DE69620926T2

DE69620926T2 - Optisches System für Sucher

Info

Publication number: DE69620926T2
Application number: DE69620926T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Koyama; Yasunori Murata
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-01-11
Filing date: 1996-01-10
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2016-01-11
Also published as: EP0722106B1; EP0722106A3; EP0722106A2; US20010048552A1; KR960029883A; DE69620926D1; KR100211155B1; US6867916B2

Description

Hintergrund der Erfindung:

Gebiet der Erfindung:

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Sucheroptik und insbesondere auf eine Optik für einen Sucher, angeordnet, um ein durch eine Objektivlinse erzeugtes umgekehrtes, reelles Sucherbild (Objektabbildung), als ein nicht umgekehrtes, aufrechtes Bild unter Verwendung einer Bildumkehreinrichtung angemessen sichtbar zu machen, welche entsprechend so eingestellt ist, dass sie eine Größenverminderung der gesamten Optik erlaubt.

Beschreibung des Standes der Technik:

Es wurden verschiedene reelles Bild-Sucheroptiken entwickelt, um ein durch ein Okular sichtbares, reelles Sucherbild, erzeugt auf einer Eingangsbildebene in einer Sucheroptik einer Fotokamera, Videokamera oder Ähnlichem, zu ermöglichen. Die reelles Bild-Sucheroptik ermöglicht die einfachere Größenverminderung der gesamten Optik als Virtuellbild-Sucheroptik. Die reelles Bild-Sucheroptik wurde daher oft in Kameras mit Zoomobjektiven eingesetzt.
Eine zum Beispiel in der offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. SHO 58-62337 offenbarte reelles Bild-Sucheroptik ist angeordnet, um, unter Verwendung einer Bildumkehreinrichtung wie etwa ein Porro-Prisma, eine durch eine Objektivlinse auf einer Eingangsbildebene erzeugte Objektabbildung (Sucherbild), in ein nicht umgekehrtes, aufrechtes Sucherbild umzuwandeln, und das nicht umgekehrte, aufrechte Sucherbild durch ein Okular sichtbar zu machen. Ferner offenbart die offengelegte japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. HEI 1-160427 eine weitere reelles Bild-Sucheroptik, angeordnet, um ein Sucherbild durch ein in einem Strahlengang angebrachtes dachförmiges, reflektierendes Elements und zwei Spiegel umzukehren.
Um ferner eine Anforderung zur Verminderung der Größe und Stärke einer Kamera in ihrer Gesamtheit zu erreichen, offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. HEI 6-167739 eine Sucheroptik, angeordnet zur Verkürzung seiner Gesamtlänge durch Anwinkeln eines Strahlengangs an einer reflektierenden Oberfläche, was zu einer Eingangsbildebene führt, in der eine Objektabbildung durch eine Objektivlinse und durch Bildung der Eingangsbildebene in einer Bildumkehreinrichtung erzeugt wird.
In den herkömmlichen reelles Bild-Sucheroptiken von der Art, die ein Porro-Prisma oder Ähnliches als eine Bildumkehreinrichtung zum Erhalt eines nicht umgekehrten, aufrechten Bildes verwenden, siehe US 5,231,534, wird die optische Wirkung einer Objektivlinse, welche eine Objektabbildung auf einer Eingangsbildebene erzeugt, und das der Bildumkehreinrichtung klar voneinander getrennt. Die Bildumkehreinrichtung ist zum Beispiel angeordnet, um, wenn die Objektabbildung auf der Eingangsbildebene erzeugt wird, keine Lichtbrechung aufzuweisen. Daher ist, in einem Fall wo eine Sucheroptik einen Teil der Bildumkehreinrichtung (wie etwa ein Prismenelement) zwischen der Objektivlinse und der Eingangsbildebene hat, die Objektivlinse so angeordnet, dass sie vom Retrofokus- Typ ist, um ihre hintere Schnittweite länger zu machen. Diese Anordnung macht es notwendig, den Wert des Retrofokusierens gemäß der Länge der hinteren Schnittweite zu erhöhen. Diese Anforderung hat bewirkt, dass die Größe der geeigneten Objektivlinse anstieg.
In einem Fall, in dem die Sucheroptik so angeordnet ist, dass ein Teil der Bildumkehreinrichtung zwischen der Objektivlinse und der Eingangsbildebene, und eine vollständig reflektierende Oberfläche, an der Objektseite der Eingangsbildebene zum Anwinkeln eines Strahlengangs, damit der gesamte Lichtstrom durch die vollständig reflektierende Oberfläche wirkungsvoll vollständig reflektiert wird, angeordnet ist, muss die Objektivlinse durch ein äußeres telezentrisches System gebildet werden. Diese Anforderung hat ebenfalls einen Anstieg der Objektivlinsengröße bewirkt.
US 5,034,764 und US 4,063,261 offenbaren eine Sucheroptik, in welchem das Eingangsbild grundsätzlich auf den Eingang des bildumkehrenden Prismas fokussiert wird. Das bildumkehrendeprisma umfasst gekrümmte, reflektierende Oberflächen.
FR 966 484 offenbart einen anderen Sucher, der ein bildumkehrendes Prisma mit gekrümmten, reflektierenden Oberflächen umfasst.

Zusammenfassung der Erfindung:

Es ist eine Aufgabe er Erfindung eine reelles Bild- Sucheroptik zur Verfügung zu stellen, welches so angeordnet ist, dass die Lichtbrechung und die Struktur der Bildumkehreinrichtung passend derartig festgelegt ist, dass eine Verminderung der Größe der Sucheroptik ermöglicht wird, als auch ein Sucherbild als ein nicht umgekehrtes, aufrechtes Bild durch die Bildumkehreinrichtung zur Betrachtung einer Objektabbildung, erzeugt durch die Objektivlinse auf einer Eingangsbildebene, sichtbar zu machen.
Um diese Aufgabe zu erfüllen, umfasst eine erfindungsgemäß angeordnete, kompakte Sucheroptik die Merkmale des Anspruchs 1.
Die vorherige und andere Aufgaben und Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung, zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, deutlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, welche die Linsen einer Sucheroptik, erfindungsgemäß angeordnet als eine erste Ausführungsform der Erfindung, zeigt.
Fig. 2 ist eine Schrägansicht, welche die in Fig. 1 gezeigte Sucheroptik zeigt.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht, welche die Linsen einer Sucheroptik, erfindungsgemäß angeordnet als eine zweite Ausführungsform der Erfindung, zeigt.
Fig. 4 ist eine Schnittansicht, welche die Linsen einer Sucheroptik, erfindungsgemäß angeordnet als eine vierte Ausführungsform der Erfindung, zeigt.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht, welche die Linsen einer Sucheroptik, erfindungsgemäß angeordnet als eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, zeigt.
Fig. 6 zeigt ein zweites Prisma der in Fig. 5 gezeigten Sucheroptik in einem entwickelten Zustand.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht, welche die Linsen einer Sucheroptik, erfindungsgemäß angeordnet als eine sechste Ausführungsform der Erfindung, zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen:

Fig. 1 ist eine Schnittansicht, welche die wesentlichen Teile einer Sucheroptik zeigt, die eine erste Ausführungsform dieser Erfindung ist. Fig. 2 ist eine Schrägansicht, welche die wesentlichen Teile der ersten Ausführungsform zeigt.
Mit Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ist eine Objektivlinse OL aus zwei Linsen aufgebaut, die entlang einer optischen Achse beweglich sind, d. h. eine Negativlinse 1 und einer Positivlinse 2. Die Bildumkehreinrichtung P für den Erhalt eines nicht umgekehrten, aufrechten Bildes schließt ein erstes Prisma 3 (ein erstes Reflexionselement) und ein zweites Prisma 4 (ein zweites Reflexionselement) ein. Ein Feldrahmen 6, der zur Einschränkung eines Sucher-Sehfeldes angeordnet ist, ist in einem schmalen Raum angebracht, an dem querüber eine Austrittsfläche 3d des ersten Prismas 3 und eine Eintrittsfläche 4a des zweiten Prismas 4 einander gegenüberliegen. Ferner entspricht die Position des Feldrahmens 6 der Position einer Eingangsbildebene, in der die Objektabbildung durch die Objektivlinse OL erzeugt wird.
Ein Sucherfeldbild wird in Form eines umgekehrten, reellen Bildes mittels der Objektivlinse OL durch das erste Prisma 3 auf der Eingangsbildebene in Nachbarschaft zum Feldrahmen 6 erzeugt. Ein Objektivlinsensystem wird derartig durch die Verbindung der Objektivlinse OL und dem ersten Prisma 3 gebildet. Eine Okularlinse 5 ist so angeordnet, dass das Sucherbild in Nachbarschaft zum Feldrahmen 6 als ein umgekehrtes, reelles Bild erzeugt wird, um durch das zweite Prisma 4 in Form eines nicht umgekehrten, aufrechten Bildes sichtbar zu werden.
In der ersten Ausführungsform, wenn eine lichtaufnehmende Linse (nicht gezeigt) einen vergrößerungsverändernde Wirkung erzielt, wird die Vergrößerung der Sucheroptik durch, mit Pfeilzeichen angedeutete, voneinander unabhängige Bewegungen der Negativlinse 1 und der Positivlinse 2 entlang der optischen Achse, verändert. Diese Anordnung macht das Sucherbild in einer veränderlichen Form, gemäß jeder stattfindenden Veränderung im Vergrößerungsgrad der lichtaufnehmenden Linse, wenn der vergrößerungsverändernde Wirkung erzielt wird, sichtbar.
Als Nächstes werden die Merkmale der zwei Prismen 3 und 4, welche die Bildumkehreinrichtung P in der ersten Ausführungsform bilden, beschrieben.
Das erste Prisma 3 ist angeordnet, um einen Lichtstrom von der Objektivlinse OL auf die Eintrittsfläche 3a einfallen zu lassen. Die Eintrittsfläche 3a ist eine gekrümmte Oberfläche, positiv lichtbrechend konvex in Richtung der Objektivlinse OL. In diesem Beispiel bewirken die Objektivlinse OL und die Eintrittsfläche 3a, dass die Optik ungefähr einen telezentrischen Ausgang hat. Der gesamte auf die Eintrittsfläche 3a einfallende Lichtstrom, wird dann durch eine Oberfläche 3b mit negativer Brechkraft des ersten Prismas 3 auf die Oberfläche 3c (in einer Richtung senkrecht zu einer optischen Achse La) reflektiert.
Die Oberfläche 3a besteht aus einer reflektierenden Oberfläche, konvex zur Objektseite und in Bezug auf die optische Achse La eine Schräge von etwa 45 Grad. Die Oberfläche 3c besteht aus einer reflektierenden Oberfläche mit positiver Brechkraft, konvex zur Eintrittsseite und in Bezug auf die optische Achse La einer Schräge von etwa 22,5 Grad. Mit anderen Worten, wenn der Einfallswinkel eines Lichtstrahls, der entlang der optischen Achse einfällt, als θ angenommen wird, wird der Einfallswinkel so ausgerichtet, dass er θ 22,5º ist.
Im Allgemeinen ist die Reflexion durch eine gekrümmte Oberfläche derartig, dass je kleiner der Einfallswinkel θ ist, desto besser ist die Symmetrie der Aberration. Im Falle eines senkrechten Einfalls wird die seitliche Symmetrie vollkommen. In diesem Fall kommt jedoch der Lichtstrom wieder zurück auf die Eintrittsseite, nachdem der Lichtstrom reflektiert wurde. In Hinsicht darauf ist die erste Ausführungsform so angeordnet, dass der Einfallswinkel auf 21º ≤ θ ≤ 24º festgesetzt ist.
Eine Reflexionsschicht wird durch Bedampfen auf die reflektierende Oberfläche 3c aufgebracht. Die Oberfläche 3c ist so angeordnet, dass sie den von der Oberfläche 3b in Richtung der Oberfläche 3d (R8) kommenden Lichtstrom, welcher auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche 3b ist, reflektiert, um dem reflektierten Lichtstrom zu ermöglichen von der Oberfläche 3d nach außen zu treten. Die Oberfläche 3d (R8) ist so angeordnet, dass sie exzentrisch in Bezug auf den aus dem ersten Prisma 3 ausgetretenen Lichtstrom ist.
Die Oberfläche 3b (R6), welche als eine reflektierende Oberfläche wirkt, hat eine mäßige Krümmung, da der Einfallswinkel eines Lichtstrahl, der entlang der optischen Achse La einfällt, 45 Grad ist. Die Oberfläche 3c (R7) hat daher eine stärkere Krümmung als die Oberfläche 3b. Die Oberfläche mit positiver Brechkraft 3c befindet sich nahe der Eingangsbildebene, um dadurch eine im Wesentlichen kurze hintere Schnittweite zu ergeben.
Das zweite Prisma 4 ist so angeordnet, dass der Lichtstrom von der Oberfläche 3d des ersten Prismas 3 auf die Eintrittsfläche 4a einfällt, der in Bezug auf die optische Achse La eine Schräge von 45 Grad hat. Der von der Oberfläche 4a einfallende Lichtstrom wird vollständig durch eine Oberfläche 4b reflektiert, welche nahezu senkrecht zu der optischen Achse der Objektivlinse OL angeordnet ist. Der vollständig reflektierte Lichtstrom von der Oberfläche 4b fällt dann auf eine Oberfläche 4c, welche aus einer dachförmigen Oberfläche besteht. Die Oberfläche 4c ist so angeordnet, dass sie den Lichtstrom von der Oberfläche 4b reflektiert und auf die Oberfläche 4d lenkt, welche in der gleichen Ebene wie die Oberfläche 4a ist. In diesem Beispiel bewirkt die Oberfläche 4c, dass der Lichtstrom auf der optischen Achse La in Richtung der Oberfläche 4d reflektiert wird, um einen derartigen Einfallswinkel zu bekommen, dass der Lichtstrom durch die Oberfläche 4d in einer Richtung parallel zur Achse La vollständig reflektiert wird. Die Oberfläche 4c, welche eine dachförmige Oberfläche ist, ist in der Richtung der kürzeren Seite des Blickfeldes (des Sichtfeldes) des Suchers, d. h. in der so genannten vertikalen Richtung der Kamera, gewinkelt. Der durch die Oberfläche 4d vollständig reflektierte Lichtstrom wird veranlasst senkrecht auf eine Austrittsfläche 4e zu fallen, welche auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche 4b ist, und dann wird ihm ermöglicht von der Oberfläche 4e nach außen zu treten.
In der ersten Ausführungsform wird ein Sucherbild durch den Lichtstrom an einer Stelle nahe der Austrittsfläche 3d des ersten Prismas 3, d. h. nahe dem Feldrahmen 6, erzeugt, nachdem der Lichtstrom der lichtbrechenden Wirkung der Objektivlinse OL und den lichtbrechenden und reflektierenden Wirkungen der Oberflächen 3a, 3b, 3c und 3d des ersten Prismas 3 unterzogen wurde.
Mit anderen Worten, ist in der ersten Ausführungsform das erste Prisma 3 so angeordnet, dass es an der bilderzeugenden Wirkung der Objektivlinse OL teilnimmt. Das Sucherbild wird in einer umgekehrten Form in Nachbarschaft des Feldrahmens 6 erzeugt. Die Okularlinse 5 ist so angeordnet, dass sie dieses umgekehrte Sucherbild als ein reelles, nicht umgekehrtes, aufrechtes Bild durch das zweite Prisma 4 sichtbar macht.
Wie vorher beschrieben, ist in der ersten Ausführungsform das erste Prisma 3 so angeordnet, dass es sowohl eine optische Wirkung als eine Objektivlinse, als auch eine optische Wirkung als eine Bildumkehreinrichtung erzielen kann. Es ist ein besonders vorteilhaftes Merkmal des ersten Prismas 3, dass jede Oberfläche des ersten Prismas 3 so angeordnet ist, dass sie eine Lichtbrechung besitzt, so dass der Spielraum der Anordnung zur Aberrationskorrektur erhöht werden kann. Ferner kann mit einer ebenfalls in Nachbarschaft zur Eingangsbildebene vorhandenen Lichtbrechung, die hintere Schnittweite wesentlich verkürzt werden. Diese Anordnung ermöglicht die Größenreduzierung des gesamten Linsensystems durch Schwächerwerden des Retrofokusgrades der Objektivlinse OL.
Nebenbei bemerkt, kann das erste Prisma 3 und das zweite Prisma 4 in der ersten Ausführungsform auch durch mehrere Spiegel ersetzt werden.
Als Nächstes wird im Folgenden ein Zahlenbeispiel 1 der ersten Ausführungsform beschrieben. Im Fall des Zahlenbeispiels 1 werden das erste und das zweite Prisma in einem Zustand gezeigt, wenn ein Strahlengang entwickelt wird.
Im Zahlenbeispiel 1, steht Ri für den Radius der Krümmung der i-ten Linsenoberfläche, gezählt von der Objektseite, Di steht für die i-te Linsenstärke oder Luftseparation, gezählt von der Objektseite und Ni und νi stehen für den Lichtbrechungsindex bzw. die Abbesche Zahl des Glases des i-ten Linsenelements, gezählt von der Objektseite.
Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Oberflächen R6 und R8 auf ein und derselben Ebene. Die Oberflächen R9 und R10 entsprechen der Eintrittsfläche 4a bzw. der Austrittsfläche 4e des zweiten Prismas 4. Die Dachoberfläche 4c und die Oberfläche 4d des zweiten Prismas 4 sind als reflektierende Oberflächen weggelassen. Bei der Annahme, dass eine Achsa X in der Richtung der optischen Achse eine Achse H senkrecht zur optischen Achse ist, ist die Ausbreitungsrichtung des Lichts positiv, und wenn ein achsennaher Radius der Krümmung als R ausgedrückt und asphärische Koeffizienten als A, B, C bzw. D ausgedrückt werden, kann eine asphärische Form durch die folgende Formel ausgedrückt werden: Zahlenbeispiel 1
Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die wesentliche Teile einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3, ist eine Objektivlinse 21 aus drei Linsen aufgebaut, d. h. aus entlang einer optischen Achse beweglichen negativen und positiven Linsen 22a und 22b, sowie aus einer fixierten, positiven Linse 22c. Eine Bildumkehreinrichtung 23 ist zum Erhalt eines nicht umgekehrten, aufrechten Bildes vorgesehen. Die Bildumkehreinrichtung 23 besteht aus einem ersten Prisma 26 (ein erstes Reflexionselement) und einem zweiten Prisma 27 (ein zweites Reflexionselement). Ein Feldrahmen 28, der zur Einschränkung eines Sucher- Sehfeldes angeordnet ist, ist in einem schmalen Raum angebracht, an dem querüber eine Austrittsfläche 26d des ersten Prismas 26 und eine Eintrittsfläche 27d des zweiten Prismas 27 einander gegenüberliegen.
Die Objektivlinse 21 ist so angeordnet, dass ein Sucherbild als ein umgekehrtes, reelles Bild durch das erste Prisma 26 in Nachbarschaft des Feldrahmens 28 erzeugt wird. Eine Okularlinse 25 ist angeordnet, um das nahe dem Feldrahmen 28 als ein umgekehrtes, reelles Bild erzeugte Sucherbild dazu zu bringen, durch das zweite Prisma 27 in Form eines nicht umgekehrten, aufrechten Bildes sichtbar zu werden.
Im Fall der zweiten Ausführungsform wird, wenn eine lichtaufnehmende Linse (nicht gezeigt) eine vergrößerungsverändernde Wirkung erzielt, die Vergrößerung der Sucheroptik durch, mit Pfeilzeichen angedeutete, voneinander unabhängige Bewegung der Negativ- und Positivlinsen 22a und 22b, welche die Objektivlinse 21 bilden, entlang der optischen Achse, verändert. Diese Anordnung macht, wenn die vergrößerungsverändernde Wirkung erzielt wird, das Sucherbild in einer veränderlichen Form, gemäß jeder stattfindenden Veränderung im Vergrößerungsgrad der lichtaufnehmenden Linse, sichtbar.
Die zwei Prismen 26 und 27, welche die Bildumkehreinrichtung 23 in der zweiten Ausführungsform bilden, werden im Folgenden beschrieben. Das erste Prisma 26 ist angeordnet, um einen Lichtstrom von der Objektivlinse 21 auf die Eintrittsfläche 26a einfallen zu lassen, welche senkrecht zu einer optischen Achse 21a ist. Dann reflektiert eine Oberfläche 26b mit positiver Brechkraft, die konkav gegenüber der Eintrittsseite ist, den von der Eintrittsfläche 26a kommenden Lichtstrom auf eine Oberfläche 26c, welche auf ein und derselben Ebene wie die Eintrittsfläche 26a ist. Die Oberfläche 26b hat in Bezug auf die optische Achse 21a eine Schräge von 22,5 Grad und hat eine durch Bedampfen darauf aufgebrachte Reflexionsschicht. In diesem Beispiel sind die Objektivlinse 21 und die Oberfläche 26b so angeordnet, dass sie ein System mit telezentrischem Ausgang bilden.
Die nächste reflektierende Oberfläche 26c ist so angeordnet, dass sie es ermöglicht, dass der Lichtstrom vollständig über den gesamten Blickwinkel reflektiert wird. Nebenbei bemerkt, kann die Oberfläche 26b eine sphärische, eine asphärische oder torische Oberfläche oder Ähnliches sein.
Ferner ist der Neigungswinkel θ der Oberfläche 26b in Bezug auf die optische Achse 21a so angeordnet, dass er, wie im Fall der ersten Ausführungsform, 21º ≤ θ ≤ 24º ist. Der Lichtstrom von der Oberfläche 26b wird durch die Oberfläche 26c vollständig reflektiert, damit er senkrecht auf die Austrittsfläche 26d fällt, bevor der Lichtstrom von der Oberfläche 26d nach außen tritt.
Die Form des zweiten Prismas 27 und die optische Wirkung der Okularlinse 25 sind die gleichen wie die in der ersten Ausführungsform.
Spezifisch ist das zweite Prisma 27 so angeordnet, dass der Lichtstrom von der Oberfläche 26d des ersten Prismas 26 auf eine Eintrittsfläche 27a fällt. Die Oberflächen 26d und 27a sind in etwa parallel zueinander angeordnet. Der von der Oberfläche 27a einfallende Lichtstrom wird vollständig durch eine Oberfläche 27b reflektiert, welche nahezu senkrecht zu der optischen Achse 21a der Objektivlinse 21 angeordnet ist. Der vollständig reflektierte Lichtstrom wird dann durch eine Oberfläche 27c, welche eine Dachoberfläche ist, reflektiert und so zu einer Oberfläche 27d gelenkt, welche auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche 27a ist. In diesem Beispiel ist der Einfallswinkel auf die Oberfläche 27c so eingerichtet, dass der Lichtstromeinfall auf die Oberfläche 27d vollständig durch Oberfläche 27d in eine Richtung parallel zur optischen Achse 21a reflektiert wird.
Die Oberfläche 27c, welche eine Dachoberfläche ist, ist in der Richtung der kürzeren Seite des Blickfeldes (des Sichtfeldes) des Suchers, d. h. in der so genannten vertikalen Richtung der Kamera, gewinkelt. Der durch die Oberfläche 27d vollständig reflektierte Lichtstrom wird dazu gebracht, senkrecht auf eine Austrittsfläche 27e zu fallen, welche auf der gleichen Ebene wie die Oberfläche 27b ist, bevor dem Lichtstrom ermöglicht wird, von der Oberfläche 27e nach außen zu treten.
Ein Sucherbild (eine Objektabbildung) wird durch die verbundenen lichtbrechenden Wirkungen der Objektivlinse 21 und denen der Oberfläche 26b des ersten Prismas 26 in Nachbarschaft der Austrittsfläche 26d des ersten Prismas 26, d. h. nahe dem Feldrahmen 28, erzeugt. Das Sucherbild, welches in Form eines umgekehrten, reellen Bildes nahe dem Feldrahmen 28 erzeugt wird, wird durch Umwandlung des Sucherbildes in ein nicht umgekehrtes, reelles Sucherbild durch die Okularlinse 25, mittels des zweiten Prismas 27, sichtbar gemacht.
In der zweiten Ausführungsform ist, wie im Fall der ersten Ausführungsform, das erste Prisma 26 so angeordnet, dass es sowohl eine optische Wirkung als eine Objektivlinse als auch eine weitere optische Wirkung als eine Bildumkehreinrichtung erzielen kann.
Als Nächstes wird eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform in den folgenden Punkten. Ungleich der ersten Ausführungsform ist die Eintrittsfläche 3a des ersten Prismas 3 so angeordnet, dass sie eben ist, und die bündelnde Lichtbrechung, welche im Falle der ersten Ausführungsform der Eintrittsfläche 3a erteilt wird, wird auf die Objektivlinse OL und/oder die konkave, reflektierende Oberfläche 3c geteilt, und die Optik ist so angeordnet, dass sie einen in etwa telezentrischen Austritt allein durch die Objektivlinse OL erzeugt. Mit Ausnahme dieser Punkte ist die dritte Ausführungsform genau so wie die vorher beschriebene erste Ausführungsform angeordnet. Die dritte Ausführungsform hat daher eine einfachere Anordnung des ersten Prismas als die erste Ausführungsform und hat dennoch in etwa die gleichen vorteilhaften Wirkung wie die erste Ausführungsform.
Fig. 4 zeigt, in einer Schnittansicht, wesentliche Teile der vierten Ausführungsform dieser Erfindung. Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsform in den folgenden Punkten. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 hat in der vierten Ausführungsform ein erstes Prisma 46 eine Oberfläche an der Eintrittsseite, die so angeordnet ist, dass sie eine lichtbrechende Oberfläche 41a mit negativer Brechkraft (mit einer zur Objektivlinse 21 konkaven Form), anstatt von ebener Form ist. Ein Lichtstrom von einer reflektierenden Oberfläche 41b, welche eine konkave Form hat (entsprechend der Oberfläche 26b in Fig. 3), ist so angeordnet, dass er vollständig durch eine konvexe, reflektierende Oberfläche 41c, die ein Teil der lichtbrechenden Oberfläche 41a ist, reflektiert wird. Die Objektivlinse 21, die lichtbrechende Oberfläche 41a und die konkave, reflektierende Oberfläche 41b sind so angeordnet, dass sich ein telezentrisches Austrittssystem ergibt. Mit Ausnahme dieser Punkte ist die vierte Ausführungsform in genau der gleichen Art und Weise wie die zweite Ausführungsform aufgebaut, um den gleichen Vorteil wie die zweite Ausführungsform zu ergeben.
Mit einer, wie vorher beschriebenen, erfindungsgemäß angeordneten Echtbild-Sucheroptik, werden, um eine Objektabbildung, die auf einer Eingangsbildebene durch eine Objektivlinse erzeugt wird, durch Verwendung einer Bildumkehreinrichtung dazu zu bringen als ein nicht umgekehrtes, aufrechtes Bild sichtbar zu werden, die Lichtbrechung der Objektivlinse und die Struktur der Bildumkehreinrichtung passend so eingestellt, dass die Sucheroptik kompakt angeordnet werden kann, während das Sucherbild angemessen wiedergegeben wird.
Ferner kann die Sucheroptik, mit einer zwischen einer Objektivlinse und einer vollständig reflektierenden, eingefügten reflektierenden Oberfläche mit positiver Brechkraft, unter Verwendung der Objektivlinse und der vollständig reflektierenden Oberfläche, einfach so angeordnet werden, dass sie in etwa telezentrisch ist. Mit anderen Worten muss die Objektivlinse nicht telezentrisch angeordnet sein, um die Objektivlinse kompakt anordnen zu können.
In jeder der vorher beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsform sind mehrere Linsen im Objektivlinsensystem angeordnet. Im Fall der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen werden andererseits Objektivlinsensysteme allein aus Prismeneinheiten gebildet.
Fig. 5 ist eine Schnittansicht, welche die wesentlichen Teile eine Sucheroptik zeigt, welche als eine fünfte Ausführungsform dieser Erfindung angeordnet ist. Fig. 6 ist eine Schnittansicht, welche die einen Strahlengang bildenden, wesentlichen Teile einer Bildumkehreinrichtung der Fig. 5 in einem entwickelten Zustand zeigt.
Bezugnehmend auf Fig. 5 und 6 schließt eine Objektivoptik OL eine Blende 31 und ein Prisma 32 ein, welche als Ganzes eine positive Lichtbrechung aufweisen. Die Objektivoptik OL erzeugt eine Objektabbildung auf einer Eingangsbildebene 33a. Ein Feldrahmen 33 ist in Nachbarschaft zu der Eingangsbildebene 33a angebracht, um das Sucherfeld zu beschränken. Die Bildumkehreinrichtung 34 ist so angeordnet, dass sie die auf der Bilderzeugungsebene 33a erzeugte Objektabbildung in ein nicht umgekehrtes, aufrechtes Bild umwandelt. Eine Okularlinse 35 ist so angeordnet, dass sie die Objektabbildung auf der Eingangsbildebene 33a als das nicht umgekehrte, aufrechte Bild mittels der Bildumkehreinrichtung 34 sichtbar macht. Bezugszeichen 36 bezeichnet einen Beobachtungspunkt.
Als Nächstes wird die Struktur des Prismas 32, welches eine positive Lichtbrechung hat und die Objektivoptik OL bildet, wie folgt beschrieben. Das Prisma 32 hat eine Eintrittsfläche 32a, welche aus einer ebenen Oberfläche oder einer asphärischen Oberfläche ohne rotationssymmetrische Achsen besteht, und welche so angeordnet ist, dass sie einen von einem Objekt durch die Blende 31 kommenden Lichtstrom ermöglicht darauf zu fallen, eine exzentrische reflektierende Oberfläche 32b, welche keine rotationssymmetrischen Achsen hat, welche so angeordnet ist, dass sie die den von der Eintrittsfläche 32a kommenden Lichtstrom in Richtung der Eintrittsfläche 32a bündelt und spiegelt, eine vollständig reflektierende Oberfläche 32c welche mit der Eintrittsfläche 32a zusammenhängt und welche so angeordnet ist, dass sie vollständig den von der exzentrischen reflektierenden Oberfläche 32b kommenden Lichtstrom reflektieren kann und einer Austrittsfläche 32d, welche aus einer ebenen Oberfläche oder einer asphärischen Oberfläche mit keiner rotationssymmetrischen Achse besteht, und welche so angeordnet ist, dass sie dem Lichtstrom von der vollständig reflektierenden Oberfläche 32c ermöglicht, von dort nach außen zu treten.
In der fünften Ausführungsform ist das Prisma 32, mit positiver Brechkraft, so angeordnet, dass es nahezu die gesamte Brechkraft von der exzentrischen reflektierenden Oberfläche 32b erhält. Die Objektabbildung wird auf der Eingangsbildebene 33a durch die Brechkraft der exzentrischen, reflektierenden Oberfläche 32b erzeugt. Verschiedenartige Aberrationen einschließlich Asymmetriefehler, Astigmatismus, Verzerrung usw., welche durch die exzentrische reflektierende Oberfläche 32b erzeugt werden, werden angemessen durch die asphärische Oberfläche der Eintrittsfläche 32a (32c) und die asphärische Oberfläche der Austrittsfläche 32d in einer angemessenen, ausgeglichenen Art und Weise berichtigt.
Die Bildumkehreinrichtung 34 besteht aus einer Eintrittsfläche 34a, welche so angeordnet ist, dass sie es einem Lichtstrom von der auf der Eingangsbildebene 33a erzeugten Objektabbildung ermöglicht darauf zu fallen, einer vollständig reflektierenden Oberfläche 34b, welche angeordnet ist, um den von der Eintrittsfläche 34a kommenden Lichtstrom vollständig zu reflektieren, Dachoberflächen 34c und 34d, welche angeordnet sind, um den von der vollständig reflektierenden Eintrittsfläche kommenden Lichtstrom zu reflektieren, einer vollständig reflektierenden Oberfläche 34e, welche auf ein und derselben Ebene wie die Eintrittsfläche 34a angeordnet ist, um den von den Dachoberflächen 34c und 34d kommenden Lichtstrom vollständig zu reflektieren und einer Austrittsfläche 34f, welche auf der gleichen Ebene wie die vollständig reflektierende Oberfläche 34b angeordnet ist, um dem Lichtstrom von der vollständig reflektierenden Oberfläche 34e zu ermöglichen nach außen zu treten. Die auf der Eingangsbildebene 33a erzeugte Objektabbildung wird daher in der Form eines nicht umgekehrten, aufrechten Bildes zur Okularlinse 35 gelenkt. Die Oberflächen 34a bis 34f der Bildumkehreinrichtung 34 sind alle derartig angeordnet, dass sie ebene Oberflächen sind. Dennoch können, falls notwendig, einige dieser Oberflächen derartig angeordnet sein, dass sie eine sphärische Oberfläche oder eine asphärische Oberfläche ohne rotationssymmetrische Achsen sind.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht, die wesentliche Teile der sechsten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
Die sechste Ausführungsform unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform darin, dass die Objektivoptik OL aus einer Linsengruppe 47 mit positiver oder negativer Brechkraft besteht, welche eine negative Linse 47a und eine positive Linse 47b, eine Blende 41 und ein Prisma 42 einschließt. Mit Ausnahme dieser Punkte ist die Struktur der sechsten Ausführungsform die gleiche wie die der fünften Ausführungsform. Mit der in die Objektivoptik OL eingeschlossenen Linsengruppe 47, wird ein von einem Objekt kommender Lichtstrom gebündelt und zum Prisma 42 gelenkt. Diese Anordnung vermindert die Belastung der positiven Lichtbrechung des Prismas 42, so dass eine Objektabbildung auf einer Eingangsbildebene 43a angemessen erzeugt werden kann.
Die Zahlenbeispiele 2 und 3, welche sich auf die fünfte bzw. sechste Ausführungsform beziehen, werden als nächstes wie folgt beschrieben. Unter der Annahme, dass eine asphärische (frei gekrümmte) Oberfläche, welche keine rotationssymmetrische Achse hat und im Prisma 42 angeordnet ist, eine Z-Achse in der Richtung der optischen Achse und X- und Y-Achsen in der die optische Achse senkrecht schneidenden Richtung hat, wird diese durch die folgende Formel ausgedrückt:
Eine rotationssymmetrische asphärische Oberfläche wird durch eine polynomische Formel wie folgt ausgedrückt:
In den Zahlenbeispielen 2 und 3 steht Ri für die Form der i-ten Linsenoberfläche, gezählt von der Objektseite, Di steht für die i-te Linsenstärke oder Luftseparation, gezählt von der Objektseite, Ni steht für den Lichtbrechungsindex des i-ten Mediums, gezählt von der Objektseite, und "e-0X" bedeutet 10-x.

Zahlenbeispiel 2:

halber Blickwinkel in der Richtung y = 13,0º
halber Blickwinkel in der Richtung x = 8,8º
Im Zahlenbeispiel 2, wird der bildumkehrende Teil der Optik (die achte und neunte Oberfläche) in einem entwickelten Zustand gezeigt.
Die asphärischen Koeffizienten der frei gekrümmten Oberfläche 32a des Zahlenbeispiels 2 sind wie folgt:
R -149,75
C1 2,816e+1
C2 1,034e-3
C3 -1,803e-5
C4 3,371e-3
C5 1,586e-3
C6 -1,385e-5
C7 -3,544e-4
C8 -4,881e-6
C9 -1,322e-7
C10 -1,064e-7
C11 -3,534e-8
C12 -1,095e-7
C13 -1,435e-7
Die asphärischen Koeffizienten der frei gekrümmten Oberfläche 32b des Zahlenbeispiels 2 sind wie folgt:
R -41,527
C1 3,388e+0
C2 -1,563e-5
C3 -3,703e-5
C4 -5,017e-3
C5 -2,460e-5
C6 -2,835e-5
C7 -1,071e-4
C8 -9,078e-6
C9 -3,001e-7
C10 -2,047e-6
C11 8,588e-8
C12 1,506e-8
C13 2,061e-7
Die asphärischen Koeffizienten der frei gekrümmten Oberfläche 32d des Zahlenbeispiels 2 sind wie folgt:
R 0
C1 0
C2 -2,947e-3
C3 -4,621e-4
C4 -1,962e-2
C5 -4,553e-3
C6 -3,487e-4
C7 8,778e-4
C8 -3,926e-3
C9 2,434e-4
C10 -1,060e-4
C11 9,109e-6
C12 -1,607e-5
C13 9,012e-6
Die asphärischen Koeffizienten der rotationssymmetrischen asphärischen Oberflächen des Zahlenbeispiels 2 sind wie folgt:
R 27,633
k 0
A 0
B -0,965e-4
C -0,911e-7

Zahlenbeispiel 3:

halber Blickwinkel in der Richtung y = 25,3º
halber Blickwinkel in der Richtung x = 17,5º
Im Zahlenbeispiel 3, wird der bildumkehrende Teil der Optik(die zwölfte und dreizehnte Oberfläche) in einem entwickelten Zustand gezeigt.
Die asphärischen Koeffizienten der frei gekrümmten Oberfläche 42a des Zahlenbeispiels 3 sind wie folgt:
Die asphärischen Koeffizienten der frei gekrümmten Oberfläche 42b des Zahlenbeispiels 3 sind wie folgt:
Die asphärischen Koeffizienten der frei gekrümmten Oberfläche 42d des Zahlenbeispiels 3 sind wie folgt:
Die asphärischen Koeffizienten der rotationssymmetrischen asphärischen Oberflächen des Zahlenbeispiels 3 sind wie folgt:
R 27,633
k 0
A 0
B -0,965e-7
C -0,911e-7
Gemäß dieser vorher beschriebenen Erfindung kann, damit eine durch die Objektivoptik auf der Eingangsbildebene erzeugte Objektabbildung, unter Verwendung der Bildumkehreinrichtung, als ein nicht umgekehrtes, aufrechtes Bildaufrichtung durch die Okularlinse dazu gebracht wird sichtbar zu werden, eine reelles Bild-Sucheroptik kompakt angeordnet werden, um verschiedene Aberrationen durch passende Festlegung der Struktur der Objektivoptik angemessen zu berichtigen, so dass die Sucheroptik kompakt angeordnet und dennoch das Sucherbild angemessen betrachtet werden kann.
Ferner stellt, gemäß dieser Erfindung, die Anordnung unter Verwendung des Prismas mit einer asphärischen exzentrischen, spiegelnden, reflektierenden Oberfläche ohne rotationssymmetrische Achse für die Objektivoptik eine reelles Bild-Sucheroptik zur Verfügung, welches nicht nur eine Verminderung der Anzahl der Teile sondern auch ein angemessenes Sichtbarmachen des Sucherbildes ermöglicht.
Eine kompakte Sucheroptik mit verschiedener Vergrößerung schließt eine Objektivlinseneinheit zur Erzeugung eines Eingangsbildes, wobei die Objektivlinseneinheit wenigstens eine gekrümmte, reflektierende Oberfläche hat, die angeordnet ist, um einen Lichtstrom zu reflektieren und eine Okularlinseneinheit zur Betrachtung des Eingangsbildes, wobei eine Lichteinwirkung auf die gekrümmte, reflektierende Oberfläche abgegeben wird, ein.

Claims

1. Sucheroptik umfassend

eine Objektivoptik (OL, 3; 21, 26; 21, 46; 32; 42, 47) zur Erzeugung eines umgekehrten, reellen Bildes als ein Eingangsbild, wobei das Eingangsbild das einzige durch die Objektivoptik erzeugte Bild ist, die Objektivoptik mehrere reflektierende Oberflächen (R1 bis R4, 3a; 32a, 32d; 41a; 42a, 42d), mit einer Brechkraft und wenigstens einer reflektierenden Oberfläche (3b, 3c; 26b, 26c; 32b, 32c; 41d, 41c; 42b, 42c) hat, angeordnet, um einen darauf einfallenden Lichtstrom zu reflektieren,

und

eine Okularlinseneinheit (4, 5; 25, 27; 34, 35; 44, 45) zur Betrachtung des Eingangsbildes, wobei die Okularlinseneinheit das Eingangsbild als ein nicht umgekehrtes, aufrechtes Bild sichtbar macht,

gekennzeichnet dadurch, dass

wenigstens eine der reflektierenden Oberflächen der Objektivoptik als eine gekrümmte, reflektierende Oberfläche ausgebildet ist (3b, 3c; 26b; 32b, 32c; 41b, 41c; 42b, 42c), wobei eine Lichteinwirkung auf die gekrümmte, reflektierende Oberfläche abgegeben wird.

2. Sucheroptik nach Anspruch 1, wobei die gekrümmte, reflektierende Oberfläche (3c; 26b; 32b; 42b; 41b) in Bezug auf die Richtung, in welcher der Lichtstrom eintritt, eine konkave Form hat.

3. Sucheroptik nach Anspruch 1, wobei die gekrümmte, reflektierende Oberfläche (3b; 32c; 41; 42c) in Bezug auf die Richtung, in welcher der Lichtstrom eintritt, eine konvexe Form hat.

4. Sucheroptik nach Anspruch 1, wobei die Objektivoptik (OL, 3) in der Reihenfolge der Richtung in welcher der Lichtstrom voranschreitet mehrere Linseneinheiten (1, 2) und eine Prismaeinheit (3) mit einer Eintrittsfläche (3a), auf die der Lichtstrom einfällt, eine reflektierende Oberfläche (3b) zur Reflexion des Lichtstroms, und die gekrümmte, reflektierende Oberfläche (3c) hat.

5. Sucheroptik nach Anspruch 4, wobei die reflektierende Oberfläche (3b) in Bezug auf die Richtung, in welcher der Lichtstrom eintritt, eine konvexe Form und die gekrümmte, reflektierende Oberfläche (3c) in Bezug auf die Richtung in welcher der Lichtstrom eintritt eine konkave Form hat.

6. Sucheroptik nach Anspruch 1, wobei die Objektivoptik (21, 26; 21, 46; 42, 47) in der Reihenfolge der Richtung, in welcher der Lichtstrom voranschreitet, mehrere Linseneinheiten (22a, 22b, 22c; 47a, 47b) und eine Prismaeinheit (26; 46; 42) mit einer Eintrittsfläche (26a; 41a; 42a), auf die der Lichtstrom einfällt, die gekrümmte, reflektierende Oberfläche (26b; 41b; 42b) und eine vollständig reflektierende Oberfläche (26c; 41c; 42c) zur vollständigen Reflexion des Lichtstroms hat.

7. Sucheroptik nach Anspruch 1, wobei die gekrümmte, reflektierende Oberfläche (32b; 42b) keine rotationssymmetrische Achse hat.