-
Koinzidenzschärfeindikator für Spiegel-
-
reflexkameras
Beschreibung Die Erfindung betrifft
einen Koinzidenzschärfeindikator nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
-
Bekannte Schnittbildindikatoren oder Mikroprismenraster besitzen als
Ablenkelemente Prismen, die einen einheitlichen Ablenkwinkel erzeugen. Diese Indikatoren
haben den Nachteil, daß sie mit kleiner werdendem Objektiv-öffnungswinkel "abschatten",
also im Sucherbild dunkel werden. Im allgemeinen wird daher ein Kompromiß dahin
getroffen, daß zwar noch die Fokussierung von Objektiven mäßiger Lichtstärke, nicht
mehr jedoch die Einstellung lichtschwacher oder stärker abgeblendeter Objektive
möglich ist. Dieser Kompromiß gewährt nur eine geringe Einstellgenauigkeit.
-
Im Hauptpatent (Patentanmeldung P 28 21 044.8) wurde deshalb vorgeschlagen,
innerhalb der Ablenkfelder, die durch einstellwirksame Grenzlinien voneinander getrennt
sind, eine Struktur vorzusehen, welche unterschiedliche Ablenkwinkel erzeugt. Dies
wird in dieser älteren Patentanmeldung dadurch erreicht, daß eine Vielzahl diskreter,
mit dem Auge unterscheidbarer Ablenkelemente verwendet wird, die jeweils ihren eigenen
Ablenkwinkel aufweisen. So bleibt der Indikator auch bei Teilabdunke.lung arbeitsfähig.
Allerdings treten äußerst störende Abdunkelungsmuster auf, wenn der Objektivöffnungswinkel
kleiner als der größte Ablenkwinkel ist.
-
In der deutschen Auslegeschrlft 10 74 969 ist ein Koinzidenzschärfeindikator
beschrieben, bei dem für verschiedene Ablenkrichtungen (dies steht im Gegensatz
zu verschiedenen Ablenkwinkeln) gesorgt ist. Hierdurch soll vermieden werden, daß
bei ungünstig verlaufenden Motivstrukturen die Kamera gedreht werden muß. Die mit
der oben beschriebenen Abdunkelung verbundenen Nachteile finden sich hier ebenso.
-
In der deutschen Auslegeschrift 16 22 126 ist beschrieben, wie ein
geringfügiger, systematischer Einstellfehler bei rasterartigen Einstellstrukturen
durch Einfügen kleiner, indifferenter Planflächen verhindert werden kann. Das Abdunkelungsverhalten
der ablenkenden Flächen wird hierdurch nicht beeinflußt.
-
Alle bekannten Strukturen haben darüber hinaus den Nachteil, daß eine
sphärische Aberrationdes Objektivs nicht berücksichtigt ist, was insbesondere bei
großen Ablenkwinkeln zu erheblichen Fehleinstellungen führen kann.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Koinzidenzschärfeindikator
nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs derart weiterzubilden, daß er bei kleiner
werdendem Objektivöffnungswinkel keine störenden Abdunkelungsmuster aufweist, auf
der ganzen Grenzlinie mit maximaler Einstellgenauigkeit fokussiert werden kann und
gleichzeitig eine bessere Einstellung bei sphärischer Aberration des Objektivs ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs beschriebene
Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
-
Dabei ist es an und für sich aus der deutschen Aus legeschrift 10
74 969 auch bekannt, torisch oder sphärisch gewölbte Ablenkelemente zu verwenden.
Hierbei entstehen Ablenkwinkel, die von Null bis zu einem Maximalwert reichen. Letzterer
tritt formbedingt immer an der Grenzlinie auf. Damit ist aber das unerwünschte Abdunkelungsverhalten
bei diesen "makroskopischen" Zylinderlinsenindikatoren nicht beseitigt, da die entscheidenden
Grenzlinienbereiche zuerst schwarz werden.
-
Aufgrund der Feinheit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Struktur
werden die bei kleineren Objektiv-Offnungswinkeln nach wie vor auftretenden Abdunkelungserscheinungen
vom Auge nicht mehr aufgelöst, treten also nicht mehr störend in Erscheinung. Es
wird nur noch eine gleichmäßige Helligkeitsreduzierung empfunden, die derjenigen
in der normalerweise den Koinzidenzschärfeindikator umgebenden Mattscheibe entspricht.
-
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur macht die Verwendung
verschiedener, darunter auch großer Ablenkwinkel, insbesondere in der unmittelbaren
Umgebung der Grenzlinie, praktisch erst möglich, wodurch die Einstellgenauigkeit
beträchtlich gesteigert wird.
-
Die bei bevorzugten Ausführungsbeispielen benutzten eindimensionalen,
torischen Wölbungen vereinen die Vorteile hoher EinstelleffektivitAt mit besonders
geringer Helligkeitsabnahme. Die Vielzahl der Ablenkwinkel der Feinstrukturierung
erzeugt bei Defokussierung eine einseitige Unschärfe, was einerseits die visuelle
Anzeige der Fehleinstellung noch zusätzlich verdeutlicht, andererseits auch eine
ungefähre Bildbeurteilung (Schärfentiefekontrolle) erlaubt. Dies war bei herkömmlichen
Indikatoren nicht möglich. Die erfindungsgemäßen Koinzidenzschärfeindikatoren lassen
sich deshalb besonders vorteilhaft auch großflächig oder sogar vollformatig ausführen,
wodurch sie die Mattscheibe ersetzen können.
-
Die erfindungsgemäß einen größeren öffnungswinkelbereich überdeckenden
Ablenkwinkel bewirken eine Verbesserung der Einstellgenauigkeit in zweifacher Hinsicht:
Zum einen ist die Einstellsicherheit maximal, da immer mit dem größtmoglichen Ablenkwinkel
und mit Noniussehschärfe gemessen wird, und zwar an jeder Stelle der Grenzlinie.
-
Zum anderen wird die sphärische Aberration des Objektivs und alle
ihre Variationen berücksichtigt. Die Fokussierung erfolgt auf die "beste Einstellebene",
da durch die vielen verschiedenen Ablenkwinkel alle Pupillenzonen mit ihren jeweiligen
Abweichungen zu dem beim Einstellen zu minimalisierenden Aufspaltungsbild des Indikators
beitragen.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung
näher erläutert; es zeigen Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäß ausgebildeten
Schnittbildindikator mit Fresnel-Prismenanordnung; Fig. 2 schematisch den Strahlengang
durch die im Fresnel-Prisma nach Fig. 1 vorhandenen torischen Wölbungen; Fig. 3
schematisch einen Schnittbildindikator mit ringförmigen, konzentrischen Fresnel-Prismen
in Draufsicht; Fig. 4 perspektivisch und schematisch einen Schnittbildindikator
mit im wesentlichen radial angeordneten Fresnel-Prismen; Fig. 5 eine schematische
Draufsicht auf den Schnittbild-Indikator von Fig. 4; Fig. 6 einen Ausschnitt aus
einem erfindungsgemäß ausgebildeten Viereck-Mikroprismenraster; Fig. 7 eine schematische
Draufsicht auf Fig. 6; Fig. 8 die schematische Draufsicht auf einen erfindungs-
gemäßen
Schnittbildindikator mit in der Grundform ebenen Ablenkfldern, sowie einen Schnitt
durch diese Draufsicht gemäß Linie VIII-VIII; Fig. 9 eine schematische Draufsicht
auf eine komplette Einstellscheibe mit Schnittbildindikator in Kombination mit einer
Fresnel-Linse als Bildfeldlinse, sowie einen Schnitt durch die Draufsicht gemäß
Linie IX-IX; Fig. 10 Querschnitte durch Pyramiden von Mikroprismenrastern; Fig.
11 die Draufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgebildetes Wabenlinsenraster; Fig.
12 einen Teilschnitt durch ein Wabenlinsenraster nach Fig. 11, diagonal durch die
Ecken der Sechsecke.
-
In Fig. 1 ist perspektivisch ein Ausschnitt aus einem Schnittbildindikator
dargestellt. Dieser besitzt in an sich bekannter Weise zwei Ablenkfelder 1, 2, die
an einer einstellwirksamen Grenzlinie A-A zusammenstoßen. Die beizen Ablenkfelder
1, 2 lenken Lichtstrahlen in entgegengesetzten Richtungen gemäß den Pfeilen B und
C ab. Jedes Ablenkfeld 1, 2 setzt sich aus einer Vielzahl von Ablenkelementen 3,
4 zusammen, deren Grundform prismatisch ist. Die Ablenkfelder 1, 2 sind auf diese
Weise als gegensinnige Fresnel-Prismen gestaltet.
-
Die prismatische Grundform der Ablenkelemente 3, 4 ist nun durch eine
Vielzahl einseitiger, paralleler, torischer Wölbungen 5,6 modifiziert, wie dies
insbesondere auch aus Fig. 2 hervorgeht. Die Breite d (Fig. 2) der torischen Wölbungen
5, 6 ist so bemessen, daß die einzelnen Wölbungen 5,6 - un-
ter
Berücksichtigung der Betrachtungsoptik (Sucher) - vom menschlichen Auge nicht mehr
aufgelöst werden können. Für die Praxis im allgemeinen brauchbare Werte für d liegen
zwischen etwa 5 und 30 Mikrometern, :vorzugsweise zwischen etwa 10 und 15 Mikrometern.
-
Die Funktion der torischen Wölbungen 5, 6 an den Ablenkelementen 3,
4 wird aus der Betrachtung der Fig. 2 deutlich.
-
Hier ist für den Bereich der torischen Wölbungen 5' dargestellt, wie
einem parallel ausfallenden Strahlenbündel 7 durch die Brechungswirkung der Wölbung
5' ein einfallendes Strahlenbündel 8 zugeordnet ist, in dem unterschiedlichste Einfallwinkel
vertreten sind (bzw. umgekehrt bei entgegengesetztem Lichtweg). Dies bedeutet, daß
die in dem zum Okular hin ausfallenden, fast parallelen Strahlenbündel 7 enthaltenen
Lichtstrahlen aus unterschiedlichsten Pupillenzonen stammen.
-
Auf diese Weise werden gleichzeitig drei Effekte erzielt: Zum einen
treten die sphärischen Aberrationenim Aufspaltungsbild des Indikators ebenso in
Erscheinung wie später im Bild auf dem Film, so daß mit der Minimalisierung des
Aufspaltungsbilds automatisch die beste Einstellebene gefunden wird.
-
Zum anderen findet nicht mehr unterhalb scharf definierter Objektivöffnungswinkel
eine plötzliche Abschattung einzelner Ablenkelemente 3 statt, wodurch'diese im Sucherbild
inaktiv würden. Zwar treten selbstverständlich auch hier Abdunkelungseffekte auf.
Diese werden aber wegen der erwähnten Dimensionierung der torischen Wölbungen 5,
6 vom Auge nicht mehr aufgelöst, so daß mit abnehmenden öffnungswinkeln nur eine
HelligkeiLsreduzierung (ähnlich wie in der den Schnittbildindikator üblicherweise
umgebenden Mattscheibe)
empfunden wird.
-
Schließlich erzeugen die torischen Wölbungen 5, 6 bei Defokussierung
eine einseitige Unschärfe des (abgelenkten) Bildes. Hierdurch wird die durch die
Bildversetzung (Wirkung der Ablenkfelder 1, 2) angezeigte Fehleinstellung zusätzlich
verdeutlicht. Außerdem ist eine ungefähre Bildbeurteilung (Schärfentiefekontrolle)
möglich.
-
Fig. 3 zeigt in Draufsicht eine Variante des oben beschriebenen Prinzips.
Hier ist ein kreisrunder Schnittbildindikator entlang zweier Grenzlinien D-D und
E-E in vier Quadranten 101, 102 unterteilt, welche hier die Ablenkfelder im oben
benutzten Sinne bilden. Jedes Ablenkfeld 101, 102 ist als Fresnelkegel ausgebildet,
der aus konzentrisch angeordneten, parallelen und kreisbogenförmig ausgestalteten
Einzelprismen 103, 104 zusammengesetzt ist. Die Einzelprismen 103, 104 sind in benachbarten
Quadranten 101, 102 gegensinnig angeordnet, so daß sich die durch die Pfeile angedeuteten
Ablenkrichtungen ergeben. Jedes Einzelprisma (Ablenkelement) 103 ist wieder entsprechend
Fig. 2 mit torischen Wölbungen versehen, die ebenfalls konzentrisch und parallel
zu den Kanten der Einzelprismen 103 verlaufen, vom Auge nicht aufgelöst werden können
und in Fig. 3 nicht tergestellt sind.
-
Das Vorhandensein zweier, aufeinander senkrecht stehender, einstellwirksamer
Grenzlinien D-D und E-E vermindert die Gefahr, daß bei ungünstig verlaufender Motivstruktur
ein Verlust an Einstellgenauigkeit auftritt.
-
Dies gilt verstärkt für die Ausführungsform eines Schnittbildindikators,
die perspektivisch in Fig. 4 und als schematische Draufsicht in Fig. 5 dargestellt
ist. Hier ist eine kreisrunde Fläche durch mehrere radiale Grenzlinien F-F bis L-L
in zwölf gleichgroße Kreissegmente unterteilt. Diese werden durch eine konzentrische,
kreisförmige Grenzlinie M in
einen radial äußeren und einen radial
inneren Abschnitt getrennt. Die so entstandenen Ablenkfelder werden von Fresnel-Prismen
ausgefüllt, deren Einzelprismen wieder, wie dargestellt, geradlinig sind und nicht
gezeigte, vom Auge nicht auflösbare, torische Wölbungen tragen. Die Art der Ablenkrichtungen
ist wieder durch Pfeile dargestellt. Am stärksten wirksam ist die kreisrunde Grenzlinie
M, da sich an ihr die Ablenkrichtungen praktisch umkehren. Geringer aktiv sind die
Grenzlinien F-F bis L-L, an denen nur eine verhältnismäßig geringe Änderung der
Ablenkrichtung auftritt.
-
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen nach den Figuren 1
bis 5, die sämtlich von der Grundform eines Fresnel-Prismas ausgehen, kommt es auf
die Breite des Einzelprismas 3, 4; 103, 104 nicht an, da die zwischen ihnen liegenden
Grenzlinien - wegen der übereinstimmenden Ablenkrichtungen -ohnehin nicht einstellwirksam
sind. Grundsätzlich ist es also auch möglich, das Einzelprisma 3, 4; 103, 104 so
schmal zu machen, daß es nur noch eine torische Wölbung 5, 6 trägt.
-
Andererseits sollte die Höhe der Fresnel-Prismen und Raster kleiner
sein als die bildseitige Tiefenschärfe bei maximaler Objektivapertur, da über die
gesamte Höhe Einstellebenen auftreten, die sogar sehr wirksam sein können, wenn
die Größe der Prismen bzw. Raster oder ihre Lage variiert, zum Beispiel bei einer
Herstellung mit größerer Toleranz. In solchen Fällen muß die gemittelte Einstellebene
in der konjugierten Bildebene liegen.
-
Ein Schnittbildindikator, dessen Ablenkfelder 201, 202 von einer ebenen
Grundform ausgehen, ist in Fig. 8 dargestellt.
-
Hier ist die kreisrunde Gesamtfläche durch eine einstellwirksame Grenzlinie
N-N in zwei Hälften 201, 202 unterteilt.
-
Die halbkreisförmigen Ablenkfelder 201, 202 tragen jeweils torische
Wölbungen 205, 206, deren Breite wiederum so klein ist, daß sie auch mit Hilfe der
Sucheroptik vom Auge nicht
auEgelöst werden können. Die Längsrichtungen
der torischen Wölbungen 205, 206 in den beiden Ablenkfeldern 201, 202 stehen senkrecht
aufeinander, wie dies aus der oberen Hälfte der Fig. 8 deutlich wird.
-
Während bei den Ausführungsbeispielen von Schnittbildindikatoren nach
den Figuren 1 bis 5 die torischen Wölbungen 5, 6 einseitig waren, sind sie bei der
Ausführungsform nach Fig. 8 beidseitig. Dies ist aus der unteren Hälfte von Fig.
8, einem Schnitt gemäß Linie VIII-VIII durch die obere Hälfte, zu erkennen. Dies
hat zur Folge, daß in beiden Ablenkfeldern 201, 202 in jeweils entgegengesetzten
Richtungen entsprechend den Pfeilen 0 und P abgelenkt wird. Dies erzeugt eine sehr
starke Aufspaltung der defokussierten Bildstruktur in diesen Richtungen. Die Ablenkrichtungen
beider Felder 201, 202 sind orthogonal. Wird die eine senkrecht, die andere waagerecht
gewählt, so können horizontale wie vertikale Bildstrukturen ohne Drehen der Kamera
mit voller Genauigkeit gleich gut fokussiert werden.
-
Die Grenzlinie N-N verläuft beim dargestellten Ausführungsbeispiel
diagonal. Selbstverständlich können in Abwandlung desselben Gedankens auch mehrere
oder kreisrunde Grenzlinien oder dergleichen verwendet werden.
-
Verwendet man statt der ebenen Grundform der Ablenkfelder eine parallel
zu den Wölbungen leicht gefurchte, so verbreitert sich die Ablenkwinkelverteilung.
-
Bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform ist die ganze Einstellscheibe,
die vollständig mit Wölbungen überdeckt ist, wirksame Indikatorfläche. Der zentrale
Schnittbildindikator besteht aus vier Ablenkfeldern 211 bis 214, die wie im zuvor
beschriebenen Ausführungsbeispiel mit beidseitigen, zueinander senkrechten Wölbungen
216 bis 219 überdeckt sind.
-
Ihre Grenzlinien sind kreuzweise diagonal.
-
Die Restfläche der Einstellscheibe 215 bildet ein fünftes Ablenkfeld,
dessen beidseitige Wölbungen 220 in konzentrischen Ringen angeordnet sind. Dadurch
wird auch die kreisrunde Grenzlinie S zwischen den vier zentralen Feldern und der
Restfläche zu einer einsteliwirksamen Schnittbildlinie, wie man an den Ablenkrichtungen
(dargestellt durch Doppelpfeile) sieht.
-
Besondere Vorteile dieser Ausführungsform sind der große einstellwirksame
Bereich und eine sehr helle Einstellscheibe. Die konzentrischen Wölbungen oder Wellungen
lassen sich mit einer Fresnel-Linse 221 zu einer Bildfeldlinse kombinieren, wobei
allerdings für die zentralen Felder eine separate Bildfeldlinse 222 vorgesehen werden
muß.
-
Werden im Feld 215 radiale Wölbungen alleine oder zusätzlich vorgesehen,
sind die Ausrichtungen der Wölbungen in den 0 zentralen Feldern um 90 zu drehen.
-
Der Grundgedanke der sphärischen Wölbungen läßt sich zur Erzielung
dergeschilderten Vorteile nicht nur bei Schnittbildindikatoren, sondern auch bei
Mikroprismenrastern u. dgl.
-
verwenden.
-
Fig. 6 zeigt perspektivisch eine aus einem Viereck-Mikroprismenraster
herausgeschnittene Einzelpyramide 9, Fig. 7 die entsprechende, schematische Draufsicht.
Die dreieckigen Pyramidenmantelflächen 10, 11, 12, 13 sind nicht, wie herkömmlich,
eben, sondern tragen torische Wölbungen 14, 15, 16, 17. Diese verlaufen parallel
zu den Basislinien der Pyramiden 9 und sind wiederum so schmal, daß sie vom Auge
nicht aufgelöst werden können.
-
Die einzelnen Ablenkelemente mit in sich einheitlichen Ablenkrichtungen
entsprechend den Pfeilen sind hier die Prismen mit dreieckiger Grundfläche, aus
denen sich die Pyramide 9 an den beiden einstellwirksamen Grenzlinien Q-Q und R-R
zusammensetzt.
-
Fig. 10 zeigt in der linken Hälfte einen Schnitt durch eine Pyramide
9, bei welcher die torischen Wölbungen einseitig sind. Bei der in der rechten Hälfte
von Fig. 10 gezeigten Pyramide 9' dagegen sind die torischen Wölbungen beidseitig.
D.h., diese Wölbungen sind so tief, daß ähnlich der Fig. 8 in jedem Ablenkfeld entgegengesetzte
Ablenkrichtungen auftreten. Dies ist dann von Vorteil, wenn die Wirksamkeit der
Grenzlinien auf Kosten der Wirksamkeit der Basislinien gesteigert werden soll. AuBerdem
ist die Helligkeit bei kleineren öffnungswinkeln größer.
-
Fig. 11 zeigt, wie der Grundgedanke der torischen Wölbungen mit denselhen
Vorteilen auf ein Wabenlinsenraster übertragen werden kann. Dieses Wabenlinsenraster
besitzt als Ablenkelemente Kegel 18, die in hexagonaler Konfiguration aneinandergesetzt
sind. Die kegelige Grundform der Ablenkelemente 18 ist wieder durch konzentrische,
torische und mit dem Auge nicht auflösbare Wölbungen 19 modifizier. Diese Ausgestaltung
eignet sich besonders für vollformatige Indikatoren, da sich die einzelnen Kegel
18 (unterschiedlich) geneigt anordnen lassen. Dies ist in Fig. 12, einem Teilschnitt
durch ein solches Wabenlinsenraster, yezeigt. Hierdurch läßt sich zusätzlich die
Wirkung einer Bildfeldlinse erzielen.
-
Bei der obigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß die Vielfalt
von möglichen Ablenkwinkeln, die den einzelnen Ablenkfeldern zugeordnet werden,
von torischen Wölbungen herrühren. Auf die genauere Enorm dieser Wölbung kommt es
jedoch nicht an. Es können z. B. auch polygonal-prismatische Wöl-
bungen
mit positiven und/oder negativen Formen verwendet werden. Sie müssen nur im statistischen
Mittel die gewünschte Winkelverteilung erzeugen. Die Breiten d können dabei variieren,
sollten jedoch im Mittel Auflösungsgrenze nicht merklich überschreiten. Im Extremfall
können die Wölbungen zu einer Feinmattierung degenerieren.
-
Form und Größe der Ablenkfelder sind beliebig, solange die Grenzlinie(n)
erkennbar bleibt(en) Die obigen Ausführungsbeispiele erzeugen die Ablenkungen durch
Brechung. Statt dessen können hierzu auch Reflexion (z. B. in Lichtleiterpiatten)
oder Beugung (z. B. an Hologrammen), Streuung oder auch Kombinationen dieser Erscheinungen
verwendet werden.
-
Die Herstellung der beschriebenen Indikatoren und Raster erfolgt in
Anlehnung an bekannte Verfahren durch Pressen oder Gießen mit Matrizen. Diese haben
die erforderliche strukturierte Form durch direktes Profilfräsen (-drehen, -bohren)
oder durch Vorfräsen (-drehen, -bohren) und nachträgliches Strukturieren der Oberflächen
erhalten.
-
Die nachträgliche Strukturierung kann z. B. durch Nachschleiten mit
grober SchleifmittelkörnungB durch Feinmattierung der in anderer bekannter Weise
erfolgen.