專利名稱：用于數(shù)字相機的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于數(shù)字相機的光學(xué)系統(tǒng)，并且特別涉及允許對通過透鏡測光控制系統(tǒng)(TTL)對景物所進行的觀察進行數(shù)字記錄(拍照)的光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域存在對具有一些且優(yōu)選地所有以下特性的數(shù)字相機的需要(1)該相機為TTL相機，這樣避免視差問題，由此使得通過用戶觀察的景物和通過相機記錄的景物盡可能地接近一樣。
(2)與作為光學(xué)系統(tǒng)和例如LCD顯示器的電子顯示器的結(jié)合進行對比，在對照片進行合成(畫面構(gòu)成)的過程中，該相機為完全光學(xué)的。以這種方式，相機所使用的電流量達到最小，并且這樣電池壽命達到最大。如本領(lǐng)域所知的，實現(xiàn)電池的長壽命是在設(shè)計成功的數(shù)字相機中的關(guān)鍵問題之一。
(3)該相機具有一再調(diào)用模式(亦為所知的回顧模式)，這樣用戶可實時觀察先前記錄的圖像。
(4)該再調(diào)用模式使用電子顯示器(顯示單元或微顯示器)來減小相機尺寸和保存電池能量，但仍生成大的被再調(diào)用圖像用于用戶進行觀察，即圖像對著用戶的眼睛張一個大角度。由于它允許用戶無需例如放大鏡而進行再調(diào)用，大的被再調(diào)用圖像是重要的。
(5)該相機具有用于TTL和再調(diào)用模式兩者的單個目鏡。以這種方式，用戶可無需將他或她的眼睛遠離用于對欲拍照的景物進行觀察的位置而進行再調(diào)用。
(6)該相機為變焦相機，具有優(yōu)選為至少2∶1并最優(yōu)選為至少3∶1的焦距范圍。
(7)該相機為人體工程學(xué)的并且為在使用和存儲中相對小的尺寸。
(8)盡管整體尺寸小，該相機仍具有大的變焦空間，這樣允許使用負正(NP)張馳變焦物鏡。
(9)該相機具有一機械構(gòu)造，適合于產(chǎn)生高質(zhì)量圖像。在過去許多數(shù)字相機已采用了膠卷相機的經(jīng)典布局，也就是說，在其中相機的光軸與該相機的最短維度平行的布局。為了提供緊湊的(compact)存儲，這樣的相機已具有可折疊鏡片，即在拍照期間從相機延伸并在存儲期間折疊回相機的透鏡鏡筒。對于變焦透鏡，由于折疊動作對同心度和對組成透鏡的光學(xué)元件進行的精確定位進行折中，使可折疊鏡片維持好的光學(xué)性能是困難的。
(10)為減少制造成本，該相機的光學(xué)系統(tǒng)采用相對少的光學(xué)元件并被設(shè)計以具有對制造偏差(公差)低的敏感度。
發(fā)明概述根據(jù)以上，提供具有一些且優(yōu)選地所有以上特征的數(shù)字相機是本發(fā)明的一個目的。通過光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)以上目的也是本發(fā)明的一個目的，該光學(xué)系統(tǒng)適合于與在數(shù)字相機整個小包裝中的電子部件進行結(jié)合。
為實現(xiàn)以上和其它目的，本發(fā)明依照第一方面提供可在第一光學(xué)路徑(1)和第二光學(xué)路徑(2)之間進行轉(zhuǎn)換的光學(xué)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括(A)具有正的光學(xué)焦度(power)的物鏡單元(10)；(B)具有正的光學(xué)焦度的正像透鏡單元(12)；(C)具有正的光學(xué)焦度的目鏡單元(13)；(D)顯示單元(16)；和(E)用于在所述第一(1)和第二(2)光學(xué)路徑之間對光學(xué)系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)換的光學(xué)裝置(17、18)。
其中(i)第一光學(xué)路徑(1)依次包括物鏡單元(10)、正像透鏡單元(12)和目鏡單元(13)；以及(ii) 第二光學(xué)路徑依次包括顯示單元(16)和目鏡單元(13)。
依照第二方面，本發(fā)明提供可在第一光學(xué)路徑(1)、第二光學(xué)路徑(2)和第三光學(xué)路徑(3)之間進行轉(zhuǎn)換的光學(xué)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括(A)具有正的光學(xué)焦度的物鏡單元(10)；(B)具有正的光學(xué)焦度的正像透鏡單元(12)；
(C)具有正的光學(xué)焦度的目鏡單元(13)；(D)傳感器單元(15)；(E)顯示單元(16)；和(F)用于在所述第一(1)、第二(2)和第三(3)光學(xué)路徑之間對光學(xué)系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)換的光學(xué)裝置(17、18)；其中(i)第一光學(xué)路徑(1)依次包括物鏡單元(10)、正像透鏡單元(12)和目鏡單元(13)；(ii)第二光學(xué)路徑依次包括顯示單元(16)和目鏡單元(13)。
(iii)第三光學(xué)路徑依次包括物鏡單元(10)和傳感器單元(15)。
在本發(fā)明上述兩個方面的特定優(yōu)選實施例中，第二光學(xué)路徑(2)包括顯示單元(16)和目鏡單元(13)之間的正像透鏡單元(12)。然而，由于目鏡單元(13)和顯示單元(16)可被設(shè)計以無需正像透鏡單元而進行操作，例如顯示單元可顯示回復(fù)和倒轉(zhuǎn)圖像(revertedand inverted image)并且可對目鏡單元的放大率和/或顯示單元的尺寸進行選擇以使通過目鏡單元產(chǎn)生的顯示單元圖像在用戶的眼睛處對向一足夠大的角度以便于對所再調(diào)用照片進行觀察，從而不需要在第二光路徑中使用這個單元。
在本發(fā)明上述兩個方面的其它優(yōu)選實施例中，所述系統(tǒng)進一步包括位于物鏡單元(10)和正像透鏡單元(12)之間第一光學(xué)路徑(1)中的圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元(11)。
在本發(fā)明上述兩個方面仍進一步的優(yōu)選實施例中，該光學(xué)系統(tǒng)具有存在于單個平面的光軸(1、2)，該平面用于第一光學(xué)路徑(1)和第二光學(xué)路徑(2)。
在本發(fā)明第二方面的特定優(yōu)選實施例中，傳感器透鏡單元(14)位于物鏡單元(10)和傳感器單元(15)之間的第三光學(xué)路徑(3)，并用于減少系統(tǒng)對于制造偏差的敏感度。
依照第三方面，本發(fā)明提供一光學(xué)系統(tǒng)，包括(A)具有長共軛和短共軛的變焦物鏡單元(10)，并從所述長共軛到所述短共軛，依次包括(i)具有焦距f1的第一透鏡單元(U1)，所述第一透鏡單元包括兩個透鏡元件，每個元件都具有兩個非球面表面；(ii)移動以導(dǎo)致變焦物鏡單元的光學(xué)焦度進行變化的第二透鏡單元(U2)，所述第二透鏡單元具有焦距f2并包括兩個透鏡元件，每個元件都具有兩個非球面表面；和(iii)傳感器透鏡單元(14)；以及(B)與傳感器透鏡單元(14)鄰近的傳感器單元。
依照第四方面，本發(fā)明提供具有長共軛和短共軛的變焦透鏡(10)，并從所述長共軛到所述短共軛，依次包括(a)具有焦距f1的第一透鏡單元(U1)，所述第一透鏡單元包括兩個透鏡元件，每個元件都具有兩個非球面表面；和(b)移動以導(dǎo)致變焦透鏡的光學(xué)焦度進行變化的第二透鏡單元(U2)，所述第二透鏡單元具有焦距f2并包括兩個透鏡元件，每個元件都具有兩個非球面表面；其中f1＜0，f2＞0，|f1|/f2＜1。
在本發(fā)明第三和第四方面的特定優(yōu)選實施例中，變焦物鏡單元或變焦透鏡具有(a)廣角焦距fMIN；和(b)短共軛空間中的出瞳距離DEP；其中|DEP|/fMIN≥2.0且優(yōu)選地|DEP|/fMIN≥2.5。作為在此所使用的，“短共軛空間中的出瞳距離”為出射光瞳與fMIN處圖像之間的距離。
在本發(fā)明第三和第四方面的另一優(yōu)選實施例中，變焦物鏡單元或變焦透鏡第一和第二透鏡單元的結(jié)合具有在短共軛空間中的后焦距DBF，使得DBF/fMIN≥1.0且優(yōu)選地DBF/fMIN≥1.5。
在本發(fā)明第三和第四方面仍進一步的優(yōu)選實施例中，|f1|≈|f2|，例如|(|f1|-|f2|)|/|f2|小于或等于0.2且優(yōu)選地小于或等于0.1。
依照第五方面，本發(fā)明提供具有光軸(1)的相機并包括(A)具有正的光學(xué)焦度的物鏡單元(10)；(B)具有正的光學(xué)焦度的正像透鏡單元(12)；和
(C)具有正的光學(xué)焦度的目鏡單元(13)；其中(i)該光軸(1)存在于一平面并具有，限定第一光軸部分(22)的第一和第二折疊(17、20)、第二光軸部分(23)和第三光軸部分(24)；(ii)第一(22)和第三(24)光軸部分平行但不共線；(iii)第二光軸部分(23)垂直于第一(22)和第三(24)光軸部分，第一光軸部分(22)從第二光軸部分(23)沿一個方向延伸而第三光軸部分(24)從第二光軸部分(23)沿相反方向延伸；并且(iv)物鏡單元(10)的光軸與第一光軸部分(22)共線，正像透鏡單元(12)的光軸與第二光軸部分(23)共線，而目鏡單元(13)的光軸與第三光軸部分(24)共線。
在本發(fā)明第五方面的特定優(yōu)選實施例中，物鏡單元的物體端與第一折疊(17)之間的第一光軸部分(22)長度為L1，兩個折疊(17、20)之間的第二光軸部分(23)長度為L2，第二折疊(20)與目鏡單元的圖像端之間的第三光軸部分長度為L3，并且1.25(L1+L3)≥L2≥0.75(L1+L3)。
更優(yōu)選地，L1、L2和L3滿足以下關(guān)系1.15(L1+L3)≥L2≥0.85(L1+L3)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，L2小于或等于10厘米且優(yōu)選地小于或等于8厘米。
本發(fā)明的以上方面可單獨或優(yōu)選地結(jié)合使用。當(dāng)結(jié)合使用時，可容易地對具有整合的電子學(xué)和光學(xué)并具有所有上述理想特征的數(shù)字相機進行制造，并可被專業(yè)和業(yè)余攝影者用于對高質(zhì)量數(shù)字圖像進行構(gòu)成、記錄和再調(diào)用。
現(xiàn)有技術(shù)描述具有負正(NP)配置并采用非球面表面的變焦透鏡的實例包括(1)Tajima等的U.S.專利No.4,469,412，闡明單個非球面表面的使用。盡管這種途徑可對以低成本而提高光學(xué)性能進行幫助，但在性能價格比分析中，使用一個非球面表面并不提供很顯著的提高。
(2)Ogino的U.S.專利No.4,560,253，闡明對形成一非球面表面的在玻璃元件上的薄塑料基片進行的使用。在這種設(shè)計中，在加入該非球面表面的成本為適中時維持了玻璃透鏡元件的優(yōu)點。然而，僅一個非球面表面不提供顯著的性能價格比的提高。
(3)Ozawa的U.S.專利No.5,054,897，為一個使用幾個非球面表面的實例，但在此情況下，僅有一個用于任何具體透鏡元件的非球面表面。通過限定每個透鏡元件使用一個非球面表面，通過進行適當(dāng)?shù)南癫?aberration)平衡減小對制造偏差的敏感度的能力是最小的。
(4)在日本公開申請7-225338中，公開一種NP設(shè)計，具有在兩個表面均為非球面的正的第二透鏡單元中的兩個透鏡元件。然而，第一單元僅包括球面元件，其使得透鏡對制造偏差敏感。另外，這種設(shè)計的光學(xué)焦度分布不足以提供一些傳感器單元所需要的延伸的出射光瞳位置，并且這種類型的設(shè)計將不允許在圖像空間中插入鏡子。
在授予Aoki的U.S.專利No.5,523,885中，示出對由物鏡產(chǎn)生的圖像進行轉(zhuǎn)化的中繼透鏡單元的使用實例。
附圖簡述

圖1A、2A和3A為示意圖，分別示出本發(fā)明數(shù)字相機的第一到第三光學(xué)路徑(第一到第三模式)。
圖1B、2B和3B示出適當(dāng)?shù)牟考季?，分別用于圖1A、2A和3A的第一到第三光學(xué)路徑。
圖4到8為示意的側(cè)視圖，示出用于光學(xué)系統(tǒng)的第一和第二光學(xué)路徑，依照本發(fā)明進行構(gòu)建。
圖9到12為示意的側(cè)視圖，示出用于光學(xué)系統(tǒng)的第三光學(xué)路徑，依照本發(fā)明進行構(gòu)建。在每個圖中，面板(panel)A、B和C表示分別在其短、中等和長焦距位置的光學(xué)系統(tǒng)的物鏡單元(10)。
圖1-3示出被折疊的光學(xué)路徑，當(dāng)發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)在數(shù)字相機中實施的時候使用。為便于說明，除了反射鏡(18)，將圖4-12畫為直的而不是折疊的光軸。
被引入詳細說明并構(gòu)成其部分的上述附圖，示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并且與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。當(dāng)然，應(yīng)理解附圖和描述僅為示例性的而并不對本發(fā)明進行局限。
附圖中使用的參考數(shù)字對應(yīng)于以下1第一光學(xué)路徑
2第二光學(xué)路徑3第三光學(xué)路徑4相機前部5相機后部6相機右側(cè)7相機左側(cè)8相機頂部9相機底部10物鏡單元11圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元12正像透鏡單元13目鏡單元14傳感器透鏡單元15傳感器單元16顯示單元17第一可移動反射鏡18第二可移動反射鏡19第一固定反射鏡20第二固定反射鏡21場透鏡單元22第一光軸部分23第二光軸部分24第三光軸部分優(yōu)選實施例描述如以上所討論的，本發(fā)明涉及用于數(shù)字相機的光學(xué)系統(tǒng)，優(yōu)選地包括以下五個透鏡單元(1)物鏡單元，(2)傳感器透鏡單元，(3)正像透鏡單元，(4)目鏡單元，和(5)圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元。該光學(xué)系統(tǒng)亦優(yōu)選地包括傳感器單元、顯示單元和用于在其第一、第二和第三光學(xué)路徑之間對該系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)換的光學(xué)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。本發(fā)明這些部件的優(yōu)選實施例如下。
物鏡單元和傳感器透鏡單元該物鏡單元具有正焦度并優(yōu)選地為變焦型，盡管如果需要可使用固定焦距物鏡。可在本發(fā)明的實踐中使用本領(lǐng)域所知的各種變焦或固定焦距物鏡單元。
當(dāng)使用變焦物鏡單元時，該單元優(yōu)選地具有以下傍軸(paraxial)特性(1)至少2∶1且優(yōu)選地為3∶1的有效焦距范圍；(2)大約f/3的相對孔徑或在廣角焦距處更快；(3)在廣角焦距處至少30度的半角視野；(4)足以在垂直方向上插入兩個折疊反射鏡(例如反射鏡17和19)的后焦距(即圖像空間中的距離)；和(5)延伸的出射光瞳位置，以使在圖像傳感器處的主光線角度最小。
另外，透鏡設(shè)計必須適合于以很低的成本進行大規(guī)模生產(chǎn)。
可通過負正(NP)型變焦透鏡設(shè)計來滿足這些需要，在其中負的第一透鏡單元之后為正的第二透鏡單元。第一透鏡單元進行移動，用于進行補償或聚焦，或既補償又聚焦。第二透鏡單元的移動提供導(dǎo)致焦距變化所需要的內(nèi)部放大率的變化。在其它原因中，由于對如一些傳感器單元所需而產(chǎn)生一延伸的出射光瞳來說是最簡單的形式，這樣的負正系統(tǒng)是優(yōu)選的。
而且已發(fā)現(xiàn)，適用于本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的負正變焦物鏡可達到3∶1的變焦范圍并仍具有松弛配置，即在該配置中，每個單元的焦度是相對低的并且這些單元的焦度量級基本上是彼此相等的。反過來，這樣的松弛配置意味著每個單元可具有一簡單構(gòu)造。特別地，張弛構(gòu)造自動提供對場曲率進行的校正，假定這兩個單元由類似材料制成。
為減少對制造公差的敏感度，在每個單元中的至少一個透鏡元件上且優(yōu)選地在每個單元的至少兩個透鏡元件上使用雙非球面。除了實現(xiàn)這個功能，該非球面也設(shè)計用于對系統(tǒng)的像差進行校正。作為在此所使用的，“雙非球面”指在其每個表面上具有一非球面。
在本發(fā)明的特定優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的物鏡單元具有一些且優(yōu)選地所有以下結(jié)構(gòu)特征(1)第一透鏡單元從其物體端依次由負焦度第一透鏡元件、正焦度第二透鏡元件和負焦度第三透鏡元件組成。
(2)物鏡單元包括位于第一和第二透鏡單元之間的孔徑光闌(stop)。優(yōu)選地，該孔徑光闌距第二透鏡單元比第一透鏡單元近，例如將孔徑光闌置于第二透鏡單元的前面。
(3)當(dāng)在其寬視野配置中時，可將第一透鏡單元移向附近物體以聚焦在該物體上，例如，可從其正常的寬視野位置將第一透鏡單元向前移動附加的0.5毫米。
本發(fā)明的變焦透鏡有兩個基本特征使它們區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)(1)該設(shè)計基于對用于透鏡元件的兩個非球面表面的使用以減少對制造公差的敏感度；以及(2)負的和正的單元的光學(xué)焦度比使得從圖像傳感器進行測量時的出射光瞳位置為最大。
第三個輔助特征是將變焦物鏡和靠近或鄰近圖像傳感器15的傳感器透鏡單元14結(jié)合進行使用，以進一步允許減少對制造偏差的敏感度或進一步延伸從傳感器到出射光瞳的距離。
特別地，傳感器透鏡單元可幫助校正畸變并減少物鏡單元的制造敏感度。因為它接近傳感器單元15，即接近圖像，其制造公差不是特別關(guān)鍵的。這樣，依照本發(fā)明，使用低公差并由此使用不貴的透鏡單元以便于透鏡單元(物鏡單元)的制造，該透鏡單元的光學(xué)性能對高質(zhì)量數(shù)字圖像的紀錄(fecofdation)是關(guān)鍵的。傳感器單元優(yōu)選地為具有至少一個非球面表面的弱焦度單透鏡元件，例如弱的焦度。
正像透鏡單元該正像透鏡單元具有正焦度，并用于在TTL觀察欲拍照景物期間，對由物鏡單元產(chǎn)生的圖像進行回復(fù)和倒轉(zhuǎn)。由于這個單元亦通過用戶對顯示單元16的圖像進行回復(fù)和倒轉(zhuǎn)，應(yīng)對通過顯示單元顯示的被再調(diào)用照片進行回復(fù)和倒轉(zhuǎn)以使用戶最終看到的圖像既不回復(fù)也不倒轉(zhuǎn)。注意在一些實施例中，目鏡單元可用于直接觀察顯示器(例如，見圖5的右側(cè)實施例)。在這樣的情況下，通過顯示單元顯示的被再調(diào)用圖像將不是倒轉(zhuǎn)和回復(fù)的圖像。
亦可看作中繼透鏡單元的該正像透鏡單元優(yōu)選地具有一些且最優(yōu)選地所有以下特征(1)該單元以大約1∶1的放大率進行工作。
(2)該單元提供對目鏡單元進行的像差校正，包括色差校正，這樣目鏡單元可以是，例如單透鏡元件?？赏ㄟ^，例如采用具有不同色散的透鏡元件和/或通過使用衍射表面來提供色差校正。
(3)通過其正焦度，該單元允許目鏡單元具有較長的有效焦距，反過來，該焦距使得較容易為了允許戴眼鏡的人們在戴眼鏡的時候使用該光學(xué)系統(tǒng)，給用戶提供18-20毫米的眼睛間隙。優(yōu)選地，正像透鏡單元和目鏡單元的結(jié)合具有在大約10毫米和大約17毫米之間的有效焦距，而正像透鏡單元具有一長焦距且目鏡單元具有在大約10毫米和大約15毫米之間的焦距。
(4)該單元具有幾乎遠心(telecentric)的入射和出射光瞳。這樣的遠心消除了對于正像透鏡單元和目鏡單元之間場透鏡的需要。它亦允許當(dāng)使用時減少圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元的焦度。類似地，如果在物鏡單元和正像透鏡單元之間取代圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元而使用場透鏡單元，則正像透鏡單元的遠心允許對這樣的場透鏡單元的焦度被減少。
為實現(xiàn)這樣的遠心，該正像透鏡單元優(yōu)選地應(yīng)當(dāng)具有三個子單元，例如三個透鏡元件，以能夠使主光線彎曲，其中兩個外部子單元的外部表面中，每個都具有正焦度和至少一個具有負焦度的內(nèi)表面，以對場曲率進行校正。注意負表面可以在整個為正的透鏡元件上(例如，見圖4)。
目鏡單元具有正焦度的目鏡單元用作中間實像的放大鏡，該實像通過正像透鏡單元形成。這樣，目鏡單元和正像透鏡單元包括一復(fù)合顯微鏡，而目鏡單元形成中間圖像幾乎遠心的虛像，該中間圖像由正像透鏡單元產(chǎn)生。
在一些實施例中，目鏡單元可用于直接觀察顯示單元而無需使用正像透鏡單元(例如，見圖5的右側(cè)實施例)。在此情況下，目鏡單元將優(yōu)選地包括多重透鏡元件以提供對顯示單元的圖像進行的色彩校正。
當(dāng)與正像透鏡單元一起使用時，目鏡單元優(yōu)選地為單透鏡元件并且最優(yōu)選地為單玻璃元件以能夠抵抗劃傷。
優(yōu)選地，該目鏡單元安裝在屈光鏡筒內(nèi)，以使用戶可沿系統(tǒng)的光軸對該單元的位置進行調(diào)節(jié)以適應(yīng)他的或她的個人視力。
圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元當(dāng)使用時，該圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元用于給用戶提供TTL圖像和基本上相同尺寸的再調(diào)用圖像。
沒有尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元，TLL圖像將通常大于顯示單元16的圖像，盡管在一些情況下可以是小于。作為結(jié)果，由于它將不充滿用戶的整個視野，顯示單元的圖像將顯得奇特。相應(yīng)地，在大多數(shù)應(yīng)用中，圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元用于減小TTL圖像的尺寸，盡管如果需要它可用于增大TTL圖像的尺寸。除了調(diào)節(jié)圖像尺寸，這個單元還起到場透鏡單元的作用。
該單元位于由物鏡單元產(chǎn)生的中間圖像附近。如以下實例所示，圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元優(yōu)選地位于不是中間圖像之前就是之后。當(dāng)位于中間圖像之前時，該單元可認為是通過改變物鏡單元的有效焦距來實現(xiàn)其尺寸調(diào)節(jié)的功能；當(dāng)位于中間圖像之后時，該單元可認為是通過改變正像透鏡單元和目鏡單元的聯(lián)合焦距來實現(xiàn)其功能。盡管不是優(yōu)選的，中間圖像可位于圖像尺寸調(diào)節(jié)單元之內(nèi)。
圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元優(yōu)選地包括用于色彩校正的負和正焦度。由于圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元的入射和出射光瞳需分別與它們的上游和下游光瞳一致，可通過物鏡單元的出射光瞳與正像透鏡單元的入射光瞳的位置來限定其焦距。作為結(jié)果，為了實現(xiàn)其放大功能在圖像/物體空間中的變化，該單元必須具有分離的主平面(主點)。這樣，該單元不能為單個薄透鏡。
圖像尺寸調(diào)節(jié)單元可包括在中間圖像附近的場闌，該中間圖像由物鏡單元產(chǎn)生。即使不使用圖像尺寸調(diào)節(jié)單元，也可再次在中間圖像附近使用場闌。類似地，可在中間圖像附近使用場透鏡單元而無需實現(xiàn)對TTL圖像的尺寸進行調(diào)節(jié)的功能。
傳感器和顯示單元當(dāng)整個光學(xué)系統(tǒng)處于其第三模式(即其拍照模式)時，通過與適當(dāng)?shù)挠嬎銠C存儲器聯(lián)系在一起的電子傳感器，對由物鏡單元產(chǎn)生的實像進行記錄。傳感器可以是CMOS或其它適當(dāng)?shù)脑O(shè)備(例如CCD器件)，用于對可視范圍內(nèi)的電磁輻射進行檢測。在本發(fā)明的一些應(yīng)用中，例如在數(shù)字夜視相機中，傳感器將檢測不可見電磁輻射，例如紅外線輻射。
當(dāng)整個光學(xué)系統(tǒng)處于其第二模式時，可從顯示單元16對先前記錄的照片進行再調(diào)用。這個單元可以是各種形式，例如，它可以是LCD微顯示器，包括反射LCD微顯示器。該單元與計算機存儲器和適當(dāng)?shù)碾娮涌刂破髀?lián)系在一起以允許用戶訪問一個或多個先前記錄的圖像，先前記錄的圖像存儲在計算機存儲器中。
光學(xué)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)光學(xué)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括圖1-3中的可移動反射鏡17和18，以及固定反射鏡19和20。反射鏡17和20的結(jié)合以及反射鏡18和20的結(jié)合組成不對用戶看到的圖像進行倒轉(zhuǎn)或回復(fù)的潛望鏡。相應(yīng)地，由于通過物鏡單元10引入的倒轉(zhuǎn)和回復(fù)，僅需要正像透鏡單元12。
可通過本領(lǐng)域所知的各種技術(shù)，例如旋轉(zhuǎn)、滑動、翻轉(zhuǎn)(flipping)等，來完成可移動反射鏡在其原位置和其移動位置之間進行的移動。如圖1-3中所示，可移動反射鏡17的原位置對應(yīng)于圖1中的光學(xué)路徑，而移動位置對應(yīng)于圖3的光學(xué)路徑。對于可移動反射鏡18，原位置對應(yīng)于圖1的光學(xué)路徑，而移動位置對應(yīng)于圖2的光學(xué)路徑。
實際上，盡管僅需要一個反射鏡移動以實現(xiàn)所期望的光學(xué)轉(zhuǎn)換功能，可移動反射鏡17和18可一起進行移動。例如，當(dāng)反射鏡17移動到其移動位置以將該光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到其第三光學(xué)路徑時，反射鏡18可移動到其圖2中所示的位置。相反，當(dāng)反射鏡18移動到其移動位置以將該光學(xué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到其第二路徑時，反射鏡17可移動到其圖3中所示的位置。
固定反射鏡19優(yōu)選地為經(jīng)過而不是反射紅外線輻射的冷光鏡，這樣使傳感器單元15免于這樣的輻射。在期望自動聚焦的情況下，可移動反射鏡17可包括透明部分，例如透明條(strip)，以允許一些光在通過透鏡測光控制系統(tǒng)進行觀察的過程中到達傳感器單元15。如本領(lǐng)域所知的，通過對這種光進行傳感，可對物鏡單元的焦點進行自動調(diào)節(jié)。
因為本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)與具有“書冊(book)”格式的數(shù)字相機(見以下)一起使用，所以反射鏡17、18和20沿照片的長維對光軸進行折疊，而不是如常規(guī)的短維。
整體相機布局如圖1-3所示，在其中使用本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)字相機優(yōu)選地具有一“書冊”格式，在其中，在TTL觀察的過程中，光在一側(cè)(圖1A中的側(cè)6)進入相機的前部，經(jīng)過物鏡單元10、正像透鏡單元12和目鏡單元13，然后離開相機的后部5在相機的相反側(cè)(圖1A中的側(cè)7)進入用戶的眼睛。當(dāng)通過使用兩個折疊反射鏡17和20保持在單個平面中時，所述光采用這個路徑。為拍照，兩個折疊反射鏡之一，例如反射鏡17，移出該光學(xué)路徑，以使光可到達固定反射鏡19，在那里將其離開公共平面并導(dǎo)向傳感器單元15。
由于它提供緊湊設(shè)計但仍允許足夠的空間用于不需要可折疊鏡片而進行變焦，“書冊”格式是理想的。它亦提供在拍照時使用戶易于拿穩(wěn)的相機形狀。
實例不欲以任何方式對其進行局限，本發(fā)明將通過以下實例進行更充分的描述，該實例在圖4-12和表4-13中示出。
特別地，圖4到8示出第一和第二光學(xué)路徑而圖9到12示出第三光學(xué)路徑，用于依照本發(fā)明進行構(gòu)建的光學(xué)系統(tǒng)。相應(yīng)的配方(prescription)在表4-12中闡明。這些表的配方使用光學(xué)設(shè)計程序的“OSLO”格式，該程序由紐約Rochester的Sinclair Optics Inc.以那個商標進行出售。表4-13中和表1-3中的所有尺寸是以毫米表示的。
顯示單元16和正像透鏡單元12的大多數(shù)物體側(cè)表面之間的距離在圖4、6、7和8中分別為12.5、12.4、12.3和12.3毫米。用于顯示單元的兩個可能位置在圖5中示出(1)第一位置，在那里來自顯示單元的光經(jīng)過正像透鏡單元12和目鏡單元13兩者，和(2)第二位置，在那里所述光僅經(jīng)過目鏡單元13。用于第一位置的顯示單元16和正像透鏡單元12的大多數(shù)物體側(cè)的表面之間的距離為10.9毫米，而對于第二位置，顯示單元16和正像透鏡單元12的大多數(shù)物體側(cè)的表面之間的距離為6.8毫米。
圖4(表4)的實施例對于這個系統(tǒng)，將菲涅耳場透鏡置于由物鏡單元產(chǎn)生的中間圖像附近，而正像透鏡單元使用一衍射表面以對色差進行校正。單元件目鏡單元對由正像透鏡單元產(chǎn)生的正像進行放大。
通過使用菲涅耳透鏡和衍射透鏡元件，可將制造費用減到最小。目鏡單元可以是模制(molding)塑料元件，或者可使用玻璃球面元件以減少劃傷的可能性。注意，這個實例不包括圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元。
圖5(表5)的實施例如果期望將顯示器設(shè)備置于正像透鏡單元和目鏡單元之間，則目鏡單元必須自己對像差進行校正，并且因此單透鏡元件是不夠的，所以使用三個一組的消像散透鏡。將菲涅耳透鏡表面用作場透鏡單元。如在圖4中，這個實例不包括圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元。
圖6(表6)的實施例圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元(由于它使圖像變得較小，在這個實例中為壓緊器(compactor)單元)的功能是允許對顯示器設(shè)備(顯示單元)進行觀察，該設(shè)備的尺寸與由變焦物鏡單元形成的圖像不同。在這個實例中，將所述壓緊器置于變焦物鏡單元和其圖像表面之間。該壓緊器亦實現(xiàn)場透鏡的功能，即它將形成中間圖像的單元、即變焦物鏡單元的出射光瞳成像到接收中間圖像的單元、即正像透鏡單元的入射光瞳中。
圖7(表7)的實施例在這個實例中，將圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元(在這個實例中為壓緊器單元)置于由變焦物鏡單元形成的圖像和正像透鏡單元之間。因為它必須提供適當(dāng)?shù)姆糯舐室允癸@示單元的尺寸與圖像傳感器的尺寸匹配，并也實現(xiàn)場透鏡的功能，所以在其優(yōu)選配置中，圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元將具有正的和負的透鏡元件兩者。
圖8(表8)的實施例在這個實例中，將圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元(在這個實例中為壓緊器單元)置于變焦物鏡單元和其圖像表面之間的空間中，以使壓緊器之后和正像透鏡單元之前的圖像表面之間的可用于可移動反射鏡的機械空間為最大。
圖9(表9)的實施例這個實例示出為高性能而被進行優(yōu)化的變焦物鏡單元和傳感器透鏡單元。第一透鏡元件由可抵抗劃傷的光學(xué)玻璃制成。第二透鏡單元的最后一個透鏡元件亦由光學(xué)玻璃制成并僅具有球面表面。盡管這個透鏡元件可改進為由塑料制成，但附加的非球面表面數(shù)值公差將是過小的。離圖像最近的正焦度透鏡元件，即傳感器透鏡單元使到出射光瞳的距離增加。
圖10、11和12(表10、11和12)的實施例在這些實例中，已對非球面表面進行優(yōu)化以使單獨的透鏡元件對制造偏差的敏感較小。另外，已將第二透鏡單元玻璃透鏡元件的放置順序改變?yōu)閺倪@個單元的最后一個位置到第一位置。
表13的實施例對于這個變焦物鏡單元，將非球面表面置于第一透鏡單元的正透鏡元件、第二透鏡單元的第二正透鏡元件和傳感器透鏡單元上。這個實施例的非球面表面不能獲得當(dāng)使用較多非球面表面時實現(xiàn)的全部制造優(yōu)點。然而，所有的像差被校正，并且沒有必要對較多難以模制的負元件進行模制?？蓪⒌诙哥R單元的任一正透鏡元件限定在僅為球面表面，并可獲得相同的校正。這個實施例的整體外觀類似于圖9-12的實施例。
如從配方表9-13中可看到的，本發(fā)明的變焦物鏡單元實現(xiàn)寬視野、大孔徑和小數(shù)量透鏡元件的大變焦范圍。
表1-3對表4-13實施例的不同特性進行概括。如在表1和3以及配方表4-13中可看到的，所述實例具有優(yōu)選特性，用于在以上所討論數(shù)字相機中使用的光學(xué)系統(tǒng)。
表2給出用于表4-8實例的正像透鏡單元和圖像尺寸調(diào)節(jié)單元的放大率。該系統(tǒng)的總放大率等于物鏡單元的焦距乘以中間透鏡單元、即正像透鏡單元(當(dāng)使用時)和圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元的放大率，再除以目鏡單元的焦距。如從這個表和表1中可看到的，對于物鏡單元的中間焦距來說，總放大率等于1.0，該物鏡單元對于變焦系統(tǒng)來說是理想的。
共同轉(zhuǎn)讓的名為“Compact Through-The-Lens Digital Camera(緊湊的通過透鏡測光控制系統(tǒng)數(shù)字相機)”(代理卷號No.CONC-0081)的U.S.專利申請No.09/493,355與本發(fā)明同時提交，該申請對可與本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)一起使用的相機結(jié)構(gòu)進行描述。特別地，圖8的第一和第二光學(xué)路徑以及圖12的第三光學(xué)路徑被設(shè)計用于與這個一般轉(zhuǎn)讓的申請的相機結(jié)構(gòu)一起使用，該申請的內(nèi)容在此全部引入作為參考。
盡管已在此對本發(fā)明的優(yōu)選和其它實施例進行描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可領(lǐng)悟進一步的實施例，而不背離本發(fā)明如以下權(quán)利要求所限定的范圍。
表1
表2
表3
表4SFr 半徑 厚度孔徑半徑 玻璃OBJ -- 1.0000e+20 4.6631e+19 AIR1 10.6897190.9000005.500000 SK162 4.693897 2.0554214.200000 AIR3 14.7458041.8278694.200000 CARBO4 -24.372269 0.4873094.500000 AIR5 -15.532049 0.7500004.500000 ACRYL6 13.57443617.551292 4.500000 AIRAST -- 1.1165721.994652AS AIR8 10.3681371.3862263.060000 ACRYL9 -10.421617 1.0147563.060000 AIR10 -6.9957140.5681442.430189S CARBO11 48.4323780.3005192.512951S AIR12 521.835363 2.0521262.591488S FK513 -5.75564514.448033 2.948684S AIR14 38.4465393.0000003.081140S ACRYL15 -- -- 3.025222S AIR16 -- 0.3000003.290549 ACRYL17 -11.423559V 12.300000 3.295927 AIR18 4.247583 1.4849542.500000 ACRYL19 -152.838630 5.0152802.707004 AIR20 -6.1303345.0067602.600000 ACRYL21 -3.1365822.4931452.600000 AIR22 -2.1337815.0124471.800000 ACRYL23 -3.65008920.996695 3.300000 AIR24 16.3503162.0000005.200000 LAK825 -26.047378 12.453304 5.200000 AIR26 -- 6.9000002.243330 AIRIMS -- -0.118132 1.463466S
表4(續(xù))*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRF CC AD AE AF AG3 -- 0.001021-2.7053e-05 1.2836e-06 -2.0541e-074 -- 0.001539-9.3113e-05 -- --5 -- -0.001356 0.000154 -4.7621e-06 1.4408e-076 -- -0.003014 0.000269 -1.0524e-05 1.3535e-078 -- 7.3583e-05 -5.8792e-06 -5.0486e-07 2.3615e-079 -- 0.0023840.000112 -1.1749e-05 8.4416e-0710 -1.000000 0.006391-0.000288-2.834 4e-066.7653e-0711 -- 0.005022-0.0003606.9595e-06 1.6356e-0714 -- -0.000665 -- -- --17 -- -0.000659 0.000174 -1.9684e-05 7.6335e-0718 -- -0.001862 -5.0340e-05 -4.4058e-06 -4.1117e-0820 -- -0.002623 0.001438 -0.000267 2.8811e-0521 -- 0.0063610.000352 3.7246e-05 -7.4144e-0922 -- 0.0112820.003690 -0.001116 0.00029023 -- 0.0006320.000227 -1.9536e-05 1.8927e-06*SYMMETRIC DIFFRACTIVE SURFACE 19ORDER 1 WAVELENGTH 0.587560KCO 1 DF1 -0.006734 DF2 0.000166 DF3-1.5038e-05*SURFACE 17 FRESNEL*WAVELENGTHS 0.5875600.486130 0.656270*REFRACTIVE INDICESSRF GLASS RN1 RN2RN3 VNBR1 SK161.6204101.627557 1.61727260.3227585 ACRYL 1.4900821.496037 1.48757057.88076810 CARBO 1.5854691.599220 1.57990030.30379012 FK5 1.4874901.492270 1.48534670.40477622 ACRYL 1.4900821.496037 1.48757057.88076824 LAK81.7130031.722219 1.70897453.830831Field angle 25.000000Paraxial magnification0.569344Entrance pupil radius 0.800000Exit pupil radius 1.381868
表5SRF 半徑 厚度 孔徑半徑 玻璃OBJECT -- 1.0000e+205.5431e+19 AIR1 10.689719 0.900000 5.500000 SK162 4.693897 2.055421 4.200000 AIR3 14.745804 1.827869 4.200000 CARBO4 -24.372269 0.487309 4.500000 AIR5 -15.532049 0.750000 4.500000 ACRYL6 13.574436 17.551292 4.500000 AIRAST -- 1.116572 1.994652A AIR8 10.368137 1.386226 3.060000 ACRYL9 -10.421617 1.014756 3.060000 AIR10 -6.995714 0.568144 2.531261 CARBO11 48.432378 0.300519 2.627846 AIR12 521.835363 2.052126 2.718393 FK513 -5.755645 16.494343S3.130559 AIR14 -- 0.300000 3.290549 ACRYL15 -6.337163V 10.707424 3.295927 AIR16 -3.400997 3.402145 2.400000 ACRYL17 -3.539595 0.201806 2.400000 AIR18 4.226012 2.576553 2.000000 ACRYL19 -8.232711 0.652067 2.000000 AIR20 -4.063785 1.516673 2.000000 CARBO21 2.082673 0.521696 2.082673 AIR22 4.277970 3.202030 2.454337 ACRYL23 -2.940192 10.001866 2.313577 AIR24 - 6.900000 2.243330 AIR25 5.783554 5.011609 5.783554 ACRYL26 -5.250328 0.107791 5.250328 AIR27 -5.541897 1.000000 5.261701 CARBO28 7.740982 0.669468 5.300049 AIR29 14.716287 4.504354 5.800000 LAF230 -11.834931 20.000000 5.500000 AIREYE PUPIL 1.973467
表5(續(xù))*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRFCC AD AE AF AG3 -- 0.001021-2.7053e-05 1.2836e-06 -2.0541e-074 -- 0.001539-9.3113e-05 -- --5 -- -0.001356 0.000154 -4.7621e-06 1.4408e-076 -- -0.003014 0.000269 -1.0524e-05 1.3535e-078 -- 7.3583e-05 -5.8792e-06 -5.0486e-07 2.3615e-079 -- 0.0023840.000112 -1.1749e-05 8.4416e-0710 -1.000000 0.006391-0.000288-2.8344e-06 6.7653e-0711 -- 0.005022-0.0003606.9595e-06 1.6356e-0715 -- -2.8758e-06 3.6838e-05 -1.4736e-06 6.5227e-0816 -- 0.015996-0.0037790.000582 -2.9079e-0517 -- -0.001711 0.000486 1.4516e-05 2.1328e-0718 -- -0.012906 0.000732 8.7547e-05 -3.9793e-0619 -- 0.0052970.006673 -0.0025060.00027720 -- 0.045450-0.007 495 -0.0012510.00030921 -- 0.012472-0.0187170.002575 1.6538e-0622 -- -0.002554 -0.001169-0.0001380.00017923 -- 0.0013700.000164 -6.3613e-06 6.4374e-0625 -4.003457 0.001102-8.9627e-05 -5.6729e-08 4.3170e-0826 -0.513660 0.0005221.4 429e-05 3.9193e-07 -1.7412e-0827 -- 0.0012986.2135e-05 -3.1843e-08 -1.5532e-0828 -- 0.000485-8.7264e-06 -1.1485e-06 1.8220e-08*SURFACE 15 FRESNEL*WAVELENGTHS0.5875600.4861300.656270*REFRACTIVE INDICESSRFGLASSRN1 RN2 RN3 VNBR1 SK16 1.620410 1.627557 1.61727260.32275812 FK5 1.487490 1.492270 1.48534670.40477625 ACRYL1.490082 1.496037 1.48757057.88076827 CARBO1.585469 1.599220 1.57990030.30379029 LAF2 1.744003 1.755685 1.73904844.719264FIELD ANGLE29.000000PARAXIAL MAGNIFICATION 0.394680ENTRANCE PUPIL RADIUS 0.800000EXIT PUPIL RADIUS 1.933268
表6SRF 半徑 厚度 孔徑半徑 玻璃OBJECT --9.0000e+194.7854e+19 AIR1 26.544055 0.900000 5.700000 SK162 5.460716 1.700000 4.900000 AIR3 17.593077 2.300000 4.900000 CARBO4 -19.0365591.000000 4.800000 AIR5 -6.046100 0.900000 4.500000 ACRYL6 -20.82226715.026436 4.500000 AIRAST--1.183557 2.840000A AIR8 8.799080 1.955184 3.700000 BK79 256.4963331.929345 3.500000 AIR10 -11.7002900.736296 3.500000 CARBO11 10.699288 0.280512 3.500000 AIR12 8.786224 2.100000 3.500000 ACRYL13 -6.281592 9.057700V 3.500000 AIR14 7.347991 4.000911 3.863875 ACRYL15 -5.747295 0.446894 3.051574 AIR16 -3.827871 1.447243 2.799437 CARBO17 -13.8170830.999000 2.678703 AIR18 --12.490000 2.431900 AIR19 3.511585 2.311483 2.860843 ACRYL20 -11.7203950.100000 2.707004 AIR21 119.7554181.000000 2.046394 O_S-TIH622 3.441730 1.860835 2.800000 BK723 25.524272 4.138714 2.800000 AIR24 -6.491437 1.998800 2.600000 ACRYL25 -2.577963 2.667950 2.600000 AIR26 -2.000240 4.750643 1.800000 ACRYL27 -3.401540 20.910131 2.800000 AIR28 19.187629 2.356339 5.200000 LAK8 C29 -18.94093919.000000 5.200000 AIREYE PUPIL 1.98
表6(續(xù))*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRF CC AD AE AF AG3-- 0.0004192.3388e-05 -6.3827e-075.2304e-084-- -0.000214 4.1433e-05 -1.3688e-068.5189e-085-- 0.0012651.0913e-05 1.4144e-07 1.3214e-086-- 0.000892-3.3345e-05 1.0561e-06 -3.2621e-0810-- -0.000973 -4.3581e-05 -3.74 66e-07 1.9466e-0711-1.000000 -0.000564 -6.2660e-05 -1.4575e-061.9070e-0712-- -0.000744 -2.8429e-05 -5.7369e-076.9789e-0813-- 0.0001516.0152e-06 1.5846e-06 -3.2143e-0814-- -0.001322 0.000116-3.2254e-051.4618e-0615-- -0.022524 0.004583-0.000374 1.1885e-0516-- -0.023803 0.007596-0.000696 2.5638e-0517-- 0.0009830.003449-0.001072 0.00010819-- -0.003164 -0.000108 -3.4837e-052.0711e-0620-- -1.4113e-06 1.1660e-06 -3.0281e-054.0762e-0624-- -0.013526 -0.000760 5.0669e-05 5.3031e-0525-- -0.001338 0.000892-2.7895e-053.0407e-0526-- 0.0009010.006055-0.001036 0.00041927-- -0.000358 0.000479-4.1519e-054.1619e-06*WAVELENGTHS0.546100 0.480000 0.643800*REFRACTIVE INDICESSRFGLASS RN1 RN2RN3VNBR1 SK16 1.6228611.628139 1.617774 60.09172016 CARB0 1.5900881.600365 1.580754 30.09009521 O_S-TIH6 1.8126341.829735 1.797521 25.22647622 BK71.5187211.522829 1.514721 63.97840826 ACRYL 1.4920671.496540 1.487978 57.47470128 LAK8 1.7161581.722973 1.709618 53.624889FIELD ANGLE 28.000000PARAXIAL MAGNIFICATION 0.426819ENTRANCE PUPIL RADIUS 0.800000EXIT PUPIL RADIUS 1.982169
表7SRF 半徑 厚度 孔徑半徑玻璃OBJECT -- 9.0000e+194.7854e+19 AIR1 26.5440550.900000 5.700000SK162 5.460716 1.700000 4.900000AIR3 17.5930772.300000 4.900000CARBO4 -19.036559 1.000000 4.800000AIR5 -6.0461000.900000 4.500000ACRYL6 -20.822267 15.026436 4.500000AIRAST -- 1.183557 2.840000AIR8 8.799080 1.955184 3.700000BK79 256.496333 1.929345 3.500000AIR10 -11.700290 0.736296 3.500000CARBO11 10.6992880.280512 3.500000AIR12 8.786224 2.100000 3.500000ACRYL13 -6.28159216.658320 3.500000AIR14 3.893816 2.595243 3.700000CARBO15 -18.282456 0.091460 3.700000AIR16 113.845821 0.493136 3.500000CARBO17 2.811686 1.920805 2.500000AIR18 2.966438 0.962640 2.800000ACRYL19 2.861156 9.017210 2.800000AIR20 3.511585 2.311483 2.860843ACRYL21 -11.720395 0.100000 2.707004AIR22 119.755418 1.000000 2.046394OS-TIH623 3.441730 1.860835 2.800000BK724 25.5242724.138714 2.800000AIR25 -6.4914371.998800 2.600000ACRYL26 -2.5779632.667950 2.600000AIR27 -2.0002404.750643 1.800000ACRYL28 -3.40154020.910131 2.800000AIR29 19.1876292.356339 5.200000LAX830 -18.940939 19.000000 5.200000AIREYE PUPIL2.307694
表7(續(xù))*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRF CC AD AE AF AG3 -- 0.000419 2.3388e-05 -6.3827e-075.2304e-084 -- -0.0002144.1433e-05 -1.3688e-068.5189e-085 -- 0.001265 1.0913e-05 1.4144e-07 1.3214e-086 -- 0.000892 -3.3345e-05 1.0561e-06 -3.2621e-0810 -- -0.000973-4.3581e-05 -3.7466e-071.9466e-0711 -1.000000-0.000564-6.2660e-05 -1.4575e-061.9070e-0712 -- -0.000744-2.8429e-05 -5.7369e-076.9789e-0813 -- 0.000151 6.0152e-06 1.5846e-06 -3.2143e-0814 -- 0.017135 -0.0040370.000290 -8.3632e-0616 -- 0.008190 -0.0010250.000156 -7.7388e-0618 -- -0.012394-0.0029340.000529 -2.7068e-0519 -- -0.016422-0.0022340.000507 -3.5990e-0520 -- -0.003164-0.000108-3.4837e-052.0711e-0621 -- -1.4113e-06 1.1660e-06 -3.0281e-054.0762e-0625 -- -0.013526-0.0007605.0669e-05 5.3031e-0526 -- -0.0013380.000892 -2.7895e-053.0407e-0527 -- 0.000901 0.006055 -0.001036 0.00041928 -- -0.0003580.000479 -4.1519e-054.1619e-06*WAVELENGTHS 0.546100 0.480000 0.643800*REFRACTIVE INDICESSRF GLASS RN1 RN2 RN3 VNBR1SK16 1.622861 1.628139 1.61777460.09172016CARBO 1.590088 1.600365 1.58075430.09009522O_S-TIH6 1.812634 1.829735 1.79752125.22647623BK71.518721 1.522829 1.51472163.97840827ACRYL 1.492067 1.496540 1.48797857.47470129LAK8 1.716158 1.722973 1.70961853.62488932IMAGE SURFACEFIELD ANGLE 28.000000PARAXIAL MAGNIFICATION0.428699ENTRANCE PUPIL RADIUS 0.800000EXIT PUPIL RADIUS 1.983656
表8SRF半徑 厚度 孔徑半徑 玻璃OBJECT -- 1.0000e+205.0953e+19 AIR1 21.428322V 0.900000 5.700000 SK162 5.264807V 1.800000 4.600000 AIR3 25.886340V 2.300000 4.800000 CARBO4 -13.147298V0.900000 4.800000 AIR5 -5.586438V 0.900000 4.500000 ACRYL6 -21.017589V14.716078 4.500000 AIRAST-- 0.507589V 2.850000 AIR8 8.797807V 1.685317V 3.664504 BK79 -- 2.806641V 2.383096 AIR10 -11.481770V0.800000 3.500000 CARBO11 9.519598V 0.294900 3.500000 AIR12 7.892082V 2.400000 3.500000 ACRYL13 -6.194107V 10.500000 3.500000 AIR14 4.683690 2.000000 3.500000 ACRYL15 -11.658735 0.098643 2.800000 AIR16 13.470819 0.500000 2.716752 SFL617 4.443796 2.123842S 2.869070 AIR18 -- 12.300000 2.341372 AIR19 3.511585 2.311483 2.860843 ACRYL20 -11.720395 0.100000 2.707004 AIR21 119.755418 1.000000 2.046394 O_S-TIH622 3.441730 1.860835 2.800000 BK723 25.524272 4.138714 2.800000 AIR24 -6.491437 1.998800 2.600000 ACRYL25 -2.577963 2.667953 2.600000 AIR26 -2.000240 4.750643 1.800000 ACRYL27 -3.401540 20.910131 2.800000 AIR28 19.060000 2.356339 5.200000 LAK829 -19.060000 19.00000 5.200000 AIREYE PUPIL 2.281295
表8(續(xù))*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRF CC AD AE AF AG3 -- 0.0006882.6056e-05 -2.3540e-066.1824e-084 -- 0.0004185.7715e-05 -5.2267e-061.1921e-075 -- 0.0018946.2928e-05 -5.7992e-061.4496e-076 -- 0.0007681.3743e-06 -1.8943e-062.1847e-0810 -- -0.001532 9.3532e-06 -8.0189e-078.3468e-0811 -1.000000 -0.001127 -2.3637e-055.1934e-07 2.1492e-0812 -- -0.000926 -2.9450e-057.557 4e-071.4333e-0913 -- 0.0001982.1728e-05 -3.0731e-071.4342e-0814 0.651558 -0.002636 0.000595 -8.0327e-053.1929e-0615 -- 0.0026120.000407 -8.8695e-055.3038e-0619 -- -0.003164 -0.000108 -3.4837e-052.0711e-0620 -- -1.4113e-06 1.1660e-06 -3.0281e-054.0762e-0624 -- -0.013526 -0.000760 5.0669e-05 5.3031e-0525 -- -0.001338 0.000892 -2.7895e-053.0407e-0526 -- 0.0009010.006055 -0.001036 0.00041927 -- -0.000358 0.000479 -4.1519e-054.1619e-06*WAVELENGTHS0.5461000.480000 0.643800*REFRACTIVE INDICESSRF GLASS RN1RN2 RN3 VNBR1 SK161.622861 1.6281391.61777460.09172010 CARBO 1.590088 1.6003651.58075430.09009516 SFL61.812646 1.8297631.79751125.19666821 O_S-TIH61.812634 1.8297351.79752125.22647622 BK7 1.518721 1.5228291.51472163.97840826 ACRYL 1.492067 1.4965401.48797857.47470128 LAK81.716158 1.7229731.70961853.624889ENTRANCE BEAM RADIUS 0.822000FIELD ANGLE27.000000PARAXIAL MAGNIFICATION 0.443210ENTRANCE PUPIL RADIUS 0.822000EXIT PUPIL RADIUS 2.001542
表9SRF 半徑 厚度孔徑半徑玻璃OBJECT 9.0000e+19 4.9888e+19 AIR120.7183750.9000005.500000SK1625.180316 2.1280854.200000AIR325.0221201.6989064.200000CARBO4-14.881818 0.7452854.500000AIR5-8.0473440.7500004.500000ACRYL6-90.777547 ZOOM SPACE 4.500000AIRAST -- 0.0990493.049317AIR87.269058 1.6250253.060000ACRYL9-13.149202 1.0557373.060000AIR10-6.4826570.9038273.136604CARBO1155.6117230.3107743.280053AIR12338.084521 2.0013063.369299FK513-6.426239Z00M SPACE 3.748686AIR1434.3055593.0000003.704695ACRYL15-- 3.592866AIRIMAGE SURFACE -- 3.591923*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRFCC AD AE AF AG3 -- 0.0008861.2326e-05 1.1968e-06 -4.4145e-084 -- 0.0007242.0540e-05 -- --5 -- -2.0255e-05 3.7460e-05 3.0624e-07 -1.2290e-086 -- -0.000693 2.2323e-05 9.3019e-07 -6.3603e-088 -- 0.0003816.6355e-05 -8.8650e-07 5.2665e-079 -- 0.0022130.000183-1.2291e-05 9.4402e-0710 -1.000000 0.006257-0.000323 -7.6830e-07 3.5456e-0711 -- 0.005164-0.000357 5.9860e-06 2.5789e-0714 -- -0.000679 -- -- --*WAVELENGTHS0.5461000.4800000.643800*REFRACTIVEINDICESGLASS RN1 RN2 RN3 VNBRSK16 1.6228611.6281391.61777460.091720CARBO 1.5900881.6003651.58075430.090095FK5 1.4891421.4926551.48569270.244087ACRYL 1.4920671.4965401.48797857.474701*ZOOM LENS DATAEFFECTIVE-FIELD----EF--- ---f/#--- ---H′----ANGLE-6.4800 2.8929 3.5919 29.000011.7000 3.7742 3.5770 17.000018.0000 4.5000 3.6621 11.5000
表9(續(xù))*ZOOM LENS SPACINGSTH(6) TH(13)17.7824 14.46977.2911 19.94862.7346 26.5739
表10SRF半徑 厚度孔徑半徑玻璃OBJECT 9.0000e+19 4.9888e+19 AIR1 22.4133950.9000005.500000SK162 5.227829 2.0950404.600000AIR3 19.0142671.7979814.500000CARBO4 -18.648485 0.8069854.500000AIR5 -6.2934340.7500004.500000ACRYL6 -21.265424 ZOOM SPACE 4.500000AIRAST-- 0.0979603.105909AIR8 6.318702 2.0489373.664504BK79 255.789301 0.7992913.257731AIR10 -83.171319 0.7362963.196666CARBO11 6.161775 0.3994703.117800AIR12 11.6372251.4508683.060000ACRYL13 -7.981294ZOOM SPACE 3.060000AIR14 26.2921593.0000003.728718ACRYL15 -- -0.012726 3.595516AIRIMAGE 3.593669*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRFCC AD AE AF AG3 -- 0.000525 5.2921e-06 6.4048e-07 -1.2484e-084 -- 8.2291e-05 2.2189e-05 -- --5 -- 0.001992 -3.2276e-05 1.5702e-06 -1.7914e-086 -- 0.001371 -7.1855e-05 2.7308e-06 -6.9841e-0810 -- -0.0048280.000431-1.8971e-05 3.5408e-0711 -1.000000-0.0052440.000304-1.6356e-06 -2.9487e-0712 -- -0.001425-0.000200 2.2988e-05 -1.0207e-0613 -- -6.9382e-05 4.1678e-06 -4.9882e-07 -1.4936e-0714 -- -0.000931-- -- --*WAVELENGTHS 0.546100 0.4800000.643800*REFRACTIVE INDICESGLASS RN1 RN2 RN3 VNBRSK16 1.622861 1.628139 1.617774 60.091720BK7 1.518721 1.522829 1.514721 63.978408CARBO 1.590088 1.600365 1.580754 30.090095ACRYL 1.492067 1.496540 1.487978 57.474701*ZOOM LENS DATA-IMAGE- INFINITY -FIELD----EF---DISTANCE---f/#------H′--- -ANGLE-6.4800 -0.0065 2.8928 3.5926 29.000011.6999 0.0193 3.7742 3.5775 17.000017.9998 -0.0038 4.4999 3.6624 11.5000
表10(續(xù))*ZOOM LENS SPACINGSTH(6) TH(13)18.120814.46747.7999 20.02613.3243 26.7805
表11SRF 半徑 厚度 孔徑半徑玻璃OBJECT9.0000e+195.1962e+19c AIR126.544055 0.900000 5.700000SK1625.460716 1.700000 4.900000AIR317.593077 2.300000 4.900000CARBO4-19.0365591.000000 4.800000AIR5-6.046100 0.900000 4.500000ACRYL6-20.822267ZOOM SPACE4.500000AIRAST --1.183557 2.840000AIR88.799080 1.955184 3.700000BK79256.4963331.929345 3.500000AIR10-11.7002900.736296 3.500000CARBO1110.699288 0.280512 3.500000AIR128.786224 2.100000 3.500000ACRYL13-6.281592 ZOOM SPACE3.500000AIR14--1.000000 4.000000K515----4.000000AIR1652.250817 0.700000 4.000000CARBO17----4.000000AIR18--0.550000 4.000000K519--1.011258 4.000000AIRIMAGE SURFACE 3.743359*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRF CC AD AE AFAG3-- 0.0004192.3388e-05 -6.3827e-07 5.2304e-084-- -0.000214 4.1433e-05 -1.3688e-06 8.5189e-085-- 0.0012651.0913e-05 1.4144e-071.3214e-086-- 0.000892-3.3345e-051.0561e-06-3.2621e-0810-- -0.000973 -4.3581e-05-3.7466e-07 1.9466e-0711-1.000000 -0.000564 -6.2660e-05-1.4575e-06 1.9070e-0712-- -0.000744-2.8429e-05 -5.7369e-07 6.9789e-0813-- 0.0001516.0152e-06 1.5846e-06-3.2143e-0816-- -0.000938 -1.0709e-06----*WAVELENGTHS 0.546100 0.480000 0.643800*REFRACTIVE INDICESGLASS RN1 RN2RN3 VNBRSK16 1.622861 1.628139 1.61777460.091720ACRYL1.492067 1.496540 1.48797857.474701CARBO1.590088 1.600365 1.58075430.090095K5 1.524582 1.529098 1.52024359.235528
表11(續(xù))*ZOOM LENS DATA-IMAGE- EFFECTIVE -FIELD----EF---DISTANCE---f/#------H′----ANGLE-6.4800 0.9837 2.8929 3.7386 30.000011.7000 0.9414 3.4821 3.5683 17.000018.0000 0.9171 4.1860 3.6541 11.5000*ZOOM LENS SPACINGSTH(6) TH(13)15.026414.39184.6830 19.90200.1952 26.6149
表12SRF 半徑 厚度 孔徑半徑 玻璃OBJECTSURFACE 9.0000e+19 5.1962e+19AIR121.428322V0.900000 5.700000 SK1625.264807V 1.800000 4.600000 AIR325.886340V2.300000 4.800000 CARBO4-13.147298V 0.900000 4.800000 AIR5-5.586438V0.900000 4.500000 ACRYL6-21.017589V ZOOM SPACE 4.500000 AIRAST --0.507589 2.852062 AIR88.797807V 1.685317 3.664504 BK79--2.806641 3.174325 AIR10-11.481770V 0.800000 3.500000 CARBO119.519598V 0.294900 3.500000 AIR127.892082V 2.400000 3.500000 ACRYL13-6.194107VZOOM SPACE 3.500000 AIR1447.852306V1.000000 3.909799 CARBO15---- 3.857455 AIR16--0.550000 3.857455 K517--ZOOM SPACE 3.827430 AIRIMAGE3.742263*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRF CC AD AE AF AG3 -- 0.000688 2.6056e-05 -2.3540e-066.1824e-084 -- 0.000418 5.7715e-05 -5.2267e-061.1921e-075 -- 0.001894 6.2928e-05 -5.7992e-061.4496e-076 -- 0.000768 1.3743e-06 -1.8943e-062.1847e-0810 -- -0.0015329.3532e-06 -8.0189e-078.3468e-0811 -1.000000 -0.001127-2.3637e-055.1934e-07 2.1492e-0812 -- -0.000926-2.9450e-057.5574e-07 1.4333e-0913 -- 0.000198 2.1728e-05 -3.0731e-071.4342e-0814 -- -0.0011955.0738e-05 -1.5837e-06--*WAVELENGTHS 0.5461000.4800000.643800*REFRACTIVE INDICESGLASSRN1 RN2 RN3 VNBRSK16 1.6228611.6281391.61777460.091720BK7 1.5187211.5228291.51472163.978408ACRYL1.4920671.4965401.48797857.474701CARBO1.5900881.6003651.58075430.090095K5 1.5245821.5290981.52024359.235528
表12(續(xù))*ZOOM LENS DATA-IMAGE- EFFECTIVE -FIELD----EF--- DISTANCE ---f/#------H′--- -ANGLE-6.4800 1.0233 2.8928 3.7401 30.000011.6999 0.9926 3.7742 3.5722 17.000017.9998 0.9162 4.4999 3.6549 11.5000*ZOOM LENS SPACINGSTH(6) TH(13) TH(17)14.7161 14.40791.03604.5903 20.12651.06870.1946 27.06471.0707
表13SRF半徑 厚度 孔徑半徑 玻璃OBJ--9.0000e+195.0593e+19AIR1 23.079700 0.900000 5.350000K SK162 5.281015 1.800000 4.600000 AIR3 15.070017V2.300000 4.800000 CARBO4 -43.686384V 0.900000 4.800000 AIR5 -9.701923V0.900000 4.500000 H_FC56 -138.786507V 13.645600 4.500000 AIRAST--0.811253 2.336054ASAIR8 8.584438 1.696788 3.664504 BK79 176.4456002.805600 3.500000 AIR10 -9.582165V0.800000 3.500000 H_E-FD1511 17.478984V0.307650 3.500000 AIR12 7.684152V 2.400000 3.500000 ACRYL13 -6.297309V15.025672V2.950000K AIR14 47.852306 1.000000 4.100000K CARBO15 ----3.866150S AIR16 --0.550000 3.866150S K517 --1.035979S 3.845063S AIRIMS---0.032200 3.786391S*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRF CCADAE AF AG3--0.000241 -2.7449e-061.4345e-07 1.4680e-084---0.000359 -1.5485e-058.8996e-07 -2.6341e-0812---0.000739 -9.4986e-059.3341e-06 -1.4616e-0713--0.000576 -7.4944e-06-2.5618e-063.4164e-0714---0.003952 0.000526 -3.4852e-058.4331e-07WAVELENGTHS 0.5461000.4800000.643800*REFRACTIVE INDICESGLASS RN1 RN2 RN3 VNBRSK161.6228611.6281391.617774 60.091720H_FC5 1.4891401.4926571.485695 70.260911BK7 1.5187211.5228291.514721 63.978408H_E-FD151.7044391.7168871.693266 29.821928ACRYL 1.4920671.4965401.487978 57.474701CARBO 1.5900881.6003651.580754 30.090095K5 1.5245821.5290981.520243 59.235528表13(續(xù))*ZOOM LENS DATA-IMAGE- EFFECTIVE -FIELD----EF---DISTANCE ---f/#------H′--- -ANGLE-6.7323 1.0038 3.5433 3.7818 29.342311.6993 1.0511 4.1783 3.5721 17.000018.0250 0.9101 5.0069 3.6603 11.5000*ZOOM LENS SPACINGSTH(6) TH(13) TH(17)TH(18)13.645615.02571.0360-0.03224.4686 20.51761.1311-0.08000.1220 27.67641.0701-0.1600
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)系統(tǒng)，可在第一光學(xué)路徑、第二光學(xué)路徑和第三光學(xué)路徑之間進行轉(zhuǎn)換，所述系統(tǒng)包括(A)具有正的光學(xué)焦度的物鏡單元；(B)具有正的光學(xué)焦度的正像透鏡單元；(C)具有正的光學(xué)焦度的目鏡單元；(D)傳感器單元；(E)顯示單元；和(F)用于在所述第一、第二和第三光學(xué)路徑之間對光學(xué)系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)換的光學(xué)裝置，其中(i)第一光學(xué)路徑依次包括物鏡單元、正像透鏡單元和目鏡單元；(ii)第二光學(xué)路徑依次包括顯示單元和目鏡單元；以及(iii)第三光學(xué)路徑依次包括物鏡單元和傳感器單元。
2.一種光學(xué)系統(tǒng)，可在第一光學(xué)路徑和第二光學(xué)路徑之間進行轉(zhuǎn)換，所述系統(tǒng)包括(A)具有正的光學(xué)焦度的物鏡單元；(B)具有正的光學(xué)焦度的正像透鏡單元；(C)具有正的光學(xué)焦度的目鏡單元；(D)顯示單元；和(E)用于在第一和第二光學(xué)路徑之間對光學(xué)系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)換的光學(xué)裝置。其中(i)第一光學(xué)路徑依次包括物鏡單元、正像透鏡單元和目鏡單元；以及(ii)第二光學(xué)路徑依次包括顯示單元和目鏡單元。
3.一種光學(xué)系統(tǒng)，可在第一光學(xué)路徑和第三光學(xué)路徑之間進行轉(zhuǎn)換，所述系統(tǒng)包括(A)具有正的光學(xué)焦度的物鏡單元；(B)具有正的光學(xué)焦度的正像透鏡單元；(C)具有正的光學(xué)焦度的目鏡單元；(D)傳感器單元(15)；和(E)用于在所述第一和第三光學(xué)路徑之間對光學(xué)系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)換的光學(xué)裝置；其中(i)第一光學(xué)路徑依次包括物鏡單元、正像透鏡單元和目鏡單元；(ii)第三光學(xué)路徑依次包括物鏡單元和傳感器單元。
4.權(quán)利要求1、2或3的光學(xué)系統(tǒng)，其中第一光學(xué)路徑存在于單個平面中。
5.權(quán)利要求1或2的光學(xué)系統(tǒng)，其中第一和第二光學(xué)路徑位于單個平面中。
6.權(quán)利要求1或3的光學(xué)系統(tǒng)，其中第一光學(xué)路徑和第三光學(xué)路徑的第一部分位于單個平面中，并且第三光學(xué)路徑的第二部分與該單個平面正交。
7.一種光學(xué)系統(tǒng)，具有限定光軸的第一光學(xué)路徑，所述光學(xué)系統(tǒng)依次包括(A)具有正的光學(xué)焦度的物鏡單元；(B)具有正的光學(xué)焦度的正像透鏡單元；和(C)具有正的光學(xué)焦度的目鏡單元；其中(i)該光軸存在于一平面并具有第一和第二折疊，限定第一光軸部分、第二光軸部分和第三光軸部分；(ii)第一和第三光軸部分平行但不共線；(iii)第二光軸部分垂直于第一和第三光軸部分，第一光軸部分從第二光軸部分沿一個方向延伸而第三光軸部分從第二光軸部分沿相反方向延伸；并且(iv)物體第一透鏡單元的光軸與第一光軸部分共線，正像透鏡單元的光軸與第二光軸部分共線，而目鏡單元的光軸與第三光軸部分共線。
8.權(quán)利要求7的光學(xué)系統(tǒng)，其中(a)物體第一透鏡單元的物體端與第一折疊之間的第一光軸部分長度為L1，兩個折疊之間的第二光軸部分長度為L2，第二折疊與目鏡單元的圖像端之間的第三光軸部分長度為L3；并且(b)1.25(L1+L3)≥L2≥0.75(L1+L3)。
9.權(quán)利要求8的光學(xué)系統(tǒng)，其中1.15(L1+L3)≥L2≥0.85(L1+L3)。
10.權(quán)利要求8的光學(xué)系統(tǒng)，其中L2≤10cm。
11.權(quán)利要求8的光學(xué)系統(tǒng)，其中L2≤8cm。
12.權(quán)利要求1、2、3或7的光學(xué)系統(tǒng)，其中可對物鏡單元的正光學(xué)焦度進行改變。
13.權(quán)利要求12的光學(xué)系統(tǒng)，其中可對物鏡單元的正光學(xué)焦度在一范圍內(nèi)進行改變以使最強光學(xué)焦度與最弱光學(xué)焦度之比為大約3∶1。
14.權(quán)利要求12的光學(xué)系統(tǒng)，其中物鏡單元具有(a)廣角焦距fMIN；(b)長共軛和短共軛；和(c)短共軛空間中的出瞳距離DEP；其中|DEP|/fMIN≥2.0。
15.權(quán)利要求1 4的光學(xué)系統(tǒng)，其中|DEP|/fMIN≥2.5。
16.權(quán)利要求12的光學(xué)系統(tǒng)，其中物鏡單元具有(a)廣角焦距fMIN；(b)長共軛和短共軛；和(c)短共軛空間中的后焦距DBF；其中DBF/fMIN≥1.0。
17.權(quán)利要求16的光學(xué)系統(tǒng)，其中DBF/fMIN≥1.5。
18.權(quán)利要求12的光學(xué)系統(tǒng)，其中物鏡單元具有長共軛和短共軛，并且其中從所述長共軛到所述短共軛，所述單元依次包括(a)具有焦距f1的第一透鏡單元；和(b)移動以導(dǎo)致物鏡單元的光學(xué)焦度進行變化的第二透鏡單元，所述第二透鏡單元具有焦距f2；其中f1＜0，且f2＞0。
19.權(quán)利要求18的光學(xué)系統(tǒng)，其中|f1|/f2＜1。
20.權(quán)利要求18的光學(xué)系統(tǒng)，其中|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.2。
21.權(quán)利要求20的光學(xué)系統(tǒng)，其中|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.1。
22.權(quán)利要求18的光學(xué)系統(tǒng)，其中(a)第一透鏡單元包括兩個透鏡元件，每個元件都具有兩個非球面表面；和(b)第二透鏡單元包括兩個透鏡元件，每個元件都具有兩個非球面表面。
23.權(quán)利要求18的光學(xué)系統(tǒng)，其中第一透鏡單元進行移動，用于進行補償或聚焦，或進行補償和聚焦兩者。
24.權(quán)利要求18的光學(xué)系統(tǒng)，其中物鏡單元包括位于第一和第二透鏡單元之間的孔徑光闌，所述孔徑光闌距第二透鏡單元比第一透鏡單元近。
25.權(quán)利要求18的光學(xué)系統(tǒng)，其中從所述長共軛到所述短共軛，第一透鏡單元依次由負透鏡元件、正透鏡元件和負透鏡元件組成。
26.權(quán)利要求1或2的光學(xué)系統(tǒng)，其中第二光學(xué)路徑包括在顯示單元和目鏡單元之間的正像透鏡單元。
27.權(quán)利要求1、2、3或7的光學(xué)系統(tǒng)，其中正像透鏡單元包括衍射表面，提供對色差進行的校正。
28.權(quán)利要求1、2、3或7的光學(xué)系統(tǒng)，其中正像透鏡單元包括在其圖像和物體側(cè)兩者的正表面和負的內(nèi)表面。
29.權(quán)利要求1、2、3或7的光學(xué)系統(tǒng)，進一步包括位于物鏡單元和目鏡單元之間的第一光學(xué)路徑中的圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元。
30.權(quán)利要求29的光學(xué)系統(tǒng)，其中(a)物鏡單元在物鏡單元和正像透鏡單元之間的第一光學(xué)路徑中形成中間圖像；(b)圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元位于物鏡單元和中間圖像之間；以及(c)圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元具有正光學(xué)焦度；由此圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元減小中間圖像的尺寸。
31.權(quán)利要求29的光學(xué)系統(tǒng)，其中圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元包括至少一個正透鏡元件和至少一個負透鏡元件。
32.權(quán)利要求1、2、3或7的光學(xué)系統(tǒng)，其中(a)物鏡單元在第一光學(xué)路徑中形成中間圖像；以及(b)該系統(tǒng)在第一光學(xué)路徑中基本上中間圖像的位置包括場闌。
33.權(quán)利要求1、2、3或7的光學(xué)系統(tǒng)，其中目鏡單元由單個透鏡元件組成。
34.權(quán)利要求1、2、3或7的光學(xué)系統(tǒng)，其中目鏡單元具有大于10毫米并小于15毫米的焦距。
35.權(quán)利要求1或3的光學(xué)系統(tǒng)，其中(a)該系統(tǒng)進一步包括傳感器透鏡單元；以及(b)第三光學(xué)路徑包括在所述物鏡單元和所述傳感器單元之間的所述傳感器透鏡單元。
36.權(quán)利要求35的光學(xué)系統(tǒng)，其中傳感器透鏡單元減少系統(tǒng)對制造偏差的敏感度。
37.權(quán)利要求35的光學(xué)系統(tǒng)，其中傳感器透鏡單元由正透鏡元件組成。
38.權(quán)利要求1的光學(xué)系統(tǒng)，其中用于轉(zhuǎn)換的光學(xué)裝置包括(a)第一可移動反射鏡，具有原位置和移動位置，當(dāng)在其原位置時，所述反射鏡將光從物鏡單元導(dǎo)向正像透鏡單元，而當(dāng)在其移動位置時，允許光從物鏡單元通向傳感器單元；以及(b)第二可移動反射鏡，具有原位置和移動位置，當(dāng)在其原位置時，所述反射鏡允許光從第一可移動反射鏡通向正像透鏡單元，而當(dāng)在其移動位置時，將光從顯示單元導(dǎo)向正像單元；其中(1)當(dāng)將該系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到第一光學(xué)路徑時，第一和第二可移動反射鏡在其原位置；(2)當(dāng)將該系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到第三光學(xué)路徑時，第一可移動反射鏡在其移動位置；并且(3)當(dāng)將該系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到第二光學(xué)路徑時，第二可移動反射鏡在其移動的位置。
39.權(quán)利要求38的光學(xué)系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)進一步包括(a)第一固定反射鏡，用于當(dāng)將該系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到第三光學(xué)路徑時，將光從物鏡單元導(dǎo)向傳感器單元；以及(b)第二固定反射鏡，用于當(dāng)將該系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到第一或第二光學(xué)路徑時，將光從正像透鏡單元導(dǎo)向目鏡單元。
40.權(quán)利要求39的光學(xué)系統(tǒng)，其中(a)第一可移動反射鏡包括裝置，用于當(dāng)?shù)谝豢梢苿臃瓷溏R在其原位置時，允許光以一足夠的水平到達傳感器單元，以允許自動聚焦；以及(b)第一固定反射鏡為冷光鏡。
41.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括(A)具有長共軛和短共軛的變焦透鏡，并且從所述長共軛到所述短共軛，依次包括(i)具有焦距f1的第一透鏡單元，所述第一透鏡單元包括兩個透鏡元件，每個元件都具有兩個非球面表面；(ii)移動以導(dǎo)致變焦透鏡的光學(xué)焦度進行變化的第二透鏡單元，所述第二透鏡單元具有焦距f2并包括兩個透鏡元件，每個元件都具有兩個非球面表面；和(iii)第三透鏡單元；以及(B)與第三透鏡單元鄰近的傳感器單元。
42.權(quán)利要求41的光學(xué)系統(tǒng)，其中第一透鏡單元進行移動，用于進行補償或聚焦，或進行補償和聚焦兩者。
43.權(quán)利要求41的光學(xué)系統(tǒng)，其中變焦透鏡包括位于第一和第二透鏡單元之間的孔徑光闌，所述孔徑光闌距第二透鏡單元比第一透鏡單元近。
44.權(quán)利要求41的光學(xué)系統(tǒng)，其中從所述長共軛到所述短共軛，第一透鏡單元依次由負透鏡元件、正透鏡元件和負透鏡元件組成。
45.權(quán)利要求41的光學(xué)系統(tǒng)，其中第三透鏡單元包由正透鏡元件組成。
46.權(quán)利要求41的光學(xué)系統(tǒng)，其中變焦透鏡具有(a)廣角焦距fMIN；和(b)短共軛空間中的出瞳距離DEP；其中|DEP|/fMIN≥2.0。
47.權(quán)利要求46的光學(xué)系統(tǒng)，其中|DEP|/fMIN≥2.5。
48.權(quán)利要求41的光學(xué)系統(tǒng)，其中(a)變焦透鏡單元具有廣角焦距fMIN；以及(b)第一和第二透鏡單元具有在短共軛空間中的后焦距DBF；其中DBF/fMIN≥1.0。
49.權(quán)利要求48的光學(xué)系統(tǒng)，其中DBF/fMIN≥1.5。
50.權(quán)利要求41的光學(xué)系統(tǒng)，其中f1＜0，且f2＞0。
51.權(quán)利要求41的光學(xué)系統(tǒng)，其中|f1|/f2＜1。
52.權(quán)利要求41的光學(xué)系統(tǒng)，其中|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.2。
53.權(quán)利要求52的光學(xué)系統(tǒng)，其中|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.1。
54.一種變焦透鏡，具有長共軛和短共軛，并且從所述長共軛到所述短共軛，依次包括(a)具有焦距f1的第一透鏡單元，所述第一透鏡單元包括兩個透鏡元件，每個元件都具有兩個非球面表面；和(b)移動以導(dǎo)致變焦透鏡的光學(xué)焦度進行變化的第二透鏡單元，所述第二透鏡單元具有焦距f2并包括兩個透鏡元件，每個元件都具有兩個非球面表面；其中f1＜0，f2＞0，且|f1|/f2＜1。
55.權(quán)利要求54的變焦透鏡，其中第一透鏡單元進行移動，用于進行補償或聚焦，或進行補償和聚焦兩者。
56.權(quán)利要求54的變焦透鏡，其中該透鏡包括位于第一和第二透鏡單元之間的孔徑光闌，所述孔徑光闌距第二透鏡單元比第一透鏡單元近。
57.權(quán)利要求54的變焦透鏡，其中從所述長共軛到所述短共軛，第一透鏡單元依次由負透鏡元件、正透鏡元件和負透鏡元件組成。
58.權(quán)利要求54的變焦透鏡，其中該透鏡具有(a)廣角焦距fMIN；和(b)短共軛空間中的出瞳距離DEP；其中|DEP|/fMIN≥2.0。
59.權(quán)利要求58的變焦透鏡，其中|DEP|/fMIN≥2.5。
60.權(quán)利要求54的變焦透鏡，其中該透鏡具有(a)廣角焦距fMIN；以及(b)短共軛空間中的后焦距DBF；其中DBF/fMIN≥1.0。
61.權(quán)利要求60的變焦透鏡，其中DBF/fMIN≥1.5。
62.權(quán)利要求54的變焦透鏡，其中|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.2。
63.權(quán)利要求6 2的光學(xué)系統(tǒng)，其中|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.1。
64.一種光學(xué)系統(tǒng)，包括(A)具有長共軛和短共軛以及廣角焦距fMIN的變焦透鏡，并且從所述長共軛到所述短共軛，依次包括(i)具有焦距f1的第一透鏡單元；(ii)移動以導(dǎo)致變焦透鏡的光學(xué)焦度進行變化的第二透鏡單元，所述第二透鏡單元具有焦距f2；和(iii)包括至少一個非球面表面的第三透鏡單元；以及(B)與第三透鏡單元鄰近的傳感器單元。其中f1＜0，f2＞0，且DBF/fMIN≥1.0；其中DBF為短共軛空間中所述第一和第二透鏡單元的后焦距。
65.權(quán)利要求64的光學(xué)系統(tǒng)，其中第一透鏡單元進行移動，用于進行補償或聚焦，或進行補償和聚焦兩者。
66.權(quán)利要求64的光學(xué)系統(tǒng)，其中變焦透鏡包括位于第一和第二透鏡單元之間的孔徑光闌，所述孔徑光闌距第二透鏡單元比第一透鏡單元近。
67.權(quán)利要求64的光學(xué)系統(tǒng)，其中第三透鏡單元由正透鏡元件組成。
68.權(quán)利要求64的光學(xué)系統(tǒng)，其中DBF/fMIN≥1.5。
69.權(quán)利要求64的光學(xué)系統(tǒng)，其中變焦透鏡具有在短共軛空間中的出瞳距離DEP，并且其中|DEP|/fMIN≥2.0。
70.權(quán)利要求69的光學(xué)系統(tǒng)，其中|DEP|/fMIN≥2.5。
71.權(quán)利要求64的光學(xué)系統(tǒng)，其中|f1|/f2＜1。
72.權(quán)利要求64的光學(xué)系統(tǒng)，其中|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.2。
73.權(quán)利要求72的光學(xué)系統(tǒng)，其中|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.1。
74.一種數(shù)字相機，包括用于對欲拍照景物進行觀察的第一光學(xué)系統(tǒng)，用于對顯示單元進行觀察的第二光學(xué)系統(tǒng)，以及至少一個用于在第一光學(xué)系統(tǒng)和第二光學(xué)系統(tǒng)之間進行轉(zhuǎn)換的可移動反射鏡。
全文摘要
提供用于在數(shù)字相機中使用的光學(xué)系統(tǒng)。可在三個光學(xué)路徑(1、2、3)之間對該系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)換用于通過透鏡測光控制系統(tǒng)(through－the－lens)(TTL)進行觀察的第一路徑(1)；用于從微顯示器(16)再調(diào)用(reca11)先前所拍照片的第二路徑(2)；以及第三路徑(3)，在其中使用電子傳感器(15)，例如CMOS傳感器進行拍照。該光學(xué)系統(tǒng)采用例如3∶1變焦的變焦物鏡單元(10)、正像透鏡單元(12)和目鏡單元(13)。它們也可采用圖像尺寸調(diào)節(jié)透鏡單元(11)，用于均衡TTL和呈現(xiàn)在用戶面前的所再調(diào)用圖像。為便于與數(shù)字相機的電子部件進行結(jié)合并為提供用于相機的“書冊(book)”格式，第一和第二路徑(1、2)存在于單個平面并且每個包括兩個進行折疊的反射鏡(17、20用于第一路徑；18、20用于第二路徑)，而第三路徑(3)具有單個進行折疊的反射鏡(19)，這樣那個路徑的一部分在所述單個平面中而一部分與那個平面正交。
文檔編號G02B25/00GK1397025SQ01804280
公開日2003年2月12日 申請日期2001年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月28日
發(fā)明者E·I·貝藤斯基, A·拉施克, K·G·拉施克 申請人:和諧照相機公司