DE3122089A1 - "invertierter galilei-sucher" - Google Patents

Description

. S-

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen invertierten Galilei-Sucher der im Oberbegriff angegebenen Art, insbesondere auf einen invertierten Galilei-Sucher, der sich als Albada-Sucher eignet.

Bei bekannten Suchern war es häufig der Fall, daß ein Sucher mit kleinem Austrittspupillendurchmesser ungeachtet seiner Beziehungen zum Mechanismus und Größe eines Kamerakörpers montiert wird. Bei einem Sucher mit solcher Art kleinem Austrittspupillendurchmesser muß das Beobachterauge dicht an das Okular herangeführt werden, was häufig zu störendem Augenlidkontakt führt. Wenn andererseits mit dem Auge auch nur weniger weiter weggeblieben wird, dann wird der Randteil des das Aufnahmeformat bestimmenden Sucherbildfeldes abgeschnitten. Denkt man nun daran, im Interesse einer Vergrößerung des Austrittspupillendurchmessers den Außendurchmesser des bekannten optischen Suchersystems einfach zu vergrößern, dann werden im Sucherbild Unscharfen erzeugt, weil das Aberrationsverhalten im Randteil des Austrittspupillendurchmessers nicht ausreichend korrigiert ist. Dieses führt dazu, daß befriedigende Eigenschaften insgesamt nicht erreicht werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die vorstehenden Nachteile zu beseitigen, und einen invertierten Galilei-Sucher

bereitzustellen, dessen Aberrationen bis zum Randteil eines großen Austrittspupillendurchmessers gut korrigiert sind.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und in den Unteransprüchen, weitergebildet.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnung im einzelnen beschreiben; es zeigen:

Fig. 1 den grundsätzlichen Aufbau eines invertierten Galilei-Suchers,

Fig. 2 den Linsenaufbau entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 3 die laterale Aberration bei einer Austrittspupillenlage von 2 0mm.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Wirkungsprinzip eines invertierten Galilei-Suchers sind F. und F„ die Brennweiten der zerstreuenden Objektivlinse G. und dem sammelnden Okular Q-. t ist der Abstand zwischen den Hauptebenen dieser beiden Linsen. F₁ und F„ bilden ein afokales System, und wenn dessen Winkelvergrößerung X ist, dann gilt

2/3 - -

γ -

= (-F₁) + t

^{"^Fi^{} =} 1^7

F.=

2 1-γ

Generell ist es beim Entwurf eines invertierten Galilei-Suchers häufig der Fall, daß der Hauptebenenabstand t und die Winkelvergrößerung y vorgegeben sind und daß die Brennweiten F₁ und F„ der beiden Linsen als Funktionen hiervon erhalten werden. Beim tatsächlichen Entwurf können Hauptebenenabstand t und Winkelvergrößerung γ innerhalb gewisser Bereiche gewählt werden, wobei diese Bereiche mit Mechanismus und Anordnung des Kamerakörpers verknüpft sind. Die Änderungsbeträge in F- und F₂ für Änderungsbeträge in t und T können wie folgt aufgesucht werden:

d(-F )
¹ dt Ύ= const 1-Ύ

^dF2 1

^x dt γ= const 1-Ύ

^und d(-P-)

dy t = const ₍₁__γ)2

dF

«· j,, j

dy t = const (ΐ__γ)²

Wenn die Winkelvergroßerung r klein wird, dann wird der Außendurchmesser des Suchersystems kleiner, das im Sucher beobachtete Sucherbildfeld wird aber zu klein, und der Sucher wird ein solcher, in dem das Bild schwierig zu sehen ist. Wenn umgekehrt Y groß wird, dann ist das Sucherbildfeld in einem Sucher wie dem erfindungsgemäßen Sucher, der einen großen Austrittspupillendurchmesser· besitzt, leicht zu sehen, der Außendurchmesser wird dann aber für praktische Zwecke zu groß.

Als Ergebnis einer Berücksichtigung der vorstehenden Punkte ist erfindungsgemäß die zerstreuende Objektivlinse G₁ aufgebaut aus einer ersten und einer zweiten negativen Linse L₁ bzw. L„ und ist das sammelnde Okular G« aufgebaut aus einer ersten und einer zweiten positiven Linse L^. bzw. L., wie dieses in Fig. 2 dargestellt ist. Das gesamte System ist dabei so aufgebaut, daß es folgende Bedingungen erfüllt:

l_f2|F₁|<|f₁l<l,4lF₁| (D

4_f4|F₁|<1f₂l<5_f2|P₁| (2)

l,8P₂<f₃<2,2F₂ (3)

l,8P₂<f₄<2,2P₂ (4)

3122083 J-

hierin bedeuten

f.. und f„ die Brennweiten der ersten und der zweiten negativen Linse und

f_ und f. die Brennweiten von erster und zweiter positiver Linse.

Die Bedingungen (1) und (2) schreiben die Brechkraftzuordnung für die einzelnen Linsen im Objektiv G. vor, während die Bedingungen (3) und (4) die Brechkraftverteilung im Okular G~ vorschreiben. Bei einem Objektiv, das aus zwei negativen Einzellinsen aufgebaut ist, ist es wünschenswert, die Brechkraft des gesamten Objektivs auf die jeweiligen Einzellinsen gleich zu verteilen, um optimale Korrektion von Verzeichnung und Koma zu erreichen.

Jedoch wird eine zum Objekt hin konvexe Oberfläche der das Objektiv bildenden Linsen als die reflektierende Oberfläche eines Albada-Suchers benutzt, um die an einem Bildfeldrahmen, der am Okular vorgesehen ist, reflektierten Lichtstrahlen erneut zu reflektieren und ein Bild des Bildfeldrahmens zu erzeugen. Es ist daher nicht möglich, die Brechkraft einfach gleichmäßig auf die beiden negativen Einzellinsen des Objektivs G₁ zu verteilen. Vielmehr wird das meiste der Brechkraft des Objektivs der ersten negativen Linse L₁ zugeordnet, während eine Brechkraft, die die Funktion als reflektierende Albada-Fläche auszuführen in der Lage ist, der zweiten negativen

Linse L„ zugeordnet wird. Bei einer solchen BrechkrafVerteilung erfolgt die Korrektion so, daß das von der Objektivlinse G₁ erzeugte virtuelle, aufrechte Bild des Objektes ein gutes Aberrationsverhalten hat.

Wenn die untere Grenze von Bedingung(1)überschritten wird, dann wird die Korrektur der Verzeichnung außeraxialer Strahlen schwierig, und wird die obere Grenze der Bedingung (1) überschritten, dann wird die Gesamtlänge des Suchersystems zu groß. Wird die untere Grenze der Bedingung(2)überschritten, dann wird es unmöglich, einen Albada-Bildfeldrahmen auf der ersten positiven Linse L^. zu erzeugen, und es wird notwendig, ein optisches Glied für den Bildfeldrahmen zwischen erster und zweiter negativer Linse L. und L zusätzlich zu erzeugen. Wenn die obere Grenze der Bedingung (2) überschritten wird, wird es notwendig, ein zusätzliches optisches Glied außerhalb der zweiten positiven Linse L₄ vorzusehen, was zu einer vergrößerten Gesamtbaulänge führt. Die Bedingungen (3) und (4) schreiben vor, daß die Brechkraft von f₁ aufgeteilt (bisected) und den Linsen L_ und L. des Okulars G„ zugeordnet werden sollte. Vom Okular wird verlangt, die außeraxiale Koma gut zu korrigieren, um das aufrechte, virtuelle Bild, das vom Objektiv erzeugt wird, zum Auge hin im wesentlichen afokal zu richten; zu diesem Zweck sollte die Brechkraft f.. im wesentlichen gleich zugeordnet werden, wie dieses durch Bedingungen (3) und (4) angegeben ist.

• /IA-

Vorliegend ist es auch wünschenswert, und zwar im Interesse einer Eliminierung der Verzeichnung außeraxialer Strahlen, daß der Brechungsindex N₁ der ersten negativen Linse L₁ folgender Bedingung gehorcht:

N₁ > 1,7 (5)

Es ist auch wünschenswert, daß die Formen von erster und zweiter negativer Linse L₁ und L„ in folgenden Bereichen liegen:

^r2 ^{+ r}1 -1f1< <-0,9 (6)

^r2 ^r1

^r4 ^{+ r}3 ~^^ <-0,7 _: (7)

^r4 ^r3

Hierin bedeuten r-j bis r₄ die Krümmungsradien aufeinanderfolgender Linsenflachen von erster und zweiter negativer Linse von der Objektseite her fortlaufend durchnumeriert. Wenn die untere Grenze der Bedingung (6) überschritten wird, wird das auf die erste Fläche der ersten negativen Linse L₁ schief einfallende außeraxiale Strahlenbündel scharf gebrochen und erzeugt sowohl negative Verzeichnung als auch erhöhte untere Koma. Wenn die obere Grenze von Bedingung (6) überschritten wird, dann wird die Krümmung der zweiten Fläche der ersten negativen Linse L₁ größer und die Verzeichnung für außeraxiale Strahlen wird übermäßig negativ.

Wenn die untere Grenze von Bedingung (7) unterschritten wird, dann wird die Koinzidenz von Aberrationskorrektion und Durchbiegungsform jeder Linse des Okulars unvorteilhaft, und insbesondere die obere Koma wird übermäßig positiv. Wenn die untere Grenze der Bedingung (7) unterschritten wird, wird es unmöglich, einen Albada-Bildfeldrahmen auf der Oberfläche des Okulars vorzusehen.

Damit weiterhin die außeraxiale Koma bei der Austrittspupille gut korrigiert werden kann, ist es wünschenswert, daß die Formen von erster und zweiter positiver Linse L_ und L folgende Bedingungen erfüllen:

r H" r

^r6 ^r5

(8)

r_R + τ_η

0,8 < <1,2 (9)

^r8 ^r7

hierin bedeuten r bis r die Krümmungsradien aufeinanderfolgender Linsenflächen von erster und zweiter positiver Linse, von der Objektseite her gesehen. Wenn die unteren Grenzen von Bedingungen (8) und (9) überschritten werden, dann wird die gleichzeitige Aberrationskorrektur für jede Linse des Objektivs unvorteilhaft und die untere Koma wird übermäßig positiv. Wenn die oberen Grenzen der Bedingungen (8) und (9) überschritten werden, dann kann zwar das Okular benutzt werden, es ist aber abgedunkelt und die Koma-Strecke wird schlecht, wobei die Koma

bei der Austrittspupille übermäßig und es dadurch unmöglich wird, die Austrittspupille groß zu machen.

Die numerischen Daten eines Ausführungsbexspiels sind in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben. Der Linsenaufbau ist der aus Fig. 2 ersichtliche, wobei zum Erhalt eines Albada-Suchers ein Feldrahmen 100 zum Erhalt eines Leuchtrahmens auf der Hinterfläche der ersten positiven Linse L^ aufgedampft ist und eine reflektierende Oberfläche 200 auf der Hinterfläche der zweiten negativen Linse L₂ vorgesehen ist.

Tabelle

(1) °° 2,50000 1,71300 54,0

(2) 25,12000 4,40000

(3) °° 1,50000 1,51680 64,1

(4) 66,57700 14,40000

(5) 49,60000 2,80000 1,51680 64,1

(6) °° 0,50000

(7) 49,60000 5,40000 1,51680 64,1

(d₄ ist das Intervall bei Sichtbarkeit (visibility)=-0,931) f₁ = -35,231 f₂ = -128,825 f₃ = 95,975 f₄ = 95,975 F₁ = -26,786 F₂ = 48,581 t = 21,795 (bei Sichtbarkeit = 0 Diopter) T = 0,551

Der Korrektionszustand des Ausführungsbeispiels des invertierten Galilei-Suchers ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Aberrationskurven sind die lateralen Aberrationskurven, die zeigen, wie Lichtstrahlen von einem im Unendlichen befindlichen Objekt, die unter dem Winkel

•AS-

von 0°, -15,8°, -22,9° bzw. -27° gegen die Objektivlinse einfallen, bei der Lage der Austrittspupille, nämlich des Augenpunktes (E. P.), liegen. Die Abszissen dieser Diagramme stellen den radialen Abstand auf der Austrittspupille dar, während auf der Ordinate der Winkel bezüglich des durch den Augenpunkt gehenden Hauptstrahls aufgetragen ist. Diese Aberrationskurven sind mit einem Augenpunkt von bis zu 20mm hinter der Okularhinterflache berechnet worden. Man sieht, daß der Lichtstrahl für jeden Winkel mit gutem Ausgleich korrigiert ist und ein beachtlich gutes Verhalten selbst bei einem Radius von 10mm der Austrittspupille vorhanden ist, obwohl der Abstand zum Augenpunkt bis zu 20mm beträgt.

Claims (6)

1. Patentansprüche

   Jl..''Invertierter Galilei-Sucher mit einer zerstreuenden Objektivlinse und einem sammelnden Okular, dadurch gekennzeichnet, daß - je von der Objektseite her gesehen -

   - die Objektivlinse eine erste negative Linse und eine zweite negative Linse aufweist und

   - das Okular eine erste positive Linse und eine zweite positive Linse aufweist.
2. 2. Sucher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Bedingungen

   1,2Jf₁ KIf₁ ! <1,4 F₁

   4,4|F₁I<|f₂t<5,2 F₁ 1,8 F₂<f₃ < 2,2 F₂ 1,8 F₂<f₄ <2,2 F₂

   hierin bedeuten F. die Brennweite der Objektivlinse, F_ die Brennweite des Okulars, f₁ die Brennweite der ersten negativen Linse, f~ die Brennweite der zweiten negativen Linse, f-, die Brennweite der ersten positiven Linse und f₄ die Brennweite der zweiten positiven Linse.
3. 3. Sucher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

   - der Brechungsindex der ersten negativen Linse N₁ >1,7 ist und

   - die Formen von erster und zweiter negativer Linse folgende Bedingungen erfüllen:

   ^r2 ^{+ r}1 -1,1 < <-0,9

   ^r2 ^r1

   ^r3

   hierin bedeuten T₁ bis r. die Krümmungsradien aufeinanderfolgender Flächen der ersten und zv/eiten negativen Linse, vom Objekt her fortlaufend durchnumeriert.
4. 4. Sucher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formen von erster und zweiter positiver Linse folgende Bedingungen erfüllen:

   r + r_R

   0,8 <— <1 ,2

   ^r6 - ^r5

   ^r8 7

   hierin bedeuten r_c - r_o die Krümmungsradien aufeinanderfolgender Flächen von erster und zweiter positiver Linse, von der Objektseite her fortlaufend durchnumeriert.

   .3- ■
5. 5. Sucher nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch folgende Daten:

   r d η, ν.,

   d .d

   (1) ^O0 2,50000 1,71300 54,0

   (2) 25,12000 4,40000

   (3) °° 1,50000 1,51680 64,1

   (4) 66,57700 14,40000

   (5) 49,60000 2,80000 1,51680 64,1

   (6) °° 0,50000

   (7) 49,60000 5,40000 1,51680 64,1

   (d₄ ist das Intervall bei Sichtbarkeit (visibility)=-0,931) f₁ = -35,231

   f₂ = -128,825 f₃ = 95,975

   f₄ = 95,975

   F₁ = -26,786

   F₂ = 48,581

   t = 21,795 (bei Sichtbarkeit = 0 Diopter) Ύ = 0,551

   hierin bedeuten F₁ und F_ die Brennweite von zerstreuender Objektivlinse bzw. sammelndem Okular, t den Abstand zwischen den Hauptebenen von Objektivlinse und Okular,

   Y die Winkelvergroßerung des durch F. und F„

   gebildeten afokalen Systems,

   f₁ und f~ die Brennweite von erster bzw. zweiter negativer Linse und

   f-, und f. die Brennweite von erster bzw. zweiter positiver Linse.
6. 6. Sucher nach Anspruch 4,
   dadurch gekennzeichnet, daß

   - am Okular ein Bildfeldrahmen vorgesehen ist, der das Lichtstrahlenbündel von der Objektivlinse zu reflektieren vermag, und

   - eine reflektierende Fläche auf der Objektivlinse vorgesehen ist, die das Lichtstrahlenbündel vom
   Bildfeidrahmen zum Okular zu reflektieren vermag, um einen Albada-Leuchtrahmen im Sucherbildfeld
   anzuzeigen, wobei

   - der Bildfeldrahmen auf der Hinterfläche der ersten positiven Linse und die reflektierende Fläche auf der Hinterfläche der zweiten negativen Linse aufgebracht sind.