DE3783453T2 - Optische vorrichtung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung, und insbesondere eine Vorrichtung, die in einem Gerät, wie beispielsweise einer Kamera, als Sucher verwendbar ist.
• Bei vielen optischen Vorrichtungen ist es wünschenswert, aus zwei unterschiedlichen Quellen stammende Informationen anzuzeigen. Beispielsweise ist es günstig, wenn im Sucher einer Kamera sowohl der Aufnahmegegenstand als auch zusätzliche Betriebsdaten, wie Verschlußgeschwindigkeit oder Lichtbedingungen, sichtbar sind. Ein idealer Kamerasucher sollte eine klare und unverstellte Sicht auf den Aufnahmegegenstand erlauben und gleichzeitig die erforderlichen Kameradaten entsprechend deutlich durch grafischen Zeichen sichtbar machen. Bei bekannten Suchern erscheinen solche Daten meist am Bildrand, damit das eigentliche Sichtfeld nicht verdeckt wird.
• Im US-Patent 4,140,378 ist ein Sucher beschrieben, der eine Flüssigkristallzelle enthält. Mittels einer Maske ist ein Teil der Flüssigkristallzelle so abgedeckt, daß nur ein Anzeigebereich von ihr im Sucher erscheint, und die Zelle wird von einer Lichtquelle beleuchtet, die nach Maßgabe eines Aufnahmehelligkeitssensors wirksam wird.
• Ein Nachteil des in dieser Patentschrift offenbarten Suchers besteht darin, daß die Flüssigkristallzelle und die für die Zelle vorgesehene Maske einen Teil der Sucherfläche einnehmen und dadurch die Größe des Sichtfeldes verringern. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß nur eine begrenzte Dateninenge in einer Flüssigkristallzelle der in dem Patent beschriebenen Art sichtbar gemacht werden kann.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bei den bekannten Vorrichtungen auftretenden Probleme zu beheben und eine optische Vorrichtung zu schaffen, mit der entweder das eine oder das andere von zwei aus unterschiedlichen Quellen stammenden Bildern klar und vollständig sichtbar gemacht werden kann.
• Eine zur Anzeige von Informationen dienende Flüssigkristallzelle ist in US-A 3,994,565 offenbart. Hier wird die anzuzeigende Information auf der Flüssigkristallzelle durch ein spezielles Elektrodenmuster dargestellt. Information und Hintergrund werden mit linear polarisiertem Licht unterschiedlicher Farbe aus jeweils einer von zwei Quellen beleuchtet und durch einen Analysator betrachtet. In dieser Zelle werden jedoch die Informationen durch die Zelle selbst geliefert, während gemäß der Erfindung sowohl der Aufnahmegegenstand als auch die Informationen mittels senkrecht und linear zueinander polarisierter Lichtquellen auf die Zelle projiziert werden.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine optische Vorrichtung vorgesehen, die
• - eine erste und eine zweite Bilderzeugungseinrichtung,
• - eine Bildbetrachtungseinrichtung mit einer Flüssigkristallzelle zum Betrachten der Bilder und
• - Projektionsmittel umfaßt und dadurch gekennzeichnet ist, daß
• - die Bilder senkrecht und linear zueinander polarisiert werden,
• - die Projektionsmittel (12, 14, 19, 18, 30) so angeordnet sind, daß sie die Bilder übereinanderliegend auf die Flüssigkristallzelle (34) projizieren,
• - die Flüssigkristallzelle (34) so angeordnet ist, daß sie die Polarisationsrichtung des von den Bildern durch die Zelle fallenden Lichts steuert, und
• - die Betrachtungseinrichtung (17) eine Analysatoreinrichtung (36) umfaßt, die die Polarisationsrichtung des Lichts derart analysiert, daß die Bilder unabhängig voneinander betrachtbar sind.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein erstes Bild, das beispielsweise aus grafischen Informationen besteht, über einen optischen Kanal, und ein zweites Bild, das beispielsweise aus einem Aufnahmegegenstand besteht, über einen zweiten optischen Kanal einem polarisierenden Strahlteiler übermittelt. In jedem der optischen Kanäle ist ein Polarisator so angeordnet, daß die Bilder senkrecht zueinander polarisiert werden. Die senkrecht zueinander polarisierten Bilder werden auf eine Flüssigkristallanzeige projiziert. Ist diese aktiviert, so wird das eine der Bilder durch eine Analysatoreinrichtung sichtbar, ist sie nicht aktiviert, so ist das andere Bild durch die Analysatoreinrichtung sichtbar.
• Durch die vorliegende Erfindung wird eine optische Vorrichtung geschaffen, die insbesondere zum selektiven Betrachten von zwei aus unterschiedlichen Quellen stammenden Bildern geeignet ist. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist jedes der beiden Bilder auf dem gesamten Sichtfeld der Vorrichtung sichtbar. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Vorrichtung kleiner sein kann, als dies sonst möglich wäre, da in diesem Fall nicht ein Teil des Sichtfelds von einer Anzeige, wie beispielsweise einer Flüssigkristallanzeige, eingenommen wird. Außerdem ist es auch möglich, durch Aktivieren unterschiedlicher Bereiche der Flüssigkristallanzeige zwei oder mehr Bilder nebeneinander zu betrachten.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
• Es zeigen:
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Anordnung der einzelnen Teile in der erfindungsgemäßen optischen Vorrichtung,
• Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, die die Betriebsweise der Vorrichtung bei Aktivierung der Flüssigkristallanzeige darstellt,
• Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2, die die Betriebsweise der Vorrichtung bei Nichtaktivierung der Flüssigkristallanzeige darstellt, und
• Fig. 4a-4c schematische Darstellungen der Betriebsweise einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
• Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht eine erfindungsgemäße optische Vorrichtung 10 aus einer Bilderzeugungseinrichtung 15 und einer Bildbetrachtungseinrichtung 17. Die Bilderzeugungseinrichtung 15 enthält eine Objektivlinse 12, die über einen ersten optischen Kanal 13, eine Feldlinse 14, einen Polarisator 16 und einen polarisierenden Strahlteiler 18 ein Bild eines Aufnahmegegenstandes 11 erzeugt. Ein zweites Bild stammt von einem Zeichengenerator 19, der in der Zeichnung durch eine Glühbirne 20 und eine den Buchstaben E tragende Platte angedeutet ist. Das zweite Bild gelangt über einen Polarisator 22 und einen optischen Kanal 24 zu dem Strahlteiler 18. Die Polarisationsrichtung des durch den Polarisator 16 fallenden Lichts ist senkrecht zu der Polarisationsrichtung des durch den Polarisator 22 fallenden Lichts.
• Von dem polarisierenden Strahlteiler 18 aus werden die beiden Bilder über eine Gruppe von übertragungslinsen 30 an eine Bildbetrachtungseinrichtung 17 übermittelt, die eine Flüssigkristallanzeige 34 enthält, von der aus sie durch eine Analysatoreinrichtung 36, eine Feldlinse 38 und eine Augenlinse 40 hindurchtreten.
• Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfaßt die Flüssigkristallanzeige 34 einen Flüssigkristall 35, der sandwichartig zwischen aus Glas bestehenden Lagerplatten 37 und 39 angeordnet ist, an denen jeweils eine Elektrode 41 bzw. 43 befestigt ist. Der Aufbau von Flüssigkristallen ist dem Fachmann bekannt und braucht deshalb nicht näher erläutert zu werden. Der Flüssigkristall 35 kann vom Typ her nematisch sein und beispielsweise aus p,p'-di-n-Butylazoxybenzol bestehen und eine Dicke von etwa 0,015 mm aufweisen. Anstelle des Flüssigkristalls 35 sind aber zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe auch andere Komponenten verwendbar, beispielsweise elektro-optische Kristalle oder keramische Kristalle.
• Die Anzeige 34 ist dadurch steuerbar, daß der Flüssigkristall 35 mit einer Wechselspannung von etwa 10 Volt aktiviert wird. Die an den Flüssigkristall 35 angelegte Spannung könnte beispielsweise durch die Bewegung eines Kameraverschlußauslösers (nicht dargestellt) ein- und ausgeschaltet werden. Die Innenflächen der Lagerplatten 37 und 39 sind in bekannter Weise mit (nicht dargestellten) parallelen Rillen versehen, wobei die Rillen der Platte 37 rechtwinklig zu den Rillen der Platte 39 verlaufen. Wenn zwischen den Elektroden 41 und 43 keine Spannung vorhanden ist, dann orientieren sich die Moleküle des Flüssigkristalls 35 parallel zu den Rillen in den den Platten 37 und 39 benachbarten Schichten, da sich die elastische Deformationsenergie in der Schicht dann in einem Minimum befindet. Dadurch entsteht in dem Flüssigkristall 35 eine verdrehte Konfiguration, wobei sich die Orientierung der Moleküle durch die Dicke des Kristalls 35 hindurch allmählich ändert. Eine solche verdrehte Konfiguration hat die Eigenschaft, die Polarisationsrichtung des einfallenden linear polarisierten Lichts zu drehen. Die lineare Polarisation des Lichts bleibt dann erhalten, wenn die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichts parallel oder rechtwinklig zu der Orientierung der Moleküle auf der Seite verläuft, auf der das Licht einfällt. In der Anzeige 34 wird demnach die Polarisationsrichtung im nicht aktivierten Zustand um 90º gedreht, während im aktivierten Zustand das Licht ohne Änderung der Polarisationsrichtung durchgelassen wird. Die Analysatoreinrichtung 36 ist also im Grunde ein Polarisator.
• Beim Betrieb der Vorrichtung 10 werden zwei senkrecht zueinander polarisierte Bilder, die in den Fig. 2 und 3 durch übereinanderliegende Buchstaben T und E angedeutet sind, auf der Anzeige 34 dargestellt. Im aktivierten Zustand des Flüssigkristalls 35 würden beide Bilder unverändert durch die Anzeige 34 gelenkt, und wenn die Analysatoreinrichtung 36 für den Empfang von waagerecht polarisiertem Licht eingestellt wäre, würde der Betrachter den Buchstaben T erkennen. Im nicht aktivierten Zustand des Flüssigkristalls 35 wäre die Polarisationsrichtung um 90º gedreht, und der Betrachter könnte das senkrecht polarisierte Bild, d. h. den Buchstaben E erkennen. Bei dieser gerade beschriebenen Betriebsweise verändert sich die Lage der Analysatoreinrichtung 36 im aktivierten und nicht aktivierten Zustand nicht. Unter bestimmten Umständen kann es jedoch wünschenswert sein, die Bilder überlagert darzustellen. Dazu muß die Analysatoreinrichtung 36 um einen Winkel von 45º gegenüber der Waagerechten gedreht werden und der Flüssigkristall 35 sich in seinem nichtaktivierten Zustand befinden. Bei Verwendung der Vorrichtung 10 als Sucher in einer Kamera (nicht dargestellt) könnten grafische Informationen, wie z. B. die Verschlußgeschwindigkeit oder dergl., dem Bild des Aufnahmegegenstandes überlagert sein, wobei die entsprechenden Daten als undurchsichtige Leuchtzeichen vor dem Aufnahmegegenstand erscheinen würden.
• Mittels bekannter Techniken läßt sich jeder Bereich des Flüssigkristalls 35 selektiv aktivieren. Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, erstrecken sich die Elektroden im wesentlichen über das gesamte Sichtfeld, und bei fester Anordnung der Analysatoreinrichtung 36 sieht der Betrachter entweder das eine oder das andere Bild. Die schematischen Darstellungen gemäß Fig. 4a-4c dienen der Erläuterung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der nur ein Teil des Flüssigkristalls 35 aktiviert wird. Fig. 4a zeigt die beiden senkrecht zueinander polarisierten, durch die Wörter "Test" und "Scene" gekennzeichneten Bilder, so wie sie der Anzeige 34 übermittelt werden. Fig. 4b stellt die Bilder dar, nachdem sie den Flüssigkristall 35 passiert haben, in dem ein linker Teil 50 durch einen aktivierten Bereich des Kristalls 35 und ein rechter Teil 52 durch einen nicht aktivierten Bereich gelangt ist. Fig. 4c zeigt die Bilder, nachdem sie die Analysatoreinrichtung 36 passiert haben, und wie sie der Betrachter dann sehen würde. Würde eine solche Anordnung in einem Kamerasucher verwendet, so hätte der Betrachter immer einen freien Blick auf den Aufnahmegegenstand und erhielte gleichzeitig während eines gewünschten Zeitraums innerhalb des Aufnahmezyklus die erforderlichen Betriebsinformationen.
• Natürlich könnte die Erfindung auch zum selektiven Betrachten von mehr als zwei Bildern verwendet werden. Beispielsweise könnte man zu diesem Zweck zwei Vorrichtungen 10 kaskadenartig anordnen. Man könnte auch einen bewegbaren Spiegel so anordnen, daß aus mehreren Bildern jeweils ein Bild ausgewählt und in einen der optischen Kanäle 13, 24 gelenkt würde.

Claims (7)

1. Optische Vorrichtung (10) mit

einer ersten und zweiten bilderzeugenden Einrichtung (15),

einer Bildbetrachtungseinrichtung (17) mit einer Flüssigkristallzelle (34) zum Betrachten der Bilder und

Projektionsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß

die Bilder linear und senkrecht zueinander polarisiert werden,

die Projektionsmittel (12, 14, 19, 18, 30) so angeordnet sind, daß sie die Bilder übereinanderliegend auf die Flüssigkristallzelle (34) projizieren,

die Flüssigkristallzelle (34) so angeordnet ist, daß sie die Polarisationsrichtung des von den Bildern durch die Zelle fallenden Lichts steuert, und

die Betrachtungseinrichtung (17) eine Analysatoreinrichtung (36) umfaßt, die die Polarisationsrichtung des Lichts derart analysiert, daß die Bilder unabhängig voneinander betrachtbar sind.

2. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Analysatoreinrichtung (36) für eine Bewegung relativ zu der Flüssigkristallzelle (34) drehbar gelagert und in eine Stellung drehbar ist, in der die beiden Bilder gleichzeitig betrachtet werden können.

3. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bilderzeugende Einrichtung (15) ein Objektiv (12) und einen ersten Polarisator (16) aufweist.

4. Optische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die bilderzeugende Einrichtung (15) einen Zeichengenerator (19) und einen zweiten Polarisator (22) aufweist.

5. Optische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bilderzeugende Einrichtung (15) einen polarisierenden Strahlenteiler (18) aufweist, der so angeordnet ist, daß er von dem Objektiv (12) und dem Zeichengenerator (19) auf ihn fallendes Licht empfängt.

6. Sucher mit einer optischen Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bilderzeugende Einrichtung (15) so angeordnet ist, daß die beiden übereinanderliegenden Bilder aus einem Bildmotiv und grafischen Informationen bestehen.

7. Sucher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallzelle Mittel (41, 43, 50, 52) enthält, mittels derer die beiden Bilder nebeneinander betrachtbar sind.