CN1124358A - 一种可变放大率的取景器 - Google Patents

Abstract

一种可变放大率的取景器有一个总光焦度为正的物镜组。第一镜头组和第二镜头组每一个都有负的光焦度；第三镜头组和第四镜头组每一个都有正的光焦度；以及一个具有正的光焦度的目镜组。第二和第三镜头组从广角位置到长焦位置移动变焦，并补偿由于第二和第三镜头组的这样移动而引起的像差变化。

Description

一种可变放大率的取景器

本发明涉及到在照相机中使用的可变放大率的取景器。尤其是，本发明涉及到这样一种取景器，其中，物镜被制造得既简单又小巧，通过这种装置，能够获得广角视域。

通常，大多数袖珍照相机运用虚像取景器，例如，Albada取景器，或者反转的Galilean取景器。因为不需要正像的棱镜，这样的取景器提供相对宽的视角，且具有小巧的结构。然而，在这样的取景器中，距离目标最近的透镜的尺寸必须大，且取景器的视域在边缘区域变得模糊。

由于虚像取景器的缺陷，以及不断地改进小型照相机的需要，照相机可以使用实像取景器来取代虚像取景器。在实像取景器中，全景功能也是可实现的。

美国专利号4,832,395名称为“Finder of Variable Magnifi-cation”的美国专利、日本专利公开号SHO 61-156018名称为“Variable Magnification Finder”的日本专利、公开号PYEONG6-151197名称为“Real Image Finder”的专利以及公开号6-18780名称为“Variable Magnification Finder Optical System”都公开了实像取景器。

在这些文献公开的取景器中，物镜组和聚光镜组形成目标影像，并且，通过放大的目镜观察该影像。然而，由物镜组形成的影像会位于视场的边缘区域，使得视场受到限制，即影像被视场的边缘区域分割。可是，当制作不带有影像分割的取景器时，最后组成的取景器变得大而且复杂。

当将照相机做得紧凑而小巧时，适当宽的视场可能通过缩短在广角位置的物镜的焦距来取得。然而，通过物镜形成的影像就小。而且，当焦距的长度缩短时，物镜的光焦度增加，难于补偿像差。

本发明通过提供可变放大率的取景器，来克服现有技术的问题和缺点，这种取景器小巧，并且有很宽的视场角。由于镜头是便宜的材料制成的，所以制造成本低，同时在广角位置的整个范围，仍然允许高的放大率和好的像差性能。

为了实现上述目的，如在本文中所体现和描述的那样，本发明提供一种包含有一个物镜组的可变放大率的取景器，物镜组总光焦度为正，包括：从目标起顺序地，第一镜头组和第二镜头组，每一个镜头组具有负的光焦度；第三镜头组和第四镜头组，每一个镜头组具有正的光焦度；以及具有正的光焦度的目镜组。第二和第三镜头组从广角位置到长焦位置移动变焦，并补偿由于第二和第三镜头组的这种移动而引起的像差变化。

应该明白的是，前面的一般说明和后面的详细说明仅仅是范例性的和解释性的，本发明如权利要求书所述的那样，不应受其限制。

归入本说明书并且构成说明书一个部分的附图，说明了本发明的几个实施例，并且与说明书一起，用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是本发明一个实施例的光学系统在广角、正常和长焦视场时的纵向部分截面示意图；

图2是说明图1的光学系统的像差图。

图3是本发明另一个实施例的光学系统在广角、正常和长焦视场时的纵向截面示意图；

图4是说明图3的光学系统的像差图；

图5是按照本发明再一个实施例的光学系统在广角、正常和长焦视场时的纵向截面示意图；

图6是说明图5的光学系统的像差图。

下面，我们将参照附图详细描述本发明的实施例。

在图1、3和5中描述的每一个可变放大率取景器包括：具有负的光焦度的固定的第一镜头组I、具有负的光焦度的可移动的第二镜头组II、具有正的光焦度的可移动的第三镜头组III、以及具有正的光焦度的固定的第四镜头组IV。第一、第二、第三和第四镜头组构成具有总光焦度为正的物镜10。第一镜头组I最接近于目标。

取景器还包括：具有正的光焦度的目镜30，以及安装在物镜10和目镜30之间的反射装置20，用于提供为正像的目标影像。反射装置20可以是棱镜。

镜头组I、II、III和IV可以由单一材料，最好由塑性材料制成。尤其是，在这一实施例中，可以使用叫做“PMMA”(聚甲基丙烯酸甲酯)的塑性材料。仅使用一种材料可减少加工成本，仅使用一种材料也增加了补偿色彩像差放大的难度。通过适当安排每一个镜头以及通过使用消球差物镜10和消球差目镜30，能够克服这一困难。

下面将详细描述本发明的特征。在优选的实施例中，为了简化镜头筒的配置，具有正的光焦度的第一镜头组I与目标的位置相对固定。第一镜头组I用作取景器的防护玻璃罩，防止灰尘等把第二头组II和第三镜头组III弄脏。第二镜头组用作补偿部分，而第三镜头组用作放大部分。用第一镜头组I来部分抵消具有负的光焦度的第二镜头组II的光焦度，使得这二个镜头组中具有较大光焦度的补偿部分引起的像差被减小。

第二镜头组II面对目标的一侧是凸状面。因此，第二镜头组II(补偿部分)补偿慧像差，即使第一镜头组变厚，也是如此。取景器的整个范围能够获得好的成像性能，不会由于在视场里的瞳孔移动而引起成像性能的降低。

在图1的实施例中，物镜10通过正的光焦度放大。尤其是，第四镜头组IV具有正的光焦度，用作聚光镜头。第四镜头组IV是在放大部分的后面，使得在袖珍取景器系统中的目镜30和棱镜20的尺寸变小。

影像被聚焦在第四镜头组IV的成像侧的成像面40上。因此，第四镜头组IV的成像侧是平面。这一结构允许四个镜头组被使用，即使视场的区域标志或边框不在这一侧面上形成。另外，当全景装置被安装在一侧时，能够获得简单结构的全景装置系统。

因此，第四镜头组IV有一个平的侧面，而朝着目标的是一个凸面。

另外，在实像取景器中，在聚焦一侧，即第一次成像侧，不希望在取景器中看到脏物。在这一实施例中，为了解决这一问题，聚光镜头被做得尽可能厚些，使得朝向目标的脏物在视场以外。

前面所述的特征实现了本发明的目的。为了使可变的放大率的取景器的镜头做得相对更简单，而在整个可变的放大范围仍然保持可接受的像差性能，可变放大率的取景器也可以包括下面的特征。

在物镜10中，第一镜头组I的前表面是朝着目标的凸面，或者，第一镜头组I是带有一个平面的一个镜头，它具有负的光焦度。另外，第二镜头组II有一个镜头或多个镜头，该镜头具有负的光焦度，具有一个朝着目镜的凹面。更进一步，第三镜头组III至少包括一个镜头，该镜头具有正的光焦度，具有朝着目标和目镜的凸状表面。再进一步，第四镜头组IV有一个带有正的光焦度的镜头，有一个凸面朝着目标，有一个平面朝着目镜。

当前面所述的条件被满足时，包含第一、第二、第三和第四镜头组I到IV的物镜10的总光焦度为正。而且，当靠近第四镜头组IV，即初始构成影像的聚光镜头组，聚焦影像时，物镜10具有一个较大的正的总光焦度。

通过在第一到第四镜头组I到IV之间分配总的光焦度，补偿由第三镜头组III和第四镜头组IV与第二镜头组II一起生成的非球面的像差，而且分配第一和第二镜头组I和II的负的光焦度，物镜10可获得好的像差性能。

通过移动具有正的光焦度的第三镜头组III，来改变满足前面所述条件的物镜10。在这时，通过移动具有负的光焦度的第二镜头组II，补偿最后的视差。

因此，取景器提供全面的好的像差性能。

在本发明中，可变放大率的取景器的消球差透镜被表示如下： $X=\frac{{\mathrm{Cy}}^2}{1+\{1-(K+1)C^2{y}^2{\}}^{y_2}}+A_4{y}^4+A_6{y}^6+A_8{y}^8+A_{10}{y}^{10}$

在这一方程式中，x表示从镜头最凸出点起的光轴厚度(thick-ness)；Y是距光轴的垂直厚度；C是曲率半径的倒数；K是圆锥曲线系数；而A₄、A₆、A₈和A₁₀是消球差系数。

图2表示的是如图1所示的光学系统的像差。图3和5表示的是本发明的不同的实施例的光学系统，而图4和6表示的是如图3和5所示的光学系统的像差。

具体光学系统的三个实施例如表1-24中所示。表1-8对应于在图1中所示的实施例。表9-16对应于在图3中所示的实施例。而表17-24对应于在图5中所示实施例。

在表1-24中，半视角等于ω，空气隙的轴向厚度等于D。镜头元件玻璃的折射率和阿贝数由N和V给出。从目标到影像顺次序给出下标编号(在图1、3和5中是从左到右)。在表1-24中，所有的距离都以毫米为单位。

表2、10和18表示：在广角21.0°、正常视角31.8°和长焦视角65.9°处的对不同视角20的空气隙。

表3-8、11-16和19-24表示镜头元件的圆锥曲线数K和消球差系数。

                            表1

   放大率＝-0.39to-1.172半径           距离             折射率            阿贝数R1＝47.021     D1＝0.80        N1＝1.4 9200       v1＝57.4R2＝21.718     D2＝可变的R3＝20.000     D3＝0.80        N3＝1.49200        v3＝57.4R4＝15.364     D4＝1.03R5＝16 684     D5＝0.80        N5＝1.4 9200       v5＝57.4R6＝7.169      D6＝可变的R7＝17.049     D7＝2.07        N7＝1.4 9200       v7＝57.4R8＝-15.364    D8＝1.65R9＝-19.619    D9＝2.45        N9＝1.4 9200       v9＝57.4R10＝-9.006    D10＝可变的R11＝25.574    D11＝5.50       N11＝1.4 9200      v11＝57.4R12＝∞        D12＝4.80R13＝∞        D13＝14.80      N13＝1.49200       v13＝57.4R14＝∞        D14＝11.11R15＝32.868    D15＝2.34       N7＝1.4 9200       v15＝57.4R16＝-21.495   D16＝18.95

                      表2

D          2ω＝21.0°       2ω＝31.8°      2ω＝65.9°

D2＝       1.000             6.427            6.236

D6＝       1.000             6.657            14.000

D10＝      35.904            27.819           17.670

            表3

R₂的非球面系数K＝0.3069989×10A₄＝-0.10019439×10^-3A₆＝-0.86741314×10^-6A₈＝0A₁₀＝0

            表4

R₅的非球面系数K＝-0.19107742×10⁺²A₄＝-0.46861886×10^-2A₆＝0.25666468×10^-3A₈＝-0.10889761×10^-4A₁₀＝0.21014519×10^-6

            表5

R₆的非球面系数K＝-0.13216630×10⁺²A₄＝-0.20765375×10^-2A₆＝0.99140566×10^-4A₈＝-0.35976467×10^-5A₁₀＝0.61721120×10^-7

              表6

R₇的非球面系数K＝-0.59009749×10⁺²A₄＝0.81157548×10^-3A₆＝-0.42650485×10^-4A₈＝0.12636884×10^-5A₁₀＝-0.19564138×10^-7

             表7

R₉的非球面系数K＝0.16088563×10A₄＝-0.10512548×10^-3A₆＝0.17724245×10^-6A₈＝-0.15983230×10^-6A₁₀＝0.47707047×10^-8

             表8

R₁₅的非球面系数K＝0.17411573×10⁺²A₄＝-0.32605942×10^-4A₆＝-0.27274708×10^-6A₈＝0.12476988×10^-7A₁₀＝-0.14327874×10^-9

                    表9

放大率＝-0.359to-1.168半径                距离          折射率      阿贝数R1＝43.176     D1＝0.80      N1＝1.49200     v1＝57.4R2＝17.975     D2＝可变的R3＝22.335     D3＝0.80      N3＝1.49200     v3＝57.4R4＝8.091      D4＝可变的R5＝19.193     D5＝1.93      N5＝1.49200     v5＝57.4R6＝-31.296    D6＝0.68R7＝-29.469    D7＝2.35      N7＝1.49200     v7＝57.4R8＝-9.926     D8＝可变的R9＝22.723     D9＝5.50      N9＝1.49200     v9＝57.4R10＝∞        D10＝4.80R11＝∞        D11＝14.80    N11＝1.49200    v11＝57.4R12＝∞        D12＝11.60R13＝30.822    D13＝3.90     N13＝1.49200    v13＝57.4R14＝-22.191   D14＝17.88

                  表10

D           2ω＝21.0°    2ω＝31.8°      2ω＝65.9°

D2          2.746          7.879            67.39

D4          1.000          3.566            14.834

D8          36.190         28.490           18.370

           表11

R₂的非球面系数K＝-0.95305221A₄＝-0.21215771×10^-4A₆＝-0.13377052×10^-5A₈＝0A₁₀＝0

           表12

R₃的非球面系数K＝-0.30403221×10⁺²A₄＝-0.30403221×10^-2A₆＝0.25928152×10^-3A₈＝-0.12109943×10^-4A₁₀＝-0.19868759×10^-6

           表13

R₄的非球面系数K＝-0.17191929×10⁺²A₄＝-0.15238223×10^-2A₆＝0.99704906×10^-4A₈＝-0.46051012×10^-5A₁₀＝0.83222117×10^-7

              表14

R₅的非球面系数K＝-0.88023953×10⁺²A₄＝0.67463557×10^-3A₆＝-0.38507764×10^-4A₈＝0.11678678×10^-5A₁₀＝-0.19868759×10^-7

             表15

R₇的非球面系数K＝-0.13188563×10⁺²A₄＝-0.47491803×10^-4A₆＝-0.82788475×10^-6A₈＝-0.11775149×10^-7A₁₀＝0.31178180×10^-8

             表16

R₁₃的非球面系数K＝0.24200984×10A₄＝0.13902687×10^-4A₆＝-0.76988788×10^-6A₈＝0.12884705×10^-7A₁₀＝-0.41708505×10^-11

                      表17

半径            距离          折射率           阿贝数R1＝∞        D1＝0.95       N1＝1.49200      v1＝57.4R2＝16.040    D2＝可变的R3＝10.277    D3＝0.80       N3＝1.49200      v3＝57.4R4＝6.316     D4＝可变的R5＝17.422    D5＝0.96       N5＝1.49200      v5＝57.4R6＝-36.331   D6＝0.68R7＝-28.717   D7＝3.49       N7＝1.49200      v7＝57.4R8＝-8.786    D8＝可变的R9＝18.325    D9＝5.50       N9＝1.49200      v9＝57.4R10＝∞       D10＝3.71R11＝∞       D11＝24.80     N11＝1.49200     v11＝57.4R12＝∞       D12＝1.89R13＝23.470   D13＝2.63      N13＝1.49200     v13＝57.4R14＝-20.877  D14＝20.50

                       表18

D           2ω＝23.7°      2ω＝31.8°      2ω＝63.0°

D2          3.595            6.646            2.975

D4          1.185            3.000            15.166

D8          29.645           24.779           16.290

               表19

R₂的非球面系数K＝-0.20582991×10⁺²A₄＝ 0.51936485×10^-3A₆＝-0.161237500×10^-6A₈＝0A₁₀＝0

              表20

R₃的非球面系数K＝-0.39780656×10A₄＝-0.43872858×10^-2A₆＝0.23981111×10^-3A₈＝-0.10931149×10^-4A₁₀＝0.18411862×10^-6

             表21

R₄的非球面系数K＝-0.10701318×10⁺²A₄＝-0.13126990×10^-2A₆＝0.50047221×10^-4A₈＝-0.26951821×10^-6A₁₀＝0.49415504×10^-7

            表22

R₅的非球面系数K＝-0.68979563×10⁺²A₄＝0.85397460×10^-3A₆＝-0.46607284×10^-4A₈＝0.11684395×10^-5A₁₀＝-0.14591877×10^-7

            表23

R₇的非球面系数K＝-0.74726710×10A₄＝-0.18939166×10^-3A₆＝0.56234163×10^-5A₈＝-0.13148234×10^-6A₁₀＝0.20636297×10^-8

           表24

R₁₃的非球面系数K＝-0.11102512×10⁺²A₄＝0.13702066×10^-4A₆＝0.30673633×10^-5A₈＝-0.11332189×10^-6A₁₀＝0.11713777×10^-8

通过考虑本文所公开的对本发明的说明和实施例，对本领域的技术人员来说，本发明的其它实施例是显而易见的。应该注意到：这里的说明和实施例仅仅是范例性的，本发明的真正的保护范围和精神在权利要求书中指出。

Claims (11)

1、一种可变放大率的取景器，包括：

一个总光焦度为正的物镜组，从目标开始顺序地包含：第一镜头组和第二镜头组，其中每一个具有负的光焦度；第三镜头组和第四镜头组，其中每一个都有正的光焦度；以及一个具有正的光焦度的目镜组。

其中，第二和第三镜头组从广角位置到长焦位置移动变焦，并补偿由于第二和第三镜头组的这样的移动而引起的像差变化。

2、按照权利要求1所述的取景器，其中每个镜头由单一材料制成。

3、按照权利要求2所述的取景器，其中每一个镜头组由塑性材料制成。

4、按照权利要求1所述的取景器，其中在第四镜头组附近聚焦成初始影像，且具有正的光焦度的目镜被固定地设置在第四镜头组附近。

5、按照权利要求1所述的取景器，其中第一镜头组包括一个具有负的光焦度的镜头。

6、按照权利要求1所述的取景器，其中第二镜头组至少有一个镜头，该镜头具有负的光焦度和一个朝着目镜的凹形表面。

7、按照权利要求1所述的取景器，其中第三镜头组至少包括一个具有正的光焦度的镜头。

8、按照权利要求1所述的取景器，其中第四镜头组包括一个镜头，该镜头有一个朝着目标的凸状表面。

9、按照权利要求1所述的取景器，其中第一、第二、第三和第四镜头组中的一个具有消球差物镜。

10、按照权利要求1所述的取景器，进一步包括一个反射器，该反射器在物镜组的第四镜头组和目镜组之间，且目镜组移动，补偿取景器的视差。

11、按照权利要求10所述的取景器，其中反射器包含一个棱镜。

Images