DE2127145A1 - Optisches Suchersystem mit reeller Abbildung - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE MÜNCHEN 8O. MAUERKIRCHERSTR. 4S

2127U5

Dipl,-1ng. Stapf, 8 MBwdie» 98, MoBorkitcharstrafl« *5

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1« Juni 1971

Anwaltsakte 2o 979

Kabushiki Kaisha Ricoh Tokyo / JAPAN

Optisches Suchersystem mit ree3Jer Abbildung

Die Erfindung betrifft ein optisches Suchersystem mit reeller Abbildung für Potokameras, insbesondere Filmkameras. Eine bekannte Ausführungsform eines optischen Suchersystems mit reeller Abbildung weist eine Ob-

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jektiv- oder Vorderlinse 1,eine Kondensorlinse 2, eine Zwischenlinse (auch als Elektor bezeichnet) 3_S eine Kondensorlinse 4, ein Okular 5 und eine Blende 6 auf (siehe Fig. 1). Ein auf dem Kopf stehendes Bild la des Gegenstands, wie es von der Objektiv- oder Vorderlinse abgebildet wird, wird von der Zwischenlinse 3 in ein aufrechtes reelles Bild Ib umgewandelt und vom Okular im Augen- oder Beobachtungspunkt vergrößert.

Das konventionelle optische Suehersystem mit reeller Abbildung mit der beschriebenen Anordnung enthält, wie in Pig. I gezeigt, ungefähr zehn Linsen. Hieraus ergeben sich die Nachteile eines komplizierten Zusammenbaus sowie hoher Kosten.

Die Erfindung schafft also ein optisches Suehersystem mit reeller Abbildung, das vier Linsen aus dem gleichen Material und von identischer Form aufweist, welches einfach und wirtschaftlich herstellbar ist, und welches gleiche oder bessere Eigenschaften als konventionelle optische Suchersysteme mit reeller Abbildung aufweist.

Die Erfindung verzichtet auf die sogenannten Kondensorlinsen, wie sie in konventionellen Systemen der beschriebenen Art in der Nähe der beiden Brennebenen bzw. Bildebenen verwendet werden und ermöglicht so eine Verringerung der

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Zahl der in dem System verwendeten Linsen. Ein konventionelles System der beschriebenen Art hat den Nachteil, daß Staub oder Kratzer auf der Kondensorlinse sichtbar sind. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung vermieden, da keine Kondensorlinsen verwendet werden.

Die Zahl der Linsen, die in dem optischen Suchersystem gemäß Erfindung verwendet werden, ist wesentlich geringer als die Zahl der Linsen in einem konventionellen optischen System. Die Zahl der Linsen ist zum Beispiel um zwei geringer als in dem in der Offenlegungsschrift Nr. 1 M22 735 (erste Veröffentlichung in Deutschland) beschriebenen optischen System, das sechs Kunststofflinsen aufweist.

Darüber hinaus ist das optische Suchersystem gemäß Erfindung symmetrisch aufgebaut, so daß die einfallenden Lichtstrahlen auf das Objektiv unter den gleichen Bedingungen auftreffen, unter welchen die austretenden Lichtstrahlen das Okular verlassen. Hierdurch werden die verschiedenen Bildfehler minimiert, vor allem Koma, Farbfehler der Vergrößerung und Bildverzerrung, so daß sie für die beabsichtigten Anwendungszwecke vernachlässigt werden können.

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Die Linsen des optischen Suehersystems gemäß Erfindung haben identische Form und den gleichen äußeren Durchmesser. Wird Kunststoff als Linsenmaterial verwendet, kann eine große Zahl von nicht-sphärischen Kunststofflinsen in Massenfertigung billig hergestellt werden, wenn dazu eine Metallform für diese nicht-sphärische Linsen vorhanden ist. Wird der Linsenrahmen zusammen mit den Linsen geformt, können alle vier Linsen für das optische Suchersystem gemäß Erfindung mit hoher Genauigkeit und Präzision zusammengebaut werden. Da gemäß Erfindung die Anzahl der Linsen geringer als in konventiollen optischen Systemen ist, ist auch die Lichtabsorption des Suchersystems gemäß Erfindung geringer.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines herkömmlichen optischen Suchersystems mit reellem Bild.

Fig. 2 zeigt den Aufbau einer Ausführungsform eines optischen Suchersystems mit reellem Bild gemäß Erfindung.

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Pig. 3 zeigt den optischen Strahlengang und eine der Linsen, mit denen das optische Suchersystem mit reellem Bild gemäß Erfindung aufgebaut ist.

Fig. k zeigt eine schematische Darstellung der Bildfehler der Linse gemäß Fig. 3, bezogen auf die d-Linie.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezug auf eine Filmkamera, insbesondere für 8 mm Schmalfilm erläutert. In vielen 8 mm Filmkameras hat die Hauptlinse des Aufnahmeobjektivs eine Brennweite zwischen 15 und 2o mm. Der Abstand zwischen der rückwärtigen Fläche des Okulars und dem Augenpunkt oder der Augenpupille liegt zwischen 15 und 2o mm.

Werden die gleichen Linsen als Objektiv 31 und Okular 2h verwendet, und sind in der Mitte dazwischen die Linsen 22 und 23 als Bildaufrichtungssystem angebracht, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, so daß die Linsen symmetrisch angeordnet werden können, sind Einfallshöhe und Einfallswinkel des auf das Objektiv 21 einfallenden Lichts dieses Suchersystems und die Austrittshöhe und der Austrittswinkel, unter welchem der Lichtstrahl aus dem Okular 2h austritt, symmetrisch. Voraussetzung dafür ist allerdings eine Vergrößerung des Suchers gleich 1. Wegen der Eigenschaften dieses Systems infolge der vollkommenen Symmetrie, hat das optische System für Sucher minimale Werte

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für Koma, Farbfehler der Vergrößerung und Bildverzerrung.

Eine Linse 31 (siehe Fig. 3) des optischen Suchersystems mit reellem Bild gemäß Erfindung hat die Eigenschaft, daß alle durch eine davor angebrachte Eintrittsblende oder -öffnung auf die Linse treffenden Hautstrählen im wesentlichen parallel zur optischen Achse wieder austreten. Das optische System für Sucher mit reellem Bild gemäß Erfindung ist aus vier derartigen miteinander kombinierten Linsen.aufgebaut.

Dieses Phänomen tritt ganz allgemein dann auf, wenn die Eintrittsblende oder -öffnung genau im vorderen Brennpunkt der Linse angeordnet wird. Sind die Linsen konventionelle sphärische Einzellinsen, hat der aus dem System austretende Lichtstrahl große Bildfehler. Demzufolge ist ein derartiges Linsensystem für den praktischen Gebrauch nicht besonders geeignet.

In der gezeigten Ausführungsform gemäß Erfindung sind die Linsen 31 dergestalt geformt, daß ihre Vorder- oder ihre Rückfläche nicht-sphärisch oder als Rotationshyperboloid ausgebildet ist, indem zwei geeignete Krümmungsradien gewählt werden, wie dies weiter unten beschrieben wird. Werden so hergestellte nicht-sphärische Linsen'

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verwendet, weist das optische Suchersystem mit reellem Bild gemäß Erfindung die für den praktischen Gebrauch notwendigen Eigenschaften auf.

Die genannte nichtsphärische Fläche ist eine Rotationsfläche, deren Erzeugende eine Kurve zweiter Art ist. Sie entsteht durch Drehung der Erzeugenden um die x-Achse, welche mit der optischen Achse der Linse 31 zusammenfällt. Die Erzeugende für die Linsenfläche kann durch die Formel y_ = 2rx - €x angegeben werden, wobei der Scheitelpunkt der zweiten Fläche der Linse 31 der Koordinatenursprung ist. Die zur optischen Achse rechtwinklige und durch den Ursprung verlaufende Gerade ist die y_-Achse (Fig. 3), r ist der Krümmungsradius auf der optischen Achse. Die gekrümmte Fläche ist ein Rotationsellipsoid, wenn €^O , ein Rotationshyperboloid wenn£^O und eine rotationsparabolische Fläche wenn £ = 0. Ist£ =1, ist die gekrümmte Fläche eine sphärische Fläche. Vorzugsweise ist also eine Fläche der Linse sphärisch und die andere nichtsphärisch, wobei die Erzeugende für letztere Fläche eine Kurve 2. Art ist.

Nachstehend wird ein Beispiel für die Fertigungsdaten der Einzellinse 31 gegeben:

Brennweite 17,8 mm

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g	16,8 mm vor deren Linse	mm	0	der vor-
	2	mm
ra	= 20	L5 mm!	%
rb	= - :	mm		= - 1,9
d	= 2	,Ί913
N	= 1.

Eintrittsblende oder -öffnung

Durchmesser der Eintrittsblende oder -öffnung

Krümmungsradius

Dicke der Linse

Brechungsindex, bezogen
auf die, d-Linie der Linse

Abbe-Zahl, bezogen

auf die d-Linie der Linse V =57,8

Verschiedene Eigenschaften der Linse 31 gemäß den obigen Spezifikationen sind in Fig. 4 gezeigt. Fig. 4 (a) zeigt ein schematisches Diagramm der sphärischen Aberration bezogen auf die d-Linie, Fig. H (b) zeigt ein schematisches Diagramm des Astigmatismus, Fig. ¹J (c) zeigt ein schematisches Diagramm der Bildverzerrung und Fig. 4 (d) zeigt ein Diagramm des meridionalen Komas. Den Eintrittswinkel gibt u^ an. Mehrere dieser nichtsphärischen Einzellinsen sind gemäß Fig. 2 miteinander kombiniert. Eine Linse der gleichen Art, wie gemäß Fig. 3 , welche auch gleichsinnig wie die Linse.gemäß Fig. 3 an-

21 geordnet ist, dient als Vorder linse/. Eine ebenso geformte Linse, die aber gegensinnig zu der Linse gemäß Fig. 3 angeordnet ist dient als Vorderlinse 22 des Bildaufrichtungs· Linsensystems, eine ebenso geformte Linse, die gleichsinnig

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mit der Linse gemäß Fig. 3 angeordnet ist, dient als Hinterlinse 23 des Bildaufrichtungssystems, und eine ebenso geformte Linse, die gegensinnig zu der Linse gemäß Fig. 3 angeordnet ist, dient als Okular 24. Der Abstand zwischen den Linsen entspricht im wesentlichen der doppelten Brennweite der Linsen.

Werden die Linsen wie vorstehend angeordnet, sind das am Objektiv 21 einfallende Lichtbündel und der am Okular 24 austretende Lichtstrahl symmetrisch zueinander.

Das optische Suchersystem für reelles Bild kann z.B. fdgende Fertigungsdaten besitzen:

Vergrößerung des Suchers 1 Eintrittsblende oder -öffnung 16,8 mm vor der vorderen

Linse

Durchmesser der Eintrittsblende oder -öffnung 2 mm 0

Augenpunkt 11,8 mm hinter der hinteren

- Fläche des Okulars

Krümmungsradien Y₁ bis rg (siehe unten)

Koeffizienten der Rotations- c C C C

kurve zweiter Art C 2, C 3,6°, fe 7 (siehe unten)

Luftabstände zwischen den Flächen

der Linsen auf der optischen Achse d₁ bis d^ (siehe unten) Brechungsindices der Linsen

bezogen auf die d-Linie N₂₁ bis N₂^ (siehe unten) Abbe-Zahlen der Linsen

bezogen auf die d-Linie V_?1 bis V_?2, (siehe unten)

109853/1163 -lo-

- Io -

r^ = 2o mm

U₁ = 2 mm N₂₁ = 1,11913 V₃₁ = _57j8 v₂ = - 15 e₂ = - 1,9

Γ3 = 15

d₂ = 34,2

1.9

d₃ = 2 N₂₂ = 1,4913 V₂₂ = 57,8

rj, = - 2ο

^₂₄ = 33,5
r = 2ο

d₅ =2 N₂₃ = 1,4913 V₂₃ = 57,8

d₆ = 34,2
r₇ = 15 έ_? = - 1,9

d₇ = 2 N₂₁₄ = 1,4913 V_2iJ = 57,8 r_g = - 2o

Bei dem optischen Suchersystem mit reellem Bild gemäß Erfindung liegt der erste Brennpunkt des auf dem Kopf stehenden Gegenstands zwischen der Vorderlinse 21 und der Voderlinse 22 des Bildaufrichtungssystems und ein zweiter Brennpunkt des aufrechtstehenden Bildes zwischen der Hinterlinse 2'3 des Bildaufrichtungssystems und dem Okular 24, mit einem auf dem Kopf stehenden reellen Bild 1 und einem aufrechtstehenden reellen Bild Ib in den jeweiligen Brennpunkten. Eine enge Blende 25 kann in der Mitte des Bildaufrichtungssystems oder in der Lage der Eintritts-

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blende oder -Öffnung vor der Vorderlinse so angeordnet werden, daß die chromatische Aberration der Vergrößerung, die von anderen Lichtstrahlen als den Hauptstrahlen hervorgerufen wird, verringert wird.

Die Erfindung schafft also e\n- optisches Suchersystem mit reellem Bild, das vier identische, nichtsph^örische Linsen aufweist, die so auf der optischen Achse angeordnet sind, daß ein reelles Bild des Gegenstands erzielt wird.

- 12 Patentansprüche:

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Claims (2)

1. Patenta n-Sprüche :

   Optisches Suchersystem mit reeller Abbildung, gekennzeichnet .durch vier identische nichtsphärische Linsen, die dergestalt angeordnet sind, daß sie eine "Vorderlinse, eine Vorderlinse eines Bildaufrichtungssystems, die Hinterlinse des Bildaufrichtungssystems und ein Okular in der aufgezählten Reihenfolge bilden, wobei die Linsen jeweils in einem Abstand, der im wesentlichen der doppelten Brennweite der einzelnen Linsen entspricht/ angebracht sind, dergestalt, daß die Linsen die ihnen zugedachte Punktion erfüllen.
2. 2. Optisches Suchersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Linsen jeweils eine Fläche jeder Linse sphärisch ist.

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