[发明专利]用于减小物镜焦距的光学连接件

说明书

优先权声明

本申请依据35U.S.C§119(e)，要求2011年9月13日提交的申请号为61/573,847的美国临时申请的优先权，该美国临时申请通过引用并入本文中。

技术领域

本公开针对一种设置于物镜的像侧以减小物镜的焦距及焦比的光学连接件。本发明特别适于使用于大格式尺寸的被设计有较长工作距离的物镜适应于具有较小格式尺寸以及较小可容许工作距离的相机。

背景技术

本领域都熟知为35mm SLR相机(“SLR镜头”)而设计的镜头，自从20世纪50年代以来已制造出数百万计的此类镜头。这些镜头的一个重要特征是它们必须具有一个足够长的工作距离以允许反射镜在光路里摆动从而将图像引导至取景器系统。

用于增加SLR镜头的焦距的光学连接件也为大家所熟知，并且通常被称为“增距镜(teleconverter)”。增距镜是一种具有负光焦度的设置于物镜的像侧以增加物镜焦距的光学结构。增距镜几乎经常被设计为保持足够的工作距离从而与单反镜头相机一起使用。不幸的是，增距镜具有若干不良的副作用，其包括：1)它们增加了物镜的焦比，从而减小了物镜+增距镜系统的“速度”；2)它们放大了物镜的像差，从而减小了该系统的光学性能。

用于减小物镜焦距的光学连接件也为大家所熟知。它们有：1)设置于物镜物侧的无焦连接件；2)设置于物镜的像平面之后的重新成像系统；以及3)设置于物镜和像之间的正光焦度透镜组。本公开属于第三种类型。这种类型的焦距减小器具有若干潜在的优点，其包括：1)孔径比减小了；2)当以较小格式使用时，在很大程度上可保持物镜的视场；3)与单独使用物镜相比，物镜-连接件系统的顶点长度可以更小；4)后端连接件的尺寸和重量可以比无焦前端连接件的尺寸和重量小得多；5)与单独使用物镜相比，物镜-连接件系统的主光线角度可以被明显地减小；以及6)物镜的像差可以被缩小，从而增加最终图像的分辨率和对比度。

虽然存在这些潜在的优点，但由于设计和实施的诸多挑战，用于减小摄影物镜焦距的后端连接件却非常罕有。这些挑战中最主要的就是，具有相当简单构造的后焦减小器趋向于将系统的工作距离减小到一个显著的度，因而使得它们不适于与单反镜头相机一起使用。用于消除这个缺陷的精细的倒置远摄结构在US专利5,499,069中被公开，但这一解决方案非常复杂，并且不适于大孔径(例如，小孔径比)。

后焦减小器另外一个问题是它们固有地要遭受大的未校正的场曲。这在US专利2,186,605以及4,264,151中所公开的焦距减小器中被引人注目地显示。US专利4,264,151中公开的焦距减小器也要遭受非常大量的桶形畸变。更多近来的例子，比如那些公开于US专利4,634,235,4,830,474以及6,373,638的装置都被合理地校正好场曲，但是当用于大孔径时，它们遭受大量的球差。

近来电子取景器发展的结果是一种新型的不需要反射镜的可换镜头的相机。这样的相机通常被称为“无反射镜相机”，并且与具有类似图像尺寸的SLR相机相比，典型地，它们具有非常短的透镜法兰到像平面的距离。无反射镜相机的例子包括由奥林巴斯和松下制造的微型4/3相机、索尼NX系列相机、以及三星NX系列相机。法兰距离(flange distance)——从透镜法兰到像平面的距离——在所有这些相机里都比较地小。

微型4/3相机中法兰距离大约为20mm，并且索尼Nex相机中法兰距离大约为18mm。相比之下，具有尼康F接环的35mm SLR相机中的法兰距离为46.5mm。35mm SLR相机和无反射镜相机的法兰距离之间巨大的差异允许设计并实现宽范围的适配器来将35mm SLR镜头安装到无反射镜相机上。然而，目前开发的适配器中还没有一个适配器减小附接的35mm SLR镜头的焦距。

因此，需要光学连接件来减小物镜的焦距，其中所述光学连接件与所述物镜一起，在大视场、大孔径下，具有非常高的图像质量。另外还需要这样一种尽可能紧凑的、可易于制造并且允许使多种SLR镜头适应于各种无反射镜相机的适配器。

发明内容

本公开针对一种设置于物镜的像侧以减小物镜的焦距及焦比的光学连接件。本公开特别适于使用于大格式尺寸的被设计有较大工作距离的物镜适应于具有更小格式尺寸以及比较小可容许工作距离的相机。根据本公开设计的光学连接件在大视场、大孔径下，具有非常高的图像质量。特别地，这些连接件同时较好地校正所有主要像差：球差，彗差，场曲，像散以及畸变。

本公开的一个方面是一种与物镜一起使用的焦距减小连接件，其从物侧到像侧依次具有：