五元件光学装置制造方法及图纸

具有五个空气间隔的光学元件的光学装置。以目镜为形式的光学装置被公开并且具有中心负透镜和在中间负透镜的每一侧上的两个外部正透镜。该目镜沿着与物体上焦点位置相对应的角度将光线从物体传输到出射光瞳。在优选实施例中，正透镜是相同的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及包括一个或多个光学装置的光学系统，尤其涉及 适合于在各种光学装置中使用的透镜形式。
技术介绍
光学系统包括一个或多个各种光学装置。特定的应用将决定将包 括在光学系统中的特定光学装置的选择。作为实例，在医学领域中， 光学系统起到内窥镜的作用。刚性的内窥镜包括多个光学装置，艮P: 物镜、中继镜(relay)和目镜。在拍摄领域中，作为光学系统的照相 机包括作为光学装置的物镜。单目镜和望远镜合并有目镜，以呈现用 于观察的图像。夜视系统包括处于目镜形式的光学装置，用于允许用 户观察从图像增强管的荧光输出屏投射的图像。已经做出了重大的努力，用来发展前述和其他光学装置中的每一 个的透镜形式。 一些这些努力已经导致适合于诸如照相机的物镜的单 个使用的高度专用的透镜形式，但是不适合与例如中继镜的另一类型 的光学装置一起使用。在这些应用中，如透镜或反射镜之类的光学元 件的数目和后续成本对必备的图像质量来说是次要的。对于其它应用， 透镜设计者寻求制造基于基本上满足尽可能最少的光学元件的应用的 光学要求的透镜形式的透镜。在这种应用中，透镜设计者还提出了如 物理尺寸、重量和制造成本之类的问题。例如，Harting的美国专利No.716,035 (1902) 、 Booth的美国专 利No.l,421，156 (1922) 、 Tronnier的美国专利No.2，645，156 ( 1953)和Lowenthal的美国专利No.2，645，157 ( 1953)公开了具有作为透镜形式的三个空气间隔的透镜元件的拍摄物镜。每个都具有包括"负"单 透镜的中间光学元件；外部的两个光学元件包括具有"正"透镜的特 征的双重透镜。如在此所使用的那样，术语"正"和"负"遵循使用具有居中的、 平面的或球表面的透镜的光学装置的工业惯例。"正"透镜具有正的 有效焦距，并通常具有沿着中心轴的比边缘厚度更厚的中央厚度。 "负"透镜具有负的有效焦距，并通常具有沿着中心轴的比边缘厚度 更薄的中央厚度。在每个前述的拍摄物镜中，透镜形式使用透镜来控制光学装置的 珀兹伐和(PetzvalSum)。该Petzval Sum为来自光学装置中的任一透 镜元件或任一组透镜元件的图像的曲率的度量值。通过将透镜元件光 学能力和透镜元件的玻璃的折射率的乘积相加，获得光学系统中每个 透镜元件的该值。随着Petzval Sum降低，图像的曲率也降低。然而， 前述文献中的透镜的特征在于，其它像差模糊了细线，从而提供"软" 图像。Schade的美国专利No.2,586，866 (1952)公开了一大孔径五部件 物镜，该物镜包括中心的双凸负透镜和四个正透镜。该正透镜是凹凸 或双凸透镜，并且从物镜前面的第二中间透镜间隔具有最大的尺寸。 该构造具有将聚焦图像投射到朝物镜凹入的弯曲表面上的目的。Baker的美国专利No.2，900，871 (1959)公开了具有三个空气间隔 的光学元件的放大镜，包括中间负透镜、具有正透镜特征的两个外部 双重透镜。该放大镜设计成能够立体观察地图。Abe的美国专利No.3，586，418 (1971)公开了在物体和瞳孔之间具 有四个空气间隔的光学装置的目镜。最靠近物体的光学元件为负单透 镜。其余三个光学元件包括单透镜和两个双重透镜。这三个光学元件中的每一个都具有正透镜特征。前述文献公开了在物镜中具有最少数目的透镜元件的透镜形式。 然而，用这些透镜形式提供图像的目的与许多应用中用于提供清晰图 像的目镜和其他光学装置中透镜形式的目的背道而驰。对于某些目镜，重要的是在发展透镜形式中考虑眼睛间隙(eye relief)。如所知的那样，眼睛间隙是眼睛从光学装置的目镜的距离， 该距离最适合于合并有目镜的光学系统的使用。Sissel的美国专利 No.3,612，662 (1970)公开了一目镜，它具有较宽的视野和大约28mm 的预定眼睛间隙，具有大约27.4mm的有效焦距，48.98度的视野， 10.6mm的后焦距和10mm的出射光瞳。该目镜从其面对物体的前端向 后包括双凸单透镜、向前的负弯月形的双凹透镜、向前的正弯月形的 双凹透镜、双凹单透镜、双重双凸单透镜和向前的正弯月形的双凸透 镜。Seaman的美国专利No.3,658，412 (1972)公开了具有四个空气间 隔的光学装置的广角双目镜，用来提供75 — 80mm的眼睛间隙、50度 的视野和80mm的出射光瞳。这些装置包括朝观察者凸出的正弯月透 镜、正透镜和负透镜组成的凹凸双重透镜、朝观察者凸出的正弯月透 镜，和朝观察者凸出的正凹凸透镜。当与美国专利No.3，612,662中公 开的透镜相比时，可以看出，美国专利No.3，658,412将光学元件的数 目从十个减少到四个，从而试图降低所获的目镜的成本和重量。因此， 对于每个特别的目镜应用，目镜设计者必须从满足眼睛间隙、焦距、视野、图像曲率、放大倍率、像差和其他因素的各种目镜形式中选择。 如果选择出透镜形式，然后如眼睛间隙之类的参数改变，该参数变化 将最小需要目镜中的一些不同光学元件的重新计算。在最坏的情况下， 这种变化将要求透镜完全重新设计。所需要的是可用于设计如物镜、 中继镜和目镜之类的各种光学装置的单个透镜形式。而且，这种透镜 形式应当使光学元件的总数最少，并降低不同光学元件的制造成本。 最好是，该透镜形式应当减少光学装置中光学元件的不同类型的数目。 还需要的是可以容易地适合于不同的应用并能够适应如目镜的眼睛间隙之类的参数变化的透镜形式。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供可适合于不同光学装置应用的透镜形式。本专利技术的另一目的是提供适合于不同光学装置应用并限制光学元 件数目的透镜形式。本专利技术的另一目的是提供适合于不同光学装置应用并限制光学装 置中光学元件类型的透镜形式。本专利技术的另一目的是提供在不需要改变任何光学元件的设计的情 况下，能够使光学装置的某些参数改变的透镜形式。本专利技术的另一 目的是提供一 目镜，其中限制透镜数目和具有不同 参数的透镜数目。本专利技术的另一目的是提供根据透镜形式的目镜，该目镜很容易适 合于适应眼睛间隙的不同值。根据本专利技术的一方面，光学系统包括沿着轴延伸的具有相对开口 端的外壳。该外壳承载五个空气间隔的透镜元件。第一透镜元件在外 壳的两端中间。第二和第三透镜元件依次定位在第一透镜元件和外壳 的一端之间的轴上。第四和第五透镜元件依次定位在该第一透镜元件 和外壳的另一末端之间的轴上。该第一透镜元件具有正透镜和负透镜 中一个的特征，而该第二至第五透镜元件具有正透镜和负透镜中另一 个的特征，并且所述第二至第四透镜元件中的每一个都具有平凸形状。根据本专利技术的另一方面，用于在目镜前面产生物体的图像的目镜包括沿着轴延伸的具有相对的开口前端和后端的外壳。该外壳承载负 透镜和四个相同的正透镜。该负透镜位于外壳的末端之间。第一和第 二正透镜依次定位在该负透镜和外壳的前端之间。第三和第四正透镜 依次定位在该负透镜和该外壳的后端之间。根据本专利技术的另一方面，目镜适合于和具有荧光输出屏的夜视装 置一起使用。该目镜可相对于输出屏聚焦，并包括外壳、负透镜和四个相同的正透镜。该负透镜具有1.923折射率和18.9的阿贝数并且在 外壳中位于前端和后端之间。该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学系统，包括沿着轴延伸且具有相对开口端的外壳，并且在所述外壳中包括空气间隔开的五个透镜元件，所述五个透镜元件包括：Ａ）在该轴上位于所述外壳的所述末端中间的第一透镜元件，Ｂ）在该轴上依次位于第一透镜元件与外壳的一个末端之 间的第二和第三透镜元件，Ｃ）在该轴上依次位于所述第一透镜元件与所述外壳的另一末端之间的第四和第五透镜元件，所述第一透镜元件具有正透镜和负透镜中一个的特征，而所述第二至第五透镜元件具有正透镜和负透镜中另一个的特征，并且所述正透镜元件中 的每一个都具有平凸形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩E沃尔克，
申请(专利权)人：精密光学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]