專利名稱：：有高光瞳放大率的無焦伽利略附件透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及用于靜止或運(yùn)動(dòng)圖像照相機(jī)，包含數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)，尤其涉及無焦附件透鏡，且尤其涉及有高光瞳放大率的無焦伽利略型附件透鏡。
背景技術(shù)：
：1998年3月10日授予Frazier的美國(guó)專利No.5，727，236，描述一種有廣角透鏡、深視場(chǎng)透鏡和近聚焦透鏡特征的光學(xué)系統(tǒng)。該光學(xué)系統(tǒng)的目的，在于獲得深聚焦像，即，使它能拍攝前景中焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的宏觀物體，同時(shí)保持無限遠(yuǎn)還焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。該美國(guó)專利No.5，727，236的系統(tǒng)，包括依次在光軸上對(duì)齊并被安排在透鏡圓筒或鏡筒中的物鏡、場(chǎng)透鏡和中繼透鏡。物鏡形成的中間像，在場(chǎng)透鏡上或靠近場(chǎng)透鏡，不是在場(chǎng)透鏡之前就是在場(chǎng)透鏡之后。該物鏡可以被固定在無限無焦點(diǎn)并有寬的敞開的孔徑，用于形成比用別的方式的普通用于這種焦距的物鏡，更大尺寸的中間像。場(chǎng)透鏡和中繼透鏡把該同一像傳輸成膠片平面上較小的最后像。該中繼透鏡是宏觀透鏡并可以有可變光闌和聚焦機(jī)構(gòu)，因此物鏡和場(chǎng)透鏡不要求被用于孔徑控制和聚焦。用于使中間像顛倒和翻轉(zhuǎn)(復(fù)原)的別漢棱鏡、屋脊棱鏡、以及反射鏡被設(shè)在場(chǎng)透鏡和中繼透鏡之間的鏡筒中。該別漢棱鏡、屋脊棱鏡和反射鏡，確保在膠片平面上的最后像有最后像的正常取向(不是被顛倒和翻轉(zhuǎn))。這樣的光學(xué)系統(tǒng)要求較大的光量以提供良好的景深。還有，該光學(xué)系統(tǒng)有大量的光學(xué)表面(即空氣到光學(xué)介質(zhì)的表面)。每一次光線不得不從空氣傳播到玻璃再到空氣，像都有一些降質(zhì)。在該光學(xué)系統(tǒng)中可以有多達(dá)50個(gè)空氣到玻璃的表面。此外，別漢棱鏡或它的光學(xué)等效物和屋脊棱鏡是龐大和重的，使該光學(xué)系統(tǒng)的大小和重量，比已經(jīng)有時(shí)使用的Snorkel型透鏡等其他情形更大和更重，但所有類型都必需改變照相機(jī)的設(shè)置并分開地把該透鏡系統(tǒng)直接附著到照相機(jī)主體上。Snorkel透鏡允許進(jìn)入難以攝影的場(chǎng)合，包含桌面攝影(table-topphotography)或地平面抵近攝影(ground-levelaccessphotography)。景深基本上與用普通透鏡相同。不利的是，這種透鏡要求從照相機(jī)拆除變焦透鏡。此外，這樣需要時(shí)間以設(shè)置照相機(jī)。而且此外，這種Snorkel型透鏡要求較高的光強(qiáng)級(jí)并由此有較高的照明費(fèi)用。有像旋轉(zhuǎn)器的雙軸旋體光學(xué)透鏡系統(tǒng)，已經(jīng)被用于對(duì)付困難場(chǎng)合的放置和拍攝。像旋轉(zhuǎn)器校正像的取向，以改正照相機(jī)的幾何配置，即使照相機(jī)被倒置或斜向一邊取向。光學(xué)透鏡系統(tǒng)的旋體頭(swiveltip)，借助使照相機(jī)保持離開地面，允許容易進(jìn)入低的、地平面拍攝，或者不是下置拍攝就是在頭頂上拍攝，同時(shí)照相機(jī)仍然處于水平取向。然而不利的是，生產(chǎn)這種雙軸旋體光學(xué)透鏡系統(tǒng)是昂貴的，因?yàn)樵撓到y(tǒng)有大量透鏡元件和棱鏡。通常，這種系統(tǒng)有高達(dá)15個(gè)左右物鏡，用于處理不同的接收角。此外，該光學(xué)透鏡系統(tǒng)把變焦透鏡置于系統(tǒng)之前。各種透鏡把相當(dāng)大的重量添加到這些透鏡被附著到的照相機(jī)的前端，并因旋體過于靠后而使整個(gè)長(zhǎng)度變長(zhǎng)。這樣使該光學(xué)透鏡系統(tǒng)和照相機(jī)不便于使用。因此，這樣的透鏡難以便宜地制作而用起來又麻煩。此外，操作這種透鏡要求大量的光。通常，該光學(xué)透鏡系統(tǒng)有F5.6或更小(如F8)的F光圈。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一方面，是一種無焦伽利略附件透鏡。該透鏡沿光軸以便從物方到像方包含有總的負(fù)光焦度的第一透鏡組，和有總的正光焦度并相對(duì)于第一透鏡組安排的第二透鏡組，以定義伽利略配置。該透鏡還包含具有定義光瞳放大率PM=Dex/Den>4的相應(yīng)的直徑Dex和Den的出射和入射光瞳。本發(fā)明的另一方面，是如在上面簡(jiǎn)要描述的無焦伽利略附件，其中PM^6，更可取的是PM彡8，甚至更為可取的是PM彡10。本發(fā)明的另一方面，是如在上面簡(jiǎn)要描述的無焦伽利略附件，其中該第一透鏡組有第一表面和該第二透鏡組有最后表面。頂點(diǎn)長(zhǎng)度VL由該第一和最后表面之間的軸向距離定義。與光軸成1°角進(jìn)入該系統(tǒng)，并在離光軸高度Hl處與前表面相交的離軸光線，與最后表面SL在光軸上相交，Hl與定義長(zhǎng)度參數(shù)LP的頂點(diǎn)長(zhǎng)度VL組合，被定義為L(zhǎng)P=VL/HlI>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。本發(fā)明的另一方面是一種成像系統(tǒng)，它包含有原始透鏡的照相機(jī)，本發(fā)明的無焦附件可操作地被耦連到該原始透鏡。應(yīng)當(dāng)理解，前面的一般描述和下面的詳細(xì)描述兩者給出本發(fā)明的實(shí)施例，意在提供理解按權(quán)利要求的本發(fā)明的性質(zhì)和特征的概況或構(gòu)架。附圖被包含以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并被合并進(jìn)和構(gòu)成本說明書的一部分。這些圖示出本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，并與說明書一道起解釋本發(fā)明的原理和操作的作用。圖I是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)面立面圖，包含負(fù)透鏡單元的部分?jǐn)嗝鎴D；圖2是按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)面立面圖，包含負(fù)透鏡單元的部分?jǐn)嗝鎴D；圖3是按照本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)面立面圖，包含負(fù)透鏡單元的部分?jǐn)嗝鎴D；圖4是按照本發(fā)明又另一個(gè)實(shí)施例的廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)面立面圖；圖5是按照本發(fā)明又再一個(gè)實(shí)施例的雙的、廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)的側(cè)面立面圖；圖6是按照本發(fā)明實(shí)施例的兩種光學(xué)透鏡附件的側(cè)面立面圖，它適合供攝像機(jī)或膠片攝影機(jī)使用；圖7是按照本發(fā)明又另一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)透鏡附件的側(cè)面立面圖，它適合供攝像機(jī)或膠片攝影機(jī)使用；圖8是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的雙旋體光學(xué)透鏡系統(tǒng)的側(cè)面立面圖，它適合供攝像機(jī)或膠片攝影機(jī)使用；圖9是按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的雙旋體光學(xué)透鏡系統(tǒng)的側(cè)面立面圖，它適合供攝像機(jī)或膠片攝影機(jī)使用；圖10是無焦附件的第一例子(例I)的示意圖解，示出表征該無焦附件的有用參數(shù)的許多關(guān)鍵測(cè)量；圖11是圖10例I的子午⑴和弧矢⑶光線的每毫米25線對(duì)(lp/mm)的MTF(相對(duì)對(duì)比度)對(duì)像高的曲線圖；圖12是例I在像高IH=3mm時(shí)的畸變的曲線圖；圖13是本發(fā)明的無焦附件第二例子(例2)的示意圖解；圖14是例2的子午⑴和弧矢⑶光線的每毫米25線對(duì)(lp/mm)的MTF(相對(duì)對(duì)比度)對(duì)像高的曲線圖；圖15是例2在像高IH=3mm時(shí)的畸變的曲線圖；圖16和圖17是本發(fā)明的無焦附件第三例子(例3)分別對(duì)無限無焦點(diǎn)和近焦點(diǎn)的不意圖解；圖18和圖19是例3分別對(duì)無限遠(yuǎn)和近焦點(diǎn)位置兩者的子午⑴和弧矢⑶光線的每毫米25線對(duì)(lp/mm)的MTF(相對(duì)對(duì)比度)對(duì)像高的曲線圖；圖20和圖21是例3在像高IH=3mm時(shí)分別對(duì)無限遠(yuǎn)和近焦點(diǎn)位置兩者的畸變的曲線圖；圖22是本發(fā)明的無焦附件第四例子(例4)的示意圖解；圖23是例4的子午⑴和弧矢⑶光線的每毫米25線對(duì)(lp/mm)的MTF(相對(duì)對(duì)比度)對(duì)像高的曲線圖；圖24是例4在像高IH=3mm時(shí)的畸變的曲線圖；圖25是本發(fā)明的無焦附件第五例子(例5)的示意圖解；圖26是例5的子午⑴和弧矢⑶光線的每毫米25線對(duì)(lp/mm)的MTF(相對(duì)對(duì)比度)對(duì)像高的曲線圖；圖27是例5在像高IH=3mm時(shí)的畸變的曲線圖；圖28是本發(fā)明的無焦附件第六例子(例6)的示意圖解；圖29繪出例6無像差情形的通過焦點(diǎn)的MTF曲線，圖上示出用2個(gè)波的球差加深的的焦深；和圖30是無焦附件的示意圖解，如圖所示，該無焦附件可操作地被連接到照相機(jī)CA的原始透鏡PL。在下面的描述中，相同的參考數(shù)字被用于指相同或類似的元件。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在詳細(xì)參考本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例，這些優(yōu)選實(shí)施例的例子都在附圖中示出。只要可能，相同或類似的參考數(shù)字在所有圖中都被用于指相同或類似的零件。可以在本發(fā)明范圍內(nèi)對(duì)下面的例子作出各種修改或改變，不同例子的各方面可以按不同方式被混合，以獲得再一個(gè)例子。所以，本發(fā)明的真實(shí)范圍應(yīng)當(dāng)從本公開的整個(gè)內(nèi)容理解，可以考慮但不限于本文所描述的實(shí)施例。廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)在下文被公開。光學(xué)透鏡附件和包括光學(xué)透鏡附件的照相機(jī)也在下文描述。再進(jìn)一步，雙旋體光學(xué)透鏡系統(tǒng)和包括該雙旋體光學(xué)透鏡系統(tǒng)的照相機(jī)在本文后面描述。在下面的描述中，許多具體細(xì)節(jié)，包含特定膠片格式、透鏡材料、特定角度的棱鏡單元、耦連機(jī)構(gòu)、鏡筒長(zhǎng)度、棱鏡單元等被闡明。然而，從本公開，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不偏離本發(fā)明的范圍和精神下，可以作出修改和/或替換。在其他情況中，具體的細(xì)節(jié)可以被省略，以便不遮蔽本發(fā)明。在任何一個(gè)或更多附圖中要參考有相同或類似參考數(shù)字的零部件的地方，那些零部件為了本描述的目的，都有相同的功能或操作，除非指出相反的意義。為了簡(jiǎn)明緣故，圖中相同的零部件被給予相同的參考數(shù)字(如圖I和2中負(fù)透鏡群1110和1210)。I.I廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)圖I示出按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)1100。光學(xué)系統(tǒng)1100包括負(fù)透鏡單元1110、任選的透鏡圓筒1150(它可以是各種長(zhǎng)度的任一種)、以及中繼透鏡1160，按上述次序被配置。中繼透鏡1160可以是宏觀透鏡。光學(xué)系統(tǒng)1100可以被安裝在照相機(jī)的前面(未畫出)。照相機(jī)可以是靜止的或運(yùn)動(dòng)的圖像照相機(jī)、攝像機(jī)、數(shù)字照相機(jī)、如此等等。在該(宏觀)中繼透鏡1160后面，在一定距離上放置照相機(jī)的膠片平面1170，以便該光學(xué)系統(tǒng)的最后像被聚焦在該膠片平面1170上。膠片平面1170象征性地代表照相機(jī)中拍攝的像平面，或者代表數(shù)字照相機(jī)的或攝像機(jī)的電荷耦合裝置(“CCD”)。透鏡鏡筒1150和中繼透鏡1160只被描繪成方塊元件，因?yàn)樵S多這種類型的部件可以被采用而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。例如，任何數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)宏觀透鏡可以被使用。此外，系統(tǒng)1100的部件可以被改裝，以適應(yīng)所使用的宏觀透鏡。這類部件是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員熟悉的。此外，透鏡鏡筒1150在它的中心區(qū)被用點(diǎn)劃線描繪，以指示透鏡鏡筒1150可以有許多不同長(zhǎng)度的任一個(gè)，也不偏離本發(fā)明的范圍和精神。較長(zhǎng)的透鏡是可取的。透鏡鏡筒的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度可以包含，例如I英尺(1’)、18英寸和2英尺(2’)。所使用的長(zhǎng)度由包含如下的因素確定負(fù)透鏡單元的孔徑的直徑、(宏觀)中繼透鏡的光焦度、和所使用的膠片或視頻格式(如，較小格式導(dǎo)致較長(zhǎng)的透鏡)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，極端長(zhǎng)的光學(xué)系統(tǒng)能夠被建立。這樣的一種系統(tǒng)可以在負(fù)透鏡群或透鏡(用作物鏡)與宏觀中繼透鏡之間包括兩英尺(2’)的長(zhǎng)管。負(fù)透鏡單元1110作為物鏡起作用。各種光焦度的負(fù)透鏡1110能夠被使用，所以能夠有接收角的選擇。負(fù)透鏡單元1110可以按各種不同方式實(shí)施，只要該單元的功能仍然是負(fù)的。就是說，負(fù)透鏡單元使入射的平行光線從負(fù)透鏡單元出射，仿佛該光線是從負(fù)透鏡單元的入射側(cè)上的焦點(diǎn)射出似的。此外，單元1110可以包括正的和負(fù)的透鏡元件兩者，只要該組合的整體功能仍然是負(fù)的。任何正透鏡都是低光焦度的正透鏡元件且負(fù)透鏡單元的整體功能仍然是負(fù)的。在圖I所示實(shí)施例中，負(fù)透鏡單元1110包括負(fù)透鏡群。該負(fù)透鏡群可以包括(圖I中從左到右)平凹透鏡1114、雙凹透鏡1116、和雙合透鏡1118。雙合透鏡1118可以包括與平凸透鏡膠合的雙凹透鏡。在本實(shí)施例中，負(fù)透鏡單元1110還包括鏡筒殼1112，透鏡1114、1116和1118被收藏其中。透鏡1114和1116兩者被安置于形成在鏡筒殼1112內(nèi)表面的環(huán)形溝槽中用于互補(bǔ)配合(complementaryfit)。光學(xué)系統(tǒng)1100只包括作為物鏡的負(fù)透鏡單元1110和中繼(宏觀)透鏡1160。系統(tǒng)1100不需要場(chǎng)透鏡。系統(tǒng)1160也不需要?jiǎng)e漢棱鏡或它的等效物、屋脊棱鏡、或反射鏡。本發(fā)明該實(shí)施例利用負(fù)透鏡群或透鏡，而非正透鏡。這一點(diǎn)與使用正透鏡的現(xiàn)有系統(tǒng)相反，該正透鏡產(chǎn)生倒立的像并需要使用反射鏡和棱鏡校正像的取向。換種方式，這可以用一系列等間隔的、正的場(chǎng)透鏡或中繼透鏡實(shí)現(xiàn)。此外，現(xiàn)有系統(tǒng)中正透鏡的使用要求使用場(chǎng)透鏡把(正的)物鏡的像放大。負(fù)透鏡單元1110作為物鏡的使用簡(jiǎn)化該光學(xué)系統(tǒng)1100，因?yàn)楸?宏觀)中繼透鏡1160聚焦的像已經(jīng)按正確方式直立。因?yàn)樨?fù)透鏡像的大小，不需要場(chǎng)透鏡把該像放大。負(fù)的物鏡單元1110的大小要求，更多地受宏觀中繼透鏡1160的光焦度和要求的工作距離、負(fù)透鏡單元的孔徑大小、宏觀中繼透鏡的光焦度、以及使用的膠片或視頻格式所支配。如果一比一的IOOmm宏觀中繼透鏡給出一英尺(Γ)的工作距離，則一比一的200mm宏觀中繼透鏡給出兩英尺(2’)的工作距離。例如，55或60mm宏觀中繼透鏡能夠提供良好的深聚焦。在這樣一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)透鏡單元1110接近宏觀中繼透鏡1160。這樣在靜止攝影應(yīng)用的實(shí)施例中能夠是明顯的優(yōu)點(diǎn)，例如，因?yàn)樨?fù)透鏡單元1110(即用作物鏡)能夠是附件上一簡(jiǎn)單的螺栓。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，宏觀中繼透鏡1160可以包括變焦透鏡或變焦透鏡部件。在本發(fā)明的實(shí)施例中，有實(shí)質(zhì)上很少的空氣到玻璃到空氣的表面，從而幾乎沒有像降質(zhì)或像降質(zhì)實(shí)際上為零。例如，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，只有兩個(gè)或三個(gè)這種空氣到玻璃到空氣的表面。如果正透鏡被一前一后地使用，負(fù)透鏡少有廣角的。負(fù)透鏡單元1110可以包括變焦透鏡中使用的可移動(dòng)變焦部件，且非常滿意地作為物鏡工作。負(fù)透鏡群1110組合正的和負(fù)的透鏡元件，但功能仍然是負(fù)的。I.2另一種廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)圖2按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，示出廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)1200。光學(xué)系統(tǒng)1200包括負(fù)透鏡單元1210、任選的透鏡圓筒1250、以及宏觀中繼透鏡1260，也按上述次序被配置。光學(xué)系統(tǒng)1200可以被安裝在上文指出類型的照相機(jī)的前面(未畫出)。負(fù)透鏡單元1210可以按各種不同方式實(shí)施，只要該單元的功能仍然是負(fù)的。就是說，負(fù)透鏡單元使入射的平行光線從負(fù)透鏡單元出射，仿佛該光線是從負(fù)透鏡單元的入射側(cè)上的焦點(diǎn)射出似的。單元1210可以包括正的和負(fù)的透鏡元件兩者，只要該組合的整體功能仍然是負(fù)的。任何正透鏡都是低光焦度的正透鏡元件且負(fù)透鏡單元的整體功能仍然是負(fù)的。在圖2所示實(shí)施例中，負(fù)透鏡單元1210包括負(fù)透鏡群。該負(fù)透鏡群可以再包括平凹透鏡1214、雙凹透鏡1216、和雙合透鏡1218。雙合透鏡1218可以包括與平凸透鏡膠合的雙凹透鏡。這些部件被收藏在鏡筒殼1212中。宏觀中繼透鏡1260后面，在一定距離上放置照相機(jī)的膠片平面1270，以便該光學(xué)系統(tǒng)的最后像被聚焦在該膠片平面1270上。圖2所示系統(tǒng)1200是簡(jiǎn)單的“探頭”型深聚焦透鏡，它可以用于攝像機(jī)和電影攝影機(jī)，包含35mm、16mm和各種視頻格式。負(fù)透鏡群1210可以與圖I所示相同地被配置，并可以是使像變焦的變焦透鏡中所使用的類型。任選的Aspheron或Aspheron型附件1280也可以使用。任選的Aspheron或Aspheron型附件1280能夠校正線性畸變并能夠增大廣角。Aspheron型負(fù)透鏡1280保持像線性而沒有令人討厭的畸變(grossdistortion)，以及增大接收角。再次，長(zhǎng)的透鏡鏡筒1250和宏觀中繼透鏡1260只被描繪成方塊兀件。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，長(zhǎng)的光學(xué)系統(tǒng)被提供。宏觀中繼透鏡1260可以是55、60、105或200mm透鏡。宏觀中繼透鏡模塊可以包括聚焦控制機(jī)構(gòu)1262和孔徑控制機(jī)構(gòu)1264。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，宏觀中繼透鏡1260可以包括變焦透鏡或變焦透鏡部件。任選地，系統(tǒng)1200可以有被耦連在鏡筒1250和宏觀中繼透鏡1260之間的輔助透鏡1266。輔助透鏡1266允許使用更短的透鏡鏡筒。輔助透鏡1266能夠是有用的，因?yàn)樗购暧^透鏡損失的光比或許不用它的情形更少。I.3再另一種廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)圖3按照本發(fā)明再另一個(gè)實(shí)施例，示出廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)1300。光學(xué)系統(tǒng)1300包括負(fù)透鏡單元1310和宏觀中繼透鏡1360，按上述次序被配置。負(fù)透鏡單元1310可以按各種不同方式實(shí)施，只要該單元的功能仍然是負(fù)的。就是說，負(fù)透鏡單元使入射的平行光線從負(fù)透鏡單元出射，仿佛該光線是從負(fù)透鏡單元的入射側(cè)上的焦點(diǎn)射出似的。單元1310可以包括正的和負(fù)的透鏡元件兩者，只要該組合的整體功能仍然是負(fù)的。任何正透鏡都是低光焦度的正透鏡元件且負(fù)透鏡單元的整體功能仍然是負(fù)的。在圖3所示實(shí)施例中，負(fù)透鏡單元1310包括負(fù)透鏡群。該負(fù)透鏡群可以包括平凹透鏡1314、雙凹透鏡1316、和雙合透鏡1318。雙合透鏡1318可以包括與平凸透鏡膠合的雙凹透鏡。這些部件被收藏在鏡筒殼1312中。光學(xué)系統(tǒng)1300可以被安裝在上文指出類型的照相機(jī)(未畫出)，例如靜止照相機(jī)的前面。在宏觀中繼透鏡1360后面，在一定距離上放置照相機(jī)的膠片平面1370，以便該光學(xué)系統(tǒng)的最后像被聚焦在該膠片平面1370上。圖3所示系統(tǒng)1300可以作為數(shù)字和靜止照相機(jī)(如35_)的附件型深聚焦透鏡被實(shí)施。負(fù)透鏡群1310可以與圖I所示相同地被配置，并可以是使像變焦的變焦透鏡中所使用的類型。負(fù)透鏡單元1300使用配對(duì)的、旋入式組件直接耦連到宏觀中繼透鏡(如55_或60_)。在本實(shí)施例中，負(fù)透鏡單元1310有陽性旋入式構(gòu)件，而宏觀中繼透鏡1360有被連接到聚焦控制1362的對(duì)應(yīng)的陰性旋入式接受器。聚焦控制1362和孔徑控制1364被設(shè)在宏觀中繼透鏡中。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，宏觀中繼透鏡1360可以包括變焦透鏡或變焦透鏡部件。_0]I.4又另一種廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)圖4按照本發(fā)明另外的實(shí)施例，示出廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)1400。光學(xué)系統(tǒng)1400包括負(fù)透鏡單元1410、色散棱鏡1480、透鏡鏡筒1450、以及宏觀中繼透鏡1460，按上述次序被配置。負(fù)透鏡單元1410可以按各種不同方式實(shí)施，只要該單元的功能仍然是負(fù)的。就是說，負(fù)透鏡單元使入射的平行光線從負(fù)透鏡單元出射，仿佛該光線是從負(fù)透鏡單元的入射側(cè)上的焦點(diǎn)射出似的。單元1410可以包括正的和負(fù)的透鏡元件兩者，只要該組合的整體功能仍然是負(fù)的。任何正透鏡都是低光焦度的正透鏡元件且負(fù)透鏡單元的整體功能仍然是負(fù)的。在本實(shí)施例中，如圖4所示，負(fù)透鏡單元1410包括單個(gè)負(fù)透鏡。換種方式，負(fù)透鏡單元可以包括如圖I到3任一圖所示的負(fù)透鏡群。在本實(shí)施例中，60度色散棱鏡可以是實(shí)用的。此外，透鏡鏡筒1450被可旋轉(zhuǎn)地耦連到宏觀中繼透鏡1460，在其后布置的是膠片平面1470。宏觀中繼透鏡1460包括孔徑和聚焦控制機(jī)構(gòu)(沒有如圖2和3那樣分開地畫出)。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，宏觀中繼透鏡1460可以包括變焦透鏡或變焦透鏡部件。如圖4所示，負(fù)透鏡單元1410被連接到棱鏡1480的傾斜表面，因此單元1410相對(duì)于透鏡鏡筒1450的中心縱軸被調(diào)整成離軸的。該偏移狀況允許透鏡鏡筒1450被旋轉(zhuǎn)，以便在某些艱難位置中，諸如從地板的位置中，給出正確的照相機(jī)幾何設(shè)置。因此，例如，照相機(jī)能夠被置于地面上以便以難拍的角度捕獲像。這樣允許不費(fèi)力地得到難以拍到的景觀。透鏡鏡筒的旋轉(zhuǎn)增強(qiáng)這種狀況，例如，允許不費(fèi)力的在頭頂上拍攝或下置拍攝。I.5再另一種廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)圖5按照本發(fā)明另外的實(shí)施例，示出雙廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)1500。雙透鏡裝備1500適合在航空器機(jī)身的固定大小隔間或照相機(jī)端口中(未畫出)使用。兩個(gè)宏觀中繼透鏡1510、1510、512被固定就位，每一個(gè)面向并在光學(xué)上對(duì)準(zhǔn)各自的負(fù)透鏡單元1520、1520、1522。例如，宏觀中繼透鏡1510、1510、1512可以是提供F2.8能力的F2.8MiciO-Nikon宏觀中繼透鏡，它可以提供白天快門優(yōu)先照相機(jī)設(shè)定和夜間孔徑優(yōu)先。例如，負(fù)透鏡單元可以是55mm負(fù)透鏡群。宏觀中繼透鏡和負(fù)透鏡單元，可以按上文所描述方式發(fā)揮功能并被構(gòu)造。負(fù)透鏡單元1520、1520、1522各相對(duì)于各自宏觀中繼透鏡1510、1510、1512被夾持框1530固定就位，該夾持框1530可以由金屬制成。按這種方式，不需要透鏡鏡筒。懸掛在夾持框1530下面的玻璃板1540把雙透鏡裝備1500封閉在航空器機(jī)身內(nèi)。在本實(shí)施例中，每一宏觀中繼透鏡1510、1510、1512與負(fù)透鏡單元1520、1520、1522的組合，給出100度角的視角。該視角是重疊的。對(duì)本發(fā)明的該實(shí)施例，例如兩個(gè)35mm照相機(jī)可以代替一個(gè)70_照相機(jī)使用。負(fù)透鏡單元和宏觀中繼透鏡可以被夾持在定位銷配準(zhǔn)(pin-registered)的定位框中的軸上。雖然本實(shí)施例畫出兩個(gè)負(fù)透鏡單元和宏觀中繼透鏡的組合，但借助本公開的本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員顯然清楚，包含單個(gè)負(fù)透鏡單元和宏觀中繼透鏡的組合的其他數(shù)量，可以被實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，宏觀中繼透鏡1510、1512可以各包括變焦透鏡或變焦透鏡部件。在圖I到5所示實(shí)施例中，宏觀中繼透鏡可以包括可移動(dòng)變焦透鏡或可移動(dòng)變焦透鏡部件。本發(fā)明前述實(shí)施例包含較少降質(zhì)的像，因?yàn)椴考苌購亩諝獾讲ＡУ娇諝獾慕蒂|(zhì)很小。同樣，作為物鏡的負(fù)透鏡群使得到的像顛倒以改正取向，這樣允許本發(fā)明的該實(shí)施例免除現(xiàn)有系統(tǒng)要求的反射鏡和棱鏡。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，不同透鏡長(zhǎng)度都能夠使用，使透鏡適合不同照相機(jī)和膠片格式。2.O鏡筒式誘鏡附件概沭本發(fā)明在下文描述的實(shí)施例能提供巨大的景深。就是說，本發(fā)明的實(shí)施例提供廣角、深景深、近聚焦光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的一些實(shí)施例借助把該光學(xué)透鏡附件附著于變焦透鏡，取消從照相機(jī)拆除變焦透鏡的必要，從而節(jié)省設(shè)置照相機(jī)的時(shí)間。另外，本發(fā)明的實(shí)施例加深景深，這對(duì)桌面宏觀攝影是有用的。還另外，本發(fā)明的實(shí)施例按上述那樣做時(shí)，極大地降低光強(qiáng)級(jí)，從而降低要求的光量，由此節(jié)省照明的費(fèi)用。變焦透鏡的“攝遠(yuǎn)”端的部分用途，仍然能夠用于改變?cè)撝黝}的景深大小和接收角。在拍攝時(shí)，部分變焦能夠被施打和實(shí)現(xiàn)。光學(xué)透鏡附件的兩種形式在下文描述，S卩，直的前向取景單元和傾斜角(如60度)取景單元。因?yàn)閲@主軸旋轉(zhuǎn)，傾斜角取景單元能夠進(jìn)入難以達(dá)到的透鏡放置場(chǎng)合。諸如聚焦、孔徑和變焦的控制，能夠在隨照相機(jī)提供的專用透鏡上完成。2.I直的前向取景鏡筒式透鏡附件圖6是方塊圖，示出兩種光學(xué)透鏡附件1630、1660，例如供攝像機(jī)或膠片攝影機(jī)的照相機(jī)1660使用。照相機(jī)1660有與它的光軸對(duì)準(zhǔn)的變焦透鏡1610。這種照相機(jī)的例子，包含Sony、JVC、有變焦透鏡的Canon攝像機(jī)、或有變焦透鏡的16mm或35mm電影膠片攝影機(jī)。光學(xué)透鏡附件之一的1630，是按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的直的前向取景透鏡附件。該附件1630包括耦連機(jī)構(gòu)1632，用于與照相機(jī)1600的變焦透鏡1610配對(duì)嚙合。如圖6所示，耦連機(jī)構(gòu)1632自身包括外螺紋圓柱形陽性構(gòu)件，用于與照相機(jī)的變焦透鏡1610的內(nèi)螺紋圓柱形陰性構(gòu)件(未畫出)配對(duì)相互嚙合。其他耦連機(jī)構(gòu)可以使用，不偏離本發(fā)明的范圍和精神。例如，具有變焦透鏡蓋的對(duì)應(yīng)適配的卡口型夾頭設(shè)備，可以代替圖6的螺紋陽性/陰性耦連機(jī)構(gòu)1632。透鏡圓筒或鏡筒(下文簡(jiǎn)稱“鏡筒”)1638的一端被耦連到耦連機(jī)構(gòu)1632。例如，鏡筒1638可以有12到18英寸之間的長(zhǎng)度，但其他鏡筒長(zhǎng)度也可以實(shí)行，不偏離本發(fā)明的范圍和精神。如圖6所示，鏡筒1638是細(xì)長(zhǎng)的圓柱形構(gòu)件，并有比耦連機(jī)構(gòu)1632直徑更小的直徑，以便與變焦透鏡1610嚙合。因此，有圓柱形裙的圓錐形截頭錐體段可以把該細(xì)長(zhǎng)的鏡筒1638連接到耦連機(jī)構(gòu)1632。顯然，如果耦連機(jī)構(gòu)1632和鏡筒1638的直徑相同或基本相同，則圓錐形截頭錐體段和裙可以省去。為了討論的目的，圓錐形截頭錐體段和裙被考慮成下文耦連機(jī)構(gòu)的部件，因?yàn)檫@些部件的采用取決于對(duì)耦連機(jī)構(gòu)1632的要求。輔助透鏡，它是特寫透鏡或瞄準(zhǔn)器1634(下文簡(jiǎn)稱“瞄準(zhǔn)器”或“瞄準(zhǔn)器透鏡”)，在本實(shí)施例中被布置在鏡筒1638和耦連機(jī)構(gòu)1632之間。瞄準(zhǔn)器1634把變焦透鏡聚焦在負(fù)透鏡單兀1640上,下文將描述。因?yàn)樨垳?zhǔn)器1634的直徑大于鏡筒1638的直徑但小于率禹連機(jī)構(gòu)1632的直徑，所以在本實(shí)施例中，瞄準(zhǔn)器1634被收藏在圓錐形截頭錐體段和裙中。然而，瞄準(zhǔn)器1634的定位和殼體的變化可以被實(shí)行，不偏離本發(fā)明的范圍和精神。負(fù)透鏡單元1640被耦連到細(xì)長(zhǎng)的鏡筒1638的另一端。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員孰知的任何數(shù)量的負(fù)透鏡元件和/或負(fù)透鏡群可以被實(shí)施，不偏離本發(fā)明的范圍和精神。任選地，附件1630也可以有透鏡蓋(如圖6所示)，以便在鏡筒1638的該端保護(hù)負(fù)透鏡單元1640。耦連機(jī)構(gòu)1632、瞄準(zhǔn)器1634、細(xì)長(zhǎng)的鏡筒1638、以及負(fù)透鏡單元1640，全部同心地與照相機(jī)1610的光軸對(duì)準(zhǔn)。因此，按照本實(shí)施例的光學(xué)透鏡附件1630，形成直的前向取景鏡筒式透鏡附件。負(fù)透鏡單元1640使入射的平行光線從負(fù)透鏡單元出射，仿佛該光線是從負(fù)透鏡單元的入射側(cè)上的焦點(diǎn)射出似的。該單元可以包括正的和負(fù)的透鏡元件兩者，只要該組合的整體功能仍然是負(fù)的。任何正透鏡都是低光焦度的正透鏡元件且負(fù)透鏡單元的整體功能仍然是負(fù)的。2.2斜角取景的鏡筒式透鏡附件圖6的其它光學(xué)透鏡附件1660是按照本發(fā)明另外實(shí)施例的斜角取景的透鏡附件。附件1660還包括耦連機(jī)構(gòu)1662，用于與照相機(jī)1600的變焦透鏡1610配對(duì)嚙合。耦連機(jī)構(gòu)1662能夠與耦連機(jī)構(gòu)1632有相同結(jié)構(gòu)和配置，并且可以對(duì)之作適當(dāng)變化和替換，如對(duì)耦連機(jī)構(gòu)1632所描述。鏡筒1668能夠在一端(未畫出)直接耦連到耦連機(jī)構(gòu)1662。而且，例如，鏡筒1668可以有12到18英寸之間的長(zhǎng)度，但其他長(zhǎng)度也可以實(shí)行，不偏離本發(fā)明的范圍和精神。然而，鏡筒1668可以用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1666耦連到耦連機(jī)構(gòu)1662，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)允許鏡筒1668旋轉(zhuǎn)360度，如在下文更詳細(xì)的描述。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1666可以包括允許細(xì)長(zhǎng)的鏡筒旋轉(zhuǎn)360度的旋轉(zhuǎn)環(huán)組件。而且，如圖6所示，鏡筒1668有比耦連機(jī)構(gòu)162直徑更小的直徑，以便與變焦透鏡1610嚙合。因此，有圓柱形裙的圓錐形截頭錐體段，可以把細(xì)長(zhǎng)的鏡筒1668或旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1666連接到耦連機(jī)構(gòu)1662。在本實(shí)施例中，瞄準(zhǔn)器1664被布置在鏡筒1668和耦連機(jī)構(gòu)1662之間。瞄準(zhǔn)器1664把變焦透鏡聚焦到負(fù)透鏡單元1640上，下文將描述。斜的棱鏡構(gòu)件1672被耦連到細(xì)長(zhǎng)的鏡筒1668的另一端。在圖6所示實(shí)施例中，該棱鏡構(gòu)件1672是60度斜棱鏡，但別的斜角棱鏡可以被實(shí)施，不偏離本發(fā)明的范圍和精神。負(fù)透鏡單元1670相對(duì)于鏡筒1668的縱軸被定位在棱鏡1672的斜表面上。而且，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員周知的任何數(shù)量的負(fù)透鏡元件和/或負(fù)透鏡群，可以被實(shí)施，不偏離本發(fā)明的范圍和精神。此外，附件1660還可以有透鏡蓋(如圖6所示)，以便在鏡筒1668的該端保護(hù)負(fù)透鏡單元1670。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1666允許斜棱鏡1672從而負(fù)透鏡單元1670旋轉(zhuǎn)達(dá)360度。因此，按照本實(shí)施例的光學(xué)透鏡附件1630，形成斜角取景鏡筒式透鏡附件。負(fù)透鏡單元使入射的平行光線從負(fù)透鏡單元出射，仿佛該光線是從負(fù)透鏡單元的入射側(cè)上的焦點(diǎn)射出似的。該單元可以包括正的和負(fù)的透鏡元件兩者，只要該組合的整體功能仍然是負(fù)的。任何正透鏡都是低光焦度的正透鏡元件且負(fù)透鏡單元的整體功能仍然是負(fù)的。2.3另一種斜角取景的鏡筒式透鏡附件又另一種光學(xué)透鏡附件1760在圖7示出，它包括按照本發(fā)明另外實(shí)施例的斜角取景透鏡附件。該附件C360包括耦連機(jī)構(gòu)1762，用于與照相機(jī)(未畫出)配對(duì)嚙合。耦連機(jī)構(gòu)1762能夠與耦連機(jī)構(gòu)1632有相同結(jié)構(gòu)和配置，并且可以對(duì)之作適當(dāng)變化和替換，如對(duì)耦連機(jī)構(gòu)1632所描述的。正與其他實(shí)施例一樣，各種耦連器，可以用于適應(yīng)不同的照相機(jī)。鏡筒1768能夠在一端(未畫出)直接耦連到有變焦能力的宏觀透鏡單元1780，該宏觀透鏡單元1780例如可以是F2.8的IOOmm宏觀透鏡。接著，有變焦能力的宏觀透鏡單元1780被連接到耦連機(jī)構(gòu)1762。然而，鏡筒1768可以由合適的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)耦連到宏觀透鏡單元1780，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)允許鏡筒1768旋轉(zhuǎn)360度。有變焦能力的宏觀透鏡單元1780不是有宏觀模式的變焦透鏡。在本實(shí)施例中，有變焦能力的宏觀透鏡單元1780聚焦在負(fù)透鏡單元1770上。本實(shí)施例有專用的宏觀透鏡單元。如圖7所示，在本實(shí)施例中，混入式濾光器(drop-infilter)1782能夠被布置在鏡筒1768和有變焦能力的宏觀透鏡單元1780之間。該混入式濾光器可以是外部可旋轉(zhuǎn)的攔一偏振器(one-stoppolarizer)0宏觀透鏡單元1780可以包括聚焦環(huán)1766和手動(dòng)變焦控制環(huán)1763，該變焦控制環(huán)1763能夠任選地耦連到照相機(jī)本身的變焦控制開關(guān)(switch)。鏡筒1768可以包括作為密封機(jī)構(gòu)的光學(xué)平板1767以密封鏡筒1768。此外，鏡筒1768可以是適合快速裝配到宏觀透鏡單元1780的附件。各種鏡筒長(zhǎng)度都可以實(shí)現(xiàn)，以適應(yīng)不同的格式。例如，可以有一個(gè)單元用于35mm膠片，而另一個(gè)單元用于其他格式。在一個(gè)實(shí)施例中，鏡筒1768和斜棱鏡1772可以是約300mm的長(zhǎng)度且防水，以便成為可浸入水中的。斜的色散棱鏡1772被耦連到細(xì)長(zhǎng)的鏡筒1768的另一端。在本實(shí)施例中，棱鏡構(gòu)件1772是60度斜棱鏡，但其他斜角棱鏡可以被施行，不偏離本發(fā)明的范圍和精神。負(fù)透鏡單元1770相對(duì)于鏡筒1768的縱軸被定位在棱鏡1772的斜表面上。鏡筒1768從而斜棱鏡1772和負(fù)透鏡單元1770，都能夠被旋轉(zhuǎn)360度。負(fù)透鏡單元1770可以是非球面負(fù)透鏡。雖然圖7的實(shí)施例已經(jīng)作為斜角取景單元被描述，但本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，另一個(gè)實(shí)施例能夠用像圖6那樣的直的前向取景單元實(shí)現(xiàn)。負(fù)透鏡單元使入射的平行光線從負(fù)透鏡單元出射，仿佛該光線是從負(fù)透鏡單元的入射側(cè)上的焦點(diǎn)射出似的。該單元可以包括正的和負(fù)的透鏡元件兩者，只要該組合的整體功能仍然是負(fù)的。任何正透鏡都是低光焦度的正透鏡元件且負(fù)透鏡單元的整體功能仍然是負(fù)的。再另外，照相機(jī)可以按照本發(fā)明的實(shí)施例被實(shí)施，它包括如前文所述具有照相機(jī)的變焦透鏡的光學(xué)透鏡附件，或者有具有變焦能力的宏觀透鏡單元的光學(xué)透鏡附件。這種攝像機(jī)或膠片攝影機(jī)的例子是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員周知的。3.0雙旋體光學(xué)透鏡系統(tǒng)概述本發(fā)明下面的實(shí)施例能提供巨大的景深，它使前景和背景主題二者都對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)。這對(duì)桌面宏觀攝影是有用的。又另外，本發(fā)明下面的實(shí)施例能以極大地被降低的光強(qiáng)級(jí)做到這一點(diǎn)，從而降低要求的光量，由此節(jié)省照明的費(fèi)用。本發(fā)明的一些實(shí)施例，通過把雙旋體光學(xué)透鏡附件附著于變焦透鏡或宏觀透鏡，取消從照相機(jī)拆除變焦透鏡或宏觀透鏡的必要，從而節(jié)省設(shè)置照相機(jī)的時(shí)間。本發(fā)明的一些實(shí)施例簡(jiǎn)單地附著于照相機(jī)已有的變焦透鏡或宏觀透鏡，這能消除附加的光學(xué)裝置和它們的相關(guān)費(fèi)用。變焦透鏡的“攝遠(yuǎn)”端的部分用途，仍然能夠是用于改變主題的景深大小和接收角。在拍攝時(shí)，部分變焦能夠被施行和實(shí)現(xiàn)。3.I雙旋體光學(xué)誘鏡附件圖8按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，示出雙旋體光學(xué)透鏡系統(tǒng)1870的布置1800。附件1870能夠供照相機(jī)1810，諸如攝像機(jī)或膠片攝影機(jī)使用。該系統(tǒng)1870作為照相機(jī)1810的雙旋體光學(xué)透鏡被實(shí)施，該照相機(jī)1810有附著于照相機(jī)1810的變焦透鏡或宏觀透鏡，該變焦透鏡或宏觀透鏡與照相機(jī)的光軸對(duì)準(zhǔn)。這種照相機(jī)的例子，包含Sony、JVC、有變焦透鏡的Canon攝像機(jī)、或有變焦透鏡的16mm或35mm電影膠片攝影機(jī)。這些例子正是可供本發(fā)明的本實(shí)施例和其他實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)的照相機(jī)例子。附件1870包括耦連機(jī)構(gòu)1820，用于與照相機(jī)1810已有的變焦透鏡或宏觀透鏡1812配對(duì)嚙合。如圖8所示，在本實(shí)施例中，耦連機(jī)構(gòu)1820是外螺紋陽性圓柱形構(gòu)件，用于與變焦透鏡或宏觀透鏡1812的內(nèi)螺紋陰性圓柱形構(gòu)件(未畫出)嚙合。然而，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員周知的其他耦連機(jī)構(gòu)可以被實(shí)施，不偏離本發(fā)明的范圍和精神。例如，具有照相機(jī)1810的變焦透鏡或宏觀透鏡1820的對(duì)應(yīng)適配的卡口型夾頭設(shè)備，可以代替圖8的螺紋陽性/陰性耦連機(jī)構(gòu)1820。該系統(tǒng)包括有特寫、瞄準(zhǔn)器輔助透鏡1880或宏觀透鏡1812的已有的變焦透鏡。瞄準(zhǔn)器透鏡1880可以被安裝在變焦透鏡中，或者耦連到變焦透鏡1812。其他配置可以被實(shí)施，只要瞄準(zhǔn)器透鏡1880被置于使已有的變焦透鏡1812聚焦在負(fù)透鏡單元1860上的位置，下文將討論。瞄準(zhǔn)器1880把變焦透鏡1812聚焦在負(fù)透鏡單元1860的虛像上。否則，宏觀透鏡1812被聚焦在負(fù)透鏡單元上。變焦透鏡或宏觀透鏡1812是該系統(tǒng)1870中的中繼透鏡。圓柱形殼1834被耦連到耦連機(jī)構(gòu)1820。任選地，圓柱形殼1834在靠近耦連機(jī)構(gòu)1820一端適合接納混入式濾光器系統(tǒng)1822,它最好從殼1834的頂表面被放入,如圖8所示。圓柱形殼也形成像旋轉(zhuǎn)器1830的一部分。最好是，像旋轉(zhuǎn)器1830包括被布置在像旋轉(zhuǎn)器1830內(nèi)的別漢棱鏡1832。別漢棱鏡1832是能使像旋轉(zhuǎn)的光學(xué)透鏡元件。像旋轉(zhuǎn)器1830有被耦連到別漢棱鏡的可旋轉(zhuǎn)的外套筒，該外套筒能夠手動(dòng)地圍繞它的縱軸旋轉(zhuǎn)，以便用別漢棱鏡1832使像旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)另外的實(shí)施例中，道威棱鏡(doveprism)(本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員是周知的)可以被實(shí)施，取代像旋轉(zhuǎn)器1830中的別漢棱鏡。道威棱鏡是由截?cái)嗟闹苯抢忡R成形的反射式棱鏡，它能使像倒置。雙旋體附件1870還包括兩個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1840，它們最好是旋轉(zhuǎn)環(huán)。一個(gè)旋轉(zhuǎn)環(huán)1840把像旋轉(zhuǎn)器1830耦連到斜角的(按側(cè)立面)殼1842，殼1842可以是三角形或大體三角形形式。斜角的殼1842有被布置在殼1842內(nèi)的阿米西屋脊棱鏡1844。棱鏡1844能夠使通過斜角殼1842的光偏折90°并同時(shí)使像倒置。因此，通過像旋轉(zhuǎn)器1830和變焦透鏡(有瞄準(zhǔn)器)或宏觀透鏡1812的縱向光軸，在圖中是水平的，被阿米西屋脊棱鏡1844轉(zhuǎn)過90°，這樣光軸在圖中沿豎直向下方式取向。如圖8所示，另一個(gè)斜角的殼1850經(jīng)由第二旋轉(zhuǎn)環(huán)1840被耦連到斜角的殼1842。在斜角的殼1850的斜表面1854中，安裝有前表面反射鏡1852。斜角的殼1854在與反射鏡1852相對(duì)的表面上被耦連到負(fù)透鏡單元1860。負(fù)透鏡單元1860作為物鏡起作用且是密封的單元。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員周知的任何數(shù)量的負(fù)透鏡元件和/或負(fù)透鏡群，可以按負(fù)透鏡單元I860被實(shí)施，不偏離本發(fā)明的范圍和精神。負(fù)透鏡單元的整體功能是負(fù)透鏡。就是說，負(fù)透鏡單元使入射的平行光線從負(fù)透鏡單元出射，仿佛該光線是從負(fù)透鏡單元的入射側(cè)上的焦點(diǎn)射出似的。負(fù)透鏡單元的一些元件可以是正透鏡，只要它們都是低光焦度的正透鏡元件且負(fù)透鏡單元I860的整體功能仍然是負(fù)的。各種光焦度的負(fù)透鏡元件能夠在負(fù)透鏡單元1860中使用，所以能夠選擇接收角。負(fù)透鏡單元I860可以按各種方式實(shí)施，只要該單元的功能仍然是負(fù)的。在圖8所示實(shí)施例中，負(fù)透鏡單元I860包括負(fù)透鏡群。在圖8中，負(fù)透鏡單元1860包括(從左到右)平凹透鏡1862、雙凹透鏡1864、和雙合透鏡1866、1868。雙合透鏡1866、1868可以包括與平凸透鏡1868膠合的雙凹透鏡1866。負(fù)透鏡單元1860可以是非球面負(fù)透鏡。在斜角的殼1842和像旋轉(zhuǎn)器1830之間的旋轉(zhuǎn)環(huán)1840，允許負(fù)透鏡單元1860、斜角的殼1854、及斜角的殼1842圍繞通過像旋轉(zhuǎn)器1830伸延的縱軸旋轉(zhuǎn)，該縱軸在圖8中按水平方式取向。在斜角的殼1842和斜角的殼1854之間的另一個(gè)旋轉(zhuǎn)環(huán)1840，允許斜角的殼1854和負(fù)透鏡單元1860圍繞豎直軸旋轉(zhuǎn)。從負(fù)透鏡單元1860入射側(cè)焦點(diǎn)“發(fā)出”的光線，被90°反射(從水平到豎直)至阿米西屋脊棱鏡1844。棱鏡1844使光線轉(zhuǎn)過90°并使像倒置。別漢棱鏡1832能夠用于使像旋轉(zhuǎn)，因此像是正常(非倒置的)取向的，如同在負(fù)透鏡單元I860的情形。照此，正確地取向的像總是能夠通過調(diào)整像旋轉(zhuǎn)器1830而被調(diào)正(dialedup)。瞄準(zhǔn)器1880把變焦透鏡1812聚焦在負(fù)透鏡單元1860的入射側(cè)的像上。不要求瞄準(zhǔn)器1880把宏觀透鏡1812聚焦在負(fù)透鏡單元上。在本發(fā)明的前述實(shí)施例中，變焦透鏡(有瞄準(zhǔn)器)或宏觀透鏡1812被定位在附件1870后面，因而不會(huì)在附件1870前端增加重量。此外，變焦透鏡1812能調(diào)整視場(chǎng)，代替在系統(tǒng)1870前端要求許多昂貴的物鏡。有利的是，附件1870保持小型且輕得多。3.2另一種雙旋體光學(xué)透鏡系統(tǒng)圖9按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，示出雙旋體光學(xué)透鏡系統(tǒng)1900。另外，附件1900能夠供照相機(jī)(未畫出)，如攝像機(jī)或膠片攝影機(jī)使用。對(duì)于圖9，與圖8有相同參考數(shù)字的那些零部件，都是相同的零部件并有相同功能或操作，除非指出相反的意義。只是為了簡(jiǎn)明緣故，這種零部件和它們的配置的描述，不在圖9的描述中重復(fù)。此外,可以對(duì)零部件做相應(yīng)的修改和/或替換,如參照?qǐng)D8所描述的。附件1900包括負(fù)透鏡單元I860、斜角的殼1850和反射鏡1852、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1840、另一個(gè)斜角的殼1842和屋脊棱鏡1844、以及像旋轉(zhuǎn)器1830和別漢棱鏡或道威棱鏡1832。附件1900任選地可以有如圖8所示的混入式濾光器系統(tǒng)1822，或者該零部件可以被省略。圖8的耦連機(jī)構(gòu)1820已被省略。附件1900還包括有變焦能力的宏觀透鏡單元1910，它例如可以是F2.8的IOOmm宏觀透鏡。接著，該有變焦能力的宏觀透鏡單元1910被連接到耦連機(jī)構(gòu)1920。宏觀透鏡單元1910可以通過合適的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)耦連到像旋轉(zhuǎn)器1830，在這種情況中，像旋轉(zhuǎn)器1830和斜角的殼1842之間的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1840可以省略。有變焦能力的宏觀透鏡單元1910不是有宏觀模式的變焦透鏡。在本實(shí)施例中，有變焦能力的宏觀透鏡單元1910聚焦在負(fù)透鏡單元1860上。本實(shí)施例有專用的宏觀透鏡單元。在本實(shí)施例中，混入式濾光器1950能夠被布置在像旋轉(zhuǎn)器1830和有變焦能力的宏觀透鏡單元1910之間。這可以是外部可旋轉(zhuǎn)的攔一偏振器。宏觀透鏡單元1910可以包括聚焦環(huán)1940和手動(dòng)變焦控制環(huán)1930，該變焦控制環(huán)1930能夠任選地耦連到照相機(jī)本身的變焦控制開關(guān)。本發(fā)明的實(shí)施例提供一種雙旋體光學(xué)透鏡系統(tǒng)，它能夠簡(jiǎn)單地附著于照相機(jī)已有的變焦透鏡(有瞄準(zhǔn)器)或宏觀透鏡，從而消除附加光學(xué)元件的費(fèi)用。負(fù)透鏡單元由于極大地縮減透鏡元件的數(shù)量而簡(jiǎn)單得多。此外，該系統(tǒng)所需的光量被極大地降低。例如，可以達(dá)到F2.8或F4的F光圈指數(shù)，取決于變焦透鏡的可用最大孔徑。一切控制，如孔徑、聚焦和變焦，能夠在該照相機(jī)的變焦透鏡或宏觀透鏡上完成。該雙旋體頭光學(xué)透鏡系統(tǒng)允許對(duì)其他方面麻煩的照相機(jī)和透鏡單元有更大的通用性。旋體的軸和像旋轉(zhuǎn)器1830可以用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。例如，這樣做可以拍攝重復(fù)的片段。像旋轉(zhuǎn)器可以用于“搖擺(dutch)”(角度調(diào)整)照相機(jī)，無需調(diào)整整個(gè)照相機(jī)或三腳架。本發(fā)明的實(shí)施例的可用景深，是在比其他系統(tǒng)低得多的光強(qiáng)級(jí)上達(dá)到的，因而時(shí)間和金錢二者都節(jié)省。又另外，照相機(jī)可以按照本發(fā)明實(shí)施例實(shí)施，它包括如前文所述具有照相機(jī)1810的變焦透鏡或宏觀透鏡1812的雙旋體光學(xué)透鏡系統(tǒng)。這種攝像機(jī)或膠片攝影機(jī)的例子，是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員周知的。又另外，照相機(jī)可以按照本發(fā)明實(shí)施例實(shí)施，它包括如前文所述具有照相機(jī)的變焦透鏡或宏觀透鏡的雙旋體光學(xué)透鏡附件，或有具有變焦能力的宏觀透鏡的雙旋體光學(xué)透鏡附件。這種攝像機(jī)或膠片攝影機(jī)的例子，是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員周知的。3.3有高光瞳放大率的無焦伽利略附件本透鏡系統(tǒng)發(fā)明的一方面，是一種有高光瞳放大率的無焦伽利略附件光學(xué)系統(tǒng)(“無焦附件”)。現(xiàn)有技術(shù)的廣角無焦附件，總是企圖增加它們要附于其上的原始透鏡的廣角能力。在原始透鏡是變焦的情形中，該廣角附件幾乎總是在變焦范圍的短焦距極端上，企圖增加有用的視場(chǎng)?！坝杏玫囊晥?chǎng)”，意思是在短焦距位置上沒有漸暈的明顯增加。相反，本發(fā)明的無焦附件一般準(zhǔn)備供原有變焦透鏡使用，該原有變焦透鏡被調(diào)整到它的變焦范圍的較長(zhǎng)端，即，比較短端更靠近較長(zhǎng)的一端。這是因?yàn)闊o焦附件有非常大的光瞳放大率，而將在變焦范圍的較短端引起漸暈。此外，該無焦附件相對(duì)地長(zhǎng)，為的是提供到達(dá)被攝對(duì)象的通路，該對(duì)象由于它們的位置，用別的辦法是難以攝影的，而不是要向原有變焦透鏡引進(jìn)短的有效焦距(EFL)能力。應(yīng)當(dāng)指出，現(xiàn)有技術(shù)的廣角無焦附件被設(shè)計(jì)成盡可能小型。相反，本發(fā)明的無焦附件有意做得非常長(zhǎng)，為的是提供較好的攝影通路，為用于使視場(chǎng)傾斜和/或旋轉(zhuǎn)的棱鏡和/或反射鏡提供余地，以及還提供相對(duì)大的景深。另外，現(xiàn)有技術(shù)的廣角附件，如果畸變映射是無畸變的，則一般有小于2的光瞳放大率PM(即出射光瞳對(duì)入射光瞳的直徑之比)，盡管PM在極端情形下可以增大到4或5。相反，本發(fā)明的無焦附件有實(shí)質(zhì)上更大的光瞳放大率PM，如在下面更詳細(xì)的討論。圖10是無焦附件10的例子(例I)的示意圖解，圖上示出對(duì)表征該無焦附件有用的參數(shù)的許多關(guān)鍵測(cè)量，即光瞳放大率PM和長(zhǎng)度參數(shù)LP，下面將給出定義。為參考起見，透鏡的“物方”和“像方”被標(biāo)出。參考圖10，無焦附件10包含沿光軸Al排列的前負(fù)透鏡組108和后正透鏡組109，該前負(fù)透鏡組108有最物方的(mostobjectwise)“第一”或“前”表面SF,而該后正透鏡組109有最像方的(mostimagewise)“最后”或“后”表面SL。透鏡組108和109被這樣排列，使無焦附件10有伽利略配置。無焦附件10有頂點(diǎn)長(zhǎng)度VL，它被定義為前透鏡表面SF和最后透鏡表面SL之間的軸向距離(以毫米為單位)。此外，無焦附件10有半視場(chǎng)HF0V，它被定義為物空間中從光軸測(cè)量的以度數(shù)為單位的視場(chǎng)。全視場(chǎng)(FFOV)是2XHF0V。無焦附件10有孔徑光闌110,被定位在最后表面SL處或按最后表面SL的像方位被定位，即,在最后表面SL的原始透鏡側(cè)上(如見圖28)。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，出射光瞳和入射光瞳位置和大小，由孔徑光闌110的位置和大小定義，且應(yīng)當(dāng)理解，各個(gè)的大小和位置，如何從無焦附件10的具體透鏡設(shè)計(jì)參數(shù)確定。注意，當(dāng)孔徑光闌按最后透鏡表面SL的像方位被定位時(shí)，出射光瞳和孔徑光闌110有相同大小。因此，在下面的討論中，孔徑光闌和出射光瞳兩者都以參考數(shù)字110標(biāo)識(shí)。入射光瞳是從無焦附件10前面看到的孔徑光闌的像。它的位置由進(jìn)入透鏡前部直至越過光軸Al的主光線的路徑伸延給出。對(duì)無焦附件10，這將是前部元件101像方的一段短距離，為便于圖示起見沒有畫出。然而注意，入射和出射光瞳位置對(duì)光瞳放大率的計(jì)算是不要緊的，要緊的只是它們的直徑。無焦系統(tǒng)的入射和出射光瞳各自的直徑Den和Dex，分別是入射和出射邊緣光線高度的兩倍，所以是容易被本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員計(jì)算的。無焦附件10的特征，在于相對(duì)于它的前表面SF的直徑，有不尋常地大的長(zhǎng)度。前表面SF的直徑極大地依賴于FF0V。因此，參考圖10的特寫插圖，常用的辦法是，把參數(shù)Hl定義為前表面SF與離軸光線ORl相交的高度，該離軸光線ORl與光軸Al成1°角進(jìn)入該系統(tǒng)，并與最后表面SL在光軸上相交(未按比例畫出)，注意，如果孔徑光闌AS被定位在最后表面SL，則ORl將是1°的場(chǎng)角度的主光線。光瞳放大率PM被定義為出射光瞳直徑Dex被入射光瞳直徑Den除。Dex和Den能夠用跟蹤通過系統(tǒng)的傍軸光線PRl方便地計(jì)算。該光線在高度Pen=I上平行于光軸進(jìn)入系統(tǒng)。傍軸光線PRl的相交高度于是由Pen給出。光瞳放大率于是能夠被計(jì)算為PM=Pex/P=PrENrEX0本發(fā)明的無焦附件10以光瞳放大率PM>4為特征，更可取是PM>6，甚至更可取是PM彡8，而更為可取是PM彡10。本發(fā)明的無焦附件10還以長(zhǎng)度參數(shù)LP為特征，它被定義為L(zhǎng)P=IVL/H1這里符號(hào)|x|意為“x的絕對(duì)值”。在一個(gè)實(shí)施例例子中，LP>200，更可取是LP^300，甚至更可取是LP^500，而更為可取是LP^700。該長(zhǎng)度參數(shù)是無焦附件10的相對(duì)長(zhǎng)度的定量測(cè)量。透鏡設(shè)計(jì)領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員能容易對(duì)本文所說任何透鏡例子，以及對(duì)其設(shè)計(jì)是可得到的任何無焦附件透鏡，或者可以從用于透鏡的標(biāo)準(zhǔn)反向工程技術(shù)立刻被斷定的無焦附件透鏡，計(jì)算參數(shù)PM和LP。無焦附件10設(shè)計(jì)的六個(gè)例子，連同MTF和畸變曲線，在下面闡述。MTF和畸變的計(jì)算，是把IOOmm傍軸透鏡(未畫出)放在無焦附件10的出射光瞳(110、210等等)上，然后評(píng)估位于離該傍軸透鏡IOOmm的平面上的像差。所有六個(gè)無焦附件例子有伽利略負(fù)、正透鏡組結(jié)構(gòu)。對(duì)所有例子相同，出射光瞳被定位在離最后透鏡表面SL160mm。這樣允許有充足的余地使該附件的出射光瞳與無焦附件附著的原始透鏡的入射光瞳匹配(見圖28)。在下面的例子中，S#=表面編號(hào)，TYPE=表面類型(S卩，標(biāo)準(zhǔn)為ST，非球面為ASPH)，R=半徑，T=厚度，DIA=透鏡直徑，OBJ=物，頂=像，INF=無限遠(yuǎn)，STO=孔徑光闌，和PAR=傍軸。所有測(cè)量都以毫米為單位，除非另外指出。非球面表面由如下方程式描述Z=r2/(R(1+(I-(1+k)r2/R2)1/2))+C4*r4+C6*r6+C8*r8+C10*r10+C12*r12+C14*r14+Cl6r16這里Z是沿光軸方向從極坐標(biāo)子午平面(polartangentplane)測(cè)量的位移，r是徑向坐標(biāo)，R是基礎(chǔ)曲率半徑，k是圓錐常數(shù)，而Ci是第i階非球面形變常數(shù)。#llI無焦附件10的例I示于圖10，并有如下透鏡方案__例I的，鏡設(shè)計(jì)方，__表面號(hào)碼表面類型半徑厚度_____直徑物__無限遠(yuǎn)無限遠(yuǎn)無限遠(yuǎn)__-__0I標(biāo)準(zhǔn)88.154N-PSK5348權(quán)利要求1.一種無焦伽利略附件透鏡，沿光軸包括第一透鏡組，有總的負(fù)光焦度；第二透鏡組，有總的正光焦度，并被相對(duì)于第一透鏡組安排，以定義伽利略配置；和出射和入射光瞳，具有定義光瞳放大率PM=Dex/Den>4的相應(yīng)直徑Dex和Den。2.按照權(quán)利要求I的無焦伽利略附件，其中PM^6。3.按照權(quán)利要求I的無焦伽利略附件，其中PM^8。4.按照權(quán)利要求I的無焦伽利略附件，其中PM^10。5.按照權(quán)利要求I的無焦伽利略附件，其中該第一透鏡組有第一表面，該第二透鏡組有最后表面，該第一和最后表面之間的軸向距離定義頂點(diǎn)長(zhǎng)度VL;離軸光線ORl，它與光軸成1°角進(jìn)入該系統(tǒng)，并在離光軸高度Hl處與前表面相交，且在光軸處與最后表面SL相交，據(jù)此定義長(zhǎng)度參數(shù)LP=VL/H1>200。6.按照權(quán)利要求5的無焦伽利略附件，其中LP>300。7.按照權(quán)利要求6的無焦伽利略附件，其中LP>500。8.按照權(quán)利要求7的無焦伽利略附件，其中LP>700。9.按照權(quán)利要求6的無焦伽利略附件，其中該第一透鏡組有第一表面，該第二透鏡組有最后表面，該第一和最后表面之間的軸向距離定義頂點(diǎn)長(zhǎng)度VL;離軸光線ORl，它與光軸成1°角進(jìn)入該系統(tǒng)，并在離光軸高度Hl處與前表面相交，且在光軸處與最后表面SL相交，據(jù)此定義長(zhǎng)度參數(shù)LP=VL/H1>300。10.按照權(quán)利要求2的無焦伽利略附件，還包含在選定成像波長(zhǎng)的約0.2個(gè)波和2.5個(gè)波之間的球差量SA。11.按照權(quán)利要求10的無焦伽利略附件，還包含在約0.7個(gè)波和I個(gè)波之間的球差量SA012.按照權(quán)利要求I的無焦伽利略附件，其中該第一透鏡組包括至少一個(gè)負(fù)彎月透鏡元件。13.按照權(quán)利要求12的無焦伽利略附件，其中該第二透鏡組包括至少一個(gè)負(fù)透鏡元件和至少一個(gè)正透鏡元件。14.按照權(quán)利要求13的無焦伽利略附件，其中該第二透鏡組由兩個(gè)負(fù)透鏡元件和兩個(gè)正透鏡元件組成。15.—種成像系統(tǒng),包括有原始透鏡的照相機(jī)；和權(quán)利要求I的無焦附件，可操作地耦連到該原始透鏡。16.按照權(quán)利要求15的成像系統(tǒng)，其中該原始透鏡具有包含較短端和較長(zhǎng)端的變焦范圍，且其中該原始透鏡被安排在與它的變焦范圍的較短端相比更靠近它的變焦范圍的較長(zhǎng)端處。17.一種成像系統(tǒng)，包括有原始透鏡的照相機(jī)；和權(quán)利要求4的無焦附件，可操作地耦連到該原始透鏡。18.一種成像系統(tǒng)，包括有原始透鏡的照相機(jī)；和權(quán)利要求5的無焦附件，可操作地耦連到該原始透鏡。19.一種成像系統(tǒng),包括有原始透鏡的照相機(jī)；和權(quán)利要求7的無焦附件，可操作地耦連到該原始透鏡。20.一種成像系統(tǒng)，包括有原始透鏡的照相機(jī)；和權(quán)利要求9的無焦附件，可操作地耦連到該原始透鏡。全文摘要一種無焦伽利略附件透鏡(10)被公開，其透鏡沿光軸(AL)包括有總的負(fù)的光焦度的第一透鏡組(108)和有總的正的光焦度的第二透鏡組(109)。該第一和第二透鏡組被安排成定義伽利略配置。該透鏡還有按孔徑光闌(110)定義的出射和入射光瞳，有定義光瞳放大率PM＝DEX/DEN＞4的相應(yīng)的直徑DEX和DEN，而在一些實(shí)施例中PM＞10。該無焦伽利略附件透鏡還有由LP＞200定義的長(zhǎng)度參數(shù)，而在一些實(shí)施例中LP＞700。該無焦伽利略附件的極端長(zhǎng)度，允許用于遠(yuǎn)處的或難以拍攝的物體的攝影或拍攝，同時(shí)還提供相對(duì)大的景深。文檔編號(hào)G02B13/00GK102625920SQ201080025538公開日2012年8月1日申請(qǐng)日期2010年4月19日優(yōu)先權(quán)日2009年4月27日發(fā)明者J·A·弗拉齊爾,J·B·卡爾德威爾申請(qǐng)人:Fm-資產(chǎn)控股有限公司