专利名称：观察光学系统以及采用它的光学装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种观察光学系统例如望远镜和双筒镜，并且更具体地说，涉及一种具有改变被观察图象放大率的变焦功能的观察光学系统。
作为主流的传统变焦双筒镜，通过带有可移动透镜单元的可变放大率目镜来进行变焦。图36为一例传统变焦双筒镜的示意图，其中为清楚起见，只画出了双筒镜的左右光学系统中的一个。
在图36中，标记数码100表示正折射本领的物镜。设有正象棱镜P用于正象，其横向反转主要由物镜100形成的物象OBI。可变放大率目镜200包括一个负折射本领的第一透镜单元201，一个正折射本领的第二透镜单元202，和一个正折射本领的第三透镜单元203。物象OBI通过物镜100、正象棱镜P和目镜200的第一透镜单元201形成在第二透镜单元202的前方位置处(在物方一侧)。
在这种结构的双筒镜中，可变放大率目镜200的第一透镜单元201设置成可作轴向运动以改变图象的放大率，补偿相移，或者校正屈光度，并且第二透镜单元202也可作轴向运动。
这种可变放大率目镜200的优点在于可以相当方便地实现双筒镜的变焦。因此这种结构至今仍广泛采用。
然而，在变焦双筒镜的可变放大率目镜中采用上述结构，会使得在低放大率时的表观视角窄至35-40°。为了扩大视野，须要增大第二透镜单元202的直径和正象棱镜P的尺寸。因为这个原因，使得此现有技术的结构难于同时满足提高表观视场角和减小双筒镜尺寸的要求。
本发明的目的在于提供一种观察光学系统，能够提高低放大率时(广角端位置)的视场角而无须增大具有该观察光学系统的装置的尺寸。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面，提供一种观察光学系统，它从物方开始依次包括一个物镜，其具有正折射本领的第一透镜单元，负折射本领的第二透镜单元和正折射本领的第三透镜单元；一个正象光学系统；和一个用于观察通过物镜形成的物象的正折射本领的目镜，其中第一透镜单元和第二透镜单元之间的空气间隔以及第二透镜单元和第三透镜单元之间的空气间隔可以变化，以实现放大率的改变。
根据本发明的第二方面，提供一种观察光学系统，它从物方开始依次包括一个物镜，其具有正折射本领的前透镜单元，可调透镜单元和补偿透镜单元；一个正象光学系统；和一个用于观察通过物镜形成的物象的正折射本领的目镜，其中满足下述条件0.7＜βt＜1.4其中βt为该物镜除前透镜单元之外在摄远端位置的整个横向放大率。
根据本发明的第三方面，提供一种包括根据上述第一和第二方面之一所述的观察光学系统的光学装置。
根据本发明的第四方面，提供一种双筒镜，它从物方开始依次包括一对物镜，其各具有正折射本领的第一透镜单元，负折射本领的第二透镜单元和正折射本领的第三透镜单元；一对正象光学系统；和一对用于观察分别通过所述一对物镜形成的一对物象的正折射本领的目镜，其中在所述一对物镜的每一个中，第一透镜单元和第二透镜单元之间的空气间隔以及第二透镜单元和第三透镜单元之间的空气间隔可以变化，以实现放大率的改变。
根据本发明的第五方面，提供一种双筒镜，它从物方开始依次包括一对可变焦距的物镜；一对正象光学系统，其各具有彼此偏离的入射光轴和出射光轴；和一对目镜，其中瞳距的调整，通过围绕物镜的相应光轴作为旋转轴旋转正象光学系统和目镜进行。
从下面结合附图对本发明优选实施例的详细描述，将清楚本发明的上述及其它目的和特点。
图1为根据本发明第一实施例的观察光学系统的纵向剖视图，其带有图中没有画出的目镜。
图2A至2D为图象抖动补偿功能无效时第一实施例的物镜在广角端位置的象差曲线图。
图3A至3D为图象抖动补偿功能无效时第一实施例的物镜在中焦距位置的象差曲线图。
图4A至4D为图象抖动补偿功能无效时第一实施例的物镜在摄远端位置的象差曲线图。
图5A至5D为相应一个透镜单元沿垂直于光轴的方向移动时第一实施例的物镜在广角端位置其近轴光束的横向象差曲线图。
图6A至6D为相应一个透镜单元沿垂直于光轴的方向运动时第一实施例的物镜在摄远位置其近轴光束的横向象差曲线图。
图7为根据本发明第二实施例的双筒镜的纵向剖视图。
图8A至8D为图象抖动补偿功能无效时第二实施例的双筒镜在广角端位置其远焦光束的象差曲线图。
图9A至9D为图象抖动补偿功能无效时第二实施例的双筒镜在中焦距位置其远焦光束的象差曲线图。
图10A至10D为图象抖动补偿功能无效时第二实施例的双筒镜在摄远端位置其远焦光束的象差曲线图。
图11为根据本发明第三实施例的双筒镜的纵向剖视图。
图12A至12D为图象抖动补偿功能无效时第三实施例的双筒镜在广角端位置其远焦光束的象差曲线图。
图13A至13D为图象抖动补偿功能无效时第三实施例的双筒镜在中焦距位置其远焦光束的象差曲线图。
图14A至14D为图象抖动补偿功能无效时第三实施例的双筒镜在摄远端位置其远焦光束的象差曲线图。
图15为根据本发明第四实施例的双筒镜的纵向剖视图。
图16A至16D为图象抖动补偿功能无效时第四实施例的双筒镜在广角端位置其远焦光束的象差曲线图。
图17A至17D为图象抖动补偿功能无效时第四实施例的双筒镜在中焦距位置其远焦光束的象差曲线图。
图18A至18D为图象抖动补偿功能无效时第四实施例的双筒镜在摄远端位置其远焦光束的象差曲线图。
图19为根据本发明第五实施例的观察光学系统的纵向剖视图。
图20A至20D为图象抖动补偿功能无效时第五实施例的物镜在广角端位置的象差曲线图。
图21A至21D为图象抖动补偿功能无效时第五实施例的物镜在中焦距位置的象差曲线图。
图22A至22D为图象抖动补偿功能无效时第五实施例的物镜在摄远端位置的象差曲线图。
图23A至23D为可变角度棱镜VAP工作时第五实施例近轴光束的横向象差曲线图。
图24为根据本发明第六实施例的观察光学系统的纵向剖视图。
图25A至25D为图象抖动补偿功能无效时第六实施例的双筒镜在广角端位置的象差曲线图。
图26A至26D为图象抖动补偿功能无效时第六实施例的双筒镜在中焦距位置的象差曲线图。
图27A至27D为图象抖动补偿功能无效时第六实施例的双筒镜在摄远端位置的象差曲线图。
图28A至28D为可变角度棱镜VAP工作时第六实施例近轴光束的横向象差曲线图。
图29为根据本发明第七实施例的观察光学系统的纵向剖视图。
图30A至30D为图象抖动补偿功能无效时第七实施例的双筒镜在广角端位置的象差曲线图。
图31A至31D为图象抖动补偿功能无效时第七实施例的双筒镜在中焦距位置的象差曲线图。
图32A至32D为图象抖动补偿功能无效时第七实施例的双筒镜在摄远端位置的象差曲线图。
图33A至33D为可变角度棱镜VAP工作时第七实施例近轴光束的横向象差曲线图。
图34A和34B分别为根据本发明第八实施例的双筒镜的顶视图和后视图。
图35A和35B分别为根据本发明第九实施例的双筒镜的侧视图和后视图。
图36为传统双筒镜中的薄透镜系统的示意图。
下面参照附图详细描述本发明的各优选实施例。
(第一实施例)图1以框图形式表示根据本发明第一实施例的物镜和正象棱镜，用于例如双筒镜或望远镜等观察光学系统中。在图1中，为清楚起见，没有画出目镜，但是在后面描述的其它实施例中将很清楚适用于第一实施例物镜的目镜。
参照图1，其物镜由三个透镜单元1-3构成，也即从物方一侧开始依次为，正折射本领的第一透镜单元1，负折射本领的第二透镜单元2和正折射本领的第三透镜单元3。在从广角端位置向摄远端位置的变焦过程中，第一透镜单元1保持静止，第二透镜单元2从物方向观察方作轴向移动，而且第三透镜单元3从观察方向物方作轴向移动，用以补偿由第二透镜单元2移动所引起的象面的偏移。正象棱镜P以展开形式画出，其作用在于对物镜形成的物象OBI进行正象和横向反转。然后，通过目镜(未画出)对物镜形成的物象OBI加以放大，并将之导引向观察者的眼睛。
图1所示的观察光学系统具有图象稳定功能，用于防止由于握持该装置的手抖动而引起的象面抖动。图象稳定功能以如下方式进行，根据一个振动陀罗传感器(未画出)所探测到的振动信息，使第一透镜单元1、第二透镜单元2和第三透镜单元3的至少之一沿垂直于光轴的方向位移。
在使第一透镜单元1沿垂直于光轴的方向位移以实现图象稳定功能的情况下，可以使得第一透镜单元1针对振动信息所需的移动量为与变焦位置改变无关的常值，从而具有简化用于控制第一透镜单元1运动的控制电路(未表示)的优点。
另一方面，在使第二透镜单元2或第三透镜单元3沿垂直于光轴的方向位移以实现图象稳定功能的情况下，所需移动的透镜单元直径较小并且重量较轻，从而具有以小尺寸驱动器即能驱动该透镜单元的优点。
在用于双筒镜的第一实施例中，其调焦是通过轴向移动第一透镜单元1进行的。通过沿垂直于光轴的方向移动第一透镜单元1，在参考位置处调节左右光学系统之间的轴向对准。
图2A至2D到图4A至4D分别表示当图象抖动补偿功能(图象稳定功能)无效时第一实施例(数值例1)的物镜在广角端位置、中焦距位置和摄远端位置的象差。
图5A至5D表示相应一个透镜单元沿垂直于光轴的方向运动直到光线在物方的发散角为0.3°时，第一实施例在广角端位置其近轴光束的横向象差的比较。图5A表示在一般位置的情况(所有透镜单元都在一条共同轴上)。图5B至5D表示第一至第三透镜单元1至3的相应一个沿垂直于光轴方向移动的情况。
图6A至6D表示相应一个透镜单元沿垂直于光轴的方向运动直到光线在物方的发散角为0.3°时，第一实施例在摄远端位置其近轴光束的横向象差的比较。图6A表示在一般位置的情况(所有透镜单元都在一条共同轴上)。图6B至6D表示第一至第三透镜单元1至3的相应一个沿垂直于光轴方向移动的情况。
在观察光学系统中采用第一实施例的物镜，使得有可能即使任一透镜单元从光轴平行偏心，其横向象差也变得很小，如图5A至5D以及图6A至6D所示。相应地，甚至在图象抖动补偿功能起作用时，也可获得良好的光学性能。
(第二实施例)图7为根据本发明第二实施例的双筒镜的透镜框图。为简化起见，只画出了双筒镜的左右光学系统之一。第二实施例表示一例与第一实施例物镜相适配的目镜。构成物镜的第一透镜单元1、第二透镜单元2和第三透镜单元3与第一实施例中所示完全相同。设置目镜4用以放大形成在正象棱镜P观察方的物象OBI，并且将来自正象棱镜P的光束导引向观察者的眼睛。
图8A至8D到图10A至10D分别表示当图象抖动补偿功能(图象稳定功能)无效时第二实施例(数值例2)的双筒镜在广角端位置、中焦距位置和摄远端位置其远焦光束的象差。
(第三实施例)图11为根据本发明第三实施例的双筒镜的透镜框图。
第三实施例表示另一例与第一实施例物镜相适配的目镜。第三实施例的目镜4与第二实施例的目镜在结构上有所不同，它包括一个场致平透镜4A，位于由物镜和正象棱镜P形成的物象OBI的物方一侧。通过采用场致平透镜4A，第三实施例的双筒镜比第二实施例双筒镜特别对场曲和象散进行了更好的校正。
图12A至12D到图14A至14D分别表示当图象抖动补偿功能(图象稳定功能)无效时第三实施例(数值例3)的双筒镜在广角端位置、中焦距位置和摄远端位置其远焦光束的象差。
(第四实施例)图15为根据本发明第四实施例的双筒镜的透镜框图。
第四实施例表示再一例与第一实施例物镜相适配的目镜。第四实施例的目镜4与第二实施例的目镜在结构上有所不同，它包括一个场致平透镜4A，位于由物镜和正象棱镜P形成的物象OBI的物方一侧。通过采用场致平透镜4A并且增加位于物象OBI观察方的组成透镜的数目，第四实施例的双筒镜比第二实施例双筒镜具有更长的出瞳间距，并且更好地校正了场曲和象散。
图16A至16D到图18A至18D分别表示当图象抖动补偿功能(图象稳定功能)无效时第四实施例(数值例4)的双筒镜在广角端位置、中焦距位置和摄远端位置其远焦光束的象差。
(第五实施例)图19为根据本发明第五实施例的双筒镜中物镜和正象棱镜P的纵向剖视图。在第五实施例中，由第一至第三透镜单元1至3构成的物镜与第一实施例的物镜相同。为简化起见，图19省去了目镜，但是可以采用第二至第四实施例任一例所示的适用目镜。
第五实施例的特征在于，在第一透镜单元1的物方一侧设有可变角度棱镜VAP，并且根据振动陀罗传感器(未画出)所探测到的振动信息，改变可变角度棱镜VAP的顶角以补偿由握持双筒镜的手抖动所引起的图象抖动。通过如第五实施例中那样在最前位置设置可变角度棱镜VAP，可以使相同振幅的顶角变化量在任意变焦位置都是常值，从而确保控制可变角度棱镜VAP的电路(未表示)简化。
图20A至20D到图22A至22D分别表示当图象抖动补偿功能无效时第五实施例(数值例5)的物镜在广角端位置、中焦距位置和摄远端位置的象差。
图23A至23D表示第五实施例的透镜系统在一般状态时与操作可变角度棱镜VAP将主光线偏转至在物方0.3°时其近轴光束的横向象差的比较。图23A表示光线未经可变角度棱镜VAP偏转的一般状态时在广角端位置的情况。图23B表示可变角度棱镜VAP起作用时在广角端位置的情况。图23C表示一般状态时在摄远端位置的情况。图23D表示可变角度棱镜VAP起作用时在摄远端位置的情况。
由于可变角度棱镜VAP在摄远端位置的作用，会产生一定程度的偏心横向色差，如图23D所示。然而在其它位置，几乎没有偏心象差产生。因而即使在图象抖动补偿功能起作用时，也可获得良好的光学性能。
(第六实施例)图24为根据本发明第六实施例的双筒镜中物镜和正象棱镜P的纵向剖视图。在第六实施例中，由第一至第三透镜单元1至3构成的物镜也与第一实施例的物镜相同。同样为简化起见，图24省去了目镜，但是可以采用第二至第四实施例任一例所示的适用目镜。
第六实施例的特征在于，在第一透镜单元1和第二透镜单元2之间的空间，设有可变角度棱镜VAP，并且根据振动陀罗传感器(未画出)所探测到的振动信息，改变可变角度棱镜VAP的顶角以补偿由握持双筒镜的手抖动所引起的图象抖动。通过如第六实施例中那样在物镜的内部设置可变角度棱镜VAP，可以减小所用的可变角度棱镜的尺寸，从而确保该装置整体在体积和尺寸上的最小化。
图25A至25D到图27A至27D分别表示当图象抖动补偿功能无效时第六实施例(数值例6)的物镜在广角端位置、中焦距位置和摄远端位置的象差。
图28A至28D表示第六实施例的透镜系统在一般状态时与操作可变角度棱镜VAP将主光线偏转至在物方0.3°时其近轴光束的横向象差的比较。图28A表示光线未经可变角度棱镜VAP偏转的一般状态时在广角端位置的情况。图28B表示可变角度棱镜VAP起作用时在广角端位置的情况。图28C表示一般状态时在摄远端位置的情况。图28D表示可变角度棱镜VAP起作用时在摄远端位置的情况。
由于可变角度棱镜VAP在摄远端位置的作用，会产生一定程度的偏心横向色差，如图28D所示。然而在其它位置，几乎没有偏心象差产生。因而即使在图象抖动补偿功能起作用时，也可获得良好的光学性能。
(第七实施例)图29为根据本发明第七实施例的双筒镜中物镜和正象棱镜P的纵向剖视图。在第七实施例中，由第一至第三透镜单元1至3构成的物镜也与第一实施例的物镜相同。同样为简化起见，图29省去了目镜，但是可以采用第二至第四实施例任一例所示的适用目镜。
第七实施例的特征在于，在第三透镜单元3和正象棱镜P之间的空间，设有可变角度棱镜VAP，并且根据振动陀罗传感器(未画出)所探测到的振动信息，改变可变角度棱镜VAP的顶角以补偿由握持双筒镜的手抖动所引起的图象抖动。通过如第七实施例中那样在透镜系统的内部设置可变角度棱镜VAP，可以减小所用的可变角度棱镜的尺寸，从而确保该装置整体在体积和尺寸上的最小化。
图30A至30D到图32A至32D分别表示当图象抖动补偿功能无效时第七实施例(数值例7)的物镜在广角端位置、中焦距位置和摄远端位置的象差。
图33A至33D表示第七实施例的透镜系统在一般状态时与操作可变角度棱镜VAP将主光线偏转至在物方0.3°时其近轴光束的横向象差的比较。图33A表示光线未经可变角度棱镜VAP偏转的一般状态时在广角端位置的情况。图33B表示可变角度棱镜VAP起作用时在广角端位置的情况。图33C表示一般状态时在摄远端位置的情况。图33D表示可变角度棱镜VAP起作用时在摄远端位置的情况。
由于可变角度棱镜VAP在摄远端位置的作用，会产生一定程度的偏心横向色差，如图33D所示。然而在其它位置，几乎没有偏心象差产生。因而即使在图象抖动补偿功能起作用时，也可获得良好的光学性能。
(第八实施例)图34A和34B分别为根据本发明第八实施例的双筒镜的顶视图和后视图(从观察者方向看)，其中，作为第二实施例的正象棱镜，采用了一种其上以不同的定向关系粘合有两个小矩形棱镜的大矩形棱镜，从而构成一个波罗II型棱镜(porro-II type prism)。
在第八实施例的双筒镜中，设有一对波罗II型棱镜PL和PR以进行瞳距调节，使大矩形棱镜的顶点A和B在图34B所示的调节宽度的中点处相对。分别围绕左右物镜的光轴OAL和OAR转动左右波罗II型棱镜PL和PR以及目镜4，从而调节针对每个使用者的瞳距ID。
这种波罗II型棱镜PL和PR结构使得可以通过较小的转角实现较大宽度的瞳距调节。另外，棱镜筒不会不适当地伸出，从而可以实现整体的小型变焦双筒镜。而且，由于一对目镜4能够彼此独立地轴向运动，所以可以调节左右视力，并且能够校正由于变焦所导致的锐聚焦平面的位置误差。
(第九实施例)图35A和35B分别为根据本发明第九实施例的双筒镜的侧视图(从左边看)和后视图，其中，作为第二实施例的正象棱镜，采用了辅助棱镜或前棱镜FPL(FPR)与屋脊棱镜DPL(DPR)的组合，它们各具有彼此偏离的入射光轴和出射光轴。
在第九实施例的双筒镜中，设有一对屋脊棱镜DPL和DPR用于瞳距调节，在调节宽度的中点处使其顶点C和D相对于左右物镜成向上取向，如图35B所示。分别围绕左右物镜的光轴OAL和OAR转动辅助棱镜FPL和FPR、屋脊棱镜DPL和DPR、以及目镜4，以便针对每个使用者调节其瞳距ID。
辅助棱镜FPL(FPR)和屋脊棱镜DPL(DPR)的这种结构使得可以通过较小的转角实现较大宽度的瞳距调节。另外，棱镜筒不会不适当地伸出，从而可以实现整体的小型变焦双筒镜。
接下来说明在设计本发明的观察光学系统时的优选条件。
假定物镜中除第一透镜单元之外的所有透镜单元在摄远端位置的整个横向放大率以βt表示，则优选满足下述条件0.7＜βt＜1.4…(1)而且，条件(1)的上述范围变成如下范围更为有利0.8＜βt＜1.3…(1′)
在条件(1)的上下限之外的范围内，除第一透镜单元之外的所有透镜单元的整体折射本领在摄远端位置变得过强。在物镜光轴稍微倾斜的情况下，左右光轴的变焦范围不适当地过大。这里，假定第二和第三透镜单元在摄远端位置的整个横向放大率为“1”，则其整体折射本领在摄远端位置就会丧失。在左右物镜的光轴出现倾斜的情况下，沿垂直于光轴的方向移动第一透镜单元，从而调整左右光轴的对准。因而，即使在向摄远端位置进行变焦时，其左右光轴之间也不会出现变焦误差。
第一至第九实施例中，在摄远端位置物镜除第一透镜单元之外的整个横向放大率，也即第二和第三透镜单元的整个横向放大率βt，为“0.910”。
而且，对于第九实施例中所示类型的双筒镜来说，优选满足下述条件45°＜A＜135°…(2)其中A为在瞳距调节的调节宽度中点处，将物镜光轴彼此连接的直线相对于将各物镜光轴与各屋脊棱镜的屋脊面顶点连接的直线所成的角度。
而且，条件(2)的上述范围变成如下范围更为有利55°＜A＜125°…(2′)在条件(2)的上下限之外的范围内，即使将辅助棱镜、屋脊棱镜和目镜围绕物镜的光轴转动到任何角度，其瞳距也不会产生足够大的变化。因而这些违背是不利的。
在第九实施例中，角度A如下A＝90°。
下面列出对应于第一至第七实施例的七个数值例1至7。在例1至例7的数据中，ri表示从物方数第i个透镜表面的曲率半径，di表示从物方数第i个和第i+1个透镜表面之间的间距，ni表示从物方数第i个光学元件对于d谱线的折射率，vi表示从物方数第i个光学元件的阿贝数。
(数值例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＝可变r4＝-89.765 d4＝1.20n3＝1.72342ν3＝38.0r5＝23.994 d5＝4.43 n4＝1.84666 ν4＝23.8r6＝60.816 d6＝可变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＝可变r12＝∞ d12＝80.00n8＝1.56833 ν8＝56.1r13＝
>(数值例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＝可变r4＝-89.765 d4＝1.20 n3＝1.72342ν3＝38.0r5＝23.994 d5＝4.43 n4＝1.84666ν4＝23.8r6＝60.816 d6＝可变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＝可变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＝∞
(数值例3)r1＝112.526 d1＝5.98n1＝1.51633ν1＝64.2r2＝-78.491 d2＝1.90n2＝1.60342ν2＝38.0r3＝-348.351 d3＝可变r4＝-89.765 d4＝1.20n3＝1.72342ν3＝38.0r5＝23.994 d5＝4.43n4＝1.84666ν4＝23.8r6＝60.816 d6＝可变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＝可变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＝∞
(数值例4)r1＝112.526d1＝5.98n1＝1.51633ν1＝64.2r2＝-78.491d2＝1.90n2＝1.60342ν2＝38.0r3＝-348.351 d3＝可变r4＝-89.765d4＝1.20n3＝1.72342ν3＝38.0r5＝23.994 d5＝4.43n4＝1.84666ν4＝23.8r6＝60.816 d6＝可变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＝可变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＝∞
(数值例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＝可变r8＝-89.765 d8＝1.20n6＝1.72342ν6＝38.0r9＝23.994 d9＝4.43n7＝1.84666ν7＝23.8r10＝60.816 d10＝可变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＝可变r16＝∞ d16＝80.00 n11＝1.56883 ν11＝56.1r17＝∞
>(数值例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＝可变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＝可变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＝可变r16＝∞ d16＝80.00 n11＝1.56883ν11＝56.1r17＝∞<
数值例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＝可变r4＝-89.765 d4＝1.20n3＝1.72342 ν3＝38.0r5＝23.994 d5＝4.43n4＝1.84666 ν4＝23.8r6＝60.816 d6＝可变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＝可变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＝∞
在第一至第九实施例所示的观察光学系统中，因为其放大率由物镜改变，所以与放大率由目镜改变的传统系统相比，它存在如下的许多优点。
(a)可以增大在广角端位置的真实视场和表观视场。
(b)可以消除由变焦引起的表观视场角的变化。
(c)即使观察者的视力偏离0屈光度(因为近视或远视)，也可消除变焦过程中的视力误差。
(d)可以获得大变焦比。
如上所述，根据所述的各实施例，有可能实现一种在低放大率时具有扩大的视角范围而不必增大该装置尺寸的观察光学系统。
权利要求
1.一种观察光学系统，从物方至观察方依次包括一个物镜光学系统，其具有正折射本领的第一透镜单元，负折射本领的第二透镜单元和正折射本领的第三透镜单元；一个正象光学系统；和一个用于观察通过所述物镜光学系统形成的物象的正折射本领的目镜光学系统，其中所述第一透镜单元和第二透镜单元之间的空气间隔以及第二透镜单元和第三透镜单元之间的空气间隔可以变化，以实现放大率的改变。
2.如权利要求1所述的观察光学系统，其中构成物镜光学系统的所述第一至第三透镜单元的至少一个沿垂直于光轴的方向位移以补偿图象抖动。
3.如权利要求1所述的观察光学系统，还包括一个可变角度棱镜，其中图象抖动通过改变该可变角度棱镜的顶角得以补偿。
4.如权利要求1所述的观察光学系统，满足下述条件0.7＜βt＜1.4其中βt为所述物镜光学系统除第一透镜单元之外在摄远端位置的整个横向放大率。
5.如权利要求1所述的观察光学系统，其中所述第一透镜单元在改变放大率的过程中保持静止，而且所述第二透镜单元和第三透镜单元沿光轴移动以实现放大率的改变。
6.如权利要求5所述的观察光学系统，其中在从广角端位置向摄远端位置的放大率改变过程中，所述第二透镜单元从物方向观察方移动。
7.如权利要求1所述的观察光学系统，其中物象形成的位置距离观察方比所述正象光学系统更近。
8.如权利要求1所述的观察光学系统，其中调焦通过沿光轴移动所述第一透镜单元进行。
9.如权利要求1所述的观察光学系统，其中所述第一至第三透镜单元各具有一个由胶合在一起的一负透镜和一正透镜组成的胶合透镜。
10.如权利要求9所述的观察光学系统，其中所述第一透镜单元包括一个胶合透镜，该胶合透镜从物方至观察方依次由胶合在一起的一正透镜和一负透镜组成。
11.如权利要求9所述的观察光学系统，其中所述第二透镜单元包括一个胶合透镜，该胶合透镜从物方至观察方依次由胶合在一起的一负透镜和一正透镜组成。
12.如权利要求9所述的观察光学系统，其中所述第三透镜单元从物方至观察方依次包括一个正透镜和一个由胶合在一起的一负透镜和一正透镜组成的胶合透镜。
13.一种观察光学系统，从物方至观察方依次包括一个物镜光学系统，其具有正折射本领的前透镜单元，可调透镜单元和补偿透镜单元；一个正象光学系统；和一个用于观察通过所述物镜光学系统形成的物象的正折射本领的目镜光学系统，其中满足下述条件0.7＜βt＜1.4其中βt为所述物镜光学系统除前透镜单元之外在摄远端位置的整个横向放大率。
14.一种光学装置，含有如权利要求1至13之一所述的观察光学系统。
15.一种双筒镜，从物方至观察方依次包括一对物镜光学系统，其各具有正折射本领的第一透镜单元，负折射本领的第二透镜单元和正折射本领的第三透镜单元；一对正象光学系统；和一对用于观察分别通过所述一对物镜光学系统形成的一对物象的正折射本领的目镜光学系统，其中在所述一对物镜光学系统的每一个中，第一透镜单元与第二透镜单元之间的空气间隔以及第二透镜单元与第三透镜单元之间的空气间隔可以变化，以实现放大率的改变。
16.如权利要求15所述的双筒镜，其中通过沿垂直于光轴的方向移动所述相应第一透镜单元来调整其左右光轴。
17.如权利要求15所述的双筒镜，其中所述一对正象光学系统各具有彼此偏离的入射光轴和出射光轴，并且其中通过围绕所述一对物镜光学系统的相应光轴作为旋转轴，旋转所述一对正象光学系统和所述一对目镜光学系统进行瞳距的调节。
18.如权利要求17所述的双筒镜，其中所述一对正象光学系统都是波罗II型棱镜，并且其中左右波罗II型棱镜设置成使得构成该波罗II型棱镜的大棱镜的顶点在瞳距调节的调节宽度的中间位置处彼此相对。
19.如权利要求17所述的双筒镜，其中所述一对正象光学系统都是由辅助棱镜和屋脊棱镜的组合构成，具有彼此偏离的入射光轴和出射光轴，并且其中左右屋脊棱镜设置成满足如下条件45°＜A＜135°其中A为在瞳距调节的调节宽度中点处，将所述一对物镜光学系统的光轴彼此连接的直线相对于将所述一对物镜光学系统每一个的光轴与各屋脊棱镜的屋脊面顶点连接的直线所成的角度。
20.一种双筒镜，从物方至观察方依次包括一对可变焦距的物镜光学系统；一对正象光学系统，其各具有彼此偏离的入射光轴和出射光轴；和一对目镜光学系统，其中瞳距的调整，通过围绕所述一对物镜光学系统的相应光轴作为旋转轴，旋转所述一对正象光学系统和所述一对目镜光学系统进行。
全文摘要
一种观察光学系统,从物方开始依次包括:一个物镜,其具有正折射本领的第一透镜单元,负折射本领的第二透镜单元和正折射本领的第三透镜单元;一个正象光学系统;和一个用于观察通过物镜形成的物象的正折射本领的目镜,其中第一透镜单元和第二透镜单元之间的空气间隔以及第二透镜单元和第三透镜单元之间的空气间隔可以变化,以实现放大率的改变。
文档编号G02B23/18GK1229928SQ9910091
公开日1999年9月29日 申请日期1999年1月6日 优先权日1998年1月6日
发明者菅原三郎 申请人:佳能株式会社