SE454468B

SE454468B - Optical appts. with focusing screen for observer

Info

Publication number: SE454468B
Application number: SE8603849A
Authority: SE
Inventors: M Lindhe; E Pettersson
Original assignee: Hasselblad Ab Victor
Priority date: 1986-09-12
Filing date: 1986-09-12
Publication date: 1988-05-02
Also published as: SE8603849D0; SE8603849L

Abstract

The light broken down by the lens (25) leaves the focusing screen to a point intended to be in the position of the eye of an observer, The lens takes the form of a plate of even thickness, one side of which has reciprocally concentric, ring-shaped ribs (26,27) in cross-section, forming a surface transversal to the main plane of the lens, and a surface inclined to that plane. The inclination of the ribbed surface corresp. to that for tangents within the rib dia. area to the surface on a theoretical lens with the focal distance possessed by the actual lens (25). The ribs are of two types - the first kind (26) in which its inclination evolving from a first theoretical lens with a focusing distance gives a radiation path from the focusing screen directed towards the position fon the eye of an observer, and a second kind (27) in which the inclination evolves from a second theoretical lens with a focal distance intended to focus light in a path directed towards a separate magnifying glass.

Description

454 468 förses numera sådana mattskivor med en platt lins, s.k. fresnel- lins på instràlningssidan. Denna lins omlänkar ljuset omedelbart intill mattskivans yta och med en till sin brytning rätt anpassad lins kan man rikta huvuddelen av strålningen från hela bildytan mot betraktarens öga, om det är placerat i normalen till bild- centrum och befinner sig på förutsatt, normalt betraktningsav- stånd. 454 468 nowadays such matte discs are provided with a flat lens, so-called fresnel lens on the irradiation side. This lens redirects the light immediately to the surface of the carpet and with a lens adapted to its refraction, you can direct most of the radiation from the entire image surface towards the viewer's eye, if it is placed in the normal to the image center and is at the assumed normal viewing distance. .

Denna lösning, som är allmänt använd i spegelreflex-kameror, ger ett tillfredsställande resultat vid direkt betraktande om ögat hàlles i det nämnda läget. Emellertid kan man i många fall ha anledning att betrakta bilden på annat sätt. Det är exempelvis vanligt att det ljusschakt, som på en spegelreflex-kamera omger mattskivan för att avgränsa störande ljus, är försett. med en uppfällbar lupp, som möjliggör betraktande med en viss försto- ring, vilket underlättar en exakt skärpeinställning. När man pà detta sätt förändrar betraktandet från direkt betraktande i det läge, till vilket fresnellinsen är anpassad, så kommer den ej längre att ha den avsedda verkan att ge en jämn belysning åt bilden.This solution, which is widely used in SLR cameras, gives a satisfactory result when directly viewed if the eye is kept in the said position. However, in many cases you may have reason to look at the picture in a different way. It is common, for example, for the light shaft, which on a SLR camera surrounds the matte plate to delimit disturbing light, to be provided. with a fold-up magnifying glass, which enables viewing with a certain magnification, which facilitates an exact sharpening. When in this way one changes the viewing from direct viewing in the position to which the Fresnel lens is adapted, it will no longer have the intended effect of giving an even illumination to the image.

Med andra ord, även om man med hjälp av fresnellinsen lyc- kats fá bilden att te sig jämnt belyst vid direkt betraktande, så kommer den vid betraktande genom luppen att förefalla vara mör- kare vid kanterna. Samma brister i spridningen kan föreligga vid avsökning av bilden med andra medel än en lupp exempelvis ett ljusmätningsínstrument. ' Föreliggande uppfinning har till ändamål att åstdkomma en anordning genom vilken en utjämning av bildens ljusstyrka i olika partier kan anpassas till olika betraktnings- och registrerings- sätt.In other words, even if the Fresnel lens has succeeded in making the image appear evenly illuminated when viewed directly, it will appear darker at the edges when viewed through the magnifying glass. The same defects in the scattering can be present when scanning the image by means other than a magnifying glass, for example a light measuring instrument. The object of the present invention is to provide a device by means of which an equalization of the brightness of the image in different portions can be adapted to different viewing and recording methods.

Särskilt är ändamålet att vid spegelreflex-kameror skapa goda betraktelseförhállanden vad det gäller jämnheten i sökar- bildens belysning såväl vid direkt betraktande som betraktande genom en lupp.In particular, the purpose of SLR cameras is to create good viewing conditions with regard to the evenness of the viewfinder illumination, both when viewed directly and viewed through a magnifying glass.

Uppfinningens ändamål uppnås genom att utföra anordning med de i patentkrav 1 angivna kännetecknen.The object of the invention is achieved by carrying out a device with the features stated in claim 1.

På bifogade ritningar àskâdliggöres uppfinningen i samband med en mattskiva i en kamerasökare. För bättre förståelse av uppfinningen visas också en tidigare känd anordning, vars nack- delar elimineras genom uppfinningen. Fig. l visar därvid ett 3 454 468 snitt genom en kamera den tidigare kända anordningen och dess verkningssätt; Fig. 2 visar på samma sätt som Fig. 1 anordningen enligt uppfinningen; Fig. 3 visar ett tvärsnitt genom en till den visade kända anordningen hörande fresnellins; och Fig. 4 visar en enligt uppfinningen utförd lins, vilken skall ersätta linsen enligt Fig. 2.In the accompanying drawings, the invention is illustrated in connection with a carpet disc in a camera viewfinder. For a better understanding of the invention, a previously known device is also shown, the disadvantages of which are eliminated by the invention. Fig. 1 then shows a section through a camera of the previously known device and its mode of operation; Fig. 2 shows in the same way as Fig. 1 the device according to the invention; Fig. 3 shows a cross section through a fresnel lens belonging to the known device shown; and Fig. 4 shows a lens embodied according to the invention, which is to replace the lens according to Fig. 2.

Först skall kameran med den kända anordningen enligt Fig. 1 beskrivas. Den figuren visade kameran när en enögd spegelreflex- kamera. Genom kameran är taget ett i förhållande till objektivet centralt snitt. Dubbelpunktstreckade linjer i figuren anger strål- gàng inom olika avsnitt.First, the camera with the known device according to Fig. 1 will be described. That figure showed the camera when a one-eyed SLR camera. A central cut in relation to the lens is taken through the camera. Colonline lines in the figure indicate radiation paths within different sections.

Kameran innefattar ett kamerahus 1 med ett objektiv 2 samt ett filmmagasin 3. Den i filmmagasinet framrullbara filmen 4 be- finner sig i ett bildplan 5, i vilket en strålgàng 6 från ob- jektivet 2 kan projiceras på filmen.The camera comprises a camera housing 1 with a lens 2 and a film magazine 3. The film 4 which can be rolled up in the film magazine is located in an image plane 5, in which a beam path 6 from the lens 2 can be projected onto the film.

I kamerahuset finns även en uppfällbar spegel 7, vilken kan inta det med heldragna linjer visade betraktningsläget, i vilket stràlgången 6 från objektivet avlänkas i en strålgàng 8 riktad mot en mattskiva 9. Från mattskivans yttre sida kan den mot den inre sidan projicerade bilden iakttas genom ett ljusschakt 10, vilket avgränsar mattskivan från yttre ljus. Spegeln 7 kan även på känt sätt fällas upp när exponering skall ske, så att den lämnar vägen fri för stràlgången 6 till bildplanet 5 samtidigt som ströljus hindras från att falla in genom mattskivan.In the camera housing there is also a folding mirror 7, which can assume the viewing position shown in solid lines, in which the beam path 6 from the lens is deflected in a beam path 8 directed towards a mat plate 9. From the outer side of the mat plate the image projected towards the inner side can be observed by a light shaft 10, which defines the mat plate from external light. The mirror 7 can also be folded up in a known manner when exposure is to take place, so that it leaves the path clear of the beam path 6 to the image plane 5 at the same time as stray lights are prevented from falling in through the mat plate.

Mattskivan 9 kan betraktas dels direkt från en betraktares öga 12, varvid den ideala strålgången till ögat anges med linjer- na 13. Om bilden projiceras direkt mot mattskivan skulle man ej få denna strålgång, emedan ljuset strävar att lämna mattskivan i samma vinkel som det fallit in. Ljuset från objektivet kommer således att i stort sett bibehålla sin räta bana från spegeln.The matte plate 9 can be viewed directly from an observer's eye 12, the ideal beam path to the eye being indicated by the lines 13. If the image is projected directly towards the matte plate, one would not get this beam path, because the light strives to leave the mat plate at the same angle in. The light from the lens will thus largely maintain its straight path from the mirror.

Därmed skulle endast ljuset från normalen till mattskivans mitt- punkt träffa ögat. Emellertid sker också en viss spridning, så att en viss del av ljuset träffar ögat trots att dess huvudrikt- ning är riktad utåt vid bildens kanter. Denna del av ljuset blir dock mindre ju längre från mittnormalen bildavsnittet befinner sig. Detta leder till att mattskivan uppfattas såsom allt mörkare mot kanterna.Thus, only the light from the normal to the center of the mat plate would hit the eye. However, there is also a certain scattering, so that a certain part of the light hits the eye despite the fact that its main direction is directed outwards at the edges of the image. However, this part of the light becomes smaller the further from the center normal the image section is. This leads to the carpet board being perceived as increasingly darker towards the edges.

Detta förhållande har man emellertid på känt sätt eliminerat och lyckats vid direkt betraktande på ett visst avstånd och i 454 468 4 huvudsak längs mittnormalen erhålla den med 13 betecknade ideala strâlgángen. Detta har skett genom att man lagt in en fresnellins 15 under mattskivan. Denna lins är nämligen så anpassad att den länkar ljuset inåt och riktar även ljuset vid nmttskivebildens kanter mot betraktarens öga.However, this relationship has been eliminated in a known manner and succeeded in directly looking at a certain distance and, in 454 468 4 substantially along the center normal, obtaining the ideal radius denoted by 13. This has been done by inserting a Fresnel lens 15 under the carpet. This lens is so adapted that it links the light inwards and also directs the light at the edges of the center disk image towards the viewer's eye.

Hur en fresnellins är beskaffad är väl känt, men ett cent- ralt tvärsnitt genom en sådan linje visas ändock i Fig. 2. Linsen har vid den angivna användningen ett utförande med en plan sida 16, vilken skall ligga mot mattskivan 9 samt en ringformigt räff- lad sida 17. Räfflorna bildar prismatiska, ringformiga, koncent- riska avsnitt 22, vilka tillsammans ger den eftersträvade bryt- ningseffekten.How a Fresnel lens is shaped is well known, but a central cross-section through such a line is still shown in Fig. 2. In the stated use, the lens has a design with a flat side 16, which is to lie against the mat plate 9 and an annular ridge - load page 17. The grooves form prismatic, annular, concentric sections 22, which together give the desired refractive effect.

En lins av detta slag ger emellertid en tillfredsställande utjämning av ljuset endast vid ett bestämt betraktningsavstànd, däremot ej om bilden betraktas genom en lupp. En sådan brukar ofta finnas i kamerans ljusschakt och kan fällas fram till bil- dens mitt för förstoring av densamma. En sådan lupp visas i fi- guren och betecknas med 20. Den sitter pà en arm 21 i ljusschak- tet 10 och visas i framfällt läge. I undanfällt läge befinner den sig vid ljusschaktet vägg och hindrar ej ett direktbetraktande av bilden. Som framgår av figuren kommer ljuset endast från en mind- re del av bildytan på mattskivan att riktas mot linsen medan huvudstrålningen från bildens kanter kommer att sträcka sig förbi luppen i riktning mot det avsedda läget för betraktarens öga 12.However, a lens of this kind provides a satisfactory equalization of the light only at a certain viewing distance, but not if the image is viewed through a magnifying glass. This is often in the camera's light shaft and can be folded up to the center of the image to enlarge it. Such a magnifying glass is shown in the figure and is denoted by 20. It sits on an arm 21 in the light shaft 10 and is shown in the folded-up position. In the unfolded position, it is located at the light shaft wall and does not prevent a direct view of the image. As can be seen from the figure, the light from only a small part of the image surface of the matte plate will be directed towards the lens while the main radiation from the edges of the image will extend past the magnifying glass in the direction of the intended position of the viewer's eye 12.

I Fig. 2 visas pà samma sätt som kameran i Fig. 1, en kamera försedd med anordningen enligt uppfinningen. Huvuddelan av de i Fig. 1 visade detaljerna återfinnes även i Fig. 2 och har samma beteckningar. Emellertid har fresnellinsen 15 utbytts mot en lins, utförd enligt uppfinningen, och betecknad med 25.Fig. 2 shows, in the same way as the camera in Fig. 1, a camera provided with the device according to the invention. The main part of the details shown in Fig. 1 is also found in Fig. 2 and has the same designations. However, the fresnel lens 15 has been replaced by a lens, made according to the invention, and designated 25.

Denna lins visas mera detaljerat i Fig. 4.,Som framgår av en jämförelse med Fig. 2 uppvisar även linsen enligt uppfinningen räfflor, vilka sträcker sig ringformigt och bildar ringformiga, prismatiska avsnitt. Emellertid indelas de prismatiska avsnitten i två grupper, 26 och 27, för vilka vinkeln är inbördes olika.This lens is shown in more detail in Fig. 4. As can be seen from a comparison with Fig. 2, the lens according to the invention also has grooves which extend annularly and form annular prismatic sections. However, the prismatic sections are divided into two groups, 26 and 27, for which the angle is mutually different.

Fresnellinsen har en viss variation i vinkeln för de prismatiska tvärsnitten, men förändringen sker successivt från avsnitt till avsnitt i riktning från linsens kant mot dess mitt. Sådan suc- cessiv förändring förekommer även vid linsen enligt Fig. 4. Denna förändring sker därvid ej från avsnitt till nästkommande utan den 454 468 successiva förändringen är anpassad till var och en av grupperna av ringformiga avsnitt. Ett lämpligt utförande är det som visas.The Fresnel lens has a certain variation in the angle of the prismatic cross-sections, but the change takes place gradually from section to section in the direction from the edge of the lens towards its center. Such a successive change also occurs with the lens according to Fig. 4. This change does not take place from one section to the next, but the 454,468 successive change is adapted to each of the groups of annular sections. A suitable design is that shown.

Härvid är vartannat ringformigt avsnitt tillhörande den ena grup- pen och vartannat tillhörande den andra gruppen. Den ena gruppen är därvid anpassad att ge en första brännvidd och den andra grup- pen att ge en härifrån avvikande brännvidd när ljus faller genom linsen. Linsen har således dubbla brännvidder. Dessa brännvidder är anpassade sa, att den ena brännvidden ger en sammanbrytning av ljuset från mattskivan till det avsedda läget för betraktarens öga 12. Detta mätt svarar således stràlgàngen 13. Den andra bränn- vidden däremot ger en sammanbrytning riktad mot luppen 20 och motsvarar den i Fig. 2 visade strålgången 30.In this case, every other annular section belongs to one group and every other belongs to the other group. One group is then adapted to give a first focal length and the other group to give a focal length deviating from this when light falls through the lens. The lens thus has double focal lengths. These focal lengths are adapted so that one focal length gives a breakdown of the light from the mat plate to the intended position of the viewer's eye 12. This measure thus corresponds to the beam 13. The other focal length, on the other hand, gives a breakdown directed towards the magnifier 20 and corresponds to it in Fig. 2 showed the beam path 30.

Angående konstruktionen av linsen enligt uppfinningen och visad i genomskärning i fig. 4, utgår den från konfigurationen av tvà tänkta linser, den ena med mindre brytning och avsedd att ge stràlgángen 13 till den avsedda positionen för betraktarens öga 12, och den andra beräknad för strålgángen 30 sammanbruten över luppens 20 yta. Vart och ett de ringformiga avsnitten 26 är därvid anpassad till den tänkta, förstnämnda linsens krökning.Regarding the construction of the lens according to the invention and shown in section in Fig. 4, it starts from the configuration of two imaginary lenses, one with less refraction and intended to give the beam 13 to the intended position of the viewer's eye 12, and the other calculated for the beam Folded over the surface of the magnifier 20. Each of the annular sections 26 is then adapted to the curvature of the intended, first-mentioned lens.

Avsnitten 27 är däremot till frontytans lutning anpassade till den sistnämnda linsens krökning, vilken är starkare pà grund av att denna lins har kortare brännvidd. Lutningen hos avsnitten 26 och 27 kommer successivt att minska från kanterna mot centrum emedan de åtminstone i huvudsak följer den lutning, som tangenten till cirkelbàgen har i det diameteromràde där det ringformiga avsnittet befinner sig. Lutningen blir därmed större vid linsens ytterkanter. Vid den ideala linsen skall avsnittens ytor vara ringformiga delar av en sfär om den lins, som man utgår ifrån är sfärisk, eller i övrigt dubbelkrökt pà samma sätt som hos den tänkta linsen om en asfärisk lins förutsättes. Emellertid kan man av tillverkningsskäl om avsnittens bredd är mycket liten göra avsnitten som snett ställda, ringformiga koniska ytor, således lineära i tvärsnittet om blott konvinkeln följer ifrågavarande tangents vinkel.The sections 27, on the other hand, are adapted to the inclination of the front surface to the curvature of the latter lens, which is stronger due to the fact that this lens has a shorter focal length. The inclination of the sections 26 and 27 will gradually decrease from the edges towards the center as they at least substantially follow the inclination which the tangent to the arc of the circle has in the diameter range where the annular section is located. The inclination is thus greater at the outer edges of the lens. In the case of the ideal lens, the surfaces of the sections should be annular parts of a sphere if the lens on which it is based is spherical, or otherwise double-curved in the same way as for the imaginary lens if an aspherical lens is assumed. However, for manufacturing reasons, if the width of the sections is very small, the sections can be made as inclined, annular conical surfaces, thus linear in the cross section if only the cone angle follows the angle of the key in question.

I linsens centrum är som framgår av det föregående lutningen minst och härigenom behöver linsens centrala område ej delas upp utan kan motsvara det cirkulära mittenomràdet av den tänkta lin- sen (se vid 23 i fig. 3). Trots att detta mittenomràde således ej är uppdelat i ringformiga avsnitt blir dess höjd genom den lilla 454 468 6 krökningen i centrum ej större än vad som erhålles vid de i ring- formiga avsnitt indelade yttre områdena. Mittenområdet, som i fig. 4 betecknas med 28 anpassas vid linsen 25 lämpligen till krökningen hos den tänkta lins, som bryter samman ljuset i strål- gången 13, som är riktad mot betraktarens öga. I det centrala området av mattskivan är nämligen ljuset riktat mot luppen även om det sammanbrytes i det avsedda läget för betraktarens öga, jämför den med 31 betecknade strålgången. Det är därför lämpli- gare att för den odelade mittkalotten 28 på linsen välja den krökning, som motsvarar en brännvidd, vilken ger en sammanbryt- ning i läget för betraktarens öga. I övrigt förutsättes som nämnts att av de ringformiga avsnitten är vartannat anpassat för en brännvidd med sammanbrytning i betraktarens öga, således av- snitten 26, och vartannat anpassat för en sammanbrytning inom luppens yta, således avsnitten 27. Även en annan fördelning är dock tänkbar inom uppfinningens ram. Hur fördelningen sker är beroende av i vilka proportioner man önskar sammanbrytning mot betraktarens öga respektive till luppen, med andra ord hur man prioriterar mattskivans jämna belysning vid de båda betraktnings- fallen.As can be seen from the previous inclination, the center of the lens is the smallest and as a result the central area of the lens does not need to be divided but can correspond to the circular central area of the imaginary lens (see at 23 in Fig. 3). Although this central area is thus not divided into annular sections, its height due to the small curvature in the center does not become greater than that obtained at the outer areas divided into annular sections. The central area, denoted by 28 in Fig. 4, is adapted at the lens 25 suitably to the curvature of the imaginary lens, which refracts the light in the beam path 13, which is directed towards the eye of the viewer. Namely, in the central area of the matte plate, the light is directed towards the magnifying glass even if it is refracted in the intended position for the eye of the viewer, compare the beam path designated 31. It is therefore more suitable for the undivided center cap 28 on the lens to select the curvature corresponding to a focal length, which causes a break in the position of the viewer's eye. In other respects, as mentioned, it is assumed that one of the annular sections is adapted for a focal length with a break in the viewer's eye, thus the sections 26, and every other is adapted for a break within the magnifying glass surface, thus the sections 27. However, another distribution is also conceivable within the framework of the invention. How the distribution takes place depends on the proportions in which one wishes to fold towards the viewer's eye and to the magnifying glass, in other words how to prioritize the even illumination of the carpet board in the two viewing cases.

Medelst den beskrivna anordningen erhålles således en sådan jämnhet i belysningen av mattskivan att ett betraktande såväl direkt som genom den visade luppen ger ett tillfredsställande resultat vad det gäller att urskilja bildens detaljer i olika avsnitt. Som nämnts kan förutom dessa båda betraktelsesätt anord- ningen även anpassas för någon annan typ av bildregistrering såsom mätning av ljusstyrkan i en eller flera punkter. För sådana ändamål kan linsen utformas inom vida gränser för en anpassad fördelning av ljuset till olika sammanbrytningspunkter.By means of the described device such a uniformity is thus obtained in the illumination of the carpet board that a viewing both directly and through the magnifying glass shown gives a satisfactory result in terms of distinguishing the details of the image in different sections. As mentioned, in addition to these two viewing modes, the device can also be adapted for any other type of image recording such as measuring the brightness at one or more points. For such purposes, the lens can be designed within wide limits for an adapted distribution of light to different breakdown points.

Claims

1,454,468 PATENT CLAIMS

1. Device 'at. optical apparatus with a matte plate (3) for viewing or otherwise recording from one side of the matte plate a light image, which is thrown towards its other side by means of a lens (2), the surface of the matte plate on the side against which the light is thrown being arranged a lens (15, 25) designed to collapse the light leaving the matte plate from its first-mentioned side to a point which is assumed to be in the intended position of an observer's eye (12), characterized by V, that the lens (25) is designed in a manner known per se as a disc substantially uniform in thickness to its main shape, the at least one side of which is formed with mutually concentric, annular grooves (26, 27) in cross-section forming a surface transverse to the main plane of the lens and a inclined surface of said main plane, the inclination of which corresponds to the inclination of the tangent within the diameter range of the groove, to the surface of an imaginary lens with the focal length which said lens (25) is intended to have, and the lens has an unbroken center area (28), which is carried out with the cupping of the corresponding center area of the imaginary lens, the grooves being of two kinds, a first stroke (26), in which they proceed to their inclination from a first imaginary lens with a focal length, which gives a beam path from the mat plate. , which is directed towards the intended position of an observer's eye (12), and a second stroke (27) at which the inclination emanates from a second imaginary lens with a focal length, which is suitable for focusing the light in a beam path (30) directed towards a special viewing or recording device, such as a magnifying glass (20) for the purpose of distributing the light emanating from the mat plate in a focus towards the intended position of a viewer's eye (12) and towards said special viewing or recording device (20) for adaptation to alternating viewing and registration of the image projected on the mat board.

Device according to claim 1, characterized in that said center area (28) of the lens (25) is provided with a focal length of 454,468, which provides said focus in the intended position for the viewer's eye (12) and thus has the former imaginary lens curvature.