專利名稱：觀察光學系統(tǒng)以及采用它的光學裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種觀察光學系統(tǒng)例如望遠鏡和雙筒鏡，并且更具體地說，涉及一種具有改變被觀察圖象放大率的變焦功能的觀察光學系統(tǒng)。
作為主流的傳統(tǒng)變焦雙筒鏡，通過帶有可移動透鏡單元的可變放大率目鏡來進行變焦。圖36為一例傳統(tǒng)變焦雙筒鏡的示意圖，其中為清楚起見，只畫出了雙筒鏡的左右光學系統(tǒng)中的一個。
在圖36中，標記數碼100表示正折射本領的物鏡。設有正象棱鏡P用于正象，其橫向反轉主要由物鏡100形成的物象OBI。可變放大率目鏡200包括一個負折射本領的第一透鏡單元201，一個正折射本領的第二透鏡單元202，和一個正折射本領的第三透鏡單元203。物象OBI通過物鏡100、正象棱鏡P和目鏡200的第一透鏡單元201形成在第二透鏡單元202的前方位置處(在物方一側)。
在這種結構的雙筒鏡中，可變放大率目鏡200的第一透鏡單元201設置成可作軸向運動以改變圖象的放大率，補償相移，或者校正屈光度，并且第二透鏡單元202也可作軸向運動。
這種可變放大率目鏡200的優(yōu)點在于可以相當方便地實現雙筒鏡的變焦。因此這種結構至今仍廣泛采用。
然而，在變焦雙筒鏡的可變放大率目鏡中采用上述結構，會使得在低放大率時的表觀視角窄至35-40°。為了擴大視野，須要增大第二透鏡單元202的直徑和正象棱鏡P的尺寸。因為這個原因，使得此現有技術的結構難于同時滿足提高表觀視場角和減小雙筒鏡尺寸的要求。
本發(fā)明的目的在于提供一種觀察光學系統(tǒng)，能夠提高低放大率時(廣角端位置)的視場角而無須增大具有該觀察光學系統(tǒng)的裝置的尺寸。
為實現上述目的，根據本發(fā)明的第一方面，提供一種觀察光學系統(tǒng)，它從物方開始依次包括一個物鏡，其具有正折射本領的第一透鏡單元，負折射本領的第二透鏡單元和正折射本領的第三透鏡單元；一個正象光學系統(tǒng)；和一個用于觀察通過物鏡形成的物象的正折射本領的目鏡，其中第一透鏡單元和第二透鏡單元之間的空氣間隔以及第二透鏡單元和第三透鏡單元之間的空氣間隔可以變化，以實現放大率的改變。
根據本發(fā)明的第二方面，提供一種觀察光學系統(tǒng)，它從物方開始依次包括一個物鏡，其具有正折射本領的前透鏡單元，可調透鏡單元和補償透鏡單元；一個正象光學系統(tǒng)；和一個用于觀察通過物鏡形成的物象的正折射本領的目鏡，其中滿足下述條件0.7＜βt＜1.4其中βt為該物鏡除前透鏡單元之外在攝遠端位置的整個橫向放大率。
根據本發(fā)明的第三方面，提供一種包括根據上述第一和第二方面之一所述的觀察光學系統(tǒng)的光學裝置。
根據本發(fā)明的第四方面，提供一種雙筒鏡，它從物方開始依次包括一對物鏡，其各具有正折射本領的第一透鏡單元，負折射本領的第二透鏡單元和正折射本領的第三透鏡單元；一對正象光學系統(tǒng)；和一對用于觀察分別通過所述一對物鏡形成的一對物象的正折射本領的目鏡，其中在所述一對物鏡的每一個中，第一透鏡單元和第二透鏡單元之間的空氣間隔以及第二透鏡單元和第三透鏡單元之間的空氣間隔可以變化，以實現放大率的改變。
根據本發(fā)明的第五方面，提供一種雙筒鏡，它從物方開始依次包括一對可變焦距的物鏡；一對正象光學系統(tǒng)，其各具有彼此偏離的入射光軸和出射光軸；和一對目鏡，其中瞳距的調整，通過圍繞物鏡的相應光軸作為旋轉軸旋轉正象光學系統(tǒng)和目鏡進行。
從下面結合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細描述，將清楚本發(fā)明的上述及其它目的和特點。


圖1為根據本發(fā)明第一實施例的觀察光學系統(tǒng)的縱向剖視圖，其帶有圖中沒有畫出的目鏡。
圖2A至2D為圖象抖動補償功能無效時第一實施例的物鏡在廣角端位置的象差曲線圖。
圖3A至3D為圖象抖動補償功能無效時第一實施例的物鏡在中焦距位置的象差曲線圖。
圖4A至4D為圖象抖動補償功能無效時第一實施例的物鏡在攝遠端位置的象差曲線圖。
圖5A至5D為相應一個透鏡單元沿垂直于光軸的方向移動時第一實施例的物鏡在廣角端位置其近軸光束的橫向象差曲線圖。
圖6A至6D為相應一個透鏡單元沿垂直于光軸的方向運動時第一實施例的物鏡在攝遠位置其近軸光束的橫向象差曲線圖。
圖7為根據本發(fā)明第二實施例的雙筒鏡的縱向剖視圖。
圖8A至8D為圖象抖動補償功能無效時第二實施例的雙筒鏡在廣角端位置其遠焦光束的象差曲線圖。
圖9A至9D為圖象抖動補償功能無效時第二實施例的雙筒鏡在中焦距位置其遠焦光束的象差曲線圖。
圖10A至10D為圖象抖動補償功能無效時第二實施例的雙筒鏡在攝遠端位置其遠焦光束的象差曲線圖。
圖11為根據本發(fā)明第三實施例的雙筒鏡的縱向剖視圖。
圖12A至12D為圖象抖動補償功能無效時第三實施例的雙筒鏡在廣角端位置其遠焦光束的象差曲線圖。
圖13A至13D為圖象抖動補償功能無效時第三實施例的雙筒鏡在中焦距位置其遠焦光束的象差曲線圖。
圖14A至14D為圖象抖動補償功能無效時第三實施例的雙筒鏡在攝遠端位置其遠焦光束的象差曲線圖。
圖15為根據本發(fā)明第四實施例的雙筒鏡的縱向剖視圖。
圖16A至16D為圖象抖動補償功能無效時第四實施例的雙筒鏡在廣角端位置其遠焦光束的象差曲線圖。
圖17A至17D為圖象抖動補償功能無效時第四實施例的雙筒鏡在中焦距位置其遠焦光束的象差曲線圖。
圖18A至18D為圖象抖動補償功能無效時第四實施例的雙筒鏡在攝遠端位置其遠焦光束的象差曲線圖。
圖19為根據本發(fā)明第五實施例的觀察光學系統(tǒng)的縱向剖視圖。
圖20A至20D為圖象抖動補償功能無效時第五實施例的物鏡在廣角端位置的象差曲線圖。
圖21A至21D為圖象抖動補償功能無效時第五實施例的物鏡在中焦距位置的象差曲線圖。
圖22A至22D為圖象抖動補償功能無效時第五實施例的物鏡在攝遠端位置的象差曲線圖。
圖23A至23D為可變角度棱鏡VAP工作時第五實施例近軸光束的橫向象差曲線圖。
圖24為根據本發(fā)明第六實施例的觀察光學系統(tǒng)的縱向剖視圖。
圖25A至25D為圖象抖動補償功能無效時第六實施例的雙筒鏡在廣角端位置的象差曲線圖。
圖26A至26D為圖象抖動補償功能無效時第六實施例的雙筒鏡在中焦距位置的象差曲線圖。
圖27A至27D為圖象抖動補償功能無效時第六實施例的雙筒鏡在攝遠端位置的象差曲線圖。
圖28A至28D為可變角度棱鏡VAP工作時第六實施例近軸光束的橫向象差曲線圖。
圖29為根據本發(fā)明第七實施例的觀察光學系統(tǒng)的縱向剖視圖。
圖30A至30D為圖象抖動補償功能無效時第七實施例的雙筒鏡在廣角端位置的象差曲線圖。
圖31A至31D為圖象抖動補償功能無效時第七實施例的雙筒鏡在中焦距位置的象差曲線圖。
圖32A至32D為圖象抖動補償功能無效時第七實施例的雙筒鏡在攝遠端位置的象差曲線圖。
圖33A至33D為可變角度棱鏡VAP工作時第七實施例近軸光束的橫向象差曲線圖。
圖34A和34B分別為根據本發(fā)明第八實施例的雙筒鏡的頂視圖和后視圖。
圖35A和35B分別為根據本發(fā)明第九實施例的雙筒鏡的側視圖和后視圖。
圖36為傳統(tǒng)雙筒鏡中的薄透鏡系統(tǒng)的示意圖。
下面參照附圖詳細描述本發(fā)明的各優(yōu)選實施例。
(第一實施例)圖1以框圖形式表示根據本發(fā)明第一實施例的物鏡和正象棱鏡，用于例如雙筒鏡或望遠鏡等觀察光學系統(tǒng)中。在圖1中，為清楚起見，沒有畫出目鏡，但是在后面描述的其它實施例中將很清楚適用于第一實施例物鏡的目鏡。
參照圖1，其物鏡由三個透鏡單元1-3構成，也即從物方一側開始依次為，正折射本領的第一透鏡單元1，負折射本領的第二透鏡單元2和正折射本領的第三透鏡單元3。在從廣角端位置向攝遠端位置的變焦過程中，第一透鏡單元1保持靜止，第二透鏡單元2從物方向觀察方作軸向移動，而且第三透鏡單元3從觀察方向物方作軸向移動，用以補償由第二透鏡單元2移動所引起的象面的偏移。正象棱鏡P以展開形式畫出，其作用在于對物鏡形成的物象OBI進行正象和橫向反轉。然后，通過目鏡(未畫出)對物鏡形成的物象OBI加以放大，并將之導引向觀察者的眼睛。
圖1所示的觀察光學系統(tǒng)具有圖象穩(wěn)定功能，用于防止由于握持該裝置的手抖動而引起的象面抖動。圖象穩(wěn)定功能以如下方式進行，根據一個振動陀羅傳感器(未畫出)所探測到的振動信息，使第一透鏡單元1、第二透鏡單元2和第三透鏡單元3的至少之一沿垂直于光軸的方向位移。
在使第一透鏡單元1沿垂直于光軸的方向位移以實現圖象穩(wěn)定功能的情況下，可以使得第一透鏡單元1針對振動信息所需的移動量為與變焦位置改變無關的常值，從而具有簡化用于控制第一透鏡單元1運動的控制電路(未表示)的優(yōu)點。
另一方面，在使第二透鏡單元2或第三透鏡單元3沿垂直于光軸的方向位移以實現圖象穩(wěn)定功能的情況下，所需移動的透鏡單元直徑較小并且重量較輕，從而具有以小尺寸驅動器即能驅動該透鏡單元的優(yōu)點。
在用于雙筒鏡的第一實施例中，其調焦是通過軸向移動第一透鏡單元1進行的。通過沿垂直于光軸的方向移動第一透鏡單元1，在參考位置處調節(jié)左右光學系統(tǒng)之間的軸向對準。
圖2A至2D到圖4A至4D分別表示當圖象抖動補償功能(圖象穩(wěn)定功能)無效時第一實施例(數值例1)的物鏡在廣角端位置、中焦距位置和攝遠端位置的象差。
圖5A至5D表示相應一個透鏡單元沿垂直于光軸的方向運動直到光線在物方的發(fā)散角為0.3°時，第一實施例在廣角端位置其近軸光束的橫向象差的比較。圖5A表示在一般位置的情況(所有透鏡單元都在一條共同軸上)。圖5B至5D表示第一至第三透鏡單元1至3的相應一個沿垂直于光軸方向移動的情況。
圖6A至6D表示相應一個透鏡單元沿垂直于光軸的方向運動直到光線在物方的發(fā)散角為0.3°時，第一實施例在攝遠端位置其近軸光束的橫向象差的比較。圖6A表示在一般位置的情況(所有透鏡單元都在一條共同軸上)。圖6B至6D表示第一至第三透鏡單元1至3的相應一個沿垂直于光軸方向移動的情況。
在觀察光學系統(tǒng)中采用第一實施例的物鏡，使得有可能即使任一透鏡單元從光軸平行偏心，其橫向象差也變得很小，如圖5A至5D以及圖6A至6D所示。相應地，甚至在圖象抖動補償功能起作用時，也可獲得良好的光學性能。
(第二實施例)圖7為根據本發(fā)明第二實施例的雙筒鏡的透鏡框圖。為簡化起見，只畫出了雙筒鏡的左右光學系統(tǒng)之一。第二實施例表示一例與第一實施例物鏡相適配的目鏡。構成物鏡的第一透鏡單元1、第二透鏡單元2和第三透鏡單元3與第一實施例中所示完全相同。設置目鏡4用以放大形成在正象棱鏡P觀察方的物象OBI，并且將來自正象棱鏡P的光束導引向觀察者的眼睛。
圖8A至8D到圖10A至10D分別表示當圖象抖動補償功能(圖象穩(wěn)定功能)無效時第二實施例(數值例2)的雙筒鏡在廣角端位置、中焦距位置和攝遠端位置其遠焦光束的象差。
(第三實施例)圖11為根據本發(fā)明第三實施例的雙筒鏡的透鏡框圖。
第三實施例表示另一例與第一實施例物鏡相適配的目鏡。第三實施例的目鏡4與第二實施例的目鏡在結構上有所不同，它包括一個場致平透鏡4A，位于由物鏡和正象棱鏡P形成的物象OBI的物方一側。通過采用場致平透鏡4A，第三實施例的雙筒鏡比第二實施例雙筒鏡特別對場曲和象散進行了更好的校正。
圖12A至12D到圖14A至14D分別表示當圖象抖動補償功能(圖象穩(wěn)定功能)無效時第三實施例(數值例3)的雙筒鏡在廣角端位置、中焦距位置和攝遠端位置其遠焦光束的象差。
(第四實施例)圖15為根據本發(fā)明第四實施例的雙筒鏡的透鏡框圖。
第四實施例表示再一例與第一實施例物鏡相適配的目鏡。第四實施例的目鏡4與第二實施例的目鏡在結構上有所不同，它包括一個場致平透鏡4A，位于由物鏡和正象棱鏡P形成的物象OBI的物方一側。通過采用場致平透鏡4A并且增加位于物象OBI觀察方的組成透鏡的數目，第四實施例的雙筒鏡比第二實施例雙筒鏡具有更長的出瞳間距，并且更好地校正了場曲和象散。
圖16A至16D到圖18A至18D分別表示當圖象抖動補償功能(圖象穩(wěn)定功能)無效時第四實施例(數值例4)的雙筒鏡在廣角端位置、中焦距位置和攝遠端位置其遠焦光束的象差。
(第五實施例)圖19為根據本發(fā)明第五實施例的雙筒鏡中物鏡和正象棱鏡P的縱向剖視圖。在第五實施例中，由第一至第三透鏡單元1至3構成的物鏡與第一實施例的物鏡相同。為簡化起見，圖19省去了目鏡，但是可以采用第二至第四實施例任一例所示的適用目鏡。
第五實施例的特征在于，在第一透鏡單元1的物方一側設有可變角度棱鏡VAP，并且根據振動陀羅傳感器(未畫出)所探測到的振動信息，改變可變角度棱鏡VAP的頂角以補償由握持雙筒鏡的手抖動所引起的圖象抖動。通過如第五實施例中那樣在最前位置設置可變角度棱鏡VAP，可以使相同振幅的頂角變化量在任意變焦位置都是常值，從而確?？刂瓶勺兘嵌壤忡RVAP的電路(未表示)簡化。
圖20A至20D到圖22A至22D分別表示當圖象抖動補償功能無效時第五實施例(數值例5)的物鏡在廣角端位置、中焦距位置和攝遠端位置的象差。
圖23A至23D表示第五實施例的透鏡系統(tǒng)在一般狀態(tài)時與操作可變角度棱鏡VAP將主光線偏轉至在物方0.3°時其近軸光束的橫向象差的比較。圖23A表示光線未經可變角度棱鏡VAP偏轉的一般狀態(tài)時在廣角端位置的情況。圖23B表示可變角度棱鏡VAP起作用時在廣角端位置的情況。圖23C表示一般狀態(tài)時在攝遠端位置的情況。圖23D表示可變角度棱鏡VAP起作用時在攝遠端位置的情況。
由于可變角度棱鏡VAP在攝遠端位置的作用，會產生一定程度的偏心橫向色差，如圖23D所示。然而在其它位置，幾乎沒有偏心象差產生。因而即使在圖象抖動補償功能起作用時，也可獲得良好的光學性能。
(第六實施例)圖24為根據本發(fā)明第六實施例的雙筒鏡中物鏡和正象棱鏡P的縱向剖視圖。在第六實施例中，由第一至第三透鏡單元1至3構成的物鏡也與第一實施例的物鏡相同。同樣為簡化起見，圖24省去了目鏡，但是可以采用第二至第四實施例任一例所示的適用目鏡。
第六實施例的特征在于，在第一透鏡單元1和第二透鏡單元2之間的空間，設有可變角度棱鏡VAP，并且根據振動陀羅傳感器(未畫出)所探測到的振動信息，改變可變角度棱鏡VAP的頂角以補償由握持雙筒鏡的手抖動所引起的圖象抖動。通過如第六實施例中那樣在物鏡的內部設置可變角度棱鏡VAP，可以減小所用的可變角度棱鏡的尺寸，從而確保該裝置整體在體積和尺寸上的最小化。
圖25A至25D到圖27A至27D分別表示當圖象抖動補償功能無效時第六實施例(數值例6)的物鏡在廣角端位置、中焦距位置和攝遠端位置的象差。
圖28A至28D表示第六實施例的透鏡系統(tǒng)在一般狀態(tài)時與操作可變角度棱鏡VAP將主光線偏轉至在物方0.3°時其近軸光束的橫向象差的比較。圖28A表示光線未經可變角度棱鏡VAP偏轉的一般狀態(tài)時在廣角端位置的情況。圖28B表示可變角度棱鏡VAP起作用時在廣角端位置的情況。圖28C表示一般狀態(tài)時在攝遠端位置的情況。圖28D表示可變角度棱鏡VAP起作用時在攝遠端位置的情況。
由于可變角度棱鏡VAP在攝遠端位置的作用，會產生一定程度的偏心橫向色差，如圖28D所示。然而在其它位置，幾乎沒有偏心象差產生。因而即使在圖象抖動補償功能起作用時，也可獲得良好的光學性能。
(第七實施例)圖29為根據本發(fā)明第七實施例的雙筒鏡中物鏡和正象棱鏡P的縱向剖視圖。在第七實施例中，由第一至第三透鏡單元1至3構成的物鏡也與第一實施例的物鏡相同。同樣為簡化起見，圖29省去了目鏡，但是可以采用第二至第四實施例任一例所示的適用目鏡。
第七實施例的特征在于，在第三透鏡單元3和正象棱鏡P之間的空間，設有可變角度棱鏡VAP，并且根據振動陀羅傳感器(未畫出)所探測到的振動信息，改變可變角度棱鏡VAP的頂角以補償由握持雙筒鏡的手抖動所引起的圖象抖動。通過如第七實施例中那樣在透鏡系統(tǒng)的內部設置可變角度棱鏡VAP，可以減小所用的可變角度棱鏡的尺寸，從而確保該裝置整體在體積和尺寸上的最小化。
圖30A至30D到圖32A至32D分別表示當圖象抖動補償功能無效時第七實施例(數值例7)的物鏡在廣角端位置、中焦距位置和攝遠端位置的象差。
圖33A至33D表示第七實施例的透鏡系統(tǒng)在一般狀態(tài)時與操作可變角度棱鏡VAP將主光線偏轉至在物方0.3°時其近軸光束的橫向象差的比較。圖33A表示光線未經可變角度棱鏡VAP偏轉的一般狀態(tài)時在廣角端位置的情況。圖33B表示可變角度棱鏡VAP起作用時在廣角端位置的情況。圖33C表示一般狀態(tài)時在攝遠端位置的情況。圖33D表示可變角度棱鏡VAP起作用時在攝遠端位置的情況。
由于可變角度棱鏡VAP在攝遠端位置的作用，會產生一定程度的偏心橫向色差，如圖33D所示。然而在其它位置，幾乎沒有偏心象差產生。因而即使在圖象抖動補償功能起作用時，也可獲得良好的光學性能。
(第八實施例)圖34A和34B分別為根據本發(fā)明第八實施例的雙筒鏡的頂視圖和后視圖(從觀察者方向看)，其中，作為第二實施例的正象棱鏡，采用了一種其上以不同的定向關系粘合有兩個小矩形棱鏡的大矩形棱鏡，從而構成一個波羅II型棱鏡(porro-II type prism)。
在第八實施例的雙筒鏡中，設有一對波羅II型棱鏡PL和PR以進行瞳距調節(jié)，使大矩形棱鏡的頂點A和B在圖34B所示的調節(jié)寬度的中點處相對。分別圍繞左右物鏡的光軸OAL和OAR轉動左右波羅II型棱鏡PL和PR以及目鏡4，從而調節(jié)針對每個使用者的瞳距ID。
這種波羅II型棱鏡PL和PR結構使得可以通過較小的轉角實現較大寬度的瞳距調節(jié)。另外，棱鏡筒不會不適當地伸出，從而可以實現整體的小型變焦雙筒鏡。而且，由于一對目鏡4能夠彼此獨立地軸向運動，所以可以調節(jié)左右視力，并且能夠校正由于變焦所導致的銳聚焦平面的位置誤差。
(第九實施例)圖35A和35B分別為根據本發(fā)明第九實施例的雙筒鏡的側視圖(從左邊看)和后視圖，其中，作為第二實施例的正象棱鏡，采用了輔助棱鏡或前棱鏡FPL(FPR)與屋脊棱鏡DPL(DPR)的組合，它們各具有彼此偏離的入射光軸和出射光軸。
在第九實施例的雙筒鏡中，設有一對屋脊棱鏡DPL和DPR用于瞳距調節(jié)，在調節(jié)寬度的中點處使其頂點C和D相對于左右物鏡成向上取向，如圖35B所示。分別圍繞左右物鏡的光軸OAL和OAR轉動輔助棱鏡FPL和FPR、屋脊棱鏡DPL和DPR、以及目鏡4，以便針對每個使用者調節(jié)其瞳距ID。
輔助棱鏡FPL(FPR)和屋脊棱鏡DPL(DPR)的這種結構使得可以通過較小的轉角實現較大寬度的瞳距調節(jié)。另外，棱鏡筒不會不適當地伸出，從而可以實現整體的小型變焦雙筒鏡。
接下來說明在設計本發(fā)明的觀察光學系統(tǒng)時的優(yōu)選條件。
假定物鏡中除第一透鏡單元之外的所有透鏡單元在攝遠端位置的整個橫向放大率以βt表示，則優(yōu)選滿足下述條件0.7＜βt＜1.4…(1)而且，條件(1)的上述范圍變成如下范圍更為有利0.8＜βt＜1.3…(1′)
在條件(1)的上下限之外的范圍內，除第一透鏡單元之外的所有透鏡單元的整體折射本領在攝遠端位置變得過強。在物鏡光軸稍微傾斜的情況下，左右光軸的變焦范圍不適當地過大。這里，假定第二和第三透鏡單元在攝遠端位置的整個橫向放大率為“1”，則其整體折射本領在攝遠端位置就會喪失。在左右物鏡的光軸出現傾斜的情況下，沿垂直于光軸的方向移動第一透鏡單元，從而調整左右光軸的對準。因而，即使在向攝遠端位置進行變焦時，其左右光軸之間也不會出現變焦誤差。
第一至第九實施例中，在攝遠端位置物鏡除第一透鏡單元之外的整個橫向放大率，也即第二和第三透鏡單元的整個橫向放大率βt，為“0.910”。
而且，對于第九實施例中所示類型的雙筒鏡來說，優(yōu)選滿足下述條件45°＜A＜135°…(2)其中A為在瞳距調節(jié)的調節(jié)寬度中點處，將物鏡光軸彼此連接的直線相對于將各物鏡光軸與各屋脊棱鏡的屋脊面頂點連接的直線所成的角度。
而且，條件(2)的上述范圍變成如下范圍更為有利55°＜A＜125°…(2′)在條件(2)的上下限之外的范圍內，即使將輔助棱鏡、屋脊棱鏡和目鏡圍繞物鏡的光軸轉動到任何角度，其瞳距也不會產生足夠大的變化。因而這些違背是不利的。
在第九實施例中，角度A如下A＝90°。
下面列出對應于第一至第七實施例的七個數值例1至7。在例1至例7的數據中，ri表示從物方數第i個透鏡表面的曲率半徑，di表示從物方數第i個和第i+1個透鏡表面之間的間距，ni表示從物方數第i個光學元件對于d譜線的折射率，vi表示從物方數第i個光學元件的阿貝數。
(數值例1)f＝61.55～175.17Fno＝1∶4.3～4.6 2ω＝13°～4.6°r1＝112.526 d1＝5.98n1＝1.51633ν1＝64.2r2＝-78.491 d2＝1.90n2＝1.60342ν2＝38.0r3＝-348.351d3＝可變r4＝-89.765 d4＝1.20n3＝1.72342ν3＝38.0r5＝23.994 d5＝4.43 n4＝1.84666 ν4＝23.8r6＝60.816 d6＝可變r7＝54.304 d7＝4.05 n5＝1.72342 ν5＝38.0r8＝-214.784d8＝3.48r9＝28.962 d9＝2.00 n6＝1.84666 ν6＝23.8r10＝17.740 d10＝5.69 n7＝1.48749 ν7＝70.2r11＝48.670 d11＝可變r12＝∞ d12＝80.00n8＝1.56833 ν8＝56.1r13＝
>(數值例2)r1＝112.526 d1＝5.98 n1＝1.51633ν1＝64.2r2＝-78.491 d2＝1.90 n2＝1.60342ν2＝38.0r3＝-348.351 d3＝可變r4＝-89.765 d4＝1.20 n3＝1.72342ν3＝38.0r5＝23.994 d5＝4.43 n4＝1.84666ν4＝23.8r6＝60.816 d6＝可變r7＝54.304 d7＝4.05 n5＝1.72342ν5＝38.0r8＝-214.784 d8＝3.48r9＝28.962 d9＝2.00 n6＝1.84666ν6＝23.8r10＝17.740 d10＝5.69 n7＝1.48749ν7＝70.2r11＝48.670 d11＝可變r12＝∞ d12＝80.00 n8＝1.56883ν8＝56.3r13＝∞ d13＝19.25r14＝-30.945 d14＝1.00 n9＝1.84666ν9＝23.8r15＝26.111 d15＝0.15r16＝25.422 d16＝6.21n10＝1.60311ν10＝60.7r17＝-11.619d17＝0.20r18＝24.490 d18＝3.55n11＝1.60311ν11＝60.7r19＝-123.371 d19＝0.20r20＝11.207 d20＝3.29n12＝1.60311ν12＝60.7r21＝17.951 d21＝10.00r22＝∞
(數值例3)r1＝112.526 d1＝5.98n1＝1.51633ν1＝64.2r2＝-78.491 d2＝1.90n2＝1.60342ν2＝38.0r3＝-348.351 d3＝可變r4＝-89.765 d4＝1.20n3＝1.72342ν3＝38.0r5＝23.994 d5＝4.43n4＝1.84666ν4＝23.8r6＝60.816 d6＝可變r7＝54.304 d7＝4.05n5＝1.72342ν5＝38.0r8＝-214.784 d8＝3.48r9＝28.962 d9＝2.00n6＝1.84666ν6＝23.8r10＝17.740 d10＝5.69 n7＝1.48749ν7＝70.2r11＝48.670 d11＝可變r12＝∞ d12＝80.00 n8＝1.56883ν8＝56.3r13＝∞ d13＝7.22r14＝-7.887 d14＝1.08n9＝1.51742 ν9＝52.4r15＝39.802 d15＝1.64r16＝-33.532d16＝5.09n10＝1.83400ν10＝37.2r17＝-10.601d17＝12.50r18＝-577.539 d18＝1.35n11＝1.80518ν11＝25.4r19＝19.330 d19＝9.43n12＝1.62299ν12＝58.2r20＝-16.915d20＝2.70r21＝16.880 d21＝5.26n13＝1.62299ν13＝58.2r22＝662.770d22＝10.80r23＝∞
(數值例4)r1＝112.526d1＝5.98n1＝1.51633ν1＝64.2r2＝-78.491d2＝1.90n2＝1.60342ν2＝38.0r3＝-348.351 d3＝可變r4＝-89.765d4＝1.20n3＝1.72342ν3＝38.0r5＝23.994 d5＝4.43n4＝1.84666ν4＝23.8r6＝60.816 d6＝可變r7＝54.304 d7＝4.05n5＝1.72342ν5＝38.0r8＝-214.784 d8＝3.48r9＝28.962 d9＝2.00n6＝1.84666ν6＝23.8r10＝17.740d10＝5.69 n7＝1.48749 ν7＝70.2r11＝48.670d11＝可變r12＝∞d12＝80.00 n8＝1.56883 ν8＝56.3r13＝∞d13＝5.5r14＝-11.155 d14＝1.20 n9＝1.51742 ν9＝52.4r15＝78.480d15＝1.88r16＝-20.766 d16＝4.00 n10＝1.83400ν10＝37.2r17＝-11.973 d17＝12.50r18＝-23.270 d18＝1.50 n11＝1.80518ν11＝25.4r19＝35.239d19＝12.40 n12＝1.62299ν12＝58.2r20＝-19.307 d20＝0.20r21＝44.900d21＝7.75 n13＝1.62299ν13＝58.2r22＝-44.900 d22＝0.20r23＝23.968d23＝1.50 n14＝1.72825ν14＝28.5r24＝13.424d24＝7.70 n15＝1.62299ν15＝58.2r25＝78.226d25＝15.00r26＝∞
(數值例5)f＝61.54585Fno＝1∶4.3～4.6 2ω＝13°～4.6°r1＝∞ d1＝2.00n1＝1.51633ν1＝64.2r2＝∞ d2＝4.00n2＝1.41650ν2＝52.2r3＝∞ d3＝2.00n3＝1.51633ν3＝64.2r4＝∞ d4＝2.00r5＝112.526 d5＝5.98n4＝1.51633ν4＝64.2r6＝-78.491 d6＝1.90n5＝1.60342ν5＝38.0r7＝-348.351d7＝可變r8＝-89.765 d8＝1.20n6＝1.72342ν6＝38.0r9＝23.994 d9＝4.43n7＝1.84666ν7＝23.8r10＝60.816 d10＝可變r11＝54.304 d11＝4.05 n8＝1.72342ν8＝38.0r12＝-214.784 d12＝3.48r13＝28.962 d13＝2.00 n9＝1.84666ν9＝23.8r14＝17.740 d14＝5.69 n10＝1.48749 ν10＝70.2r15＝48.670 d15＝可變r16＝∞ d16＝80.00 n11＝1.56883 ν11＝56.1r17＝∞
>(數值例6)f＝61.54577Fno＝1∶4.3～4.62ω＝13°～4.6°r1＝112.526d1＝5.98 n1＝1.51633 ν1＝64.2r2＝-78.491 d2＝1.90 n2-1.60342 ν2＝38.0r3＝-348.351d3＝17.00r4＝∞ d4＝2.00 n3＝1.51633 ν3＝64.2r5＝∞ d5＝4.00 n4＝1.41650 ν4＝52.2r6＝∞ d6＝2.00 n5＝1.51633 ν5＝64.2r7＝∞ d7＝可變r8＝-89.765 d8＝1.20 n6＝1.72342 ν6＝38.0r9＝23.994 d9＝4.43 n7＝1.84666 ν7＝23.8r10＝60.816 d10＝可變r11＝54.304 d11＝4.05n8＝1.72342 ν8＝38.0r12＝-214.784 d12＝3.48r13＝28.962 d13＝2.00n9＝1.84666 ν9＝23.8r14＝17.740 d14＝5.69n10＝1.48749ν10＝70.2r15＝48.670 d15＝可變r16＝∞ d16＝80.00 n11＝1.56883ν11＝56.1r17＝∞<
數值例7)f＝61.54585 Fno＝1∶4.3～4.6 2ω＝13°～4.6°r1＝112.526 d1＝5.98 n1＝1.51633 ν1＝64.2r2＝-78.491 d2＝1.90 n2＝1.60342 ν2＝38.0r3＝-348.351d3＝可變r4＝-89.765 d4＝1.20n3＝1.72342 ν3＝38.0r5＝23.994 d5＝4.43n4＝1.84666 ν4＝23.8r6＝60.816 d6＝可變r7＝54.304 d7＝4.05n5＝1.72342 ν5＝38.0r8＝-214.784d8＝3.48r9＝28.962 d9＝2.00n6＝1.84666 ν6＝23.8r10＝17.740 d10＝5.69 n7＝1.48749 ν7＝70.2r11＝48.670 d11＝可變r12＝∞ d12＝1.00 n8＝1.51633 ν8＝64.2r13＝∞ d13＝3.00 n9＝1.41650 ν9＝52.2r14＝∞ d14＝1.00 n10＝1.51633ν10＝64.2r15＝∞ d15＝3.00r16＝∞ d16＝80.00 n11＝1.56883ν11＝56.1r17＝∞
在第一至第九實施例所示的觀察光學系統(tǒng)中，因為其放大率由物鏡改變，所以與放大率由目鏡改變的傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，它存在如下的許多優(yōu)點。
(a)可以增大在廣角端位置的真實視場和表觀視場。
(b)可以消除由變焦引起的表觀視場角的變化。
(c)即使觀察者的視力偏離0屈光度(因為近視或遠視)，也可消除變焦過程中的視力誤差。
(d)可以獲得大變焦比。
如上所述，根據所述的各實施例，有可能實現一種在低放大率時具有擴大的視角范圍而不必增大該裝置尺寸的觀察光學系統(tǒng)。
權利要求
1.一種觀察光學系統(tǒng)，從物方至觀察方依次包括一個物鏡光學系統(tǒng)，其具有正折射本領的第一透鏡單元，負折射本領的第二透鏡單元和正折射本領的第三透鏡單元；一個正象光學系統(tǒng)；和一個用于觀察通過所述物鏡光學系統(tǒng)形成的物象的正折射本領的目鏡光學系統(tǒng)，其中所述第一透鏡單元和第二透鏡單元之間的空氣間隔以及第二透鏡單元和第三透鏡單元之間的空氣間隔可以變化，以實現放大率的改變。
2.如權利要求1所述的觀察光學系統(tǒng)，其中構成物鏡光學系統(tǒng)的所述第一至第三透鏡單元的至少一個沿垂直于光軸的方向位移以補償圖象抖動。
3.如權利要求1所述的觀察光學系統(tǒng)，還包括一個可變角度棱鏡，其中圖象抖動通過改變該可變角度棱鏡的頂角得以補償。
4.如權利要求1所述的觀察光學系統(tǒng)，滿足下述條件0.7＜βt＜1.4其中βt為所述物鏡光學系統(tǒng)除第一透鏡單元之外在攝遠端位置的整個橫向放大率。
5.如權利要求1所述的觀察光學系統(tǒng)，其中所述第一透鏡單元在改變放大率的過程中保持靜止，而且所述第二透鏡單元和第三透鏡單元沿光軸移動以實現放大率的改變。
6.如權利要求5所述的觀察光學系統(tǒng)，其中在從廣角端位置向攝遠端位置的放大率改變過程中，所述第二透鏡單元從物方向觀察方移動。
7.如權利要求1所述的觀察光學系統(tǒng)，其中物象形成的位置距離觀察方比所述正象光學系統(tǒng)更近。
8.如權利要求1所述的觀察光學系統(tǒng)，其中調焦通過沿光軸移動所述第一透鏡單元進行。
9.如權利要求1所述的觀察光學系統(tǒng)，其中所述第一至第三透鏡單元各具有一個由膠合在一起的一負透鏡和一正透鏡組成的膠合透鏡。
10.如權利要求9所述的觀察光學系統(tǒng)，其中所述第一透鏡單元包括一個膠合透鏡，該膠合透鏡從物方至觀察方依次由膠合在一起的一正透鏡和一負透鏡組成。
11.如權利要求9所述的觀察光學系統(tǒng)，其中所述第二透鏡單元包括一個膠合透鏡，該膠合透鏡從物方至觀察方依次由膠合在一起的一負透鏡和一正透鏡組成。
12.如權利要求9所述的觀察光學系統(tǒng)，其中所述第三透鏡單元從物方至觀察方依次包括一個正透鏡和一個由膠合在一起的一負透鏡和一正透鏡組成的膠合透鏡。
13.一種觀察光學系統(tǒng)，從物方至觀察方依次包括一個物鏡光學系統(tǒng)，其具有正折射本領的前透鏡單元，可調透鏡單元和補償透鏡單元；一個正象光學系統(tǒng)；和一個用于觀察通過所述物鏡光學系統(tǒng)形成的物象的正折射本領的目鏡光學系統(tǒng)，其中滿足下述條件0.7＜βt＜1.4其中βt為所述物鏡光學系統(tǒng)除前透鏡單元之外在攝遠端位置的整個橫向放大率。
14.一種光學裝置，含有如權利要求1至13之一所述的觀察光學系統(tǒng)。
15.一種雙筒鏡，從物方至觀察方依次包括一對物鏡光學系統(tǒng)，其各具有正折射本領的第一透鏡單元，負折射本領的第二透鏡單元和正折射本領的第三透鏡單元；一對正象光學系統(tǒng)；和一對用于觀察分別通過所述一對物鏡光學系統(tǒng)形成的一對物象的正折射本領的目鏡光學系統(tǒng)，其中在所述一對物鏡光學系統(tǒng)的每一個中，第一透鏡單元與第二透鏡單元之間的空氣間隔以及第二透鏡單元與第三透鏡單元之間的空氣間隔可以變化，以實現放大率的改變。
16.如權利要求15所述的雙筒鏡，其中通過沿垂直于光軸的方向移動所述相應第一透鏡單元來調整其左右光軸。
17.如權利要求15所述的雙筒鏡，其中所述一對正象光學系統(tǒng)各具有彼此偏離的入射光軸和出射光軸，并且其中通過圍繞所述一對物鏡光學系統(tǒng)的相應光軸作為旋轉軸，旋轉所述一對正象光學系統(tǒng)和所述一對目鏡光學系統(tǒng)進行瞳距的調節(jié)。
18.如權利要求17所述的雙筒鏡，其中所述一對正象光學系統(tǒng)都是波羅II型棱鏡，并且其中左右波羅II型棱鏡設置成使得構成該波羅II型棱鏡的大棱鏡的頂點在瞳距調節(jié)的調節(jié)寬度的中間位置處彼此相對。
19.如權利要求17所述的雙筒鏡，其中所述一對正象光學系統(tǒng)都是由輔助棱鏡和屋脊棱鏡的組合構成，具有彼此偏離的入射光軸和出射光軸，并且其中左右屋脊棱鏡設置成滿足如下條件45°＜A＜135°其中A為在瞳距調節(jié)的調節(jié)寬度中點處，將所述一對物鏡光學系統(tǒng)的光軸彼此連接的直線相對于將所述一對物鏡光學系統(tǒng)每一個的光軸與各屋脊棱鏡的屋脊面頂點連接的直線所成的角度。
20.一種雙筒鏡，從物方至觀察方依次包括一對可變焦距的物鏡光學系統(tǒng)；一對正象光學系統(tǒng)，其各具有彼此偏離的入射光軸和出射光軸；和一對目鏡光學系統(tǒng)，其中瞳距的調整，通過圍繞所述一對物鏡光學系統(tǒng)的相應光軸作為旋轉軸，旋轉所述一對正象光學系統(tǒng)和所述一對目鏡光學系統(tǒng)進行。
全文摘要
一種觀察光學系統(tǒng),從物方開始依次包括:一個物鏡,其具有正折射本領的第一透鏡單元,負折射本領的第二透鏡單元和正折射本領的第三透鏡單元;一個正象光學系統(tǒng);和一個用于觀察通過物鏡形成的物象的正折射本領的目鏡,其中第一透鏡單元和第二透鏡單元之間的空氣間隔以及第二透鏡單元和第三透鏡單元之間的空氣間隔可以變化,以實現放大率的改變。
文檔編號G02B23/18GK1229928SQ9910091
公開日1999年9月29日 申請日期1999年1月6日 優(yōu)先權日1998年1月6日
發(fā)明者菅原三郎 申請人:佳能株式會社