale etwa 45 mm beträgt.

Die Scharfeinstellnachweiseinheit 30 hat einen ersten Spiegel 31, der das von dem ebenen Trennspiegel 21 abgelenkte Licht in eine Richtung zu der Aufnah­ meoptik 11 hin ablenkt. Außerdem hat die Scharfeinstellnachweiseinheit 30 zwei Trennoptiken 32 und 33, einen zweiten Spiegel 34, der das von den beiden Trennoptiken 32 und 33 herkommende Licht in Fig. 1 nach unten ablenkt, und zwei Flächensensoren 35 und 36. Eine Trennblende 37 mit zwei Öffnungen zum Begrenzen des auf die Trennoptiken 32 und 33 einfallenden Lichtes ist zwischen dem ersten Spiegel 31 und den Trennoptiken 32 und 33 angeordnet.

Die Ausgangssignale der Flächensensoren 35 und 36 werden einem Mikrocom­ puter 38 eingegeben. Der Mikrocomputer 38 berechnet die Scharfeinstellbedin­ gung der Aufnahmeoptik 11 in Bezug auf den gewünschten Gegenstand. Im all­ gemeinen hat die Aufnahmeoptik 11 mehrere Linsengruppen mit mindestens einer Fokussierlinsengruppe, die zum Ändern der Scharfeinstellbedingung entlang der optischen Achse verfahren wird. Ein Scharfeinstellmechanismus 39 hat einen Motor zum Antreiben der Fokussierlinsengruppe der Aufnahmeoptik 11. Der Mi­ krocomputer 38 steuert den Scharfeinstellmechanismus 39 abhängig von dem Er­ gebnis der Berechnung, um die Fokussierlinsengruppe in eine Scharfeinstellposi­ tion zu bewegen.

Fig. 2 zeigt die Trennblende 37 und die Trennoptiken 32 und 33 vom ersten Spie­ gel 31 her gesehen. Die Trennoptiken 32 und 33 sind miteinander verbunden, wodurch ein gemeinsamer in Fig. 2 mit einer gestrichelten Linie eingezeichneter Körper gebildet wird. Das das Primärbild erzeugende Licht gelangt durch die Öff­ nungen 37a der Trennblende 37, um auf die Trennoptiken 32 und 33 eingestrahlt zu werden. Die Trennoptiken 32 und 33 erzeugen aus dem Primärbild zwei Se­ kundärbilder des Gegenstandes.

Es ist hierbei zu bemerken, daß die Trennrichtung der Trennoptiken 32 und 33 in Richtung einer Linie liegt, die die optischen Achsen der Trennoptiken 32 und 33 verbindet und zu den optischen Achsen rechtwinklig ist.

Die Flächensensoren 35 und 36 sind jeweils Bildsensoren mit einer großen An­ zahl derart zweidimensional angeordneter Bildpunkte, wie in Fig. 3 gezeigt, daß sie die gesamte Aufnahmefläche bedecken. Die Flächensensoren 35 und 36 sind entlang der Trennrichtung angeordnet, um die Sekundärbilder jeweils aufzuneh­ men.

Die Reduktionsoptik 20 hat eine derartige Brechkraft, daß die Austrittspupille der Aufnahmeoptik 11 optisch konjugiert zu den Eintrittspupillen der Trennoptiken 32 und 33 wird. Somit erzeugen die Trennoptiken 32 und 33 jeweils Sekundärbilder auf den Flächensensoren 35 und 36 unter Verwenden des durch verschiedene Bereiche der Aufnahmeoptik 11 hindurchgelangten Lichtflusses.

Fig. 4 zeigte eine schematische Ansicht des optischen Strahlenganges von dem Hauptspiegel 12 zu den Flächensensoren 35 und 36. Ohne die Reduktionsoptik 20 verläuft das durch den halbdurchlässig verspiegelten Bereich des Hauptspie­ gels 12 hindurchgelangte Licht entlang einem mit gestrichelten Linien eingezeich­ neten Pfad und erzeugt ein Primärbild auf einer virtuellen zur Filmebene äquiva­ lenten Ebene F', die ebenfalls mit einer gestrichelten Linie eingezeichnet ist. In diesem Fall wird ein großdimensionierter Unterspiegel 40 zum Ablenken des be­ nötigten Lichtes zu der Scharfeinstellnachweiseinheit 30 benötigt. Die für die Scharfeinstellnachweiseinheit erforderlichen optischen Elemente werden dann ebenfalls größer als bei dem Ausführungsbeispiel.

Tatsächlich wird das Licht mit der Reduktionsoptik 20 konvergiert. Das Licht ver­ läuft dann entlang einem mit durchgezogenen Linien eingezeichneten Pfad. Da­ durch wird nur ein verhältnismäßig kleiner ebener Trennspiegel 21 im Vergleich zu dem virtuellen Unterspiegel 40 benötigt. Weil außerdem der ebene Trennspie­ gel 21 zum Ablenken des Lichtes verwendet wird, ergibt sich keine Verzerrung des Sekundärbildes.

Außerdem ist die der Filmebene äquivalente Ebene F näher bei der Reduktions­ optik 20 angeordnet als die virtuelle der Filmebene äquivalente Ebene F'. Das ist gleichbedeutend mit dem Vergrößern des Objektabstandes für die Trennoptiken 32 und 33, die dadurch lange Brennweiten (geringe Brechkraft) haben können, wodurch sich die Aberrationen verringern. Dadurch ergeben sich befriedigende Abbildungsleistungen für die auf den Flächensensoren 35 und 36 erzeugten Se­ kundärbilder, was zu einem genauen Nachweisen der Scharfeinstellung führt.

Die Positionsbeziehung der auf den Flächensensoren 35 und 36 erzeugten Bilder ändert sich gemäß der Scharfeinstellbedingung der Aufnahmeoptik 11 in Bezug auf den Gegenstand. Wenn das Primärbild zwischen dem Film 16 und der Auf­ nahmeoptik 11 von dieser erzeugt wird, rücken die entsprechenden Sekundärbil­ der in Bezug auf ihre Positionsbeziehung bei der Scharfeinstellbedingung in Trennrichtung näher zueinander. Bei der Scharfeinstellbedingung wird das Pri­ märbild auf dem Film 16 erzeugt. Wenn andererseits die Aufnahmeoptik 11 das Primärbild auf der von dieser abgewandten Seite des Films 16 erzeugt, wird der zugehörige Abstand zwischen den Sekundärbildern größer als der bei der Scharfeinstellbedingung.

Der Mikrocomputer 38 führt eine Berechnung aus, um Bilddaten der Bildpunkte in einem spezifischen Bereich des Flächensensors 35 mit Bilddaten von Bildpunkten in einem entsprechenden Bereich des Flächensensors 36 zu vergleichen, wo­ durch die Scharfeinstellbedingung der Aufnahmeoptik 11 in Bezug auf den ge­ wünschten Gegenstand nachgewiesen wird.

Dann steuert der Mikrocomputer 38 den Scharfeinstellmechanismus 39 zum Ver­ stellen der Fokussierlinsengruppe der Aufnahmeoptik 11 entsprechend dem Er­ gebnis der Berechnung in die Scharfeinstellposition.

Der zu fokussierende Gegenstand kann von einem Anwender ausgewählt werden, oder der naheste Gegenstand in der Aufnahmefläche kann automatisch von der Kamera zum Scharfeinstellen ausgewählt werden. Wenn der Anwender den zu fokussierenden Gegenstand auswählt, ist diese Auswahl nicht auf das manuelle Betätigen eines Hebels, einer Wählscheibe oder ähnlichem beschränkt. Es kann dabei auch eine automatische Betätigung verwendet werden. Zum automatischen Betätigen kann die Kamera mit einer Einrichtung zum Nachweisen der Blickrich­ tung des Anwenders versehen sein. Die Kamera kann dann einen in Blickrichtung angeordneten Gegenstand als den zu fokussierenden Gegenstand bestimmen.

Weiterhin kann der Bildsensor aus mehreren Liniensensoren bestehen, die in vorbestimmten Abständen parallel zueinander angeordnet sind. Die Liniensenso­ ren haben jeweils Bildpunktaufnehmer, die linear entlang der Trennrichtung der Trennoptiken angeordnet sind.

Weiterhin können zwei Liniensensoren als Bildsensoren verwendet werden, die die gesamte Fläche in einer spezifischen Richtung in der Aufnahmefläche be­ decken. In diesem Fall wird die Scharfeinstellbedingung durch eine Berechnung nachgewiesen, wobei Bilddaten eines spezifischen Bereichs eines Liniensensors mit Bilddaten des entsprechenden Bereichs des anderen Liniensensors vergli­ chen werden. Dadurch wird das Nachweisen der Scharfeinstellung für einen be­ liebigen Gegenstand in der spezifischen Richtung ermöglicht. Die Anwesenheit der Reduktionsoptik 20 ermöglicht das Reduzieren der Größe des optischen Scharfeinstellnachweissystems auch dann, wenn zwei Liniensensoren als Bild­ sensoren verwendet werden, wie gerade beschrieben.

Claims (5)

1. Spiegelreflexkamera (10), umfassend ein optisches Scharfeinstellnachweis­ system mit einer Reduktionsoptik (20) positiver Brechkraft, die zwischen ei­ ner Objektivoptik (11) und einer Bildaufnahmefläche (16) angeordnet ist, auf der ein Primärbild eines Gegenstandes von der Objektivoptik (11) erzeugt wird, und deren optische Achse koaxial zu der optischen Achse der Objek­ tivoptik (11) ist, mit einem ebenen Trennspiegel (21) zum Abtrennen des durch die Reduktionsoptik (20) getretenen Lichtes aus dem optischen Strah­ lengang zu der Bildaufnahmefläche (16) hin, mit zwei Trennoptiken (32, 33) zum Abbilden eines von der Reduktionsoptik (20) und dem ebenen Trenn­ spiegel (21) erzeugten Primärbildes in zwei Sekundärbilder, und mit zwei Bildsensoren (35, 36) zum Aufnehmen der Sekundärbilder.

2. Spiegelreflexkamera (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktionsoptik (20) eine derartige Brechkraft hat, daß die Austrittspupil­ le der Objektivoptik (11) optisch konjugiert zu den Eintrittspupillen der Trenn­ optiken (32, 33) ist.

3. Spiegelreflexkamera (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bildsensoren (35, 36) Flächensensoren sind, deren Bild­ punktaufnehmer zweidimensional angeordnet sind.

4. Spiegelreflexkamera (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächensensoren (35, 36) jeweils mehrere Liniensensoren haben, deren Bildpunktaufnehmer linear angeordnet sind und die parallel zueinander mit vorbestimmten Abständen voneinander angeordnet sind.

5. Spiegelreflexkamera (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Reduktionsoptik (20) auf der der Bildauf­ nahmefläche (16) zugewandten Seite eines Hauptspiegels (12) angeordnet ist, der das durch die Aufnahmeoptik (11) getretene Licht zu einer Sucherop­ tik (13, 14, 15) hin ablenkt.