专利名称：取景器装置的制作方法
本申请是1993年9月10申请的、申请号为93117516.X、发明名称为“取景器装置”的分案申请。
本发明涉及一种实象型取景器系统，特别涉及一种包括一个光学系统的实象型取景器系统，这个光学系统利用一个适当地设置的棱镜来缩小体积，它以这样的方式设置，以使由物镜形成的一个倒实象的取景器象(物象)，用适当地设置的棱镜来看，则是一个非倒象的正立象。
在对于摄影机、摄象机等取景器系统领域，以前提出了各种实象型取景器系统，它们是按这样的方式设置的，使取景器的象看起来是一个实象。
这种实象型取景器系统最近被广泛应用于具有可变焦透镜类型的照相机。这是因为与一个虚象型取景器相比，实象型取景器可以较容易地减小整个光学系统的体积。
图5是一个传统实象型取景器系统的必要部分的透视示意图，该取景器系统为提供一个非倒象正立的象而采用了一个波罗(全内反射)棱镜。
图5所示的取景器系统包括一个有一个负透镜102a和一个正透镜102b的物镜101，每个都被安排沿着物镜101的光轴移动，并与摄影透镜(未示出)的变焦保持一致，取景器系统还包括向场透镜103，波罗棱镜104及目镜105，波罗棱镜对被物镜101形成的倒象取景器象进行倒象以提供一个非倒象的正立的象。
组成物镜101的负透镜102a和正透镜102b通过沿物镜101的光轴移动来进行变焦，它同时与摄影透镜的变焦保持一致，这些由图中透镜102a和102b邻近的箭头示出。因此，取景器象的观察放大倍数被做成与摄影的放大倍数同步变化，而摄影的放大倍数与摄影镜头的变焦保持一致。
取景器象由物镜101所形成的是一个倒象的实象，它在向场透镜103和附近形成。这个倒象的实象依次被波罗棱镜104的反射面104a、104b、104c、104d所反射，这样，取景器象就由倒象实象转换成非倒象的正立象。提供一个非倒象的正立象的取景器象可以通过目镜105观察到。
在上面描述的利用波罗棱镜来提供非倒象的正立象的实象型取景器系统的情况下，波罗棱镜的外部形状在水平方向和垂直方向部分地突出，如图6所示，这样就导致整个取景器系统体积的增加。
在技术上我们知道，最好在摄影透镜附近设置取景器的物镜104，因为这样可以减小视差。
也需要在所选的位置设置目镜105，以使当摄影者向取景器里看时，他的鼻子不会碰到照相机。因此，在普通形式的照相机的设计中，必须以这样的方式设置目镜105，让目镜105从照相机机体的后方突出或把目镜设置在照相机机体后部。
当然，前面的那个系统有它的缺点，照相机的轻便性减弱了，而后者也有它的缺点，从视差来说，必须把物镜101的光轴与目镜105的光轴分开。
换句话说，必须设计一个符合这样的条件的取景器系统，它减少整体物镜长度和取景器系统的垂直尺寸，同时又把物镜101的光轴与目镜105的光轴在某种程度上在水平方向上相互分开。结果，整个光学系统的复杂性增加了。
作为另一种实象型取景器系统，我们知道二次成象型取景器系统。当然，这种类型的取景器系统存在这样的问题，即整个目镜长度增加或整个光学系统的体积增加。
日本特许公开专利申请号昭和61156018提出了一个实象型可变焦取景器，它利用了二次成象型取景器系统。所提出的实象型取景器包括一个由多片透镜单元组成的一个物镜，它们由这样的方式组成通过引起多片透镜单元中预定的透镜单元沿着取景器的光轴移动而进行变焦，一个波罗棱镜被放置在物镜的后方，作为象倒象器件来提供一个非倒象的正立象。
实象型变焦取景器适合用作取景器设备中的取景器系统，在这个实象型变焦取景器中，如果一个反射物如波罗棱镜，被用作象的倒象器件，那么根据反射效率，最好利用全反射，因不需要蒸镀物质(铝或银)。
当然，在利用全反射的系统中，并不满足全反射的一束光线可以通过反射物的反射表面，部分通过的光线束将作为杂散光到达目镜而形成重象或光斑。
图14(A)和图14(B)表示光束不能满足全反射条件时的状态，简略地示出了在广角端设置的情况下及在远距离摄影端设置的情况下，实象型取景器系统的透镜设置情况。在两个图中，棱镜以放大了的形式示出。
图14(A)及14(B)所示的实象型取景器系统包括负折射能力的第一透镜单元91和正折射能力的第二透镜单元92，第一透镜单元91和第二透镜单元92组成物镜100。图14(A)和14(B)所示的实象型取景器系统也包括装在第一透镜单元91上的光阑99、装在第二透镜单元92上的光阑90、棱镜块96和97，它们以放大的形式在图中示出，它们中的每一个都有作为象倒象装置的反射面，取景器系统还包括一个视域框98和目镜95，视域框98被放置在物镜100的象形成面的附近，以限制取景器系统的视域。
图14(A)和14(B)所示的实象型取景器系统通过引起物镜的第一、第二透镜单元91、92与光阑99和90一起沿光轴移动进行变焦，如图中邻近透镜91和92的箭头所指示。一个在视域框98附近、由物镜100所形成的取景器象经过作为象倒象器件的棱镜块96和97传到目镜95，这样，通过目镜95就能观察到取景器象。
在上面所述的变焦操作中，应该注意对于在图14(A)中所示的广角端设置，一束同轴光束的束宽比对于在图14(B)中所示的远距离摄影端设置的同轴光束的束宽要宽。因此，在广角端设置的情况下，光束的部分光并不满足在棱镜块96和97提供的全反射面上的全反射条件，它通过全反射面而不被完全反射，形成杂散光。部分杂散光进入目镜95，损害取景器影象的观察条件。
本发明的第一个目的是减小整个取景器光学系统在垂直和水平方向的尺寸，它是通过利用一个有顶面的棱镜、经过合理地设置提供一个非倒象的正立象而实现的。
本发明的第二个目的是提供一个实象型取景器系统，这个取景器系统能够对作为一个倒象实象而由物镜形成的取景器象作从倒象实象到非倒象的正立象的转换，这样就实现了观察高质量取景器象的目的。
本发明的第三个目的是提供一个实象型取景器系统，在这个系统中，通过利用有顶面的棱镜，其中顶面经过合理设置，在垂直方向的尺寸就能够减小，并且，物镜的光轴与目镜的光轴能够相隔相对较远而不增加视差。在这种设置下，目镜能够放在照相机机体的后部。
本发明的第四个目的是提供一个可变焦的取景器，在这种取景器中，通过适当地设置物镜中的透镜的布置，可以很容易地进行变焦，而整个透镜系统在尺寸方面将减小，杂散光并不满足全反射条件，它们穿过被用作象倒象器的棱镜的全反射面进入目镜，从而透镜系统也可以有效地去除杂散光，这样就能够观察到具有各种取景器放大倍数的高质量的取景器影象。
为了达到上述目的，本发明提供了一种用来观察矩形视域的取景器装置，包括一个物镜，对物体成像；一个第一棱镜单元，包括入射来自物镜的第一表面(1-1)；反射来自第一表面的光线的第二表面(1-2)；反射来自第二表面的光线的第三表面(1-3)；一个第二棱镜单元，包括入射来自第一棱镜单元的光线的第四表面(2-1)；反射来自第四表面的光线的第五表面(2-2)；反射来自第五表面的光线的第六表面(2-3)；以及一个目镜，将图像成像给观察者，所述图像形成于第一棱镜单元和第二棱镜单元之间，第一棱镜单元和第二棱镜单元包括一个顶形表面，将光线反射至矩形视域的较短边侧。
本发明以上及其它目的、特性和优点，从下面的本发明的优选实施例结合附图的详细描述中，将变得更清楚。
图1是根据本发明的第一实施例的一个光学系统的简要横截面图；图2是图1中的光学系统的必要部分的透视图；图3是取图1中箭头A的方向的示意图；图4是根据本发明的第二实施例的一个光学系统的必要部分的横截面示意图；图5是一个传统的实象型取景器系统的必要部分的透视示意图；图6是取图5中箭头A的方向的示意图；图7是根据本发明的第三实施例的一个光学系统的必要部分的横截面示意图；图8是图7的光学系统的必要部分的透视示意图；图9是图7中箭头B的方向所取的示意图；图10是根据本发明的第四个实施例的一个光学系统的必要部分的横截面示意图；图11是根据本发明的第五个实施例，一个变焦取景器的必要部分的示意图；图12(A)和12(B)是可变焦取景器的必要部分以放大方式的说明图；图13是根据本发明的第六个实施例，一个可变焦取景器的必要部分的透视示意图；图14(A)和14(B)是一个传统的可变焦取景器的必要部分在扩大其光程的状态下的示意图。
图1是根据本发明的第一实施例的取景器的横截面简图。图2是取景器必要部分的透视图。图3是图1中箭头A方向所取的一个示意图(等于一个正视示意图)。
在图1、2、3所示的取景器中，物镜1有两个透镜一个负透镜2a和一个正透镜2b，它们中的每一个都可沿着物镜1的光轴1a移动。提供非倒象的正立象的棱镜单元3由第一棱镜6和第二棱镜7组成。视域框8用来限制取景器的视域，它被放置在由第一棱镜6的出射面6d与第二棱镜7的对应入射面7a之间所限定的一个狭小空间。从物镜1获得的取景器影像，它是一个倒象的实像，它通过第一棱镜6在视域框8附近形成。在视域框8附近形成的取景器影像是一个倒象的实像，它经过第二棱镜7传给目镜5，这样取景器影象通过目镜5看起来是一个非倒象的正立象。
在第一个实施例中，组成物镜1的负透镜2a和正透镜2b沿物镜光轴1a移动来变焦，它与摄影镜头的变焦保持一致(未示出)，如图中负和正透镜2a和2b邻近的箭头所指示那样。因此，观察到的取景器的影像的大小的改变与摄影放大倍数保持一致，而摄影的放大倍数的变化与摄影镜头的变焦保持一致。
来自物镜1的一束光线被使得从入射面6a(面1-1)进入第一棱镜6。入射表面6a由一个曲面组成，这个曲面是一个相对于物镜1的凸表面，它具有正折射能力。物镜1与入射面6a被设置组成一个出射侧远心光学系统。从入射表面6a进入的这束光从面6b(面1-2)全部反射到表面6c。表面6c(表面1-S)反射来自表面6b的光束使之垂直入射到表面6d(出射表面)(面1-4)，表面6d和表面6b在同一表面。光束被使得通过表面6d射出。
从第一棱镜6的表面6d射出的光束被使得从表面7a(表面2-1)进入第二棱镜7。表面6d和表面7a近似地相互平行。从表面7a进入的光束被表面7b(表面2-2)全部反射，表面7b近似地垂直于物镜1的光轴1a。被表面7b全部反射的光束被使得在表面7c(表面2-3)上入射，表面7c被形成为一个顶面。表面7c反射从表面7b来的光束，把它传到表面7d(表面2-4)，而表面7d与表面7a在同一表面上。表面7c使光束以使入射到表面7d上的光束全部以平行于光轴1a的方向被反射出，而所选的角度入射到表面7d上。
作为顶面的表面7c沿着观察视域(取景器的视域)的较短边被折叠，也就是使在普通照相机的垂直方向折叠。由表面7d全部反射的光束被使得垂直入射到与表面7b同一表面的表面7e。入射光束被使得通过表面7e传导出。
由物镜1产生的取景器影像(物象)在第一棱镜6的出射表面附近形成，也就是在视域框8的附近形成。取景器影像在视域框8附近形成，它作为一个倒象的实象，它被传导到目镜5，经过第二棱镜7，它转换成了一个非倒象的正立象，在这里，取景器的影像可以通过目镜5作为非倒象的正立象来观察。
在第一个实施例中，各个组成元件，例如第一和第二棱镜6和7以及视域框8，都以上面描述的方式设置，全反射被用来重叠取景器的光路。因此，如图3所示，整个取景器系统的垂直方向和水平方向突出的大小与如图6所示的波罗棱镜取景器相比要小。因此，取景器系统的空间能够得到充分的利用，整个取景器系统的体积就能够减小。
另外，在第一实施例中，物镜1和第一棱镜6的入射表面6a被设置组成出射侧远心光学系统(exit-side telecentric opticalsystem)，光束全反射所需的条件即使在不少于20度的半视域情况下也能满足。因此，使对宽视域的取景器影像进行观察变得容易是可能的。
还有，在第一实施例中，从物镜1所得到的物像在视域框8附近形成，视域框8被放置在第一棱镜6和第二棱镜7之间易于密封的空间。因此，外部物质，例如灰尘，被有效地阻止吸附在出射表面6d、入射表面7a或其它上面，否则，这此物质将与取景器影像一起被观察到。
图4是本发明第二实施例的必要部分的横截面示意图。在图4中，同样的参考数字被用来表示与图1中所示相同的组件。
根据第二实施例，图中所示的实象型取景器系统是一种适合于用到具有摄影镜头的类型，其中摄影镜头是由有一单焦距的透镜做成。因此，物镜1并没有一个变焦部分，而由单个的正透镜9形成。
图中所示的布局包括前光阑10，而正透镜9和前光阑10以及第一棱镜6的入射面6a被安排组成一个出射侧远心光学系统。其它部分的布局与图1中所示的第一实施例的相关部分本质上是相同的。
图7是根据本发明的第三实施例的光学系统的必要部分的横截面示意图。图8是图7中所示棱镜单元23的透视简图。图9是图7中的箭头B的方向所取的示意图。
在图7、8、9所示的光学系统中，物镜21有3个透镜一个负透镜22a，一个正透镜22b和一个固定的正透镜22c。负透镜22a和正透镜22b中的每一个可以沿着物镜21的光轴21a移动。一个棱镜单元23它提供一个非倒象的正立的象，它由第一棱镜26和第二棱镜27组成。一个视域框28用来限制取景器的视域，它被放置在由第一棱镜26的出射表面26d和第二棱镜27的相对入射表面27a之间所限定的狭小空间。
由物镜21获得的作为倒象的实象的取景器影象，它是通过第一棱镜26，在视域框28附近形成的。取景器影像，它在视域框附近是一个倒象实像，它经过第二棱镜27传导到目镜25，这样，通过目镜25，我们看到的取景器影象是一个非倒象的正立象。
在第三个实施例中，组成物镜21的负透镜22a和正透镜22b通过沿着物镜21的光轴21a相互独立地移动来进行变焦，它与摄影镜头(图中未示出)的变焦保持一致，正如图中负、正透镜22a和22b邻近的箭头所指示的那样。因此，所观察到的取景器影象大小的变化与摄影的放大倍数保持不变，放大倍数的变化与摄影镜头的变焦保持一致。
从物镜21传导出来的一束光被使得从入射表面26a(表面1-1)进入第一棱镜26。物镜21被安排组成一个出射侧远心光学系统。通过入射表面26a进入的光束被从表面26b(表面1-2)反射到与入射表面26a在同一表面的表面26c(表面1-3)。表面26c(表面1-3)全部反射从表面26b传导过来的光束，使它垂直地入射到表面(出射面)26d(表面1-4)。光束被使得通过表面26d传导出。
从第一棱镜26的表面26d传导来的光束被使得从表面27a(表面2-1)进入第二棱镜27。表面26d与表面27a近似地相互平行。从表面27a进入的光束被表面27b(表面2-2)全反射，表面27b与物镜21的光轴21a近似垂直。被表面27b全反射的光束被使得入射到作为顶面的表面27c(表面2-3)上。表面27c反射来自表面27b传导过来的光束，然后传导到与表面27a在同一表面的表面27d。表面27c使得光束以所选的角度入射到表面27d上，这样，入射到表面27d上的光束以平行于光轴21a的方向被全反射。
作为顶面的表面27c沿着观察视域(取景器的视域)的较短边被折叠，等于在普通照相机的垂直方向被折叠。被表面27d全反射的光束被使得垂直入射到与表面27b在同一表面的表面27e上，入射光束使得穿过表面27e而传导出来。
由物镜21传导出来的取景器影象(物象)在第一棱镜的表面26d附近形成，等于在视域框28附近形成。取景器影象，在视域框附近形成的是一个倒象的实像，它经过第二棱镜27以一个非倒象的正立象传导给目镜25，在这里，透过目镜25可以观察到的取景器影象为非倒象的正立象。
在第三实施例中，各个组件，例如第一、第二棱镜26和27以及视域框28，都以上面所述的方式设置，这样，如图9所示，整个取景器系统垂直方向突出的大小与如图6中所示的波罗棱镜取景器系统相比可以做得小一些。因此，取景器系统的空间能够被充分地利用，这样，整个取景器系统的体积可以减小。
另外，在第三实施例中，物镜21被安排组成出射侧远心光学系统系统，光束全反射所需条件即使在不小于20度的半视域情况下也能满足。因此，使观察广视域的取景器影象变得容易是可能的。
再者，在第三实施例中，由物镜21获得的物体的象在视域框28附近形成，其中，视域框28是放置在第一棱镜26和第二棱镜27之间的容易密封的空间。因此，外部物质，例如尘灰，被有效地阻止粘附在出射表面26d、入射表面27a和其它上面，以防止把外部物质与取景器影象一起观察。
又在第三实施例中，物镜21的光轴与目镜25的光轴相互隔开，这样就减小了视差。因此，这样的设置是可能的目镜25被放置在照相机机体的后端。
图10是本发明第四实施例的必要部分的横截面示意图。在图10中，采用了同样的参考数字来代表与图7中所示的实际上相同的组件。
根据第四实施例，图示的实像型取景器系统是一种适合于用到具有摄影镜头的类型，其中，摄影镜头由有一个单焦距的透镜组成。因此，物镜21并没有一个变焦部分，而由两个固定的正透镜29和30组成。
图中所示的布局包括一个前光阑31，正透镜29、正透镜30和前光阑31被安排组成一个出射侧远心光学系统。其它部分的布局与图7中所示的第三实施例的相关部分本质上是相同的。
图1和图7中所示的实象型取景器系统的数值例如下所示。在每一个数值例子中，假定第一和第二棱镜的光程度扩大了。
在每个数值例中，“Ri”代表从物体这边看时第i个透镜的曲率半径，“Di”代表当从物体这边看时，第i个透镜的厚度和空间分离，ni和vi各自代表当从物体边看时第i个透镜玻璃的折射率和阿贝值色散系数。
如果X轴取光轴的方向；H轴取垂直于光轴的方向；光的传播方向为正；R代表密切球面的半径；A、B、C、D、E各自代表非球面系数，那么，非球面形表面的形状用下面的表达式来表示x=(1/R)H21+1-(H/R)2+AH2+BH4+CH6+DH8+EH10]]>
《图1的数值例》(这个数值例假定用35mm胶片的照相机有一个作为摄影镜头的变焦镜头，镜头的变焦范围为38mm至76mm)。
2ω＝27.5°-50°R1＝-15.61 D1＝1.29N1＝1.58306 υ1＝30.2R2＝29.67D2＝可变R3＝11.15D3＝3.09N2＝1.49171 υ2＝57.4R4＝非球面 D4＝可变R5＝12.38D5＝14.15 N3＝1.57090 υ3＝33.8R6＝∞ D6＝0.63R7＝∞ D7＝24.00 N4＝1.57090 υ4＝33.8R8＝∞ D8＝0.20R9＝非球面 D9＝3.20N5＝1.49171 υ5＝57.4R10＝-13.08 D10＝14.00
表面R4非球面R＝-10.75，A＝0，B＝4.11×10-4，C＝-7.40×10-6，D＝5.97×10-7表面R9非球面R＝21.82，A＝0，B＝-1.4×10-4，C＝1.17×10-6，D＝-1.70×10-8R5，R6第一棱镜R7，R8第二棱镜w半图象角《图7的数值例》(这个数字例假定相机采用35mm的胶片，有一个作为摄影镜头的变焦镜头，变焦范围为38mm至76mm)。
2ω＝27.5°-50°R1＝-15.61D1＝1.29N1＝1.58306υ1＝30.2R2＝29.67 D2＝可变R3＝11.15 D3＝3.09N2＝1.49171υ2＝57.4R4＝非球面D4＝可变R5＝10.66 D5＝1.4 N3＝1.49171υ3＝57.4R6＝∞D6＝0.1R7＝∞D7＝13.06 N4＝1.57090υ4＝33.8
R8＝∞D8＝0.2R9＝∞D9＝24.0N5＝1.57090 υ5＝33.8R10＝∞ D10＝0.2R11＝非球面 D11＝3.2N6＝1.49171 υ6＝57.4R12＝-13.08w半图象角
表面R4非球面R＝-10.75，A＝0，B＝4.108×10-4C＝-7.397×10-6，D＝5.97×10-7表面R11非球面R＝21.82，A＝0，B＝-1.406×10-4C＝1.172×10-6，D＝-1.695×10-8R7，R8第一棱镜
R9，R10第二棱镜依照上述第一到第四实施例，通过利用一个有顶面的棱镜，该顶面是为提供一个非倒象的正立像而适当设置的，完成一个实像型取景器系统是可能的，该取景器系统的整个光学系统在垂直和水平方向的尺寸都减小了，并能用这样一个减小了尺寸的光学系统让取景器的像倒象，该像通过一个物镜被形成一个被倒象的实象，又从被倒象的实象转换成一个非倒象的正立象，从而实现了观察一个高质量的取景器象。
又按照上述第一到第四实施例，通过利用一个具有被适当设置的顶面的棱镜，完成一个实象型取景器系统是可能的，该取景器系统竖向尺寸被减小了，并且其中物镜和目镜的光轴在不增加视差的情况下能相互被分离的很开。相应地，提供一个在其尾部放置一个目镜的相机是可能的。
一个有效地去掉杂散光的实施例将在下面叙述，该杂散光如前面在相关技术的说明中陈述的那样不满足全反射条件。
图11是依照本发明的第5个实施例的变焦取景器的必要部分的示意图。图12(A)和图12(B)是变焦取景器的光学系统的必要部分的放大示意图。图12(A)和12(B)分别表示了在广角端设置和远距离摄影端设置的情况下光学系统的状态。
在图11、12(A)、12(B)所示的变焦取景器系统中，物镜60包括具有负折射能力的第一透镜单元61、可移动光阑69、一个固定光阑70和具有正折射能力的第二透镜单元。
棱镜66和67每个都有反射面和全反射面，它们作为倒象器件。在图12(A)和12(B)中，棱镜66和67以具有放大的光程的块状表示的。
棱镜66包括由具有正折射能力的透镜面所形成的入射面66a、一个全反射面66b、一个镀有蒸镀层的反射面66c、与全反射面66b在同一表面的出射表面66d。
棱镜67包括入射表面67a、全反射表面67b、顶反射表面67c、与入射表面67a同一表面的全反射面67d和与全反射面67b同一表面的出射表面67e。棱镜66的出射表面66d与棱镜67的入射表面67a相互平行。
视域框68用来限制取景器的视域，它被放置在象形成面的附近，在象形成面取景器的象由物镜60形成。在视域框68形成的取景器象经过棱镜67传导至目镜65，成为一个非倒象的正立象，这样，通过目镜65观察到的取景器象是一个非倒象的正立象。
在第五实施例中，在从广角端到长焦端变焦过程中，第一透镜单元61和第二透镜单元62被使得如箭头61a和62a所指示那样向物体方向移动，用这样的方法减小第一透镜单元61和第二透镜单元62之间的距离。同时，可移动光阑69被使得如箭头69a所示那样向物体方向移动，移动的距离要比第二透镜单元移动的距离小，用这样的方法减小可移动光阑69与第一透镜单元61和第二透镜单元62之间的距离。固定光阑70随第二透镜单元62一起移动。
在第5实施例中，通过用上面所述方式引起一透镜单元61、第二透镜单元62和可移动光阑69沿着物镜60的光轴移动来进行变焦。因此，经过棱镜66，在视域框68附近形成具有各种放大倍数的实像的取景器象是可能的。
在第5实施例中，物镜60和棱镜66的入射表面66a被安排组成一个近似的远心光学系统，这样，通过棱镜66的入射表面66a的光束主光线近似地与物镜60的光轴平行。在视域框68形成的取景器象通过棱镜67被传导至目镜65，形成一个非倒象的正立象，这样，通过目镜65，观察到的取景器象是一个非倒象的正立象。
一般地，根据第5实施例，变焦取景器的同轴光束在广角端设置的情况下有一个大的束宽。因此，在第五实施例中，在广角端设置的情况下，可移动的光阑69在第二透镜单元62的方向移动，这样，与图14(A)、14(B)所示的相关技术的变焦取景器相比较，这种取景器只有同轴光束的外围部分被挡住，而不挡住离轴的光束。
用这种方法，同轴光束的束宽减小了，这样，用大部分同轴光束满足棱镜66和67的全反射面(66b，67b，67d)的全反射条件的方法，光束能够被反射。因此，有效地防止杂散光的产生是可能的。
根据第五实施例的设置，入射到棱镜66的入射表面66a上的全视域光束被全反射面66b全反射，然后被反射面66c反射，再穿过出射面66d传导出去。同时，全视域的主光线近似地垂直于出射表面66d。从出射表面66d出来的光束入射到棱镜67的入射表面67a上，然后被全反射面67b全反射，再被顶反射面67c反射。这个被反射的光线束被全反射面67d全反射，然后从出射表面传导出去。与此同时，全视域的主光线近似地垂直于出射表面67e。
根据上面所述布置，在每一个全反射面有效地实现视域光束的全反射是可能的。
第六实施例与图11所示的实施例不同之处仅在于波罗棱镜被作为倒象器件、物镜81被放置在象形成面附近，在象形成面取景器象是由物镜60所形成的。其它部分的布置，两个实施例在本质上是相同的。在图13中，采用了同样的参考数字来表示与图11中所示相同的组件。
在第六实施例中，取景器象是由物镜60在物镜81附近或者是在波罗棱镜80的入射表面附近的象形成面形成的。在象形成面形成的取景器象被波罗棱镜80的反射面80a、80b、80c和80d依次反射(全反射)，从而取景器像从倒象实象转换成非倒象的正立象。之后，取景器像被从出射表面80e传导出来，通过目镜65可以观察到。
在第六实施例中，可移动光阑的移动与摄影透镜(图中未示出)的变焦保持一致，它是采用图11所示的第五实施例的前面所述的方法。因此，在第六实施例中，达到与第五实施例相似的效果和优点是可能的。
图11所示的可变焦取景器的数值如下所示。在数值例中，“Ri”代表当从物体那边看时，第i个透镜表面的曲率半径，“Di”代表从物体那边看时，第i个透镜的厚度和空间分离，ni和υi各自代表当从物体那边看时第i个透镜玻璃的折射率和阿贝值色散系数。
如果X轴取光轴的方向，H轴取垂直于光轴的方向；光的传播方向为正；R代表密切球面的半径；A、B、C、D和E分别代表非球面系数，那么，非球面表面的形状就可以用下面的表达式来表示x=(1/R)H21+1-(H/R)2+AH2+BH4+CH6+DH8+EH10]]>《图11的数值例》2ω＝27.5°-50°R1＝-15.61D1＝1.29N1＝1.58306υ1＝30.2R2＝29.67 D2＝可变R3＝∞D3＝可变R4＝11.15 D4＝3.09N2＝1.49171υ2＝57.4R5＝非球面D5＝可变R6＝12.38 D6＝14.15 N3＝1.57090υ3＝33.8R7＝∞D7＝0.63R8＝∞D8＝24.20R9＝∞D9＝0.20R10＝非球面 D10＝3.20N5＝1.49171υ5＝57.4R11＝-13.08 D11＝14.00R7棱镜66的出射表面R8、R9棱镜67的入射口表面和出射表面
非球面R5R＝-10.76，A＝0，B＝4.1×10-4C＝-7.4×10-6，D＝5.97×10-7R10R＝21.82，A＝0，B＝-1.41×10-4C＝1.17×10-6，D＝-1.7×10-8必须注意，在根据本发明的取景器系统中，最好能满足下面的条件1.3＜Dw/fw＜10其中fw表示在广角端物镜的焦距，Dw表示在广角端物镜的全部长度。在这种情况下，全部长度是指光学系统的第一表面和初级象形成面之间的距离。在如图4所示的情况下，全部长度表示从光阑10开始的距离。
如能满足下述条件将更好1.5＜Dw/fw＜8顺便说一下，如果光学系统只有一个焦距，则fω就等于这个焦距。
最好也能满足下述条件0.2＜fw/fe＜2其中，fw是指在广角端物镜的焦距，fe是目镜的焦距。
图1和图7各自的数值例的值列于下
图1的数值例的主成象面对应于从第六表面(6d)开始“0.5”的位置，图7的数值例的主成象面对应于从第8个表面(26d)开始“0.2”的位置。
根据上述的第五、第六个实施例，通过合理地设置物镜的透镜布置，实现一个其整个透镜系统的体积被减小，并且能很容易进行变焦的可变焦取景器是可能的。另外，杂散光并不满足全反射条件，它穿过用作倒象器件的棱镜的全反射层，然后进入目镜，而在可变焦取景器中，有效地去掉杂散光是可能的。这样，将能观察到具有各种取景器放大倍数的高质量的取景器象。
权利要求
1.用来观察矩形视域的取景器装置，包括一个物镜，对物体成像；一个第一棱镜单元，包括入射来自物镜的第一表面(1-1)；反射来自第一表面的光线的第二表面(1-2)；反射来自第二表面的光线的第三表面(1-3)；一个第二棱镜单元，包括入射来自第一棱镜单元的光线的第四表面(2-1)；反射来自第四表面的光线的第五表面(2-2)；反射来自第五表面的光线的第六表面(2-3)；以及一个目镜，将图像成像给观察者，所述图像形成于第一棱镜单元和第二棱镜单元之间，第一棱镜单元和第二棱镜单元包括一个顶形表面，将光线反射至矩形视域的较短边侧。
2.根据权利要求1所述的取景器装置，其特征在于物镜是一个可变焦透镜，并满足下述条件0.2＜fw/fe＜2，其中fw是广角端物镜焦距，fe是目镜的焦距。
3.根据权利要求1所述的取景器的装置，其特征在于物镜是一个可变焦透镜，并满足以下条件1.3＜Dw/fw＜10其中fw是在广角端物镜的焦距，Dw是在广角端物镜的全部长度。
4.根据权利要求1所述的取景器装置，其特征在于所述的第一表面是具有正折射能力的透镜表面。
5.根据权利要求1所述的取景器装置，其特征在于物镜具有远心特性。
6.根据权利要求1所述的取景器装置，其特征在于第二表面是全反射表面，从第三表面反射的光通过第二表面从第一棱镜单元射出。
7.根据权利要求1所述的取景器装置，其特征在于第五表面是全反射表面，从第六表面反射的光通过第五表面从第二棱镜单元射出。
8.根据权利要求1所述的取景器装置，其特征在于第三表面和第四表面是相互平行的。
9.根据权利要求1所述的取景器装置，其特征在于进一步包括放置在第一棱镜单元和第二棱镜单元之间的视域框。
10.根据权利要求1所述的取景器的装置，其特征在于第六表面是顶形的。
全文摘要
本发明公开了一种用来观察矩形视域的取景器装置,包括:一个对物体成像的物镜;一个第一棱镜单元,它包括:入射来自物镜的第一表面(1－1),反射来自第一表面的光线的第二表面(1－2),反射来自第二表面的光线的第三表面(1－3);一个第二棱镜单元,它包括:入射来自第一棱镜单元的光线入射的第四表面(2－1),反射来自第四表面(2－1)的光线的第五表面(2－2);反射来自第五表面(2－2)的光线的第六表面(2－3);以及一个目镜。
文档编号G03B13/06GK1354388SQ0112554
公开日2002年6月19日 申请日期2001年8月3日 优先权日1992年9月11日
发明者小山刚史, 山崎章史 申请人:佳能株式会社