專利名稱：取景器裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種實象型取景器系統(tǒng)，特別涉及一種包括一個光學系統(tǒng)的實象型取景器系統(tǒng)，這個光學系統(tǒng)利用一個適當?shù)卦O置的棱鏡來縮小體積，它以這樣的方式設置，以使由物鏡形成的一個倒實象的取景器象(物象)，用適當?shù)卦O置的棱鏡來看，則是一個非倒象的正立象。
在對于攝影機、攝象機等取景器系統(tǒng)領域，以前提出了各種實象型取景器系統(tǒng)，它們是按這樣的方式設置的，使取景器的象看起來是一個實象。
這種實象型取景器系統(tǒng)最近被廣泛應用于具有可變焦透鏡類型的照相機。這是因為與一個虛象型取景器相比，實象型取景器可以較容易地減小整個光學系統(tǒng)的體積。
圖5是一個傳統(tǒng)實象型取景器系統(tǒng)的必要部分的透視示意圖，該取景器系統(tǒng)為提供一個非倒象正立的象而采用了一個波羅(全內(nèi)反射)棱鏡。
圖5所示的取景器系統(tǒng)包括一個有一個負透鏡102a和一個正透鏡102b的物鏡101，每個都被安排沿著物鏡101的光軸移動，并與攝影透鏡(未示出)的變焦保持一致，取景器系統(tǒng)還包括向場透鏡103，波羅棱鏡104及目鏡105，波羅棱鏡對被物鏡101形成的倒象取景器象進行倒象以提供一個非倒象的正立的象。
組成物鏡101的負透鏡102a和正透鏡102b通過沿物鏡101的光軸移動來進行變焦，它同時與攝影透鏡的變焦保持一致，這些由圖中透鏡102a和102b鄰近的箭頭示出。因此，取景器象的觀察放大倍數(shù)被做成與攝影的放大倍數(shù)同步變化，而攝影的放大倍數(shù)與攝影銳頭的變焦保持一致。
取景器象由物鏡101所形成的是一個倒象的實象，它在向場透鏡103和附近形成。這個倒象的實象依次被波羅棱鏡104的反射面104a、104b、104c、104d所反射，這樣，取景器象就由倒象實象轉(zhuǎn)換成非倒象的正立象。提供一個非倒象的正立象的取景器象可以通過目鏡105觀察到。
在上面描述的利用波羅棱鏡來提供非倒象的正立象的實象型取景器系統(tǒng)的情況下，波羅棱鏡的外部形狀在水平方向和垂直方向部分地突出，如圖6所示，這樣就導致整個取景器系統(tǒng)體積的增加。
在技術上我們知道，最好在攝影透鏡附近設置取景器的物鏡104，因為這樣可以減小視差。
也需要在所選的位置設置目鏡105，以使當攝影者向取景器里看時，他的鼻子不會碰到照相機。因此，在普通形式的照相機的設計中，必須以這樣的方式設置目鏡105，讓目鏡105從照相機機體的后方突出或把目鏡設置在照相機機體后部。
當然，前面的那個系統(tǒng)有它的缺點，照相機的輕便性減弱了，而后者也有它的缺點，從視差來說，必須把物鏡101的光軸與目鏡105的光軸分開。
換句話說，必須設計一個符合這樣的條件的取景器系統(tǒng)，它減少整體物鏡長度和取景器系統(tǒng)的垂直尺寸，同時又把物鏡101的光軸與目鏡105的光軸在某種程度上在水平方向上相互分開。結果，整個光學系統(tǒng)的復雜性增加了。
作為另一種實象型取景器系統(tǒng)，我們知道二次成象型取景器系統(tǒng)。當然，這種類型的取景器系統(tǒng)存在這樣的問題，即整個目鏡長度增加或整個光學系統(tǒng)的體積增加。
日本特許公開專利申請?zhí)栒押?1156018提出了一個實象型可變焦取景器，它利用了二次成象型取景器系統(tǒng)。所提出的實象型取景器包括一個由多片透鏡單元組成的一個物鏡，它們由這樣的方式組成通過引起多片透鏡單元中預定的透鏡單元沿著取景器的光軸移動而進行變焦，一個波羅棱鏡被放置在物鏡的后方，作為象倒象器件來提供一個非倒象的正立象。
實偈型變焦取景器適合用作取景器設備中的取景器系統(tǒng)，在這個實象型變焦取景器中，如果一個反射物如波羅棱鏡，被用作象的倒象器件，那么根據(jù)反射效率，最好利用全反射，因不需要蒸鍍物質(zhì)(鋁或銀)。
當然，在利用全反射的系統(tǒng)中，并不滿足全反射的一束光線可以通過反射物的反射表面，部分通過的光線束將作為雜散光到達目鏡而形成重象或光斑。


圖14(A)和圖14(B)表示光束不能滿足全反射條件時的狀態(tài)，簡略地示出了在個角端設置的情況下及在遠距離攝影端設置的情況下，實象型取景器系統(tǒng)的透鏡設置情況。在兩個圖中，棱鏡以放大了的形式示出。
圖14(A)及14(B)所示的實象型取景器系統(tǒng)包括負折射能力的第一透鏡單元91和正折射能力的第二透鏡單元92，第一透鏡單元91和第二透鏡單元92組成物鏡100。圖14(A)和14(B)所示的實象型取景器系統(tǒng)也包括裝在第一透鏡單元91上的光闌99、裝在第二透鏡單元92上的光闌90、棱鏡塊96和97，它們以放大的形式在圖中示出，它們中的每一個都有作為象倒象裝置的反射面，取景器系統(tǒng)還包括一個視域框98和目鏡95，視域框98被放置在物鏡100的象形成面的附近，以限制取景器系統(tǒng)的視域。
圖14(A)和14(B)所示的實象型取景器系統(tǒng)通過引起物鏡的第一、第二透鏡單元91、92與光闌99和90一起沿光軸移動進行變焦，如圖中鄰近透鏡91和92的箭頭所指示。一個在視域框98附近、由物鏡100所形成的取景器象經(jīng)過作為象倒象器件的棱鏡塊96和97傳到目鏡95，這樣，通過目鏡95就能觀察到取景器象。
在上面所述的變焦操作中，應該注意對于在圖14(A)中所示的廣角端設置，一束同軸光束的束寬比對于在圖14(B)中所示的遠距離攝影端設置的同軸光束的束寬要寬。因此，在廣角端設置的情況下，光束的部分光并不滿足在棱鏡塊96和97提供的全反射面上的全反射條件，它通過全反射面而不被完全反射，形成雜散光。部分雜散光進入目鏡95，損害取景器影象的觀察條件。
本發(fā)明的第一個目的是減小整個取影器光學系統(tǒng)在垂直和水平方向的尺寸，它是通過利用一個有頂面的棱鏡、經(jīng)過合理地設置提供一個非倒象的正立象而實現(xiàn)的。
本發(fā)明的第二個目的是提供一個實象型取景器系統(tǒng)，這個取景器系統(tǒng)能夠?qū)ψ鳛橐粋€倒象實象而由物鏡形成的取景器象作從倒象實象到非到象的正立象的轉(zhuǎn)換，這樣就實現(xiàn)了觀察高質(zhì)量取景器象的目的。
本發(fā)明的第三個目的是提供一個實象型取景器系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中，通過利用有頂面的棱鏡，其中頂面經(jīng)過合理設置，在垂直方向的尺寸就能夠減小，并且，物鏡的光軸與目鏡的光軸能夠相隔相對較遠而不增加視差。在這種設置下，目鏡能夠放在照相機機體的后部。
本發(fā)明的第四個目的是提供一個可變焦的取景器，在這種取景器中，通過適當?shù)卦O置物鏡中的透鏡的布置，可以依容易地進行變焦，而整個透鏡系統(tǒng)在尺寸方面將減小，雜散光并不滿足全反射條件，它們穿過被用作象倒象器的棱鏡的全反射面進入目鏡，從而透鏡系統(tǒng)也可以有效地去除雜散光，這樣就能夠觀察到具有各種取景器放大倍數(shù)的高質(zhì)量的取景器影象。
為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一個包括第一棱鏡單元和第二棱鏡單元的取景器裝置，第一棱鏡單元包括入射光線從物鏡進入第一棱鏡的表面1-1、對從表面1-1進入的光線進行反射的表面1-2、對被表面1-2反射的光線進行反射的表面1-3，而第二棱鏡單元包括被表面1-3反射的光線進入的表面2-1、對從面2-1進入的光線進行反射的面2-2、對被面2-2反射的光進行反射的面2-3。面2-1對被表面2-3反射的光進行反射，物鏡在第一棱鏡和第二棱鏡間形成一個象。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一個可變焦的取景器，它包括一個物鏡，物鏡又包括有負折射能力的第一透鏡單元、可移動的光闌和有正折射能力的第二透鏡單元，它們從物體這邊起依次按照這種布置。在一個可變焦取景器中，由物鏡形成的取景器影象由一個倒象光學系統(tǒng)從一個倒象實象轉(zhuǎn)換成一個非倒象的正立象，第一個透鏡單元、可移動光闌和第二個透鏡單元被使得向物體這邊移動，減小了它們的距離，這樣從一個廣角端(wide-angleend)到遠距端(telephotoend)進行變焦。這樣獲得的取景器影象即可經(jīng)目鏡進行觀察。
本發(fā)明以上及其它目的、特性和優(yōu)點，從下面的本發(fā)明的優(yōu)選實施例結合附圖的詳細描述中，將變得更清楚。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的一個光學系統(tǒng)的簡要橫截面圖;;
圖2是圖1中的光學系統(tǒng)的必要部分的透視圖;
圖3是取圖1中箭頭A的方向的示意圖;
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的一個光學系統(tǒng)的必要部分的橫截面示意圖;
圖5是一個傳統(tǒng)的實象型取景器系統(tǒng)的必要部分的透視示意圖;
圖6是取圖5中箭頭A的方向的示意圖;
圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的一個光學系統(tǒng)的必要部分的橫截面示意圖;
圖8是圖7的光學系統(tǒng)的必要部分的透視示意圖;
圖9是圖7中箭頭B的方向所取的示意圖;
圖10是根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例的一個光學系統(tǒng)的必要部分的橫截面示意圖;
圖11是根據(jù)本發(fā)明的第五個實施例，一個變焦取景器的必要部分的示意圖;
圖12(A)和12(B)是可變焦取景器的必要部分以放大方式的說明圖;
圖13是根據(jù)本發(fā)明的第六個實施例，一個可變焦取景器的必要部分的透視示意圖;
圖14(A)和14(B)是一個傳統(tǒng)的可變焦取景器的必要部分在擴大其光程的狀態(tài)下的示意圖。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的取景器的橫截面簡圖。圖2是取景器必要部分的透視圖。圖3是圖1中箭頭A方向所取的一個示意圖(等于一個正視示意圖)。
在圖1、2、3所示的取景器中，物鏡1有兩個透鏡一個負透鏡2a和一個正透鏡2b，它們中的每一個都可沿著物鏡1的光軸1a移動。提供非倒象的正立象的棱鏡單元3由第一棱鏡6和第二棱鏡7組成。視域框8用來限制取景器的視域，它被放置在由第一棱鏡6的出射面6d與第二棱鏡7的對應入射面7a之間所限定的一個狹小空間。從物鏡1獲得的取景器影像，它是一個倒象的實像，它通過第一棱鏡6在視域框8附近形成。在視域框8附近形成的取景器影像是一個倒象的實像，它經(jīng)過第二棱鏡7傳給目鏡5，這樣取景器影象通過目鏡5看起來是一個非倒象的正立象。
在第一個實施例中，組成物鏡1的負透鏡2a和正透鏡2b沿物鏡光軸1a移動來變焦，它與攝影鏡頭的變焦保持一致(未示出)，如圖中負和正透鏡2a和2b鄰近的箭頭所指示那樣。因此，觀察到的取景器的影像的大小的改變與攝影放大倍數(shù)保持一致，而攝影的放大倍數(shù)的變化與攝影鏡頭的變焦保持一致。
來自物鏡1的一束光線被使得從入射面6a(面1-1)進入第一棱鏡6。入射表面6a由一個曲面組成，這個曲面是一個相對于物鏡1的凸表面，它具有正折射能力。物鏡1與入射面6a被設置組成一個出射側(cè)遠心光學系統(tǒng)。從入射表面6a進入的這束光從面6b(面1-2)全部反射到表面6c。表面6c(圖1-3)反射來自表面6b的光束使之垂直入射到表面6d(出射表面)(面1-4)，表面6d和表面6b在同一表面。光束被使得通過表面6d射出。
從第一棱鏡6的表面6d射出的光束被使得從表面7a(表面2-1)進入第二棱鏡7。表面6d和表面7a近似地相互平行。從表面7a進入的光束被表面7b(表面2-2)全部反射，表面7b近似地垂直于物鏡1的光軸1a。被表面7b全部反射的光束被使得在表面7c(表面2-3)上入射，表面7c被形成為一個頂面。表面7c反射從表面7b來的光束，把它傳到表面7d(表面2-4)，而表面7d與表面7a在同一表面上。表面7c使光束以所選角度入射到表面7d上，這樣，入射到表面7d上的光束全部以平行于光軸1a的方向被反射出。
作為頂面的表面7c沿著觀察視域(取景器的視域)的較短邊被折疊，也就是使在普通照相機的垂直方向折疊。由表面7d全部反射的光束被使得垂直入射到表面7b同一表面的表面7e。入射光束被使得通過表面7e傳導出。
由物鏡1產(chǎn)生的取景器影像(物象)在第一棱鏡6的出射表面附近形成，也就是在視域框8的附近形成。取景器影像在視域框8附近形成，它作為一個倒象的實象，它被傳導到目鏡5，經(jīng)過第二棱鏡7，它轉(zhuǎn)換成了一個非倒象的正立象，在這里，取景器的影像可以通過目鏡5作為非倒象的正立象來觀察。
在第一個實施例中，各個組成元件，例如第一和第二棱鏡6和7以及視域框8，都以上面描述的方式設置，全反射被用來重疊取景器的光路。因此，如圖3所示，整個取景器系統(tǒng)的垂直方向和水平方向突出的大小與如圖6所示的波羅棱鏡取景器相比要小。因此，取景器系統(tǒng)的空間能夠得到充分的利用，整個了以景器系統(tǒng)的體積就能夠減小。
另外，在第一實施例中，物鏡1和第一棱鏡6的入射表面6a被設置組成出射側(cè)遠心光學系統(tǒng)(exit-sidetelecentricopticalsystem)，光束全反射所需的條件即使在不少于20度的半視域情況下也能滿足。因此，使對寬視域的取景器影像進行觀察變得容易是可能的。
還有，在第一實施例中，從物鏡1所得到的物像在視域框8附近形成，視域框8被放置在第一棱鏡6和第二棱鏡7之間易于密封的空間。因此，外部物質(zhì)，例如灰塵，被有效地阻止吸附在出射表面6d、入射表面7a或其它上面，否則，這此物質(zhì)將與取景器影像一起被觀察到。
圖4是本發(fā)明第二實施例的必要部分的橫截面示意圖。在圖4中，同樣的參考數(shù)字被用來表示與圖1中所示相同的組件。
根據(jù)第二實施例，圖中所示的實象型取景器系統(tǒng)是一種適合于用到具有攝影鏡頭的類型，其中攝影鏡頭是由有一單焦距的透鏡做成。因此，物鏡1并沒有一個變焦部分，而由單個的正透鏡9形成。
圖中所示的布局包括前光闌10，正透鏡9和前光闌10以及第一棱鏡6的入射面6a被安排組成一個出射側(cè)遠心光學系統(tǒng)。其它部分的布局與圖1中所示的第一實施例的相關部分本質(zhì)上是相同的。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的光學系統(tǒng)的必要部分的橫截面示意圖。圖8是圖7中所示棱鏡單元23的透視簡圖。圖9是圖7中的箭頭B的方向所取的示意圖。
在圖7、8、9所示的光學系統(tǒng)中，物鏡21有3個透鏡一個負透鏡22a，一個正透鏡22b和一個固定的正透鏡22c。負透鏡22a和正透鬮22b中的每一個可以沿著物鏡21的光軸21a移動。一處棱鏡單元23它提供一個非倒象的正立的象，它由第一棱鏡26和第二棱鏡27組成。一個視域框28用來限制取景器的視域，它被放置在由第一棱鏡26的出射表面26d和第二棱鏡27的相對入射表面27a之間所限定的狹小空間。
由物鏡21獲得的作為倒象的實象的取景器影象，它是通過第一棱鏡26，在視域框28附近形成的。取景器影像，它在視域框附近是一個倒象實像，它經(jīng)過第二棱鏡27傳導到目鏡25，這樣，通過目鏡25，我們看到的取景器影象是一個非倒象的正立象。
在第三個實施例中，組成物鏡21的負透鏡22a和正透鏡22b通過沒著物鏡21的光軸21a相互獨立地移動來進行變焦，它與攝影鏡頭(圖中示出)的變焦保持一致，正如圖中負、正透鏡22a和22b鄰近的箭頭所指示的那樣。因此，所觀察到的取景器影象大小的變化與攝影的放大倍數(shù)保持不變，放大倍數(shù)的變化與攝影鏡頭的變焦保持一致。
從物鏡21傳導出來的一束光被使得從入射表面26a(表面1-1)進入第一棱鏡26。物鏡21被安排組成一個出射側(cè)遠心光學系統(tǒng)。通過入射表面26a進入的光束被從表面26b(表面1-2)反射到與入射表面26a在同一表面的表面26c(表面1-3)。表面26c(表面1-3)全部反射從表面26b傳導過來的光束，使它垂直地入射到表面(出射面)26d(表面1-4)。光束被使得通過表面26d傳導出。
從第一棱鏡26的表面26d傳導來的光束被使得從表面27a(表面2-1)進入第二棱鏡27。表面26d與表面27a近似地相互平行。從表面27a進入的光束被表面27b(表面2-2)全反射，表面27b與物鏡21的光軸21a近似垂直。被表面27b全反射的光束被使得入射到作為頂面的表面27c(表面2-3)上。表面27c反射來自表面27b傳導過來的光束，然后傳導到與表面27a在同一表面的表面27d。表面27c使得光束以所選的角度入射到表面27d上，這樣，入射到表面27d上的光束以平行于光軸21a的方向被全反射。
作為頂面的表面27c沿著觀察視域(取景器的視域)的較短邊被折疊，等于在普通照相機的垂直方向被折疊。被表面27d全反射的光束被使得垂直入射到與表面27b在同一表面的表面27e上，入射光束使得穿過表面27e而傳導出來。
由物鏡21傳導出來的取景器影象(物象)在第一棱鏡的表面26d附近形成，等于在視域框28附近形成。取景器影象，在視域框附近形成的是一個倒象的實像，它經(jīng)過第二棱鏡27以一個非倒象的正立象傳導給目鏡25，在這里，透過目鏡25可以觀察到的取景器影象為非倒象的正立象。
在第三實施例中，各個組件，例如第一、第二棱鏡26和27以及視域框28，都以上面所述的方式設置，這樣，如圖9所示，整個取景器系統(tǒng)垂直方向突出的大小與如圖6中所示的波羅棱鏡取景器系統(tǒng)相比可以做得小一些。因此，取景器系統(tǒng)的空間能夠被充分地利用，這樣，整個取景器系統(tǒng)的體積可以減小。
另外，在第三實施例中，物鏡21被安排組成出射側(cè)遠心光學系統(tǒng)系統(tǒng)，光束全反射所需條件即使在不小于20度的半視域情況下也能滿足。因此，使觀察廣視域的取景器影象變得容易是可能的。
再者，在第三實施例中，由物鏡21獲得的物體的象在視域框28附近形成，其中，視域框28是放置在第一棱鏡26和第二棱鏡27之間的容易密封的空間。因此，外部物質(zhì)，例如塵灰，被有效地阻止粘附在出射表面26d、入射表面27a和其它上面，以防止把外部物質(zhì)與取景器影象一起觀察。
又在第三實施例中，物鏡21的光軸與目鏡25的光軸相互隔開，這樣就減小了視差。因此，這樣的設置是可能的目鏡25被放置在照相機機體的后端。
圖10是本發(fā)明第四實施例的必要部分的橫截面示意圖。在圖10中，采用了同樣的參考數(shù)字來代表與圖7中所示的實際上相同的組件。
根據(jù)第四實施例，圖示的實像型取景器系統(tǒng)是一種適合于用到具有攝影鏡頭的類型，其中，攝影鏡頭由有一個單焦距的透鏡組成。因此，物鏡21并沒有一個變焦部分，而由兩個固定的正透鏡29和30組成。
圖中所示的布局包括一個前光闌31，正透鏡29、正透鏡30和前光闌31被安排組成一個出射側(cè)遠心光學系統(tǒng)。其它部分的布局與圖7中所示的第三實施例的相關部分本質(zhì)上是相同的。
圖1和圖7中所示的實象型取景器系統(tǒng)的數(shù)值例如下所示。在每一個數(shù)值例子中，假定第一和第二棱鏡的光程度擴大了。
在每個數(shù)值例中，“Ri”代表從物體這邊看時第i個透鏡的曲率半徑，“Di”代表當從物體這邊看時，第i個透鏡的厚度和風選，ni和vi各自代表當從物體邊看時第i個透鏡玻璃的折射率和阿貝值色散系數(shù)。
如果X軸取光軸的方向;H軸取垂直于光軸的方向;光的傳播方向為正;R代表密切球面的半徑;A、B、C、D、E各自代表非球面系數(shù)，那么，非球面形表面的形狀用下面的表達式來表示X=(1/R)H21+1-(H/R)2+AH2+BH4+CH6+DH8+EH10]]>
《圖1的數(shù)值例》(這個數(shù)值例假定用35mm膠片的照相機有一個作為攝影鏡頭的變焦鏡頭，鏡頭的變焦范圍為38mm至76mm)。
2ω＝27.5°-50°R1=-15.61D1=1.29N1=1.58306v1=30.2R2=29.67D2=可變R3=11.15D3=3.09N2=1.49171v2=57.4R4=非球面D4=可變R5=12.38D5=14.15N3=1.57090v3=33.8R6=∞D(zhuǎn)6=0.63R7=∞D(zhuǎn)7=24.00N4=1.57090v4=33.8R8=∞D(zhuǎn)8=0.20R9=非球面D9=3.20N5=1.49171v5=57.4R10=-13.08D10=14.00<
<p>表面R4非球面R＝-10.75，A＝0，B＝4.11×10-4，C＝-7.40×10-6，D＝5.97×10-7表面R9非球面R＝21.82，A＝0，B＝-1.4×10-4，C＝1.17×10-6，D＝-1.70×10-8R5，R6第一棱鏡R7，R8第二棱鏡《圖7的數(shù)值例》(這個數(shù)字例假定相機采用35mm的膠自，有一個作為攝影鏡頭的變焦鏡頭，變焦范圍為38mm至76mm)。
2ω＝27.5°-50°R1=-15.61D1=1.29N1=1.58306v1=30.2R2=29.67D2=可變R3=11.15D3=3.09N2=1.49171v2=57.4R4=非球面D4=可變R5=10.66D5=1.4N3=1.49171v3=57.4R6=∞D(zhuǎn)6=0.1R7=∞D(zhuǎn)7=13.06N4=1.57090v4=33.8
R8=∞D(zhuǎn)8=0.2R9=∞D(zhuǎn)9=24.0N5=1.57090v5=33.8R10=∞D(zhuǎn)10=0.2R11=非球面D11=3.2N6=1.49171v6=57.4R12=-13.08
表面R4非球面R＝-10.75，A＝0，B＝4.108×10-4C＝-7.397×10-6，D＝5.97×10-7表面R11非球面R＝21.82，A＝0，B＝-1.406×10-4C＝1.172×10-6，D＝-1.695×10-8R7，R8第一棱鏡
R9，R10第二棱鏡依照上述第一到第四實施例，通過利用一個有頂面的棱鏡，該頂面是為提供一個非倒象的正立像而適當設置的，完成一個實像型取景器系統(tǒng)是可能的，該取景器系統(tǒng)的整個光學系統(tǒng)在垂直和水平方向的尺寸都減小了，并能用這樣一個減小了尺寸的光學系統(tǒng)讓取景器的像倒象，該像通過一個物鏡被形成一個被倒象的實象，又從被倒象的實象轉(zhuǎn)換成一個非倒象的正立象，從而實現(xiàn)了觀察一個高質(zhì)量的取景器象。
又按照上述第一到第四實施例，通過利用一個具有被適當設置的頂面的棱鏡，完成一個實象型取景器系統(tǒng)是可能的，該取景器系統(tǒng)豎向尺寸被減小了，并且其中物鏡和目鏡的光軸在不增加視差的情況下能相互被分離的很開。相應地，提供一個在其尾部放置一個目鏡的相機是可能的。
一個有效地去掉雜散光的實施例將在下面敘述，該雜散光如前面在相關技術的說明中陳述的那樣不滿足全反射條件。
圖11是依照本發(fā)明的第5個實施例的變焦取景器的必要部分的示意圖。圖12(A)和圖12(B)是變焦取景器的光學系統(tǒng)的必要部分的放大示意圖。圖12(A)和12(B)分別表示了在廣角端設置和遠距離攝影端設置的情況下光學系統(tǒng)的狀態(tài)。
在圖11、12(A)、12(B)所示的變焦取景器系統(tǒng)中，物鏡60包括具有負折射能力的第一透鏡單元61、可移動光闌69、一個固定光闌70和具有正折射能力的第二透鏡單元。
棱鏡66和67每個都有反射面和全反射面，它們作為倒象器件。在圖12(A)和12(B)中，棱鏡66和67以具有放大的光程的塊狀表示的。
棱鏡66包括由具有正折射能力的透鏡面所形成的入射面66a、一個全反射面66b、一個鍍有蒸鍍層的反射面66c、與全反射面66b在同一表面的出射表面66d。
棱鏡67包括入射表面67a、全反射表面67b、頂反射表面67c、與入射表面67a同一表面的全反射面67d和與全反射面67b同一表面的出射表面67e。棱鏡66的出射表面66d與棱鏡67的入射表面67a相互平行。
視域框68用來限制取景器的視域，它被放置在象形成面的附近，在象形成面取景器的象由物鏡60形成。在視域框68形成的取景器象經(jīng)過棱鏡67傳導至目鏡65，成為一個非倒象的正立象，這樣，通過目鏡65觀察到的取景器象是一個非倒象的正立象。
在第五實施例中，在從廣角端到長焦端變焦過程中，第一透鏡單元61和第二透鏡單元62被使得如箭頭61a和62a所指示那樣向物體方向移動，用這樣的方法減小第一透鏡單元61和第二透鏡單元62之間的距離。同時，可移動光闌69被使得如箭頭69a所示那樣向物體方向移動，移動的距離要比第二透鏡單元移動的距離小，用這樣的方法減小可移動光闌69與第一透鏡單元61和第二透鏡單元62之間的距離。固定光闌70隨第二透鏡單元62一起移動。
在第5實施例中，通過用上面所述方式引起一透鏡單元61、第二透鏡單元62和可移動光闌69沿著物鏡60的光軸移動來進行變焦。因此，經(jīng)過棱鏡66，在視域框68附近形成具有各種放大倍數(shù)的實像的取景器象是可能的。
在第5實施例中，物鏡60和棱鏡66的入射表面66a被安排組成一個近似的遠心光學系統(tǒng)，這樣，通過棱鏡66的入射表面66a的光束主光線近似地與物鏡60的光軸平行。在視域框68形成的取景器象通過棱鏡67被傳導至目鏡65，形成一個非倒象的正立象，這樣，通過目鏡65，觀察到的取景器象是一個非倒象的正立象。
一般地，根據(jù)第5實施例，變焦取景器的同軸光束在廣角端設置的情況下有一個大的束寬。因此，在第五實施例中，在廣角端設置的情況下，可移動的光闌69在第二透鏡單元62的方向移動，這樣，與圖14(A)、14(B)所示的相關技術的變焦取景器相比較，這種取景器只有同軸光束的外圍部分被擋住，而不擋住離軸的光束。
用這種方法，同軸光束的束寬減小了，這樣，用大部分同軸光束滿足棱鏡66和67的全反射面(66b，67b，67d)的全反射條件的方法，光束能夠被反射。因此，有效地防止雜散光的產(chǎn)生是可能的。
根據(jù)第五實施例的設置，入射到棱鏡66的入射表面66a上的全視域光束被全反射面66b全反射，然后被反射面66c反射，再穿過出射面66d傳導出去。同時，全視域的主光線近似地垂直于出射表面66d。從出射表面66d出來的光束入射到棱鏡67的入射表面67a上，然后被全反射面67b全反射，再被頂反射面67c反射。這個被反射的光線束被全反射面67d全反射，然后從出射表面?zhèn)鲗С鋈ァＥc此同時，全視域的主光線近似地垂直于出射表面67e。
根據(jù)上面所述布置，在每一個全反射面有效地實現(xiàn)視域光束的全反射是可能的。
第六實施例與圖11所示的實施例不同之處僅在于波羅棱鏡被作為倒象器件、物鏡81被放置在象形成面附近，在象形成面取景器象是由物鏡60所形成的。其它部分的布置，兩個實施例在本質(zhì)上是相同的。在圖13中，采用了同樣的參考數(shù)字來表示與圖11中所示相同的組件。
在第六實施例中，取景器象是由物鏡60在物鏡81附近或者是在波羅棱鏡80的入射表面附近的象形成面形成的。在象形成面形成的取景器象被波羅棱鏡80的反射面80a、80b、80c和80d依次反射(全反射)，從而取景器像從倒象實象轉(zhuǎn)換成非倒象的正立象。之后，取景器像被從出射表面80e傳導出來，通過目鏡65可以觀察到。
在第六實施例中，可移動光闌的移動與攝影透鏡(圖中未示出)的變焦保持一致，它是采用圖11所示的第五實施例的前面所述的方法。因此，在第六實施例中，達到與第五實施例相似的效果和優(yōu)點是可能的。
圖11所示的可變焦取景器的數(shù)值如下所示。在數(shù)值例中，“Ri”代表當從物體那邊看時，第i個透鏡表面的曲率半徑，“Di”代表從物體那邊看時，第i個透鏡的厚度和風選，ni和vi各自代表當從物體那邊看時第i個透鏡玻璃的折射率和阿貝值色散系數(shù)。
如果X軸取光軸的方向，H軸取垂直于光軸的方向;光的傳播方向為正;R代表密切球面的半徑;A、B、C、D和E分別代表非球面系數(shù)，那么，非球面表面的形狀就可以用下面的表達式來表示X=(1/R)H21+1-(H/R)2+AH2+BH4+CH6+DH8+EH10]]>《圖11的數(shù)值例》2ω＝27.5°-50°R1=-15.61D1=1.29N1=1.58306v1=30.2R2=29.67D2=可變R3=∞D(zhuǎn)3=可變R4=11.15D4=3.09N2=1.49171v2=57.4R5=非球面D5=可變R6=12.38D6=14.15N3=1.57090v3=33.8R7=∞D(zhuǎn)7=0.63R8=∞D(zhuǎn)8=24.20R9=∞D(zhuǎn)9=0.20
R10=非球面D10=3.20N5=1.49171v5=57.4R11=-13.08D11=14.00R7棱鏡66的出射表面R8、R9棱鏡67的入射口表面和出射表面
非球面R5R＝-10.76，A＝0，B＝4.1×10-4C＝-7.4×10-6，D＝5.97×10-7R10R＝21.82，A＝0，B＝-1.41×10-4C＝1.17×10-6，D＝-1.7×10-8必須注意，在根據(jù)本發(fā)明的取景器系統(tǒng)中，最好能滿足下面的條件1.3＜Dw/fw＜10其中fw表示在廣角端物鏡的焦距，Dw表示在廣角端物鏡的全部長度。在這種情況下，全部長度是指光學系統(tǒng)的第一表面和初級象形成面之間的距離。在如圖4所示的情況下，全部長度表示從光闌10開始的距離。
如能滿足下述條件將更好1.5＜Dw/fw＜8順便說一下，如果光學系統(tǒng)只有一個焦距，則fw就等于這個焦距。
最好也能滿足下述條件0.2＜fw/fe＜2其中，fw是指在廣角端物鏡的焦距，fe是目鏡的焦距。
圖1和圖7各自的數(shù)值例的值列于下
圖1的數(shù)值例的初級象形成面對應于從第六表面(6d)形始的“0.5”的位置，圖7的數(shù)值例的初級象形成面對應于從第8個表面(26d)開始的“0.2”的位置。
根據(jù)上述的第五、第六個實施例，通過合理地設置物鏡的透鏡布置，實現(xiàn)一個其整個透鏡系統(tǒng)的體積被減小，并且能很容易進行變焦的可變焦取景器是可能的。另外，雜散光并不滿足全反射條件，它穿過用作倒象器件的棱鏡的全反射層，然后進入目鏡，而在可變焦取景器中，有效地去掉雜散光是可能的。這樣，將能觀察到具有各種取景器放大倍數(shù)的高質(zhì)量的取景器象。
權利要求
1.被設置用來傳遞一個物鏡的光路的取景器裝置，它包括第一棱鏡單元；第二棱鏡單元；該第一棱鏡單元包括從物鏡來的光線進入該第一棱鏡單元的入射的表面1-1；對從表面1-1進入的光線進行反射的表面1-2；對被表面1-2反射的光線進行反射的表面1-3；該第二棱鏡單元包括被表面1-3反射的光線入射的表面2-1；對從表面2-1入射的光線進行反射的表面2-2；對被表面2-2反射的光線進行反射的表面2-3；對被表面2-3反射的光線進行反射的該表面2-1；在第一棱鏡單元和第二棱鏡單元之間形成象的物鏡。
2.根據(jù)權利要求1所述的取景器的裝置，其表面1-1是一個具有正折射能力的透鏡表面。
3.根據(jù)權利要求1所述的取景器的裝置，其物鏡有一個近似的遠心特性。
4.根據(jù)權利要求1所述的取景器裝置，其物鏡有一個近似的遠心特性。
5.根據(jù)權利要求1所述的取景器裝置，其表面1-2允許被表面1-3反射的光線從第一棱鏡傳導出去。
6.根據(jù)權利要求1所述的取景器裝置，其物鏡是可變焦透鏡。
7.根據(jù)權利要求1所述的取景器裝置，其表面1-2和表面2-2的每一個都對光線進行全反射。
8.根據(jù)權利要求1所述的取景器裝置，其表面1-1和表面1-3是相互平行的。
9.根據(jù)權利要求1所述的取景器裝置，其進一步包括放置在第一棱鏡單元和第二棱鏡單元之間的視域框。
10.根據(jù)權利要求3所述的取景器裝置，其表面2-3沿著視域的較短邊被折疊。
11.根據(jù)權利要求1所述的取景裝置，滿足以下條件1.3＜Dw/fw＜10其中fw是在廣角端物鏡的焦距，Dw是在廣角端物鏡的全部長度。
12.根據(jù)權利要求1所述的取景器裝置，它滿足以下條件0.2＜fw/fe＜2其中fw是在廣角端物鏡的焦距，fe是目鏡的焦距。
13.一個可變焦取景器包括一個物鏡;一個把由物鏡形成的取景器象轉(zhuǎn)換成非倒象的正立象的光學單元;一個目鏡單元;該物鏡包括有負折射能力的第一透鏡單元;一個可移動光闌;一個有正折射能力的第二透鏡單元;上面所說的第一透鏡單元、可移動光闌和第二透鏡單元被從物體那邊起按順序設置;該第一透鏡單元、可移動光闌和第二透鏡單元被使得向物體方向移動，減小它們各自的間隔，從而實現(xiàn)從廣角端到長焦端的變焦。
14.根據(jù)權利要求13所述的可變焦取景器，其中，所說的光學單元至少有一個全反射表面。
全文摘要
一種取景器裝置，包括一個第一個棱鏡單元和一個第二個棱鏡單元。第一棱鏡單元包括一個光線從物鏡進入到第一棱鏡單元的面1—1，一個反射從面1—1進入的光線的面1—2，以及一個反射被面1—2反射的光線的面1—3。第二棱鏡單元包括一個讓通過面1—3反射的光線進入的表面2—1，一個反射從面2—1進入的光線的表面2—2，以及一個反射被面2—2反射的光線的表面2—3。
文檔編號G02B23/14GK1084287SQ9311751
公開日1994年3月23日 申請日期1993年9月10日 優(yōu)先權日1992年9月11日
發(fā)明者小山剛史, 山崎章市 申請人:佳能株式會社