DE19948639A1 - Optisches System für eine Scharfeinstellnachweisvorrichtung - Google Patents

Abstract

Ein optisches System für eine Scharfeinstellnachweiseinrichtung (30) zum Nachweisen der Scharfeinstellung einer Hauptoptik (51) in Bezug auf eine Bildaufnahmeebene (12) hat eine Scharfeinstellnachweisfläche (23), die in einer zur Bildaufnahmeebene (12) äquivalenten Ebene (17) angeordnet ist. Ein erstes Ablenkelement (35) dient zum Ablenken des von der Hauptoptik (51) durch die Scharfeinstellnachweisfläche (23) hindurchgelangten Lichtes in eine erste Richtung. Eine Kondensoroptik (31) bündelt das von dem ersten Ablenkelement (35) abgelenkte Licht. Ein zweites Ablenkelement (25) lenkt das durch die Kondensoroptik (31) hindurchgelangte Licht in eine von der ersten Richtung verschiedene zweite Richtung. Ein Lichtaufnahmeelement (29) nimmt das von dem zweiten Ablenkelement (25) abgelenkte Licht auf. Die Kondensoroptik (31) ist derart angeordnet, daß das Licht im Bereich ihrer Meridionalebene durch sie hindurchtritt.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches System für eine Scharfeinstellnachweisvor­ richtung, die für einen optischen Apparat, wie z. B. eine einäugige Spiegelreflex­ kamera, geeignet ist.

Fig. 1 zeigt eine bekannte einäugige Spiegelreflexkamera 10. Die Kamera 10 hat ein Aufnahmeobjektiv 51 als Hauptoptik zum Erzeugen eines Bildes auf einem Film 12. Eine passive TTL (durch die Linse) Scharfeinstellnachweiseinrichtung 21 ist im Bodenbereich eines Kameragehäuses 11 der einäugigen Spiegelreflexka­ mera 10 angeordnet. Ein Teil des durch das Aufnahmeobjektiv 51 hindurchge­ langten Lichtes gelangt durch einen halbdurchlässigen Spiegelbereich 14 eines Hauptspiegels 13. Anschließend wird das Licht von einem unteren Spiegel 15 zu der Scharfeinstellnachweiseinrichtung 21 abgelenkt.

In Fig. 1 sind die X-, Y- und Z-Richtung definiert. Die Z-Richtung ist parallel zur optischen Achse des Aufnahmeobjektivs 51. Die X-Richtung ist parallel zu einer äquivalenten optischen Achse des Aufnahmeobjektivs 51 nach der Reflektion durch den unteren Spiegel 15. Die Y-Richtung ist rechtwinklig zur X- und zur Z- Richtung.

Die Scharfeinstellnachweiseinrichtung 21 hat ein Gehäuse 21a, in dem eine Kon­ densorlinse 31, ein Spiegel 25, zwei Vereinzelungslinsen 27a und 27b und ein Zeilensensor 29 angeordnet sind. Der Zeilensensor 29 hat eine große Anzahl Bildpunktaufnehmer, die in Y-Richtung angeordnet sind. Der Strahlengang in der Scharfeinstellnachweiseinrichtung 21 ist außerdem in Fig. 2 schematisch darge­ stellt. In das Gehäuse 21a ist eine Öffnung 23 gebohrt, die die Scharfeinstell­ nachweisfläche bestimmt. Die Öffnung 23 ist in einer zur Filmebene äquivalenten Ebene 17 angeordnet. Das durch die Öffnung 23 hindurchgelangte Licht wird von der Kondensorlinse 31 gebündelt und anschließend von dem Spiegel 25 abge­ lenkt. Die Vereinzelungslinsen 27a und 27b teilen das von dem Spiegel 25 abge­ lenkte Licht in zwei Bereiche und erzeugen Bilder auf verschiedenen Bereichen 29a und 29b auf dem Zeilensensor 29. In Fig. 2 gelangt Licht 21LC durch den mittleren Bereich der Öffnung 23, und Licht 21LO gelangt durch den Randbereich der Öffnung 23. Die Eintrittspupillen der Scharfeinstellnachweiseinrichtung 21 werden durch Ovale 21P wiedergegeben. Die Eintrittspupillen 21P sind als Flä­ chen definiert, die den Eintrittspupillen der Vereinzelungslinsen 27a und 27b durch die Kondensorlinse 31 und die Öffnung 23 optisch zugeordnet sind.

Weil die Beziehung zwischen den Positionen der auf dem Zeilensensor 29 er­ zeugten Bilder die Scharfeinstellbedingung des Aufnahmeobjektivs 51 in Bezug auf den Film 12 wiedergibt, läßt sich die Scharfeinstellbedingung durch Berech­ nen von Ausgangssignalen von dem Zeilensensor 29 nachweisen.

Das Verkleinern der Kamera erfordert einen kompakten Aufbau der Scharfein­ stellnachweiseinrichtung 21, was außerdem ein Verkleinern des Gehäuses 21a erfordert. Andererseits muß aber eine vorbestimmte optische Weglänge einge­ halten werden, damit das Überlagern der vereinzelten Bilder auf dem Zeilensen­ sor 29 verhindert wird. Wenn sich der Strahlengang entlang einer Diagonalen des Gehäuses erstreckt, wird der vorhandene Raum in dem Gehäuse der Scharfein­ stellnachweiseinrichtung am effektivsten genutzt.

Fig. 3 zeigt ein optisches System in einer verbesserten Scharfeinstellnachweis­ einrichtung 22. Eine Kondensorlinse 31 ist bei einer in ein Gehäuse 22a gebohr­ ten Öffnung 23 angeordnet. Die Kondensorlinse 31 ist in Bezug auf die Mitte der Öffnung 23 zur von einem Zeilensensor 29 abgewandten Seite dezentriert, wo­ durch in die Scharfeinstellnachweiseinrichtung 22 einfallendes Licht 21L zur von dem Zeilensensor 29 abgewandten Richtung abgelenkt wird. Das abgelenkte Licht wird von dem Spiegel 25 zu dem Zeilensensor 29 abgelenkt und auf diesen durch die Vereinzelungslinsen 27a und 27b eingestrahlt. Fig. 4 zeigt die Ablenk­ funktion der dezentrierten Kondensorlinse 31. Die rechtwinklige Öffnung 22 ist im Randbereich der Kondensorlinse 31 angeordnet, wie in Fig. 5 gezeigt, in der die Öffnung 23 in Richtung der optischen Achse O der Kondensorlinse 31 gezeigt ist.

Der Spiegel 25 ist diagonal gegenüber dem Zeilensensor 29 angeordnet, wodurch der Strahlengang zwischen dem Spiegel 25 und dem Zeilensensor 29 entlang der Diagonalen des Gehäuses 22a verläuft. Auf diese Weise wird der vorhandene Raum in dem Gehäuse 22a der Scharfeinstellnachweiseinrichtung 22 am effektiv­ sten genutzt.

Allerdings hat die Scharfeinstellnachweiseinrichtung 22 einen Nachteil dadurch, daß die Austrittspupille des Aufnahmeobjektivs 51 und die Eintrittspupillen 21P der Scharfeinstellnachweiseinrichtung 22 wegen Koma nicht zusammenfallen. Die dezentrierte Anordnung der Kondensorlinse 31 verursacht Koma bei dem Licht. Außerdem ist die Koma um so größer, je größer der Abstand von der optischen Achse O ist. Weil die Koma den Ablenkwinkel des durchgehenden Lichtes ändert, ist der Ablenkwinkel von durch den Randbereich der Öffnung 23 hindurchgelan­ gendem Licht 21LO größer als der Ablenkwinkel von durch die Mitte der Öffnung 23 hindurchgelangendem Licht 21LC, wie in Fig. 6 gezeigt. Aus diesem Grund sind die Eintrittspupillen 21P der Scharfeinstellnachweiseinrichtung 22 derart ge­ bogen, daß die Randbereiche aufwärts gebogen sind, wie in Fig. 7 gezeigt. Da­ durch kann es passieren, daß die Austrittspupille 51P des Aufnahmeobjektivs 51 nicht mit den Eintrittspupillen 21P der Scharfeinstellnachweiseinrichtung 22 zu­ sammenfällt.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Beispiel sind die äußeren Bereiche der Eintrittspupil­ len 21P schraffiert dargestellt. Diese äußeren Bereiche liegen nicht in der Aus­ trittspupille 51P, wodurch sich Unterschiede zwischen den von dem Zeilensensor 29 nachgewiesenen Helligkeitsverteilungen und der tatsächlichen Helligkeitsver­ teilung ergeben. Dies führt zu einem Fehler in dem Scharfeinstellnachweis. Folg­ lich erlaubt die dezentrierte Anordnung der Kondensorlinse 31 bei der Scharfein­ stellnachweiseinrichtung 22 nur einen engen Scharfeinstellnachweisbereich in der Mitte der äquivalenten Filmebene 17, um einen Fehler beim Scharfeinstellnach­ weis zu vermeiden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein optisches System für eine Scharfeinstellnach­ weiseinrichtung anzugeben, das eine große Scharfeinstellnachweisfläche bei ei­ nem kompakten Aufbau ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein optisches System für eine Scharfeinstellnach­ weiseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Mit dieser Anordnung wird der Strahlengang einmal in die erste Richtung und dann in die zu dieser entgegengesetzte zweite Richtung abgelenkt. Dadurch wird eine Diagonalanordnung des Strahlenganges zwischen dem zweiten ablenkenden Element und dem Lichtaufnehmer in einem Gehäuse der Scharfeinstellnachweis­ einrichtung ermöglicht, wodurch der vorhandene Raum in dem Gehäuse am ef­ fektivsten verwendet werden kann. Außerdem läuft das Licht entlang der Meridio­ nalebene der Kondensorlinse, wodurch sich der Effekt der Koma reduziert. Aus diesem Grund fällt die Austrittspupille der Hauptoptik mit den Eintrittspupillen der Scharfeinstellnachweiseinrichtung zusammen. Als Ergebnis läßt sich die tatsäch­ liche Helligkeitsverteilung präzise mit dem Lichtaufnehmer bestimmen, auch wenn die Scharfeinstellnachweiseinrichtung eine große Scharfeinstellnachweisfläche hat.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegen­ stand der Unteransprüche. Sie werden an Hand der nachfolgenden Beschreibung deutlich.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das optische System einer einäugigen Spiegelreflexkamera mit einer bekannten Scharfeinstellnachweiseinrichtung,

Fig. 2 den Strahlengang der Scharfeinstellnachweiseinrichtung von Fig. 1 in schematischer Darstellung,

Fig. 3 das optische System einer weiteren bekannten Scharfeinstellnach­ weiseinrichtung,

Fig. 4 die Funktion einer dezentrierten Kondensorlinse bei der Scharfein­ stellnachweiseinrichtung von Fig. 3,

Fig. 5 die Beziehung zwischen einer Öffnung und der Kondensorlinse der Scharfeinstellnachweiseinrichtung von Fig. 3,

Fig. 6 den Effekt der Koma bei der Scharfeinstellnachweiseinrichtung von Fig. 3,

Fig. 7 die Beziehung zwischen der Austrittspupille des Aufnahmeobjektivs und den Eintrittspupillen der Scharfeinstellnachweiseinrichtung von Fig. 3,

Fig. 8 das optische System einer Scharfeinstellnachweiseinrichtung als er­ stes Ausführungsbeispiel,

Fig. 9 den Strahlengang der Scharfeinstellnachweiseinrichtung von Fig. 8,

Fig. 10 die Beziehung zwischen einer Öffnung und einer Kondensorlinse der Scharfeinstellnachweiseinrichtung von Fig. 8,

Fig. 11 die Beziehung zwischen der Austrittspupille des Aufnahmeobjektivs und den Eintrittspupillen der Scharfeinstellnachweiseinrichtung von Fig. 8, und

Fig. 12 den Strahlengang einer Scharfeinstellnachweiseinrichtung als ein zweites Ausführungsbeispiel.

Fig. 8 zeigt das optische System einer Scharfeinstellnachweiseinrichtung 30 als ein erstes Ausführungsbeispiel. Die Scharfeinstellnachweiseinrichtung 30 wird z. B. in einer einäugigen Spiegelreflexkamera verwendet, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Definitionen der X-, Y- und Z-Richtungen in Fig. 8 entsprechen denen in Fig. 1. Die Scharfeinstellnachweiseinrichtung 30 bestimmt die Scharfeinstellbedingung eines Aufnahmeobjektivs 51 (vgl. Fig. 1) als Hauptoptik in Bezug auf einen Film 12 als Bildaufnahmeebene. Licht 21L verläuft entlang der optischen Achse des Aufnahmeobjektivs und fällt auf die Scharfeinstellnachweiseinrichtung 30 ein. Das Licht 21L entspricht einem der Hauptstrahlen für die Scharfeinstellnachweisein­ richtung 30.

Die Scharfeinstellnachweiseinrichtung 30 hat ein Gehäuse 30a, in dem ein Keilprisma 35, eine Kondensorlinse 31, ein Spiegel 25, zwei Vereinzelungslinsen 27a und 27b und ein Zeilensensor 29 angeordnet sind. Der Zeilensensor 29 hat eine große Anzahl Bildpunktaufnehmer, die in Y-Richtung angeordnet sind. Fig. 9 zeigt den Strahlengang der Scharfeinstellnachweiseinrichtung 30, wobei der Spiegel 25 weggelassen ist. Eine Öffnung 23 ist als Scharfeinstellnachweisfläche in das Gehäuse 30a gebohrt. Die Öffnung 23 ist auf einer zur Filmebene äquiva­ lenten Ebene 17 angeordnet.

Das Keilprisma 35 ist ein erstes ablenkendes Element zum Ablenken des von dem Aufnahmeobjektiv durch die Öffnung 23 gelangenden Lichtes in eine erste Richtung, die von der Richtung zu dem Zeilensensor 29 abgewandt ist. In ande­ ren Worten ist die erste Richtung von der Anordnungsrichtung der Bildpunktauf­ nehmer des Zeilensensors 29 verschieden. Das von dem Keilprisma 35 abge­ lenkte Licht 21L ist in eine Ecke des Gehäuses 30a gerichtet.

In dem von dem Keilprisma 35 abgelenkten Strahlengang des Lichtes 21L ist die Kondensorlinse 31 zum Bündeln des von dem Keilprisma 35 abgelenkten Lichtes angeordnet. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind das Keilprisma 35 und die Kondensorlinse 31 zwei verschiedene Bauteile.

Die Kondensorlinse 31 ist so angeordnet, daß das Licht 21L entlang ihrer opti­ schen Achse O verläuft. Das heißt, die Kondensorlinse 31 ist gegen die äquiva­ lente optische Achse des Aufnahmeobjektivs verkippt, die der Richtung des Lichts 21 L vor dem Ablenken durch das Keilprisma 35 entspricht. Weil die Öffnung 23 außerdem eine rechtwinklige Form hat, wie in Fig. 10 gezeigt, verläuft das durch die Öffnung 23 hindurchgelangte Licht in etwa entlang der Meridionalebene der Kondensorlinse 31 durch diese. Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen der Öffnung 23 und der Kondensorlinse 31 unter Berücksichtigung der Funktion des Keilpris­ mas 35. Weil das durch die Öffnung 23 hindurchgelangte Licht durch die Konden­ sorlinse 31 in etwa entlang ihrer Meridionalebene verläuft, läßt sich der Effekt der Koma verringern.

Das von der Kondensorlinse 31 gebündelte Licht wird dann von dem Spiegel 25 abgelenkt. Der Spiegel 25 dient als ein zweites ablenkendes Element zum Ablen­ ken des durch die Kondensorlinse 31 hindurchgelangten Lichtes in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Das von dem Spiegel 25 abgelenkte Licht ist auf den Zeilensensor 29 gerichtet. Der Spiegel 25 ist in einer Ecke des Gehäuses 30a angeordnet, und der Zeilensensor 29 ist in der diagonal gegenüberliegenden Ecke des Gehäuses 30a angeordnet. Auf diese Weise läßt sich eine Diagonalanordnung des Strahlenganges zwischen dem Spiegel 25 und dem Zeilensensor 29 in dem Gehäuse 30a erreichen, wodurch der vorhandene Raum in dem Gehäuse 30a am effektivsten genutzt werden kann. Das heißt, die vorbestimmte Länge des Strahlenganges läßt sich bei einer kompakten Größe der gesamten Einrichtung erhalten. Das von dem Spiegel 25 abgelenkte Licht wird von den Vereinzelungslinsen 27a und 27b in zwei Bereiche aufgeteilt, wodurch Bilder auf verschiedenen Bereichen des Zeilensensors 29 erzeugt werden. Der Zeilensensor 29 ist ein Lichtaufnehmer zum Aufnehmen des von dem Spiegel 25 abgelenkten Lichtes. Weil die Beziehung zwischen den Positionen der auf dem Zeilensensor 29 erzeugten Bilder die Scharfeinstellbedingung des Aufnahmeob­ jektivs in Bezug auf den Film wiedergibt, läßt sich diese Scharfeinstellbedingung durch Berechnen von Ausgangssignalen von dem Zeilensensor 29 bestimmen.

Mit der Anordnung des ersten Ausführungsbeispiels verläuft das Licht in etwa im Bereich der Meridionalebene der Kondensorlinse 31, wodurch sich der Effekt der Koma reduziert. Auf diese Weise fällt die Austrittspupille 51P des Aufnahmeobjek­ tivs mit den Eintrittspupillen 21P der Scharfeinstellnachweiseinrichtung 30 zu­ sammen. Im einzelnen können die Eintrittspupillen 21P selbst dann in der Aus­ trittspupille 51P zu liegen kommen, wenn die Scharfeinstellnachweiseinrichtung eine große Scharfeinstellnachweisfläche hat, weil die Eintrittspupillen 21P nicht gebogen sind, wie in Fig. 11 gezeigt. Folglich läßt sich die tatsächliche Hellig­ keitsverteilung präzise mit dem Zeilensensor 29 bestimmen.

Fig. 12 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Bei dem zweiten Ausführungsbei­ spiel sind das Prisma und die Kondensorlinse zu einer einzigen Kondensoreinheit 41 zusammengefaßt. Die Kondensoreinheit 41 hat die gleiche optische Funktion wie die Kombination des Prismas 35 und der Kondensorlinse 31 bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Der übrige Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels ent­ spricht dem des ersten Ausführungsbeispiels. Das optische System des zweiten Ausführungsbeispiels hat ebenfalls die Öffnung 23, den Spiegel 25, die Verein­ zelungslinsen 27a und 27b und den Zeilensensor 29. Fig. 12 ist eine Darstellung ähnlich Fig. 9 und zeigt den Strahlengang der Scharfeinstellnachweiseinrichtung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei der Spiegel 25 weggelassen ist.

Wie in Fig. 12 gezeigt, hat die Kondensoreinheit 41 auf ihrer der Öffnung 23 zu­ gewandten Seite eine ebene erste Fläche 42, die gegen die äquivalente Film­ ebene 17 geneigt ist, um das einfallende Licht in die erste Richtung abzulenken. Die zweite Fläche 43 der Kondensoreinheit 41 ist gewölbt. Die gewölbte Fläche 43 hat eine Brechkraft zum Bündeln des Lichtes. Sie kann sphärisch oder asphä­ risch sein. Die gewölbte Fläche 43 ist so angeordnet, daß das Licht in etwa im Bereich der Meridionalebene der Kondensoreinheit 41 verläuft.

Das durch die Öffnung 23 hindurchgelangende Licht wird von der Kondensorein­ heit 41 abgelenkt und gebündelt, um anschließend von dem Spiegel 25 abgelenkt zu werden (vgl. Fig. 8). Das von dem Spiegel 25 abgelenkte Licht wird von den Vereinzelungslinsen 27a und 27b in zwei Bereiche aufgeteilt, wodurch Bilder in verschiedenen Bereichen des Zeilensensors 29 erzeugt werden.

Mit der Anordnung des zweiten Ausführungsbeispiels verläuft das Licht entlang der Meridionalebene der Kondensoreinheit 41, wodurch der Effekt der Koma re­ duziert wird. Somit fällt die Austrittspupille des Aufnahmeobjektivs mit den Ein­ trittspupillen der Scharfeinstellnachweiseinrichtung in gleicher Weise zusammen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Folglich läßt sich die tatsächliche Hellig­ keitsverteilung mit dem Zeilensensor 29 präzise bestimmen.

Außerdem reduziert die Verwendung der Kondensoreinheit 41 die Anzahl der op­ tischen Elemente, wodurch die Montage und die Justierung erleichtert werden.

Die Erfindung läßt sich nicht nur auf Scharfeinstellnachweiseinrichtungen mit ho­ rizontalen Scharfeinstellnachweisflächen (die Öffnung 23) anwenden, sie kann auch bei Scharfeinstellnachweiseinrichtungen mit einer vertikalen Scharfeinstell­ nachweisfläche verwendet werden. In diesem Fall ist die Öffnung 23' in vertikaler Richtung angeordnet, wie in Fig. 10 gezeigt, damit das Licht im Bereich der verti­ kalen Meridionalebene verläuft.

Claims (6)

1. Optisches System für eine Scharfeinstellnachweiseinrichtung (30) zum Nachweisen der Scharfeinstellung einer Hauptoptik (51) in Bezug auf eine Bildaufnahmeebene (12) mit einer Scharfeinstellnachweisfläche (23), die in einer zur Bildaufnahmeebene (12) äquivalenten Ebene (17) angeordnet ist, einem ersten Ablenkelement (35) zum Ablenken des von der Hauptoptik (51) durch die Scharfeinstellnachweisfläche (23) gelangten Lichtes in eine erste Richtung, einer Kondensoroptik (31) zum Bündeln des von dem ersten Ab­ lenkelement (35) abgelenkten Lichtes, die derart angeordnet ist, daß das Licht in etwa entlang ihrer Meridionalebene verläuft, einem zweiten Ablenk­ element (25) zum Ablenken des durch die Kondensoroptik (31) hindurchge­ langten Lichtes in eine von der ersten Richtung verschiedene zweite Rich­ tung, und mit einem Lichtaufnahmeelement (29) zum Empfangen des von dem zweiten Ablenkelement (25) abgelenkten Lichtes.

2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das er­ ste Ablenkelement ein Prisma (35) ist, und daß das zweite Ablenkelement ein Spiegel (25) ist.

3. Optisches System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensoroptik (31) in Bezug auf eine äquivalente optische Achse der Hauptoptik (51) derart geneigt ist, daß das von dem Prisma (35) abgelenkte Licht in etwa im Bereich ihrer Meridionalebene durch die Kondensoroptik (31) verläuft.

4. Optisches System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Prisma (35) und die Kondensoroptik (31) verschiedene Bauelemente sind.

5. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste Ablenkelement und die Kondensoroptik als eine Kondensoreinheit (41) ausgeführt sind.

6. Optisches System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensoreinheit (41) an ihrer der Scharfeinstellnachweisfläche (23) zuge­ wandten Seite eine ebene Fläche (42) hat, und daß die Kondensoreinheit (41) auf ihrer von der ebenen Fläche (42) abgewandten Seite eine gewölbte Fläche (43) hat.