DE2136071B2 - Entfernungsmeßsystem für eine Kamera - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Entfernungsmeßsystem für eine Kamera, um diese auf ein Szenenbild unter Betrachtung durch einen Spiegelreflexsucher zu !fokussieren, der optisch mit einem fokussierbaren Objektiv über eine erste ebene Fläche sowie eine zur ihr parallele, zweite ebene Fläche gekoppelt ist, wobei die erste Fläche einen dichroitischen Überzug hat. der Farbkomponenten des von der Szene kommenden so Lichtes selektiv durchläßt bzw. reflektiert, und die zweite Fläche einen total reflektierenden Überzug hat, !so daß die reflektierenden Flächen das von der Szene !kommende, einfallende Licht im wesentlichen in Koiniiidenz reflektieren, wenn das Objektiv fokussiert ist, dieses Licht aber ohne Koinzidenz reflektieren, wenn das Objektiv nicht fokussiert ist.

Bei einem solchen aus der DT-OS 18 04 194 bekann-Hen Entfernungsmeßsystem wird etwa ein Drittel des durch das Objektiv von einem Objekt in die Kamera &o einfallenden Lichtes über ein teildurchlässigcs Prisma ausgespicgell und auf zwei parallel zueinander angeordnete, ebene Flächen gegeben. Die erste dieser beiden ebenen Flächen ist dabei mit einem dichroitischen Übcr/ug versehen, so daß das auf dieser ersten ⁶S Fläche auftreffende Licht teilweise hindurchgelassen und teilweise an die Bildebene des Suchers reflektiert wird. Infolge dieses dichroitischen Überzugs findet dabei eine Farbtrennung der auftreffenden Lichtstrahlen statt, wobei das an die Bildebene des Suchers reflektierte Licht einen ersten Farbauszug darstellt, während das von dem dichroitischen Überzug hindurchgelassene Licht einen anderen und vorzugsweise zu dem ersten Farbauszug komplementären Farbauszug darstellt. Die zweite Fläche ist m't einem totalreflektierenden Überzug versehen, so daß das auf dieser zweiten Flüche auftreffende Licht in Richtung der Bildebene des Suchers totalreflektiert wird, wobei dieses vor dem Erreichen der Bildebene des Suchers jedoch auf die Rückseite der ersten, mit dem dichroitischen Überzug versehenen Fläche auftrifft, so daß von diesem totalreflektierten Licht wiederum ein Teil durch den dichroitischen Überzug der ersten Fläche zur Bildebene des Suchers hindurchgelassen und der andere Teil von dem dichroitischen Überzug der ersten Ebene reflektiert wird. Auch dabei findet wieder eine Farbtrennung statt, wobei jedoch jetzt der von dem dichroitischen Überzug hindurchgelassene, also den komplementären Farbauszug darstellende Anteil des Lichtes auf die Bildebene des Suchers fällt. Auf der Bildebene des Suchers erscheinen daher zwei komplementär zueinander gefärbte Bilder. wobei das erste dieser Bilder von der ersten Ebene und das zweite dieser Bilder von der zweiten Ebene reflektiert ist. Ist das Objektiv auf das aufzunehmende Objekt fokussiert, so verlaufen die auf der ersten und zweiten Ebene auftreffenden Lichtstrahlen parallel zueinander und werden daher auch koinzident zueinander von diesen Flächen reflektiert, d. h. sie koinzidieren auch auf der Bildebene des Suchers, so daß auf dieser nur ein einziges Bild entsteht, daß infolge der Farbaddition der miteinander zur Deckung gelangenden Teilbildcr komplementärer Farben farbneutral ist. Ist dagegen das Objektiv auf das aufzunehmende Objekt nicht fokussiert, so verlaufen auch die auf der ersten und zweiten Fläche auftreffenden Lichtstrahlen nicht parallel zueinander urd werden daher auch nicht koinzident von diesen Flächen reflektiert, wodurch zwei gegeneinander verschobene Teilbilder auf der Bildebene des Suchers entstehen, die infolge der komplementären Farben dieser Teilbilder sich auch farblich voneinander unterscheiden, so daß sofort zu erkennen ist. daß das Objektiv nicht fokussiert ist. Dieses bekannte Entfernungsmeßsystem hat den Nachteil, daß infolge der Ausblendung nur eines relativ kleinen Anteils des durch das Objektiv in die Kamera hineingelangenden Lichtes, von dem wiederum jeweils etwa die Hälfte eines jeden Teilbildes von dem dichroitischen Überzug der ersten Fläche reflektiert und damit dem Abbildungsvorgang entzogen wird, ein relativ dunkles Sucherbild auf der Bildebene des Suchers entsteht, was insbesondere bei schlechten Lichtverhältnissen das Aufsuchen des Objektes und auch die Scharfeinstellung der Kamera erschwert. Außerdem ist die exakte parallele Ausrichtung der beiden getrennten Flächen relativ schwierig und kann sich während des Einsatzes der Kamera z. B. infolge von Stoßen ändern, wobei eine nur sehr geringfügige Fehlausrichtung bereits zu einem Versagen des gesamten Enifernungsmeßsystems führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Entfcrnungsmeßsystem der genannten Art so zu verbessern, daß ein möglichst helles Sucherbild auf der Bildebene des Suchers erzeugt wird und die mechanische Konstruktion des , Entfernungsmeßsystems möglichst einfach und gegenüber Erschütterungen der Kamera weitgehend unempfindlich ist.

Bei einem Entfernungsmeßsystem der genannten An

ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die erste und zweite Fläche die Vorder- und Rück $eiie eines durchsichtigen Substrates sind, wobei die Rückseite das von der Vorderseite durchgelassene Licht reflektiert.

Durch die Zusammenfassung der zwei reflektierenden bzw. teilweise lichtdurchlässigen (lachen zu einer Einheit in Form eines durchsichtigen Substrates, dessen planparallele Vorder- und Rückseite jeweils mit einem Überzug beschichtet werden, wobei die Vorderseite mit den dichroitischen Überzug und die Rückseite mit einem total reflektierenden Überzug versehen wird, wird das auf der Vorderseite auf das Substrat auftreffende Licht von dem auf dieser Seite befindlichen dichroitischen Überzug teilweise durchgelassen und teilweise sofort reflektiert. Das von dem dichroitischen Überzug durchgelassene Licht gelangt durch das Substrat hindurch auf die total reflektierende Rückseite und wird von dieser total reflektier·., tritt also an der Vorderseite aus dem Substrat wieder hinaus. Damit wird bei dieser Anordnung der beiden planparallelen Flächen sowohl das von der dichroitisehen Schicht hindurchgelassene als auch das von dieser Schicht reflektierte Licht annähernd vollständig für die Abbildung des Objektes auf der Bildebene des Suchers ausgenutzt. to daß also annähernd kein dem Strahlengang des Objektivs entnommenes Licht verlorengeht. Auf diese Weise entsteht ein sehr viel helleres Sucherbild, das auch entsprechend einfacher für die Scharfeinstellung der Kamera zu kontrollieren ist. Durch die Ausbildung der ebenen Flächen in Form der Vorder- und Rückseite eines lichtdurchlässigen Substrates, also z. B. einer planparallelen Glasplatte ist eine sehr einfache und trotzdem hochgenaue gegenseitige Ausrichtung der beiden reflektierenden Flächen möglich, die durch mechanisehe Einwirkungen auf die Kamera ihre gegenseitige Ausrichtung niemals verlieren können.

Weitere, die Desondere Ausbildung des neuen Entfernungsmessers betreffende Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Im einzelnen zeigt

F i g. 1 eine schematische Schniltansicht eines optischen Gerätes, das mit einem erfindungsgemäßen Entfernungsmesser versehen ist,

F i g. 2a und 2b schematisierte Darstellungen des Strahlenganges im Gerät nach Fig. 1, wobei Teile nicht maßstabsgerecht dargestellt sind, so daß man die Strahlengänge bei fokussiertem bzw. nicht fokussiertem Objektiv besser unterscheiden ka^n, und

F i g. 3 ein vergrößertes Strahlengangschema des Spiegelsubstrates bei fokussiertem bzw. bei nicht fokussiertem Objektiv.

Die gezeichnete Kamera 10 hat ein Suchersystem 12 und einen fokussierbaren Objektivteil 14 mit veränderlicher Brennweite. Im Ausführungsbeispiel besitzt der Objektivteil 14 eine Fokussierlinse 16 und eine unabhängig davon bewegliche Vario-Linse 18 zum Verändern der Brennweite. Von der Vario-Linse 18 gelangen Wenigstens annähernd parallelisierte Lichtstrahlen 20 Itings eines Teiles des Strahlengangcs 22 zu der Hauptlinse 24 des Objektivs oder zu einer ahnlichen Objektivlinse 26 des Suchersystems. Die Linse 26 fokussiert die Lichtstrahlen auf eine Bildebene 28. in der sich eine "> Suchermaske befindet.

Zwischen der Vaiio-Linse 18 und den Objekiivlinsen 14 und .6 ist schräg zur optischen Achse ein Bildumlenkspiegel 30 angeordnet, der einen Teil der parallelisierten Lichtstrahlen empfängt und sie zu einem zweiten Umlenkspiegel 36 reflektiert, von dem aus die Strahlen zur Ausirittspupille 34 des Sucher gelangen.

Der Entfernungsmeßspiegel 30 erzeugt im Zusammenwirken mit der Vario-Linse 18 entweder Doppeloder Einzelbilder einer Szene; er ermöglicht die Verwendung des Suchers auch als Entfernungsmesser. Gemäß F i g. 3 besteht der Spiegel 30 aus einem Substrat oder Träger 30a aus durchsichtigem Material, z. B. aus Glas mit planparallelen Flächen. Auf der Vorderfiäche befindet sich ein dichroitischer Überzug 30έ>. Die Rückfläche trägt einen totalreflektierenden Überzug 30c.

Der dichroitische Überzug JOb besteht aus einem Material, das Licht in Farbkomponenten zerlegt, wovon die eine Komponente durchgelassen und die andere Komponente reflektiert wird. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel reflektiert der dichroitische Überzug die rote Komponente eines Bildes, wogegen er die verbleibende cyanfarbene (blau-grüne) Komponente durchläßt; die das cyanfarbene Komplement bildenden Lichtstrahlen treten in das Substrat 30a ein und treffen auf dem totalreflektierenden hinteren Überzug 30c auf, von dem sie in Koinzidenz mit den Lichtstrahlen der roten Komponente reflektiert werden, wenn die Lichtstrahlen genau parallel sind, und mit einer geringen Abweichung von der Koinzidenz, wenn die Strahlen nicht genau parallel sind.

Infolge der Anordnung des Umlenkspiegels 30 an einer Stelle des Sirahlenganges, an der die Lichtstrahlen wenigstens annähernd paraltelisiert sind, werden die auf dem Spiegel 30 auftreffenden, getrennten chromatischen Komponenten im wesentlichen parallel zum Sucher 12 hin reflektiert. Die von der dichroitischen Fläche 30ό reflektierten Lichtstrahlen entwerfen ein erstes vollständiges Bild des Gegenstandes. In diesem Bild fehlt nur die nicht reflektierte, sondern durchgelassene Farbkomponente des Lichtes. Die von der hinteren Fläche 30c des Spiegels reflektierten, sekundären Lichtstrahlen setzen ein aus der durchgelassenen Farbkomponente bestehendes, zweites vollständiges Bild des Objekts zusammen.

Wenn der Objektivteil 14 auf ein Objekt fokussiert ist, das sich in einer entfernten Dingebene befindet, sind die von der Vario-Linse 18 abgegebenen Strahlen genau parallel, so daß sie im Sucher 12 zusammentreffen. Ist dagegen der Objekiivteil 14 nicht auf das Objekt fokussiert, so sind die auf dem Spiegel 30 auftreffc-nden Strahler, nicht genau parallel. Es ist daher keine Koinzidenz der von dem Spiegel reflektierten bzw. durchgelassenen Lichtstrahlen vorhanden, so daß zwei deutlich voneinander unterscheidbare Bilder der Szene entstehen. Diese Einzelbilder sind dann seitlich etwas gegeneinander versetzt, weil die Lichtstrahlen unter verschiedenen Winkeln zu dem Spiegel 30 auf diesem einfallen und von ihm abgegeben werden.

Bei Verwendung des bevorzugten dichroitischen Überzuges hat das eine Bild einen beträchtlichen Rotgehalt und das andere Bild einen beträchtlichen Cyangehalt. Das Bild des Gegenstandes hat daher auf der einen Seite einen Rand in der Farbe der einen Farbkomponente, z. B. rot. und auf der anderen Seite einen cvanfarbenen Rand. Die einander überlappenden, farbtonähnlichen Teile des Bildes enthalten zur Urzeugung der ursprünglichen Farbe genügende Mengen beider Farbkomponenten. Nach den Gesetzen der Farbaddition führen daher die einander überlappenden Teile der Bilder des Objekts zu einem farbneulralen Bild, dessen

Farben, Tönung und Hclligkeitsvverle im wesentlichen denen der ursprünglichen Szene entsprechen. Bei einem Gegenstand bzw. einer Szene, auf welchen bzw. welcher das Objektiv fokussiert ist. verschwinden alle Farbränder.

Da sich die von den Flächen des Spiegels 30 kommenden Lichtstrahlen im wesentlichen in der Brennebene kreuzen, wird der Farbrand, der auf der einen Seite des Bildes eines Gegenstandes sichtbar ist, dessen Ebene vor der Brennebene liegt, auf die andere Seite dieses Bildes verlagert, wenn die Brennebene des Objektivs vor die Ebene dieses Objekts verschoben wird. Bei einem gegebenen Fokussierfehler führen die von der dichroitischen Vorderfläche reflektierten Lichtstrahlen zur Bildung eines Farbrandes auf der einen Seite des Bildes des Gegenstandes und die von der Rückfläche reflektierten Lichtstrahlen zur Bildung eines Farbrandes auf der anderen Seile des Bildes des Gegenstandes. Bei zwei Farbkomp-menten kann der Benutzer daher an der Lage der Farbränder feststellen. ob die Brennebene des Objektivs vor und hinter dem Gegenstand liegt.

Die größte Farbrandbreite bzw. der Farbrandbildungs-Wirkungsgrad des chromatischen Entfernungsmessers ist von der Bildverschiebung abhängig. Diese ist von dem zwischen den Lichtstrahlen erzeugten Abstand und damit von dem Brechungsindex und der Dikke des Substrats- bzw. Trägers 30a abhängig. Je breiter der Farbrand ist, desto genauer kann der Benutzer die richtige Fokussierung prüfen. Die größte Bildverschiebung und der Strahlenabstand vor dem Auftreten einer Bildvignettierung ist von dem Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Eintrittspupille des Suchers 12 und dem Durchmesser der Austrittspupille der Vario-Linse 18 abhängig.

Aus F i g. 2a, 2b und 3 geht hervor, daß die Funktion des Spiegels 30 als chromatischer Entfernungsmesser von dem Einfallswinkel der Lichtstrahlen auf dem Spiegel sowie von dem Austritts- und Reflexionswinkel dieser Lichtstrahlen abhängt. Die parallelisierten Lichtstrahlen von einem Gegenstand, auf welchen das Objektiv fokussiert ist, sind genau parallel, wie dies in F i g. 2a und 3 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. und kommen anscheinend von einem unendlich weit entfernten Objekt. Es besteht daher vine Koinzidenz der von der dichroitischen Fläche reflektierten Lichtstrahlen und der gebrochenen und von der totalreflcktierenden Fläche reflektierten Lichtstrahlen. Da alle koinzidenten Lichtstrahlen im Sucher 12 auf dieselbe

ίο Brennebene fokussiert sind, sieht man nur ein einziges Bild des Gegenstandes, auf welchen das Objektiv fokussiert ist.

Wenn die Brennebene des Objektivs vor oder hinter einem Objekt iiegt, haben die Lichtstrahlen verschiedene Einfallswinkel. Wie in F i g. 2b und 3 mit ausgezogenen Linien dargestellt ist, bilden dann die von der dichroitischen Vorderfläche reflektierten Strahlen im Sucher ein erstes Bild. Da die durch das dichroitische Filter hindurchgelassenen Strahlen einen anderen Einfallswinkel haben, treten diese Strahlen nach ihrer Brechung und Reflexion aus dem Substrat in einem Strahlengang aus, der gegenüber dem Strahlengang der von der Vorderfläche reflektierten Strahlen versetzt ist. Die von dem dichroitischen Überzug durchgelassenen Sirahlen bilden daher im Sucher ein zweites Bild in einem Abstand D von dem ersten Bild. Die Breite des Farbrandes oder die Bildverschiebung D steht in einer mathematischen Beziehung zu der Dicke t des planparallelen Substrats, dem Brechungsindex dieses Substrat' dem Einfallswinkel der Lichtstrahlen auf dem Spiegel 30 und der Brennweite der Vario-Linse 18. Wenn man durch eine Veränderung des Winkels öl die Bildverschiebung vergrößert, nimmt auch die Breite der im Sucher 12 sichtbaren Farbränder zu.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Entfernungsmeßsystem für eine Kamera, um diese auf ein Szenenbild unter Betrachtung durch einen Spiegelreflexsucher zu fokussieren, der optisch mit einem fokussierbaren Objektiv über eine erste ebene Fläche sowie eine zu ihr parallele, zweite ebene Fläche gekoppelt ist. wobei die erste Fläche einen dichroitischen Überzug hat, der Farbkoniponenten des von der Szene kommenden Lichtes selektiv durchläßt bzw. reflektiert, und die zweite Fläche einen total reflektierenden Überzug hat, so daß die reflektierenden Flächen das von der Szene kommende, einfallende Licht im wesentlichen in Koinzidenz reflektieren, wenn das Objektiv fokussiert ist, dieses Licht aber ohne Koinzidenz reflektieren, wenn das Objektiv nicht fokussiert ist. dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Fläche die Vorder- und Rückseite eines durchsichtigen Substrats (30,-i) sind, wobei die Rückseite das von der Vorderseite durchgelassene Licht reflektiert.

2. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dichroitische Überzug (306) mindestens eine Farbkomponente des von der Szene kommenden Lichts in den Sucher (26, 36, 28, 34) reflektiert und mindestens eine zweite Farbkomponente des von der Szene kommenden Lichts in das Substrat (30a) durchläßt.

3. Entfernungsmeßsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Farbkomponente des Lichts einen Farbrand auf der einen Seite des Bildes eines Gegenstandes erzeugt, dessen Ebene hinter der Brennebene des Objektivs (14) liegt. und einen Farbrand auf der anderen Seite des Bildes eines Gegenstandes erzeugt dessen Ebene vor der Brennebene des Objektivs (14) liegt.