专利名称：一种可变放大率取景器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变放大率取景器，尤其涉及一种袖珍可变放大率取景器，能够使照相机或电视摄像机的一个实像取景器光学系统得到宽视角。
一般地说，大部分袖珍摄像机采用诸如阿尔巴达(Albada)取景器或一个反向伽利略取景器之类的虚像取景器。这种取景器因为不需要一个正立像的棱镜，因而结构紧凑，并可提供较宽的视角。然而在这种取景器中，最接近实物的透镜必定很大，并且取景器视场的边缘区模糊。
为克服上述的缺点，近来采用实像取景器代替虚像取景器。因而实像光学系统对具有宽视角袖珍摄像机的成像透镜的改进有着更密切的关系。
实像取景器公开在名为“可变放大率取景器”的美国专利第4,842,395号，名为“可变放大率取景器”的日本公开专利特开昭61-156018，名为“实像取景器”的日本公开专利特开平6-51197，名为“可变放大率取景器光学系统”的日本公开专利特开平6-18780，以及专利申请平6-102454公开了一种有四个透镜组的物镜组，它实现可变的放大并通过移动第二透镜组和第三透镜组来补偿。
在上述的实像取景器光学系统中，一个物镜组和一个会聚透镜组形成物体的像，并通过目镜组观察物体的放大像。
在实像取景器光学系统为袖珍型时，假如利用缩短宽视角处物镜的焦距来减小通过物镜形成的像，那就可以实现宽视角。
不过，随着物镜焦距减小，其折射率增加，这就使补偿像差变得困难。
因而，本发明的目的是提供一种袖珍型可变放大率取景器，它可有宽视角，并以比较简单的结构来补偿色差。
为实现上述目的，本发明提供一种可变放大率取景器，它具有正折射率的物镜组，对实物具有宽视角，这里的物镜组包括四个分组。第一透镜分组关于实物的像即有负折射率也有正折射率，第二透镜分组有负折射率。第三透镜分组有正折射率并有一个至少为两片的连接透镜，第四透镜分组有正折射率。为了放大像，第三透镜分组是可动的，而且为补偿可变放大率取景器所放大的像的屈光度，第二透镜分组也是可动的。本可变放大率取景器还包括一个有正折射率的用于观察像的目镜组。
图1A是本发明第一优选实施例中可变放大率取景器光学系统透镜组的剖面示意图；图1B是本发明第一优选实施例中可变放大率取景器望远系统透镜组的剖面示意图；图2A-2C分别是表示本发明第一优选实施例中可变放大率取景器光学系统的球差、像散和畸变像差的曲线；图2D-2F分别是表示本发明第一优选实施例中可变放大率取景器望远系统的球差、像散和畸变像差的曲线；图3A是本发明第二优选实施例中可变放大率取景器光学系统透镜组的剖面示意图3B是本发明第二优选实施例中可变放大率取景器望远系统透镜的剖面示意图；图4A～4C分别是表示本发明第二优选实施例中可变放大率取景器光学系统的球差像散和畸变像差的曲线图；图4D～4F分别是表示本发明第二优选实施例中可变放大率取景器望远系统的球差、像散和畸变像差的曲线；图5A是本发明第三优选实施例中可变放大率取景器光学系统透镜组的剖面示意图；图5B是本发明第三优选实施例中可变放大率取景器望远系统透镜组的剖面示意图；图6A-6C分别是表示本发明第三优选实施例中可变放大率取景器光学系统的球差、像散和畸变像差的曲线；图6D-6F分别是表示本发明第三优选实施例中可变放大率取景器望远系统的球差、像散和畸变像差的曲线；图7A是本发明第四优选实施例中可变放大率取景器光学系统的透镜组剖面示意图；图7B是本发明第四优选实施例中可变放大率取景器望远系统的透镜组剖面示意图；图8A-8C分别是表示本发明第四优选实施例中可变放大率取景器光学系统的球差、像散和畸变像差的曲线；图8D-8F分别是表示本发明第四优选实施例中可变放大率取景器望远系统的球差、像散和畸变像差的曲线。
对照附图，通过下列的详细描述将使本发明的优选实施例变得更加清楚。
如图1A、1B、3A、3B、5A、5B、7A和7B所示，本发明各优选实施例的可变放大率取景器包括一个对实物具有正折射率的物镜组10，一个有正折射率的目镜组30和一个棱镜20，所述棱镜20置于物镜组10与目镜组30之间，用以产生正像。
物镜组10包括一个固定的具有正折射率或负折射率的第一透镜分组I，一个可移动的具有负折射率的第二透镜分组II，一个具有正折射率的可移动的第三透镜分组III和一个固定的具有正折射率的第四透镜分组IV。
物镜组10通过移动透镜分组II改变放大率，作为可变放大率取景器组件，透镜组III作为一个补偿组件，可移动来补偿由上述放大率的变化所引起的像差。
透镜分组III包括一个至少有两片的胶合透镜(优选实施例1-4)。
具体地说，透镜分组III包括两片塑料透镜胶合的透镜(优选实施例1)；塑料透镜与玻璃透镜胶合的透镜(优选实施例2)；两片玻璃透镜和一片塑料透镜胶合的透镜(优选实施例3)；两片塑料透镜和另一个塑料透镜胶合的透镜(优选实施例4)。
以下说明上面已描述过其结构的可变放大率取景器的工作情况。
为在可变放大率整个范围内实现对色差的令人满意的像差补偿，以及采用比较简单的透镜结构缩小由可变放大率导致的像差变化，必须通过把一组物镜组分成几组，即分成可变放大率部分、补偿部分和一个成像部分来分配折射率。
特别是为补偿色差，对色差非常敏感的可变放大部分必须包括胶合透镜，除了各组中的折射率分配外，每个透镜还有不同的折射率。
一般地说，可变放大率部分的胶合透镜组通过粘接至少一个具有正折射率的透镜和至少一个具有负折射率的透镜来补偿色差。
如果可变放大率部分为正折射率，则负折射率与正折射率结合，使得可变放大率部分通过使正折射率大于负折射率来补偿色差。
色差量通常以下列方程表述，即CA=Φ1υ1+Φ2υ2]]>其中CA色差量Φ1可变放大率部分第一透镜的放大率υ1可变放大率部分第一透镜的阿贝数Φ2可变放大率部分第二透镜的放大率υ2可变放大率部分第二透镜的阿贝数如上面方程所表示的那样，当正折射率Φ1大于负折射率Φ2时，色差量CA增加，因此可变放大率部分的折射率Φ1+Φ2为正值。
因此，为减小色差量CA，必须使具有正折射率的第一透镜的阿贝数υ1变大，还须使具有负折射率的第二透镜的阿贝数υ2变小。
换言之，必须用冕材料制作第一透镜，而用火石材料制作第二透镜。
于是，当色差量接近零时，色差变得很小。
若可变放大率部分为负折射率，则选用性能与上述材料相反的材料构造透镜。
换言之，必须通过选择使第一透镜的阿贝数小，第二透镜的阿贝数大的材料来补偿色差，以减小色差量CA。
满足上述条件的一则优选实施例中的每个透镜的非球面镜系数由下列方程表达X=CYA21+{1-(K+1)C2Y2}1/2+A4Y2+A6Y2+A8Y8+A10Y10]]>其中X透镜顶的光轴厚度Y光轴的垂直厚度C曲率半径的倒数K锥形数A4、A6、A8、A10非球面系数满足上述条件和数值的透镜的结构如下所述。
如图1A和1B所示，本发明第一实施例中的可变放大率取景器包括物镜组10、棱镜20和目镜组30。另外，物镜组10包括四个分透镜组I、II、III和IV，分透镜组III由两片塑料的胶合透镜组成。
本发明第一个优选实施例的数值如表1所示。
折射面的曲率半径等于ri透镜的厚度或透镜间的距离di(i＝1-19)，透镜的d方向折射率为N，透镜的阿贝数为υ，整个透镜系统的放大率等于m，视角半宽度为W。
根据本发明的第一优选实施例，可变放大率取景器视角的图表值2W是65.24°～23.72°，而放大率为-0.33～0.90。
表1表面编号曲率半径厚度折射率阿贝数(ri) (di)(N) (υ)1 135.499 1.501.4920057.42 12.026 可变3 11.632 1.841.4920057.44 6.530 可变5 15.400 0.9 1.5870031.06 9.000 5.1 1.4920057.47 -8.420 可变8 ∞ 10.509 20.480 4.901.4920057.410 ∞ 4.8011 ∞ 25.10 1.4920057.412 ∞ 1.4013 26.432 2.131.4920057.414 -20.524 17.4815 ∞在本发明的第一优选实施例中，透镜厚度或透镜间距离随视角的变化如下。
2w＝65.2°2w＝31，8° 2w＝23.7°d2 3.300 6.8642.761d4 15.1094.3182.224d7 4.755 11.982 18.179第二表面的非球面系数第三表面的非球面系数K 0.619777 0.4992116EA4 0.1906919E-3-0.2318559E-2A6 -0.5301008E-4-0.8585752E-4A8 0.8578080E-6 0.2912928E-5A10-0.3970000E-8-0.1581000E-6第四表面的 第五表面的 第十三表面的非球面系数 非球面系数 非球面系数K -0.784158E -0.3280350E+2-0.7000000EA4-0.4786413E-130.3037277E-30A6-0.3573633E-6-0.1407511E-40A8-0.6426686E-6 0.1409382E-60A100.5594403E-7 0.1230796E-80如图3A和3B所示，本发明第二优选实施例的可变放大率取景器包括物镜组10、棱镜20和目镜组30。另外，物镜组10包括四个分透镜组I、II、III、IV。
如上所述，分透镜组I包括一个两片胶合而成的透镜，分透镜组III由一片玻璃和一片塑料胶合而成的透镜组成。
本发明第二优选实施例的各种数值如表2所示。
根据本发明第二优选实施例，可变放大率取景器视角的图表值2W为54.2°～23.7°，放大率为-0.404～0.898。
表2表面编号曲率半径厚度(d) 折射率(nd) 阿贝数(υ)1 24.666 1.74 1.78472 25.72 96.194 0.80 1.48749 70.43 9.215 可变4 -40.89 2.15 1.49200 57.45 36.369 可变 1.846666 14.526 4.64 57.47 -7.692 0.80 1.49200 23.88 -10.728 可变9 13.312 4.50 57.410 31.676 3.00 1.5168011 ∞ 2.1212 ∞ 26.40 1.67003 64.213 ∞ 2.20 1.7407714 30.292 4.47 47.215 -8.184 1.00 27.816 -24.237 19.0017 ∞在本发明第二优选实施例中，透镜的上述厚度或透镜间的距离随视角的变化如下。
2w＝65.2° 2w＝31.8° 2w＝23.7°d2 3.3006.864 2.761d4 15.109 4.318 2.224d7 4.75511.982 18.179第四表面的 第五表面的 第十三表面的非球面系数 非球面系数 非球面系数K -0.784158E -0.3280350E+2 -0.7000000EA4-0.4786413E-130.3037277E-30A6-0.3573633E-6-0.1407511E-40A8-0.6426686E-6 0.1409382E-60A100.5594403E-7 0.1230796E-80如图5A和5B所示，本发明第三优选实施例中的可变放大率取景器包括物镜组10、棱镜20和目镜组30。另外，物镜组10包括四个分透镜组I、II、III和IV。
如上所述，分透镜组I由两片胶合的透镜组成，分透镜组III由两片玻璃和一片塑料胶合的透镜组成。
另外，目镜组30包括一个两片胶合的透镜。
本发明第三优选实施例的各种数值如表3所示。
根据本发明第三优选实施例，可变放大率视角的图表值2W为54.2°～23.7°，放大率为-0.409～0.898。
表3表面编号曲率半径厚度(d) 折射率(nd) 阿贝数(υ)1 27.632 1.75 1.78742 25.72 -282.368 0.80 1.48749 70.43 9.880 可变4 -22.748 2.24 1.49200 57.45 51.113 可变6 14.780 0.04 1.49200 57.47 17.129 5.00 1.51680 64.28 -7.707 1.27 1.84666 23.89 -11.169 可变10 13.171 4.50 1.49200 57.411 30.402 3.0012 ∞ 2.1313 ∞ 26.40 1.51680 64.214 ∞ 2.2015 30.292 4.47 1.67003 47.216 -8.184 1.00 1.74077 27.817 -24.237 19.0018 ∞在本发明第三个优选实施例中，透镜的上述厚度或透镜间的距离随视角的变化如下。
2W＝54.2° 2W＝27.8° 2W＝23.7°d33.4008.1036.906d517.962 8.9462.665d815.495 19.809 27.285第五表面的 第六表面的 第九表面的非球面系数 非球面系数 非球面系数K 0.10626751E+3 -0.77322103E -0.21656963EA40.26040794E-30.67306393E-4 -0.18566387E-3A60.10436942E-40.24471809E-50.15810196E-4A8 -0.71756008E-6 -0.17205113E-6 -0.86883071E-6A10 0.94420121E-80.30003187E-80.12740654E-7如图7A和7B所示，本发明第四优选实施例的可变放大率取景器包括物镜组10、棱镜20和目镜组30。
如上所述，物镜组10包括四个分透镜组I、II、III和IV，分透镜组I包括一个两片胶合的透镜。
另外，分透镜组III包括一个由两片胶合的透镜和另一个塑料透镜。
目镜组30包括一个两片胶合的透镜。
本发明第四优选实施例的各种数值如表4所示。
根据本发明第四实施例，可变放大率取景器视角的图表值为54.2°～23.7°，放大率为-0.401～0.900。
表4表面编号 曲率半径厚度(d) 折射率(nd) 阿贝数(υ)1 22.176 2.16 1.84666 23.82 ∞ 0.80 1.53172 48.83 8.641可变4-20.513 1.00 1.49200 57.45 106.938 可变6-106.938 1.00 1.49200 57.47-38.542 0.108 21.393 4.42 1.48749 70.49-7.6920.80 1.84666 23.810 -10.200 可变1113.602 4.50 1.49200 57.41234.704 3.0013∞ 2.1314∞ 26.401.51680 64.215∞ 2.201630.292 4.47 1.67003 47.217 -8.1841.00 1.74077 27.818 -24.237 19.0019∞在本发明第四优选实施例中，透镜的上述厚度或透镜间距离随视角的变化如下。
2w＝54.2° 2w＝27.8° 2w＝23.7°d3 3.349 9.395 8.494d5 18.9728.377 2.000d8 15.28619.83627.111第五表面的第六表面的第九表面的非球面系数非球面系数非球面系数K 0.41931376E+3-0.70554042E+2-0.18304920A4-0.17231628E-3-0.22960926E-3-0.21826019E-3A6 0.37534386E-5 0.43988689E-5 0.11291829E-4A8-0.20613980E-6-0.16777814E-6-0.56362619E-6A100.28579942E-8 0.14003472E-8 0.79546903E-8因此，本发明各优选实施例中实像取景器光学系统采用小巧且较为简单的结构得到宽角视场，并利用胶合透镜补偿色差。
所以，本发明提供一种可变放大率取景器，虽然它有高倍的放大率，却在从光学视角范围到望远镜范围的全部范围内都有令人满意的像差特性。
权利要求
1.一种可变放大率取景器，包括一个具有正折射率的物镜组，可对物体有宽的视角，所述透镜组包括一个关于物体的像具有负或正折射率的第一分透镜组；一个具有负折射率的第二分透镜组；一个具有正折射率并有至少由两片胶合而成的透镜的第三分透镜组；一个具有正折射率的第四分透镜组；一个具有正折射率，用于观察像的目镜组；其中第三分透镜组是可移动的，以便放大像，第二分透镜组是可动的，用于补偿由移动第三分透镜组所引起的可变放大率取景器放大像的屈光度。
2.根据权利要求1所述的可变放大率取景器，其中第一分透镜组包括一个胶合透镜。
3.根据权利要求1所述的可变放大率取景器，其中所述第三透镜组的胶合透镜包括两片塑料透镜。
4.根据权利要求1所述的可变放大率取景器，其中所述第三透镜组的胶合透镜包括一个玻璃透镜和一个塑料透镜。
5.根据权利要求1所述的可变放大率取景器，其中所述第三透镜组的胶合透镜包括两个玻璃透镜。
6.根据权利要求1所述的可变放大率取景器，其中所述目镜组包括一个至少有两片透镜的胶合透镜。
7.根据权利要求1所述的可变放大率取景器，其中还包括一个棱镜，位于物镜组和目镜组之间，用以使物镜组输出的像正立。
8.根据权利要求1所述的可变放大率取景器，其中第三分透镜组相对于第二和第四分透镜组是可动的，以便放大像；为补偿可变放大率取景器的屈光度，第二分透镜组相对于第一和第三分透镜组是可动的。
9.根据权利要求5所述的可变放大率取景器，其中所述结合透镜还包括一个塑料透镜。
全文摘要
本发明涉及一种可变放大率取景器，它包括一个具有正折射率的物镜组，使对物体有宽的视角。物镜组包括一个关于物体的像有或负或正折射率的第一分透镜组；一个有负折射率的第二分透镜组；一个有正折射率的第三分透镜组，其至少有两片的胶合透镜；一个有正折射率的第四分透镜组。第三分透镜组是可动的，以便放大像；第二分透镜组也是可动的，以便补偿放大像的屈光度。本取景器还包括一个有正折射率的目镜组，用于观察像。
文档编号G02B15/16GK1166616SQ9610849
公开日1997年12月3日 申请日期1996年5月30日 优先权日1995年5月30日
发明者金纹玄 申请人:三星航空产业株式会社