DE3806942A1

DE3806942A1 - Albada-sucher des umgekehrten galileischen typs

Info

Publication number: DE3806942A1
Application number: DE3806942A
Authority: DE
Inventors: Akira Ishisaka; Kohei Ota
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1987-03-09
Filing date: 1988-03-03
Publication date: 1988-09-22
Also published as: JPS63218912A; US4828374A; JPH0782185B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Albada-Sucher des umgekehr ten Galileischen (Fernrohr-)Typs bzw. einen sog. Leucht rahmensucher, der insbesondere kleine Abmessungen besitzt und von Geisterbildern frei ist.

In Objektivverschlußkameras werden ausschließlich Albada- Sucher (oder Leuchtrahmensucher) des umgekehrten Galilei schen Typs verwendet. Mit dem neuerlichen Bestreben nach Miniaturisierung von Kameras muß nicht nur das eigentliche Aufnahme-Objektiv, sondern auch das Suchersystem verklei nert werden. Dabei wird nicht nur eine vollständige Korrek tion von Aberrationen (Abbildungsfehlern), sondern auch das Freisein von sog. Geisterbildern angestrebt.

Derzeit wird bei den meisten Suchern des umgekehrten Gali leischen Typs (inverted Galileo finders) die Größe in lot rechter Richtung zur optischen Achse konstruktiv durch den Effektivdurchmesser einer Objektivlinse bestimmt; aus diesem Grund ist es wesentlich, den Effektivdurchmesser der Objektivlinse zu verkleinern. Dies läßt sich durchfüh ren, wenn der Vergrößerungsmaßstab des Suchers verkleinert wird; in diesem Fall erscheint jedoch das Aufnahme-Objekt klein, und es ist schwer zu sehen bzw. zu erkennen.

Andererseits beschreibt die JP-OS 91 618/1986 eine Anord nung, bei der eine Okularlinse verdickt ist, um einen Strah lengang zu verkürzen und damit den Effektivdurchmesser einer Objektivlinse zu verkleinern. Wenn jedoch die Okular linse durch eine Kunststofflinse gebildet wird, ist ihre Gesamtdicke (wall-thickness) zu groß. Bei Herstellung die ser Linse im Spritzguß ergeben sich daher die folgenden Nachteile:

a) Da die Abkühlgeschwindigkeit zwischen Umfangs- und Mit telbereich verschieden ist, tritt eine Schrumpfung in Richtung der optischen Achse auf, wodurch die Oberflä chenpräzision verschlechtert wird.
b) Die Einhaltung der Oberflächenpräzision bedingt eine genaue (Druck-Volumen-Zeit)-Steuerung oder -Einstel lung; hierbei ist eine lange Abkühlzeit erforderlich, was mit einer Kostenerhöhung verbunden ist.

Weiterhin beschreibt die japanische Gm-Anmeldung 8935/1985 eine Anordnung, bei der zur Verkürzung eines Strahlengangs ein optisches Zwischenelement zwischen eine Okularlinse und eine Objektivlinse eingefügt ist. Da in diesem Fall jedoch eine augen- oder pupillenseitige Fläche einer kon kaven Linse eine reflektierende Fläche des Albada-Systems bildet, tritt ein Geisterbild (ghost) auf, wenn die Krüm mung der reflektierenden Fläche klein ist. Wenn die Krüm mung unter Berücksichtigung des Geisterbilds vergrößert wird, geht die Bild(seiten)fläche des Albada-Systems im wesentlichen in Richtung auf negative Dioptrien über; da bei wird die negative Brechkraft einer Okularlinsengruppe groß, und die negative Verzeichnungsaberration des Sucher systems vergrößert sich. Weiterhin wird (dabei) der Abstand zwischen den (Bild-)Hauptpunkten der Objektivlinsengruppe und der Okularlinsengruppe klein, wobei die positive Brech kraft der Okularlinsengruppe verstärkt werden muß und eine deutliche Koma-Aberration (comatic aberration) des Albada- Systems auftritt. Wenn zur Vergrößerung des Bildwinkels die (der) Vergrößerung(sfaktor) vergrößert wird, nehmen die verschiedenen genannten Aberrationen (Bildfehler) wei ter zu.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Albada- Suchers des umgekehrten Galileischen Typs (für Kameras), der von Geisterbildern frei ist und einen kleinen Effektiv durchmesser aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekenn zeichneten Merkmale gelöst.

Bei einem gemäß Fig. 5 aus Konkav-Konkav-Konvexlinsen aufgebauten Albada-Sucher des umgekehrten Galileischen Typs (im folgenden einfach als Albada-Sucher bezeichnet) lassen sich allgemein die Strecken für das Auftreten von Geisterbild wie folgt definieren:

Für Geisterbild in einem Objektbild:

(1) (Einfallslicht) →r₄ (Reflexion) →r₃ (Reflexion) →r₆
(2) (Einfallslicht) →r₅ (Reflexion) →r₄ (Reflexion) →r₆
Für Geisterbild im optischen Rahmen (frame): (3) r₅ (optischer Rahmen) →r₃ (Reflexion) →r₆

Für die Ausschaltung von Geisterbildern in obigen Fällen (1) und (3) müssen die Krümmungen beider Flächen der zwei ten Linse mehr oder weniger unterschiedlich ausgebildet sein; für die Ausschaltung von Geisterbildern im obigen Fall (2) ist es nötig, die Krümmung der reflektierenden Fläche zu vergrößern. Um die Krümmungen der beiden Flächen der zweiten Linse verschieden zu gestalten, ist es günsti ger, die Brechkraft der Linse positiv anstatt negativ zu machen. Auf diese Weise kann der (Kamera-)Sucher des umge kehrten Galileischen Typs (inverted Galileo finder) ein fach realisiert werden. In diesem Fall treten jedoch eben falls die oben genannten verschiedenen Aberrationen auf, wenn die reflektierende Fläche an der Seite der Pupille liegt und wenn die Krümmung groß ausgebildet werden soll.

Ein erfindungsgemäßer Albada-Sucher umfaßt, der Reihe nach von der Ding- oder Objektseite her gesehen, eine Gruppe von Objektivlinsen mit negativer Brechkraft und eine Gruppe von Okularlinsen mit positiver Brechkraft, wobei eine Flä che einer eine positive Brechkraft aufweisenden Linse an der Objektseite eine reflektierende Fläche oder Reflexions fläche eines Albada-Systems ist und wobei der Sucher den folgenden Bedingungen genügt:

Darin bedeuten:

L = Gesamtlänge des Suchers di = Axiale (on-the-axis) Dicke (auf der optischen Achse) der i-ten Linse von der Objektseite in der Gruppe der Okularlinsen m = Zahl der Linsen

Weiterhin genügt der erfindungsgemäße Albada-Sucher vorzugs weise der folgenden Bedingung:

1/3 L < C₁′ < 1/0,2 L (c)

Darin bedeutet:

C₁′ = Krümmung einer reflektierenden Fläche des Albada-Systems

Im folgenden ist zunächst eine Methode zur Verkleinerung des Effektivdurchmessers einer Objektivlinse beschrieben.

Zur Vereinfachung der Erläuterung sei angenommen, daß das Suchersystem ein afokales System ist. Das Suchersystem weist die Zahl k von Flächen gemäß Fig. 6 auf. Wenn der Brechungs index an der Objektseite und an der Augen- oder Pupillen seite (jeweils) 1 beträgt, ergibt sich die folgende Bezie hung:

(Nach "Method For Designing Lens" von Yoshiya Matsui (Kyoritsu Syupan))

Darin bedeuten:

h₁= Achsennaher oder paraxialer Einfallswinkel des axialen oder auf der Achse liegenden (on-the-axis) Strahls in einem Objekt- oder Dingraum; wenn die Objektenfernung unendlich ist, gilt α₁=0 _i= Paraxiale Einfallshöhe des Hauptstrahls an der i-ten Fläche α₁= Paraxialer Einfallswinkel des Hauptstrahls am (im) Objektraum e _i′= Abgeleiteter (converted) Flächenabstand von der i-ten Fläche zur nächsten Fläche; d. h., wenn der Flächenabstand von der i-ten Fläche zur nächsten Fläche t _i ′ und der Berechungsindex N _i ′ sind, so gilt e₁′ = t _i ′/N _i ′ γ= Suchervergrößerung

Der Effektivdurchmesser der Objektivlinse bestimmt sich durch ₁; in Formel (1) stehen ₁ und _k für die Größe, die sich durch den Bildwinkel des Aufnahmeobjektivs, die Sucher vergrößerung und die Lage des Augenpunkts bestimmt. Wenn diese Größen oder Werte konstant sind, vergrößert sich ₁ zusammen mit δ. Aus Formel (1) ergibt sich, daß es zur Ver kleinerung von ₁ bei konstant bleibender Gesamtlänge des Suchers günstig ist, die Gesamtdicke (wall-thickness) der Linse in der Okularlinsengruppe mit großem h _i -Wert zu ver größern und den Raumabschnitt zu verkürzen, um δ klein zu machen.

Bedingung (a) bezieht sich auf die axiale (on-the-axis) Dicke der einzelnen Linsen in der Okularlinsengruppe. Wenn die Größe oder der Wert in dieser Bedingung den oberen Grenz wert übersteigt, ist die Formung der Linse unter Aufrecht erhaltung der Präzision schwierig.

Bedingung (b) bezieht sich auf die Verkleinerung des Effektivdurchmessers der Objektivlinse. Wenn die Größe nach dieser Bedingung den oberen Grenzwert übersteigt, wird die Gesamtdicke der Objektivlinsengruppe klein, so daß kein Sucher des umgekehrten Galileischen Typs erhal ten werden kann. Wenn dagegen die Größe nach dieser Bedin gung den unteren Grenzwert unterscheitet, wird der Effek tivdurchmesser der Objektivlinse groß, worunter die Kompakt heit des Systems leidet.

Im folgenden ist die Ausbildung der Fläche einer posi tiven Linse an der Ding- oder Objektseite als Albada system-Reflexionsfläche, um damit die Krümmung einer Bildfläche des Albada-Systems zu verringern, beschrie ben.

Für den oben näher spezifizierten Albada-Sucher wird vorliegend ein System angewandt, das - in Reihenfolge von einer Objektseite her - eine konkave Linse, eine zweite Linse mit einer Reflexionsfläche an der Augen- oder Pupillenseite und eine Decklinse (oder convexe Linse) aufweist (vgl. Fig. 7). Es sei angenommen, daß diese drei Linsen sämtlich dünn geformt sind. In die sem Fall gilt die folgende Beziehung:

Φ₀ = (n - 1) (C₁ - C₂) (2)
Φ _A = 2 C₂

Darin bedeuten:

Φ₀= Brechkraft der zweiten Linse Φ _A= Brechkraft der zweiten Linse als das Albada- System C₁= Krümmung der objektseitigen Fläche der zwei ten Linse C₂= Krümmung der pupillen- oder augenseitigen Fläche der zweiten Linse n= Brechungsindex der zweiten Linse

Wenn andererseits die objektseitige Fläche der zweiten Linse als Reflexionsfläche ausgebildet wird und das Symbol (′) hinzugefügt wird, so gilt:

Φ₀′ = (n - 1) (C₁′ - C₂′)
Φ _A′ = 2 n C₁′ + (1 - n) C₂′ (3)

Hierbei sei angenommen, daß Φ₀=Φ₀′ und Φ _A=Φ _A′ gelten und daß sowohl für das Suchersystem als auch das Albada- System die Wirkungs- oder Vergrößerungsanordnung (power arrangement) konstant ist. Die Änderung der Petzval-Größe ist dann folgende:

Gemäß Formeln (2) und (3),

C₁′ = (1 - n) C₁ + n C₂
C₂′ = -n C₁ + (n + 1) C₂ (4)

Um den Astigmatismus des optischen Systems klein zu halten und die Bildfläche zu ebnen, muß die Petzval-Summe klein gehalten werden. Wenn die Krümmung der reflektierenden Fläche oder Reflexionsfläche unter Berücksichtigung des Geisterbilds groß gewählt wird, nimmt die Petzval-Summe des Albada-Systems aufgrund des großen Beitrags der Reflexions fläche einen großen negativen Wert an, so daß damit die Bildfläche in Richtung einer negativen Dioptrienzahl ge neigt ist.

Der Petzval-Wert der zweiten Linse als Albada-System allein, wenn sich die Reflexionsfläche an der Pupillenseite befin det, bestimmt sich durch

P _A = -2 C₂ (5)

Wenn sich die Reflexionsfläche an der Objektseite befindet, so gilt:

Aus Formeln (4), (5) und (6) ergibt sich:

Gemäß Formel (7) verringert sich (P _A′/P _A ) linear mit zu nehmendem Wert (C 1/C 2), und mit (C₁/C₂) <1 wird P _A′/P _A <1 erhalten. Der Petzval-Wert wird in dem Fall klein, in welchem sich die Reflexionsfläche an der Ding- oder Objektseite be findet. Im normalen Albada-System gilt C₂ <0, und im Fall von P _A′/P _A <1 gilt daher C₁<C₂<0, d. h. in der Anordnung, bei der eine Linse mit einer Reflexionsfläche eine positive Brechkraft aufweist, kann die Reflexionsfläche des Abada- Systems zur ding- oder objektseitigen Fläche gemacht werden, um damit die Petzval-Summe und die Krümmung der Bildfläche klein zu halten.

Bedingung (C) betrifft die Krümmung der Reflexionsfläche. Wenn die Größe oder der Wert nach dieser Bedingung den obe ren Grenzwert übersteigt, ist die Bildfläche des Albada- Systems stark in Richtung einer negativen Dioptrienzahl ge neigt. Wenn der Wert nach dieser Bedingung den unteren Grenzwert unterschreitet, tritt ein Geisterbild auf.

Wenn zudem ein optisches System 1 asphärische Flächen aufweist, genügt es vorzugsweise den folgenden Bedingungen:

Hierbei steht Δ X _i (0,3 L) für den Grad der i-ten asphärischen Fläche von der Objektseite, und dies repräsentiert eine Ab weichung von einer sphärischen Bezugsfläche in der Höhe von 0,3 L (mit L = Gesamtlänge des Suchers) von der optischen Achse. Wenn jede asphärische Fläche ausgedrückt wird durch

so gilt:

C = C* + 2 A₂: paraxiale Krümmung

Die Größe der Abweichung Δ X relativ zu der durch obige Gleichung ausgedrückten sphärischen Fläche in der Höhe y=0,3 L von der optischen Achse läßt sich ausdrücken zu:

Mit:

K = Koeffizient der sekundären gekrümmten Fläche A _j = Koeffizient der asphärischen Fläche

Bedingung (d) bezieht sich auf die augen- oder pupillen seitige Fläche der ersten Linse. Wenn die Größe bzw. der Wert nach dieser Bedingung den oberen Grenzwert übersteigt, wird die negative Verzeichnung des Suchersystems groß. Wenn dagegen dieser Wert den unteren Grenzwert unterschreitet, wird die Koma-Aberration (comatic aberration) des Sucher systems beträchtlich.

Bedingung (e) betrifft die asphärische Fläche der Okular linsengruppe. Wenn die Größe bzw. der Wert nach dieser Be dingung den oberen Grenzwert übersteigt, werden Koma- Aberrationen des Suchersystems und des Albada-Systems er heblich. Wenn dieser Wert dagegen die untere Grenze unter schreitet, ist die Bildfläche des Albada-Systems stark in Richtung einer negativen Dioptrienzahl geneigt.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfin dung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines Albada-Suchers des umgekehrten Galileischen Typs (Albada type inverted Galileo finder) gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Aberrationskurvendiagramm dafür,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform,

Fig. 4 ein Aberrationskurvendiagramm dafür,

Fig. 5 einen Schnitt durch einen herkömmlichen Albada- Sucher der angegebenen Art,

Fig. 6 eine Darstellung eines Strahlengangs (oder Strahlen verlaufs) des umgekehrten Galileischen (Fernrohr-) Suchers und

Fig. 7 und 8 jeweils Schnitte durch dreilinsige Albada- Sucher der angegebenen Art.

In den folgenden Tabellen stehen W für den Bildwinkel, R für den Krümmungsradius der Brechflächen,
d für den Abstand zwischen den Brechflächen,
N für den Brechungsindex und * für die asphärische Fläche.

Ausführungsform 1

Vergrößerung 0,65, W = 28°

Die fünfte Fläche ist eine Albadasystem-Reflexionsfläche, und die neunte Fläche ist eine aufgedampfte (evaporated) Fläche eines Seh- oder Bildfeldrahmens.

Ausführungsform 2

Vergrößerung 0,55, W = 28°

Die dritte Fläche ist eine Reflexionsfläche, und die fünfte Fläche ist eine aufgedampfte Fläche eines Bildfeldrahmens.

Wie sich aus den Figuren usw. ergibt, ist bei diesen Aus führungsformen der Erfindung der Sucher in seinen Abmes sungen klein; dabei sind die Aberrationen sowohl für das Suchersystem als auch für das Albada-System gut korrigiert, und das Auftreten von Geisterbild ist begrenzt. Außerdem sind die Linsen aufgrund ihrer Dicke nicht schwierig zu formen, so daß ein kostengünstiger Kamera-Sucher realisiert werden kann.

Claims

1. Albada-Sucher des umgekehrten Galileischen Typs mit m Linsen, wobei eine der Linsen eine positive Brech kraft aufweist und ihre ding- oder objektseitige Fläche eine reflektierende Fläche oder Reflexions fläche eines Albada-Systems darstellt, dadurch gekenn zeichnet, daß der Sucher folgenden Bedingungen genügt: di < 0,45 L worin bedeuten:L= Gesamtlänge des Suchers, d. h. axiale (on-the- axis) Länge (auf der optischen Achse) von der dem Objekt am nächsten gelegenen Fläche des Suchersystems zu der augen- oder pupillen nächsten Flächedi= axiale (on-the-axis) Dicke ( auf der optischen Achse) der i-ten Linse von der Ding- oder Ob jektseite.

2. Albada-Sucher nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß er der folgenden Bedingung genügt: 1/3 L < C₁′ < 1/0,2 Lworin: C₁′ = Krümmung einer Albadasystem-Reflexions fläche.

3. Albada-Sucher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er der folgenden Bedingung genügt: -2,0 mm < Δ X₁(0,3 L) < -0,005 mmsofern die augen- oder pupillenseitige Fläche der ob jektseitigen Linse (object lens) eine asphärische Fläche ist, eine Größe in einer Höhe von einer opti schen Achse y=0,3 L einer Differenz Δ X zwischen der asphärischen Fläche und einer sphärischen Bezugsfläche repräsentiert oder dargestellt ist durch: mit:K= Koeffizient der sekundären gekrümmten FlächeAj= Koeffizient der asphärischen FlächeC= C* + 2A₂ = (paraxiale Krümmung).

4. Albada-Sucher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er (l) asphärische Flächen aufweist, (und) die Ge samtgröße in einer Höhe von der optischen Achse y=0,3 L einer Differenz Δ X zwischen der asphärischen Fläche und der sphärischen (Bezugs-)Fläche folgender Bedin gung genügt: mit:XI (0,3 L)= ein(e) Wert oder Größe der Abweichung von einer sphärischen Bezugsfläche der i-ten asphärischen Fläche von der Objektseite in der Höhe von 0,3 L von der optischen Achse.