[发明专利]光学系统的光阑装置

说明书

本发明涉及一种光学系统，特别是涉及一种光学系统所用的光阑装置。

在现有的光学系统中，诸如照相机、望远镜、摄录机等光学系统的结构设计，会由于光阑装置引起的衍射效应而受到很大限制。尤其当光束通过一狭缝区域时，必会产生这类衍射。在许多情况下，一些光学系统常常要利用狭缝区域接收光。于是，就有了美国专利No.5,148,315公开的一种减少光衍射的实例。以下将说明上述专利减少光衍射的方法和装置。

图1是表示减少光学系统衍射效应的现有方法和装置的侧视图。

如图1所示，具有平行侧面且对光的相位无影响的板14被放置在窄缝1的内侧。窄缝1的宽度A是一个高斯直径。接收光的屏幕2的一侧有一个消衍射透镜13。光通过消衍射透镜13后，依据所通过的区域而得到相应的相位滞后。这种相位滞后的详细情况是公知的。所以与其有关的公式的详细说明在此省略。一个与消衍射透镜13的假想衍射波前形状相对应的函数被表示为D(x)，它是一个表示关于Z轴对称公布的平滑曲线的函数。函数D(x)随变量x而变。为了找到光通过狭缝所形成的波前形状，并从而得到D(x)，可以采取利用一般光学书籍所记载的计算机模拟或精确光学函数的方法。初始形状的函数用F(x)表示。通过利用上述两个函数，可以得到超聚集透镜轮廓的函数S_L(X)。消衍射透镜可以根据这些公式进行设计。通过该方法设计的消衍射透镜补偿衍射效应的方法，就好比对卫星来说重力与离心力相互抵消了一样，因为卫星所受的这两个力大小相等，方向相反。即上述已有技术的发明为了抵消入射光通过狭缝1时所引起的相位差，而改变了入射到狭缝1的光之相位。于是，可以减少衍射效应。

在上述消衍射透镜中，存在有设计过程较为复杂且在使用消衍射透镜时狭缝的尺寸必须固定等缺陷。因此，这些缺点使该消衍射透镜难以用于多种光学系统的光阑装置中，尤其象照相机、摄录机等等一些要考虑光强受控问题的系统。

本发明的目的是提供一种减少光学系统光阑装置所产生的衍射的灰(ND)滤光片。

本发明的另一个目的是提供一种其上设置有灰(ND)滤光片的光学系统的光阑装置。

为了实现上述目的，本发明的带有灰滤光片的光学系统的光阑装置包括：

一光阑元件，包括有上翼片和下翼片，上、下翼片端部形成有用以控制光强的切口部分；所述上翼片和下翼片彼此相交，以在其间形成一个孔径；

一个设置在光阑元件上的灰滤光片，用以顺序地改变通过的光强。

这样，借助于使用本发明的带有ND滤光片的光阑装置，可以制成易于进行光强控制的光学系统，这是因为ND滤光片被分成了分别有不同透射率的多个区段。由于通过使用ND滤光片能够在光阑装置孔径不减小的情况下得到所需光强，所以可以防止由光阑装置的小孔径尺寸而引起的衍射。而且，采用从一端到另一端透射率连续变化的ND滤光片，能够简化光学系统结构，并可对其进行精确控制。

通过参考附图对本发明优选实施例进行详细说明，其上述目的及其它优点将变得更为清楚，其中：

图1是表示现有的减少衍射效应装置的侧视图；

图2是表示本发明一个实施例的带有ND滤光片的光阑装置的正视图；

图3是表示图2中带有透射率呈离散变化的ND滤光片的上翼片细部图；

图4是说明图2中带有ND滤光片的光阑装置的效果的视图；

图5是说明带有ND滤光片的光阑装置在不产生衍射的最小孔径状态下之效果的视图；

图6是表示带有透射率呈连续变化的ND滤光片的上翼片细部图。

本发明的优选实施例将参考附图进行说明。

图2是本发明一个实施例的带有灰(ND)滤光片的光阑装置的正视图。本发明实施例的光阑装置20包括：上翼片21、下翼片22和一个ND滤光片。切口部分23以相同的形状形成在上下翼片21和22各自的端头。当光阑装置20闭合时，上下翼片21和22可以彼此相交。ND滤光片24安置在上翼片21或下翼片22的后部。切口部分23的一端与ND滤光片24的一端重合。

图3是表示图2中带有透射率呈离散变化的ND滤光片的上翼片细部图。ND滤光片分成多个区段，比如四个区段A、B、C和D，它们的透射率各不相同。例如，A、B、C和D段的透射率分别为90％、70％、50％和30％。这些透射率仅仅是一种举例，也可以根据需要进行改变。改变时，相邻区段透射率之间的差值最好限制在20％之内。当差值大于20％时，可能会在这些区段的交界处产生衍射。