专利名称：一种超广角目镜光学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学目镜，特别是一种主要用于天文观察的超广角目镜光学系统。
背景技术：
众所周知，天文望远镜由物镜和目镜组成，物镜和目镜分别做成可互换的标准部件，用不同的物镜组和目镜组的组合，即可组成不同倍率的满足不同观察目的的天文望远镜；天文望远镜的视放大率等于物镜组和目镜组的焦距之比，整个望远镜的物方视场角等于目镜的像方视场角除以望远镜的视放大率；一般天文望远镜的视放大率为几十倍至几百倍，最常用的倍率为50 100倍。对望远物镜来说，视场角做到2°是很容易的，如果我们假定望远物镜的视场角为2°、整个望远镜的视放大率为50倍，那么，目镜的视场角就要做到100°，但目镜的视场角做到100°并非易事。常用的目镜的类型主要有惠更斯目镜 (H目镜)、冉斯登目镜(R目镜)、普罗素目镜(PL目镜或者叫对称式目镜)、凯尔纳目镜(K目镜)、阿贝目镜(Or目镜或者叫无畸变目镜)、艾尔弗目镜(Er目镜)等，这些目镜的视场角在 35° 70°之间；由此，我们看到制约高倍率天文望远镜观察视场的主要是目镜。因此， 为了扩大高倍率天文望远镜的观察视场，各天文观察器材制造商竞相推出大角度的超广角目镜。美国的Televue Optics是世界上顶级的以制造天文观察目镜为主的天文器材制造商，它于2003年推出了视场角为82°的由四组七片玻璃镜片组成的自己命名为“Nagler” 的超广角目镜，2006年推出了视场角为100°的由六组九片玻璃镜片组成的自己命名为 “Khos”的超广角目镜，2010年夏季刚刚发布了第一款视场角为110°、焦距为3. 7毫米的 Ethos超广角目镜。
发明内容
为了尽可能地获得大的观察范围，本发明提供了一种新型的超广角目镜光学系统，该目镜具有高达120°的超广视角。本发明的光学系统由8组1 2片光学镜片组成，从人眼观察侧至像平面侧，依次为第一透镜、第二透镜、第一胶合透镜、第五透镜、视场光阑、第二胶合透镜、第八透镜、第三胶合透镜和第四胶合透镜。本发明所述目镜存在中间实像面(即视场光阑所在位置)，实像面位于第五透镜和第二胶合透镜之间，且实像面前、后的透镜系统的组合光焦度ΦΖ1、ΦΖ2与目镜的总光焦度 φ之间存在以下关系式(1) (2)
(1)0.15 彡 ΦΖ1/Φ 彡 0. 45 ；
(2)-0. 2 彡 ΦΖ2/Φ 彡-0. 05。本发明所述目镜光学系统所成的像为虚像，也就是说，所述目镜的成像面位于第四胶合透镜的最后一个球面顶点之前。本发明所述目镜光学系统的第一透镜、第二透镜、第一胶合透镜、第五透镜、第二胶合透镜、第八透镜、第三胶合透镜和第四胶合透镜的光焦度Φρ Φ2、ΦΤ1、Φ5、ΦΤ2、Φ8、ΦΤ3> ΦΤ4与目镜的总光焦度Φ之间存在以下关系式(1) (8)
(1)0.10 彡 Φ/Φ 彡 0. 25 ；
(2)0. 05 彡 Φ2/Φ 彡 0. 15 ；
(3)0. 01 彡 ΦΦ 彡 0· 05 ；
(4)0. 05 彡 Φ5/Φ 彡 0. 20 ；
(5)0. 07 彡 ΦJ2/Φ 彡 0· 25 ；
(6)-0. 50 彡 Φ8/Φ 彡-0. 10 ；
(7)-0. 35 彡 ΦJ3/Φ 彡-0. 001 ；
(8)-0. 20 ( ΦJ4/Φ ( -O. 05。本发明所述目镜光学系统的第一透镜至第十二透镜所用材料的折射率ndl ndl2 和阿贝数Vdl Vdl2满足以下关系式(1) (12):
(1)ndl ^ 1.6000，vdl 彡 45 ；
(2)nd2彡 1.6000，vd2 彡 45 ；
(3)nd3彡 1. 7500，ν d3 彡 55 ；
(4)nd4彡 1. 7000，vd4 彡 40 ；
(5)nd5彡 1. 7000，vd5 彡 40 ；
(6)nd6彡 1. 7000，vd6 彡 40 ；
(7)nd7彡 1. 7000，vd7 彡 35 ；
(8)ndg彡 1. 7000，vd8 彡 50 ；
(9)nd9彡 1. 6500，ν d9 彡 65 ；
(10)ndlo彡 1. 7000，vdl0 彡 40 ； (IDndll 彡 1. 7500，vdll 彡 45 ； (12) ndl2 彡 1. 7000，ν dl2 ( 60。本发明的特别有益处从已实现的实例来看，本发明可达到120°的超广视角，这在某些需要特大视场的场合(比如高倍率的天文观察望远镜)是非常有用的。
图1为本发明(9毫米120° )超广角目镜的光学系统示意图。图2为本发明(9毫米120° )超广角目镜的光学系统光线追迹示意图。图3为本发明(9毫米120° )超广角目镜的光学系统的像散、场曲曲线。图4为本发明(9毫米120° )超广角目镜的光学系统的垂轴色差曲线。图5为本发明(9毫米120° )超广角目镜的光学系统的垂轴像差曲线。图6为本发明(9毫米120° )超广角目镜的光学系统的MTF曲线。图7为本发明(14毫米120° )超广角目镜的光学系统示意图。图8为本发明(14毫米120° )超广角目镜的光学系统的光线追迹示意图。图9为本发明(14毫米120° )超广角目镜的光学系统的像散、场曲曲线。图10为本发明(14毫米120° )超广角目镜的光学系统的垂轴色差曲线。图11为本发明(14毫米120° )超广角目镜的光学系统的垂轴像差曲线。图12为本发明(14毫米120° )超广角目镜的光学系统的MTF曲线。
图1中，ER为眼点，Ll L12依次为第一透镜至第十二透镜，Jl J4依次为第一胶合透镜至第四胶合透镜，Zl Z2分别为中间实像面(即视场光阑)前、后透镜的组合透镜，Stop为视场光阑。图7中，ER为眼点，Ll L12依次为第一透镜至第十二透镜，Jl J4依次为第一胶合透镜至第四胶合透镜，Zl Z2分别为中间实像面(即视场光阑)前、后透镜的组合透镜，Stop为视场光阑。
具体实施例方式实施例1
焦距f=9mm，光圈数F=5，全视场角=120°，瞳孔距=13.28，像距=-32. 987073 ；具体光学参数见下表
序号球面半径中心厚度折射率nd阿贝数Vd1-77. 6212. 031.75447752. 352-28. 970. 203-263. 009. 351.75412952. 364-60. 950. 205160.6922. 161.50250076. 346-39. 812. 201.83809936. 387-119. 955. 04897. 0513. 001.92285920. 889-639. 704. 0010OO8. 491137. 0713. 001.81599946. 571221. 5817. 141. 89910521. 521352. 974. 9314-143. 8813. 001. 92285920. 881528. 054. 7416-52.124. 781.75049752. 541715. 59613. 001.76765425. 3318-69. 505. 5019-23. 075. 041.63688434. 2320-16. 7882. 201.81599946. 5721-37. 58
表中的序号1 21表示目镜光学系统中的镜片面，Li、L2、L5、L8有两个面，Jl、J2、 J3、J4均为三个面。
实施例2
焦距f=14mm，光圈数F=5，全视场角=120°，瞳孔距=14. 58，像距=_50 ；具体光学参数见下表
序号球面半径中心厚度折射率nd阿贝数Vd1一 109. 1413. 531. 64009959. 742-35. 810. 203-178. 249. 471.75408552. 374-74. 300. 2051056. 8023. 431.53253973. 576-49. 4317. 901.89523623. 607-114. 0214. 948167. 4920. 701.92285920. 88
权利要求
1.一种超广角目镜光学系统，其特征在于所述目镜光学系统由8组12片光学玻璃镜片组成；所述目镜从人眼观察侧至目镜像平面侧，沿光轴方向共轴依次排列着眼点、第一透镜、第二透镜、第一胶合透镜、第五透镜、视场光阑、第二胶合透镜、第八透镜、第三胶合透镜和第四胶合透镜。
2.如权利要求1所述的超广角目镜光学系统，其特征在于所述目镜存在中间实像面， 实像面位于第五透镜和第二胶合透镜之间，即视场光阑所在位置，且实像面前、后的透镜系统的组合光焦度ΦΖ1、ΦΖ2与目镜的总光焦度Φ之间存在以下关系式(1)0.15 彡 ΦΖ1/Φ 彡 0. 45 ；(2)-0. 2 彡 ΦΖ2/Φ 彡-0. 05。
3.如权利要求1所述的超广角目镜光学系统，其特征在于所述目镜的成像面为虚像。
4.如权利要求1所述的超广角目镜光学系统，其特征在于第一透镜、第二透镜、第一胶合透镜、第五透镜、第二胶合透镜、第八透镜、第三胶合透镜和第四胶合透镜的光焦度 Φ” Φ2、ΦΤ1、Φ5、ΦΤ2、Φ8、ΦΤ3、ΦJ4与目镜的总光焦度Φ之间存在以下关系式(1)0. 10 彡 Φ/Φ 彡 0. 25 ；(2)0. 05 彡 Φ2/Φ 彡 0. 15 ；(3)0. 01 彡 ΦΦ 彡 0· 05 ；(4)0. 05 彡 Φ5/Φ 彡 0. 20 ；(5)0. 07 彡 ΦJ2/Φ 彡 0· 25 ；(6)-0. 50 彡 Φ8/Φ 彡-0. 10 ；(7)-0. 35 彡 ΦJ3/Φ 彡-0. 001 ；(8)-0. 20 ( ΦJ4/Φ ( -O. 05。
5.如权利要求1所述的超广角目镜光学系统，其特征在于第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第i^一透镜和第十二透镜所用材料的折射率ndl ndl2和阿贝数vdl Vdl2满足以下关系式(Dndl ^1. 6000，Vdl彡45 ；⑵nd2^ 1.6000， ν45 ；(3) nd3(1.7500， ν55 ；⑷nd4^ 1.7000， νd4 ^40 ；(5) nd5^ 1.7000， νd5 (40 ；(6) nd6^ 1.7000， νd6 ^40 ；(7)nd7^ 1.7000， ν35 ；(8)nd8^ 1.7000， νd8 (50 ；(9)nd9^ 1.6500, νd9 (65 ；(10)ndlo^1. 7000，Vdl0彡40(IDndll^1. 7500，Vdll彡45(12) Iitll2 >1. 7000，Vdl2^ 60。
全文摘要
本发明公开了一种用于高倍率的天文望远镜的超广角目镜光学系统。本发明所述的目镜由8组12片玻璃镜片组成，从人眼观察侧至目镜像平面侧，沿光轴方向共轴依次排列着眼点、第一透镜、第二透镜、第一胶合透镜、第五透镜、视场光阑、第二胶合透镜、第八透镜、第三胶合透镜和第四胶合透镜。本发明所述目镜在第五透镜和第二胶合透镜之间存在中间实像面。本发明所述目镜的成像面为虚像面。本发明所述目镜的视角特别大，可达120°，特别适合作为高倍率的天文望远镜的超广角目镜之用。
文档编号G02B25/04GK102360118SQ20111033050
公开日2012年2月22日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者付瑞斯 申请人:昆明晶华光学有限公司