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Mischbild-Entfernungsmesser, insbesondere für Spiegelreflex-Kameras
mit in der Sucherbildebene angeordneten Prismen aus doppelbrechendem Material Zusatz
zur Anmeldung: Z 7892 IX b/42 c -Auslegeschrift 1220146 Die Hauptpatentanmeldung-
Z 7892 IX b/42c betrifft einen Entfernungsmesser, bestehend aus einem Objektiv und
einer relativ dazu in Richtung der optischen Achse des Objektivs verstellbar angeordneten
Einstellscheibe, welche durch eine ganz oder teilweise aus doppelbrechendem Material
bestehende Prismenkombination gebildet ist, welche jeden eintretenden Strahl in
zwei Strahlen verschiedener Fortpflanzungsrichtung aufspaltet. Es handelt sich also
um einen Mischbild-Entfernungsmesser, der insbesondere für einäugige Spiegelreflex-Kameras
bzw. für nach dem gleichen Prinzip arbeitende kinematographische Aufnahmekameras
geeignet ist.
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Beim Mischbild-Entfernungsmesser werden bekanntlich zwei Bilder des
Aufnahmegegenstandes einander überlagert, so daß die Koinzidenz der beiden Teilbilder
nicht nur, wie beim Schnittbild-Entfernungsmesser, längs einer Trennungslinie überprüft
werden kann, sondern in allen Teilen des Sucherbildfeldes.
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Bei dem Entfernungsmesser nach dem Hauptpatent, bei welchem mindestens
eines der Teilprismen aus doppelbrechendem, vorzugsweise optisch einachsigem Material
besteht, wird vermöge der unterschiedlichen Brechung für Licht verschiedener Schwingungsrichtung
an der schräg zur Einfallsrichtung verlaufenden Fläche ein einfallender Lichtstrahl
natürlichen Lichtes in zwei Strahlen unterschiedlicher Ablenkung - und verschiedener
Polarisation - zerlegt. Bei der Anordnung einer solchen Prismenkombination in der
Sucherbildebene werden Strahlen zusammengeführt, welche die Eintrittspupille des
Sucherobjektivs in einem größeren gegenseitigen Abstand durchsetzt haben. Bei einer
Anordnung nach dem Hauptpatent liegen die geometrischen örter der scheinbaren Strahlenvereinigung
in der Prismenkombination auf einer Fläche, welche zur Eintritts- und Austrittsfläche
dieser Prismenkombination, und damit zur Lage des reellen Sucherbildes, geneigt
verläuft. Der Neigungswinkel ist beispielsweise bei Verwendung eines der Strahlenvereinigung
dienenden Wollaston-Prismas nahezu doppelt so groß wie der Divergenzwinkel der beiden
mit verschiedenem Polarisationsgrad ein solches Prisma durchsetzenden Lichtstrahlen.
Bei der Verwendung eines Wollaston-Prismas oder einer anderen, aus zwei Teilen bestehenden
Prismenkombination in einem Entfernungsmesser nach dem Hauptpatent ist es daher
notwendig, seine Abmessungen relativ klein zu halten, weil die durch das Prisma
bedingten Aberrationen mit der Größe der Lichtwegunterschiede für die nach dem Durchgang
zusammengeführten Strahlen und mit der Größe der brechenden Winkel stark zunehmen.
Ein Entfernungsmesser mit einem solchen Wollaston-Prisma ist daher nur in einem
kleinen zentralen Teil des Sucherbildfeldes möglich.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung der Anordnung nach
der Hauptpatentanmeldung. Erfindungsgemäß werden die die Prismenkombination bildenden
Teilprismen im Strahlengang der Spiegelreflektor-Suchereinrichtung derart angeordnet,
daß die geometrischen Örter der scheinbaren Strahlenvereinigung mit dem Ort des
reellen Sucherbildes zusammenfallen.
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Unter Anwendung der Erfindung ist es möglich, die Prismenkombination
relativ großflächig auszubilden, so daß sie einen großen Teil des Sucherbildfeldes,
gegebenenfalls sogar das ganze Sucherbildfeld, ausfüllt und damit eine Entfernungsmessung
im gesamten Sucherfeld ermöglicht.
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Eine besonders vorteilhafte Prismenkombination besteht aus mehr als
zwei Teilprismen, und zwar vorzugsweise aus drei Teilprismen, die zusammen eine
mindestens annähernd planparallele Platte bilden, wobei das innenliegende einen
Prismenwinkel hat, der doppelt so groß ist wie der der beiden außenliegenden. Alle
drei Teilprismen können aus doppelbrechendem Material bestehen, doch empfiehlt es
sich häufig, eine Prismenkombinaton zu wählen, bei welcher die beiden außenliegenden
Prismen aus Glas und nur das innenliegende Prisma aus optisch einachsigem Material
hergestellt ist (Abbe Prisma). Das empfiehlt sich insbesondere dann, wenn man aus
Kostengründen von der Verwendung von Kalkspat
absehen und für das
innenliegende Prisma ein hygroskopisches Material, wie z. B. NaN03, verwenden will.
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In Weiterführung des allgemeinen Erfindungsgedankens kann es schließlich
auch zweckmäßig sein, mehr als drei Teilprismen so zu kombinieren, daß die Fläche,
in welcher die geometrischen Örter der scheinbaren Strahlenvereinigung liegen, eine
bestimmte gewünschte Orientierung hat. Legt man Wert darauf, daß die optische Achse
des Sucherstrahlenganges durch eine Kombination von mehreren Prismen keine Ablenkung
erfährt, so wird man erstens, wie erwähnt, das erste und letzte Prisma mit dem Prismenwinkel
cp, die innenliegenden Prismen mit dem doppelten Prismenwinkel 2 9p ausführen und
zweitens die Orientierung der optischenAchsen so wählen, daß diese in sämtlichen
Prismen parallel der Eintrittsfläche und in Richtung des Lichtweges abwechselnd
parallel und senkrecht zu- den Prismenkanten der Teilprismen verläuft. Durch diese
Orientierung der optischen Achsen wird erreicht, daß jede Brechung zur Vergrößerung
des Divergenzwinkels beiträgt.
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Häufig besteht =der Wunsch, die Baumasse der Prismenkombination in
'Richtung, des -Lichtweges nicht zu groß werden zu lassen. Es ist' daher in manchen
Fällen angezeigt, sich mit einer Prismenkombination zu begnügen, bei welcher die
Prismenwinkel relativ klein sind, also auch der Divergenzwinkel zwischen den beiden
Teilstrahlengängen relativ klein bleibt. Die gewünschte Vergrößerung der Meßgenauigkeit
läßt sich dann dadurch bewirken, daß dem Sucherobjektiv an sich bekannte Mittel,
z. B. Spiegel oder rhombische Prismen, zur Vergrößerung des Abstandes der beiden
Eintrittspupillen (Basisvergrößerung) vorgesetzt werden.
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Im gleichen Sinne wirkt auch eine Steigerung der-Fernrohrvergrößerung
des Suchersystems, so daß es auch -angezeigt erscheinen kann, zum Zwecke der Steigerung
der Meßgenauigkeitvor das Sucherobjektiv Mittel zur Erhöhung der Fernrohrvergrößerung,
etwa inForm von afokalen Fernrohrvorsätzen, anzuordnen, vor allem dann, wenn es
nicht zweckmäßig erscheint, die Fernrohrvergrößerung durch den Übergang auf kurze
Okularbrennweiten zu vergrößern.
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Im folgenden sei die Erfindung an Hand der schematischen Zeichnungen
näher erläutert.
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F i g.1 zeigt als Ausführungsbeispiel eine aus zwei Teilprismen bestehende
Kombination (Wollaston-Prisma); F i g. 2 zeigt ein aus drei Teilprismen bestehendes
System; F i g. 3 veranschaulicht die Anordnung eines Prismensystems im Strahlengang
eines Spiegelreflex-Suchers; F i g. 4 zeigt die gleiche Anordnung mit aufgekitteter
Bildfeldlinse und einem Umkehrsystem.
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F i g.1 zeigt schematisch den Aufbau einer aus zwei Teilen bestehenden
Prismenkombinatiön, ein sogenanntes Wollaston-Prisma, das aus zwei Teilprismen I
und II mit dem Prismenwinkel-cp zusammengesetzt ist, die aus optisch einachsigem
Material bestehen. Im Prisma I liegt die optische Achse parallel zur Lichteintrittsfläche
und senkrecht zur Zeichenebene, angedeutet durch die beiden kleinen konzentrischen
Kreise. Im Prisma II liegt die optische Achse parallel zu der Lichtaustrittsfläche
und in der Zeichenebene, angedeutet durch einen Doppelpfeil. Die in Richtung der
optischen Achse schwingende Komponente der einfallenden Strahlen 1, 2, 3
gelangt
beim Übergang vom Prisma I nach II in ein optisch dichteres Medium, wird also an
der Trennfläche zwischen den beiden Prismen I und 1I zum Einfallslot hin gebrochen,
während die senkrecht zur optischen Achse schwingende Komponente hier vom dichteren
in das dünnere Medium gelangt, also vom Einfallslot weg gebrochen wird. Die einfallenden
Strahlen werden dadurch in je zwei Strahlen a und b zerlegt, die nach dem Austritt
aus dem Prisma gegen die Verlängerung des einfallenden Strahles nach entgegengesetzten
Richtungen um etwa gleich große Beträge abgelenkt erscheinen, deren Summe als Ablenkwinkel
s bezeichnet ist.
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Bei dem Strahl 3 ist der, unterschiedliche Polarisationszustand durch
Punkte und Striche angedeutet. Er- soll im folgenden außer Betracht bleiben, da
er für die Verwendung der Prismenkombination - für eine Entfernungsmessung nach
dem Mischbildprinzip ohne Bedeutung ist. Wie ersichtlich, liegen die geometrischen
Örter der scheinbaren -Strahlenzerle= gong, also die Schnittpunkte der austretenden
Strahlen bei deren Verlängerung nach rückwärts, auf einer Fläche, die mit der Austrittsfläche,
also einer achsensenkrechten Ebene, einen Winkel x bildet, wie in F i g. 1 durch
eine strichpunktierte Linie angedeutet. Für ein Wollaston-Prisma aus Kalkspat ergibt
sich- die- Größe von x näherungsweise aus tg x = - 0;64 - tg cp Benutzt man nun
ein Wollaston-Prisma für einen Mischbild-Entfernungsmesser, um zwei Strahlen zusammenzuführen,
ist zu beachten, daß im allgemeinen Koinzidenz zugleich nur jeweils für Bild= punkte
längs einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Linie eintreten kann.
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Durch Verkippen des Prismas um eine Achse, die senkrecht zur Zeichenebene
verläuft, wird im Sinne der Erfindung erreicht, daß die ganze Fläche, auf der die
geometrischen Örter der scheinbaren Strahlenvereinigung liegen, mit befriedigender
Genauigkeit mit dem vom Sucherobjektiv entworfenen reellen Bild zusammenfällt.
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- F-i g: 2 zeigt schematisch den Aufbau einer aus drei Teilen bestehenden
Prismenkombination mit den brechenden Mitteln 99i, (p2, 99" bei der durch aufeinanderfolgende
Brechungen an den zwei Grenzflächen der Prismen I und II bzw. II und
111,
die entgegengesetzt etwa gleich großen Winkel (p1 und 993 mit einer senkrecht zu
der Lichteinfafsrichtung verlaufenden Ebene bilden, erreicht wird, daß die Fläche,
in der die geometrischen Orter der scheinbaren Strahlenvereinigung liegen, mit genügender
Genauigkeit senkrecht zur Lichteinfallsrichtung verläuft, der Neigungswinkel also
vernachlässigbar klein ist. Stellt man ein solches Prisma aus Kalkspat mit der in
F i g. 2 angegebenen Lage der optischen Achsen her und macht 99,
= T1 sowie
99, = 2 (p1, so erhält man in Abhängigkeit von der Größe von (p für s und x folgende
Werte für das Licht der gelben Na-Linie:
| l 1 |
| 10,3° 7,17° 0,007- |
| 14,30 10,07° 0;015° |
| 20° 14,41° 0,043° |
Da bei dem Wöllaston-Prisma aus Kalkspat nach F i g.1 mit einem
Prismenwinkel von 99 = 20° die beiden austretenden Strahlen einen Winkel von E =
7,18° miteinander bilden und x = 6,415° wird, ist das in F i g. 2 schematisch dargestellte
Prisma für einen Mischbild-Entfernungsmesser nicht nur wegen des um drei Zehnerpotenzen
kleineren Winkels x günstiger, sondern auch deshalb, weil der Winkel s bei sonst
gleichen Abmessungen doppelt so groß ist und daher "die doppelte Meßgenauigkeit
erwartet werden kann.
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Benutzt man ein derartiges Prisma in der Sucherbildebene einer Schmalfilm-Spiegelreflexkamera,
so kann man ihm eine solche Größe geben, daß es das ganze Sucherbild ausfüllt, um
eine Entfernungseinstellung nach dem Mischbildprinzip an jeder Stelle des Sucherbildes
zu ermöglichen.
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Fi g. 3 zeigt schematisch die Anordnung einer dreiteiligen Prisnienkombination
innerhalb des Sucherstrahlenganges einer nicht dargestellten Spiegelreflex-Kamera.
Mit 4 ist das Sucherobjektiv bezeichnet. 5a und 5 b sind zwei Strahlen der
beiden Teilstrahlengänge, die durch die Prismenkombination 6 in Richtung der optischen
Achse abgelenkt werden. 7 ist eine Blende, durch welche die Sucherbegrenzung erfolgt,
8 eine Feldlinse und 9 die Sucherlupe (Augenlinse). Im Lichtweg zwischen 4 und 6
oder zwischen 8 und 9 wird im Regelfall durch an sich bekannte Mittel eine Bildumkehrung
vorgenommen, so daß sich für den Beobachter ein höhen- und seitenrichtiges Bild
ergibt.
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Die Lichtanteile der beiden durch die Prismenkombination 6 zu einem
Mischbild überlagerten Teilbilder und in den beiden etwa am Augenort liegenden überlagerten
Pupillen der beiden Teilstrahlengänge sind linear und senkrecht zueinander polarisiert.
Für den aus Richtung 5 a kommenden Teilstrahlengang wird Licht mit der Schwingungsrichtung
parallel zur Zeichenebene, für den aus 5 b kommenden Teilstrahlengang wird
Licht mit der Schwingungsrichtung senkrecht zur Zeichenebene nach dem Augenort (Ort
der sich überlagernden Austrittspupillen) abgelenkt. Die jeweils senkrecht dazu
schwingenden Komponenten des Lichtes werden durch die Prismenkombination 6 nach
entgegengesetzten Richtungen von der Achse abgelenkt und gelangen dadurch nicht
in das Beobachterauge. Bei groß bemessenem Durchmesser der Augenlinse 9 sind sie
als sogenannte Nebenpupillen sichtbar, die zu beiden Seiten der auf der optischen
Achse liegenden, durch das Prisma 6 überlagerten und für die Betrachtung des Mischbildes
maßgebenden beiden Teilpupillen liegen.
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F i g. 4 zeigt die Verwendung einer dreiteiligen Prismenkombination
in einem Sucherstrahlengang mit Linsenumkehrung. Dieser Weg ist vor allem dann angezeigt,
wenn das vom Sucherobjektiv entworfene reelle Bild in größerem Abstand von der Einblicksöffnung
liegt. In der schematisch dargestellten Anordnung bedeutet 10 eine Feldlinse,
11 das Umkehrsystem, 12 eine weitere Feldlinse und 13 die Augenlinse des
Okulars, mit dem das von dem Umkehr-System 11 entworfene reelle Bild betrachtet
wird. Die Sucherfeldbegrenzung erfolgt durch die am Ort dieses zweiten reellen Bildes
angeordnete Blende 14. Die Blende 15, die durch das Umkehrsystem 11 etwa in die
Ebene der Blende 14 abgebildet wird, hat nur die Aufgabe, Streulicht von den Randteilen
der Prismenkombination vom Sucherstrahlengang fernzuhalten. Durch die Feldlinse-10
wird die Eintrittspupille des nicht dargestellten Sucherobjektivs in der Öffnung
der Blende 16 entworfen, die in oder in Nähe -des Umkehrsystems 11 angeordnet ist.
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Durch die Prismenkombination 6 wird für den Teilstrahlengang 5 a die
parallel und für den Teilstrahlengang 5 b die senkrecht zur Zeichenebene
schwingende Komponente des Lichtes in Richtung der -optischen Achse abgelenkt.-
In der Öffnung der Blende 16 überlägern .sich dadurch die beiden Pupillen, die zu
den beiden Teilstrahlengängen gehören, welche das vom Beobachterauge gesehene Mischbild
ergeben. Die jeweils senkrecht dazu schwingenden Komponenten des Lichtes in den
beiden Teilstrahlengängen ergeben Strahlen, die durch das Prisma 6' nach entgegengesetzten
Richtungen, etwa gleich weit, seitlich abgelenkt und durch die Blende 16 abgefangen
werden. Bei Betrachtung der etwa am Augenort liegenden Austrittspupille etwa mit
einer Lupe sieht man daher nur zwei sich in einer gemeinsamen Austrittspupille überlagernde
Teilpupillen, die von den im Teilstrahlengang 5a parallel zur Zeichenebene und im
Teilstrahlengang 5 b senkrecht zur Zeichenebene schwingenden Komponenten
herrühren.