DE2152790A1 - Reflexkamera - Google Patents

Description

Polaroid Corporation, Cambridge, Massachusetts, USA.

Reflexkamera

Die Erfindung bezieht sich auf photographische Apparate der Spiegelreflexbauart und insbesondere auf eine Kamera, bei der ein Bild, das durch das Licht einer Eintrittspupille erzeugt wird, an einer in vorbestimmter Weise entfernt liegenden Austrittspupille betrachtet werden kann.

Es sind verschiedene optische Vorkehrungen getroffen worden, um in präziser Weise das Licht, das von einer Punktlichtquelle austritt oder auszutreten scheint, nach einem entfernt liegenden Punkt hin abzubilden. Derartige Vorrichtungen haben sich bei verschiedenen photographischen Anwendungen als nützlich erwiesen und darüber hinaus auch in spektroskopischen und spektrometrisehen Vorrichtungen.

Es ist seit langem bekannt, daß ein konkaver kugelförmiger Spiegel benutzt werden kann, um Licht von einer Punktlichtquelle nach einem entfernt liegenden Punkt zu reflektieren. Um eine

209848/0991

solche Reflexion zu bewirken, ist es oft notwendig, daß die Punktlichtquelle gegenüber der optischen Achse des Hohlspiegels versetzt liegt. Die Einfachheit der Herstellung eines solch sphärisch gestalteten Spiegels läßt die Anwendung eines solchen" Spiegels zweckmäßig erscheinen.

Nicht selten ist es jedoch notwendig, daß die zur Abbildung einer reellen oder scheinbaren Punktlichtquelle an einem anderen Punkt benutzten optischen Mittel im wesentlichen flach ausgebildet sind. Wenn dies der Fall ist, greift man gewöhnlich zu einem Spiegel, der das Prinzip der Fresnel-Linse benutzt. Ein solcher Spiegel kann als konkav-sphärischer Spiegel angesehen werden, der in eine Vielzahl von Kegelstümpfen unterteilt ist, von denen ,£äer durch Schnitt eines Paares paralleler Ebenen mit der Spiegelnormalen zur optischen Achse hiervon erzeugt wird. Wenn jeder der Kegelstümpfe konzentrisch auf einer flachen Oberfläche angeordnet wird, dann erhält man eine reflektierende Fläche, die etwa die gleiche optische Qualität hat wie der sphärisch gestaltete Spiegel, die ^doch im wesentlichen eben ausgebildet ist. In der Beschreibung wird eine solche ebene Annäherung eines konkaven sphärisch gestalteten Spiegels als "Spiegel der Fresnel-Bauart" bezeichnet.

Es ist leicht einzusehen, daß ein Spiegel von der Fresnel-Bauart gegenüber dem konkav-sphärischen Spiegel bei vielen Anwendungen zu bevorzugen ist und zwar, wenn nicht auch aus anderen Gründen, dann zumindest wegen seiner Kompaktheit und Einfachheit der Herstellung.

Leider ergeben sich bei der Benutzung konkav-sphärischer Spiegel oder bei Benutzung äquivalenter Fresnel-Spiegel verschiedene Nachteile, wenn versetzt zur optischen Achse Abbildungen gefordert werden. Es kommt dann zu einer Bildverzerrung infolge der Aberrationen des Spiegelaufbaus, z.B. Astigmatismus und Koma. Das Koma

209848/0991

ist eine Aberration, die nur Punkte beeinflußt, die gegenüber der optischen Achse versetzt sind und es ist auch bekannt, daß das Koma direkt proportional dem Abstand der Punkte von der optischen Achse ist. Es ist auch bekannt, daß der Astigmatismus sich mit dem Quadrat der Bildhöhe ändert und, obgleich konkav-sphärisch gestaltete Spiegel und entsprechende Fresnel-Linsen aus den geschilderten Gründen wünschenswert in der Anwendung sind, ergeben sieh jedoch hier erhebliche Schwierigkeiten wegen der bedeutsamen Komafehler und der Astigmatismusfehler, die hierdurch eingeführt werden. Um eine punktweise Reflexion zu erlangen ohne Astigmatismusfehler oder Komafehler zu erhalten, ist ein neuartiger Spiegel entwickelt worden, der in der gleichzeitig mit vorliegender Anmeldung eingereichten Zusatzpatentanmeldung zu ρ 21 18 120.4-51 beschrieben ist (Prioritätsbegründete US-Patentanmeldung Serial No. 83030). Dieser in der Parallelanmeldung beschriebene Spiegel weist eine Vielzahl diskreter Facetten auf, die jeweils so orientiert sind, daß Licht, welches von einer wirklichen oder scheinbaren Punktlichtquelle herrührt, reflektiert und nach einem entfernt liegenden Punkt abgebildet wird.

Es hat sich gezeigt, daß bei gewissen Anwendungen eine extrem hohe optische Genauigkeit erforderlich ist und daß es schwierig ist, einen aus solchen Facetten bestehenden Spiegel wirtschaftlich und genau herzusteilen.

Die Erfindung betrifft eine neuartige Spiegelreflexkamera mit einem Bildreflexionsspiegel, der das Bild der Eintrittspupille oder einer Punktlichtquelle nach einem entfernt liegenden vorbestimmten Punkt oder nach einer Austrittspupille reflektiert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Funktion ohne Einführung wesentlicher Aberrationsfehler, wie Koma oder Astigmatismus, durchführen zu können.

209848/0991

Gemäß der Erfindung weist die relativ ebene Reflexionsoberfläche eine Vielzahl ellipsoidaler Segmente auf, von denen jedes so orientiert ist, daß Licht, welches von einer reellen oder scheinbaren Punktlicttquelle herrührt, reflektiert und in einem entfernt liegenden Punkt abgebildet wird. Außerdem schafft die Erfindung eine Vorrichtung, um zu gewährleisten, daß im wesentlichen das gesamte Licht, das die Eintrittspupille eines optischen Systems durchläuft, nach einer vorbestimmten entfernt liegenden Austrittspupille übertragen wird.

Man muß sich eine ebene Oberfläche vorstellen, die mit einer Vielzahl aneinanderstoßender, konzentrischer, ellipsoidaler Segmente bedeckt ist. Ferner ist zu bemerken, daß zwei konjugierte Punkte außerhalb der ebenen Oberfläche angeordnet sind, wobei jedes der ellipsoidalen Segmente einem Schnitt eines Bllipsoiden entspricht, der die konjugierten Punkte als Brennpunkte besitzt und eine ebene Oberfläche aufweist; ein Ellipsoid,der Brennpunkte in der vorerwähnten Weise besitzt und eine Reflexionsoberfläche hat, reflektiert das Licht, das von einem Brennpunkt austritt, nach dem anderen Brennpunkt. Es ist klar, daß jedes der öllipsoidalen Segmente, welches auf der Oberfläche von sukzessive größeren Ellipsoiden liegt, die einen gemeinsamen Brennpunkt haben, in gleicher Weise jedes Licht reflektieren, das auf einem solchen Segment auftrifft, und zwar von dem einen Brennpunkt aach dem anderen.

be
Auf diese Weise/wirken die ebenen Oberflächen, die aus einer Vielzahl ellipsoidaler Segmente bestehen, die Abbildung einer Eintrittspupille (wobei der Brennpunkt in der Mitte dieser Eintrittspupille liegt) so nach dem anderen Brennpunkt, daß dieser wiederum im Zentrum des entworfenen Bildes liegt.

Demgemäß bezweckt die Erfindung,eine Kamera mit reflektierenden Mitteln zu schaffen, die Licht von einer festen Punktlichtquelle nach einem anderen vorbestimmten Punkt richten.

209848/0991

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine optische, von Aberrationsfehlern möglichst freie Vorrichtung zu schaffen, um Licht, das von einer reellen oder scheinbaren Punktlichtquelle ausgeht, nach einem vorbestimmten Punkt abzubilden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine relativ ebene Reflexionsoberfläche zur Benutzung in einem Betrachtungssystem einer Spiegelreflexkamera zu schaffen, um eine Betrachtung des Bildes versetzt zur optischen Achse zu ermöglichen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Betrachtungssystem für eine Spiegelreflexkamera zu schaffen, die einen Schirm aufweist, auf dem das Bild erzeugt wird, wobei der Schirm so ausgebildet ist, daß er das von einem entfernt liegenden Gegenstand empfangene Bild in maximaler Weise ausnutzt und nach einer entfernt liegenden Betrachtungsstation reflektiert.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine reflektierende optische Errichtung zu schaffen, die im wesentlichen eben ausgebildet und durch eine Reihe angrenzender reflektierender gestaffelter Oberflächen ungleichförmiger Steigung charakterisiert ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine refraktive optische Vorrichtung zu schaffen, die im wesentlichen eben ausgebildet und durch eine Reihe aneinandergrenzender gestaffelter Oberflächen nicht gleichförmiger Steigung gekennzeichnet ist.

Nachstehend werden AusfUhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Spiegelreflexkamera gemäß der Erfindung,

Pig. 2 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer bekannten Vorrichtung zur punktweisen Reflexion,

•A 209848/0991

Pig. 3 eine perspektivische Ansicht einer verbesserten Bilderzeugungs·

einrichtung,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, die einige der Prinzipien der

Erfindung verkörpert,
Pig. 5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausgestaltung der

Erfindung, teilweise im Schnitt,
Fig. 6 eine perspektivische Anjecsicht einer zweiten Ausführungsform

des erfindungsgemäßen Spiegels, teilweise im Schnitt, Fig. 7 eine Draufsicht auf den in Pig.5 dargestellten Spiegel, Fig. 8 eine Draufsicht auf den in Fig.6 dargestellten Spiegel, Fig. 9 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht des

bekannten Spiegels nach Fig.3*
Fig.10 eine perspektivische Teilansicht der Oberfläche der Spiegel

gemäß Fig.5 und 6,
Fig.11 eine abgebrochene perspektivische, teilweise im Schnitt gezeichnete Darstellung einer dritten AusfuhrurjBform de-r Erfindung.

Fig.l zeigt eine photographische Kamera 10, die in einer vorderen Kammer 12 das Belichtungssteuersystem mit sämtlichen Teilen enthält, die zur Einstellung des durch das Objektiv eintretenden Lichts erforderlich sind. Diese bestehen aus einer Aperturblende 15 innerhalb des Objektivs 14 und einem Zwischenlinsenverschluß 16, der durch einen Auslöser 18 betätigt wird, sowie einer nicht dargestellten elektronischen Steuerschaltung und zwei Quetschwalzen 20 und 22 zur Behandlung der Filmverbände.

Die Spiegelreflexkamera 10 weist einen Träger 24 für eine Filmkassette 26 auf. Die am weitesten obenliegende Oberfläche der Reflexkamera 10 weist eine langgestreckte obere Wand 28 auf, die einen Betrachtungsspiegel 30 trägt. Die langgestreckte Wand 28 ist mit einem kürzeren Vorderwandabschnitt 32 verbunden und beide Wandabschnitte dienen zur Halterung des Suchers 3²J-* Die innerhalb des Trägers an-

209848/0991

geordnete Filmkassette 26 hat die Form eines dünnen Parallelepipeds mit einem obenliegenden offenen Abschnitt, dessen rechteckiger Umfang durch eine integral geformte Lippe 40 definiert ist. Das am weitesten nach vorn weisende Ende der Filmkassette 26 weist einen Wegzugsschlitz 42 auf, der auf den Einlauf der Quetschwalzen 20 und 22 ausgerichtet ist. Die Filmkassette 26 kann auswechselbar am Träger 24 durch nicht dargestellte Mittel festgelegt werden, so daß sie dauernd genau und dauerhaft so angeordnet ist, daß die Belichtungsebene 44 im untersten Umfang der Filmöffnung, die durch die Lippe 40 definiert wird, liegt.

Genau in der BeIichtungsebene 44 befindet sich der jeweils oberste Filmverband 46*. der Kassette 26. Die Filmverbände können gemäß den Lehren der US-Patentschrift 3 415 646 ausgebildet sein. Die Filmverbände weisen sämtliche Materialien auf, die notwendig sind, um ein positives photographisches Bild direkt zu erzeugen. Jeder Filmverband 46 ist so aufgebaut, daß er ein lichtempfindliches Blatt 48 benachbart zu einem transparenten Blatt 50 aufweist. Das transparente Blatt 50 liegt oberhalb des lichtempfindlichen Blattes 48 und wird durch nicht dargestellte Federn in die Belichtungsebene 44 gedrückt.

An einem Ende des aus den Blättern 48 und 50 bestehenden Schichtenkörpers ist ein aufreißbarer Behälter 52 mit Behandlungsflüssigkeit befestigt. Dieser Behälter 52 liegt innerhalb der Filmkassette 26 vorn. Durch Anwendung von Druck auf den Behälter 52 wird dieser aufgebrochen und läßt die Behandlungsflüssigkeit zwischen die Blätter 48 und 50 austreten. Die Behandlung wird innerhalb der Kamera sehr schnell dadurch vorgenommen, daß der Filmverband 26 mit dem aufreißbaren Behälter 52 vornliegend durch den Wegzugsschlitz 42 und die Quetschwalzen 20 und 22 geführt wird.

209848/0991

Der von den Quetschwalzen 20 und 22 erzeugte Druck bewirkt ein Aufbrechen des Behälters 52, so dai^aessen Flüssigkeitsinhalt zwischen die Blätter 48 und 50 eintritt. Danach breiten die Quetschwalzen 20 und 22 die Flüssigkeit zwischen den beiden Blättern 48 und 50 in Kontaktberührung mit diesen in Gestalt einer gleichförmigen Schicht aus.

Bei der Behandlung werden Übertragungssubstanzen in dem belichteten lichtempfindlichen Blatt durch Diffusion in bekannter Weise zur Erzeugung eines sichtbaren Positivbildes herangezogen. Bei dem Filmverband 46 weist die Behandlungsflüssigkeit ein Opazifierungsmitfcel auf, das als Schicht zwischen einem lichtempfindlichen Blatt 48 und dem transparenten Blatt 50 ausgebreitet wird. Es ist gegenüber aktinischer Strahlung opak und schafft einen Hintergrund für ein positives Übertragungsbild, das mit dem Vafahren erzielt wird.

Gewisse Bauteile der Spiegelreflexkamera 10 nehmen normalerweise ein und dieselbe Stellung während der Entfernungseinstellung ein. Während der photographischen Aufnahme werden diese Bauteile jedoch in eine andere Lage gebracht, um die Belichtungsstellung zu definieren. Gemäß Fig.l befinden sich die einzelnen Bestandteile der Spiegelreflexkamera 10 in der Stellung zur Einstellung der Entfernung bzw. des Bildausschnitts. Bei der Belichtung wird eine Abdeckplatte 60 um eine Achse in eine Stellung verschwenkt, in der sie der oberen Wand 28 dicht anliegt, wie dies in Fig.l strichpunktiert dargestellt ist.

Während der Entfernungs- und Bildeinstellung wird die Belichtungsebene 44 durch die Abdeckplatte 60 abgedeckt und diese verhindert das Auftreffen von Licht a'uf den Filmverband 46. Die Abdeckplatte 60 besitzt an ihrer Unterseite Rippen 62, die über die Lippe 4Ό der Filmkassette 26 passen, um eine lichtdichte Verbindung zu ge-

209848/0991

währleisten. Die obere Oberfläche der Abdeckplatte 60 trägt einen lichtundurchlässigen reflektierenden Fokussierungsschirm 64, der die Grundlage der beiden Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung bildet und der weiter unten ausführlich erläutert wird.

Der Fokussierungsschirm 64 ist Jene Oberfläche, auf der das Objektiv 14 das Sucherbild abbildet. Eine Feder 65 wirkt gegen die Oberseite der Abdeckplatte 6O und die Unterseite der Oberwand 28, wodurch die Abdeckplatte 6O nach unten gedrückt wird und über der öffnung der Filmkassette 26 liegt.

Die Spiegelreflexkamera IO wird in die Belichtungsstellung überführt, indem die Abdeckplatte 60 durch nicht dargestellte Mittel nach oben in die strichpunktiert dargestellte Lage verschwenkt wird. Ein an der oberen Wand 28 festgelegter Magnet 6j erfaßt einen an der Abdeckplatte 60 fixierten Anker 69, wodurch die Abdeckplatte 60 in Belichtungsstellung gegen die Vorspannkraft der Feder 65 magnetisch verriegelt wird. Eine nicht dargestellte Abdeckplatte liegt über der Bingangsöffnung 66 des Suchers J54, um zu verhindern, daß StreulXHicht auf den Filmverband 46 durch den Sucher ^4 einfällt, wenn die Belichtungsebene 44 nicht durch die Abdeckplatte 60 bedeckt ist.

An der Unterseite der Abdeckplatte βθ befindet sich der Aufzeichnungsspiegel 68. Durch Schwenken der Platte 60 nach oben wird der Aufzeichnungsspiegel 68 in eine Lage gebracht, in der er neben dem Sucherspiegel JO liegt. Wenn die Abdeckplatte 60 in der Belichtungsstellung verriegelt ist, kann der Aufζeichnungsspiegel 68 Lichtstrahlen, die vom Objektiv 14 entworfen werden, nach dem Film 46 reflektieren, da die Belichtungsebene 44 nicht mehr abgeschirmt ist.

2098Λ8/0991

Bei der Entfernungs- und Bildeinstellung werden die Lichtstrahlen, die vom Objektiv 14 herrühren, durch den Sucher spiegel 30 nach der opaken reflektierenden Schirmoberfläche 64 gerichtet. Das Objektiv wird so eingestellt, daß ein reelles Bild des Aufnahmegegenstandes auf dem Schirm 64 fokussiert wird. Wie weiter unten beschrieben, wird im wesentlichen das gesarate Licht, das das reelle Bild erzeugt, von dem Schirm 64 nach oben und nach vorn durch den Sucherspiegel 30 reflektiert und tritt durch den Sucher 34 über die Eintrittsöffnung 66 ein. Das in den Sucher 34 eintretende Licht wird durch einen konkaven Spiegel 70 reflektiert, der ein aufrechtes und seitenrichtiges Bild des Aufnahmegegenstandes liefert. Die Schärfe des im Sucher 34 erzeugten Bildes stellt eine direkte Anzeige der Schärfe des photographischen Bildes dar. Deshalb kann das ^iId zur Entfernungseinstellung des Objektivs 14 benutzt werden.

Der Abbildungsschirm 64 ist vorzugsweise etwas kleiner als das Filmformat in der Bellchtungsebene 44, aber von ähnlicher Gestalt. Wenn der Abbildungsschirm 64 die gleiche Gestalt wie das Filmformat besitzt, kann damit auch der Bildausschnitt festgelegt werden. Dadurch, daß der Schirm 64 etwas kleiner ist als das Filmformat wird die Gefahr vermindert, unbeabsichtigt Teile des Bildes abzuschneiden.

Zum Zwecke der Veranschaulichung soll angenommen werden, daß das Objektiv 14 und die Apertur blende 15 bei der Entfernungseinstellung einen mittleren optischen Pfad bilden, der durch die Pfadlinie 78 charakterisiert ist. Dieser optische Pfad 78 läuft vom Objektiv 14 nach der Belichtungskammer der Kamera 10, bis er auf den Sucherspiegel 30 auftrifft und von diesem reflektiert wird.

Nach Reflexion am Sucherspiegel 30 verläuft der optische Pfad 78 nach dem Abbildungsschirm 64. Die Lichtstrahlen, die von dem Abbildungsschirm 64 reflektiert werden, sind durch eine Pfadlinie 80 charakterisiert und sie werden dem Sucher 34 über den gleichen Sucherspiegel 30 und eine Eintrittsöffnung 66 sowie ein Prisma 72 zugeführt

209848/0991

und treffen auf den Konkavspiegel 70 auf. Der Konkavspiegel 70 erzeugt ein reelles aufgerichtetes seitenrichtiges Bild des Aufnahmegegenstandes und ein Okular 74 vergrößert das Bild für die Bedienungsperson, die mit ihrem Auge 82 vor dem Sucher angeordnung ist. Das vergrößerte Bild ist ein virtuelles Bild. Ein Gehäuse 76 trägt und schützt den Sucher 34 und seine optischen Komponenten und sperrt Umgebungslicht aus, so daß das Bild nicht durch Nebenlieht gestört wird.

Das Objektiv 14 definiert eine Eintrittspupille 84, die infolge des Sucherspiegels J>0 und der Länge des optischen Pfades 78 mit ihrem Pupillenpunkt am Punkt 86 gegenüber dem Abbildungsschirm 64 zu liegen scheint.

Der Abbildungsschirm 64 besteht aus einer Vielzahl konzentrischer reflektierender gestaffelter Oberflächen, die im einzelnen weiter unten beschrieben werden und eine solche Lage einnehmen, daß dann, wenn die Eintrittspupille 84 mit ihrem Pupillenpunkt an dem Punkt 86 liegt, im wesentlichen das gesamte Licht, das durch die Eintrittspupille 84 einfällt und auf den Schirm 64 gelangt, über den Sucherspiegel j5O durch die Eingangsöffnung 66 des Suchers reflektiert wird.

Die Eintrittspupille 84 wird an der Eintrittsöffnung 66 abgebildet. Es ist ersichtlich, daß ein helles Bild des auf dem Betrachtungsschirm 64 fokussierten Bildes dem Auge an der Eintrittsöffnung 66 dargeboten werden kann, da das von dem Schirm 64 reflektierte Bild an der Eintrittsöffnung 66 konzentriert wird. Stattdessen kann ein solches reelles Bild an einer entfernt liegenden Stelle, nämlich an der Betrachtungsstation 82, über einen Sucher 34 betrachtet werden, der eine neue Austrittspupille definiert,

209848/0991

Indem die Eintrittsöffnung 66 nach der Augenstation 82 entworfen wird. Außerdem ist ersichtlich, daß Licht von Aufzeichnungsschirm 64 nach der Eintrittsöffnung 66 reflektiert wird, ohne einen komatischen Fehler oder einen astigmatisehen Fehler in .das Bild der Eintrittspupille 84 einzuführen.

Die Arbeitsfolge der Spiegelreflexkamera 10 beginnt mit der Entfernungseinstellung, wobei die Abdeckplatte 60 die Öffnung in der Filmkassette 66 abdeckt, um eine Belichtung der darin angeordneten Filmverbände 46 zu verhindern. Bei der Entfernungseinstellung befindet sich der Verschluß 16 in Offenstellung, so daß das Objektiv 14 ein Bild auf dem reflektierenden Schirm 64 erzeugen kann« Nachdem die Entfernungseinstellung der Kamera 10 vollendet ist, drückt die Bedienungsperson einfach den Auslöseknopf l8,um die folgenden Schritte einzuleiten: Der Verschluß 16 schließt und die Abdeckplatte blockiert die Eintrittsöffnung 66, dann schwenkt die Abdeckplatte 60 nach oben und gibt den obersten Filmverband frei und bringt den Aufzeichnungsspiegel 68 in seine Belichtungsstellung. Danach belichtet der Verschluß 16 automatisch den Filmverband 46 und nach Schließen des Verschlusses 16 schwenkt die Abdeckplatte 60 nach unten und dichtet wiederum die Kassette 26 ab und die anderen Bauteile kehren in die Stellung zurück, die sie während der Entfernungseinstellung einnehmen.

Die magnetische Verklinkung 67,69 und die Dicke von Abdeckplatte 60 und Aufzeichnungsspiegel 68 sind so gewählt, daß die Länge des optischen Pfades zwischen Objektiv 14 und Einstellschirm 64 über den Sucherspiegel 30 genau die gleiche ist wie zwischen Objektiv 14 und Belichtungsebene 44 über den Aufzeichnungsspiegel 68. Wenn diese Beziehung gewährleistet ist, dann wird jedes Bild, das auf dem Einstellschirm 64 scharf eingestellt ist, ebenfalls scharf in der Belichtungsebene 44 abgebildet, wenn die Abdeckplatte 60 mit dem Aufzeichnungsspiegel 68 nach oben schwenkt, um die Kamera in die Bellchtungsstellung zu überführen.

209848/0991

Im folgenden wird auf Fig.2 der Zeichnung bezuggenommen. Hier ist ein konkaver sphärisch-gestalteter Spiegel 88 dargestellt, dessen reflektierende Oberfläche 90 konkav ausgebildet ist und sich nach oben öffnet. Dieser Spiegel ist symmetrisch um eine Achse 92, die als optische Achse für den Spiegel 88 wirkt. Eine Punktlichtquelle 94 liegt außerhalb der Reflexionsoberfläche 90 und versetzt gegenüber der optischen Achse 92. In der Praxis kann diese Punktlichtquelle 94 eine reelle oder eine scheinbare Quelle sein und sie kann z.B. einer ausgedehnten Lichtquelle entsprechen, die im Brennpunkt des Objektivs abgebildet wird.

Es sind mehrere Lichtstrahlen 96 dargestellt, djs von der Punktlichtquelle 94 austreten und auf der Reflexionsoberfläche 90 auftreffen. Infolge der Ausbildung der Reflexionsoberfläche 90 und der Lage der Punktlichtquelle 94 gegenüber dieser Oberfläche 90 und gegenüber der optischen Achse 92 werden die auf die Spiegeloberfläche 90 auftreffenden Lichtstrahlen 96 von hier reflektiert und in der Nähe eines Punktes 98 gesammelt. Die Lage des Punktes 98 wird durch jene der Punktlichtquelle 94 gegenüber der Reflexionsoberfläche und der optischen Achse 92 sowie durch die Eigenschaften der Oberfläche 90 bestimmt.

Die Fokussierung der Lichtstrahlen geschieht nicht genau in dem Punkt 98 und um auf diese Weise eine präzise Fokussierung zu erhalten, wurden bisher kompliziert gestaltete optische Oberflächen benutzt. Außerdem führt der Spiegel 88 infolge seiner Geometrie außer den Abbildungsfehlern komatische und astigmatische Fehler ein, wenn die Punktlichtquelle 9^- an der Stelle 98 abgebildet wird. Diese Aberrationen hängen von dem senkrechten Abstand der Punktlichtquelle 94 gegenüber der optischen Achse 92 ab.

209848/0991

Außerdem haften zahlreichen bekannten Vorrichtungen Nachteile insofern an, als sie unnötig viel Raum beanspruchen« Bei dem Versuch, dieses Raumproblem zu lösen, hat man den Spiegel 88 gemäß Pig.S bei bekannten Vorrichtungen in den aus Pig.3 ersichtlichen Spiegel verwandelt.

Im folgenden wird auf Pig.3 der Zeichnung bezuggenommen. Hier ist ein Presnel-Spiegel 100 dargestellt, der symmetrisch um eine optische Achse 102 herum angeordnet ist. Der Presnel-Spiegel 100 stellt einen Versuch dar» den Spiegel 88 gemäß Pig.2 in eine im wesentlichen ebene Platte zu verwandeln und es werden ziemlich genau die AbbildungsCharakteristiken des Spiegels 88 erlangt. Wenn eine reelle oder scheinbare Punktlichtquelle 104 betrachtet wird, die außerhalb des Spiegels 100 und versetzt zur optischen Achse 102 liegt, dann treffen Lichtstrahlen 106, die von der PunktlicWquelIe 104 ausgehen, auf die reflektierenden Oberflächen des Spiegels auf und werden in der Nähe eines Punktes 108 abgebildet. Wie bei dem sphärischen Konkavspiegel 80 gemäß Fig.2 wird eine komatische und eine astigmatische Aberration in das am Punkt 108 entworfene Bild eingeführt und zwar in einem Ausmaß, das vom senkrechten Abstand von der Punktlichtquelle 104 gegenüber der optischen Achse 102 abhängt.

In Fig.4 sind drei senkrecht aufeinander stehende Achsen mit X-X, Y-Y und Z-Z dargestellt. Mehrere konzentrisch angeordnete Ellipsoide 110,112 und 114 besitzen gemeinsame Brennpunkte 116 und 118.

Die Ellipsoide 110,112 und 114 besitzen Hauptachsen, die mit der Y-Y Achse zusammenfällt und sie weisen gemeinsame Nebenachsen auf, die mit den X-X und Z-Z Achsen zusammenfallen.

209848/0991

2152730

In diesem Zusai$enhang sei daran erinnert, daß es ein Kennzeichen eines Ellipsoides ist, daß eine Linie, die an irgendeinem Punkt der Oberfläche in Normalrichtung verläuft, den Winkel halbiert, der von jenen Linien eingeschlossen wird, die von den Brennpunkten des Ellipsoides ausgehen und sich nach dem Durchstoßpunkt der erwähnten Linie erstrecken. Wenn die konkave Oberfläche des Ellipsoiden reflektierend ausgebildet ist, dann wird alles Licht, das von einem Brennpunkt auf die Oberfläche auftrifft, nach dem anderen Brennpunkt des Ellipsoiden reflektiert.

Wenn beispielsweise eine Punktlichtquelle im Brennpunkt 116 betrachtet wird und angenommen wird, daß die inneren Oberflächen der Ellipsoide 110,112 und 114 reflektierend sind, dann ist es klar, daß jegliches Licht, welches vom Punkt 116 auf die innere Oberfläche eines der Ellipsoide 110,112 und 114 auftrifft, nach dem Brennpunkt 118 reflektiert wird. Diese Reflexion ist eine vollkommene, unabhängig davon, an welchem Punkt das von dem Brennpunkt 116 ausgehende Licht auf der inneren Oberfläche der Ellipsoide 110, 112 und 114 auftrifft.

Es sollen nun zwei Paare paralleler Ebenen 120 undl22 betrachtet werden, die genügend dicht aneinanderliegen, um eine Annäherung an eine einzige Ebene zu geben, die durch die X-X Achse bzw. die Y-Y Achse definiert ist. Wenn eine solche Ebene durch die Bllipsoide 110,112 und 114 hindurchtritt, wie in Fig.4 dargestellt, würden ihre Schnitte konzentrische ellipsoidale Segmente 124,126 bzw.128 bilden. Weil die Ebenen 120 und 122 in einem so geringen Abstand liegen, liegen auch die ellipsoidalen Segmente 124, 126 und 128 in einer einzigen Ebene und erscheinen als konzentrische Ellipsen, wenn sie normal zur X-X-Y-Y Ebene betrachtet werden. Wenn die Ebenen 120 und 122 genügend dicht beieinander liegen, dann sind ■ die ellipsoidalen Segmente 124,126 und 128 genügend dünn, um sie als geradliniger Querschnitt betrachten zu können.

209848/0991

Wie aus Pig.4 ersichtlich, ist die Neigung dieses Querschnitts gegenüber der Z-Z-Achse im Unterschied zu dem Anstieg bei einem sphärischen Segment ungleichförmig, d.h. die Neigung ändert sich über den Umfang jedes ellipsoidalen Segmentes 124,126 und 128.

Wenn die inneren Oberflächen der Ellipsoide 124, 126 und 128 reflektierend sind, dann wird eine Lichtquelle, die z.B. im Brennpunkt 116 angeordnet wird,und ihr Licht an irgendeiner Stelle der ellipsoidalen Segmente 124,126 und 128 auftreffen läßt, nach dem Brennpunkt 118 reflektiert. Wegen der geometrischen Eigenschaften eines Elllpsoiden erfolgt eine solche Reflexion ohne Einführung komatischer und astigmatischer Aberrationsfehler im Bild der Lichtquelle, das am Punkt 118 fokussiert ist.

Wenn nun eine große Zahl von Ellipsolden, z.B. den Ellipsoiden 110,112 und 114 betrachtet wird, die die Ebenen 120 und 122 schneiden, wird klar, daß eine große Zahl konzentrischer ellipsoidaler Segmente 124,126,128 gebildet wird, wodurch bewirkt wird, daß eine Lichtquelle, die in einem der Brennpunkte angeordnet wird, nach dem anderen Brennpunkt hin reflekitert wird. Wenn eine große Anzahl ellipsoidaler Segmente 124,126,128 benutzt werden, kann eine relativ ebene Reflexionsoberfläche geschaffen werden, wodurch im wesentlichen das gesamte Licht von einer Lichtquelle, die in einem Brennpunkt der Ellipsoide angeordnet ist, nach dem anderen Brennpunkt dieser Ellipsoide gerichtet wird. Dies ist das Prinzip, alldem der neuartige Einstellschirm 64 gemäß Fig.l konstatiert ist, wobei einer der Brennpunkte dem Pupillenpunkt 86 entspricht und der andere von der scheibaren Lage des Mittelpunktes der Eintrittsöffnung 66 definiert ist.

Es wird auf die "scheinbare" Lage des Mittelpunkts der Eingangs-Öffnung 66 bezuggenommen, weil der optische Pfad 80 (Pig.l) vom Abbildungsschirm 64 nach der Eintrittsöffnung 66 zunächst nach

209848/0991

dem Sucherspiegel 30 läuft, so daß die Eintrittsöffnung 66 gegenüber dem Abbildungsschirm 64 hinter dem Sucherspiegel 30 zu liegen scheint. Wenn der Abbildungsschirm 64 gemäß den obigen Lehren konstruiert ist, ergibt sich, daß im wesentlichen dsl gesamte.

menge*

durch die Kamera 10 über das Objektiv 14 eintretende Licht/die durch den Sucherspiegel 30 nach dem Abbildungsschirm 64 reflektiert wird, von diesem Abbildungsschirm 64 durch die Eintrittsöffnung 66 (über den oberen Teil des Sucherspiegels 30) nach dem Sucher 34 reflektiert.

Im folgenden wird auf Fig.5 bezuggenommen. Der in Pig.l dargestellte Betr,achtungsschirm 64 ist hier gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut. In Fig.5 ist der Schirm teilweise im Schnitt dargestellt und in der aus Fig.4 ersichtlichen Weise bezüglich der Achsen X-X, Y-Y und Z-Z ausgerichtet. Der Schirm 64 gemäß Fig.5/steht aus einer Vielzahl konzentrischer gestaffelter Oberflächen 130, die, wie am besten auf Fig.7 ersichtlich ist, in der durch die X-X und Y-Y Achsen definierten Ebene elliptische Gestalt besitzen. Wie aus Fig.5 ersichtlich, ändern sich die gestaffelten Oberflächen 130 in der Querschnittssteigung und die Querschnittssteigung bewegt sich von der Z-Achse nach außen. Die Änderung der Querschnittssteigung ändert sich längs der X-X-Achse gegenüber jener der Y-Y-Achse. Diese Änderung der Querschnittsneigung ist eine Folge der Tatsache, daß die gestaffelten Oberflächen 130 sich Segmenten von Ellipsoiden annähern, wobei die Haupt- und Nebenachsen unterschiedliche Längen besitzen.

Im typischen Fall besteht der Betrachtungsschirm 64 aus Kunststoffen auf Acryl- oder Vinyl-Basis und die gestaffelten Oberflächen 130 werden mit einem reflektierenden Überzug aus Aluminium versehen, der mit einem dielektrischen Halbwellenüberzug aus Silizium-Dioxyd geschützt ist. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Oberflächen 13O nicht völlig glatt sind, sondern durch

209848/0991

glatte Erhöhungen oder andere Unregelmäßigkeiten gekennzeichnet sind.

Infolge dieser Erhebungen od.dgl. wird das auf irgendeine der Oberflächen I30 auftreffende Licht in zufälliger Weise innerhalb eines vorbestimmten festen Winkels verteilt, wodurch der Abbildungsschirm 64 noch das gesamte auffallende Licht, welches von der Eintirittspupille 84 herrührt, durch die Eintrittsöffnung 66 richten kann, aber mit einer bestimmten statistischen Streuung des Lichtes. Durch diese Erhöhungen od.dgl. wird es möglich, daß die Bedienungsperson nur zu bestimmen braucht, ob ein Bild scharf auf dem Schirm 64 abgebildet ist, um dann danach die Entfernungseinstellung des Objektivs 14 vorzunehmen. Im Gegensatz zu einer spiegelnden Reflexion, die auftreten würde, wenn die Oberflächen 130 genau glatt waren, würde der Einstell- bzw. Betrachtungsschirm 64 nur die Richtung der Lichtstrahlen ändern, die auffallen und ein Beobachter müßte entscheiden, ob das Bild ces Aufnahmegegenstandes so liegt, daß die Entfernungseinstellung des Objektivs 14 ordnungsgemäß ist.

Die Einstellmöglichkeit auf dem Schirm 64 wird infolge der zufälligen Dispersion erhalten, während die Helligkeit des Bildes dadurch gewährleistet wird, daß im wesentlichen das gesamte Bild, das den Schirm 64 von der Eintrittspupille 84 erreicht, durch die Eintrittsöffnung 66 nach dem Sucher 34 gelangen kann.

Es hat sich gezeigt, daß ein billigerer und auch zufriedenstellenderer Betrachtungsschirm 64 dadurch erhalten werden kann, daß gestaffelte Oberflächen 130 hergestellt werden, die eine Annäherung an eine Reihe ellipsoidaler Segmente in erster Annäherung gewährleisten. Eine solche Annäherung erster Ordnung kann dadurch bewirkt werden, daß ein mit 64' hergestellter Schirm erzeugt wird, bei dem die Querschnittsneigungen der Oberflächen I30 gegenüber

209848/0991

der Z-Z Achse, mit jenen der ellipsoidalen Segmente übereinstimmen, wie sie bei den Oberflächen I30 nach Pig,5 dargestellt sind, jedoch mit dem Unterschied, daß jede Oberfläche in der durch die Achsen X-X und Y-Y definierten Ebene kreisförmig ist. Eine solche Annäherung erster Ordnung ist aus den Fig.6 und 8 ersichtlich.

Wie aus Pig.6 ersichtlich, besteht der Abbildungsschirm 64' aus mehreren konzentrisch angeordneten Staffeloberflächen Ij52· Wenn man den Abbildungsshirm 64^! gemäß Fig. 6 mit dem Abbildungsschirm 64 gemäß Fig«5 vergleicht,"ergibt sich, daß die Querschnittsneigung der Oberflächen 132 längs der X-X Achse sich den Oberflächen 120 annähert· In gleicher Weise kann gezeigt werden, daß die Querschnittsneigung der Oberflächen 132 längs der Y-Y Achse sich jener der Oberflächen I30 annähert.

Im folgenden wird auf Fig.8 bezuggenommen. Hieraus ist ersichtlich, daß sich die Oberflächen 132 merklich von den Oberflächen I30 gemäß Fig.7 unterscheiden und zwar dadurch, daß die Oberflächen 132 in der durch die Achsen X-X und Y-Y definierten Ebene kreisförmig sind. Obgleich gewisse Ungenauigkeiten dieser Ausführungsform nach Fig.8 gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig.7 anhaften, so können diese Ungenauigkeiten doch auf ein Mindestmaß gebracht werden, indem die Oberflächen 132 so angeordnet sind, daß ihr gemeinsamer Mittelpunkt 134 nicht mit dem Mittelpunkt des Schirmes 64* zusammenfällt. Die Lage des Mittelpunktes 134 gegenüber dem Mittelpunkt des Schirmes $4' wird unter Bezugsnahme auf die Eintrittspupille 84 und die Austrittspupille bestimmt, die durch die Eintrittsöffnung 66 bestimmt wird, wie bei der Benitzung eines gewöhnlichen Besnel-Spiegels gemäß Fig.3 mit Punktlichtquellen versetzt zur Achse.

Obgleich der Einstellschirm 64' gemäß Fig.8 dem bekannten Fresnel-Spiegel gemäß Fig.3 zu ähneln scheint, so wird doch der Unterschied durch Bezugnahme auf Fig.9 im Vergleich mit Fig.6 deutlich.

209848/0991

Der Fresnel-Spiegel 100 gemäß Fig.9 ist in der gleichen Weise gegenüber den Achsen X-X, Y-Y und Z-Z orientiert, wie der Schirm 64' nach Fig.6. Es ist deutlich ersichtlich, daß die Staffeloberflächen 136 in der Querschnittsneigung gegenüber der Z-Achse deutlich von den Staffeloberflächen 1J52 des Schirms 64' unterschieden sind. Dieser Unterschied der Querschnittssteigung führt zu der merklich verbesserten Helligkeit an der Betrachtungsstation 82 der Kamera 10 gemäß Fig.l, wenn der Schirm 64' gemäß Fig.β anstelle eines bekannten Fresnel-Spie|jels benutzt wird, wie in den Fig. 5 und 9 dargestellt.

Es hat sich gezeigt, daß die vorstehend beschriebenen Prinzipien auch für Refraktionseinrichtungen und nicht nur für Reflexionseinrichtungen anwendbar sind. In diesem Zusammenhang wird auf Fig. 11 der Zeichnung bezuggenommen. Hier ist eine im wesentlichen ebene Linse 138 dargestellt, die eine Vielzahl konzentrischer Staffeloberflächen 1&0 besitzt, die den Staffeloberflächen IJO entsprechen mit dem Unterschied, daß die Oberflächen l40 keinen Reflexionsüberzug aufweisen. Zusätzlich ist es natürlich nötig, daß die im wesentlichen ebene Linse 1^8 aus optisch transparenten Material besteht.

Im typischen Falle kann eine solche Linse 138 z.B. mit gewöhnlichen Brillengläsern benutzt werden, um eine optische Korrektion z.B. für Astigmatismusfehler zu erhalten. Natürlich können die Staffeloberflächen 140 auch einfacher ausgebildet werden, z.B. entsprechend den Oberflächen 1J52 gemäß Fig.6 und zwar dann, wenn eine extreme Genauigkeit nicht erforderlich ist.

Die in vorstehendem gegebenen Lehren sind in gleicher Weise anwendbar für die Erzeugung von im wesentlichen ebenen reflektierenden oder brechenden optischen Elementen zur Korrektur spezieller

209848/0991

Aberrationen. In solchen Fällen kann es erwünscht sein, daß die Oberflächen lj5O,132 oder 14O eine Gestalt besitzen, die durch ein spezielles Polynom gekennzeichnet ist und daß sich die Querschnittsneigung gemäß einer vorbestimmten polynomischen Punktion ändert.

So ergibt sich aus vorstehenden Ausführungen, daß zahlreiche Abwandlungen getroffen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche j

209848/0991

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Γ 1J Spiegelreflexkamera mit einer Betraehtungseinrichtung, die ^■""^ ein über eine Eintrittspupille darauf erzeugtes Bild nach einer Austrittspupille entwirft, deren optische Achse von jener der Eintrittspupille entfernt liegt, wobei die Betrachtungseinrichtung aus einer im wesentlichen ebenen Anordnung von einer Vielzahl benachbarter konzentrisch gestaffelter Oberflächen gebildet wird, nach Patent Nr. , ... ... (Patentanmeldung P 21 18 120.4-51),

   dadurch gekennzei c h η e t , daß die gestaffelten Oberflächen (130; 132; 140) einen über ihren Umfang ungleichförmigen Quersohnittsanstieg aufweisen.

   2. Spiegelreflexkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gestaffelten Oberflächen (132; 140) in Kreisringform koaxial zueinander angeordnet sind.

   3. Spiegelreflexkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gestaffelten Oberflächen (l30)aus ellipsoidalen Segmenten bestehen.

   4. Spiegelreflexkamera nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betrachtungseinrichtung reflektierende Oberflächensegmentabschnitte (130,132) besitzt.

   5. Spiegelreflexkamera nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Betrachtungseinrichtung aus optisch brechenden, konzentrisch angeordneten Segmenten (l40, Fig.11) besteht.

   209848/0991

   6. Spiegelreflexkamera nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittspupille einen Pupillenpunkt aufweist, der an einem ersten vorbestimmten Punkt gegenüber der Betrachtungsoberfläche liegt und daß die Austrittspupille einen Pupillenpunkt aufweist, der im Abstand zu dem Eintrittspupillenpunkt .liegt.

   7. Spiegelreflexkamera nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden Oberflächen aus ellipsoidalen Segementen bestehen, deren Brennpunkte mit den Eintrittspupillenpunkt bzw. dem Austrittspuplllenpnnkt zusammenfällt.

   8. Spiegelreflexkamera nach den Ansprüchen 1 bis 7* dadurch gekennzei chnet, daß die reflektierenden gestaffelten Oberflächen zwecks artistisch verteilter Lichtstreuung eine mit Konturen versehene Oberfläche aufweisen, (Fig.10).

   9. Spiegelreflexkamera nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzei chnet, daß ein Sucher so angeordnet ist, daß er mit der Austrittspupille zusammenwirkt, um das auf den Betrachtungsschirm durch die Ausrtrittspupille erzeugte Bild erkennbar zu machen.

   10. Spiegelreflexkamera nach den Ansprüchen 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß jede der Oberflächen einer vorbestimmten polynomen Gleichung genügt, die von der Gleichung, die jede der anderen Oberflächen charakterisiert, um eine Konstante unterschieden ist.

   209848/0991

   11. Spiegelreflexkamera nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierenden konzentrischen Oberflächen so angeordnet sind, daß sie eine Annäherung an koaxial angeordnete ellipsoidale Oberflächen bilden.

   12. Spiegelreflexkamera nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzei chnet, daß der Betrachtungsschirm einstückig hergestellt ist.

   15. Spiegelreflexkamera nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzei chnet, daß jede Brechungsoberfläche durch eine polynome Gleichung charakterisiert ist, die sich von der Charakteristik der anderen Brechungsoberflächen durch eine vorbestimmte Punktion unterscheidet.

   209848/0991

   Lee rseite