DE1120157B

DE1120157B - Basic rangefinder with depth of field display

Info

Publication number: DE1120157B
Application number: DEL31854A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Helmuth Frenk
Original assignee: HELMUTH FRENK DIPL PHYS DR
Current assignee: HELMUTH FRENK DIPL PHYS DR
Priority date: 1958-11-29
Filing date: 1958-11-29
Publication date: 1961-12-21

Description

Basisentfernungsmesser mit Schärfentiefeanzeige Die Erfindung betrifft einen vorzugsweise mit der Scharfeinstellung des Aufnahmeobjektivs einer Kamera gekuppelten Basisentfernungsmesser, bei dem die Schärfentiefe des Aufnahmeobjektivs ermittelt und angezeigt wird.Basic rangefinder with depth of field display The invention relates to one preferably with the focus of the taking lens of a camera coupled basic rangefinder with which the depth of field of the taking lens is determined and displayed.

Es sind bereits Entfernungsmesser bekanntgeworden, durch die auch die Schärfentiefe ermittelt werden kann. So ist in der deutschen Patentschrift 627 188 ein Entfernungsmesser beschrieben, der im Strahlengang Strichmarken enthält, deren Abstand dem Schärfentiefebereich des Aufnahmeobjektivs angepaßt ist, so daß diejenigen übereinstimmenden Teile des im Entfernungsmesser sichtbaren Doppelbildes, die innerhalb der Strichmarken liegen, sich im Schärfentiefebereich des Aufnahmeobjektivs befinden.Rangefinders have already become known, through which too the depth of field can be determined. So is in the German patent specification 627 188 describes a range finder that contains line marks in the beam path, whose distance is adapted to the depth of field of the taking lens, so that those corresponding parts of the double image visible in the range finder, that lie within the line marks are in the depth of field of the taking lens are located.

In der deutschen Patentschrift 651641 ist ein Basisentfernungsmesser beschrieben, bei dem die Schärfentiefe des Aufnahmeobjektivs dadurch berücksichtigt wird, daß außer dem die Entfernungseinstellung bewirkenden Drehkeilpaar ein weiteres, in den Entfernungsmesser hineinragendes Drehkeilpaar vorgesehen ist, dessen Einstellung auf Gegenstände, die an der gewünschten Schärfentiefengrenze liegen, ein Maß für die Blendeneinstellung des Aufnahmeobjektivs abgibt. Eine nach ähnlichem Prinzip arbeitende Einrichtung ist auch in der USA.-Patentschrift 2 313 567 beschrieben.In the German patent specification 651641 there is a basic range finder described, in which the depth of field of the taking lens is thereby taken into account that, in addition to the pair of rotating wedges causing the distance setting, another, A pair of rotating wedges projecting into the range finder is provided, its setting on objects that are at the desired depth of field limit, a measure for the aperture setting of the taking lens emits. One based on a similar principle operating device is also described in U.S. Patent 2,313,567.

Weiterhin sind aus der deutschen Patentschrift 593 893 und der deutschen Auslegeschrift 1019 904 Basisentfernungsmesser mit veränderlicher Basis bekannt, bei denen die Basislänge der Brennweite des jeweils benutzten Objektivs der Aufnahmekamera angepaßt wird, um die Entfernungseinstellung von Objektiven verschiedener Brennweiten mit derselben Vorrichtung zu ermöglichen.Furthermore, from German patent specification 593 893 and German Auslegeschrift 1019 904 basic rangefinder with a variable base are known in which the base length of the focal length of the lens used in the recording camera is adapted to allow the distance adjustment of lenses of different focal lengths with the same device.

Bei keiner der genannten Einrichtungen läßt sich mit einem Blick sagen, was auf dem Bild noch und was nicht mehr scharf sein wird, wie es wenigstens grundsätzlich bei Betrachtung des Mattscheibenbildes einer Spiegelreflexkamera möglich ist. Die an sich gegebene Möglichkeit, die Schärfentiefe auf der Mattscheibe zu kontrollieren, ist allerdings wegen der Lichtverluste bei kleiner Blendenöffnung nicht konsequent ausnutzbar.With none of the named institutions it can be said at a glance that what will still be in the picture and what will no longer be sharp, as it is at least in principle when looking at the focusing screen image of an SLR camera is possible. the an inherent possibility to control the depth of field on the focusing screen, However, it is not consistent because of the loss of light when the aperture is small exploitable.

Wenn man jedoch die nachfolgenden an sich bekannten Zusammenhänge berücksichtigt, läßt sich auch eine Basisentfernungsmeßeinrichtung angeben, die den Beobachter mit einem Blick in eindeutiger Weise über die Schärfentiefeverhältnisse bei einer gegebenen Blendenstellung informiert, ohne daß durch Lichtverluste oder Körnigkeit eine Grenze gesetzt Ist. Man kann die aus der Theorie der Schärfentiefe bekannte Formel anwenden. Dabei bedeutet v die Entfernung der vorderen Grenze der Schärfentiefe von der Kamera, a- die Entfernung des Objekts von der Kamera, f die Brennweite des Aufnahmeobjektivs, D den Blendendurchmesser und z den Durchmesser des gerade noch als scharf zugelassenen Zerstreuungskreises. Die Formel gilt, wenn f << a ist; diese Bedingung ist für den vorgesehenen Zweck immer erfüllt. Für den Abstand, um den das Objekt von der Einstellebene abweichen kann, ehe man eine Unschärfe bemerkt, erhält man wenn man berücksichtigt, daß bei den für den Entfernungsmesser wichtigen Entfernungen viel größer ist als die Objektentfernungen.If, however, the following per se known relationships are taken into account, a basic distance measuring device can also be specified which clearly informs the observer at a glance about the depth of field conditions at a given aperture position, without any limit being set by light loss or graininess . The formula known from the theory of depth of field can be used. V means the distance the front limit of the depth of field from the camera, a- the distance of the object from the camera, f the focal length of the taking lens, D the diaphragm diameter and z the diameter of the circle of confusion that is just allowed to be sharp. The formula applies when f <<a; this condition is always met for the intended purpose. The distance by which the object can deviate from the setting plane before one notices a blurring is obtained if one takes into account that at the distances important for the range finder is much greater than the object distances.

Ziel der Erfindung ist es, einen Basisentfernungsmesser mit veränderlicher Basis so auszubilden, daß sich der Koinzidenzbereich des Meßbildes bei allen Aufnahmeentfernungen und Blendendurchmessern mit dem Schärfentiefebereich des Aufnahmeobjektivs deckt. Einstellkriterien sind dann die Doppelkonturen im Meßbild, die sich ähnlich wie eine Unschärfe bemerkbar machen. Die Einstellgenauigkeit ist bekanntlich gegeben durch die Formel Hier ist wie oben a die Entfernung des Objektivs von der Kamera, B die Basis des Entfernungsmessers und da ein gerade noch vom Auge auflösbarer kleiner Winkel. Diesem Winkel entspricht eine gerade noch wahrnehmbare kleine Verschiebung z der Bildkonturen im Gesichtsfeld des Entfernungsmessers, d. h., es ist wo K ein Proportionalitätsfaktor ist. Wir erhalten somit für die Einstellgenauigkeit Die Forderung, daß. Schärfentiefebereich und Einstellgenauigkeit gleich sein sollen, . liefert für die wirksame Basis des Entfernungsmessers die Bedingung B= KfD. Die obengenannten Nachteile der bekannten Basisentfernungsmesser mit veränderlicher Basis werden unter Anwendung dieser Beziehung erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Veränderung der Entfernungsmesserbasis proportional zum Blendendurchmesser des Kameraobjektivs vermieden. Eine besonders vorteilhafte Ausführung besteht darin, daß die Basiseinstellung mit der Blendeneinstellung gekuppelt ist. Die Schärfentiefeanzeige beruht, wie schon oben gezeigt, auf der Koinzidenz bzw. Nichtkoinzidenz der Meßbilder. Dieser Effekt kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch gesteigert werden, daß in den beiden Meßstrahlengängen verschiedenfarbige, insbesondere komplementärfarbige Filter angeordnet sind, wobei sich als Strahlenvereiniger ein Interferenzfilter-Spiegel als besonders geeignet erwiesen hat.The aim of the invention is to design a basic range finder with a variable base so that the coincidence range of the measurement image coincides with the depth of field of the taking lens at all shooting distances and diaphragm diameters. The setting criteria are then the double contours in the measurement image, which are noticeable in a similar way to a blurring. As is well known, the setting accuracy is given by the formula Here, as above, a is the distance of the lens from the camera, B is the basis of the range finder and there is a small angle that can just be resolved by the eye. This angle corresponds to a just perceptible small shift z of the image contours in the field of view of the rangefinder, ie it is where K is a proportionality factor. We thus get for the setting accuracy The requirement that. Depth of field and setting accuracy should be the same,. yields the condition B = KfD for the effective basis of the range finder. The above-mentioned disadvantages of the known basic rangefinder with variable base are avoided using this relationship according to the invention by a device for changing the rangefinder base proportional to the diaphragm diameter of the camera lens. A particularly advantageous embodiment is that the basic setting is coupled with the aperture setting. As already shown above, the depth of field display is based on the coincidence or non-coincidence of the measurement images. This effect can be increased in a further advantageous embodiment of the invention in that different colored, in particular complementary colored filters are arranged in the two measuring beam paths, an interference filter mirror having proven to be particularly suitable as a beam combiner.

Für die Veränderung der Entfernungsmesserbasis sind bestimmte bauliche Anordnungen besonders vorteilhaft. Diese Maßnahmen sollen aber nur in Verbindung mit dem Gegenstand des Hauptanspruches geschützt sein.There are certain structural requirements for changing the range finder base Arrangements particularly advantageous. These measures should only be used in conjunction be protected with the subject matter of the main claim.

Eine spezielle Ausführungsform besteht darin, daß die beiden die Basislänge bestimmenden. Ablenkspiegel in Basisrichtung verschiebbar sind. Hier ist also eine entgegengesetzte Bewegung der Ablenkspiegel erforderlich.A special embodiment is that the two have the base length determining. Deflecting mirrors are displaceable in the base direction. So here's one opposite movement of the deflecting mirrors required.

Bei einer anderen Ausführungsform besteht die Meßbasis aus zwei Basisarmen, deren Austrittsflächen hintereinander angeordnet sind und die um die gemeinsame optische Achse der austretenden Strahlen schwenkbar sind. Insbesondere können die Basisarme aus je zwei rücksichtigen rechtwinkligen Prismen nach Art eines Porroschen Prismensystems bestehen.In another embodiment, the measuring base consists of two base arms, whose exit surfaces are arranged one behind the other and around the common optical axis of the exiting rays are pivotable. In particular, the Base arms each made of two considerate right-angled prisms in the style of a Porroschen Prism system exist.

Eine weitere Ausführungsform besteht darin, daß parallel zu zwei basisbildenden, in einem festen Winkel zueinander angeordneten Flächen Ablenkspiegel vorgesehen sind, die festen Abstand voneinander haben und parallel zur Richtung der einfallenden Strahlen verschiebbar sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, das die beiden beweglichen Ablenkspiegel gleichzeitig in gleicher Richtung verschoben werden, so daß auch für sehr kleine Blenden sich die Basis noch herstellen läßt.Another embodiment is that parallel to two base-forming, Deflecting mirrors provided at a fixed angle to each other surfaces are that are at a fixed distance from each other and parallel to the direction of the incident Rays are shiftable. This arrangement has the advantage that the two are movable Deflecting mirror can be moved in the same direction at the same time, so that also for the base can still be produced with very small diaphragms.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Basisentfernungsmesser, bei dem die Ablenkspiegel in Basisrichtung verschiebbar sind, Fig. 2 einen Basisentfernungsmesser mit schwenkbaren Basisarmen, Fig. 2a diesen Entfernungsmesser mit größter Basis, Fig.2b diesen Entfernungsmesser mit kleinster Basis, Fig.3 einen Basisentfernungsmesser, bei dem die Ablenkspiegel parallel zur Richtung der einfallenden Strahlen verschiebbar sind.Some exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. 1 shows a basic range finder in which the deflecting mirrors in the basic direction are displaceable, Fig. 2 a base range finder with pivotable base arms, Fig. 2a this rangefinder with the largest base, Fig. 2b this rangefinder with the smallest base, Fig. 3 a base range finder in which the deflecting mirror are displaceable parallel to the direction of the incident rays.

In Fig. 1 ist ein Basisentfernungsmesser symmetrischer Bauart dargestellt, der aus den Ablenkelementen 1 und 2 und dem Strahlenvereinigungsprisma 3 besteht, das eine halbdurchlässige Kittfläche 4 enthält. Die Linsen 5 und 6 deuten Fernrohrobjektive an, die Linse 7 ein Okular. In den beiden Meßstrahlengängen sind verschiedenfarbige Farbfilter 8 und 9 angeordnet, die komplementärfarbig zueinander sind. Die beiden Ablenkelemente 1 und 2 sind in Richtung der Basis verschiebbar (in der Fig. 1 durch Doppelpfeile angedeutet), und zwar so, daß die Basis kontinuierlich und proportional zum Blendendurchmesser veränderlich ist. Die mögliche Kupplung der Basiseinstellung mit der Blendeneinstellung ist nicht dargestellt.In Fig. 1, a basic rangefinder of symmetrical design is shown, which consists of the deflection elements 1 and 2 and the beam combining prism 3, which contains a semitransparent cemented surface 4. The lenses 5 and 6 indicate telescope lenses, the lens 7 an eyepiece. Color filters 8 and 9 of different colors, which are complementary in color to one another, are arranged in the two measuring beam paths. The two deflecting elements 1 and 2 can be displaced in the direction of the base (indicated by double arrows in FIG. 1) in such a way that the base can be varied continuously and proportionally to the diaphragm diameter. The possible coupling of the basic setting with the aperture setting is not shown.

Die Schärfentiefe läßt sich nun in folgender Weise feststellen: Zunächst wird die Blende eingestellt, dann die Basis des Entfernungsmessers durch Verschieben der Ablenkelemente 1 und 2, falls sie nicht durch eine Kupplung automatisch eingestellt wird. Schließlich wird durch Schwenken wenigstens eines der beiden Ablenkelemente 1 und 2 auf den zu messenden Gegenstand eingestellt. Im Gesichtsfeld des Okulars 7 wird ein Gegenstand, soweit er sich im Sehärfentiefebereich des Kameraobjektivs befindet, scharf, d. h. frei von Doppelkonturen abgebildet. Alle außerhalb des Schärfentiefebereichs liegenden Objekte ergeben Bilder mit Doppelkonturen. Die Konturränder sind entsprechend den Farben der Filter 8 und 9 gefärbt. Ist z. B. das Filter 8 rot und das Filter 9 blau, dann werden alle rechts liegenden Konturen von Gegenständen, die näher bei der Kamera liegen als der Schärfentiefebereich, rote und alle links liegenden Konturen dieser Gegenstände blaue Ränder haben. Die Gegenstände im Schärfentiefebereich werden ihre natürliche Farbe haben, wenn die beiden Filter 8 und 9 komplementärfarbig sind. Die Gegenstände, die von der Kamera weiter entfernt liegen als der Schärfenti efenbereich, werden rechts blaue und links rote Ränder haben. Man kann also mit einem Blick übersehen, was auf der Aufnahme scharf und was nicht mehr scharf sein wird.The depth of field can now be determined in the following way: First the diaphragm is set, then the base of the rangefinder by moving the deflection elements 1 and 2, if it is not set automatically by a clutch. Finally, at least one of the two deflection elements 1 and 2 is adjusted to the object to be measured by pivoting. In the field of view of the eyepiece 7, an object, insofar as it is located in the depth of field of view of the camera lens, is imaged in focus, ie free of double contours. All objects lying outside the depth of field result in images with double contours. The contour edges are colored according to the colors of the filters 8 and 9. Is z. If, for example, filter 8 is red and filter 9 is blue, then all contours on the right of objects that are closer to the camera than the depth of field range will have red borders and all contours of these objects on the left will have blue borders. The objects in the depth of field will have their natural color when the two filters 8 and 9 are complementary in color. Objects farther from the camera than the depth of field will have blue borders on the right and red borders on the left. So you can overlook at a glance what will be in focus and what will no longer be in focus in the picture.

Nach Fig. 2 besitzt der Entfernungsmesser zwei um die optische Achse der Austrittsstrahlen schwenkbare Basisarme, die aus je zwei rücksichtigen rechtwinkligen Prismen 10 und 11 bzw. 12 und 13 bestehen. Die Austrittsflächen 14 und 15 sind hintereinander angeordnet. Zwischen den Prismen 11 und 16 befindet sich die Interferenzfilterschicht 11', deren Durchlaßkurve komplementär zur Reflexionskurve ist, so daß die scharfen Stellen in natürlichen Farben, die unscharfen mit farbigen Rändern erscheinen. Die Ab-Bildungsoptik besteht aus den Halblinsen 17 und 18 und der Okularlinse 19. Halblinsen haben den Vorteil, daß mit ihnen auch für kleinste Blenden noch eine diesen Blendendurchmessern proportionale Basislänge erhalten werden kann.According to FIG. 2, the range finder has two base arms which can be pivoted about the optical axis of the exit rays and which each consist of two right-angled prisms 10 and 11 or 12 and 13. The exit surfaces 14 and 15 are arranged one behind the other. Between the prisms 11 and 16 there is the interference filter layer 11 ', the transmission curve of which is complementary to the reflection curve, so that the sharp points appear in natural colors, the fuzzy with colored edges. The imaging optics consists of the half lenses 17 and 18 and the ocular lens 19. Half lenses have the advantage that they can be used to obtain a base length proportional to these diaphragm diameters even for the smallest diaphragms.

Die Basislänge b für jede beliebige Schwenkstellung ist gegeben durch die Formel b = a sin y, wenn a die Länge eines Basisarmes und y den Winkel zwischen Basislot und Basisarmstellung bezeichnet. In Fig. 2a ist Stellung mit y = 90°, d. h. größter Basis, und in Fig. 2b die Stellung mit kleinster Basis, d. h. y = 0°; dargestellt.The base length b for any pivot position is given by the formula b = a sin y, if a denotes the length of a base arm and y the angle between base perpendicular and base arm position. In FIG. 2a the position with y = 90 °, ie the largest base, and in FIG. 2b the position with the smallest base, ie y = 0 °; shown.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 3 dargestellt. Das basisbildende Prisma 20 hat die beiden spiegelnden Flächen 21 und 22, zu denen die Ablenkprismen 23 und 24 parallel angeordnet sind. Die weiteren fest angeordneten Ablenkelemente 25 und 26 lenken die Meßstrahlen zum Strahlenvereinigungsprisma 27, das die teildurchlässige Fläche 28 enthält, die vorzugsweise ein Interferenzfilter ist. In den beiden Meßstrahlengängen sind Objektivlinsen 29 und 30, hinter dem Strahlenvereinigungsprisma eine Okularlinse 31 angeordnet. Die beiden Ablenkprismen 23 und 24 sind parallel zur Richtung der einfallenden Strahlen verschiebbar, was in der Zeichnung durch Doppelpfeile angedeutet ist. Die Stellung dieser Prismen bestimmt die Basis des Entfernungsmessers.Another exemplary embodiment is shown in FIG. 3. The base-forming prism 20 has the two reflective surfaces 21 and 22, to which the deflecting prisms 23 and 24 are arranged parallel. The other fixedly arranged deflection elements 25 and 26 direct the measuring beams to the beam combining prism 27, which contains the partially transparent surface 28, which is preferably an interference filter. Objective lenses 29 and 30 are arranged in the two measuring beam paths, and an ocular lens 31 is arranged behind the beam combining prism. The two deflecting prisms 23 and 24 can be displaced parallel to the direction of the incident rays, which is indicated in the drawing by double arrows. The position of these prisms determines the base of the range finder.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Basic rangefinder with variable base for photographic cameras, characterized by a device for changing the rangefinder base proportional to the diaphragm diameter of the camera lens. z. Basic range finder according to Claim 1, characterized in that the basic setting is coupled to the aperture setting. 3. Basic rangefinder according to claim 1 or 2, characterized in that different colored, in particular complementary colored filters are arranged in the two measuring beam paths. 4. Basic rangefinder according to claim 1 or 2, characterized in that an interference filter mirror is provided as the beam combiner. 5. Basic rangefinder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the two deflecting mirrors determining the base length are displaceable in the base direction. 6. Basic rangefinder according to one of claims 1 to 4, characterized in that the measuring base consists of two pivotable base arms, the exit surfaces of which are arranged one behind the other and which are pivotable about the common optical axis of the exiting beams. 7. Basic rangefinder according to claim 6, characterized in that the base arms each consist of two considerate right-angled prisms in the manner of a Porro prism system, one with a beam splitter preferably designed as a partially transparent interference filter. B. base range finder according to one of claims 1 to 4, characterized in that parallel to two base-forming reflective surfaces (21, 22) arranged at a fixed angle to each other, deflection mirrors (23, 24) are provided which are fixed at a distance from each other and are parallel can be moved to the direction of the incident rays. Documents considered: German Patent No. 593 893; German interpretative document No. 1019 904.