CN1397025A - 用于数字相机的光学系统 - Google Patents
用于数字相机的光学系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1397025A CN1397025A CN01804280A CN01804280A CN1397025A CN 1397025 A CN1397025 A CN 1397025A CN 01804280 A CN01804280 A CN 01804280A CN 01804280 A CN01804280 A CN 01804280A CN 1397025 A CN1397025 A CN 1397025A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- unit
- optical system
- optical
- lens unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/16—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group
- G02B15/177—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective with interdependent non-linearly related movements between one lens or lens group, and another lens or lens group having a negative front lens or group of lenses
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/50—Constructional details
- H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
Abstract
提供用于在数字相机中使用的光学系统。可在三个光学路径(1、2、3)之间对该系统进行转换:用于通过透镜测光控制系统(through-the-lens)(TTL)进行观察的第一路径(1);用于从微显示器(16)再调用(reca11)先前所拍照片的第二路径(2);以及第三路径(3),在其中使用电子传感器(15),例如CMOS传感器进行拍照。该光学系统采用例如3∶1变焦的变焦物镜单元(10)、正像透镜单元(12)和目镜单元(13)。它们也可采用图像尺寸调节透镜单元(11),用于均衡TTL和呈现在用户面前的所再调用图像。为便于与数字相机的电子部件进行结合并为提供用于相机的“书册(book)”格式,第一和第二路径(1、2)存在于单个平面并且每个包括两个进行折叠的反射镜(17、20用于第一路径;18、20用于第二路径),而第三路径(3)具有单个进行折叠的反射镜(19),这样那个路径的一部分在所述单个平面中而一部分与那个平面正交。
Description
发明领域
本发明涉及用于数字相机的光学系统,并且特别涉及允许对通过透镜测光控制系统(TTL)对景物所进行的观察进行数字记录(拍照)的光学系统。
发明背景
在本领域存在对具有一些且优选地所有以下特性的数字相机的需要:
(1)该相机为TTL相机,这样避免视差问题,由此使得通过用户观察的景物和通过相机记录的景物尽可能地接近一样。
(2)与作为光学系统和例如LCD显示器的电子显示器的结合进行对比,在对照片进行合成(画面构成)的过程中,该相机为完全光学的。以这种方式,相机所使用的电流量达到最小,并且这样电池寿命达到最大。如本领域所知的,实现电池的长寿命是在设计成功的数字相机中的关键问题之一。
(3)该相机具有一再调用模式(亦为所知的回顾模式),这样用户可实时观察先前记录的图像。
(4)该再调用模式使用电子显示器(显示单元或微显示器)来减小相机尺寸和保存电池能量,但仍生成大的被再调用图像用于用户进行观察,即图像对着用户的眼睛张一个大角度。由于它允许用户无需例如放大镜而进行再调用,大的被再调用图像是重要的。
(5)该相机具有用于TTL和再调用模式两者的单个目镜。以这种方式,用户可无需将他或她的眼睛远离用于对欲拍照的景物进行观察的位置而进行再调用。
(6)该相机为变焦相机,具有优选为至少2∶1并最优选为至少3∶1的焦距范围。
(7)该相机为人体工程学的并且为在使用和存储中相对小的尺寸。
(8)尽管整体尺寸小,该相机仍具有大的变焦空间,这样允许使用负正(NP)张驰变焦物镜。
(9)该相机具有一机械构造,适合于产生高质量图像。在过去许多数字相机已采用了胶卷相机的经典布局,也就是说,在其中相机的光轴与该相机的最短维度平行的布局。为了提供紧凑的(compact)存储,这样的相机已具有可折叠镜片,即在拍照期间从相机延伸并在存储期间折叠回相机的透镜镜筒。对于变焦透镜,由于折叠动作对同心度和对组成透镜的光学元件进行的精确定位进行折中,使可折叠镜片维持好的光学性能是困难的。
(10)为减少制造成本,该相机的光学系统采用相对少的光学元件并被设计以具有对制造偏差(公差)低的敏感度。
发明概述
根据以上,提供具有一些且优选地所有以上特征的数字相机是本发明的一个目的。通过光学系统实现以上目的也是本发明的一个目的,该光学系统适合于与在数字相机整个小包装中的电子部件进行结合。
为实现以上和其它目的,本发明依照第一方面提供可在第一光学路径(1)和第二光学路径(2)之间进行转换的光学系统,所述系统包括:
(A)具有正的光学焦度(power)的物镜单元(10);
(B)具有正的光学焦度的正像透镜单元(12);
(C)具有正的光学焦度的目镜单元(13);
(D)显示单元(16);和
(E)用于在所述第一(1)和第二(2)光学路径之间对光学系统进行转换的光学装置(17、18)。
其中:
(i)第一光学路径(1)依次包括物镜单元(10)、正像透镜单元(12)和目镜单元(13);以及
(ii) 第二光学路径依次包括显示单元(16)和目镜单元(13)。
依照第二方面,本发明提供可在第一光学路径(1)、第二光学路径(2)和第三光学路径(3)之间进行转换的光学系统,所述系统包括:
(A)具有正的光学焦度的物镜单元(10);
(B)具有正的光学焦度的正像透镜单元(12);
(C)具有正的光学焦度的目镜单元(13);
(D)传感器单元(15);
(E)显示单元(16);和
(F)用于在所述第一(1)、第二(2)和第三(3)光学路径之间对光学系统进行转换的光学装置(17、18);
其中:
(i)第一光学路径(1)依次包括物镜单元(10)、正像透镜单元(12)和目镜单元(13);
(ii)第二光学路径依次包括显示单元(16)和目镜单元(13)。
(iii)第三光学路径依次包括物镜单元(10)和传感器单元(15)。
在本发明上述两个方面的特定优选实施例中,第二光学路径(2)包括显示单元(16)和目镜单元(13)之间的正像透镜单元(12)。然而,由于目镜单元(13)和显示单元(16)可被设计以无需正像透镜单元而进行操作,例如显示单元可显示回复和倒转图像(revertedand inverted image)并且可对目镜单元的放大率和/或显示单元的尺寸进行选择以使通过目镜单元产生的显示单元图像在用户的眼睛处对向一足够大的角度以便于对所再调用照片进行观察,从而不需要在第二光路径中使用这个单元。
在本发明上述两个方面的其它优选实施例中,所述系统进一步包括位于物镜单元(10)和正像透镜单元(12)之间第一光学路径(1)中的图像尺寸调节透镜单元(11)。
在本发明上述两个方面仍进一步的优选实施例中,该光学系统具有存在于单个平面的光轴(1、2),该平面用于第一光学路径(1)和第二光学路径(2)。
在本发明第二方面的特定优选实施例中,传感器透镜单元(14)位于物镜单元(10)和传感器单元(15)之间的第三光学路径(3),并用于减少系统对于制造偏差的敏感度。
依照第三方面,本发明提供一光学系统,包括:
(A)具有长共轭和短共轭的变焦物镜单元(10),并从所述长共轭到所述短共轭,依次包括:
(i)具有焦距f1的第一透镜单元(U1),所述第一透镜单元包括两个透镜元件,每个元件都具有两个非球面表面;
(ii)移动以导致变焦物镜单元的光学焦度进行变化的第二透镜单元(U2),所述第二透镜单元具有焦距f2并包括两个透镜元件,每个元件都具有两个非球面表面;和
(iii)传感器透镜单元(14);以及
(B)与传感器透镜单元(14)邻近的传感器单元。
依照第四方面,本发明提供具有长共轭和短共轭的变焦透镜(10),并从所述长共轭到所述短共轭,依次包括:
(a)具有焦距f1的第一透镜单元(U1),所述第一透镜单元包括两个透镜元件,每个元件都具有两个非球面表面;和
(b)移动以导致变焦透镜的光学焦度进行变化的第二透镜单元(U2),所述第二透镜单元具有焦距f2并包括两个透镜元件,每个元件都具有两个非球面表面;
其中:
f1<0,
f2>0,
|f1|/f2<1。
在本发明第三和第四方面的特定优选实施例中,变焦物镜单元或变焦透镜具有:
(a)广角焦距fMIN;和
(b)短共轭空间中的出瞳距离DEP;
其中|DEP|/fMIN≥2.0且优选地|DEP|/fMIN≥2.5。作为在此所使用的,“短共轭空间中的出瞳距离”为出射光瞳与fMIN处图像之间的距离。
在本发明第三和第四方面的另一优选实施例中,变焦物镜单元或变焦透镜第一和第二透镜单元的结合具有在短共轭空间中的后焦距DBF,使得DBF/fMIN≥1.0且优选地DBF/fMIN≥1.5。
在本发明第三和第四方面仍进一步的优选实施例中,|f1|≈|f2|,例如|(|f1|-|f2|)|/|f2|小于或等于0.2且优选地小于或等于0.1。
依照第五方面,本发明提供具有光轴(1)的相机并包括:
(A)具有正的光学焦度的物镜单元(10);
(B)具有正的光学焦度的正像透镜单元(12);和
(C)具有正的光学焦度的目镜单元(13);
其中:
(i)该光轴(1)存在于一平面并具有,限定第一光轴部分(22)的第一和第二折叠(17、20)、第二光轴部分(23)和第三光轴部分(24);
(ii)第一(22)和第三(24)光轴部分平行但不共线;
(iii)第二光轴部分(23)垂直于第一(22)和第三(24)光轴部分,第一光轴部分(22)从第二光轴部分(23)沿一个方向延伸而第三光轴部分(24)从第二光轴部分(23)沿相反方向延伸;并且
(iv)物镜单元(10)的光轴与第一光轴部分(22)共线,正像透镜单元(12)的光轴与第二光轴部分(23)共线,而目镜单元(13)的光轴与第三光轴部分(24)共线。
在本发明第五方面的特定优选实施例中,物镜单元的物体端与第一折叠(17)之间的第一光轴部分(22)长度为L1,两个折叠(17、20)之间的第二光轴部分(23)长度为L2,第二折叠(20)与目镜单元的图像端之间的第三光轴部分长度为L3,并且
1.25(L1+L3)≥L2≥0.75(L1+L3)。
更优选地,L1、L2和L3满足以下关系:
1.15(L1+L3)≥L2≥0.85(L1+L3)。
在本发明的优选实施例中,L2小于或等于10厘米且优选地小于或等于8厘米。
本发明的以上方面可单独或优选地结合使用。当结合使用时,可容易地对具有整合的电子学和光学并具有所有上述理想特征的数字相机进行制造,并可被专业和业余摄影者用于对高质量数字图像进行构成、记录和再调用。
现有技术描述
具有负正(NP)配置并采用非球面表面的变焦透镜的实例包括:
(1)Tajima等的U.S.专利No.4,469,412,阐明单个非球面表面的使用。尽管这种途径可对以低成本而提高光学性能进行帮助,但在性能价格比分析中,使用一个非球面表面并不提供很显著的提高。
(2)Ogino的U.S.专利No.4,560,253,阐明对形成一非球面表面的在玻璃元件上的薄塑料基片进行的使用。在这种设计中,在加入该非球面表面的成本为适中时维持了玻璃透镜元件的优点。然而,仅一个非球面表面不提供显著的性能价格比的提高。
(3)Ozawa的U.S.专利No.5,054,897,为一个使用几个非球面表面的实例,但在此情况下,仅有一个用于任何具体透镜元件的非球面表面。通过限定每个透镜元件使用一个非球面表面,通过进行适当的像差(aberration)平衡减小对制造偏差的敏感度的能力是最小的。
(4)在日本公开申请7-225338中,公开一种NP设计,具有在两个表面均为非球面的正的第二透镜单元中的两个透镜元件。然而,第一单元仅包括球面元件,其使得透镜对制造偏差敏感。另外,这种设计的光学焦度分布不足以提供一些传感器单元所需要的延伸的出射光瞳位置,并且这种类型的设计将不允许在图像空间中插入镜子。
在授予Aoki的U.S.专利No.5,523,885中,示出对由物镜产生的图像进行转化的中继透镜单元的使用实例。
附图简述
图1A、2A和3A为示意图,分别示出本发明数字相机的第一到第三光学路径(第一到第三模式)。
图1B、2B和3B示出适当的部件布局,分别用于图1A、2A和3A的第一到第三光学路径。
图4到8为示意的侧视图,示出用于光学系统的第一和第二光学路径,依照本发明进行构建。
图9到12为示意的侧视图,示出用于光学系统的第三光学路径,依照本发明进行构建。在每个图中,面板(panel)A、B和C表示分别在其短、中等和长焦距位置的光学系统的物镜单元(10)。
图1-3示出被折叠的光学路径,当发明的光学系统在数字相机中实施的时候使用。为便于说明,除了反射镜(18),将图4-12画为直的而不是折叠的光轴。
被引入详细说明并构成其部分的上述附图,示出本发明的优选实施例,并且与描述一起用于解释本发明的原理。当然,应理解附图和描述仅为示例性的而并不对本发明进行局限。
附图中使用的参考数字对应于以下:
1第一光学路径
2第二光学路径
3第三光学路径
4相机前部
5相机后部
6相机右侧
7相机左侧
8相机顶部
9相机底部
10物镜单元
11图像尺寸调节透镜单元
12正像透镜单元
13目镜单元
14传感器透镜单元
15传感器单元
16显示单元
17第一可移动反射镜
18第二可移动反射镜
19第一固定反射镜
20第二固定反射镜
21场透镜单元
22第一光轴部分
23第二光轴部分
24第三光轴部分
优选实施例描述
如以上所讨论的,本发明涉及用于数字相机的光学系统,优选地包括以下五个透镜单元:(1)物镜单元,(2)传感器透镜单元,(3)正像透镜单元,(4)目镜单元,和(5)图像尺寸调节透镜单元。该光学系统亦优选地包括传感器单元、显示单元和用于在其第一、第二和第三光学路径之间对该系统进行转换的光学转换系统。本发明这些部件的优选实施例如下。
物镜单元和传感器透镜单元
该物镜单元具有正焦度并优选地为变焦型,尽管如果需要可使用固定焦距物镜。可在本发明的实践中使用本领域所知的各种变焦或固定焦距物镜单元。
当使用变焦物镜单元时,该单元优选地具有以下傍轴(paraxial)特性:
(1)至少2∶1且优选地为3∶1的有效焦距范围;
(2)大约f/3的相对孔径或在广角焦距处更快;
(3)在广角焦距处至少30度的半角视野;
(4)足以在垂直方向上插入两个折叠反射镜(例如反射镜17和19)的后焦距(即图像空间中的距离);和
(5)延伸的出射光瞳位置,以使在图像传感器处的主光线角度最小。
另外,透镜设计必须适合于以很低的成本进行大规模生产。
可通过负正(NP)型变焦透镜设计来满足这些需要,在其中负的第一透镜单元之后为正的第二透镜单元。第一透镜单元进行移动,用于进行补偿或聚焦,或既补偿又聚焦。第二透镜单元的移动提供导致焦距变化所需要的内部放大率的变化。在其它原因中,由于对如一些传感器单元所需而产生一延伸的出射光瞳来说是最简单的形式,这样的负正系统是优选的。
而且已发现,适用于本发明光学系统的负正变焦物镜可达到3∶1的变焦范围并仍具有松弛配置,即在该配置中,每个单元的焦度是相对低的并且这些单元的焦度量级基本上是彼此相等的。反过来,这样的松弛配置意味着每个单元可具有一简单构造。特别地,张弛构造自动提供对场曲率进行的校正,假定这两个单元由类似材料制成。
为减少对制造公差的敏感度,在每个单元中的至少一个透镜元件上且优选地在每个单元的至少两个透镜元件上使用双非球面。除了实现这个功能,该非球面也设计用于对系统的像差进行校正。作为在此所使用的,“双非球面”指在其每个表面上具有一非球面。
在本发明的特定优选实施例中,本发明的物镜单元具有一些且优选地所有以下结构特征:
(1)第一透镜单元从其物体端依次由负焦度第一透镜元件、正焦度第二透镜元件和负焦度第三透镜元件组成。
(2)物镜单元包括位于第一和第二透镜单元之间的孔径光阑(stop)。优选地,该孔径光阑距第二透镜单元比第一透镜单元近,例如将孔径光阑置于第二透镜单元的前面。
(3)当在其宽视野配置中时,可将第一透镜单元移向附近物体以聚焦在该物体上,例如,可从其正常的宽视野位置将第一透镜单元向前移动附加的0.5毫米。
本发明的变焦透镜有两个基本特征使它们区别于现有技术:(1)该设计基于对用于透镜元件的两个非球面表面的使用以减少对制造公差的敏感度;以及(2)负的和正的单元的光学焦度比使得从图像传感器进行测量时的出射光瞳位置为最大。
第三个辅助特征是将变焦物镜和靠近或邻近图像传感器15的传感器透镜单元14结合进行使用,以进一步允许减少对制造偏差的敏感度或进一步延伸从传感器到出射光瞳的距离。
特别地,传感器透镜单元可帮助校正畸变并减少物镜单元的制造敏感度。因为它接近传感器单元15,即接近图像,其制造公差不是特别关键的。这样,依照本发明,使用低公差并由此使用不贵的透镜单元以便于透镜单元(物镜单元)的制造,该透镜单元的光学性能对高质量数字图像的纪录(fecofdation)是关键的。传感器单元优选地为具有至少一个非球面表面的弱焦度单透镜元件,例如弱的焦度。
正像透镜单元
该正像透镜单元具有正焦度,并用于在TTL观察欲拍照景物期间,对由物镜单元产生的图像进行回复和倒转。由于这个单元亦通过用户对显示单元16的图像进行回复和倒转,应对通过显示单元显示的被再调用照片进行回复和倒转以使用户最终看到的图像既不回复也不倒转。注意在一些实施例中,目镜单元可用于直接观察显示器(例如,见图5的右侧实施例)。在这样的情况下,通过显示单元显示的被再调用图像将不是倒转和回复的图像。
亦可看作中继透镜单元的该正像透镜单元优选地具有一些且最优选地所有以下特征:
(1)该单元以大约1∶1的放大率进行工作。
(2)该单元提供对目镜单元进行的像差校正,包括色差校正,这样目镜单元可以是,例如单透镜元件。可通过,例如采用具有不同色散的透镜元件和/或通过使用衍射表面来提供色差校正。
(3)通过其正焦度,该单元允许目镜单元具有较长的有效焦距,反过来,该焦距使得较容易为了允许戴眼镜的人们在戴眼镜的时候使用该光学系统,给用户提供18-20毫米的眼睛间隙。优选地,正像透镜单元和目镜单元的结合具有在大约10毫米和大约17毫米之间的有效焦距,而正像透镜单元具有一长焦距且目镜单元具有在大约10毫米和大约15毫米之间的焦距。
(4)该单元具有几乎远心(telecentric)的入射和出射光瞳。这样的远心消除了对于正像透镜单元和目镜单元之间场透镜的需要。它亦允许当使用时减少图像尺寸调节透镜单元的焦度。类似地,如果在物镜单元和正像透镜单元之间取代图像尺寸调节透镜单元而使用场透镜单元,则正像透镜单元的远心允许对这样的场透镜单元的焦度被减少。
为实现这样的远心,该正像透镜单元优选地应当具有三个子单元,例如三个透镜元件,以能够使主光线弯曲,其中两个外部子单元的外部表面中,每个都具有正焦度和至少一个具有负焦度的内表面,以对场曲率进行校正。注意负表面可以在整个为正的透镜元件上(例如,见图4)。
目镜单元
具有正焦度的目镜单元用作中间实像的放大镜,该实像通过正像透镜单元形成。这样,目镜单元和正像透镜单元包括一复合显微镜,而目镜单元形成中间图像几乎远心的虚像,该中间图像由正像透镜单元产生。
在一些实施例中,目镜单元可用于直接观察显示单元而无需使用正像透镜单元(例如,见图5的右侧实施例)。在此情况下,目镜单元将优选地包括多重透镜元件以提供对显示单元的图像进行的色彩校正。
当与正像透镜单元一起使用时,目镜单元优选地为单透镜元件并且最优选地为单玻璃元件以能够抵抗划伤。
优选地,该目镜单元安装在屈光镜筒内,以使用户可沿系统的光轴对该单元的位置进行调节以适应他的或她的个人视力。
图像尺寸调节透镜单元
当使用时,该图像尺寸调节透镜单元用于给用户提供TTL图像和基本上相同尺寸的再调用图像。
没有尺寸调节透镜单元,TLL图像将通常大于显示单元16的图像,尽管在一些情况下可以是小于。作为结果,由于它将不充满用户的整个视野,显示单元的图像将显得奇特。相应地,在大多数应用中,图像尺寸调节透镜单元用于减小TTL图像的尺寸,尽管如果需要它可用于增大TTL图像的尺寸。除了调节图像尺寸,这个单元还起到场透镜单元的作用。
该单元位于由物镜单元产生的中间图像附近。如以下实例所示,图像尺寸调节透镜单元优选地位于不是中间图像之前就是之后。当位于中间图像之前时,该单元可认为是通过改变物镜单元的有效焦距来实现其尺寸调节的功能;当位于中间图像之后时,该单元可认为是通过改变正像透镜单元和目镜单元的联合焦距来实现其功能。尽管不是优选的,中间图像可位于图像尺寸调节单元之内。
图像尺寸调节透镜单元优选地包括用于色彩校正的负和正焦度。由于图像尺寸调节透镜单元的入射和出射光瞳需分别与它们的上游和下游光瞳一致,可通过物镜单元的出射光瞳与正像透镜单元的入射光瞳的位置来限定其焦距。作为结果,为了实现其放大功能在图像/物体空间中的变化,该单元必须具有分离的主平面(主点)。这样,该单元不能为单个薄透镜。
图像尺寸调节单元可包括在中间图像附近的场阑,该中间图像由物镜单元产生。即使不使用图像尺寸调节单元,也可再次在中间图像附近使用场阑。类似地,可在中间图像附近使用场透镜单元而无需实现对TTL图像的尺寸进行调节的功能。
传感器和显示单元
当整个光学系统处于其第三模式(即其拍照模式)时,通过与适当的计算机存储器联系在一起的电子传感器,对由物镜单元产生的实像进行记录。传感器可以是CMOS或其它适当的设备(例如CCD器件),用于对可视范围内的电磁辐射进行检测。在本发明的一些应用中,例如在数字夜视相机中,传感器将检测不可见电磁辐射,例如红外线辐射。
当整个光学系统处于其第二模式时,可从显示单元16对先前记录的照片进行再调用。这个单元可以是各种形式,例如,它可以是LCD微显示器,包括反射LCD微显示器。该单元与计算机存储器和适当的电子控制器联系在一起以允许用户访问一个或多个先前记录的图像,先前记录的图像存储在计算机存储器中。
光学转换系统
光学转换系统包括图1-3中的可移动反射镜17和18,以及固定反射镜19和20。反射镜17和20的结合以及反射镜18和20的结合组成不对用户看到的图像进行倒转或回复的潜望镜。相应地,由于通过物镜单元10引入的倒转和回复,仅需要正像透镜单元12。
可通过本领域所知的各种技术,例如旋转、滑动、翻转(flipping)等,来完成可移动反射镜在其原位置和其移动位置之间进行的移动。如图1-3中所示,可移动反射镜17的原位置对应于图1中的光学路径,而移动位置对应于图3的光学路径。对于可移动反射镜18,原位置对应于图1的光学路径,而移动位置对应于图2的光学路径。
实际上,尽管仅需要一个反射镜移动以实现所期望的光学转换功能,可移动反射镜17和18可一起进行移动。例如,当反射镜17移动到其移动位置以将该光学系统转换到其第三光学路径时,反射镜18可移动到其图2中所示的位置。相反,当反射镜18移动到其移动位置以将该光学系统转换到其第二路径时,反射镜17可移动到其图3中所示的位置。
固定反射镜19优选地为经过而不是反射红外线辐射的冷光镜,这样使传感器单元15免于这样的辐射。在期望自动聚焦的情况下,可移动反射镜17可包括透明部分,例如透明条(strip),以允许一些光在通过透镜测光控制系统进行观察的过程中到达传感器单元15。如本领域所知的,通过对这种光进行传感,可对物镜单元的焦点进行自动调节。
因为本发明的光学系统与具有“书册(book)”格式的数字相机(见以下)一起使用,所以反射镜17、18和20沿照片的长维对光轴进行折叠,而不是如常规的短维。
整体相机布局
如图1-3所示,在其中使用本发明光学系统的数字相机优选地具有一“书册”格式,在其中,在TTL观察的过程中,光在一侧(图1A中的侧6)进入相机的前部,经过物镜单元10、正像透镜单元12和目镜单元13,然后离开相机的后部5在相机的相反侧(图1A中的侧7)进入用户的眼睛。当通过使用两个折叠反射镜17和20保持在单个平面中时,所述光采用这个路径。为拍照,两个折叠反射镜之一,例如反射镜17,移出该光学路径,以使光可到达固定反射镜19,在那里将其离开公共平面并导向传感器单元15。
由于它提供紧凑设计但仍允许足够的空间用于不需要可折叠镜片而进行变焦,“书册”格式是理想的。它亦提供在拍照时使用户易于拿稳的相机形状。
实例
不欲以任何方式对其进行局限,本发明将通过以下实例进行更充分的描述,该实例在图4-12和表4-13中示出。
特别地,图4到8示出第一和第二光学路径而图9到12示出第三光学路径,用于依照本发明进行构建的光学系统。相应的配方(prescription)在表4-12中阐明。这些表的配方使用光学设计程序的“OSLO”格式,该程序由纽约Rochester的Sinclair Optics Inc.以那个商标进行出售。表4-13中和表1-3中的所有尺寸是以毫米表示的。
显示单元16和正像透镜单元12的大多数物体侧表面之间的距离在图4、6、7和8中分别为12.5、12.4、12.3和12.3毫米。用于显示单元的两个可能位置在图5中示出:(1)第一位置,在那里来自显示单元的光经过正像透镜单元12和目镜单元13两者,和(2)第二位置,在那里所述光仅经过目镜单元13。用于第一位置的显示单元16和正像透镜单元12的大多数物体侧的表面之间的距离为10.9毫米,而对于第二位置,显示单元16和正像透镜单元12的大多数物体侧的表面之间的距离为6.8毫米。
图4(表4)的实施例
对于这个系统,将菲涅耳场透镜置于由物镜单元产生的中间图像附近,而正像透镜单元使用一衍射表面以对色差进行校正。单元件目镜单元对由正像透镜单元产生的正像进行放大。
通过使用菲涅耳透镜和衍射透镜元件,可将制造费用减到最小。目镜单元可以是模制(molding)塑料元件,或者可使用玻璃球面元件以减少划伤的可能性。注意,这个实例不包括图像尺寸调节透镜单元。
图5(表5)的实施例
如果期望将显示器设备置于正像透镜单元和目镜单元之间,则目镜单元必须自己对像差进行校正,并且因此单透镜元件是不够的,所以使用三个一组的消像散透镜。将菲涅耳透镜表面用作场透镜单元。如在图4中,这个实例不包括图像尺寸调节透镜单元。
图6(表6)的实施例
图像尺寸调节透镜单元(由于它使图像变得较小,在这个实例中为压紧器(compactor)单元)的功能是允许对显示器设备(显示单元)进行观察,该设备的尺寸与由变焦物镜单元形成的图像不同。在这个实例中,将所述压紧器置于变焦物镜单元和其图像表面之间。该压紧器亦实现场透镜的功能,即它将形成中间图像的单元、即变焦物镜单元的出射光瞳成像到接收中间图像的单元、即正像透镜单元的入射光瞳中。
图7(表7)的实施例
在这个实例中,将图像尺寸调节透镜单元(在这个实例中为压紧器单元)置于由变焦物镜单元形成的图像和正像透镜单元之间。因为它必须提供适当的放大率以使显示单元的尺寸与图像传感器的尺寸匹配,并也实现场透镜的功能,所以在其优选配置中,图像尺寸调节透镜单元将具有正的和负的透镜元件两者。
图8(表8)的实施例
在这个实例中,将图像尺寸调节透镜单元(在这个实例中为压紧器单元)置于变焦物镜单元和其图像表面之间的空间中,以使压紧器之后和正像透镜单元之前的图像表面之间的可用于可移动反射镜的机械空间为最大。
图9(表9)的实施例
这个实例示出为高性能而被进行优化的变焦物镜单元和传感器透镜单元。第一透镜元件由可抵抗划伤的光学玻璃制成。第二透镜单元的最后一个透镜元件亦由光学玻璃制成并仅具有球面表面。尽管这个透镜元件可改进为由塑料制成,但附加的非球面表面数值公差将是过小的。离图像最近的正焦度透镜元件,即传感器透镜单元使到出射光瞳的距离增加。
图10、11和12(表10、11和12)的实施例
在这些实例中,已对非球面表面进行优化以使单独的透镜元件对制造偏差的敏感较小。另外,已将第二透镜单元玻璃透镜元件的放置顺序改变为从这个单元的最后一个位置到第一位置。
表13的实施例
对于这个变焦物镜单元,将非球面表面置于第一透镜单元的正透镜元件、第二透镜单元的第二正透镜元件和传感器透镜单元上。这个实施例的非球面表面不能获得当使用较多非球面表面时实现的全部制造优点。然而,所有的像差被校正,并且没有必要对较多难以模制的负元件进行模制。可将第二透镜单元的任一正透镜元件限定在仅为球面表面,并可获得相同的校正。这个实施例的整体外观类似于图9-12的实施例。
如从配方表9-13中可看到的,本发明的变焦物镜单元实现宽视野、大孔径和小数量透镜元件的大变焦范围。
表1-3对表4-13实施例的不同特性进行概括。如在表1和3以及配方表4-13中可看到的,所述实例具有优选特性,用于在以上所讨论数字相机中使用的光学系统。
表2给出用于表4-8实例的正像透镜单元和图像尺寸调节单元的放大率。该系统的总放大率等于物镜单元的焦距乘以中间透镜单元、即正像透镜单元(当使用时)和图像尺寸调节透镜单元的放大率,再除以目镜单元的焦距。如从这个表和表1中可看到的,对于物镜单元的中间焦距来说,总放大率等于1.0,该物镜单元对于变焦系统来说是理想的。
共同转让的名为“Compact Through-The-Lens Digital Camera(紧凑的通过透镜测光控制系统数字相机)”(代理卷号No.CONC-0081)的U.S.专利申请No.09/493,355与本发明同时提交,该申请对可与本发明的光学系统一起使用的相机结构进行描述。特别地,图8的第一和第二光学路径以及图12的第三光学路径被设计用于与这个一般转让的申请的相机结构一起使用,该申请的内容在此全部引入作为参考。
尽管已在此对本发明的优选和其它实施例进行描述,本领域的技术人员仍可领悟进一步的实施例,而不背离本发明如以下权利要求所限定的范围。
表1
系统实例 | fMIN | fMAX | fEYE PIECE |
表4 | 6.6 | 18.4 | 14.4 |
表5 | 6.6 | 17.5 | 6.6 |
表6 | 6.6 | 18.4 | 13.7 |
表7 | 6.6 | 18.4 | 13.7 |
表8 | 6.6 | 18.5 | 13.7 |
表2
系统实例 | mCOMPACTOR | mERECTOR |
表4 | -- | -1.27 |
表5 | -- | -.673 |
表6 | 1.07 | -1.23 |
表7 | 0.68 | -1.23 |
表8 | 0.69 | -1.23 |
表3
物镜实例 | f1 | f2 | fMIN | fMAX | DEP | DBF |
表9 | -12.4 | 12.7 | 6.5 | 18.0 | -30.8 | 16.5 |
表10 | -12.3 | 12.7 | 6.5 | 18.0 | -32.5 | 16.5 |
表11 | -12.1 | 12.6 | 6.5 | 18.0 | -39.2 | 16.9 |
表12 | -11.8 | 12.7 | 6.5 | 18.0 | -41.7 | 16.5 |
表13 | -11.7 | 12.8 | 6.7 | 18.0 | -45.8 | 17.1 |
表4SFr 半径 厚度 孔径半径 玻璃OBJ -- 1.0000e+20 4.6631e+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 1.994652AS AIR8 10.368137 1.386226 3.060000 ACRYL9 -10.421617 1.014756 3.060000 AIR10 -6.995714 0.568144 2.430189S CARBO11 48.432378 0.300519 2.512951S AIR12 521.835363 2.052126 2.591488S FK513 -5.755645 14.448033 2.948684S AIR14 38.446539 3.000000 3.081140S ACRYL15 -- -- 3.025222S AIR16 -- 0.300000 3.290549 ACRYL17 -11.423559V 12.300000 3.295927 AIR18 4.247583 1.484954 2.500000 ACRYL19 -152.838630 5.015280 2.707004 AIR20 -6.130334 5.006760 2.600000 ACRYL21 -3.136582 2.493145 2.600000 AIR22 -2.133781 5.012447 1.800000 ACRYL23 -3.650089 20.996695 3.300000 AIR24 16.350316 2.000000 5.200000 LAK825 -26.047378 12.453304 5.200000 AIR26 -- 6.900000 2.243330 AIRIMS -- -0.118132 1.463466S
表4(续)*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 -- 0.002384 0.000112 -1.1749e-05 8.4416e-0710 -1.000000 0.006391 -0.000288 -2.834 4e-06 6.7653e-0711 -- 0.005022 -0.000360 6.9595e-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 -- 0.006361 0.000352 3.7246e-05 -7.4144e-0922 -- 0.011282 0.003690 -0.001116 0.00029023 -- 0.000632 0.000227 -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: 0.587560 0.486130 0.656270*REFRACTIVE INDICESSRF GLASS RN1 RN2 RN3 VNBR1 SK16 1.620410 1.627557 1.617272 60.3227585 ACRYL 1.490082 1.496037 1.487570 57.88076810 CARBO 1.585469 1.599220 1.579900 30.30379012 FK5 1.487490 1.492270 1.485346 70.40477622 ACRYL 1.490082 1.496037 1.487570 57.88076824 LAK8 1.713003 1.722219 1.708974 53.830831
Field angle: 25.000000
Paraxial magnification: 0.569344
Entrance pupil radius: 0.800000
Exit pupil radius: 1.381868
表5SRF 半径 厚度 孔径半径 玻璃OBJECT -- 1.0000e+20 5.5431e+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 16.494343S 3.130559 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(续)*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 -- 0.002384 0.000112 -1.1749e-05 8.4416e-0710 -1.000000 0.006391 -0.000288 -2.8344e-06 6.7653e-0711 -- 0.005022 -0.000360 6.9595e-06 1.6356e-0715 -- -2.8758e-06 3.6838e-05 -1.4736e-06 6.5227e-0816 -- 0.015996 -0.003779 0.000582 -2.9079e-0517 -- -0.001711 0.000486 1.4516e-05 2.1328e-0718 -- -0.012906 0.000732 8.7547e-05 -3.9793e-0619 -- 0.005297 0.006673 -0.002506 0.00027720 -- 0.045450 -0.007 495 -0.001251 0.00030921 -- 0.012472 -0.018717 0.002575 1.6538e-0622 -- -0.002554 -0.001169 -0.000138 0.00017923 -- 0.001370 0.000164 -6.3613e-06 6.4374e-0625 -4.003457 0.001102 -8.9627e-05 -5.6729e-08 4.3170e-0826 -0.513660 0.000522 1.4 429e-05 3.9193e-07 -1.7412e-0827 -- 0.001298 6.2135e-05 -3.1843e-08 -1.5532e-0828 -- 0.000485 -8.7264e-06 -1.1485e-06 1.8220e-08*SURFACE 15 FRESNEL*WAVELENGTHS: 0.587560 0.486130 0.656270*REFRACTIVE INDICESSRF GLASS RN1 RN2 RN3 VNBR1 SK16 1.620410 1.627557 1.617272 60.32275812 FK5 1.487490 1.492270 1.485346 70.40477625 ACRYL 1.490082 1.496037 1.487570 57.88076827 CARBO 1.585469 1.599220 1.579900 30.30379029 LAF2 1.744003 1.755685 1.739048 44.719264
FIELD ANGLE: 29.000000
PARAXIAL MAGNIFICATION: 0.394680
ENTRANCE PUPIL RADIUS: 0.800000
EXIT PUPIL RADIUS: 1.933268
表6SRF 半径 厚度 孔径半径 玻璃OBJECT -- 9.0000e+19 4.7854e+19 AIR1 26.544055 0.900000 5.700000 SK162 5.460716 1.700000 4.900000 AIR3 17.593077 2.300000 4.900000 CARBO4 -19.036559 1.000000 4.800000 AIR5 -6.046100 0.900000 4.500000 ACRYL6 -20.822267 15.026436 4.500000 AIRAST -- 1.183557 2.840000A AIR8 8.799080 1.955184 3.700000 BK79 256.496333 1.929345 3.500000 AIR10 -11.700290 0.736296 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 -13.817083 0.999000 2.678703 AIR18 -- 12.490000 2.431900 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 2.667950 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 -18.940939 19.000000 5.200000 AIREYE PUPIL 1.98
表6(续)*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRF CC AD AE AF AG3 -- 0.000419 2.3388e-05 -6.3827e-07 5.2304e-084 -- -0.000214 4.1433e-05 -1.3688e-06 8.5189e-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 -3.74 66e-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 -- 0.000151 6.0152e-06 1.5846e-06 -3.2143e-0814 -- -0.001322 0.000116 -3.2254e-05 1.4618e-0615 -- -0.022524 0.004583 -0.000374 1.1885e-0516 -- -0.023803 0.007596 -0.000696 2.5638e-0517 -- 0.000983 0.003449 -0.001072 0.00010819 -- -0.003164 -0.000108 -3.4837e-05 2.0711e-0620 -- -1.4113e-06 1.1660e-06 -3.0281e-05 4.0762e-0624 -- -0.013526 -0.000760 5.0669e-05 5.3031e-0525 -- -0.001338 0.000892 -2.7895e-05 3.0407e-0526 -- 0.000901 0.006055 -0.001036 0.00041927 -- -0.000358 0.000479 -4.1519e-05 4.1619e-06*WAVELENGTHS:0.546100 0.480000 0.643800*REFRACTIVE INDICESSRF GLASS RN1 RN2 RN3 VNBR1 SK16 1.622861 1.628139 1.617774 60.09172016 CARB0 1.590088 1.600365 1.580754 30.09009521 O_S-TIH6 1.812634 1.829735 1.797521 25.22647622 BK7 1.518721 1.522829 1.514721 63.97840826 ACRYL 1.492067 1.496540 1.487978 57.47470128 LAK8 1.716158 1.722973 1.709618 53.624889
FIELD ANGLE: 28.000000
PARAXIAL MAGNIFICATION: 0.426819
ENTRANCE PUPIL RADIUS: 0.800000
EXIT PUPIL RADIUS: 1.982169
表7SRF 半径 厚度 孔径半径 玻璃OBJECT -- 9.0000e+19 4.7854e+19 AIR1 26.544055 0.900000 5.700000 SK162 5.460716 1.700000 4.900000 AIR3 17.593077 2.300000 4.900000 CARBO4 -19.036559 1.000000 4.800000 AIR5 -6.046100 0.900000 4.500000 ACRYL6 -20.822267 15.026436 4.500000 AIRAST -- 1.183557 2.840000 AIR8 8.799080 1.955184 3.700000 BK79 256.496333 1.929345 3.500000 AIR10 -11.700290 0.736296 3.500000 CARBO11 10.699288 0.280512 3.500000 AIR12 8.786224 2.100000 3.500000 ACRYL13 -6.281592 16.658320 3.500000 AIR14 3.893816 2.595243 3.700000 CARBO15 -18.282456 0.091460 3.700000 AIR16 113.845821 0.493136 3.500000 CARBO17 2.811686 1.920805 2.500000 AIR18 2.966438 0.962640 2.800000 ACRYL19 2.861156 9.017210 2.800000 AIR20 3.511585 2.311483 2.860843 ACRYL21 -11.720395 0.100000 2.707004 AIR22 119.755418 1.000000 2.046394 OS-TIH623 3.441730 1.860835 2.800000 BK724 25.524272 4.138714 2.800000 AIR25 -6.491437 1.998800 2.600000 ACRYL26 -2.577963 2.667950 2.600000 AIR27 -2.000240 4.750643 1.800000 ACRYL28 -3.401540 20.910131 2.800000 AIR29 19.187629 2.356339 5.200000 LAX830 -18.940939 19.000000 5.200000 AIREYE PUPIL 2.307694
表7(续)*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRF CC AD AE AF AG3 -- 0.000419 2.3388e-05 -6.3827e-07 5.2304e-084 -- -0.000214 4.1433e-05 -1.3688e-06 8.5189e-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-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 -- 0.000151 6.0152e-06 1.5846e-06 -3.2143e-0814 -- 0.017135 -0.004037 0.000290 -8.3632e-0616 -- 0.008190 -0.001025 0.000156 -7.7388e-0618 -- -0.012394 -0.002934 0.000529 -2.7068e-0519 -- -0.016422 -0.002234 0.000507 -3.5990e-0520 -- -0.003164 -0.000108 -3.4837e-05 2.0711e-0621 -- -1.4113e-06 1.1660e-06 -3.0281e-05 4.0762e-0625 -- -0.013526 -0.000760 5.0669e-05 5.3031e-0526 -- -0.001338 0.000892 -2.7895e-05 3.0407e-0527 -- 0.000901 0.006055 -0.001036 0.00041928 -- -0.000358 0.000479 -4.1519e-05 4.1619e-06*WAVELENGTHS: 0.546100 0.480000 0.643800*REFRACTIVE INDICESSRF GLASS RN1 RN2 RN3 VNBR1 SK16 1.622861 1.628139 1.617774 60.09172016 CARBO 1.590088 1.600365 1.580754 30.09009522 O_S-TIH6 1.812634 1.829735 1.797521 25.22647623 BK7 1.518721 1.522829 1.514721 63.97840827 ACRYL 1.492067 1.496540 1.487978 57.47470129 LAK8 1.716158 1.722973 1.709618 53.62488932 IMAGE SURFACE
FIELD ANGLE: 28.000000
PARAXIAL MAGNIFICATION: 0.428699
ENTRANCE PUPIL RADIUS: 0.800000
EXIT PUPIL RADIUS: 1.983656
表8SRF 半径 厚度 孔径半径 玻璃OBJECT -- 1.0000e+20 5.0953e+19 AIR1 21.428322V 0.900000 5.700000 SK162 5.264807V 1.800000 4.600000 AIR3 25.886340V 2.300000 4.800000 CARBO4 -13.147298V 0.900000 4.800000 AIR5 -5.586438V 0.900000 4.500000 ACRYL6 -21.017589V 14.716078 4.500000 AIRAST -- 0.507589V 2.850000 AIR8 8.797807V 1.685317V 3.664504 BK79 -- 2.806641V 2.383096 AIR10 -11.481770V 0.800000 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(续)*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRF CC AD AE AF AG3 -- 0.000688 2.6056e-05 -2.3540e-06 6.1824e-084 -- 0.000418 5.7715e-05 -5.2267e-06 1.1921e-075 -- 0.001894 6.2928e-05 -5.7992e-06 1.4496e-076 -- 0.000768 1.3743e-06 -1.8943e-06 2.1847e-0810 -- -0.001532 9.3532e-06 -8.0189e-07 8.3468e-0811 -1.000000 -0.001127 -2.3637e-05 5.1934e-07 2.1492e-0812 -- -0.000926 -2.9450e-05 7.557 4e-07 1.4333e-0913 -- 0.000198 2.1728e-05 -3.0731e-07 1.4342e-0814 0.651558 -0.002636 0.000595 -8.0327e-05 3.1929e-0615 -- 0.002612 0.000407 -8.8695e-05 5.3038e-0619 -- -0.003164 -0.000108 -3.4837e-05 2.0711e-0620 -- -1.4113e-06 1.1660e-06 -3.0281e-05 4.0762e-0624 -- -0.013526 -0.000760 5.0669e-05 5.3031e-0525 -- -0.001338 0.000892 -2.7895e-05 3.0407e-0526 -- 0.000901 0.006055 -0.001036 0.00041927 -- -0.000358 0.000479 -4.1519e-05 4.1619e-06*WAVELENGTHS: 0.546100 0.480000 0.643800*REFRACTIVE INDICESSRF GLASS RN1 RN2 RN3 VNBR1 SK16 1.622861 1.628139 1.617774 60.09172010 CARBO 1.590088 1.600365 1.580754 30.09009516 SFL6 1.812646 1.829763 1.797511 25.19666821 O_S-TIH6 1.812634 1.829735 1.797521 25.22647622 BK7 1.518721 1.522829 1.514721 63.97840826 ACRYL 1.492067 1.496540 1.487978 57.47470128 LAK8 1.716158 1.722973 1.709618 53.624889ENTRANCE BEAM RADIUS: 0.822000FIELD ANGLE: 27.000000PARAXIAL MAGNIFICATION: 0.443210ENTRANCE PUPIL RADIUS: 0.822000EXIT PUPIL RADIUS: 2.001542
表9SRF 半径 厚度 孔径半径 玻璃OBJECT 9.0000e+19 4.9888e+19 AIR1 20.718375 0.900000 5.500000 SK162 5.180316 2.128085 4.200000 AIR3 25.022120 1.698906 4.200000 CARBO4 -14.881818 0.745285 4.500000 AIR5 -8.047344 0.750000 4.500000 ACRYL6 -90.777547 ZOOM SPACE 4.500000 AIRAST -- 0.099049 3.049317 AIR8 7.269058 1.625025 3.060000 ACRYL9 -13.149202 1.055737 3.060000 AIR10 -6.482657 0.903827 3.136604 CARBO11 55.611723 0.310774 3.280053 AIR12 338.084521 2.001306 3.369299 FK513 -6.426239 Z00M SPACE 3.748686 AIR14 34.305559 3.000000 3.704695 ACRYL15 -- 3.592866 AIRIMAGE SURFACE -- 3.591923*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRF CC AD AE AF AG3 -- 0.000886 1.2326e-05 1.1968e-06 -4.4145e-084 -- 0.000724 2.0540e-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 -- 0.000381 6.6355e-05 -8.8650e-07 5.2665e-079 -- 0.002213 0.000183 -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 -- -- --*WAVELENGTHS: 0.546100 0.480000 0.643800*REFRACTIVEINDICES
GLASS RN1 RN2 RN3 VNBR
SK16 1.622861 1.628139 1.617774 60.091720
CARBO 1.590088 1.600365 1.580754 30.090095
FK5 1.489142 1.492655 1.485692 70.244087
ACRYL 1.492067 1.496540 1.487978 57.474701*ZOOM LENS DATA
EFFECTIVE -FIELD-
---EF--- ---f/#--- ---H′--- -ANGLE-
6.4800 2.8929 3.5919 29.0000
11.7000 3.7742 3.5770 17.0000
18.0000 4.5000 3.6621 11.5000
表9(续)*ZOOM LENS SPACINGS
TH(6) TH(13)
17.7824 14.4697
7.2911 19.9486
2.7346 26.5739
表10SRF 半径 厚度 孔径半径 玻璃OBJECT 9.0000e+19 4.9888e+19 AIR1 22.413395 0.900000 5.500000 SK162 5.227829 2.095040 4.600000 AIR3 19.014267 1.797981 4.500000 CARBO4 -18.648485 0.806985 4.500000 AIR5 -6.293434 0.750000 4.500000 ACRYL6 -21.265424 ZOOM SPACE 4.500000 AIRAST -- 0.097960 3.105909 AIR8 6.318702 2.048937 3.664504 BK79 255.789301 0.799291 3.257731 AIR10 -83.171319 0.736296 3.196666 CARBO11 6.161775 0.399470 3.117800 AIR12 11.637225 1.450868 3.060000 ACRYL13 -7.981294 ZOOM SPACE 3.060000 AIR14 26.292159 3.000000 3.728718 ACRYL15 -- -0.012726 3.595516 AIRIMAGE 3.593669*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRF CC 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 -- -0.004828 0.000431 -1.8971e-05 3.5408e-0711 -1.000000 -0.005244 0.000304 -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 0.480000 0.643800*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 29.0000
11.6999 0.0193 3.7742 3.5775 17.0000
17.9998 -0.0038 4.4999 3.6624 11.5000
表10(续)*ZOOM LENS SPACINGS
TH(6) TH(13)
18.1208 14.4674
7.7999 20.0261
3.3243 26.7805
表11SRF 半径 厚度 孔径半径 玻璃OBJECT 9.0000e+19 5.1962e+19c AIR1 26.544055 0.900000 5.700000 SK162 5.460716 1.700000 4.900000 AIR3 17.593077 2.300000 4.900000 CARBO4 -19.036559 1.000000 4.800000 AIR5 -6.046100 0.900000 4.500000 ACRYL6 -20.822267 ZOOM SPACE 4.500000 AIRAST -- 1.183557 2.840000 AIR8 8.799080 1.955184 3.700000 BK79 256.496333 1.929345 3.500000 AIR10 -11.700290 0.736296 3.500000 CARBO11 10.699288 0.280512 3.500000 AIR12 8.786224 2.100000 3.500000 ACRYL13 -6.281592 ZOOM SPACE 3.500000 AIR14 -- 1.000000 4.000000 K515 -- -- 4.000000 AIR16 52.250817 0.700000 4.000000 CARBO17 -- -- 4.000000 AIR18 -- 0.550000 4.000000 K519 -- 1.011258 4.000000 AIRIMAGE SURFACE 3.743359*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRF CC AD AE AF AG3 -- 0.000419 2.3388e-05 -6.3827e-07 5.2304e-084 -- -0.000214 4.1433e-05 -1.3688e-06 8.5189e-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-07 1.9466e-0711 -1.000000 -0.000564 -6.2660e-05 -1.4575e-06 1.9070e-0712 -- -0.00074 4-2.8429e-05 -5.7369e-07 6.9789e-0813 -- 0.000151 6.0152e-06 1.5846e-06 -3.2143e-0816 -- -0.000938 -1.0709e-06 -- --*WAVELENGTHS: 0.546100 0.480000 0.643800*REFRACTIVE INDICESGLASS RN1 RN2 RN3 VNBRSK16 1.622861 1.628139 1.617774 60.091720ACRYL 1.492067 1.496540 1.487978 57.474701CARBO 1.590088 1.600365 1.580754 30.090095K5 1.524582 1.529098 1.520243 59.235528
表11(续)*ZOOM LENS DATA
-IMAGE- EFFECTIVE -FIELD-
---EF--- DISTANCE ---f/#--- ---H′--- -ANGLE-
6.4800 0.9837 2.8929 3.7386 30.0000
11.7000 0.9414 3.4821 3.5683 17.0000
18.0000 0.9171 4.1860 3.6541 11.5000*ZOOM LENS SPACINGS
TH(6) TH(13)
15.0264 14.3918
4.6830 19.9020
0.1952 26.6149
表12SRF 半径 厚度 孔径半径 玻璃OBJECT SURFACE 9.0000e+19 5.1962e+19 AIR1 21.428322V 0.900000 5.700000 SK162 5.264807V 1.800000 4.600000 AIR3 25.886340V 2.300000 4.800000 CARBO4 -13.147298V 0.900000 4.800000 AIR5 -5.586438V 0.900000 4.500000 ACRYL6 -21.017589V ZOOM SPACE 4.500000 AIRAST -- 0.507589 2.852062 AIR8 8.797807V 1.685317 3.664504 BK79 -- 2.806641 3.174325 AIR10 -11.481770V 0.800000 3.500000 CARBO11 9.519598V 0.294900 3.500000 AIR12 7.892082V 2.400000 3.500000 ACRYL13 -6.194107V ZOOM SPACE 3.500000 AIR14 47.852306V 1.000000 3.909799 CARBO15 -- -- 3.857455 AIR16 -- 0.550000 3.857455 K517 -- ZOOM SPACE 3.827430 AIRIMAGE 3.742263*CONIC AND POLYNOMIAL ASPHERIC DATASRF CC AD AE AF AG3 -- 0.000688 2.6056e-05 -2.3540e-06 6.1824e-084 -- 0.000418 5.7715e-05 -5.2267e-06 1.1921e-075 -- 0.001894 6.2928e-05 -5.7992e-06 1.4496e-076 -- 0.000768 1.3743e-06 -1.8943e-06 2.1847e-0810 -- -0.001532 9.3532e-06 -8.0189e-07 8.3468e-0811 -1.000000 -0.001127 -2.3637e-05 5.1934e-07 2.1492e-0812 -- -0.000926 -2.9450e-05 7.5574e-07 1.4333e-0913 -- 0.000198 2.1728e-05 -3.0731e-07 1.4342e-0814 -- -0.001195 5.0738e-05 -1.5837e-06 --*WAVELENGTHS: 0.546100 0.480000 0.643800*REFRACTIVE INDICESGLASS RN1 RN2 RN3 VNBRSK16 1.622861 1.628139 1.617774 60.091720BK7 1.518721 1.522829 1.514721 63.978408ACRYL 1.492067 1.496540 1.487978 57.474701CARBO 1.590088 1.600365 1.580754 30.090095K5 1.524582 1.529098 1.520243 59.235528
表12(续)*ZOOM LENS DATA
-IMAGE- EFFECTIVE -FIELD-
---EF--- DISTANCE ---f/#--- ---H′--- -ANGLE-
6.4800 1.0233 2.8928 3.7401 30.0000
11.6999 0.9926 3.7742 3.5722 17.0000
17.9998 0.9162 4.4999 3.6549 11.5000*ZOOM LENS SPACINGS
TH(6) TH(13) TH(17)
14.7161 14.4079 1.0360
4.5903 20.1265 1.0687
0.1946 27.0647 1.0707
表13SRF 半径 厚度 孔径半径 玻璃OBJ -- 9.0000e+19 5.0593e+19 AIR1 23.079700 0.900000 5.350000K SK162 5.281015 1.800000 4.600000 AIR3 15.070017V 2.300000 4.800000 CARBO4 -43.686384V 0.900000 4.800000 AIR5 -9.701923V 0.900000 4.500000 H_FC56 -138.786507V 13.645600 4.500000 AIRAST -- 0.811253 2.336054AS AIR8 8.584438 1.696788 3.664504 BK79 176.445600 2.805600 3.500000 AIR10 -9.582165V 0.800000 3.500000 H_E-FD1511 17.478984V 0.307650 3.500000 AIR12 7.684152V 2.400000 3.500000 ACRYL13 -6.297309V 15.025672V 2.950000K 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 CC AD AE AF AG3 -- 0.000241 -2.7449e-06 1.4345e-07 1.4680e-084 -- -0.000359 -1.5485e-05 8.8996e-07 -2.6341e-0812 -- -0.000739 -9.4986e-05 9.3341e-06 -1.4616e-0713 -- 0.000576 -7.4944e-06 -2.5618e-06 3.4164e-0714 -- -0.003952 0.000526 -3.4852e-05 8.4331e-07WAVELENGTHS: 0.546100 0.480000 0.643800*REFRACTIVE INDICESGLASS RN1 RN2 RN3 VNBRSK16 1.622861 1.628139 1.617774 60.091720H_FC5 1.489140 1.492657 1.485695 70.260911BK7 1.518721 1.522829 1.514721 63.978408H_E-FD15 1.704439 1.716887 1.693266 29.821928ACRYL 1.492067 1.496540 1.487978 57.474701CARBO 1.590088 1.600365 1.580754 30.090095K5 1.524582 1.529098 1.520243 59.235528表13(续)*ZOOM LENS DATA
-IMAGE- EFFECTIVE -FIELD-
---EF--- DISTANCE ---f/#--- ---H′--- -ANGLE-
6.7323 1.0038 3.5433 3.7818 29.3423
11.6993 1.0511 4.1783 3.5721 17.0000
18.0250 0.9101 5.0069 3.6603 11.5000*ZOOM LENS SPACINGS
TH(6) TH(13) TH(17) TH(18)
13.6456 15.0257 1.0360 -0.0322
4.4686 20.5176 1.1311 -0.0800
0.1220 27.6764 1.0701 -0.1600
Claims (74)
1.一种光学系统,可在第一光学路径、第二光学路径和第三光学路径之间进行转换,所述系统包括:
(A)具有正的光学焦度的物镜单元;
(B)具有正的光学焦度的正像透镜单元;
(C)具有正的光学焦度的目镜单元;
(D)传感器单元;
(E)显示单元;和
(F)用于在所述第一、第二和第三光学路径之间对光学系统进行转换的光学装置,
其中:
(i)第一光学路径依次包括物镜单元、正像透镜单元和目镜单元;
(ii)第二光学路径依次包括显示单元和目镜单元;以及
(iii)第三光学路径依次包括物镜单元和传感器单元。
2.一种光学系统,可在第一光学路径和第二光学路径之间进行转换,所述系统包括:
(A)具有正的光学焦度的物镜单元;
(B)具有正的光学焦度的正像透镜单元;
(C)具有正的光学焦度的目镜单元;
(D)显示单元;和
(E)用于在第一和第二光学路径之间对光学系统进行转换的光学装置。
其中:
(i)第一光学路径依次包括物镜单元、正像透镜单元和目镜单元;以及
(ii)第二光学路径依次包括显示单元和目镜单元。
3.一种光学系统,可在第一光学路径和第三光学路径之间进行转换,所述系统包括:
(A)具有正的光学焦度的物镜单元;
(B)具有正的光学焦度的正像透镜单元;
(C)具有正的光学焦度的目镜单元;
(D)传感器单元(15);和
(E)用于在所述第一和第三光学路径之间对光学系统进行转换的光学装置;
其中:
(i)第一光学路径依次包括物镜单元、正像透镜单元和目镜单元;
(ii)第三光学路径依次包括物镜单元和传感器单元。
4.权利要求1、2或3的光学系统,其中第一光学路径存在于单个平面中。
5.权利要求1或2的光学系统,其中第一和第二光学路径位于单个平面中。
6.权利要求1或3的光学系统,其中第一光学路径和第三光学路径的第一部分位于单个平面中,并且第三光学路径的第二部分与该单个平面正交。
7.一种光学系统,具有限定光轴的第一光学路径,所述光学系统依次包括:
(A)具有正的光学焦度的物镜单元;
(B)具有正的光学焦度的正像透镜单元;和
(C)具有正的光学焦度的目镜单元;
其中:
(i)该光轴存在于一平面并具有第一和第二折叠,限定第一光轴部分、第二光轴部分和第三光轴部分;
(ii)第一和第三光轴部分平行但不共线;
(iii)第二光轴部分垂直于第一和第三光轴部分,第一光轴部分从第二光轴部分沿一个方向延伸而第三光轴部分从第二光轴部分沿相反方向延伸;并且
(iv)物体第一透镜单元的光轴与第一光轴部分共线,正像透镜单元的光轴与第二光轴部分共线,而目镜单元的光轴与第三光轴部分共线。
8.权利要求7的光学系统,其中:
(a)物体第一透镜单元的物体端与第一折叠之间的第一光轴部分长度为L1,两个折叠之间的第二光轴部分长度为L2,第二折叠与目镜单元的图像端之间的第三光轴部分长度为L3;并且
(b)1.25(L1+L3)≥L2≥0.75(L1+L3)。
9.权利要求8的光学系统,其中:
1.15(L1+L3)≥L2≥0.85(L1+L3)。
10.权利要求8的光学系统,其中:L2≤10cm。
11.权利要求8的光学系统,其中:L2≤8cm。
12.权利要求1、2、3或7的光学系统,其中可对物镜单元的正光学焦度进行改变。
13.权利要求12的光学系统,其中可对物镜单元的正光学焦度在一范围内进行改变以使最强光学焦度与最弱光学焦度之比为大约3∶1。
14.权利要求12的光学系统,其中物镜单元具有:
(a)广角焦距fMIN;
(b)长共轭和短共轭;和
(c)短共轭空间中的出瞳距离DEP;
其中:
|DEP|/fMIN≥2.0。
15.权利要求1 4的光学系统,其中:
|DEP|/fMIN≥2.5。
16.权利要求12的光学系统,其中物镜单元具有:
(a)广角焦距fMIN;
(b)长共轭和短共轭;和
(c)短共轭空间中的后焦距DBF;
其中:
DBF/fMIN≥1.0。
17.权利要求16的光学系统,其中:
DBF/fMIN≥1.5。
18.权利要求12的光学系统,其中物镜单元具有长共轭和短共轭,并且其中从所述长共轭到所述短共轭,所述单元依次包括:
(a)具有焦距f1的第一透镜单元;和
(b)移动以导致物镜单元的光学焦度进行变化的第二透镜单元,所述第二透镜单元具有焦距f2;
其中:
f1<0,且
f2>0。
19.权利要求18的光学系统,其中:
|f1|/f2<1。
20.权利要求18的光学系统,其中:
|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.2。
21.权利要求20的光学系统,其中:
|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.1。
22.权利要求18的光学系统,其中:
(a)第一透镜单元包括两个透镜元件,每个元件都具有两个非球面表面;和
(b)第二透镜单元包括两个透镜元件,每个元件都具有两个非球面表面。
23.权利要求18的光学系统,其中第一透镜单元进行移动,用于进行补偿或聚焦,或进行补偿和聚焦两者。
24.权利要求18的光学系统,其中物镜单元包括位于第一和第二透镜单元之间的孔径光阑,所述孔径光阑距第二透镜单元比第一透镜单元近。
25.权利要求18的光学系统,其中从所述长共轭到所述短共轭,第一透镜单元依次由负透镜元件、正透镜元件和负透镜元件组成。
26.权利要求1或2的光学系统,其中第二光学路径包括在显示单元和目镜单元之间的正像透镜单元。
27.权利要求1、2、3或7的光学系统,其中正像透镜单元包括衍射表面,提供对色差进行的校正。
28.权利要求1、2、3或7的光学系统,其中正像透镜单元包括在其图像和物体侧两者的正表面和负的内表面。
29.权利要求1、2、3或7的光学系统,进一步包括位于物镜单元和目镜单元之间的第一光学路径中的图像尺寸调节透镜单元。
30.权利要求29的光学系统,其中:
(a)物镜单元在物镜单元和正像透镜单元之间的第一光学路径中形成中间图像;
(b)图像尺寸调节透镜单元位于物镜单元和中间图像之间;以及
(c)图像尺寸调节透镜单元具有正光学焦度;
由此图像尺寸调节透镜单元减小中间图像的尺寸。
31.权利要求29的光学系统,其中图像尺寸调节透镜单元包括至少一个正透镜元件和至少一个负透镜元件。
32.权利要求1、2、3或7的光学系统,其中:
(a)物镜单元在第一光学路径中形成中间图像;以及
(b)该系统在第一光学路径中基本上中间图像的位置包括场阑。
33.权利要求1、2、3或7的光学系统,其中目镜单元由单个透镜元件组成。
34.权利要求1、2、3或7的光学系统,其中目镜单元具有大于10毫米并小于15毫米的焦距。
35.权利要求1或3的光学系统,其中:
(a)该系统进一步包括传感器透镜单元;以及
(b)第三光学路径包括在所述物镜单元和所述传感器单元之间的所述传感器透镜单元。
36.权利要求35的光学系统,其中传感器透镜单元减少系统对制造偏差的敏感度。
37.权利要求35的光学系统,其中传感器透镜单元由正透镜元件组成。
38.权利要求1的光学系统,其中用于转换的光学装置包括:
(a)第一可移动反射镜,具有原位置和移动位置,当在其原位置时,所述反射镜将光从物镜单元导向正像透镜单元,而当在其移动位置时,允许光从物镜单元通向传感器单元;以及
(b)第二可移动反射镜,具有原位置和移动位置,当在其原位置时,所述反射镜允许光从第一可移动反射镜通向正像透镜单元,而当在其移动位置时,将光从显示单元导向正像单元;其中:
(1)当将该系统转换到第一光学路径时,第一和第二可移动反射镜在其原位置;
(2)当将该系统转换到第三光学路径时,第一可移动反射镜在其移动位置;并且
(3)当将该系统转换到第二光学路径时,第二可移动反射镜在其移动的位置。
39.权利要求38的光学系统,其中该系统进一步包括:
(a)第一固定反射镜,用于当将该系统转换到第三光学路径时,将光从物镜单元导向传感器单元;以及
(b)第二固定反射镜,用于当将该系统转换到第一或第二光学路径时,将光从正像透镜单元导向目镜单元。
40.权利要求39的光学系统,其中:
(a)第一可移动反射镜包括装置,用于当第一可移动反射镜在其原位置时,允许光以一足够的水平到达传感器单元,以允许自动聚焦;以及
(b)第一固定反射镜为冷光镜。
41.一种光学系统,包括:
(A)具有长共轭和短共轭的变焦透镜,并且从所述长共轭到所述短共轭,依次包括:
(i)具有焦距f1的第一透镜单元,所述第一透镜单元包括两个透镜元件,每个元件都具有两个非球面表面;
(ii)移动以导致变焦透镜的光学焦度进行变化的第二透镜单元,所述第二透镜单元具有焦距f2并包括两个透镜元件,每个元件都具有两个非球面表面;和
(iii)第三透镜单元;以及
(B)与第三透镜单元邻近的传感器单元。
42.权利要求41的光学系统,其中第一透镜单元进行移动,用于进行补偿或聚焦,或进行补偿和聚焦两者。
43.权利要求41的光学系统,其中变焦透镜包括位于第一和第二透镜单元之间的孔径光阑,所述孔径光阑距第二透镜单元比第一透镜单元近。
44.权利要求41的光学系统,其中从所述长共轭到所述短共轭,第一透镜单元依次由负透镜元件、正透镜元件和负透镜元件组成。
45.权利要求41的光学系统,其中第三透镜单元包由正透镜元件组成。
46.权利要求41的光学系统,其中变焦透镜具有
(a)广角焦距fMIN;和
(b)短共轭空间中的出瞳距离DEP;
其中:
|DEP|/fMIN≥2.0。
47.权利要求46的光学系统,其中:
|DEP|/fMIN≥2.5。
48.权利要求41的光学系统,其中:
(a)变焦透镜单元具有广角焦距fMIN;以及
(b)第一和第二透镜单元具有在短共轭空间中的后焦距DBF;
其中:
DBF/fMIN≥1.0。
49.权利要求48的光学系统,其中:
DBF/fMIN≥1.5。
50.权利要求41的光学系统,其中:
f1<0,且
f2>0。
51.权利要求41的光学系统,其中:
|f1|/f2<1。
52.权利要求41的光学系统,其中:
|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.2。
53.权利要求52的光学系统,其中:
|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.1。
54.一种变焦透镜,具有长共轭和短共轭,并且从所述长共轭到所述短共轭,依次包括:
(a)具有焦距f1的第一透镜单元,所述第一透镜单元包括两个透镜元件,每个元件都具有两个非球面表面;和
(b)移动以导致变焦透镜的光学焦度进行变化的第二透镜单元,所述第二透镜单元具有焦距f2并包括两个透镜元件,每个元件都具有两个非球面表面;
其中:
f1<0,
f2>0,且
|f1|/f2<1。
55.权利要求54的变焦透镜,其中第一透镜单元进行移动,用于进行补偿或聚焦,或进行补偿和聚焦两者。
56.权利要求54的变焦透镜,其中该透镜包括位于第一和第二透镜单元之间的孔径光阑,所述孔径光阑距第二透镜单元比第一透镜单元近。
57.权利要求54的变焦透镜,其中从所述长共轭到所述短共轭,第一透镜单元依次由负透镜元件、正透镜元件和负透镜元件组成。
58.权利要求54的变焦透镜,其中该透镜具有:
(a)广角焦距fMIN;和
(b)短共轭空间中的出瞳距离DEP;
其中:
|DEP|/fMIN≥2.0。
59.权利要求58的变焦透镜,其中:
|DEP|/fMIN≥2.5。
60.权利要求54的变焦透镜,其中该透镜具有:
(a)广角焦距fMIN;以及
(b)短共轭空间中的后焦距DBF;
其中:
DBF/fMIN≥1.0。
61.权利要求60的变焦透镜,其中:
DBF/fMIN≥1.5。
62.权利要求54的变焦透镜,其中:
|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.2。
63.权利要求6 2的光学系统,其中:
|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.1。
64.一种光学系统,包括:
(A)具有长共轭和短共轭以及广角焦距fMIN的变焦透镜,并且从所述长共轭到所述短共轭,依次包括:
(i)具有焦距f1的第一透镜单元;
(ii)移动以导致变焦透镜的光学焦度进行变化的第二透镜单元,所述第二透镜单元具有焦距f2;和
(iii)包括至少一个非球面表面的第三透镜单元;以及
(B)与第三透镜单元邻近的传感器单元。
其中:
f1<0,
f2>0,且
DBF/fMIN≥1.0;
其中DBF为短共轭空间中所述第一和第二透镜单元的后焦距。
65.权利要求64的光学系统,其中第一透镜单元进行移动,用于进行补偿或聚焦,或进行补偿和聚焦两者。
66.权利要求64的光学系统,其中变焦透镜包括位于第一和第二透镜单元之间的孔径光阑,所述孔径光阑距第二透镜单元比第一透镜单元近。
67.权利要求64的光学系统,其中第三透镜单元由正透镜元件组成。
68.权利要求64的光学系统,其中
DBF/fMIN≥1.5。
69.权利要求64的光学系统,其中变焦透镜具有在短共轭空间中的出瞳距离DEP,并且其中:
|DEP|/fMIN≥2.0。
70.权利要求69的光学系统,其中:
|DEP|/fMIN≥2.5。
71.权利要求64的光学系统,其中:
|f1|/f2<1。
72.权利要求64的光学系统,其中:
|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.2。
73.权利要求72的光学系统,其中:
|(|f1|-|f2|)|/|f2|≤0.1。
74.一种数字相机,包括用于对欲拍照景物进行观察的第一光学系统,用于对显示单元进行观察的第二光学系统,以及至少一个用于在第一光学系统和第二光学系统之间进行转换的可移动反射镜。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/494,320 | 2000-01-28 | ||
US09/494,320 US6373640B1 (en) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | Optical systems for digital cameras |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1397025A true CN1397025A (zh) | 2003-02-12 |
Family
ID=23963988
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN01804280A Pending CN1397025A (zh) | 2000-01-28 | 2001-01-25 | 用于数字相机的光学系统 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6373640B1 (zh) |
EP (1) | EP1257863A1 (zh) |
JP (1) | JP2003521733A (zh) |
CN (1) | CN1397025A (zh) |
AU (1) | AU2001231148A1 (zh) |
TW (1) | TW555999B (zh) |
WO (1) | WO2001055766A1 (zh) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100354677C (zh) * | 2004-05-07 | 2007-12-12 | 索尼株式会社 | 成像装置 |
CN100365461C (zh) * | 2004-11-26 | 2008-01-30 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 变焦装置及方法 |
CN102388332A (zh) * | 2009-04-10 | 2012-03-21 | 黑眼睛光学有限公司 | 可变焦度光学系统 |
US8879161B2 (en) | 2009-04-10 | 2014-11-04 | Blackeye Optics, Llc | Variable power optical system |
CN104155744A (zh) * | 2013-05-14 | 2014-11-19 | 信泰光学(深圳)有限公司 | 变焦镜头 |
CN104777593A (zh) * | 2014-01-13 | 2015-07-15 | 玉晶光电(厦门)有限公司 | 便携设备的小型窄视场光学成像镜头 |
US9581736B2 (en) | 2007-12-04 | 2017-02-28 | Blackeye Optics, Llc. | Liquid optics image stabilization |
CN109839727A (zh) * | 2018-12-31 | 2019-06-04 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
CN113568250A (zh) * | 2018-02-12 | 2021-10-29 | 核心光电有限公司 | 数字摄像机及用于提供聚焦及补偿摄像机倾斜的方法 |
CN113630540A (zh) * | 2014-08-10 | 2021-11-09 | 核心光电有限公司 | 带有折叠式透镜的变焦双孔径相机 |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6741403B2 (en) * | 2002-05-31 | 2004-05-25 | Largan Precision Co., Ltd. | Hybrid lens system |
CN1711492A (zh) * | 2002-11-11 | 2005-12-21 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 变焦透镜 |
US20050046739A1 (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-03 | Voss James S. | System and method using light emitting diodes with an image capture device |
JP5349790B2 (ja) * | 2007-11-16 | 2013-11-20 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法、及びプログラム |
US8379115B2 (en) * | 2007-11-20 | 2013-02-19 | Motorola Mobility Llc | Image capture device with electronic focus |
US8643748B2 (en) * | 2007-11-20 | 2014-02-04 | Motorola Mobility Llc | Compact stationary lens optical zoom image capture system |
CA2703246C (en) | 2007-12-04 | 2017-07-11 | Blackeye Optics, Llc | Zoom lens of the telephoto type having a liquid lens in a fixed group |
KR100926324B1 (ko) | 2007-12-07 | 2009-11-12 | (주)이오시스템 | 양안 접안경 |
WO2010062887A2 (en) * | 2008-11-26 | 2010-06-03 | Pocket Optics Development Corporation | Improved binocular viewing device |
JP2011107450A (ja) * | 2009-11-18 | 2011-06-02 | Sony Corp | 撮像レンズ及び撮像装置 |
JP2011112908A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Fujifilm Corp | 変倍光学系および撮像装置 |
TWI463174B (zh) * | 2013-03-19 | 2014-12-01 | Sintai Optical Shenzhen Co Ltd | 變焦鏡頭 |
DE102018115197A1 (de) * | 2018-06-25 | 2020-01-02 | Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh | Optische Abbildungseinheit und System zur Positionsbestimmung eines beweglichen Objektes im Raum |
DE102018121351B3 (de) * | 2018-08-31 | 2019-09-26 | Hensoldt Optronics Gmbh | Wärmebildgerät |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5767908A (en) | 1980-10-14 | 1982-04-24 | Canon Inc | Wide-angle zoom lens |
JPS5964811A (ja) | 1982-10-05 | 1984-04-12 | Minolta Camera Co Ltd | 二成分ズ−ムレンズ系 |
US4949117A (en) * | 1988-12-23 | 1990-08-14 | Eastman Kodak Company | Camera |
JP2856464B2 (ja) | 1989-08-03 | 1999-02-10 | 株式会社リコー | プラスチックズームレンズ |
JP2607959B2 (ja) | 1989-10-27 | 1997-05-07 | オリンパス光学工業株式会社 | 光学系 |
US5283693A (en) * | 1990-06-13 | 1994-02-01 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Compact zoom lens system |
JPH07225338A (ja) | 1994-02-15 | 1995-08-22 | Minolta Co Ltd | ズームレンズ |
JP3709252B2 (ja) | 1997-02-20 | 2005-10-26 | オリンパス株式会社 | 実像式変倍ファインダー |
JP3306351B2 (ja) | 1997-09-29 | 2002-07-24 | 旭光学工業株式会社 | 実像式変倍ファインダー |
JP3505980B2 (ja) * | 1997-10-20 | 2004-03-15 | ミノルタ株式会社 | 撮像装置 |
WO1999063379A1 (en) | 1998-06-05 | 1999-12-09 | Betensky Ellis I | Inverse triplet lens assemblies |
-
2000
- 2000-01-28 US US09/494,320 patent/US6373640B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-01-20 TW TW090101607A patent/TW555999B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-01-25 EP EP01903316A patent/EP1257863A1/en not_active Withdrawn
- 2001-01-25 AU AU2001231148A patent/AU2001231148A1/en not_active Abandoned
- 2001-01-25 JP JP2001555847A patent/JP2003521733A/ja not_active Withdrawn
- 2001-01-25 CN CN01804280A patent/CN1397025A/zh active Pending
- 2001-01-25 WO PCT/US2001/002487 patent/WO2001055766A1/en not_active Application Discontinuation
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100354677C (zh) * | 2004-05-07 | 2007-12-12 | 索尼株式会社 | 成像装置 |
CN100365461C (zh) * | 2004-11-26 | 2008-01-30 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 变焦装置及方法 |
US9581736B2 (en) | 2007-12-04 | 2017-02-28 | Blackeye Optics, Llc. | Liquid optics image stabilization |
US9201175B2 (en) | 2009-04-10 | 2015-12-01 | Blackeye Optics, Llc. | Variable power optical system |
US8879161B2 (en) | 2009-04-10 | 2014-11-04 | Blackeye Optics, Llc | Variable power optical system |
CN102388332A (zh) * | 2009-04-10 | 2012-03-21 | 黑眼睛光学有限公司 | 可变焦度光学系统 |
CN104155744A (zh) * | 2013-05-14 | 2014-11-19 | 信泰光学(深圳)有限公司 | 变焦镜头 |
CN104155744B (zh) * | 2013-05-14 | 2016-12-28 | 信泰光学(深圳)有限公司 | 变焦镜头 |
CN104777593A (zh) * | 2014-01-13 | 2015-07-15 | 玉晶光电(厦门)有限公司 | 便携设备的小型窄视场光学成像镜头 |
CN104777593B (zh) * | 2014-01-13 | 2017-06-06 | 玉晶光电(厦门)有限公司 | 便携设备的小型窄视场光学成像镜头 |
CN113630540A (zh) * | 2014-08-10 | 2021-11-09 | 核心光电有限公司 | 带有折叠式透镜的变焦双孔径相机 |
CN113630540B (zh) * | 2014-08-10 | 2023-10-24 | 核心光电有限公司 | 带有折叠式透镜的变焦双孔径相机 |
CN113568250A (zh) * | 2018-02-12 | 2021-10-29 | 核心光电有限公司 | 数字摄像机及用于提供聚焦及补偿摄像机倾斜的方法 |
CN109839727A (zh) * | 2018-12-31 | 2019-06-04 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 摄像光学镜头 |
CN109839727B (zh) * | 2018-12-31 | 2021-07-30 | 瑞声光学解决方案私人有限公司 | 摄像光学镜头 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW555999B (en) | 2003-10-01 |
AU2001231148A1 (en) | 2001-08-07 |
US6373640B1 (en) | 2002-04-16 |
WO2001055766A1 (en) | 2001-08-02 |
EP1257863A1 (en) | 2002-11-20 |
JP2003521733A (ja) | 2003-07-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1397025A (zh) | 用于数字相机的光学系统 | |
CN1591074A (zh) | 变焦透镜以及具有该变焦透镜的图像投射系统 | |
CN1155848C (zh) | 双筒镜 | |
CN1297835C (zh) | 变焦光学系统、投影光学系统及使用该系统的图像投影装置 | |
CN1098464C (zh) | 具有大的后焦距与焦距之比的投影透镜 | |
CN1207619C (zh) | 变焦镜头和具有该变焦镜头的照相机 | |
CN1243255C (zh) | 投影透镜 | |
CN101063745A (zh) | 可变焦距透镜系统和成像装置 | |
CN1317580C (zh) | 变焦镜头系统 | |
CN1157621C (zh) | 调焦镜头与使用调焦镜头的拍摄装置 | |
CN101042466A (zh) | 变焦透镜,使用该变焦透镜的成像装置以及拍摄装置和移动信息终端 | |
CN1677163A (zh) | 图像显示装置 | |
CN1955782A (zh) | 变焦镜头及摄像装置 | |
CN1260593C (zh) | 变倍透镜系统以及具有该变倍透镜系统的投影仪 | |
CN1825154A (zh) | 变焦镜头和信息装置 | |
CN1849545A (zh) | 变焦透镜系统、成像装置、照相机和摄像机 | |
CN1942803A (zh) | 变焦透镜和成像设备 | |
CN1456915A (zh) | 光学成像系统及应用此系统的图像读出装置 | |
CN1749799A (zh) | 变焦透镜及包含该变焦透镜的图像投影装置 | |
CN1837886A (zh) | 变焦透镜系统 | |
CN1493014A (zh) | 用于反射像素平板的投影透镜 | |
CN1667445A (zh) | 投影光学系统和图像投影装置 | |
CN1922529A (zh) | 变焦透镜及摄像装置 | |
CN1167924A (zh) | 长焦距投影透镜 | |
CN1727936A (zh) | 变焦透镜系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |