CN102998777A - 用于减小物镜焦距的光学连接件 - Google Patents

用于减小物镜焦距的光学连接件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于减小物镜焦距的光学连接件。一种光学连接件被构造为可操作地附接至物镜的像侧以减小物镜的焦距及焦比。焦距减小连接件包括四个透镜元件，并且具有0.5到1之间的放大率。焦距减小透镜可以与在大格式尺寸下具有比较长工作距离的物镜一起使用，也可以与具有小格式尺寸和比较小可容许工作距离的相机一起使用。

Description

用于减小物镜焦距的光学连接件
优先权声明
本申请依据35U.S.C§119(e)，要求2011年9月13日提交的申请号为61/573,847的美国临时申请的优先权，该美国临时申请通过引用并入本文中。
技术领域
本公开针对一种设置于物镜的像侧以减小物镜的焦距及焦比的光学连接件。本发明特别适于使用于大格式尺寸的被设计有较长工作距离的物镜适应于具有较小格式尺寸以及较小可容许工作距离的相机。
背景技术
本领域都熟知为35mm SLR相机(“SLR镜头”)而设计的镜头，自从20世纪50年代以来已制造出数百万计的此类镜头。这些镜头的一个重要特征是它们必须具有一个足够长的工作距离以允许反射镜在光路里摆动从而将图像引导至取景器系统。
用于增加SLR镜头的焦距的光学连接件也为大家所熟知，并且通常被称为“增距镜(teleconverter)”。增距镜是一种具有负光焦度的设置于物镜的像侧以增加物镜焦距的光学结构。增距镜几乎经常被设计为保持足够的工作距离从而与单反镜头相机一起使用。不幸的是，增距镜具有若干不良的副作用，其包括：1)它们增加了物镜的焦比，从而减小了物镜+增距镜系统的“速度”；2)它们放大了物镜的像差，从而减小了该系统的光学性能。
用于减小物镜焦距的光学连接件也为大家所熟知。它们有：1)设置于物镜物侧的无焦连接件；2)设置于物镜的像平面之后的重新成像系统；以及3)设置于物镜和像之间的正光焦度透镜组。本公开属于第三种类型。这种类型的焦距减小器具有若干潜在的优点，其包括：1)孔径比减小了；2)当以较小格式使用时，在很大程度上可保持物镜的视场；3)与单独使用物镜相比，物镜-连接件系统的顶点长度可以更小；4)后端连接件的尺寸和重量可以比无焦前端连接件的尺寸和重量小得多；5)与单独使用物镜相比，物镜-连接件系统的主光线角度可以被明显地减小；以及6)物镜的像差可以被缩小，从而增加最终图像的分辨率和对比度。
虽然存在这些潜在的优点，但由于设计和实施的诸多挑战，用于减小摄影物镜焦距的后端连接件却非常罕有。这些挑战中最主要的就是，具有相当简单构造的后焦减小器趋向于将系统的工作距离减小到一个显著的度，因而使得它们不适于与单反镜头相机一起使用。用于消除这个缺陷的精细的倒置远摄结构在US专利5,499,069中被公开，但这一解决方案非常复杂，并且不适于大孔径(例如，小孔径比)。
后焦减小器另外一个问题是它们固有地要遭受大的未校正的场曲。这在US专利2,186,605以及4,264,151中所公开的焦距减小器中被引人注目地显示。US专利4,264,151中公开的焦距减小器也要遭受非常大量的桶形畸变。更多近来的例子，比如那些公开于US专利4,634,235,4,830,474以及6,373,638的装置都被合理地校正好场曲，但是当用于大孔径时，它们遭受大量的球差。
近来电子取景器发展的结果是一种新型的不需要反射镜的可换镜头的相机。这样的相机通常被称为“无反射镜相机”，并且与具有类似图像尺寸的SLR相机相比，典型地，它们具有非常短的透镜法兰到像平面的距离。无反射镜相机的例子包括由奥林巴斯和松下制造的微型4/3相机、索尼NX系列相机、以及三星NX系列相机。法兰距离(flange distance)——从透镜法兰到像平面的距离——在所有这些相机里都比较地小。
微型4/3相机中法兰距离大约为20mm，并且索尼Nex相机中法兰距离大约为18mm。相比之下，具有尼康F接环的35mm SLR相机中的法兰距离为46.5mm。35mm SLR相机和无反射镜相机的法兰距离之间巨大的差异允许设计并实现宽范围的适配器来将35mm SLR镜头安装到无反射镜相机上。然而，目前开发的适配器中还没有一个适配器减小附接的35mm SLR镜头的焦距。
因此，需要光学连接件来减小物镜的焦距，其中所述光学连接件与所述物镜一起，在大视场、大孔径下，具有非常高的图像质量。另外还需要这样一种尽可能紧凑的、可易于制造并且允许使多种SLR镜头适应于各种无反射镜相机的适配器。
发明内容
本公开针对一种设置于物镜的像侧以减小物镜的焦距及焦比的光学连接件。本公开特别适于使用于大格式尺寸的被设计有较大工作距离的物镜适应于具有更小格式尺寸以及比较小可容许工作距离的相机。根据本公开设计的光学连接件在大视场、大孔径下，具有非常高的图像质量。特别地，这些连接件同时较好地校正所有主要像差：球差，彗差，场曲，像散以及畸变。
本公开的一个方面是一种与物镜一起使用的焦距减小连接件，其从物侧到像侧依次具有：
第一透镜元件，具有第一负光焦度以及物侧凹表面；
第二透镜元件，具有第一正光焦度以及曲率为CvOb2的物侧表面；
第三透镜元件，具有比第一负光焦度大的第二负光焦度，并且具有曲率为CvIm3的像侧表面；
第四透镜元件，具有第二正光焦度以及像侧表面；
并且
其中，焦距减小连接件具有总光焦度
Figure BSA00000788514300031
和总放大率M，使得
Figure BSA00000788514300032
Figure BSA00000788514300033
并且0.5≤M≤1。
本公开的另一个方面是，如上所述的焦距减小连接件，其中组合的焦距减小连接件以及物镜限定了0.68或更大的f数。
本公开的另一个方面是，如上所述的焦距减小连接件，进一步包括多达2个波的校正不足的或过校正的球差。
本公开的另一个方面是，如上所述的焦距减小连接件，其中放大率M满足0.65≤M≤0.85。
本公开的另一个方面是，如上所述的焦距减小连接件，第四透镜元件具有平面或凸面的像侧表面。
本公开的另一个方面是，如上所述的焦距减小连接件，其中VT是从第一透镜元件的物侧表面到第四透镜元件的像侧表面的顶点距离，并且
Figure BSA00000788514300034
或在可选的实施例中，是
Figure BSA00000788514300035
本公开的另一个方面是，如上所述的焦距减小连接件，其中物镜具有第一顶点长度，焦距减小连接件以及物镜的组合限定了第二顶点长度，并且该第二顶点长度比第一顶点长度短。
本公开的另一个方面是，如上所述的焦距减小连接件，其中物镜被构造为35mm单反(SLR)镜头，该焦距减小连接件进一步包括安装于35mm SLR镜头的物侧，并且还包括安装于无反射镜相机的像侧。
本公开的另一个方面是，如上所述的焦距减小连接件，其中无反射镜相机从下述无反射镜相机组成的组中选择：索尼NEX系列相机(Sony NEXseries camera)，微型4/3相机(Micro Four Thirds camera)，以及富士X系列相机(Fujifilm X series camera)。
本公开的另一个方面是，如上所述的焦距减小连接件，其中物侧被构造为安装尼康F接环(Nikon F mount)或佳能EF接环(Canon EF mount)。
本公开的另一个方面是，如上所述的焦距减小连接件，进一步包括手动调节装置，其具有手动调节尼康F接环镜头的可变光阑的装置，包括无光圈环的“G”型尼康F接环镜头。
本公开的另一个方面是相机系统，其包括如上所述的焦距减小连接件以及具有相机主体的无反射镜相机；并且其中焦距减小连接件设置在物镜和相机主体之间。
附图说明
图1是一相机系统的示例实施例的示意图，该相机系统包括一相机、一物镜以及设置于物镜和相机之间的焦距减小器透镜，以减小系统的焦距。
图2是表示示例#1的布局的示意图。
图3是以毫米表示示例#1的纵向球差的图示。
图4是以毫米表示示例#1的纵向像散的图示。
图5是以百分数表示示例#1畸变的图示。
图6是表示示例#2的布局的示意图。
图7是以毫米表示示例#2的纵向球差的图示。
图8是以毫米表示示例#2的纵向像散的图示。
图9是以百分数表示示例#2的畸变的图示。
图10是表示示例3的布局的示意图。
图11是以毫米表示示例3的纵向球差的图示。
图12是以毫米表示示例3的纵向像散的图示。
图13是以百分数表示示例3的畸变的图示。
图14是表示示例4的布局的示意图。
图15是以毫米表示示例4的纵向球差的图示。
图16是以毫米表示示例4的纵向像散的图示。
图17是以百分数表示示例4的畸变的图示。
图18是表示示例5的布局的示意图。
图19是以毫米表示例5的纵向球差的图示。
图20是以毫米表示示例5的纵向像散的图示。
图21是以百分数表示示例5的畸变的图示。
图22是表示示例6的布局的示意图。
图23是以毫米表示示例6的纵向球差的图示。
图24是以毫米表示示例6的纵向像散的图示。
图25是以百分数表示示例6的畸变的图示。
具体实施方式
本公开针对一种设置于物镜的像侧以减小物镜的焦距及焦比的光学连接件。本公开特别适于使用于大格式尺寸的被设计有较长工作距离的物镜适应于具有更小格式尺寸以及比较小可容许工作距离的相机。
本文使用的术语“焦距减小器”，“焦距减小器透镜”以及“焦距减小连接件”属于同义词。
图1是相机系统10的示例实施例的示意图，该相机系统10包括一相机主体106、一物镜OL以及可操作地设置于主镜(物镜)和相机之间的焦距减小器透镜FR，以至于合成焦距小于物镜的焦距。细合的物镜OL和焦距减小器FR安装于相机主体106的安装法兰105上，并且其具有轴A1。相机主体106具有内部107，其包含一布置于像平面IP的图像传感器102以及一沿轴A1布置并且安置在相机主体内部的组合滤色片101。图像传感器102限定了物镜OL和焦距减小器FR的合成透镜系统的像侧。
虽然无反射镜相机典型地具有一比较短的可容许工作距离，但由于各种滤色片以及其它设置于传感器前面的机械阻碍，这个距离仍然是10mm量级或者大于10mm量级。图1示意性地表示了分别对应于物镜OL和焦距减小器FR的机械接环103和104。
焦距成小器FR一般包括四个具有光焦度的光学元件E1至E4，从物侧沿其轴A1(使用图2的附图标记)教照以下次序排列：1)弱负光焦度透镜元件E1；2)强正光焦度透镜元件E2；3)强负光焦度透镜元件E3；以及4)正光焦度透镜元件E4。在下述的讨论中，这四个透镜元件在图2，6，10，14，18以及22的不同的示例中具有挑选出的附图标记。在一个示例中，焦距减小器FR由四个光学元件E1至E4组成。
除了上述的具有光焦度的光学元件E1至E4之外，根据本公开设计的焦距减小器FR还可以包括一个或多个平面平行板101。此平行板101大多面对元件E4的像侧，并且它们常被用于模拟内置于大多数数码相机中的各种盖玻片以及滤色片。
根据本公开设计的焦距减小连接件，其不平常的高光学性能是由两个重更特征组合而成。第一个重更特征是，元件E2的面向物侧的表面与元件E3面向像侧的表面朝像平面大幅弯曲，这将场曲和畸变减少到非常低的水平。至于元件E2，面向物侧的表面是凸面，而至于元件E3，面向像侧的表面是凹面。使用正常的光学符号惯例，两种情况下曲率符号都是正的。元件E3的面向像侧的表面上大幅弯曲的凹表面额外地更好地校正了畸变。相比之下，US专利4,264,151中公开的焦距减小器缺少这一特征并且最终它们遭受了不可接受水平的场曲、像散和畸变。
第二个重要特征是，元件E1面向物侧的表面朝向物侧成凹面状，这在很大的孔径下减少球差并且也有助于使图像中邻近顶角的区域平坦化。相比之下，US专利6,373,638中公开的焦距减小器缺少这一特征，因此它们不适于大孔径应用。
定义一个与根据本公开设计的焦距减小连接件有关的量Q1是有用的：
Q1＝(CvOb2+CvIm3)/Phi，
其中，CvOb2是透镜元件2面向物侧的表面的曲率；CvIm3是透镜元件3面向像侧的表面的曲率；而Phi是焦距减小连接件的光焦度。为了校正场曲和像散至一个可接受的水平，需要确保量Q1具有一大于3的值，并且更优的是一个大于6的值。Q1实际的上限值是30。如果Q1大于30，可容许的最大孔径以及/或最大图像对角线变得非常小，或者表面曲率变得很大以至于接近一超过半球的条件。
定义一个与根据本公开设计的焦距减小连接件有关的量Q2也是有用的：
Figure BSA00000788514300071
其中，VT是焦距减小器从第一到最后顶点的厚度，未计算连接件的从头至尾的任一与平面平行的元件，而
Figure BSA00000788514300072
是连接件的光焦度，其中
Figure BSA00000788514300073
其中FL是焦距减小器FR的总焦距。为了焦距减小连接件可以与各种物镜以及相机一起使用，在一个例子中，量Q2应当具有小于0.4的值，并且优选地具有一小于0.25的值。而且，在一个例子中，量Q2应当具有大于0.05的值，以在仍然保持充分的像差校正的同时，提供一个足够大的孔径以及图像对角线。
元件E2和E3可以以空气间隔，或者它们也可以胶合在一起。一般来说，将元件E2和E3以空气间隔的设计倾向于提供更好的高阶慧差校正，高阶慧差影响区域中角附近的性能。然而，通过在设计中包括一个或多个非球面可以大幅地减小这一高阶慧差。包含非球面的优选表面包括，元件E2的面向物侧的表面以及元件E4面向像侧的表面。如果元件E2和E3是空气间隔的，那么也很容易在元件E2的面向像侧的表面或者元件E3面向物侧的表面上包含一个非球面。不幸地是，非球面表面制造很昂贵，特别是适度的产量时，因此全球面的设计是十分希望的。
根据本公开设计的焦距减小连接件可以在低到大约f/0.7的非常大的孔径下被很好地校正。大孔径的兼容性一般需要所有四个元件的两个表面都具有更大的通光孔径，特别是E1的通光孔径。在实际设计连接件时必须格外小心，以避免元件E1和附接的物镜的任一机械突出物之间的机械干扰。如果以一般的目的将焦距减小连接件与各种物镜一起使用，那也许需要将最大孔径限制为大约f/0.90，即使这在理论上可以在明显较大的孔径下校正像差。
为了使包含一个连接至焦距减小器的额外物镜的系统达到一个非常大的孔径，首先需要使用一非常快速的物镜。例如，如果物镜具有f/1.26的孔径，并且焦距减小器具有0.71x的放大率，那么合成系统的最大孔径将是f/0.90。为了使用0.71x减小器达到f/0.71的系统孔径，需要使用一具有f/1.0孔径的物镜。因为只有很少的SLR物镜具有f/1.0的最大孔径，而大量的SLR物镜具有f/1.26的最大孔径，因此除了特殊应用，焦距减小器的最大输出孔径限制至f/0.90是合理的。
下面提供了六个不同示例实施例的详细数据。表1a，2a，3a，4a，5a以及6a分别提供了示例1-6的说明数据。表1b，2b，3b，4b，5b以及6b分别提供了示例1-6的规格数据。这些示例中的两个(示例5和示例6)包括了非球面表面，其以下面的公式表示：
Z＝r2/(R(1+SQRT(1-(1+k)r2/R2)))+C4r4+C6r6+C8r8+C10r10
其中Z是从极切平面测量的光轴方向上的位移，r是径向坐标，R是基本曲率半径，k是圆锥常数，并且Ci是第i阶非球面变形常数。表5c和6c分别提供了示例5和6的非球面表面数据。表7提供了示例中使用的所有玻璃类型的折射率(nd)和色散(阿贝数，或vd)的列表。
示例1
图2是本公开的示例1的布局，其是一具有83.1mm焦距以及0.71x放大率的焦距减小连接件。为了评价光学性能，一具有60mm焦距的近轴透镜201设置在朝向光学连接件物侧的25mm处。虽然出于评价像差的目的，将用于连接件的孔径光圈与近轴透镜一致，但是也可以在很大范围的数值内轴向移动孔径光圈以至于它可以与附接的物镜的出瞳位置相对应。在实际中，附接的物镜将通常决定孔径光圈和系统出瞳的实际位置，因为它通常具有一光阑机构。示例1被设计为与大范围的物镜出瞳距离相兼容。
焦距减小连接件自身从物侧到像侧包括四个光学元件：1)弱负元件202，面向物侧的表面是凹面；2)强正弯月元件203；3)强负弯月元件204；以及4)正双凸元件205。平行于平面的平板206模拟相机中的组合滤色片，其包括一盖玻片，一抗混叠滤色片，以及一红外吸收滤色片。像平面207位于距离60mm近轴透镜的大约55.4mm处，这意味着包括物镜加上连接件的系统具有比单独物镜短4.6mm的顶点长度。203和205都是由高折射率冕玻璃制成，以最小化像差并且尽可能地使系统保持紧凑。元件204由高色散燧石玻璃制成，以校正色差。
图3是示例1的纵向球差作为光瞳坐标的函数的图。该图表示了在f/0.95的极大孔径下高度的轴上校正。虽然还有少量的未校正好的球差，但这是故意而为之来缓和图像中未聚焦的背景高亮的边缘。通过稍微修改连接件的设计，如果愿意则可以几乎完全校正球差，或者，稍微过校正以缓和散焦前景高亮的边缘。图4是纵向像散作为像高的函数的图，并且其表示了示例1具有非常平坦的像场。图5是畸变作为像高的函数的图，并且其表示了非常好的畸变校正。
示例1具有0.71x的放大率，这意味着它以0.71因子来减小焦距，并且也通过一个全光圈减小物镜的孔径比。例如，如果连接件位于50mm f/1.4物镜之后，最终系统具有35mm的焦距和f/1.0的孔径。物镜的像圈也以因子0.71减小，这意味着为了充分利用示例1的28.2mm直径像圈容量，物镜必须具有一至少28.2/0.71＝39.72mm的像圈直径。由于大部分覆盖了标准24×36mm格式的35mm SLR镜头具有至少43.27mm的像圈直径，这就意味着从很大数量的合适的物镜中进行选择。
下表1a给出的是示例1的详细说明数据。下表1b给出的是示例1的规格数据。
表1a：示例1的说明数据
表面# 类型 R T 玻璃 DIA
OBJ 无穷大 无穷大
STO PAR 无穷大 25.000
2 SPH -235.88 1.500 S-TIL1 29.400
3 SPH 235.88 0.250 29.400
4 SPH 21.532 5.850 S-LAH55 29.400
5 SPH 49.358 0.555 28.800
6 SPH 65.908 1.000 S-TIH1 28.800
7 SPH 17.803 3.737 27.219
8 SPH 37.069 4.000 S-LAL18 27.400
9 SPH -889.95 9.500 27.400
10 FLT 无穷大 2.000 S-NSL36 30.000
11 FLT 无穷大 2.000 30.000
IMG FLT 无穷大 28.200
表1b：示例1的规格数据
示例2
图6是本公开的示例2的布局，其是一具有102.6mm焦距以及0.71x放大率的焦距减小连接件。为了评价光学性能，一具有60mm焦距的进轴透镜601设置在朝向光学连接件物侧的24mm处。与示例1一样，出于评价像差的目的，将用于连接件的孔径光圈与近轴透镜一致，但是也可以在很大范围的数值内轴向移动孔径光圈以至于它与附接的物镜出瞳位置相对应。在实际中，附接的物镜将通常决定孔径光圈和系统出瞳的实际位置，因为它通常具有一光阑机构。示例2被设计为与大范围的物镜出瞳距离相兼容。
焦距减小连接件自身从物侧到像侧包括四个光学元件：1)弱负元件602，面向物侧的表面是凹面；2)强正弯月元件603；3)强负弯月元件604；以及4)正弯月元件605。像平面606位于距离60mm近轴透镜的大约54.5mm处，这意味着包括物镜加上连接件的系统具有比单独物镜短5.5mm的顶点长度。603和605都是由高折射率冕玻璃制成，以最小化像差并且尽可能地使系统保持紧凑。元件604由高色散燧石玻璃制成，以校正色差。
图7是示例2的纵向球差作为光瞳坐标的函数的图。该图表示了在f/0.71的极大孔径下高度的轴上校正。图8是纵向像散作为像高的函数的图，并且其表示了示例2具有非常平坦的像场。图9是畸变作为像高的函数的图，并且其表示了非常好的畸变校正。
示例2具有0.71x的放大率，这意味着它以0.71因子来减小焦距，并且也通过一个全光圈减小物镜的孔径比。在这种情况下，连接件能够接受f/1.0的入射光束，因此，例如，如果连接件位于50mm f/1.0物镜之后，最终系统具有35mm的焦距和f/0.71的孔径。物镜的像圈也以因子0.71减小，这意味着为了充分利用示例2的28.2mm直径像圈容量，物镜必须具有一至少28.2/0.71＝39.72mm的像圈直径。由于大部分覆盖了标准24×36mm格式的35mmSLR镜头具有至少43.27mm的像圈直径，这就意味着从很大数量的合适的物镜中进行选择。
下表2a给出的是示例2的详细说明数据。下表2b给出的是示例2的规格数据。
表2a：示例2的说明数据
表面# 类型 R T 玻璃 DIA
OBJ 无穷大 无穷大
STO PAR 无穷大 24.000
2 SPH -108.812 1.000 S-LAL8 46.200
3 SPH -433.019 0.250 46.200
4 SPH 25.164 7.864 S-LAH58 37.600
6 SPH 115.285 0.850 S-TIH1 36.600
7 SPH 18.647 3.579 27.800
8 SPH 37.454 3.000 S-LAL8 27.800
9 SPH 214.233 14.000 27.000
IMG FLT 无穷大 28.200
表2b：示例2的规格数据
Figure BSA00000788514300121
示例3
图10是本公开的示例3的布局，其是一具有84.6mm焦距以及0.71x放大率的焦距减小连接件。为了评价光学性能，一具有60mm焦距的近轴透镜1001设置在朝向光学连接件物侧的25mm处。虽然出于评价像差的目的，将用于连接件的孔径光圈与近轴透镜相一致，但是也可以在很大范围的数值内轴向移动孔径光圈以至于它与附接的物镜出瞳位置相对应。在实际中，附接的物镜将通常决定孔径光圈和系统出瞳的实际位置，因为它通常具有一光阑机构。示例3被设计为与大范围的物镜出瞳距离相兼容。
焦距减小连接件自身从物侧到像侧包括四个光学元件：1)弱负元件1002，面向物侧的表面是凹面；2)强正弯月元件1003；3)强负弯月元件1004；以及4)正双凸元件1005。平行于平面的平板1006模拟相机中的组合滤色片，其包拾一盖玻片，一抗混叠滤色片，以及一红外吸收滤色片。像平面1007位于距离60mm近轴透镜的大约56.5mm处，这意味着包括物镜加上连接件的系统具有比单独物镜短3.5mm的顶点长度。1003和1005都是由高折射率冕玻璃制成，以最小化像差并且尽可能地使系统保持紧凑。元件1004由高色散燧石玻璃制成，以校正色差。
图11是示例3的纵向球差作为光瞳坐标的函数的图。该图表示了在f/0.90的极大孔径下高度的轴上校正。图12是纵向像散作为像高的函数的图，并且其表示了示例3具有非常平坦的像场。图13是畸变作为像高的函数的图，并且其表示了非常好的畸变校正。
示例3具有0.71x的放大率，这意味着它以0.71因子来减小焦距，并且也通过一个全光圈减小物镜的孔径比。物镜的像圈也以因子0.71减小，这意味着为了充分利用示例3的28.2mm直径像圈容量，物镜必须具有一至少28.2/0.71＝39.72mm的像圈直径。由于大部分覆盖了标准24×36mm格式的35mmSLR镜头具有至少43.27mm的像圈直径，这就意味着从很大数量的合适的物镜中进行选择。
下表3a给出的是示例3的详细说明数据。下表3b给出的是示例3的规格据。
表3a：示例3的说明数据
表面# 类型 R T 玻璃 DIA
OBJ 无穷大 无穷大
STO PAR 无穷大 25.000
2 SPH -286.097 1.200 S-NSL36 30.800
3 SPH 82.858 0.250 32.000
4 SPH 24.687 7.300 S-LAH55 32.000
5 SPH 144.812 1.307 32.000
6 SPH 538.031 1.000 S-TIH1 31.400
7 SPH 19.712 2.855 28.175
8 SPH 33.861 4.681 S-LAH66 28.300
9 SPH -631.959 8.930 28.300
10 FLT 无穷大 2.000 S-NSL36 30.000
11 FLT 无穷大 2.000 30.000
IMG FLT 无穷大 28.200
表3b：示例3的规格数据
Figure BSA00000788514300141
示例4
图14是本公开的示例4的布局，其是一具有90.6mm焦距以及0.71x放大率的焦距减小连接件。为了评价光学性能，一具有70mm焦距的近轴透镜1401设置在朝向光学连接件物侧的35mm处。虽然出于评价像差的目的，将用于连接件的孔径光圈与近轴透镜相一致，但是也可以在很大范围的数值内轴向移动孔径光圈以至于它与附接的物镜出瞳位置相对应。在实际中，附接的物镜将通常决定孔径光圈和系统出瞳的实际位置，因为它通常具有一光阑机构。示例4被设计为与大范围的物镜出瞳距离相兼容。
焦距减小连接件自身从物侧到像侧包括四个光学元件：1)弱负元件1402，面向物侧的表面是凹面；2)强正弯月元件1403；3)强负弯月元件1404；以及4)正平凸元件1405。平行于平面的平板1406模拟相机中的组合滤色片，其包括一盖玻片，一抗混叠滤色片，以及一红外吸收滤色片。像平面1407位于距离70mm近轴透镜的大约65.2mm处，这意味着包括物镜加上连接件的系统具有比单独物镜短4.8mm的顶点长度。1403和1405都是由高折射率冕玻璃制成，以最小化像差并且尽可能地使系统保持紧凑。元件1404由高色散燧石玻璃制成，以校正色差。
图15是示例4的纵向球差作为光瞳坐标的函数的图。该图表示了在f/0.90的极大孔径下高度的轴上校正。图16是纵向像散作为像高的函数的图，并且其表示了示例4具有非常平坦的像场。图17是畸变作为像高的函数的图，并且其表示了非常好的畸变校正。
示例4具有0.71x的放大率，这意味着它以0.71因子来减小焦距，并且也通过一个全光圈减小物镜的孔径比。物镜的像圈也以因子0.71减小，这意味着为了充分利用示例4的21.64mm直径像圈容量，物镜必须具有一至少21.64/0.71＝30.48mm的像圈直径。
下表4a给出的是示例4的详细说明数据。下表4b给出的是示例4的规格数据。
表4a：示例4的说明数据
表面# 类型 R T 玻璃 DIA
OBJ 无穷大 无穷大
STO PAR 无穷大 35.000
2 SPH -157.246 1.300 S-FSL5 31.200
3 SPH 740.474 0.250 31.200
4 SPH 19.918 5.605 S-LAH65 28.000
5 SPH 36.489 0.574 27.259
6 SPH 45.975 1.000 S-TIH1 27.259
7 SPH 16.396 2.951 23.384
8 SPH 36.004 3.227 S-LAL18 23.500
9 SPH 无穷大 8.000 23.500
10 FLT 无穷大 4.000 S-NSL36 24.000
11 FLT 无穷大 3.000 24.000
IMG FLT 无穷大 21.64
表4b：示例4的规格数据
示例5
图18是本公开的示例5的布局，其是一具有83.1mm焦距以及0.71x放大率的焦距减小连接件。为了评价光学性能，一具有70mm焦距的近轴透镜1801设置在朝向光学连接件物侧的35mm处。虽然出于评价像差的目的，将用于连接件的孔径光圈与近轴透镜相一致，但是也可以在很大范围的数值内轴向移动孔径光圈以至于它与附接的物镜出瞳位置相对应。在实际中，附接的物镜将通常的决定孔径光圈和系统出瞳的实际位置，因为它通常具有一光阑机构。示例5被设计为与大范围的物镜出瞳距离相兼容。
焦距减小连接件自身从物侧到像侧包括四个光学元件：1)弱负元件1802，面向物侧的表面是凹面；2)强正弯月元件1803；3)强负弯月元件1804；以及4)正平凸元件1805。平行于平面的平板1806模拟相机中的组合滤色片，其包括一盖玻片，一抗混叠滤色片，以及一红外吸收滤色片。像平面1807位于距离70mm近轴透镜的大约66.0mm处，这意味着包括物镜加上连接件的系统具有比单独物镜短4.0mm的顶点长度。1803和1805都是由高折射率冕玻璃制成，以最小化像差并且尽可能地使系统保持紧凑。元件1804由高色散燧石玻璃制成，以校正色差。
示例5在E3的物侧具有一非球面表面。该非球面表面对于校正高阶慧差特别有用。校正高阶慧差具有增加物镜出瞳距离的附带好处，为此焦距减小连接件提供高度的光学校正。
图19是示例5的纵向球差作为光瞳坐标的函数的图。该图表示了在f/0.90的极大孔径下高度的轴上校正。图20是纵向像散作为像高的函数的图，并且其表示了示例5具有非常平坦的像场。图21是畸变作为像高的函数的图，并且其表示了非常好的畸变校正。
示例5具有0.71x的放大率，这意味着它以0.71因子来减小焦距，并且也通过一个全光圈减小物镜的孔径比。物镜的像圈也以因子0.71减小，这意味着为了充分利用示例5的28.2mm直径像圈容量，物镜必须具有一至少28.2/0.71＝39.72mm的像圈直径。
下表5a给出的是示例5的详细说明数据。下表5b给出的是示例5的规格数据。下表5c给出的是非球面数据。
表5a：示例5的说明数据
表面# 类型 R T 玻璃 DIA
OBJ 无穷大 无穷大
STO PAR 无穷大 35.000
2 SPH -288.913 1.200 S-BAL14 30.900
3 SPH 211.959 0.250 32.000
4 SPH 24.086 7.006 S-LAH55 32.000
5 SPH 92.260 0.546 31.487
6 ASPH 159.012 1.200 S-TIH1 31.487
7 SPH 19.290 3.752 28.731
8 SPH 40.056 4.131 S-LAH66 29.000
9 SPH 无穷大 8.930 29.000
10 FLT 无穷大 2.000 S-NSL36 30.000
11 FLT 无穷大 2.000 30.000
IMG FLT 无穷大 28.200
表5b：示例5的规格数据
Figure BSA00000788514300181
表5c：示例5的非球面系数
Figure BSA00000788514300182
示例6
图2是本公开的示例1的布局，其是一具有83.1mm焦距以及0.71x放大率的焦距减小连接件。为了评价光学性能，一具有65mm焦距的近轴透镜2201设置在朝向光学连接件物侧的30mm处。虽然出于评价像差的目的，将用于连接件的孔径光圈与近轴透镜相一致，但是也可以在很大范围的数值内轴向移动孔径光圈以至于它与附接的物镜出瞳位置相对应。在实际中，附接的物镜将通常决定孔径光圈和系统出瞳的实际位置，因为它通常具有一光阑机构。示例6被设计为与大范围的物镜出瞳距离相兼容。
焦距减小连接件自身从物侧到像侧包括四个光学元件：1)弱负元件2202，面向物侧的表面是凹面；2)强正弯月元件2203；3)强负弯月元件2204；以及4)正双凸元件2205。像平面2206位于距离65mm近轴透镜的大约59.3mm处，这意味着包括物镜加上连接件的系统具有比单独物镜短5.7mm的顶点长度。2203和2205都是由高折射率冕玻璃制成，以最小化像差并且尽可能地使系统保持紧凑。元件2204由高色散燧石玻璃制成，以校正色差。
示例6在E2的物侧具有一非球面表面。该非球面表面对于校正高阶慧差特别有用。校正高阶慧差具有增加物镜出瞳距离的附带好处，为此焦距减小连接件提供高度的光学校正。
图23是示例6的纵向球差作为光瞳坐标的函数的图。该图表示了在f/0.90的极大孔径下高度的轴上校正。图24是纵向像散作为像高的函数的图，并且其表示了示例6具有非常平坦的像场。图25是畸变作为像高的函数，并且其表示了非常好的畸变校正。
示例6具有0.71x的放大率，这意味着它以0.71因子来减小焦距，并且也通过一个全光圈减小物镜的孔径比。物镜的像圈也以因子0.71减小，这意味着为了充分利用示例6的28.2mm直径像圈容量，物镜必须具有一至少28.2/0.71＝39.72mm的像圈直径。
下表6a给出的是示例6的详细说明数据。下表6b给出的是示例6的颊格数据。下表6c给出的是非球面数据。
表6a：示例6的说明数据
表面# 类型 R T 玻璃 DIA
OBJ 无穷大 无穷大
STO PAR 无穷大 30
2 SPH -65.000 1.500 S-LAL8 32.000
3 SPH -93.942 0.250 32.000
4 ASPH 22.044 5.670 S-LAH58 27.200
6 SPH 224.841 1.000 S-TIH1 27.200
7 SPH 17.180 4.661 24.000
8 SPH 65.581 3.200 S-LAL8 25.000
9 SPH -280.220 13.000 25.000
IMG FLT 无穷大 28.200
表6b：示例6的规格数据
表6c：示例6的非球面系数
Figure BSA00000788514300202
表7：玻璃的折射率和色散
玻璃 制造商 折射率，nd 色散，vd
S-FSL5 Ohara 1.48749 70.24
S-NSL36 Ohara 1.51742 52.43
S-TIL1 Ohara 1.54814 29.52
S-BAL14 Ohara 1.56883 56.36
S-LAL8 Ohara 1.71300 53.87
S-TIH1 Ohara 1.71736 29.52
S-LAL18 Ohara 1.72916 54.68
S-LAH66 Ohara 1.77250 49.60
S-LAH65 Ohara 1.80400 46.57
S-LAH55 Ohara 1.83481 42.71
S-LAH58 Ohara 1.88300 40.77
对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不背离本公开的精神和范围下，可以进行各种修改和变化。因此，本公开应当覆盖了在所附的权利要求以及其同等物的范围之内提供的本发明的修改和变化。

Claims (14)

1.一种用于与物镜一起使用的焦距减小连接件，该焦距减小连接件从物侧到像侧依次具有：
第一透曲元件，具有第一负光焦度以及物侧凹表面；
第二透镜元件，具有第一正光焦度以及曲率为CvOb2的物侧表面；
第三透镜元件，具有比第一负光焦度大的第二负光焦度，并且具有曲率为CvIm3的像侧表面；
第四透镜元件，具有第二正光焦度以及像侧表面；
并且
其中，焦距减小连接件具有总光焦度
Figure FSA00000788514200011
和总放大率M，使得
Figure FSA00000788514200012
Figure FSA00000788514200013
并且0.5≤M≤1。
2.根据权利要求1所述的焦距减小连接件，其中组合的焦距减小连接件以及物镜限定了0.68或更大的f数。
3.根据权利要求2所述的焦距减小连接件，进一步具有多达2个波的校正不足的或过校正的球差。
4.根据权利要求1所述的焦距减小连接件，其中放大率M满足0.65≤M≤0.85。
5.根据权利要求1所述的焦距减小连接件，第四透镜元件具有平面或凸面的像侧表面。
6.根据权利要求1所述的焦距减小连接件，其中VT是从第一透镜元件的物侧表面到第四透镜元件的像侧表面的顶点距离，并且
Figure FSA00000788514200014
7.根据权利要求6所述的焦距减小连接件，其中
8.根据权利要求1所述的焦距减小连接件，其中物镜具有第一顶点长度，焦距减小连接件以及物镜的细合限定了第二顶点长度，并且该第二顶点长度比第一顶点长度短。
9.根据权利要求1所述的焦距减小连接件，其中物镜被构造为35mm单反(SLR)镜头，该焦距减小连接件进一步具有安装于35mm SLR镜头的物侧，并且还包括安装于无反射镜相机的像侧。
10.相据权利要求9所述的焦距减小连接件，其中无反射镜相机以下述无反射镜相机组成的组中选择：索尼NEX系列相机，微型4/3相机，以及富士X系列相机。
11.根据权利要求9所述的焦距减小连接件，其中物侧被构造为安装尼康F接环或佳能EF接环。
12.根据权利要求11所述的焦距减小连接件，进一步包括具有手动调节尼康F接环镜头的可变光阑的装置的手动调节装置，所达尼康F接环镜头包括无光圈环的“G”型尼康F接环镜头。
13.一种相机系统，包括：
根据权利要求1所述的焦距减小连接件；
具有相机主体的无反射镜相机；并且
其中焦距减小连接件设置在物镜和相机主体之间。
14.一种用于与物镜以及无反射镜相机一起使用的焦距减小连接件，该焦距减小连接件从物侧到像侧依次具有：
第一透镜元件，具有第一负光焦度以及物侧凹表面；
第二透镜元件，具有第一正光焦度以及曲率为CvOb2的物侧表面；
第三透镜元件，具有比第一负光焦度大的第二负光焦度，并且具有曲率为CvIm3的像侧表面；
第四透镜元件，具有第二正光焦度以及像侧表面；
并且
其中，焦距减小连接件具有总光焦度
Figure FSA00000788514200021
和总放大率M，使得
Figure FSA00000788514200022
Figure FSA00000788514200023
并且0.5≤M≤1。
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