DE4138827A1 - Aufrechtbildsucher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufrechtbildsucher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einem bekannten Aufrechtbildsucher, im folgenden kurz Sucher genannt, wird ein Porroprisma verwendet, das in zwei Prismaelemente aufgeteilt wird, um die Ver­ größerung des Suchers zu erhöhen. Zwischen den aufge­ teilten Prismaelementen wird eine bilderzeugende Ebene eines Objektivs gebildet. Bei dieser Anordnung kann zum Beobachten des in der Bilderzeugungsebene erzeugten Bildes ein Okular mit einer kurzen Brennweite verwendet werden, so daß die Suchervergrößerung erhöht werden kann.

Ein derartiger Sucher vom reellen Bildtyp, bei dem ein aufgeteiltes Porroprisma verwendet wird, ist in der ja­ panischen Patentanmeldung (Kokai) Nr. 63-2 26 616 be­ schrieben. Bei diesem bekannten Sucher hat ein erstes Prisma des aufgeteilten Porroprismas eine Einfallsflä­ che mit vorgegebener Wölbung. Bei diesem Sucher ist es nicht möglich, den Vergrößerungsfaktor zu erhöhen, und es ist sehr schwierig, die Gesamtlänge des Suchers in der axialen Richtung zu verkürzen.

Untersuchungen haben gezeigt, daß dies darauf zurückzu­ führen ist, daß die Austrittsfläche des ersten Prismas und die Einfallsfläche des zweiten Prismas jeweils pla­ nar sind. Demgemäß ist es erforderlich, wenn die Pris­ men voneinander weit entfernt angeordnet sind, die Öff­ nung des zweiten Prismas zu vergrößern, um das gesamte Licht zu empfangen, das vom ersten Prisma austritt und gestreut wird. Dies führt zu einer Zunahme der Brenn­ weite des Okulars, welches es unmöglich macht, den Ver­ größerungsfaktor des Suchers ausreichend zu erhöhen. Demgemäß können das erste und das zweite Prisma nicht weiter voneinander entfernt werden, mit der Folge, daß der optische Weg in seitlicher Richtung nicht verlän­ gert und eine Verringerung der axialen Länge des Suchers nicht realisiert werden kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Aufrechtbildsucher anzugeben, der eine große Vergrößerung bei einer klei­ nen Bauform hat.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau des Suchers kann, da der Spiegel vom Prisma abgeteilt ist, der optische Weg in lateraler Richtung verlängert werden, so daß die axiale Länge des Suchers verringert werden kann.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwischen dem Prisma und dem Spiegel ein optisches Element mit einer positiven Brechkraft vorgesehen. Da­ durch wird die Streuung des Lichtflusses beim Durchlau­ fen des Okularsystems (innerhalb des Prismas) be­ schränkt. Folglich kann die Baugröße des Okularsystems unter Verkürzung der Länge des Lichtpfads verringert werden. Dies hat eine Abnahme der Brennweite des Oku­ larsystems und eine Erhöhung des Vergrößerungsfaktors des Suchers zur Folge.

Vorzugsweise ist der Spiegel so angeordnet, daß die op­ tische Achse des Suchers in seitlicher Richtung umge­ lenkt wird. Dadurch wird die Gesamtlänge und die Höhe des optischen Systems des Suchers verringert. Alterna­ tiv ist es auch möglich, den Spiegel so anzuordnen, daß die optische Achse des Suchers in senkrechter Richtung umgelenkt wird. Dadurch wird es möglich, die Breite des optischen Systems des Suchers zu verringern.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist in Richtung des einfallenden Lichtstrahls gesehen hinter der ersten reflektierenden Fläche eine fest angeordnete Linsen­ gruppe vorgesehen. Die Bildwölbung oder der Astigmatis­ mus kann somit einfach eingestellt werden.

Der Aufrechtbildsucher kann an eine Kamera vom Zen­ tralverschlußtyp montiert werden, die ein Zoomobjektiv (Objektiv mit variabler Brennweite) hat, um eine Kom­ paktkamera mit einem großen Brennweitenverhältnis zu realisieren.

Vorzugsweise ist der Spiegel aus Glas mit einer hohen Hygroskopizität (große Feuchtigkeitsabsorptionsfähig­ keit) hergestellt, das gegen Temperaturänderungen wi­ derstandsfähig ist, die eine Gestaltsänderung bewirken können. Dadurch wird erreicht, daß nur eine geringe oder sogar keine Änderung des Dioptriewerts auftritt, wodurch stabile optische Eigenschaften erzielt werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Spiegel an einem ortsfesten Abschnitt des Suchers befestigt, so daß die mechanische Festigkeit des Spiegels erhöht wird. Dadurch wird einer Dioptrieänderung entgegenge­ wirkt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen bzw. Tabellen näher erläutert. In diesen zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung ei­ nes Aufrechtbildsuchers vom reellen Bildtyp,

Fig. 2 eine Draufsicht nach Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Lin­ senanordnung eines optischen Systems des Suchers nach Fig. 1,

Fig. 4 ein Schaubild, das optische Eigen­ schaften eines Suchers nach Fig. 1 bei kleiner Vergrößerung wiedergibt,

Fig. 5 ein Schaubild, das optische Eigen­ schaften eines Suchers nach Fig. 1 bei großer Vergrößerung wiedergibt.

Tabelle 1 Linsenkenngrößen für ein bevorzugtes Ausführungsbei­ spiel, und

Tabelle 2 asphärische Koeffizienten für bestimmte Linsenflächen.

Tabelle 1

M=0.47×∼1.01×

Tabelle 2

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Sucher enthält ei­ ne erste negative Linsengruppe L1, eine zweite positive Linsengruppe L2 (Linsen L21 und L22), einen Spiegel M1, eine positive Feldlinse L3, eine Kondensorlinse L4, ein Prisma P mit drei totalreflektierenden Flächen und ein Okular L5. Die vorgenannten Bauelemente sind in der an­ gegebenen Reihenfolge von der Objektivseite her gesehen angeordnet.

Die zweite Linsengruppe L2 besteht aus einer positiven Linse L21 und einer mit dieser verklebten negativen Linse L22. Die Linsengruppe L2 ist in Richtung der op­ tischen Achse zum Ändern der Suchervergrößerung (Zoom­ wirkung) bewegbar. Die axiale Bewegung der zweiten Lin­ sengruppe L2 wird durch einen Antriebsmechanismus (nicht dargestellt) in Verbindung mit dem Zoomantrieb eines Fotoobjektivs (nicht dargestellt) bewirkt.

Der Spiegel M1 hat eine reflektierende Fläche 11, die die optische Achse in seitlicher Richtung, d. h. in den Fig. 1 und 2 nach links, umlenkt. Das Prisma P hat eine Einfallsfläche 21 und drei orthogonal reflektierende Flächen 22, 23, 24 sowie eine Austrittsfläche 25. Der Spiegel M1 und das Prisma P bilden ein ein aufrechtste­ hendes Bild erzeugendes optisches System. Die reflek­ tierende Fläche 11 des Spiegels M1 bildet eine erste reflektierende Fläche und die reflektierenden Flächen 22, 23, 24 des Prismas P bilden zweite, dritte bzw. vierte reflektierende Flächen.

Die Feldlinse L3 und die Kondensorlinse L4, die zwi­ schen dem Spiegel M1 und dem Prisma P angeordnet sind, sind mit einem den Sucher haltenden Bauteil (nicht dar­ gestellt) verbunden. Das Bild eines aufzunehmenden Ob­ jektes wird zwischen der Feldlinse L3 und der Konden­ sorlinse L4 mit Hilfe eines Objektivsystems, bestehend aus erster Linsengruppe L1 und zweiter Linsengruppe L2, erzeugt.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten der Linsenanordnung des zuvor erwähnten optischen Systems des Suchers. In der in Fig. 3 dargestellten Anordnung sind zwei Deckgläser G1 und G2 mit jeweils parallelen Ebenen vor der ersten Linsengruppe L1 und hinter dem Okular L5 angeordnet. In der Fig. 3 bezeichnen "r1", "r2", "r3", .. "r17" die Radien der Flächen der optischen Elemente (Linsen und Prisma). Die Abstände zwischen den Flächen der opti­ schen Elemente oder die Dicken der optischen Elemente sind mit "d1", "d2", .. "d16" bezeichnet. Die Tabelle 1 zeigt ein Beispiel mit den vorgenannten Größen in Mil­ limeter. In dieser Tabelle 1 bezeichnet "M" die Sucher­ vergrößerung, "n" die Brechungszahlen der optischen Elemente und "V" die Abbe-Zahlen.

Die Flächen r3, r5, r8 und r14 sind aspherische Flä­ chen, deren Koeffizienten in der Tabelle 2 wiedergege­ ben sind. Die aspherischen Koeffizienten folgen der Beziehung:

X = CY²/[1+{1-(1+K)C²Y²}^1/2]+A₄Y⁴+A₆Y⁶+A₈Y⁸ . . .

Verschiedene optische Eigenschaften des optischen Sy­ stems des Suchers sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt. In diesen bezeichnet "E.R." den Austrittspupillendurch­ messer, "β" den Winkel des Hauptstrahls des Austritts­ lichtes bezüglich der optischen Achse X, "S" den Saggi­ talstrahl und "M" den Meridorialstrahl. Die Fig. 4 und 5 zeigen Aberrationskennlinien bei kleiner bzw. großer Vergrößerung.

Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, wird von den vier reflektierenden Flächen des optischen Systems des Su­ chers zum Erzeugen eines reellen aufrechten Bildes die erste reflektierende Fläche 11 durch den Spiegel M1 ge­ bildet, der vom Prisma P einen Abstand hat und in das optische Objektivsystem so eingefügt ist, daß das Luft­ bild hinter der ersten reflektierenden Fläche 11 er­ zeugt wird. Demgemäß ist die Brennweite des optischen Objektivsystems vergrößert, was zu einer Erhöhung des Vergrößerungsfaktors des Suchers führt.

Da ferner die Kondensorlinse L4 unmittelbar vor dem Prisma P angeordnet ist, wird die Streuung des Licht­ flusses im Okularsystem begrenzt. Das Okularsystem und das Prisma P können miniaturisiert und der optische Weg verkürzt werden. Zusätzlich kann, da die Brennweite des Okulars verkürzt ist, der Vergrößerungsfaktor des Su­ chers, der durch das Verhältnis der Brennweiten des Ob­ jektivsystems und des Okularsystems definiert ist, er­ höht werden. Dies beruht darauf, daß das vom Objektiv­ system (erste und zweite Linsengruppe L1 und L2) er­ zeugte Luftbild vergrößert ist und durch das Okularsy­ stem, gebildet durch das Prisma P und das Okular L5, beobachtet wird.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel reagiert der Dioptriewert empfindlich auf eine Formänderung der er­ sten reflektierenden Fläche 11, da diese in der Nähe der Pupille des Objektivsystems angeordnet ist. Um die­ ses Problem zu lösen, besteht der Spiegel Ml aus Glas mit einer hohen Feuchtigkeitsabsorptionsfähigkeit (Hygroskopizität) und mit einer Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturschwankungen, wodurch eine Gestaltsde­ formation vermieden wird. Bei einem Ausführungsbeispiel wird Glas mit den vorstehenden Eigenschaften verwendet, so daß ein stabiles optisches System verwirklicht wird, bei dem nur eine kleine oder überhaupt keine Änderung des Dioptriewerts auftritt. Darüber hinaus ist es mög­ lich, die erste reflektierende Fläche 11 fest und sta­ bil anzuordnen, wodurch der Spiegel M1 eine erhöhte mechanische Festigkeit erhält, so daß ein optisches Suchersystem mit stabilen optischen Eigenschaften (ge­ ringe Dioptrieänderungen) erhalten wird. Da die positi­ ve Feldlinse L3 und die Kondensorlinse L4 zwischen dem Spiegel M1 und der Einfallsfläche 21 angeordnet sind, kann das vom Spiegel M1 reflektierte Licht, selbst wenn der Spiegel M1 von der Einfallsfläche 21 beabstandet ist, auf die Einfallsfläche 21 gelenkt werden. Der er­ höhte Abstand zwischen dem Spiegel M1 und der Einfalls­ fläche 21 ermöglicht es, den Lichtweg des optischen Systems des Suchers in der seitlichen Richtung (links und rechts in den Fig. 1 und 2) zu verlängern, wodurch eine entsprechende Verkürzung der axialen Länge des Suchersystems ermöglicht wird.

Darüber hinaus kann, da die optische Achse X des durch die erste reflektierende Fläche 11 reflektierten Lich­ tes in lateraler Richtung umgelenkt wird, die Höhe des optischen Systems des Suchers verringert werden. Demzu­ folge kann auch die Höhe des Kamerakörpers, auf dem der Sucher in einem oberen Abschnitt befestigt ist, insge­ samt verringert werden. Insbesondere kann das optische System des Suchers vorteilhafterweise an einem dünnen Kamerakörper befestigt werden. Obwohl die optische Ach­ se bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in latera­ ler Richtung umgelenkt wird, ist es auch möglich, die optische Achse X in senkrechter Richtung umzulenken. Bei dieser Alternative kann die Breite des optischen Systems des Suchers verringert werden.

Da die hinter der ersten reflektierenden Fläche 11 an­ geordnete Feldlinse L3 und die Kondensorlinse L4 orts­ fest sind, kann die Wölbung des Feldes oder der Astig­ matismus etc. einfach eingestellt werden. Vorteilhaf­ terweise kann die Einfallsfläche 21 des Prismas P eine positive Brechkraft haben, um die Funktion einer Kon­ densorlinse L4 zu übernehmen. Eine separate Kondensor­ linse ist dann nicht erforderlich.

Obwohl bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Austrittsfläche 25 des Prismas P eine flache Ebene dar­ bildet, ist es möglich, diese in geeigneter Weise als sphärische oder asphärische Fläche auszubilden, um die Brechkraft des Okulars L5 herabzusetzen, wodurch die Größe des Okulars L5 verringert oder seine Abbildungs­ fehlereinstellung beeinflußt wird.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß ein Aufrechtbild­ sucher angegeben wird, der ein ein aufrechtes Bild er­ zeugendes optisches System hat, dessen erste reflektie­ rende Fläche durch einen Spiegel und dessen nachfolgen­ den reflektierenden Flächen durch ein Prisma gebildet sind. Die optischen Elemente mit positiver Brechkraft sind zwischen dem Spiegel und der Einfallsfläche des Prismas angeordnet, wodurch es möglich wird, den Spie­ gel von der Einfallsfläche des Prismas zu separieren und demgemäß die axiale Länge des Suchers zu verrin­ gern. Da das Prisma im Okularsystem enthalten ist, kann die Brennweite des Okulars verkürzt und so der Vergrö­ ßerungsfaktor erhöht werden.

Claims (20)

1. Aufrechtbildsucher, bei dem ein durch ein opti­ sches Objektivsystem erzeugtes reelles aufrecht­ stehendes Bild durch ein ein aufrechtstehendes Bild erzeugendes optisches System hindurch beob­ achtbar ist, das mehrere reflektierende Flächen und ein Okularsystem hat, gekennzeichnet durch einen plattenähnlichen Spiegel (M1), der eine erste reflektierende Fläche (11) des optischen Systems bildet und ein vom Spiegel (M1) getrennt angeordnetes Prisma (P), das die anderen reflek­ tierenden Flächen (22, 23, 24) bildet.

2. Aufrechtbildsucher nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spiegel (M1) so angeordnet ist, daß die optische Achse (X) des Suchers in ei­ ne vorgegebene Richtung umlenkbar ist.

3. Aufrechtbildsucher nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die optische Achse (X) in late­ raler Richtung umlenkbar ist.

4. Aufrechtbildsucher nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spiegel (M1) die optische Achse in vertikaler Richtung umlenkt.

5. Aufrechtbildsucher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Richtung des einfallenden Lichtes eine fest angeordnete Linsengruppe (L3, L4) nach der ersten reflektie­ renden Fläche (11) vorgesehen ist.

6. Aufrechtbildsucher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (M1) aus Glas besteht.

7. Aufrechtbildsucher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Objek­ tivsystem (L1, L2) in seiner Brennweite veränder­ bar ist.

8. Aufrechtbildsucher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die opti­ sche Achse (X) des Objektivsystems (L1, L2) im we­ sentlichen parallel zur optischen Achse des Oku­ larsystems (L5) auf der Lichtaustrittsseite ver­ läuft.

9. Aufrechtbildsucher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein opti­ sches Element (L3, L4) mit einer positiven Brech­ kraft in der Nähe der Einfallsfläche (21) des Prismas (P) angeordnet ist.

10. Aufrechtbildsucher nach Anspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spiegel (M1) so angeordnet ist, daß er die optische Achse (X) des Suchers in einer vorgegebenen Richtung umlenkt.

11. Aufrechtbildsucher nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spiegel (M1) so angeordnet ist, daß er die optische Achse (X) des Suchers in seitlicher Richtung umlenkt.

12. Aufrechtbildsucher nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Spiegel (M1) so angeordnet ist, daß er die optische Achse (X) des Suchers in vertikaler Richtung umlenkt.

13. Aufrechtbildsucher nach Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Element aus einer fest angeordneten Linsengruppe (L3, L4) besteht.

14. Aufrechtbildsucher nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß er an eine Kamera mit Zentral­ verschluß montiert ist.

15. Aufrechtbildsucher nach Anspruch 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektivsystem eine variable Brennweite hat.

16. Aufrechtbildsucher nach Anspruch 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (M1) aus Glas be­ steht.

17. Aufrechtbildsucher nach Anspruch 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (M1) an einem ortsfesten Abschnitt des Suchers befestigt ist.

18. Aufrechtbildsucher nach Anspruch 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine fest angeordnete Linsen­ gruppe (L3, L4) zwischen dem Spiegel (M1) und der Einfallsfläche (21) des Prismas (P) vorgesehen ist.

19. Aufrechtbildsucher nach Anspruch 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Linsengruppe (L3, L4) eine Kondensorlinse (L4) mit einer positiven Brechkraft enthält.

20. Aufrechtbildsucher nach Anspruch 19, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die optische Achse (X) des Ob­ jektivsystems (L1, L2) im wesentlichen parallel zur optischen Achse des Okularsystems auf seiner Lichtaustrittsseite verläuft.