[发明专利]有高光瞳放大率的无焦伽利略附件透镜

说明书

优先权要求

本申请要求于2009年4月27日递交的美国专利申请序列号No.12/387,001的优先权。

技术领域

本发明一般涉及用于静止或运动图像照相机，包含数字照相机、摄像机的光学系统，尤其涉及无焦附件透镜，且尤其涉及有高光瞳放大率的无焦伽利略型附件透镜。

背景技术

1998年3月10日授予Frazier的美国专利No.5,727,236，描述一种有广角透镜、深视场透镜和近聚焦透镜特征的光学系统。该光学系统的目的，在于获得深聚焦像，即，使它能拍摄前景中焦点对准的宏观物体，同时保持无限远还焦点对准。该美国专利No.5,727,236的系统，包括依次在光轴上对齐并被安排在透镜圆筒或镜筒中的物镜、场透镜和中继透镜。物镜形成的中间像，在场透镜上或靠近场透镜，不是在场透镜之前就是在场透镜之后。

该物镜可以被固定在无限无焦点并有宽的敞开的孔径，用于形成比用别的方式的普通用于这种焦距的物镜，更大尺寸的中间像。场透镜和中继透镜把该同一像传输成胶片平面上较小的最后像。该中继透镜是宏观透镜并可以有可变光阑和聚焦机构，因此物镜和场透镜不要求被用于孔径控制和聚焦。用于使中间像颠倒和翻转(复原)的别汉棱镜、屋脊棱镜、以及反射镜被设在场透镜和中继透镜之间的镜筒中。该别汉棱镜、屋脊棱镜和反射镜，确保在胶片平面上的最后像有最后像的正常取向(不是被颠倒和翻转)。这样的光学系统要求较大的光量以提供良好的景深。还有，该光学系统有大量的光学表面(即空气到光学介质的表面)。每一次光线不得不从空气传播到玻璃再到空气，像都有一些降质。在该光学系统中可以有多达50个空气到玻璃的表面。

此外，别汉棱镜或它的光学等效物和屋脊棱镜是庞大和重的，使该光学系统的大小和重量，比已经有时使用的Snorkel型透镜等其他情形更大和更重，但所有类型都必需改变照相机的设置并分开地把该透镜系统直接附着到照相机主体上。Snorkel透镜允许进入难以摄影的场合，包含桌面摄影(table-top photography)或地平面抵近摄影(ground-level access photography)。景深基本上与用普通透镜相同。

不利的是，这种透镜要求从照相机拆除变焦透镜。此外，这样需要时间以设置照相机。而且此外，这种Snorkel型透镜要求较高的光强级并由此有较高的照明费用。有像旋转器的双轴旋体光学透镜系统，已经被用于对付困难场合的放置和拍摄。像旋转器校正像的取向，以改正照相机的几何配置，即使照相机被倒置或斜向一边取向。光学透镜系统的旋体头(swivel tip)，借助使照相机保持离开地面，允许容易进入低的、地平面拍摄，或者不是下置拍摄就是在头顶上拍摄，同时照相机仍然处于水平取向。

然而不利的是，生产这种双轴旋体光学透镜系统是昂贵的，因为该系统有大量透镜元件和棱镜。通常，这种系统有高达15个左右物镜，用于处理不同的接收角。此外，该光学透镜系统把变焦透镜置于系统之前。各种透镜把相当大的重量添加到这些透镜被附着到的照相机的前端，并因旋体过于靠后而使整个长度变长。这样使该光学透镜系统和照相机不便于使用。因此，这样的透镜难以便宜地制作而用起来又麻烦。此外，操作这种透镜要求大量的光。通常，该光学透镜系统有F 5.6或更小(如F 8)的F光圈。

发明内容

本发明的第一方面，是一种无焦伽利略附件透镜。该透镜沿光轴以便从物方到像方包含：有总的负光焦度的第一透镜组，和有总的正光焦度并相对于第一透镜组安排的第二透镜组，以定义伽利略配置。该透镜还包含具有定义光瞳放大率PM＝D_EX/D_EN＞4的相应的直径D_EX和D_EN的出射和入射光瞳。

本发明的另一方面，是如在上面简要描述的无焦伽利略附件，其中PM≥6，更可取的是PM≥8，甚至更为可取的是PM≥10。

本发明的另一方面，是如在上面简要描述的无焦伽利略附件，其中该第一透镜组有第一表面和该第二透镜组有最后表面。顶点长度VL由该第一和最后表面之间的轴向距离定义。与光轴成1°角进入该系统，并在离光轴高度H1处与前表面相交的离轴光线，与最后表面SL在光轴上相交，H1与定义长度参数LP的顶点长度VL组合，被定义为LP＝|VL/H1|＞200，更可取的是LP＞300，更可取的是LP＞500，而甚至更可取的是LP＞700。

本发明的另一方面是一种成像系统，它包含有原始透镜的照相机，本发明的无焦附件可操作地被耦连到该原始透镜。