DE7425626U

DE7425626U - Optisches System

Info

Publication number: DE7425626U
Application number: DE7425626U
Authority: DE
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1973-07-28
Publication date: 1975-01-02

Description

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Telegramme Monopol Mönchen

Telex 05-28380 PATENTANWÄLTE

P 8400

G 691

Fuji Photo Optical Co., Ltd. 1-324, Uetake-cho, Omiya-shi, Japan

Optisches System

Die Erfindung betrifft ein optisches System mit einer Objektivlinse zur Erzeugung einer Abbildung auf einer ersten lOkussierungsebene, mit einem Relais-Linsensystem, das wenigstens eine Vorderlinse und eine hintere Linse aufweist und die auf der ersten Eokussierungsebene scharf eingestellte Abbildung zu einer zweiten Pokussierungsebene überträgt, und mit einem optischen System zur Drehung der Abbildung.

Mit einem solchen optischen System läßt sich eine Abbildung drehen, wobei insbesondere ein Prisma

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dazu verwendet werden kann, um in einem Aufnahme-Linsensystem für Kameras, wie z.B. Fernsehkameras» Laufbildkameras und fotographischen Kameras eine Abbildung zu drehen. Das zur Drehung einer Abbildung dienende optische System gemäß dieser Erfindung läßt sich auch bei zahlreichen anderen Typen von optischen Instrumenten einsetzen.

Es ist bekannt, eine Abbildung in einem optischen System zur Erzeugung einer Abbildung unter Verwendung eines Prismas zu drehen. Das zur Drehung der Abbildung dienende Prisma hat eine ungerade Zahl von reflektierenden Flächen, wobei seine einfallenden Lichtstrahlen und seine ausfallenden Lichtstrahlen eine gemeinsame optische Achse aufweisen. Die Abbildung, die durch die Lichtstrahlen erzeugt wird, die das sich drehende Prisma passieren, wird um seine optische Achse gedreht, indem das Prisma um diese gedreht wird.

Diese Art von Prisma, die zur Drehung einer Abbildung dient, wird üblicherweise vor einer Objektivlinse angeordnet. Wird jedoch das zur Drehung der Abbildung dienende Prisma vor der Objektivlinse angeordnet, so kann es nicht in ausreichender Weise das Gesichtsfeld der Objektivlinse bedecken, da die Objektivlinse'üblicherweise ein weites Gesichtsfeld hat, während die Eintrittsfläche des zur Drehung der Abbildung dienenden Prismas im Vergleich mit der effektiven optischen Weglänge des Prismas nicht so groß gemacht werden kann. Wird die Eintrittsfläche des Prismas so groß gemacht, daß sie

das Gesichtsfeld der Objektivlinse bedeckt, so würde die Gesamtgröße des Prismas so ansteigen, daß es sich in der Pra^cis nicht mehr handhaben ließe.

Die oben beschriebenen Nachteile des zur Drehung einer Abbildung dienenden Prismas, das vor der Objektivlinse angeordnet ist, machen sich jedoch in dem Fall besonders stark bemerkbar, wenn die Objektivlinse ein Variο-Objektiv ( " Gummilinse " ) i&t, das ein vorderes Linsenglied mit großem Durchmesser und einem variablen Gesichtsfeldwinkel hat, wobei sich die Eintrittspupille tief in dem Linsensystem befindet.

Die oben beschriebenen Nachteile des herkömmlichen, zur Drehung einer Abbildung dienenden Prismas beruhen auf der Tatsache, daß die Öffnung der Objektivlinse außerhalb des Prismas angeordnet ist. Die Eintrittsfläche des Prismas kann deshalb klein gemacht werden, wenn die Öffnung der Objektivlinse in das Prisma hinein gebracht wird. Theoretisch lassen sich die Größe der Eintrittsfläche des Prismas und die optische Weglänge des Prismas dann minimal machen, wenn die öffnung der Objektivlinse im Mittelpunkt des Prismas angeordnet wird. Aus praktischen Gründen ist es jedoch unmöglich, die öffnung der Objektivlinse in den Strahlengang des zur Drehung der Abbildung dienenden Prismas zu bringen. Weiterhin steigt zwangsläufig die Große des Prismas an, um den Winkel des Gesichtsfeldes- des Prismas zu verbreitern.

In Anbetracht dieser Beobachtungen und der Beschreibung des herkömmlichen, zur Drehung einer Abbildung dienenden Prismas liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein optisches System mit einem zur Drehung einer Abbildung dienenden Prisma zu schaffen", das sogar dann das gesamte Gesichtsfeld einer Objektivlinse bedeckt, wenn die Objektivlinse ein Vario-Objektiv mit einem variablen Gesichtsfeld ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem optischen System der angegebenen Gattung gelöst durch ein zur Drehung der Abbildung dienendes Prisma, das zwischen der Vorderlinse und der hinteren Linse des Relais-Linsensystems angeordnet ist, und durch eine FeIdlinse, die auf der ersten Fokussierungsebene angeordnet ist und einen solchen Brennpunktabstand hat, daß die zu der Öffnung der Objektivlinse konjugierte Pupille des Relais-Linsensystems im wesentlichen im Mittelpunkt des Strahlenganges des zur Drehung der Abbildung dienenden Prismas angeordnet werden kann.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß ein optisches System zur Drehung einer Abbildung unter Verwendung eines Prismas geschaffen vird, wobei das optische System äusserst klein ist und das Gesichtsfeld der Objektivlinse vollständig bedeckt.

Dabei wird das Gesichtsfeld des Prismas ohne Berücksichtigung des Winkels des Gesichtsfeldes der Objektivlinse durch die Verwendung eines Relais-Linsensystems

zusammen mit dem Prisma klein gemacht. Weiterhin wird die Pupille des Relais-Linsensystems, die optisch konjugiert mit der Öffnung der Objektivlinse ist, in dem Mittelpunkt des Strahlengangs des Friömas angeordnet, so daß das optische System so wirkt, als würde sich eine Öffnung in dem Mittelpunkt des Prismas "befinden.

Das zur Drehung der Abbildung dienende Prisma wird in ein Relais-Linsensystem eingefügt, das zusammen mit der Objektivlinse verwendet wird; eine Feldlinse ist zwischen der Objektivlinse und dem Relais-Linsensystem vorgesehen, wobei ihre Brechkraft in geeigneter Weise so ausgewählt wird, daß die Pupille des Relais-Linsensystems in dem Mittelpunkt des Strahlengangs des zur Drehung der Abbildung dienenden Prismas angeordnet werden kann. Als Ergebnis hiervon hat das zur Drehung der Abbildung dienende Prisma eine minimale Größe, und auch das gesamte optische System, das das Prisma enthält, ist sehr kompakt.

Die Erfindung schafft also ein optisches System, das eine Objektivlinse zur Erzeugung einer Abbildung auf einer lOkussierungsebene und ein Relais-Linsensystem enthält, um die Abbildung zu einer weiteren Pokussierungsebene zu übertragen; ein zur Drehung der Abbildung dienendes Prisma ist in das Relais-Linsensystem eingefügt, wobei eine Feldlinsc zwischen der Objektivlinse und der Relais-Linse vorgesehen ist. Die Pupille des Relais-Linsensystems wird in dem Mittelpunkt des Strahlengangs des Prismas angeordnet, indem auf geeignete Weise die Brechkraft der Feldlinse ausgewählt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die "beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine longitudinale Ansicht mit einer Darstellung des Grundaufbaus des optischen Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Figuren 2 A, 2 B und 2 C Frontansichten einer Darstellung einiger Beipiele für Prismen, die zur Drehung der Abbildung in dem optischen System nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden können; und

Figur 3 eine longitudinale Ansicht einer Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei eine Objektivlinse 10 mit einer Öffnung 11 eine Abbildung 12 auf einer ersten Fokussierungsebene scharfeinstellt. Eine Feldlinse 13 ist auf der Fokussierungsebene angeordnet, um das Licht von der Objektivlinse 10 zu sammeln. Die Brechkraft der Feldlinse 13 ist so ausgewählt, daß die aus der Feldlinse 13 austretenden Lichtstrahlen durch eine Vorderlinse 14 eines Eelais-Linsensystems empfangen werden können. Das Relais-Linsensystem weist die Vorderlinse 14 und eine hintere Linse

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auf, wodurch die durch die Oboektivlin.se 10 scharfeingestellte Abbildung 12 zu der letzten Pokussierungsebene 16 übertragen wird. Ein die Abbildung drehendes Prisma 17 ist zwischen der Vorderlinse ^ΛΛ und der hinteren Linse 15 des Relais-Linsensystems angeordnet. Da die Peldlinse 15 nur dazu verwendet wird, die von der Objektivlinse kommenden Lichtstrahlen zu konvergieren, beeinflusst ihre Brechkraft nicht die Stellung des schließlich scharfeingestellten Bildes. Die Brechkraft der Peldlinse 15 wird so ausgewählt, daß die mit der öffnung 11 des Objektivlinsensystems 10 konjugierte Pupille 18 des Relais-Linsensystems im Mittelpunkt des Strahlengangs des die Abbildung drehenden Prismas 17 angeordnet werden kann. Als zur Drehung der Abbildung dienendes Prisma, das in Pig. 1 schematisch dargestellt ist, können die verschiedenen, herkömmlichen Typen eingesetzt und in dem optischen System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden; Beispiele hierfür sind in den Pig. 2 A, 2 B und 2 C dargestellt. Da die Pupille des Relais-Linsensystems so ausgelegt wird, daß sie sich in dem Mittelpunkt seines Strahlengangs befindet, können die Eintrittsfläche des Prismas 17 zur Drehung der Abbildung und demgemäß seine Austrittsfläche klein gemacht werden; als Ergebnis hiervon hat das gesamte Prisma selbst eine äusserst kompakte Größe. Die auf der ersten Pokussierungsebene durch die Objektivlinse 10 erzeugte Abbildung 12 kann mittels des Relais-Linsensystems durch geeignete Auswahl der Brennweite der Linsen 14 und 15 zu der letzten Pokussierungsebene 16 übertragen werden, wie es sogar dann der Pail ist, wenn das

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von dem Relais-Linsensystem "bedeckte Gesichtsfeld" nicht so groß ist. Die Pupille 18 des Relais-Linsensystems wird sogar dann in einer vorher bestimmten, stationären Stellung gehalten, wenn die Objektivlinse 10 gegen eine Linse mit einem anderen Gesichtsfeld oder gegen ein Yaric-Objektiv ( " Gummilinse " ) mit einem variablen Gesichtsfeld ausgetauscht wird, indem nur die Feldlinse 15 gegen eine andere FeIdlinse mit unterschiedlichem Brennpunktsabstand gemäß der Änderung der Stellung der dadurch fokussierten Abbildung 12 ausgewechselt wird.

Gemäß dem hier beschriebenen optischen System kann eine durch eine Objektivlinse mit einem breiten Gesichtsfeld scharfeingesteilte Abbildung unter Verwendung eines kleinen, zur Drehung der Abbildung dienenden Prismas gedreht werden. Das oben beschriebene optische System gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat jedoch den Nachteil, daß die schließlich erhaltene, auf der letzten Fokussierungsflache 16 erzeugte Abbildung in Bezug auf die Abbildung umgekehrt ist, die von der Objektivlinse erzeugt wird. Ein weiterer Nachteil des hier beschriebenen optischen Systems liegt darin, daß seine Gesamtlänge hoch ist«.

Diese Mängel, die die oben beschriebene, in Pig. 1 gezeigte Ausführungsform aufgrund ihres Aufbaus hat, sind in der folgenden, bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung vermieden, die nun unter Bezugnahme

auf Fig. 3 beschrieben werden soll.

In Pig. 3 "bewirkt eine Objektivlinse 19» wie z.B. ein Variο-Objektiv, mit einer öffnung 20 die Scharfeinstellung einer Abbildung 25 auf der letzten Fokussierungsebene durch eine Feldlinse 21 und Relais-Linsen 22 und 23· Zwischen den Relaislinsen 22 und 23 sind ein zur Drehung der Abbildung dienendes Prisma 24 und ein Totalreflexions-Prisma 29 vorgesehen. Wie sich Pig. 3 entnehmen läßt, ist ein Prismensystem 27 zwischen der Feldlinse 21 und der Objektivlinse 19 angeordnet, um die Lichtstrahlen von der Objektivlinse 19 im rechten Winkel zu reflektieren. Ein Porro-Prismensystem 28 ist zwischen der Feldlinse 21 und der vorderen Relaislinse 22 vorgesehen, um die Lichtstrahlen von der Feldlinse 21, die in einem rechten Winkel von der optischen Achse des Lichtes kommen, das von der Olbjektivlinse 19 abgegeben wird, zurück zu dem Totalreflexionsprisma 29 zu führen, das auf der Verlängerung der optischen Achse der Objektivlinse 19 angeordnet ist. Das Totalreflexionsprisma 29 reflektiert die Lichtstrahlen von der vorderen Relaislinse 22 in die Richtung der optischen Achse der Lichtstrahlen, die von der Objektivlinse 19 abgegeben werden. Auf ähnliche Weise, wie es bei der oben beschriebenen, in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform der Fall war, ist die mit der Öffnung 20 konjugierte Pupille des Relais-Linsensystems in dem Mittelpunkt des Strahlengangs •des zur Drehung der Abbildung dienenden Prismas 24 angeordnet, indem der Brennpunktsabstand der Feldlinse 21 in geeigneter Weise ausgewählt wird.

Gemäß der oben beschriebenen, in Fig. 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist das schließlich durch das gesamte optische System erhaltene Bild nicht umgedreht; dabei werden zusätzliche Prismen 27» 28 und 29, die insgesamt eine ungerade Zahl von reflektierenden Flächen haben, verwendet, um die Gesamtzahl der Reflexionen des gesamten optischen Systems, einschließlich des zur Drehung der Abbildung dienenden Prismas 2A-, gerade zu machen. Weiterhin läßt sich I¹Ig. 3 schließlich noch entnehmen, daß die Gesamtlänge des optischen Systems durch die Verwendung der zusätzlichen Prismen 27, 28 und 29 verkürzt wird.

- Schutzansprüche-

Claims

Schutzansprüche _. ______

1. Optisches System mit einer Objektivlinse zur Erzeugung einer Abbildung auf einer ersten Fokussierungsebene, mit einem Relais-Linsensystem, das wenigstens eine Vorderlinse und eine hintere Linse aufweist und die auf der ersten Fokussierungsebene scharf eingestellte Abbildung zu einer zweiten Fokussierungsebene überträgt, und mit einem optischen System zur Drehung der Abbildung, gekennzeichnet durch ein zur Drehung der Abbildung dienendes Prisma ( 17» 24 ), das zwischen der Vorderlinse ( 14, 22 ) und der hinteren Linse ( 15, 23 ) des Relais-Linsensystems angeordnet ist, und durch eine Feldlinse ( 13» 21 ), die auf der ersten Fokussierungsebene angeordnet ist und einen solchen Brennpunktabstand hat, daß die zu der öffnung der Objektivlinse ( 10,19 ) konjugierte Pupille des Relais-Linsensystems im wesentlichen im Mittelpunkt des Strahlengangs des zur Drehung der Abbildung dienenden Prismas ( 17,24 ) angeordnet werden kann.

2. Optisahes System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Licht reflektierende Anordnung mit einer ungeraden Zahl von reflektierenden Flächen in das optische System eingeführt wird, wobei sich ein nichtumgedrehtes Bild ergibt.

3. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht reflektierende Anordnung ein Prismensystem ( 27, 28, 29 ) aufweist.

4. Optisches System nach. Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Prismensystem für die Reflexion des Lichtes von der Objektivlinse ( 19 ) ein erstes Prisma mit einer geraden Zahl von reflektierenden Flächen und ein zweites Prisma mit einer ungeraden Zahl von reflektierenden Flächen aufweist.

5. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 4·, gekennzeichnet durch eine erste Licht reflektierende Anordnung ( 27 ) in der optischen Achse der Lichtstrahlen, die von der Objektivlinse ( 19 ) abgegeben werden, wobei die Lichtstrahlen von der Objektivlinse ( 19 ) im wesentlichen im rechten Winkel in Bezug auf die· optische Achse umgelenkt werden, durch eine zweite Licht reflektierende Anordnung ( 28 ) in dem Strahlengang der Lichtstrahlen, die von der ersten Licht reflektierenden Anordnung ( 27 ) reflektiert werden, wobei die Lichtstrahlen von der ersten Licht reflektierenden Anordnung ( 27 ) zurück zu der optischen Achse der Objektivlinse ( 19 ) reflektiert werden, und durch eine dritte Licht reflektierende Anordnung ( 29 ) im Strahlengang der Lichtstrahlen, die von der zweiten Licht reflektierenden Anordnung ( 28 ) reflektiert werden, wobei die Lichtstrahlen von der zweiten Licht reflektierenden Anordnung ( 28 ) im wesentlichen im rechten Winkel in Richtung der optischen Achse der Objektivlinse ( 19 ) reflektiert werden, und wobei die erste, zweite und dritte Licht reflektierende Anordnung ( 27, 28, 29 ) insgesamt eine ungerade Zahl von reflektierenden Oberflächen aufweisen.

6. Optisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Licht reflektierende Anordnung ( 27 ) ein Prisma ist, das zwischen der Objektivlinse ( 19 ) und der Feldlinse ( 21 ) vorgesehen ist, daß die zweite Licht reflektierende Anordnung ( 28 ) ein Prisma ist, das zwischen der Feldlinse ( 21 ) und der Vorderlinse ( 22 ) des Relais-Linsensystems vorgesehen ist, und daß die dritte Licht reflektierende Anordnung ( 29 ) ein Prisma ist, das zwischen der Vorderlinse ( 22 ) des Relais-Linsensystems und dem zur Drehung der Abbildung dienenden Prisma ( 24- ) vorgesehen ist.

7· Optisches System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Licht reflektierende Anordnung ( 28 ) ein Porro-Prismensystem ist.

8. Optisches System nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Licht reflektierende Anordnung ( 27 ) ein Prisma mit einer geraden Zahl von reflektierenden Flächen und die dritte Licht reflektierende Anordnung ( 29 ) ein Prisma mit einer ungeraden Zahl von reflektierenden Flächen ist.

9. Optisches System nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Licht reflektierende Anordnung ( 27 ) ein Prisma mit einer ungeraden Zahl von reflektierenden Flächen und die dritte Licht reflektierende Anordnung ( 29 ) ein Prisma mit einer geraden Zahl von reflektierenden Flächen ist.