DE10245559A1 - Optical system for digital camera with intermediate mirror arrangement to reflect intermediate image to image take-up device - Google Patents

Optical system for digital camera with intermediate mirror arrangement to reflect intermediate image to image take-up device Download PDF

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Günter Rudolph
Klaus Dr. Knupfer
Albrecht Geist
Bernd Spruck
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Carl Zeiss Jena GmbH
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Abstract

Lens (1) creates intermediate image of object in plane (E). Intermediate imaging system (3) formed as 1:1 optics, forms intermediate image on image take-up device (8). Concave (10) and convex mirrors (9) are arranged so intermediate image is reflected on convex mirror once and twice on concave mirror. Optical path distance from plane to mirror (9) is same as from mirror (9) to take-up device (8).

Description

Bei Digitalkameras werden häufig Farbteilenwürfel oder -prismen eingesetzt, um Licht unterschiedlicher Farben auf verschiedene Bildaufnahmeelemente richten und daraus dann das Farbbild zusammensetzen zu können. Dies bedingt jedoch eine große freie Schnittweite zwischen der Ebene der Bildaufnahmeelemente und dem ersten Linsenscheitel des Objektivs der Kamera. Eine solche große Schnittweite führt zu einem aufwendigen Objektiv, das nachteilig zu einer Gewichtserhöhung der Kamera führt und das insbesondere auch noch häufig schlechtere Abbildungseigenschaften aufweist.In digital cameras, color parts cubes or -prisms used to light different colors on different Align image acquisition elements and then assemble the color image from them to be able to. However, this requires a large one free focal distance between the plane of the image acquisition elements and the first lens vertex of the camera's lens. Such large focal length leads to a complex lens that adversely increases the weight of the Camera leads and especially often worse Has imaging properties.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kamera bereitzustellen, die selbst bei Vorsehen einer Farbteilereinheit hervorragende Abbildungseigenschaften aufweist.Based on this, it is task of the present invention to provide a camera that itself if a color splitter unit is provided, excellent imaging properties having.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Kamera gelöst, die ein Objektiv, mit dem in einer Ebene ein Zwischenbild eines aufzunehmenden Objekts erzeugbar ist, eine Bildaufnahmeeinheit sowie eine Zwischenabbildungsoptik aufweist, die das Zwischenbild auf die Bildaufnahmeeinheit abbildet, wobei die Zwischenabbildungsoptik einen konvexen und einen konkaven Spiegel umfaßt, die so angeordnet sind, daß das Zwischenbild einmal am konvexen Spiegel und zweimal am konkaven Spiegel reflektiert wird.According to the invention, the object is achieved by a Camera solved, which is a lens with which an intermediate image of a An object to be recorded can be generated, an image recording unit and a Has intermediate imaging optics, the intermediate image on the image acquisition unit images, the intermediate imaging optics one convex and one includes concave mirrors, which are arranged so that the Intermediate image once on the convex mirror and twice on the concave Mirror is reflected.

Mit dieser Zwischenabbildungsoptik wird eine Zwischenabbildung mit hervorragenden Abbildungseigenschaften bereitgestellt, die dazu führt, daß das Objektiv vereinfacht aufgebaut sein kann, da es nur ein Bild des aufzunehmenden Objekts in der Ebene erzeugen muß.With this intermediate imaging optics becomes an intermediate image with excellent imaging properties provided that causes the lens can be simplified because it is only an image of the subject Object in the plane.

Insbesondere kann die Lage der Ebene so gewählt werden, daß der Aufwand für das Objektiv stark reduziert ist.In particular, the location of the plane so chosen be that the Effort for the lens is greatly reduced.

Da sich das Aufnahmeobjektiv auf die Ebene, in der das Zwischenbild erzeugt wird, als definierte (optische) Schnittstelle bezieht (und nicht von weiteren kameraspezifischen Details, wie z. B. einer Farbteilereinheit abhängt), können beispielsweise die Objektive ausgetauscht werden. Von besonderem Vorteil ist es auch noch, daß das Objektiv bzw. die Austauschobjektive der Kamera hinsichtlich der optischen Schnittstelle entwickelt werden können, ohne daß es wesentlich auf den Aufbau der restlichen Optik (z. B. der Zwischenabbildungsoptik) der Kamera ankommt. Damit kann in vorteilhafter Weise eine erhebliche Verkürzung der Entwicklungszeit für derartige Objektive erreicht werden, insbesondere wenn eine komplette, gestufte Brennweitenreihe zu entwickeln ist.Because the shooting lens is on the plane in which the intermediate image is created as defined Obtains (optical) interface (and not from other camera-specific Details such as B. depends on a color splitter unit), for example, the lenses be replaced. It is also of particular advantage that the lens or the replacement lenses of the camera with regard to the optical Interface can be developed without it being essential on the structure of the remaining optics (e.g. the intermediate imaging optics) the camera arrives. This can be a significant advantage shortening the development time for such Lenses can be achieved, especially when a complete, graduated Focal length series is to be developed.

Auch der Anwender profitiert davon, daß man einen quasi universellen Objektivsatz an ganz verschiedenen Kameras (z. B. mit unterschiedlicher Farbteilertechnik) betreiben kann, vorausgesetzt, jede dieser Kameras stellt die optische Schnittstelle mittels einer Zwischenabbildung bereit. Er spart sich damit Kosten und die Notwendigkeit, verschiedene Objektivsätze mit sich führen zu müssen.The user also benefits from that he a quasi universal lens set on very different cameras (e.g. with different color divider technology), provided that each of these cameras uses the optical interface an intermediate picture ready. He saves costs and that Need to carry different lens sets with you have to.

Der Kamerahersteller hat den Vorteil, daß die Ausführungsunterschiede sowohl des Farbteilersystems als auch der konkreten Zwischenabbildungsoptik als interne Konstruktionsdetails der Kamera nach außen hin nicht in Erscheinung treten. Er braucht somit hinsichtlich des Farbteilersystems keine Rücksicht auf irgendwelche Normen bezüglich der vorgeschriebenen Farblängsfehler zu nehmen.The camera manufacturer has the advantage that the design differences of the color splitter system as well as the concrete intermediate imaging optics as internal construction details of the camera to the outside do not appear. He therefore needs with regard to the color divider system no consideration to any norms regarding the prescribed color longitudinal error to take.

Der Objektivhersteller profitiert dadurch, daß er seine Objektive einfacher und schneller entwickeln kann, und daß die Objektive durch den vereinfachten Aufbau (weniger Linsen, keine teueren Spezialgläser) geringere Herstellkosten erfordern.The lens manufacturer benefits in that he can develop his lenses easier and faster, and that the lenses due to the simplified structure (fewer lenses, no expensive special glasses) less Require manufacturing costs.

Bevorzugt umfaßt die erfindungsgemäße Kamera eine der Bildaufnahmeeinheit vorgeschaltete Farbteilereinheit, die das Licht des Zwischenbildes nach Farben aufspaltet und auf die Farbteilereinheit richtet. Damit können in einfacher Art Farbbilder aufgenommen werden. Für das Vorsehen der Farbteilereinheit ist aufgrund der Zwischenabbildungsoptik der Kamera genügend Platz vorhanden.The camera according to the invention preferably comprises a color splitter unit connected upstream of the image recording unit, the the light of the intermediate image is split into colors and onto the Color splitter unit aligns. This allows color images to be created in a simple manner be included. For the provision of the color splitter unit is due to the intermediate imaging optics Camera enough Space available.

Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Kamera die Bildaufnahmeeinheit zumindest zwei Bildaufnahmeelemente umfassen, die mit Licht unterschiedlicher Farbe beaufschlagt werden. Damit läßt sich leicht eine Farbkamera verkwirklichen. Insbesondere können die Bildaufnahmeelemente flächige optoelektronische Bildaufnahmeelemente sein, wie z. B. CCD-Chips. In diesem Fall kann die Farbteilereinheit beispielsweise als Farbteilerwürtel oder als Farbteilerprismensystem (insbesondere Philips-Prismen) aufgebaut sein. Die einzelnen Bildaufnahmeelemente können am Farbteilerwürfel bzw. am Farbteilerprismensystem angesetzt sein und die sonst übliche aufwendige Korrektur des vorgesetzten Objektives aufgrund der Glaswege im Farbteilerwürfel bzw. im Farbteilerprismensystem (bei Kameras ohne die beschriebene Zwischenabbildungsoptik) ist beim Objektiv der erfindungsgemäßen Kamera aufgrund der Zwischenabbildung nicht mehr notwendig, so daß das Design des Objektivs vereinfacht ist.Furthermore, in the camera according to the invention the image recording unit comprises at least two image recording elements, which are exposed to light of different colors. In order to let yourself easily realize a color camera. In particular, the Image acquisition elements flat optoelectronic Image acquisition elements, such as. B. CCD chips. In this case, the color divider unit for example as color splitter cubes or as a color splitter prism system (especially Philips prisms) be constructed. The individual image recording elements can on Color splitter cube or be attached to the color splitter prism system and the otherwise expensive Correction of the front lens due to the glass paths in the color splitter cube or in Color splitter prism system (for cameras without the intermediate imaging optics described) is in the lens of the camera according to the invention due to the intermediate image no longer necessary, so that Design of the lens is simplified.

Alternativ ist es auch möglich, daß die erfindungsgemäße Kamera als Ein-Chip-Kamera mit nur einem Bildaufnahmeelement ausgebildet ist, wobei unter Verzicht auf die volle Auflösung des Bildaufnahmeelements nebeneinanderliegende Pixel durch Farbfilter (Farbteilereinheit) abgedeckt sind. Die Filter können beispielsweise in vertikalen Streifen oder als quadratisches Mosaik direkt auf das Bildaufnahmeelement oder auf ein Glasfenster des Bildaufnahmeelements aufgebracht (bzw. aufgedampft) sein.Alternatively, it is also possible for the camera according to the invention designed as a one-chip camera with only one image recording element is, waiving the full resolution of the image recording element adjacent pixels through color filters (color splitter unit) are covered. The filters can for example in vertical stripes or as a square mosaic directly on the imaging element or on a glass window of the Image recording element applied (or evaporated).

Solche Filter können jedoch nachträglich weder manipuliert noch entfernt werden. Daher ist bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kamera in der Ebene, in der das Zwischenbild des aufzunehmenden Objekts erzeugbar ist, ein Filter, insbesondere ein Farbfilter, angeordnet. So kann, falls die erfindungsgemäße Kamera als Ein-Chip-Kamera mit nur einem Bildaufnahmeelement als Schwarz-Weiß-Kamera ausgebildet ist, mittels des in der Ebene angeordneten Farbfilters zu einer Farbkamera umgerüstet werden. Somit kann die erfindungsgemäße Kamera wahlweise als Schwarz-Weiß-Kamera mit voller Auflösung und Empfindlichkeit oder als Ein-Chip-Farbkamera verwendet werden.However, such filters cannot be manipulated or removed afterwards. Therefore, in a particularly advantageous development of the camera according to the invention, a filter, in particular a color filter, is arranged in the plane in which the intermediate image of the object to be recorded can be generated. So, if the camera according to the invention as A chip camera with only one image recording element is designed as a black and white camera, can be converted to a color camera by means of the color filter arranged in the plane. The camera according to the invention can thus be used either as a black and white camera with full resolution and sensitivity or as a one-chip color camera.

Im Gegensatz zu den direkt auf dem Bildaufnahmeelement oder einem Glasfenster des Bildaufnahmeelements aufgebrachten Filtern kann der in der Ebene angeordnete Filter leicht an die speziellen Bedürfnisse angepaßt werden, wie z. B. eine speziell geforderte Farbcharakteristik.In contrast to those directly on the Image acquisition element or a glass window of the image acquisition element applied filters, the filter arranged in the plane can easily to the special needs customized be such. B. a specially required color characteristic.

Ferner ist es noch möglich, in der Zwischenbildebene ein strukturiertes Optikelement, wie z. B. Masken, Blenden, Gitter, Multiaperturoptiken (Lochfelder, Mikrolinsenarrays...) anzuordnen. Damit kann die erfindungsgemäße Kamera beispielsweise für wissenschaftliche Anwendungen ausgebildet werden (z. B. als konfokales System, als Wellenfrontsensor, Mikroscan mit Lochfeld...).Furthermore, it is still possible in the intermediate image level a structured optical element, such as. B. masks, Apertures, gratings, multi-aperture optics (perforated fields, microlens arrays ...) to arrange. The camera according to the invention can thus be used, for example, for scientific purposes Applications are trained (e.g. as a confocal system, as Wavefront sensor, microscan with perforated field ...).

Insbesondere kann der Filter bzw. das strukturierte Optikelement austauschbar und/oder beweglich gehaltert sein. Die Austauschbarkeit bringt den Vorteil der flexiblen Anpaßbarkeit der erfindungsgemäßen Kamera an verschiedene Anwendungsfälle mit sich. So kann die Kamera, wenn sie als Schwarz-Weiß-Kamera mit einem Bildelement ausgebildet ist, reversibel zu einer Farbkamera umgerüstet werden (mit einem entsprechenden Farbfilter in der Ebene).In particular, the filter or the structured optical element is exchangeable and / or movably supported his. The interchangeability brings the advantage of flexible adaptability the camera according to the invention to various applications yourself. So the camera can if it is a black and white camera is formed with a picture element, reversible to a color camera converted with a corresponding color filter in the layer).

Die bewegliche Halterung des Filters bzw. des strukturierten Optikelements kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß vorbestimmte Bewegungen des Filters bzw. des strukturierten Optikelements mittels beispielsweise Aktuatoren und einer entsprechenden Ansteuereinheit durchgeführt werden, wenn dies für den Einsatz der erfindungsgemäßen Kamera von Vorteil ist, wie dies beispielsweise bei den beschriebenen wissenschaftlichen Anwendungen häufig der Fall ist. Die Zwischenabbildungsoptik der erfindungsgemäßen ist bevorzugt streng verzeichnisfrei, so daß aufgrund der Zwischenabbildung die Bildaufnahmeelementebene über die Ebene, in der das Zwischenbild erzeugbar ist und zu der die Bildaufnahmeelementebene konjugiert ist, exakt zugänglich ist. Daher ist die erfindungsgemäße Kamera sehr flexibel an die gewünschten Anforderungen anpaßbar, da in der Ebene entsprechende Filter bzw. strukturierte Optikelemente (bevorzugt austauschbar) angeordnet werden können.The movable holder of the filter or the structured optical element can be designed in this way, for example be that predetermined Movements of the filter or the structured optical element by means of for example actuators and a corresponding control unit carried out if this is for the use of the camera of the invention Advantage is, as is the case with the described scientific Applications often the case is. The intermediate imaging optics of the invention preferably strictly directory-free, so that due to the intermediate picture the image pickup element level above the level at which the intermediate image can be generated and to which the Image acquisition element level is conjugated, is precisely accessible. Therefore is the camera according to the invention very flexible to the desired Adaptable requirements, because appropriate filters or structured optical elements in the plane (preferably exchangeable) can be arranged.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kamera besteht darin, daß die Zwischensbbildungsoptik als 1:1-Abbildungsoptik ausgebildet ist. Damit wird der optische Aufbau einer Kamera, in die die Zwischenabbildungsoptik eingefügt ist, kaum verändert und vorteilhaft wird zusätzlich Platz in der Kamera (z. B. für die Farbteilereinheit) geschaffen.A preferred embodiment of the camera according to the invention is that the Intermediate imaging optics is designed as a 1: 1 imaging optics. This is the optical structure of a camera in which the intermediate imaging optics is inserted, barely changed and additional space becomes advantageous in the camera (e.g. for the color divider unit).

Insbesondere sind bei der erfindungsgemäßen Kamera der konvexe Spiegel und der konkave Spiegel als sphärische Spiegel ausgebildet und sind beide Spiegel derart angeordnet, daß deren Krümmungsmittelpunkte zusammenfallen. Dies führt zu einer Zwischenabbildung, die sehr gute Abbildungseigenschaften aufweist.In particular, the camera according to the invention the convex mirror and the concave mirror as a spherical mirror trained and both mirrors are arranged such that their Centers of curvature coincide. this leads to to an intermediate image, the very good imaging properties having.

Bevorzugt kann die Zwischenabbildungsoptik so aus- und weitergebildet werden, wie in der US 3,748,015 angegeben ist, die eine Zwischenabbildungsoptik mit zwei sphärischen Spiegeln beschreibt.The intermediate imaging optics can preferably be designed and developed in the same way as in FIG US 3,748,015 is specified, which describes an intermediate imaging optics with two spherical mirrors.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kamera besteht darin, daß der konvexe Spiegel und der konkave Spiegel jeweils als verspiegelte Außenfläche eines Körpers aus transparentem Material ausgebildet sind. Die führt einerseits zu dem Vorteil, daß eine Verschmutzung der Spiegel wirksam verhindert werden kann, da sie keine Grenzfläche zur Luft aufweisen. Ferner ist der Öffnungswinkel eines Strahlenbündels in dem Körper aus dem transparenten Material geringer als in Luft (da die Brechzahl des transparenten Materials größer ist als die Brechzahl von Luft), so daß die Zwischenabbildungsoptik kompakter ausgebildet werden kann.An advantageous embodiment of the camera according to the invention is that the convex mirror and the concave mirror as mirrored Outer surface of a body are made of transparent material. On the one hand, this leads to the advantage that a Pollution of the mirror can be prevented effectively as it no interface to the air. Furthermore, the opening angle of a beam is in the body from the transparent material less than in air (since the refractive index of the transparent material is larger than the refractive index of air), so that the intermediate imaging optics can be made more compact.

Des weiteren kann bei der erfindungsgemäßen Kamera in vorteilhafter Weise die Zwischenabbildungsoptik so ausgebildet werden, daß die optische Weglänge von der Ebene bis zum konvexen Spiegel gleich ist zur optischen Weglänge vom konvexen Spiegel bis zur Bildaufnahmeeinheit. Dies führt zu einer weiteren Verbesserung der Abbildungseigenschaften.Furthermore, in the camera according to the invention advantageously designed the intermediate imaging optics be that the optical path length from the plane to the convex mirror is equal to the optical path length from the convex mirror to the image acquisition unit. This leads to a further improvement of the imaging properties.

Ferner kann bei der erfindungsgemäßen Kamera eine weitere Bildaufnahmeeinheit und eine weitere Farbteilereinheit vorgesehen werden, die jeweils im wesentlichen gleich zu der ersten Bildaufnahmeeinheit und der ersten Farbteilereinheit ausgebildet sind. In diesem Fall weist die Kamera noch ein Lichtaufteilungsmodul auf, das zwischen der Zwischenabbildungsoptik und den beiden Farbteilereinheiten vorgesehen ist und von dem von der Zwischenabbildungsoptik kommenden Licht einen ersten Anteil auf die erste Farbteilereinheit und einen zweiten Anteil auf die zweite Farbteilereinheit lenkt. Die beiden Farbteilereinheiten führen eine Aufteilung des Lichtes nach der Farbe durch und richten das Licht auf entsprechende Bildaufnahmeelemente. Wenn man als Bildaufnahmeelemente beispielsweise flächige optoelektronische Aufnahmeelemente einsetzt, kann man diese für den einen Kanal (in den der erste Anteil des Lichts eingekoppelt wird) gegenüber dem anderen Kanal (in den der zweite Anteil des Lichts eingekoppelt ist) versetzt anordnen (beispielsweise um einen halben Pixel Abstand). Damit läßt sich in einfacher Weise einer Erhöhung der Bildauflösung erreichen.Furthermore, in the camera according to the invention another image recording unit and another color splitter unit are provided, each substantially the same as the first Image recording unit and the first color splitter unit are formed. In this case, the camera also has a light distribution module, that between the intermediate imaging optics and the two color splitter units is provided and from that coming from the intermediate imaging optics Light a first portion onto the first color splitter unit and a second Share directs to the second color divider unit. The two color divider units to lead a division of the light by color and direct the light on corresponding image recording elements. If you as image acquisition elements for example flat uses optoelectronic recording elements, you can do this for one Channel (into which the first portion of the light is injected) opposite the other channel (into which the second portion of the light is coupled is) offset (for example, by half a pixel distance). So that can in a simple way of increasing the image resolution to reach.

Als Lichtaufteilungseinheit kann man z. B. einen Polarisationsstrahlteiler oder einen teildurchlässigen (beispielsweise halbdurchlässig) Spiegel verwenden.As a light distribution unit, one can e.g. B. ver a polarization beam splitter or a partially transparent (for example semi-transparent) mirror turn.

Die erfindungsgemäße Kamera ist bevorzugt eine Digitalkamera, bei der die Bildaufnahmeeinheit zumindest ein optoelektronisches Aufnahmeelement umfaßt, das die optischen Bildinformationen in elektrische Signale (z. B. Ladungen, Spannungen) umwandelt.The camera according to the invention is preferably a Digital camera in which the image recording unit is at least one optoelectronic Includes receiving element, that converts the optical image information into electrical signals (e.g. Charges, voltages).

Die Kamera kann beispielsweise als Film- bzw. Videokamera oder als Photokamera ausgebildet sein.The camera can, for example, as Film or video camera or be designed as a photo camera.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kamera besteht darin, den konvexen und/oder den konkaven Spiegel der Zwischenabbildungsoptik asphärisch auszubilden. Eine solche Asphärisierung kann z. B. zur Verringerung von Bildfehlern höherer Ordnung benutzt werden, wobei dies insbesondere beim konvexen Spiegel besonders gut realisierbar ist. Insbesondere kann die Asphärisierung so durchgeführt werden, daß sich eine Kegelschnittasphäre ergibt. Eine Kegelschnittasphäre ist einfach herzustellen und zu prüfen und somit kostengünstig.A particularly preferred embodiment of the camera according to the invention consists of the convex and / or the concave mirror of the intermediate imaging optics aspherical train. Such asphericization can e.g. B. used to reduce higher order aberrations, where this can be implemented particularly well in the case of the convex mirror is. In particular, the aspherization done so be that a Kegelschnittasphäre results. A conic section asphere is easy to manufacture and test and therefore inexpensive.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielshalber anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be given by way of example based on the drawings explained. It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kamera, und 1 a schematic representation of a first embodiment of the camera according to the invention, and

2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kamera. 2 is a schematic representation of a further embodiment of the camera according to the invention.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfaßt die erfindungsgemäße Kamera ein Objektiv 1, ein dem Objektiv 1 nachgeordnetes Umlenkprisma 2, eine Zwischenabbildungsoptik 3, einen Farbteilerwürtel 4 sowie drei flächige Bildaufnahmeelemente 5, 6, 7, die zusammen eine Bildaufnahmeeinheit 8 bilden.How out 1 can be seen, the camera according to the invention comprises a lens 1 , a the lens 1 downstream deflection prism 2 , an intermediate imaging optics 3 , a color divider cube 4 as well as three flat image acquisition elements 5 . 6 . 7 which together form an image acquisition unit 8th form.

Die Zwischenabbildungsoptik enthält zwei sphärische Spiegel 9, 10, wobei der erste Spiegel 9 konvex ausgebildet ist und der zweite Spiegel 10 ein konkaver Spiegel ist. Die beiden Spiegel 9, 10 sind so ausgebildet und angeordnet, daß ihre Krümmungsmittelpunkte in einem Punkt K zusammenfallen. Der Krümmungsradius des zweiten Spiegels 10 ist dabei doppelt so groß wie der Krümmungsradius des ersten Spiegels 9.The intermediate imaging optics contain two spherical mirrors 9 . 10 , the first mirror 9 is convex and the second mirror 10 is a concave mirror. The two mirrors 9 . 10 are designed and arranged so that their centers of curvature coincide at a point K. The radius of curvature of the second mirror 10 is twice the radius of curvature of the first mirror 9 ,

Die Zwischenabbildungsoptik 3 ist in dem beschriebenen Ausführungsbeispiels als 1:1-Abbildungsoptik ausgebildet, so daß eine Ebene E jeweils die optisch konjugierte Ebene zu den Ebenen ist, in denen die Bildaufnahmeelemente 5-7 liegen.The intermediate imaging optics 3 is formed in the described embodiment as 1: 1 imaging optics, so that a plane E is the optically conjugate plane to the planes in which the image recording elements 5-7 lie.

Die Ebene E ist eine Zwischenbildebene, in der das Objektiv 1 ein (reelles) Zwischenbild eines aufzunehmendes Objekts (nicht gezeigt) erzeugt. Somit wird mittels der Zwischenabbildungsoptik 3 das Zwischenbild in der Zwischenbildebene E auf die Bildaufnahmeelemente 5-7 abgebildet, wobei der Farbteilerwürfel 4 bewirkt, daß das blaue Licht des Zwischenbilds auf das Bildaufnahmeelement 5 trifft, das grüne Licht des Zwischenbilds auf das Bildaufnahmeelement 6 trifft und das rote Licht auf das Bildaufnahmeelement 7 trifft.The plane E is an intermediate image plane in which the lens 1 generates a (real) intermediate image of an object to be recorded (not shown). Thus, by means of the intermediate imaging optics 3 the intermediate image in the intermediate image plane E onto the image recording elements 5-7 pictured, with the color splitter cube 4 causes the blue light of the intermediate image to strike the image pickup element 5 hits, the green light of the intermediate image on the image recording element 6 hits and the red light on the image recording element 7 meets.

In 1 ist beispielhaft der Strahlverlauf für einen blauen Punkt des aufzunehmenden Objekts eingezeichnet. Aus dem eingezeichneten Strahlverlauf ist ersichtlich, daß das Licht des Zwischenbildes zweimal am zweiten Spiegel 10 und einmal am ersten Spiegel 9 reflektiert wird, so daß der Strahlverlauf in der Zwischenabbildungsoptik 3 W-förmig ist.In 1 the beam path for a blue point of the object to be recorded is shown as an example. From the drawn beam path it can be seen that the light of the intermediate image appears twice on the second mirror 10 and once at the first mirror 9 is reflected, so that the beam path in the intermediate imaging optics 3 Is W-shaped.

Weiter umfaßt die Kamera noch eine Steuereinheit 11, die mit den Bildaufnahmeelementen 5 bis 7 verbunden ist und die die von diesen Bildaufnahmeelementen 5-7 bereitgestellten (elektrischen) Signale auswertet und weiterverarbeitet. Ferner umfaßt die Kamera noch weitere bei Kameras (insbesondere Digitalkameras) übliche Elemente, die in 1 zur Vereinfachung nicht eingezeichnet sind. So ist z. B. die gesamte Optik der Kamera in einem Gehäuse (nicht gezeigt) untergebracht.The camera also includes a control unit 11 using the image capture elements 5 to 7 is connected and that of these image recording elements 5-7 provided (electrical) signals are evaluated and processed. Furthermore, the camera also includes other elements that are customary in cameras (in particular digital cameras) 1 are not shown for simplicity. So z. B. housed the entire optics of the camera in a housing (not shown).

Das Umlenkprisma 2, dessen Hypotenusen-Seite 12 bevorzugt verspiegelt ist, dient im wesentlichen dazu, daß die optische Weglänge von der Zwischenbildebene E bis zum ersten Spiegel 9 gleich ist zur optischen Weglänge vom ersten Spiegel 9 bis zu den einzelnen Bildaufnahmeelementen 5-7.The deflection prism 2 whose hypotenuse side 12 is preferably mirrored, essentially serves to ensure that the optical path length from the intermediate image plane E to the first mirror 9 is equal to the optical path length from the first mirror 9 down to the individual image acquisition elements 5-7 ,

In 2 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kamera dargestellt, wobei gleiche Elemente wie bei der in 1 gezeigten Ausführungsform mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und zu deren Beschreibung auf die entsprechende Beschreibung von 1 verwiesen wird.In 2 A further embodiment of the camera according to the invention is shown, the same elements as in the in 1 Embodiment shown are designated by the same reference numerals and for the description thereof to the corresponding description of 1 is referred.

Im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsform ist bei der Kamera gemäß 2 ein Glaskörper 13 vorgesehen, bei dem zwei gegenüberliegende Seiten einmal sphärisch konkav und einmal sphärisch konvex gekrümmt und verspiegelt sind, so daß die beiden Spiegel 9 und 10 als verspiegelte Außenflächen des Glaskörpers 13 ausgebildet sind. Man kann in den Glaskörper 13 auch als Meniskuslinse mit verspiegelten Außenflächen bezeichnen.Unlike the one in 1 The embodiment shown is in accordance with the camera 2 a vitreous 13 provided, in which two opposite sides are curved and mirrored, once spherically concave and once spherically convex, so that the two mirrors 9 and 10 as mirrored outer surfaces of the vitreous 13 are trained. You can get into the vitreous 13 also referred to as a meniscus lens with mirrored outer surfaces.

Ferner ist noch ein erster Glasadapter 14 zwischen dem Umlenkprisma 2 und dem Glaskörper 13 sowie ein zweiter Glasadapter 15 zwischen dem Glaskörper 13 und dem Farbteilerwürfel 4 vorgesehen. Die Verbindung der Glasadapter 14 und 15 mit dem Glaskörper 12 und dem Umlenkprisma 2 sowie dem Farbteilerwürfel 4 kann mittels einem optischen Kitt oder mittels Ansprengen verwirklicht sein. Bevorzugt ist das Material der Glasadapter 14 und 15, des Glaskörpers 13, des Umlenkprismas 2 und des Farbteilerwürfels 4 das gleiche.There is also a first glass adapter 14 between the deflecting prism 2 and the vitreous 13 and a second glass adapter 15 between the vitreous 13 and the color divider cube 4 intended. The connection of the glass adapter 14 and 15 with the vitreous 12 and the deflection prism 2 and the color divider cube 4 can be realized by means of an optical cement or by means of wringing. The material of the glass adapter is preferred 14 and 15 , the vitreous 13 , the deflecting prism 2 and the color divider cube 4 the same.

Ein besonderer Vorteil der Ausbildung der Spiegel 9 und 10 als verspiegelte Grenzflächen des Glaskörpers 13 besteht darin, daß die Spiegelflächen keine Grenzfläche zur Luft aufweisen und daher nicht verschmutzen können.A particular advantage of training the mirrors 9 and 10 as mirrored interfaces of the vitreous 13 consists in the fact that the mirror surfaces have no interface with the air and therefore cannot become dirty.

Die Glasadapter 14 und 15 können in einer Weiterbildung der in 2 gezeigte Ausführungsform auch weggelassen werden. Wenn Sie vorgesehen sind, bringen sie jedoch den Vorteil mit sich, daß die Anzahl der Glas-Luft-Grenzflächen, die verschmutzungsanfällig sind, reduziert ist.The glass adapter 14 and 15 can receive further training in 2 shown embodiment can also be omitted. If you read ahead hen, however, they have the advantage that the number of glass-air interfaces that are susceptible to pollution is reduced.

Claims (10)

Kamera mit einem Objektiv (1), mit dem in einer Ebene (E) ein Zwischenbild eines aufzunehmenden Objekts erzeugbar ist, einer Bildaufnahmeeinheit (8), einer Zwischenabbildungsoptik (3), die das Zwischenbild auf die Bildaufnahmeeinheit (8) abbildet, wobei die Zwischenabbildungsoptik (3) einen konvexen und einen konkaven Spiegel (9; 10) aufweist, die so angeordnet sind, daß das Zwischenbild einmal am konvexen Spiegel (9) und zweimal am konkaven Spiegel (10) reflektiert wird.Camera with a lens ( 1 ), with which an intermediate image of an object to be recorded can be generated in a plane (E), an image recording unit ( 8th ), an intermediate imaging optics ( 3 ), which the intermediate image on the image acquisition unit ( 8th ) maps, with the intermediate imaging optics ( 3 ) a convex and a concave mirror ( 9 ; 10 ), which are arranged so that the intermediate image once on the convex mirror ( 9 ) and twice at the concave mirror ( 10 ) is reflected. Kamera nach Anspruch 1, bei der der Bildaufnahmeeinheit (8) eine Farbteilereinheit (4) vorgeschaltet ist, die das Licht des Zwischenbildes nach Farben aufspaltet und auf die Bildaufnahmeeinheit (8) richtet.The camera according to claim 1, wherein the image recording unit ( 8th ) a color splitter unit ( 4 ) is connected upstream, which splits the light of the intermediate image into colors and onto the image recording unit ( 8th ) judges. Kamera nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Bildaufnahmeeinheit (8) zumindest zwei Bildaufnahmeelemente (5; 6; 7) umfaßt, die mit Licht unterschiedlicher Farben beaufschlagt werden.Camera according to one of the above claims, in which the image recording unit ( 8th ) at least two image acquisition elements ( 5 ; 6 ; 7 ) that are exposed to light of different colors. Kamera nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Zwischenabbildungsoptik (3) als 1:1-Abbildungsoptik ausgebildet ist.Camera according to one of the above claims, in which the intermediate imaging optics ( 3 ) is designed as a 1: 1 imaging optics. Kamera nach einem der obigen Ansprüche, bei der der konvexe Spiegel (9) und der konkave Spiegel (10) jeweils als sphärischer Spiegel ausgebildet und die Spiegel (9; 10) derart angeordnet sind, daß deren Krümmungsmittelpunkte zusammenfallen.Camera according to one of the above claims, in which the convex mirror ( 9 ) and the concave mirror ( 10 ) each designed as a spherical mirror and the mirrors ( 9 ; 10 ) are arranged such that their centers of curvature coincide. Kamera nach einem der obigen Ansprüche, bei der der konvexe Spiegel (9) und der konkave Spiegel (10) jeweils als verspiegelte Außenfläche eines Körpers (12) aus transparentem Material ausgebildet sind.Camera according to one of the above claims, in which the convex mirror ( 9 ) and the concave mirror ( 10 ) each as a mirrored outer surface of a body ( 12 ) are made of transparent material. Kamera nach einem der obigen Ansprüche, bei der die optische Weglänge von der Ebene (E) bis zum konvexen Spiegel (9) gleich ist zur optischen Weglänge vom konvexen Spiegel (9) bis zur Bildaufnahmeeinheit (8).Camera according to one of the above claims, in which the optical path length from the plane (E) to the convex mirror ( 9 ) is equal to the optical path length from the convex mirror ( 9 ) to the image acquisition unit ( 8th ). Kamera nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Bildaufnahmeeinheit (8) zumindest ein flächiges optoelektronisches Bildaufnahmeelement (5; 6; 7) umfaßt.Camera according to one of the above claims, in which the image recording unit ( 8th ) at least one flat optoelectronic image recording element ( 5 ; 6 ; 7 ) includes. Kamera nach einem der obigen Ansprüche, bei der in der Ebene ein Filter oder ein strukturiertes Optikelement angeordnet ist.Camera according to one of the above claims in the plane a filter or a structured optical element is arranged. Kamera nach Anspruch 9, bei der der Filter bzw. das strukturierte Optikelement austauschbar und/oder beweglich gehaltert ist.The camera of claim 9, wherein the filter or the structured optical element is exchangeable and / or movably supported is.
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