專利名稱：一種超廣角目鏡光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)目鏡，特別是一種主要用于天文觀察的超廣角目鏡光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，天文望遠(yuǎn)鏡由物鏡和目鏡組成，物鏡和目鏡分別做成可互換的標(biāo)準(zhǔn)部件，用不同的物鏡組和目鏡組的組合，即可組成不同倍率的滿足不同觀察目的的天文望遠(yuǎn)鏡；天文望遠(yuǎn)鏡的視放大率等于物鏡組和目鏡組的焦距之比，整個(gè)望遠(yuǎn)鏡的物方視場角等于目鏡的像方視場角除以望遠(yuǎn)鏡的視放大率；一般天文望遠(yuǎn)鏡的視放大率為幾十倍至幾百倍，最常用的倍率為50 100倍。對望遠(yuǎn)物鏡來說，視場角做到2°是很容易的，如果我們假定望遠(yuǎn)物鏡的視場角為2°、整個(gè)望遠(yuǎn)鏡的視放大率為50倍，那么，目鏡的視場角就要做到100°，但目鏡的視場角做到100°并非易事。常用的目鏡的類型主要有惠更斯目鏡 (H目鏡)、冉斯登目鏡(R目鏡)、普羅素目鏡(PL目鏡或者叫對稱式目鏡)、凱爾納目鏡(K目鏡)、阿貝目鏡(Or目鏡或者叫無畸變目鏡)、艾爾弗目鏡(Er目鏡)等，這些目鏡的視場角在 35° 70°之間；由此，我們看到制約高倍率天文望遠(yuǎn)鏡觀察視場的主要是目鏡。因此， 為了擴(kuò)大高倍率天文望遠(yuǎn)鏡的觀察視場，各天文觀察器材制造商競相推出大角度的超廣角目鏡。美國的Televue Optics是世界上頂級的以制造天文觀察目鏡為主的天文器材制造商，它于2003年推出了視場角為82°的由四組七片玻璃鏡片組成的自己命名為“Nagler” 的超廣角目鏡，2006年推出了視場角為100°的由六組九片玻璃鏡片組成的自己命名為 “Khos”的超廣角目鏡，2010年夏季剛剛發(fā)布了第一款視場角為110°、焦距為3. 7毫米的 Ethos超廣角目鏡。

發(fā)明內(nèi)容
為了盡可能地獲得大的觀察范圍，本發(fā)明提供了一種新型的超廣角目鏡光學(xué)系統(tǒng)，該目鏡具有高達(dá)120°的超廣視角。本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)由8組1 2片光學(xué)鏡片組成，從人眼觀察側(cè)至像平面?zhèn)?，依次為第一透鏡、第二透鏡、第一膠合透鏡、第五透鏡、視場光闌、第二膠合透鏡、第八透鏡、第三膠合透鏡和第四膠合透鏡。本發(fā)明所述目鏡存在中間實(shí)像面(即視場光闌所在位置)，實(shí)像面位于第五透鏡和第二膠合透鏡之間，且實(shí)像面前、后的透鏡系統(tǒng)的組合光焦度ΦΖ1、ΦΖ2與目鏡的總光焦度 φ之間存在以下關(guān)系式(1) (2)
(1)0.15 彡 ΦΖ1/Φ 彡 0. 45 ；
(2)-0. 2 彡 ΦΖ2/Φ 彡-0. 05。本發(fā)明所述目鏡光學(xué)系統(tǒng)所成的像為虛像，也就是說，所述目鏡的成像面位于第四膠合透鏡的最后一個(gè)球面頂點(diǎn)之前。本發(fā)明所述目鏡光學(xué)系統(tǒng)的第一透鏡、第二透鏡、第一膠合透鏡、第五透鏡、第二膠合透鏡、第八透鏡、第三膠合透鏡和第四膠合透鏡的光焦度Φρ Φ2、ΦΤ1、Φ5、ΦΤ2、Φ8、ΦΤ3> ΦΤ4與目鏡的總光焦度Φ之間存在以下關(guān)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。本發(fā)明所述目鏡光學(xué)系統(tǒng)的第一透鏡至第十二透鏡所用材料的折射率ndl ndl2 和阿貝數(shù)Vdl Vdl2滿足以下關(guān)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。本發(fā)明的特別有益處從已實(shí)現(xiàn)的實(shí)例來看，本發(fā)明可達(dá)到120°的超廣視角，這在某些需要特大視場的場合(比如高倍率的天文觀察望遠(yuǎn)鏡)是非常有用的。


圖1為本發(fā)明(9毫米120° )超廣角目鏡的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。圖2為本發(fā)明(9毫米120° )超廣角目鏡的光學(xué)系統(tǒng)光線追跡示意圖。圖3為本發(fā)明(9毫米120° )超廣角目鏡的光學(xué)系統(tǒng)的像散、場曲曲線。圖4為本發(fā)明(9毫米120° )超廣角目鏡的光學(xué)系統(tǒng)的垂軸色差曲線。圖5為本發(fā)明(9毫米120° )超廣角目鏡的光學(xué)系統(tǒng)的垂軸像差曲線。圖6為本發(fā)明(9毫米120° )超廣角目鏡的光學(xué)系統(tǒng)的MTF曲線。圖7為本發(fā)明(14毫米120° )超廣角目鏡的光學(xué)系統(tǒng)示意圖。圖8為本發(fā)明(14毫米120° )超廣角目鏡的光學(xué)系統(tǒng)的光線追跡示意圖。圖9為本發(fā)明(14毫米120° )超廣角目鏡的光學(xué)系統(tǒng)的像散、場曲曲線。圖10為本發(fā)明(14毫米120° )超廣角目鏡的光學(xué)系統(tǒng)的垂軸色差曲線。圖11為本發(fā)明(14毫米120° )超廣角目鏡的光學(xué)系統(tǒng)的垂軸像差曲線。圖12為本發(fā)明(14毫米120° )超廣角目鏡的光學(xué)系統(tǒng)的MTF曲線。
圖1中，ER為眼點(diǎn)，Ll L12依次為第一透鏡至第十二透鏡，Jl J4依次為第一膠合透鏡至第四膠合透鏡，Zl Z2分別為中間實(shí)像面(即視場光闌)前、后透鏡的組合透鏡，Stop為視場光闌。圖7中，ER為眼點(diǎn)，Ll L12依次為第一透鏡至第十二透鏡，Jl J4依次為第一膠合透鏡至第四膠合透鏡，Zl Z2分別為中間實(shí)像面(即視場光闌)前、后透鏡的組合透鏡，Stop為視場光闌。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
焦距f=9mm，光圈數(shù)F=5，全視場角=120°，瞳孔距=13.28，像距=-32. 987073 ；具體光學(xué)參數(shù)見下表
序號球面半徑中心厚度折射率nd阿貝數(shù)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
表中的序號1 21表示目鏡光學(xué)系統(tǒng)中的鏡片面，Li、L2、L5、L8有兩個(gè)面，Jl、J2、 J3、J4均為三個(gè)面。
實(shí)施例2
焦距f=14mm，光圈數(shù)F=5，全視場角=120°，瞳孔距=14. 58，像距=_50 ；具體光學(xué)參數(shù)見下表
序號球面半徑中心厚度折射率nd阿貝數(shù)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
權(quán)利要求
1.一種超廣角目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述目鏡光學(xué)系統(tǒng)由8組12片光學(xué)玻璃鏡片組成；所述目鏡從人眼觀察側(cè)至目鏡像平面?zhèn)?，沿光軸方向共軸依次排列著眼點(diǎn)、第一透鏡、第二透鏡、第一膠合透鏡、第五透鏡、視場光闌、第二膠合透鏡、第八透鏡、第三膠合透鏡和第四膠合透鏡。
2.如權(quán)利要求1所述的超廣角目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述目鏡存在中間實(shí)像面， 實(shí)像面位于第五透鏡和第二膠合透鏡之間，即視場光闌所在位置，且實(shí)像面前、后的透鏡系統(tǒng)的組合光焦度ΦΖ1、ΦΖ2與目鏡的總光焦度Φ之間存在以下關(guān)系式(1)0.15 彡 ΦΖ1/Φ 彡 0. 45 ；(2)-0. 2 彡 ΦΖ2/Φ 彡-0. 05。
3.如權(quán)利要求1所述的超廣角目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述目鏡的成像面為虛像。
4.如權(quán)利要求1所述的超廣角目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于第一透鏡、第二透鏡、第一膠合透鏡、第五透鏡、第二膠合透鏡、第八透鏡、第三膠合透鏡和第四膠合透鏡的光焦度 Φ” Φ2、ΦΤ1、Φ5、ΦΤ2、Φ8、ΦΤ3、ΦJ4與目鏡的總光焦度Φ之間存在以下關(guān)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.如權(quán)利要求1所述的超廣角目鏡光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡、第十透鏡、第i^一透鏡和第十二透鏡所用材料的折射率ndl ndl2和阿貝數(shù)vdl Vdl2滿足以下關(guān)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
本發(fā)明公開了一種用于高倍率的天文望遠(yuǎn)鏡的超廣角目鏡光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明所述的目鏡由8組12片玻璃鏡片組成，從人眼觀察側(cè)至目鏡像平面?zhèn)?，沿光軸方向共軸依次排列著眼點(diǎn)、第一透鏡、第二透鏡、第一膠合透鏡、第五透鏡、視場光闌、第二膠合透鏡、第八透鏡、第三膠合透鏡和第四膠合透鏡。本發(fā)明所述目鏡在第五透鏡和第二膠合透鏡之間存在中間實(shí)像面。本發(fā)明所述目鏡的成像面為虛像面。本發(fā)明所述目鏡的視角特別大，可達(dá)120°，特別適合作為高倍率的天文望遠(yuǎn)鏡的超廣角目鏡之用。
文檔編號G02B25/04GK102360118SQ20111033050
公開日2012年2月22日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者付瑞斯 申請人:昆明晶華光學(xué)有限公司