專利名稱：具有可調(diào)整光闌的雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡的制作方法
對(duì)具有關(guān)的臨時(shí)專利申請(qǐng)的交叉參考本專利申請(qǐng)根據(jù)USC35§119(e)的規(guī)定提出對(duì)于2001年12月26日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/343,662優(yōu)先權(quán)要求。該臨時(shí)專利申請(qǐng)的內(nèi)容已在本文中被全面引用。
本發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡，尤其是，下文中將闡述，涉及一種具有可調(diào)整的光闌因而具有基本上恒定的亮度的雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡。
本發(fā)明背景授予Ellis I.Betensky的美國(guó)專利5371,626、5,500,769、5,532,875以及5,499,140揭示了一種具有一個(gè)用于在望遠(yuǎn)鏡的低放大率(視野較寬)與高放大率(視野較窄)之間進(jìn)行快速轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)的雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡，本文將引用這些專利的內(nèi)容。在下文中，本發(fā)明的說(shuō)明將結(jié)合這些專利的那種基本結(jié)構(gòu)即具有固定的和可運(yùn)動(dòng)的部件的雙筒望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行。應(yīng)該理解，本發(fā)明也適用于具有其它結(jié)構(gòu)的雙放大率望遠(yuǎn)鏡。
在一個(gè)具有不可調(diào)孔徑光闌(aperture stop)(例如孔徑光闌是由望遠(yuǎn)鏡的物鏡所限定)的雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡被從其低放大率位置(例如5X位置)轉(zhuǎn)換到其高放大率位置(例如10X位置)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡的出射光瞳的直徑將發(fā)生很大變化，因而使用者看見(jiàn)的圖像的亮度也發(fā)生變化。具體地說(shuō)，望遠(yuǎn)鏡的出射光瞳的尺寸將減小一個(gè)等于低放大率對(duì)高放大率之比的量。
例如，下文將圖示說(shuō)明，按照本發(fā)明的某些方面，出射光瞳的直徑可保持在一個(gè)3mm或更小一些的數(shù)值，以便得到高質(zhì)量的圖像而又不必用過(guò)分復(fù)雜因而昂貴的光學(xué)系統(tǒng)。如果一個(gè)具有不可調(diào)孔徑光闌的雙筒望遠(yuǎn)鏡在其低放大率位置具有這樣一個(gè)出射光瞳，那么在其高放大率位置其出射光瞳直徑僅為1.5mm，就是2∶1(例如10X對(duì)5X)的雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡。對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，出射光瞳的尺寸的減小及其造成的亮度的降低是明顯的，也是很討厭的，尤其是，在能夠在其兩個(gè)放大率之間快速轉(zhuǎn)換的雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡(這是較佳的)中，這種情況尤其明顯。相比之下，那種可變焦距望遠(yuǎn)鏡在其放大率調(diào)整范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)相對(duì)較慢，因而對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，其亮度隨放大率增大的降低不明顯因而也不那么令人討厭。
換一種方式來(lái)看，可以針對(duì)高放大率位置選擇出射光瞳的尺寸，并允許它在低放大率位置變得較大。但是就低成本雙筒望遠(yuǎn)鏡而言，這將是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樵诔錾涔馔叽缭龃髸r(shí)很難在低放大率位置校正像差。解決這一問(wèn)題的一個(gè)辦法是在高放大率位置用小的出射光瞳，例如像上述那樣的直徑為1.5mm的出射光瞳。但是，這種變通的作法不是很有吸引力，因?yàn)檫@樣的望遠(yuǎn)鏡在高放大率位置時(shí)在較暗的光線中的性能將不好，而且在低和高放大率之間亮度的變化對(duì)使用者來(lái)說(shuō)也將很明顯。
本發(fā)明致力于解決雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡的低和高放大率之間的這一亮度差異問(wèn)題，并且提供一種既能解決這一問(wèn)題又容易以低成本大批量制造的光學(xué)機(jī)械系統(tǒng)。
本發(fā)明概述按照本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種可以傳輸光線并具有第一和第二兩個(gè)設(shè)定點(diǎn)(setting)的光學(xué)系統(tǒng)，第一設(shè)定點(diǎn)提供放大率M1，而第二設(shè)定點(diǎn)提供放大率M2，其中(i)M2/M1＞1.0；(ii)所述系統(tǒng)的出射光瞳的直徑對(duì)于第一設(shè)定點(diǎn)為D1，而對(duì)于第二設(shè)定點(diǎn)為D2；(iii)D2和D1大致相同(即1.0＜D1/D2＜1.5)；以及(iv)第一和第二設(shè)定點(diǎn)是這種光學(xué)系統(tǒng)的僅有的?？课恢?rest position)。
按照本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供一種可以傳輸光線并具有第一和第二兩個(gè)設(shè)定點(diǎn)的光學(xué)系統(tǒng)，第一設(shè)定點(diǎn)提供放大率M1，而第二設(shè)定點(diǎn)提供放大率M2，其中
(i)M2/M1＞1.0；(ii)第一和第二設(shè)定點(diǎn)是這種光學(xué)系統(tǒng)的僅有的?？课恢?；以及(iii)該光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)兩位置孔徑光闌(two position aperture stop)，該孔徑光闌在所述系統(tǒng)處于第一設(shè)定點(diǎn)時(shí)比在所述系統(tǒng)處于第二設(shè)定點(diǎn)時(shí)限制更多的光線。
在本發(fā)明的這一方面的幾個(gè)較佳實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)物鏡和一個(gè)目鏡，兩位置孔徑光闌是在物鏡與目鏡之間，并且它離物鏡更近。
按照本發(fā)明的第三方面，本發(fā)明提供一種可傳輸光線的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)具有一個(gè)光圈的光圈組件(aperture assembly)，該光圈組件具有兩個(gè)方位，在其中一個(gè)方位該光圈限制光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€的量(限制光線方位)，而在其中另一個(gè)方位該光圈不限制光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€的量(非限制光線方位)；(b)一個(gè)第一機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)用于使該光圈組件在限制光線方位與非限制光線方位之間運(yùn)動(dòng)，該第一機(jī)構(gòu)具有一個(gè)運(yùn)動(dòng)路徑，該路徑包括對(duì)應(yīng)于限制光線方位的第一停靠位置和對(duì)應(yīng)于非限制光線方位的第二?？课恢?；(c)一個(gè)第二機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有一個(gè)彈簧，該彈簧(1)被構(gòu)造成能把第一機(jī)構(gòu)偏壓于第一?？课恢没蛘咂珘河诘诙？课恢?；(2)一旦第一機(jī)構(gòu)沿著其運(yùn)動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)超過(guò)了一個(gè)第一位置就使第一機(jī)構(gòu)自動(dòng)地轉(zhuǎn)換到所述第一停靠位置；(3)一旦第一機(jī)構(gòu)沿著其運(yùn)動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)超過(guò)了一個(gè)第二位置就使所述第一機(jī)構(gòu)自動(dòng)地轉(zhuǎn)換到所述第二?？课恢?；以及(d)一個(gè)第三機(jī)構(gòu)(例如扳鈕開(kāi)關(guān)17、力傳遞構(gòu)件62和光圈71)，該機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成(i)在第一機(jī)構(gòu)處在其第一?？课恢脮r(shí)可使第一機(jī)構(gòu)在第一停靠位置與所述第二位置之間運(yùn)動(dòng)；以及(ii)在第一機(jī)構(gòu)處在其第二?？课恢脮r(shí)可使第一機(jī)構(gòu)在第二?？课恢门c所述第一位置之間運(yùn)動(dòng)。
按照本發(fā)明的第四方面，本發(fā)明提供一種可傳輸光線的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
(a)傳輸光線的透鏡組件(例如物鏡19)；(b)一個(gè)用于移動(dòng)透鏡組件以使光學(xué)系統(tǒng)聚焦的聚焦系統(tǒng)；(c)一個(gè)接收來(lái)自透鏡組件的光線的光圈組件，該光圈組件包括一個(gè)具有兩個(gè)方位的光圈，在其中一個(gè)方位該光圈限制光線傳輸(限制光線方位)，而在另一個(gè)方位光圈不限制光線傳輸(非限制光線方位)；以及(d)用于在兩個(gè)方位之間轉(zhuǎn)換光圈組件的光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如本發(fā)明的第三方面的第一、第二和第三機(jī)構(gòu))；其中，在聚焦系統(tǒng)使透鏡組件運(yùn)動(dòng)時(shí)它也使光圈組件運(yùn)動(dòng)，但不改變光圈組件的方位。
在本發(fā)明的這一方面的幾個(gè)較佳實(shí)施例中，光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件(例如構(gòu)件41)，該構(gòu)件允許光圈組件在聚焦系統(tǒng)使透鏡組件和光圈組件運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中保持其方位。
在另幾個(gè)較佳實(shí)施例中，光圈組件包括至少一個(gè)長(zhǎng)槽(例如長(zhǎng)槽53)，并且可運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件包括至少一個(gè)在該至少一個(gè)長(zhǎng)槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)的銷(xiāo)子(例如銷(xiāo)子55)。
在再幾個(gè)較佳實(shí)施例中，該光學(xué)系統(tǒng)還包括一個(gè)筒殼(例如物鏡筒殼29)，該筒殼包括至少一個(gè)斜面(例如斜面57)，該斜面接觸于可運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件(例如接觸于構(gòu)件41的銷(xiāo)子55)并引導(dǎo)該構(gòu)件，以便在光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在兩個(gè)方位之間轉(zhuǎn)換光圈組件的過(guò)程中使光圈組件從非限制光線方位運(yùn)動(dòng)到限制光線方位。
按照本發(fā)明的第五方面，本發(fā)明提供一種可傳輸光線的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)一個(gè)包括一個(gè)光圈的光圈組件，該光圈組件具有兩個(gè)方位，在其中一個(gè)方位光圈限制光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€的量(限制光線方位)，而在其中另一個(gè)方位光圈不限制光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€的量(非限制光線方位)；以及(b)一個(gè)用于使該光圈組件在兩個(gè)方位之間轉(zhuǎn)換的光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如本發(fā)明的第三方面的第一、第二、和第三機(jī)構(gòu))，該機(jī)構(gòu)包括一個(gè)彈簧(例如扭力彈簧59)，在光圈組件處在限制光線方位時(shí)該彈簧把光圈組件偏壓于所述限制光線方位，而在光圈組件處在非限制光線方位時(shí)該彈簧把光圈組件偏壓于所述非限制光線方位。
按照本發(fā)明的第六方面，本發(fā)明提供一種可傳輸光線的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)一個(gè)包括一個(gè)光圈的光圈組件，該光圈組件具有兩個(gè)方位，在其中一個(gè)方位光圈限制光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€的量(限制光線方位)，而在其中另一個(gè)方位光圈不限制光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€的量(非限制光線方位)；(b)一個(gè)用于使光圈組件在所述兩個(gè)方位之間轉(zhuǎn)換的光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如本發(fā)明的第三方面的第一、第二、和第三機(jī)構(gòu))，該光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有對(duì)應(yīng)于限制光線方位的第一停靠位置和對(duì)應(yīng)于非限制光線方位的第二?？课恢?；以及(c)一個(gè)包括至少一個(gè)斜面(例如斜面57)的筒殼(例如物鏡筒殼29)，該斜面接觸于光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便在所述光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)從其第二?？课恢孟蚱涞谝煌？课恢眠\(yùn)動(dòng)的過(guò)程中把光圈組件從非限制光線方位引導(dǎo)到限制光線方位。
在本發(fā)明的這一方面的幾個(gè)較佳實(shí)施例中，該斜面是階梯形的。
按照本發(fā)明的第七方面，本發(fā)明提供一種可傳輸光線的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有一個(gè)出射光瞳并且包括(a)傳輸光線的透鏡組件(例如物鏡19)；(b)一個(gè)用于使透鏡組件移動(dòng)以使該光學(xué)系統(tǒng)聚焦的聚焦系統(tǒng)；以及(c)一個(gè)接收來(lái)自透鏡組件的光線的光圈組件，該光圈組件具有兩個(gè)設(shè)定點(diǎn)，在這兩個(gè)設(shè)定點(diǎn)該光圈組件對(duì)光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€的限制量不同；其中，在聚焦系統(tǒng)使透鏡組件運(yùn)動(dòng)時(shí)它也使光圈組件運(yùn)動(dòng)，以使得在聚焦過(guò)程中該光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的尺寸基本上保持恒定。
按照本發(fā)明的第八方面，本發(fā)明提供一種用于使光學(xué)系統(tǒng)在一個(gè)較低的放大率設(shè)定點(diǎn)與一個(gè)較高的放大率設(shè)定點(diǎn)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的方法，該方法包括(a)提供一個(gè)具有對(duì)應(yīng)于較低的放大率設(shè)定點(diǎn)的第一停靠位置和對(duì)應(yīng)于較高的放大率設(shè)定點(diǎn)的第二?？课恢玫霓D(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)具有在第一停靠位置與第二?？课恢弥g的運(yùn)動(dòng)路徑；以及(b)一旦該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)沿著其運(yùn)動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)超過(guò)了一個(gè)第一位置該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)就自動(dòng)轉(zhuǎn)換到所述第一?？课恢?，以及，一旦該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)沿著其運(yùn)動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)超過(guò)了一個(gè)第二位置該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)就自動(dòng)轉(zhuǎn)換到所述第二?？课恢谩?br> 在本發(fā)明的這一方面的幾個(gè)較佳實(shí)施例中，自動(dòng)轉(zhuǎn)換是由一個(gè)扭力彈簧(例如跨越彈簧73)促成的。
按照本發(fā)明的上述各個(gè)方面中的每一方面，這種光學(xué)系統(tǒng)較佳地具有兩個(gè)放大率(M1和M2)以及兩個(gè)對(duì)應(yīng)的出射光瞳直徑(D1和D2)，它們滿足至少下列關(guān)系之一并且最好是滿足所有下列關(guān)系M2/M1＞1.5；和/或(D1·M1)/(D2·M2)＜1.0；和/或(D1·M1)/(D2·M2)＜0.75。
例如，對(duì)于下面提出的規(guī)定，M2/M1近似為2(例如為1.9)，以及(D1·M1)/(D2·M2)近似為0.6(例如為0.63)。
本發(fā)明的各個(gè)方面的上述概要中括號(hào)內(nèi)的附加說(shuō)明只是為了便于讀者的理解，而不能被認(rèn)為是也不應(yīng)該被解釋為限制本發(fā)明的范圍。更一般地說(shuō)，應(yīng)該理解，以上本發(fā)明的概述和下面本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明都只是示例性的，應(yīng)該被認(rèn)為是為理解本發(fā)明的特性和性質(zhì)提供了概要或框架。而且，還應(yīng)該理解，本發(fā)明的上述各個(gè)方面，包括它們的各較佳實(shí)施例，如果愿意，可以單獨(dú)應(yīng)用，也可以幾個(gè)方面或?qū)⑺懈鞣矫娼M合起來(lái)應(yīng)用。
本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將在下面的詳細(xì)說(shuō)明中闡述，對(duì)于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人，很容易從詳細(xì)說(shuō)明中理解并在實(shí)踐本發(fā)明中認(rèn)識(shí)到這些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。給出的附圖有助于進(jìn)一步理解本發(fā)明，這些附圖構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1A和1B是按照本發(fā)明構(gòu)造的光學(xué)系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖，它們分別表示光學(xué)系統(tǒng)處于其低和高放大率位置。這一實(shí)施例在目鏡部件21中采用一個(gè)消球差透鏡表面。
圖2A和2B是按照本發(fā)明構(gòu)造的光學(xué)系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖，它們分別表示光學(xué)系統(tǒng)處于其低和高放大率位置。這一實(shí)施例只采用球面透鏡表面。
圖3是按照本發(fā)明構(gòu)造的一個(gè)雙筒望遠(yuǎn)鏡的立體視圖。
圖4-10是表示圖3的雙筒望遠(yuǎn)鏡的機(jī)械方面的結(jié)構(gòu)。在這些圖中，為了表示得清楚，已經(jīng)去掉了望遠(yuǎn)鏡的對(duì)于理解圖示的機(jī)構(gòu)是沒(méi)有必要的那些構(gòu)成部件。并且，除圖3，4和9之外，只表示出望遠(yuǎn)鏡一側(cè)的部件(例如只表示出一個(gè)鏡筒)，這也是為了表示清楚起見(jiàn)。應(yīng)該理解各圖所示的功能和結(jié)構(gòu)適用于望遠(yuǎn)鏡的兩個(gè)鏡筒，并且兩個(gè)鏡筒的功能和動(dòng)作是同步的。具體地說(shuō)，圖5-8和10中所示的鏡筒在使用中將是位于使用者的右手邊。
圖4是一個(gè)聚焦機(jī)構(gòu)的立體圖。
圖5A和5C是物鏡筒殼的剖面圖，而圖5B是其立體圖，它裝有一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的光圈組件和一個(gè)物鏡(例如一個(gè)物鏡組)。
圖6A和6B分別是表示圖5的可運(yùn)動(dòng)光圈組件的限制光線方位和非限制光線方位的剖面圖，這里的方位是相對(duì)于物鏡筒殼而言，兩個(gè)方位分別用于望遠(yuǎn)鏡的低放大率設(shè)定點(diǎn)(圖6A)和高放大率設(shè)定點(diǎn)(圖6B)。
圖7A和7B是用于驅(qū)動(dòng)可運(yùn)動(dòng)的光圈組件的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的第一機(jī)構(gòu)(第一機(jī)械機(jī)構(gòu))的立體圖，該機(jī)構(gòu)分別處于其低放大率?？课恢?圖7A)和高放大率?？课恢?圖7B)。
圖8A和8B是用于驅(qū)動(dòng)可運(yùn)動(dòng)光圈組件的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的第二機(jī)構(gòu)(第二機(jī)械機(jī)構(gòu))的立體圖，該機(jī)構(gòu)分別處于其低放大率?？课恢?圖8A)和高放大率停靠位置(圖8B)。圖8C是第二機(jī)構(gòu)處于其高放大率停靠位置的端視圖。這些圖中表示出第二機(jī)構(gòu)使用了一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的跨越彈簧。
圖9A和9B表示出用于驅(qū)動(dòng)可運(yùn)動(dòng)的光圈組件的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的第三機(jī)構(gòu)(第三機(jī)械機(jī)構(gòu))，該機(jī)構(gòu)分別處于其低放大率?？课恢?圖9A)和高放大率?？课恢?圖9B)。
圖10A和10B表示出在為了使望遠(yuǎn)鏡聚焦而使物鏡筒殼運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)的物鏡可運(yùn)動(dòng)的光圈組件的保持其限制光線方位及其位置的能力。這一方位和位置的保持是重要的，因?yàn)樗梢员苊庠谕h(yuǎn)鏡在其低放大率設(shè)定點(diǎn)聚焦時(shí)圖像亮度的變化。圖10A表示出物鏡筒殼處在適于對(duì)一個(gè)遠(yuǎn)目標(biāo)進(jìn)行聚焦的位置，而圖10B表示出對(duì)一個(gè)近目標(biāo)進(jìn)行聚焦時(shí)筒殼的位置。在這兩個(gè)圖中可以看出，圖10A中的物鏡筒殼和望遠(yuǎn)鏡的目鏡之間的距離比圖10B中的小。在這兩個(gè)位置，可運(yùn)動(dòng)的光圈組件都保持與物鏡筒殼的遮光圈(diaphragm)接觸。
圖11A和11B表示出可調(diào)整的孔徑光闌，尤其是兩個(gè)位置的孔徑光闌的另一實(shí)施例，分別表示出其處于低放大率(圖11A)和高放大率(圖11B)狀態(tài)。
在以上各圖中，用類似的標(biāo)號(hào)標(biāo)示類似的或?qū)?yīng)的零件。各個(gè)元件和對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)列于表3。
本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明A.光學(xué)方面前已指出，本發(fā)明致力于解決雙方大率望遠(yuǎn)鏡在其高和低放大率設(shè)定點(diǎn)之間轉(zhuǎn)換時(shí)的亮度變化問(wèn)題。具體說(shuō)，本發(fā)明提供的光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳的尺寸(直徑)在兩個(gè)放大放大率設(shè)定點(diǎn)幾乎是相同的，例如，最大的出射光瞳與最小的出射光瞳之比較佳地是小于1.5，更佳地是小于1.4，最佳地是小于1.3，例如是大約1.2。
按照本發(fā)明，這一目的是通過(guò)減小光學(xué)系統(tǒng)在低放大率設(shè)定點(diǎn)處的光圈來(lái)實(shí)現(xiàn)。只能在兩個(gè)位置可以這樣作。其中之一是在出射光瞳處，但這是不實(shí)際的，因?yàn)槭褂谜咝枰阉难劬Ψ旁诔錾涔馔?。雖然使用者的眼睛在明亮的光線中將使系統(tǒng)的光圈縮小，但是望遠(yuǎn)鏡也常常在昏暗的光線中使用，它應(yīng)該在明亮的光線中使用時(shí)和在較暗的條件下使用時(shí)都能給出極好的圖像質(zhì)量。
另一個(gè)可用于縮小光圈的位置是在與出射光瞳共軛的平面處。對(duì)于低放大率位置和上述Betensky的專利中揭示的那種型式的望遠(yuǎn)鏡，這一平面是在靠近物鏡處，并且其位置隨著放大率改變到高放大率位置變化相當(dāng)大(向目鏡移動(dòng))。而且，對(duì)于Betensky的專利的大多數(shù)規(guī)定，在處于低放大率方式時(shí)這一平面位于物鏡之前好大距離處。用于縮小光圈這是一個(gè)不可取的位置，因?yàn)樗鼤?huì)使光學(xué)系統(tǒng)不必要地加長(zhǎng)。
因此，本發(fā)明的雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡的特點(diǎn)之一是對(duì)于其低放大率位置，望遠(yuǎn)鏡具有一個(gè)有意放在物鏡的后面很近處的光闌。具體地說(shuō)，這一孔徑光闌的位置是被限定在物鏡的后面(即在物鏡的出射光瞳那一側(cè))，之所以能夠這樣做，是因?yàn)橛猛哥R設(shè)計(jì)程序，諸如美國(guó)亞利桑那州Tucson市的Focus Software公司銷(xiāo)售的ZEMAX程序，把透鏡最佳化了。
以這一限定為條件，位于這一光闌后面的各光學(xué)部件應(yīng)該選擇和定位成能確保在望遠(yuǎn)鏡處于低放大率位置時(shí)這一光闌平面與出射光瞳互相共軛。如果這一條件得不到滿足，在縮小光學(xué)系統(tǒng)的光圈以控制低放大率下的出射光瞳直徑時(shí)將發(fā)生嚴(yán)重的圖像模糊。
除減小光學(xué)系統(tǒng)的總長(zhǎng)度之外，在系統(tǒng)中用可調(diào)的孔徑光闌而不是用不可調(diào)的孔徑光闌，特別是把望遠(yuǎn)鏡的物鏡作為孔徑光闌，這些作法都使得可以采用更大的物鏡?？紤]一下用于3mm的出射光瞳直徑的物鏡的尺寸就能明白這一點(diǎn)。對(duì)于作為非可調(diào)孔徑光闌的望遠(yuǎn)鏡物鏡和5X的低放大率，3mm的出射光瞳直徑對(duì)應(yīng)于直徑15mm的物鏡。相比之下，如下面給出的各例子所示，本發(fā)明的具有可調(diào)孔徑光闌的的望遠(yuǎn)鏡可以具有直徑達(dá)例如25mm的物鏡。這一直徑可用在高放大率位置并可使這一方式下的圖像亮度最大化，在昏暗的光線(例如陰暗的天氣)條件下這是特別重要的。在低放大率位置，物鏡的實(shí)際直徑比其全直徑(full diameter)小，但是由于在這一位置由可變的孔徑光闌所建立的出射光瞳的直徑為3mm，所以即使在昏暗的光線條件下使用者看到的圖像也是很亮的。當(dāng)然，在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中，也可以用直徑大于或小于25mm的物鏡。
圖1表示出按照本發(fā)明構(gòu)造的雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡的較佳形式。具體地說(shuō)，圖1A表示出光學(xué)系統(tǒng)處于其低放大率位置，而圖1B表示出光學(xué)系統(tǒng)處于其高放大率位置。用于具有圖1所示結(jié)構(gòu)的兩個(gè)實(shí)施例的ZEMAX格式的對(duì)應(yīng)規(guī)定列出于表1-1和表1-2。圖2和表2表示出另一實(shí)施例，其中全部透鏡都是球面的。表1-1、表1-2和表2中全部尺寸都是毫米。可以認(rèn)為表1-2的規(guī)定是當(dāng)前用于本發(fā)明的雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡的較佳規(guī)定。
表1-1、表1-2和表2的規(guī)定假定了一個(gè)12毫米的眼球凸度(eye relief)，并且把在低放大率位置的出射光瞳限制為3毫米。下面將會(huì)詳細(xì)討論，在功能上，高放大率位置處的出射光瞳的直徑是由物鏡的未受遮擋的孔徑來(lái)確定并且是大約2.5mm。這樣，最大出射光瞳的尺寸與最小出射光瞳的尺寸的比值是1.2。在這些規(guī)定中標(biāo)有STO的表面是在光闌位置的一個(gè)傍軸透鏡，用于表1-1和表2的焦距長(zhǎng)度是18.75mm，而用于表1-2的焦距長(zhǎng)度是10mm。在這些規(guī)定中包括了對(duì)使用者眼睛的光學(xué)系統(tǒng)的仿真。
應(yīng)該注意到本發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡，以表1-1、1-2和2中的規(guī)定為例，在位于望遠(yuǎn)鏡的目鏡透鏡組的物體側(cè)的每一透鏡組中最好采用顏色校正(colorcorrection)。這可以作出一個(gè)對(duì)放大率的變化不太敏感的全面平衡設(shè)計(jì)。具體地說(shuō)，望遠(yuǎn)鏡最好用一個(gè)雙合透鏡(doublet)作為用以改變望遠(yuǎn)鏡的放大率的運(yùn)動(dòng)鏡頭組。如表1-1和1-2的規(guī)定所示，望遠(yuǎn)鏡的目鏡透鏡組最好包括一個(gè)在用例如PMMA塑料制造的透鏡元件上的非球表面?；蛘?，如表2的規(guī)定所示，光學(xué)系統(tǒng)可以完全用球表面的透鏡。一般地說(shuō)，用至少一個(gè)非球表面是較佳的。非球表面可以是表1-1和1-2中所示的錐面，也可以是所需要的一般非球表面。
總括地說(shuō)，本發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡用最少的透鏡元件達(dá)到了極好的光學(xué)性能，例如，對(duì)于表1-1和1-2的實(shí)施例，總共只用8個(gè)透鏡元件，其中6個(gè)元件構(gòu)成雙合透鏡，這種透鏡很便于裝配進(jìn)加工完成的望遠(yuǎn)鏡內(nèi)。作為比較，一個(gè)固定焦距望遠(yuǎn)鏡具有至少5個(gè)透鏡元件，因此可以認(rèn)為，本發(fā)明的較佳實(shí)施例的望遠(yuǎn)鏡只增加了3個(gè)透鏡元件就實(shí)現(xiàn)了雙放大率。
通過(guò)在本發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡中采用一個(gè)或多個(gè)衍射表面還可以制成元件更少的雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡。例如，可以用一個(gè)具有衍射作用的正像元件(positiveelement)替換物鏡的雙合透鏡，衍射作用成形在或施加于該元件的表面之一上。對(duì)這一光學(xué)系統(tǒng)的其余的(甚至是全部)雙合透鏡可以進(jìn)行類似的替換。沿著同一思路，目鏡透鏡組的兩個(gè)透鏡元件可以用具有非球表面和衍射表面的一單個(gè)元件替換。的確，衍射表面本身可以起非球表面的作用，因此，目鏡透鏡組可以由一個(gè)其一側(cè)具有衍射表面而另一側(cè)具有衍射/非球表面的單個(gè)元件構(gòu)成。
對(duì)于表1-1的規(guī)定為低和高放大率位置計(jì)算的孔徑光闌的位置(5，6)分別示于圖1A和1B。在每一情況中，孔徑光闌都是定位于與系統(tǒng)的出射光瞳共軛的平面處。圖1的兩個(gè)圖形的比較表明，共軛于出射光瞳的平面基本上在兩個(gè)放大率位置之間移動(dòng)。
重要的是，應(yīng)注意到對(duì)于低放大率位置，只需要一個(gè)實(shí)體實(shí)體的孔徑光闌處于與出射光瞳共軛的平面的位置。這是因?yàn)榘凑毡景l(fā)明，對(duì)于高放大率位置，物鏡(或它的安裝環(huán))起著孔徑光闌的作用。特別是，為了避免物鏡過(guò)大，物鏡的無(wú)遮擋孔徑可選擇為比需要的小，以避免偏離軸線的光線的模糊成像。這可以做到而又不會(huì)產(chǎn)生暗淡的圖形，因?yàn)閷?duì)于高放大率位置，視野是較小的，因而以大的錐角進(jìn)入物鏡的光線的量也是很小的。對(duì)物鏡采用減小尺寸的無(wú)遮擋孔徑可以限制可穿過(guò)系統(tǒng)的軸向光束的尺寸，這樣就使物鏡起到一個(gè)孔徑光闌的作用。
因?yàn)楸景l(fā)明的望遠(yuǎn)鏡只對(duì)低放大率位置在共軛于出射光瞳的平面的位置采用一個(gè)實(shí)體的孔徑光闌，所以這種望遠(yuǎn)鏡的總體結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化，這是本發(fā)明的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。而且，這一實(shí)體的孔徑光闌本身可以具有簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗恍枰谕h(yuǎn)鏡處于低放大率位置時(shí)存在而到望遠(yuǎn)鏡處于高放大率位置時(shí)它不存在即可。特別是，這種實(shí)體的孔徑光闌不需要具有多個(gè)設(shè)定值的可變光闌，這可以降低望遠(yuǎn)鏡的成本。雖然最好是用一個(gè)構(gòu)造盡可能簡(jiǎn)單的實(shí)體的孔徑光闌，但是如果需要，在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中也可以用較復(fù)雜的構(gòu)造。
用在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中的適當(dāng)?shù)墓馊C(jī)構(gòu)(aperture mechanism)的例子結(jié)合本發(fā)明的機(jī)械方面的討論在下文闡述。
歸納一下本發(fā)明的光學(xué)方面，如上述所表明，光學(xué)方面的各較佳實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)包括(1)通過(guò)對(duì)低放大率位置采用可以在這一放大率下限制出射光瞳的尺寸的一個(gè)實(shí)體的孔徑光闌，在高放大率和低放大率下都具有極好的光學(xué)性能；(2)可以采用機(jī)械結(jié)構(gòu)比復(fù)雜且笨重的可變光圈遮光圈簡(jiǎn)單得多的孔徑光闌，這可以減小望遠(yuǎn)鏡的尺寸和降低其成本；(3)與用物鏡作為不可調(diào)孔徑光闌的對(duì)應(yīng)的雙筒望遠(yuǎn)鏡相比，本發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡的物鏡較大；以及(4)在望遠(yuǎn)鏡在其低和高放大率之間轉(zhuǎn)換過(guò)程中圖像的亮度保持相對(duì)穩(wěn)定。
B.機(jī)械方面用于產(chǎn)生可調(diào)孔徑光闌的特別可取的各種機(jī)構(gòu)示于圖3-10。概括地說(shuō)，這些圖表示出一個(gè)可調(diào)孔徑光闌，它包括一個(gè)實(shí)體的孔徑光闌，這個(gè)實(shí)體的孔徑光闌具有一個(gè)恒定的直徑并且可被移入和移出傳輸光線的光學(xué)系統(tǒng)的光路，這樣，這個(gè)系統(tǒng)的光圈就可被調(diào)整。這些圖表示出本發(fā)明的機(jī)械方面如何應(yīng)用于望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，應(yīng)該理解，這些機(jī)械方面可以應(yīng)用于各種傳輸光線的其他光學(xué)系統(tǒng)中。
圖3表示出按照本發(fā)明構(gòu)造的望遠(yuǎn)鏡13的外部結(jié)構(gòu)。望遠(yuǎn)鏡13具有由過(guò)橋11連接起來(lái)的兩個(gè)鏡筒9。過(guò)橋上的拇指轉(zhuǎn)輪15用于調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的焦距，而扳鈕開(kāi)關(guān)17用于在低放大率設(shè)定點(diǎn)與高放大率設(shè)定點(diǎn)之間改變望遠(yuǎn)鏡的放大率。每一鏡筒都具有裝在其一端的物鏡19和裝在其另一端目鏡21。與常規(guī)的結(jié)構(gòu)一樣，兩個(gè)目鏡之一包括一個(gè)瞄準(zhǔn)器調(diào)整環(huán)23。
雖然扳鈕開(kāi)關(guān)17是表示在過(guò)橋11的頂面上，但是這一開(kāi)關(guān)可以設(shè)置在望遠(yuǎn)鏡的其他部位，例如，可以設(shè)置在過(guò)橋11的底面上，或任一鏡筒的頂面或底面上。還有，雖然所示的是單個(gè)扳鈕開(kāi)關(guān)，但是用作改變望遠(yuǎn)鏡的放大率的操作機(jī)構(gòu)，可以用不止一個(gè)扳鈕開(kāi)關(guān)或一個(gè)或多個(gè)按鈕、滑動(dòng)開(kāi)關(guān)或類似的器件。下面將要討論，放大率轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)最好是手動(dòng)操作的，當(dāng)然，如果希望，也可以用電動(dòng)的(例如用電池供電)。例如，在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中可以用電池供電的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)。
圖4表示出圖1的聚焦拇指轉(zhuǎn)輪15的操作。更一般地說(shuō)，圖4表示出用于移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡的物鏡透鏡組的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(聚集系統(tǒng))的一個(gè)實(shí)施例。如該圖中所示，拇指轉(zhuǎn)輪15包括螺旋凸輪25，它嚙合于導(dǎo)軌27并使之作直線運(yùn)動(dòng)。望遠(yuǎn)鏡的每個(gè)鏡筒具有一個(gè)與之關(guān)聯(lián)的導(dǎo)軌。導(dǎo)軌27又連接于物鏡筒殼29，而物鏡筒殼在望遠(yuǎn)鏡的兩個(gè)鏡筒的筒殼內(nèi)移動(dòng)。
如圖5A、5B、和5C所示，物鏡筒殼29攜帶著物鏡19(例如雙合透鏡)以及可運(yùn)動(dòng)的光圈組件31(見(jiàn)下面的討論)。導(dǎo)軌27的直線運(yùn)動(dòng)使物鏡筒殼29進(jìn)而物鏡19作直線運(yùn)動(dòng)，于是改變望遠(yuǎn)鏡的焦點(diǎn)。應(yīng)該理解圖4和5的機(jī)構(gòu)僅是用于移動(dòng)透鏡組件的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)例子，在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中可以用各種其他的機(jī)構(gòu)。
圖6A和6B分別表示出對(duì)于低放大率設(shè)定點(diǎn)和高放大率設(shè)定點(diǎn)可運(yùn)動(dòng)的光圈組件相對(duì)于物鏡筒殼29的方位。在圖5B中可以看得很清楚，光圈組件31包括光圈32，其直徑按照上面已討論的本發(fā)明的光學(xué)方面確定。
在圖6A和6B中可以看出，對(duì)于低放大率設(shè)定點(diǎn)，光圈組件31是處在穿過(guò)望遠(yuǎn)鏡的光路內(nèi)(圖6A)，而對(duì)于高放大率設(shè)定點(diǎn)，光圈組件31是處在光路之外(圖6B)。這樣，在低放大率設(shè)定點(diǎn)，光圈組件31限制光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€的量(限制光線方位)，而在高放大率設(shè)定點(diǎn)，光圈組件31不限制光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€的量(非限制光線方位)。在這兩個(gè)圖中還可以看到，光圈組件的限制光線方位和非限制光線方位大致是互相垂直的(例如這兩個(gè)方位之間的角度較佳的是大于80°，例如最好是約85°)按照本發(fā)明的較佳實(shí)施例，是用一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(這里也可把它稱為“光圈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)”)使光圈組件在其限制光線方位與非限制光線方位之間轉(zhuǎn)換，較佳的是這個(gè)光圈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由第一、第二、和第三三個(gè)機(jī)構(gòu)組成，其例子分別示于圖7、8和9。
圖7表示出可運(yùn)動(dòng)的光圈組件31的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一實(shí)施例，其中圖7A表示它處在低放大率?？课恢?，圖7B表示它處在高放大率?？课恢?。這一機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)桿33、包括套管37的透鏡架35、輸入聯(lián)接件64、移動(dòng)滑軌39以及可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件41。透鏡架35可帶著可運(yùn)動(dòng)透鏡組件43一起運(yùn)動(dòng)，后者的運(yùn)動(dòng)就可改變望遠(yuǎn)鏡的放大率。
應(yīng)該注意到雖然透鏡架35、套管37、輸入聯(lián)接件64、移動(dòng)滑軌39都是表示為單獨(dú)的零件，但是這些零件中的幾個(gè)可以組合成一個(gè)零件，甚至如果愿意，可以把所有這些零件組合成一個(gè)零件。(更一般地說(shuō)，這些圖中所表示的各零件的結(jié)構(gòu)形狀是表示現(xiàn)在較佳的結(jié)構(gòu)形狀，而不應(yīng)理解為是以任何方式限制本發(fā)明的范圍。)但是，應(yīng)該將透鏡架35、套管37、輸入聯(lián)接件64、移動(dòng)滑軌39互相剛性地連接在一起，以便它們能使可運(yùn)動(dòng)透鏡組件43和光圈組件31同步地移動(dòng)。
圖7中還表示出物鏡19和目鏡21以及中間的透鏡元件45和棱鏡47(例如Porro或Pechan棱鏡，圖中所示的就是Pechan棱鏡)。所有這些零件在光學(xué)系統(tǒng)的低放大率?？课恢门c高放大率?？课恢弥g轉(zhuǎn)換過(guò)程中保持固定不動(dòng)，因此，通過(guò)比較圖7A和7B中第一機(jī)構(gòu)的可運(yùn)動(dòng)零件相對(duì)于這些固定零件的位置，可以很容易地理解這一第一機(jī)構(gòu)的動(dòng)作原理。
特別是，在這些圖中可以看到，在第一機(jī)構(gòu)從其低放大率?？课恢?圖7A)向其高放大率?？课恢?圖7B)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，在各圖中套管37沿著導(dǎo)桿33從左向右滑動(dòng)。透鏡架35上具有一個(gè)與套管37位置相反的U形缺口43，該缺口騎在導(dǎo)桿34上，用以防止透鏡架35繞導(dǎo)桿33轉(zhuǎn)動(dòng)。
下面結(jié)合圖8和9討論使套管37作從左向右移動(dòng)的力。此刻，我們將討論圖7的從左向右移動(dòng)怎樣使光圈組件31從其限制光線方位(圖7A)轉(zhuǎn)換到其非限制光線方位(圖7B)。
圖5A中表示得最清楚，光圈組件31是可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在銷(xiāo)軸49上，而銷(xiāo)軸49固定于物鏡筒筒殼29。還是如該圖所示，光圈組件31包括具有兩個(gè)臂的導(dǎo)架51，其每個(gè)臂上具有長(zhǎng)槽53，第一機(jī)構(gòu)的可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件41上的兩個(gè)銷(xiāo)軸55分別配合在對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)槽53內(nèi)。由于用這一結(jié)構(gòu)，在移動(dòng)滑軌39和可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件41在圖7中從左向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，銷(xiāo)軸55在長(zhǎng)槽53內(nèi)向右運(yùn)動(dòng)并且通過(guò)它們與導(dǎo)架51接觸把光圈組件31拉到它的非限制光線方位(圖7B)。
為了能夠把光圈組件31從圖7B的非限制光線方位可靠地轉(zhuǎn)換到圖7A的限制光線方位(就是使第一機(jī)構(gòu)從右向左運(yùn)動(dòng))，物鏡筒殼29包括斜面57(見(jiàn)圖5C)，用以引導(dǎo)可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件41的銷(xiāo)軸55。如圖5C所示，斜面57是階梯形的。借助這些階梯斜面，在第一機(jī)構(gòu)從右向左運(yùn)動(dòng)即從圖7B走向圖7A的過(guò)程中，銷(xiāo)軸55在長(zhǎng)槽53內(nèi)運(yùn)動(dòng)并與導(dǎo)架51接觸而迫使光圈組件31向下轉(zhuǎn)動(dòng)到其限制光線方位。
除階梯斜面57之外，在圖6A和6B中可以清楚地看到(圖10A和10B中也可以看到)，第一機(jī)構(gòu)包括一個(gè)裝在可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件41與移動(dòng)滑軌39之間的扭力彈簧59。這一彈簧迫使可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件41相對(duì)于移動(dòng)滑軌39作順時(shí)針運(yùn)動(dòng)。在光圈組件31處于其限制光線方位時(shí)，這種順時(shí)針的迫使力可保持光圈組件與物鏡筒殼29的遮光圈61接觸，即它把光圈組件31偏壓于它的限制光線方位。在光圈組件31處于其非限制光線方位時(shí)，這種順時(shí)針的迫使力可保持光圈組件處于望遠(yuǎn)鏡的光路之外，即它把光圈組件31偏壓于它的非限制光線的方位。這樣，在這兩個(gè)方位位置上，扭力彈簧59都幫助光學(xué)系統(tǒng)可靠地保持在其?？糠轿换蚍Q?？课恢谩＿@一彈簧在這兩個(gè)功能位置之間扭轉(zhuǎn)變形約45°圖7的第一機(jī)構(gòu)是借助由圖8的第二機(jī)構(gòu)和圖9的第三機(jī)構(gòu)提供的力的組合在其第一?？?低放大率)位置與第二停靠(高放大率)位置之間轉(zhuǎn)換。
圖9表示出怎樣將轉(zhuǎn)換力輸入給光圈組件的傳動(dòng)系統(tǒng)。如圖9所示，第三機(jī)構(gòu)包括扳鈕開(kāi)關(guān)17和力傳遞構(gòu)件62，后者又包括一個(gè)在其遠(yuǎn)側(cè)的銷(xiāo)子(未示)，這個(gè)銷(xiāo)子被接納在第一機(jī)構(gòu)的輸入聯(lián)接件64的扁孔71中。扳鈕開(kāi)關(guān)17的翹動(dòng)使力傳遞構(gòu)件62把力施加于扁孔71的內(nèi)壁，扁孔71又使輸入聯(lián)接件64進(jìn)而第一機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。雖然如果愿意可以用兩個(gè)扁孔71和兩個(gè)力傳遞構(gòu)件62，即每個(gè)鏡筒用一套，但是在實(shí)際應(yīng)用中最好是把兩個(gè)鏡筒的左和右輸入聯(lián)接件64連接到一起，而用一單個(gè)扁孔71和一單個(gè)力傳遞構(gòu)件62來(lái)使左和右輸入聯(lián)接件64同步運(yùn)動(dòng)。
如圖9所示，為此目的采用力傳遞聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)85。具體地說(shuō)，這一聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)使左輸入聯(lián)接件64跟隨右輸入聯(lián)接件64的運(yùn)動(dòng)同步運(yùn)動(dòng)。如圖9所示，這一聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括中央壁85a和兩邊的壁85b和85c，兩邊的壁形成一個(gè)U形的凹口而中央的壁位于其中。中央的壁可以連接在例如右輸入聯(lián)接件64上，而兩邊的壁可以連接在左輸入聯(lián)接件64上。當(dāng)然，如果愿意這種安排也可以反過(guò)來(lái)。類似地，在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中，也可以用具有不同結(jié)構(gòu)的力傳遞聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。不管用什么機(jī)構(gòu)，最好是允許望遠(yuǎn)鏡的左和右鏡筒的機(jī)構(gòu)之間具有一定的運(yùn)動(dòng)自由度，以補(bǔ)償制造上的差異，而且也便于整個(gè)系統(tǒng)的裝配。
應(yīng)該注意到由于只用一個(gè)力傳遞構(gòu)件62和一個(gè)扁孔71，用于望遠(yuǎn)鏡的左和右鏡筒的第三機(jī)構(gòu)具有不同的結(jié)構(gòu)。因此，用于右鏡筒的第三機(jī)構(gòu)包括扳鈕開(kāi)關(guān)17、力傳遞構(gòu)件62和扁孔71，而用于左鏡筒的第三機(jī)構(gòu)除包括這三個(gè)元件之外還加上右側(cè)輸入聯(lián)接件64的一部分和力傳遞聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)85。但是，在構(gòu)造上，用于左和右鏡筒的第三機(jī)構(gòu)最好共用至少一個(gè)公共元件，以確保兩個(gè)鏡筒的第一機(jī)構(gòu)同步運(yùn)動(dòng)。
回到圖9，如該圖所示，力傳遞構(gòu)件62可繞扳鈕開(kāi)關(guān)外殼65上的銷(xiāo)軸63樞轉(zhuǎn)并且包括一個(gè)嚙合于扳鈕開(kāi)關(guān)上的U形凹槽69的內(nèi)裝銷(xiāo)子67。扳鈕開(kāi)關(guān)本身可以繞銷(xiāo)軸83翹轉(zhuǎn)。為了在第三機(jī)構(gòu)和第一機(jī)構(gòu)這兩方面之間具有一個(gè)自由運(yùn)動(dòng)范圍，且不說(shuō)別的例如一個(gè)能夠適應(yīng)制造允差的自由運(yùn)動(dòng)范圍，力傳遞構(gòu)件62不是剛性地連接于輸入聯(lián)接件64，而是以一個(gè)銷(xiāo)子(未示)插入聯(lián)接件64上的扁孔71。由扁孔71提供的自由運(yùn)動(dòng)范圍可以是例如約1毫米。前面已提到，再一個(gè)自由運(yùn)動(dòng)范圍(一般較小)可由力傳遞聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)85來(lái)提供。
為了使望遠(yuǎn)鏡能夠在低放大率設(shè)定點(diǎn)與高放大率設(shè)定點(diǎn)之間快速而可靠地轉(zhuǎn)換，圖9的主要的力輸入機(jī)構(gòu)(第三機(jī)構(gòu))附加了一個(gè)如圖8中所示的利用彈簧力的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)采用了一個(gè)彈簧(“跨越(over-the-center)”彈簧)73，該彈簧73把移動(dòng)滑軌39偏壓于它的對(duì)應(yīng)于光圈組件的限制光線方位的第一(低放大率)?？课恢?，或者偏壓于它的對(duì)應(yīng)于光圈組件的非限制光線方位的第二(高放大率)?？课恢谩?br> 一旦移動(dòng)滑軌39沿著其運(yùn)動(dòng)路徑向第一(低放大率)?？课恢眠\(yùn)動(dòng)超過(guò)了一個(gè)第一位置(高放大率向低放大率過(guò)渡的位置)，跨越彈簧73就使移動(dòng)滑軌39自動(dòng)轉(zhuǎn)換到其第一(低放大率)?？课恢?。而一旦這一滑動(dòng)機(jī)構(gòu)沿著其運(yùn)動(dòng)路徑向第二(高放大率)?？课恢眠\(yùn)動(dòng)超過(guò)了一個(gè)第二位置(低放大率向高放大率過(guò)渡的位置)，跨越彈簧73也就使移動(dòng)滑軌39自動(dòng)轉(zhuǎn)換到其第二(高放大率)?？课恢?。
具體地說(shuō)，如果移動(dòng)滑軌的運(yùn)動(dòng)路徑的總長(zhǎng)度是L，那么第一位置(高放大率向低放大率過(guò)渡的位置)最好是在朝第一(低放大率)?？课恢梅较蛑辽偃种﨤處。類似地，第二位置(低放大率向高放大率過(guò)渡的位置)最好是在朝第二(高放大率)?？课恢梅较蛑辽偃种﨤處。就是說(shuō)，一旦使用者把扳鈕開(kāi)關(guān)17操作到能使力傳遞構(gòu)件62把兩個(gè)鏡筒的輸入聯(lián)接件64移動(dòng)到它們的全運(yùn)動(dòng)距離的例如75％的程度，那么不管制造誤差如何，兩個(gè)鏡筒的移動(dòng)滑軌39將總是移動(dòng)它們的全行程L的三分之二，接下來(lái)總是由跨越彈簧73來(lái)完成這個(gè)運(yùn)動(dòng)。
應(yīng)該注意到在按動(dòng)扳鈕開(kāi)關(guān)17時(shí)，使用者必須克服跨越彈簧73施加的抵抗力(偏壓力)。因此，需要根據(jù)這種需要來(lái)選擇這個(gè)彈簧的力。更具體地說(shuō)，既然每個(gè)鏡筒包括一個(gè)跨越彈簧73，選擇彈簧的力就應(yīng)滿足為使用者在操作扳鈕開(kāi)關(guān)17時(shí)能夠容易克服這兩個(gè)彈簧的力的需要。
在選擇彈簧力(彈簧剛度)時(shí)，應(yīng)該注意到，在把望遠(yuǎn)鏡從高放大率設(shè)定點(diǎn)轉(zhuǎn)換到低放大率設(shè)定點(diǎn)時(shí)必須克服由扭力彈簧59施加的力。這個(gè)力在這兩個(gè)設(shè)定點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)路徑上不是恒定的，而是在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)較小，隨后在運(yùn)動(dòng)的中段增大(即當(dāng)銷(xiāo)子55接觸斜面57并在其上走動(dòng)時(shí))，再后在運(yùn)動(dòng)路徑的末端又較小。盡管在從高放大率設(shè)定點(diǎn)向低放大率設(shè)定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)中需要克服扭力彈簧59的力，但在反向的運(yùn)動(dòng)中，也就是從低放大率設(shè)定點(diǎn)向高放大率設(shè)定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)中這不是主要因素，而且如果它起作用也是傾向于有助于反向的運(yùn)動(dòng)。
跨越彈簧73最好是一個(gè)具有第一和第二兩個(gè)臂并且每一臂端具有一個(gè)鋼絲圈79的扭力彈簧。兩個(gè)圈中的一個(gè)套在與移動(dòng)滑軌39相關(guān)的例如位于透鏡架35或套管37上的銷(xiāo)子75(“輸入銷(xiāo)子”)上，而另一個(gè)圈套在固定的銷(xiāo)子也就是相對(duì)于望遠(yuǎn)鏡的筒殼固定的一個(gè)銷(xiāo)子例如固定于望遠(yuǎn)鏡的筒殼或構(gòu)成其一部分的一個(gè)銷(xiāo)子77上。用這一方式，如圖8A和8B所示，當(dāng)光圈組件在其限制光線方位(圖8A)與其非限制光線方位(圖8B)之間轉(zhuǎn)換時(shí)，跨越彈簧73在移動(dòng)滑軌39的一部分的上方既轉(zhuǎn)動(dòng)又前后擺動(dòng)。為了便于這一運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)滑軌39最好削出一個(gè)凹部81，使在移動(dòng)滑軌39在其兩個(gè)停止位置之間運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中使得跨越彈簧73的主圈部分能夠順利地從凹部81的上方通過(guò)。
概括地說(shuō)，第二和第三機(jī)構(gòu)一起工作如下開(kāi)始時(shí)，由第三機(jī)構(gòu)的力傳遞構(gòu)件62提供的力和第二機(jī)構(gòu)的跨越彈簧73產(chǎn)生的力互相對(duì)抗。但是，一旦跨越彈簧73的主圈越過(guò)移動(dòng)滑軌39的凹部81，這兩個(gè)力就變成相加。隨后很快跨越彈簧73就開(kāi)始控制第一機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，而力傳遞構(gòu)件62由于扁孔71處自由連接的存在隨之變成與第一機(jī)構(gòu)有效地脫離。具體地說(shuō)，扁孔71允許跨越彈簧73使兩個(gè)鏡筒移動(dòng)滑軌39移動(dòng)，進(jìn)而使它們的輸入聯(lián)接件64相對(duì)于力傳遞構(gòu)件62移動(dòng)。
為了避免停滯現(xiàn)象，接受來(lái)自扳鈕開(kāi)關(guān)1 7的輸入力的輸入聯(lián)接件64和接收來(lái)自跨越彈簧73的輸入力的銷(xiāo)子75最好是設(shè)置在導(dǎo)桿33的同一象限內(nèi)。圖8C表示出輸入聯(lián)接件64、銷(xiāo)子75和套管37之間的這種關(guān)系的較佳結(jié)構(gòu)，這種關(guān)系可使套管37停滯在導(dǎo)桿33上不動(dòng)的可能性為最小。如該圖所示，由銷(xiāo)子75和輸入聯(lián)接件64施加于套管的力是在導(dǎo)桿33的同一半個(gè)象限內(nèi)，這是最佳的。
雖然在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中可以使用在望遠(yuǎn)鏡聚焦過(guò)程中停留在一個(gè)位置的光圈組件，但是在聚焦中這樣的系統(tǒng)會(huì)使使用者看到圖像亮度的變化。為了避免這種亮度變化，在聚焦過(guò)程中光圈組件最好隨物鏡一起運(yùn)動(dòng)。圖10A和圖10B表示出，扭力彈簧59、可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件41以及銷(xiāo)子55可以在導(dǎo)架51上的長(zhǎng)槽53中的移動(dòng)使得能自動(dòng)達(dá)到這一結(jié)果。具體地說(shuō)，圖10A表示出光圈組件處在其限制光線方位，用于遠(yuǎn)物的焦距調(diào)整；而圖10B表示出光圈組件處在其非限制光線方位，用于近物的焦距調(diào)整。在這兩個(gè)圖中，銷(xiāo)子55在長(zhǎng)槽53內(nèi)的運(yùn)動(dòng)和可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件41與移動(dòng)滑軌39之間的角度變化是明顯的。在每一情況中，光圈組件完全坐落在物鏡筒殼29的遮光圈61上，這正是所希望的。
在圖3-10的實(shí)施例中，光圈32具有恒定的直徑并且可移進(jìn)和移出望遠(yuǎn)鏡的光路。在本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用中也可以用其他的辦法。作為一個(gè)例子，可以用兩個(gè)半遮光圈元件來(lái)構(gòu)成低放大率位置的孔徑光闌，這兩個(gè)半遮光圈元件在它們向前運(yùn)動(dòng)時(shí)可以在望遠(yuǎn)鏡的鏡筒內(nèi)向前滑動(dòng)并朝著光軸向內(nèi)轉(zhuǎn)?？梢杂贸尚斡诤?或固定于鏡筒的內(nèi)表面和/或透鏡元件的安裝結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌、凸輪、和/或斜面來(lái)達(dá)到這一運(yùn)動(dòng)。向前又向內(nèi)的運(yùn)動(dòng)允許鏡筒具有較小的外徑同時(shí)又能提供可變的孔徑光闌。
圖11表示出一個(gè)這種型式的機(jī)構(gòu)。具體地說(shuō)，圖11A表示出這一機(jī)構(gòu)處在低放大率位置，而圖11B表示出這一機(jī)構(gòu)處在高放大率位置。在每一情況中，低放大率位置和高放大率位置都是表示在圖的右邊部分，在圖11A中，低放大率位置以實(shí)線表示，而高放大率位置以虛線表示；在圖11B中，高放大率位置以實(shí)線表示，而低放大率位置以虛線表示。在兩圖的左邊部分表示出低放大率位置的圓形光圈，在圖11A中兩個(gè)半遮光圈元件的內(nèi)邊緣是在圓光圈處，而在圖11B中它們離開(kāi)了圓的光圈。
在使用中，圖11的可運(yùn)動(dòng)光圈組件31是靠在構(gòu)成物鏡筒殼29的一部分的斜面57上。這一斜面引導(dǎo)光圈組件在其圖11A的限制光線方位與其圖11B的非限制光線方位之間運(yùn)動(dòng)。
從上述可以看到，本發(fā)明的各個(gè)較佳的特點(diǎn)包括(a)光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌被限定在物鏡的成像側(cè)(目鏡側(cè))，具體地說(shuō)，在望遠(yuǎn)鏡處于其低放大率位置時(shí)是被限定在這一位置；(b)一個(gè)實(shí)體的孔徑光闌僅用于望遠(yuǎn)鏡的低放大率位置；(c)在高放大率位置物鏡執(zhí)行孔徑光闌的功能；以及(d)對(duì)于高和低放大率位置，系統(tǒng)的出射光瞳直徑基本上保持恒定。
盡管已經(jīng)說(shuō)明和圖示了本發(fā)明的幾個(gè)特定實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以作出許多變型。例如，雖然本發(fā)明是以雙筒望遠(yuǎn)鏡描述的，但是它也適用于單筒望遠(yuǎn)鏡。
類似地，雖然具具有全部上述特點(diǎn)的光學(xué)系統(tǒng)是較佳的，但是應(yīng)該理解，不必同時(shí)應(yīng)用本發(fā)明的各個(gè)方面。就是說(shuō)，在實(shí)際應(yīng)用中可以單獨(dú)應(yīng)用本發(fā)明其中的一個(gè)方面，或者組合應(yīng)用幾個(gè)方面。
還有，表1-1、1-2和2的規(guī)定僅僅是代表性的規(guī)定，不能被認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍。因此，根據(jù)本發(fā)明，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人可以把這些表格中給出的本發(fā)明的特點(diǎn)應(yīng)用到按照其開(kāi)發(fā)的各種其他規(guī)定的光學(xué)系統(tǒng)中。類似地，各圖中表示的機(jī)械系統(tǒng)也是代表性的，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人可以依照本發(fā)明開(kāi)發(fā)出各種其他的機(jī)械系統(tǒng)。
表1-1系統(tǒng)/規(guī)定數(shù)據(jù)各表面數(shù)據(jù)一覽表面半徑厚度 玻璃直徑錐形OBJ 無(wú)窮大 無(wú)窮大 0 01 59.3779 5.5BK7 25 02 -59.37793 SF4 25 03 -150.6326 30.86342 25 04 無(wú)窮大 75 BK7 17 05 無(wú)窮大 0.65 17 06 41.094052.80883SF6 17 07 -31.60547 1 LAK817 08 19.405185.622095 15.209 42.842573.675603 LAK816.44 010 -18.67626 1 SF6 16.44 011 -38.88099 23.67654 16.44 012 11.026122 PMMA14.03644-1.17846513 10.896260.9282009 13.4014 11.919943.526014 SK2 13.4015 -100.3734 12 13.40STO - 18.75 3 -IMA -52.5 14.51812 0多構(gòu)形數(shù)據(jù)構(gòu)形A 構(gòu)形B厚度 8 5.622095 25.90834厚度 11 23.67654 3.390295出射光瞳直徑 3 2.5
折射率數(shù)據(jù)表面玻璃0.486133 0.587562 0.6562730 1.000000001.000000001.000000001 BK7 1.522376291.516800031.514322352 SF4 1.774680861.755201251.747298153 1.000000001.000000001.000000004 BK7 1.522376291.516800031.514322355 1.000000001.000000001.000000006 SF6 1.827752111.805182081.796091947 LAK81.722218951.713003171.708973898 1.000000001.000000001.000000009 LAK81.722218951.713003171.7089738910 SF6 1.827752111.805182081.7960919411 1.000000001.000000001.0000000012 PMMA1.497760721.491755711.4891996313 1.000000001.000000001.0000000014 SK2 1.614857071.607380971.6041354515 1.000000001.000000001.0000000016 1.000000001.000000001.0000000017 1.000000001.000000001.00000000
表1-2系統(tǒng)/規(guī)定數(shù)據(jù)各表面數(shù)據(jù)一覽表面半徑 厚度玻璃直徑錐形OBJ 無(wú)窮大 無(wú)窮大 0 01 58.55938 5.5 BK7 25 02 -58.559383 SF4 25 03 -147.876128.1590625 04 無(wú)窮大 75 BK7 19.3898205 無(wú)窮大 0.6515.8884 06 42.06329 3.8 SF6 15.8960407 -30.647321 LAK815.5559608 18.95255 26.2700514.8411709 42.746 4.6 LAK816.14615010 -18.793641 SF6 16.12432011 -39.306993.41592616.19464012 11.07818 2 PMMA14.36807-1.20632813 10.73653 0.4600734 13.52872014 11.41979 4.4 SK2 13.58497015 -126.306212 12.727390STO -10 2.5 -IMA -28 7.9230710多構(gòu)形數(shù)據(jù)構(gòu)形A 構(gòu)形B厚度 8 5.77219226.27005厚度 1123.913793.415926出射光瞳直徑3 2.5
折射率數(shù)據(jù)表面玻璃0.486133 0.587562 0.6562730 1.000000001.000000001.000000001 BK7 1.522376291.516800031.514322352 SF4 1.774680861.755201251.747298153 1.000000001.000000001.000000004 BK7 1.522376291.516800031.514322355 1.000000001.000000001.000000006 SF6 1.827752111.805182081.796091947 LAK81.722218951.713003171.708973898 1.000000001.000000001.000000009 LAK81.722218951.713003171.7089738910 SF6 1.827752111.805182081.7960919411 1.000000001.000000001.0000000012 PMMA1.497760721.491755711.4891996313 1.000000001.000000001.0000000014 SK2 1.614857071.607380971.6041354515 1.000000001.000000001.0000000016 1.000000001.000000001.0000000017 1.000000001.000000001.00000000
表2系統(tǒng)/規(guī)定數(shù)據(jù)各表面數(shù)據(jù)一覽表面半徑 厚度 玻璃直徑OBJ 無(wú)窮大 無(wú)窮大 01 59.3779 5.5BK7 252 -59.3779 3 SF4 253 -150.632631.44615 254 無(wú)窮大 75 BK7 16.732045 無(wú)窮大 0.65 15.633886 41.09405 2.80883SF6 15.643417 -31.605471 LAK815.459748 19.40518 5.622095 14.766619 42.84257 3.675603 LAK815.940510 -18.676261 SF6 15.9178511 -38.8809921.65279 15.9702912 40.93013 5 F2 13.7116713 -9.5574741 SF1113.461914 -28.284540.513.6005315 11.2854 2 F2 12.5998916 25.72916 12 12.06239STO -18.75 3IMA -52.5 14.60573多構(gòu)形數(shù)據(jù)構(gòu)形A 構(gòu)形B厚度 8 5.62209523.87525厚度 11 21.652794出射光瞳直徑 3 2.5
折射率數(shù)據(jù)表面玻璃0.486133 0.587562 0.6562730 1.000000001.000000001.000000001 BK7 1.522376291.516800031.514322352 SF4 1.774680861.755201251.747298153 1.000000001.000000001.000000004 BK7 1.522376291.516800031.514322355 1.000000001.000000001.000000006 SF6 1.827752111.805182081.796091947 LAK81.722218951.713003171.708973898 1.000000001.000000001.000000009 LAK81.722218951.713003171.7089738910 SF6 1.827752111.805182081.7960919411 1.000000001.000000001.0000000012 F2 1.632081461.620040141.6150316913 SF111.806454391.784719851.7759876814 1.000000001.000000001.0000000015 F2 1.632081461.620040141.6150316916 1.000000001.000000001.0000000017 1.000000001.000000001.0000000018 1.000000001.000000001.00000000
表權(quán)利要求
1.一種可傳輸光線并具有第一和第二兩個(gè)設(shè)定點(diǎn)的光學(xué)系統(tǒng)，所述第一設(shè)定點(diǎn)提供放大率M1以及所述第二設(shè)定點(diǎn)提供放大率M2，其中(i)M2/M1＞1.0；(ii)所述光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳直徑對(duì)于所述第一設(shè)定點(diǎn)為D1而對(duì)于所述第二設(shè)定點(diǎn)為D2；(iii)D2和D1大致相同；以及(iv)所述第一和第二設(shè)定點(diǎn)是所述光學(xué)系統(tǒng)的僅有的?？课恢?。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于1.0＜D1/D2＜1.5。
3.一種可傳輸光線并具有第一和第二兩個(gè)設(shè)定點(diǎn)的光學(xué)系統(tǒng)，所述第一設(shè)定點(diǎn)提供放大率M1以及所述第二設(shè)定點(diǎn)提供放大率M2，其中(i)M2/M1＞1.0；(ii)所述第一和第二設(shè)定點(diǎn)是所述光學(xué)系統(tǒng)的僅有的停靠位置；(iii)所述光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)兩個(gè)位置的孔徑光闌，該孔徑光闌在所述系統(tǒng)處于第一設(shè)定點(diǎn)時(shí)比在所述系統(tǒng)處于第二設(shè)定點(diǎn)時(shí)限制更多的光線。
4.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)位置的孔徑光闌在所述光學(xué)系統(tǒng)處于第二設(shè)定點(diǎn)時(shí)不限制光線。
5.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于(i)所述光學(xué)系統(tǒng)的出射光瞳直徑對(duì)于所述第一設(shè)定點(diǎn)為D1而對(duì)于所述第二設(shè)定點(diǎn)為D2；以及(ii)D2和D1大致相同。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于1.0＜D1/D2＜1.5。
7.如權(quán)利要求3所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)物鏡和一個(gè)目鏡，所述兩個(gè)位置的孔徑光闌位于所述物鏡與所述目鏡之間并且到物鏡的距離比到目鏡的距離近。
8.一種具有一個(gè)物鏡端和一個(gè)目鏡端的雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡，所述雙筒望遠(yuǎn)鏡包括兩個(gè)如權(quán)利要求1或3所述的光學(xué)系統(tǒng)和一個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)可以使所述兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)在它們的兩個(gè)設(shè)定點(diǎn)之間同步地轉(zhuǎn)換。
9.如權(quán)利要求8所述的雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡，其特征在于(i)所述雙筒望遠(yuǎn)鏡還包括一個(gè)具有手動(dòng)輸入機(jī)構(gòu)的聚焦系統(tǒng)；(ii)所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)具有手動(dòng)輸入機(jī)構(gòu)；以及(iii)所述聚焦系統(tǒng)的手動(dòng)輸入機(jī)構(gòu)到所述物鏡端的距離比所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的手動(dòng)輸入機(jī)構(gòu)到所述物鏡端的距離近。
10.如權(quán)利要求9所述的雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，所述雙筒望遠(yuǎn)鏡包括一個(gè)過(guò)橋，所述聚焦系統(tǒng)的手動(dòng)輸入機(jī)構(gòu)和所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的手動(dòng)輸入機(jī)構(gòu)都設(shè)置在所述過(guò)橋上。
11.一種可傳輸光線的光學(xué)系統(tǒng)包括(a)具有一個(gè)光圈的光圈組件，所述光圈組件具有兩個(gè)方位，在其中一個(gè)方位上所述光圈限制所述光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€量(限制光線的方位)，而在其中另一個(gè)方位上所述光圈不限制所述光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€量(非限制光線的方位)；(b)一個(gè)第一機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)用于使所述光圈組件在所述限制光線方位與非限制光線方位之間運(yùn)動(dòng)，所述第一機(jī)構(gòu)具有一個(gè)運(yùn)動(dòng)路徑，該路徑包括對(duì)應(yīng)于所述限制光線方位的第一?？课恢煤蛯?duì)應(yīng)于所述非限制光線方位的第二停靠位置；(c)一個(gè)第二機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有一個(gè)彈簧，該彈簧(1)被構(gòu)造成能把所述第一機(jī)構(gòu)偏壓于所述第一?？课恢没蛩龅诙？课恢?；(2)一旦所述第一機(jī)構(gòu)沿著其運(yùn)動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)超過(guò)了一個(gè)第一位置就使所述第一機(jī)構(gòu)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到所述第一?？课恢?；(3)一旦所述第一機(jī)構(gòu)沿著其運(yùn)動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)超過(guò)了一個(gè)第二位置就使所述第一機(jī)構(gòu)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到所述第二?？课恢茫灰约?d)一個(gè)第三機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成(i)在所述第一機(jī)構(gòu)處在其第一停靠位置時(shí)可使所述第一機(jī)構(gòu)在所述第一?？课恢门c所述第二位置之間運(yùn)動(dòng)；以及(ii)在所述第一機(jī)構(gòu)處在其第二停靠位置時(shí)可使所述第一機(jī)構(gòu)在所述第二?？课恢门c所述第一位置之間運(yùn)動(dòng)。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一機(jī)構(gòu)包括一個(gè)第一銷(xiāo)子，所述系統(tǒng)包括一個(gè)筒殼，所述筒殼包括一個(gè)第二銷(xiāo)子，以及所述第二機(jī)構(gòu)的所述彈簧是一個(gè)具有第一臂和第二臂并且兩個(gè)臂端各具有一個(gè)鋼絲圈的扭力彈簧，其中一個(gè)鋼絲圈可轉(zhuǎn)動(dòng)地套在所述第一銷(xiāo)子上，而另一個(gè)鋼絲圈可轉(zhuǎn)動(dòng)地套在所述第二銷(xiāo)子上。
13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述扭力彈簧包括主圈部分，所述第一機(jī)構(gòu)包括一個(gè)凹部，在所述第一機(jī)構(gòu)在其第一?？课恢门c第二?？课恢弥g運(yùn)動(dòng)時(shí)所述彈簧主圈越過(guò)該凹部。
14.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一機(jī)構(gòu)包括一個(gè)導(dǎo)桿和一個(gè)可沿著所述導(dǎo)桿移動(dòng)的套管，所述第二和第三兩個(gè)機(jī)構(gòu)在所述導(dǎo)桿的同一象限內(nèi)對(duì)所述套管施加力。
15.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一機(jī)構(gòu)除可使所述光圈組件運(yùn)動(dòng)之外還可使透鏡組件運(yùn)動(dòng)。
16.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡組件的運(yùn)動(dòng)可改變所述光學(xué)系統(tǒng)的放大率。
17.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第三機(jī)構(gòu)與所述第一機(jī)構(gòu)之間具有一個(gè)自由運(yùn)動(dòng)范圍。
18.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第三機(jī)構(gòu)是手動(dòng)操作的。
19.一種包括兩個(gè)如權(quán)利要求11所述的光學(xué)系統(tǒng)的雙筒望遠(yuǎn)鏡，其中，兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的第三機(jī)構(gòu)至少共用一個(gè)公共元件，以確保兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的所述第一機(jī)構(gòu)能沿著它們的運(yùn)動(dòng)路徑同步地運(yùn)動(dòng)。
20.一種可傳輸光線的光學(xué)系統(tǒng)包括(a)一個(gè)傳輸光線的透鏡組件；(b)一個(gè)用于移動(dòng)所述透鏡組件以使所述光學(xué)系統(tǒng)聚焦的聚焦系統(tǒng)；(c)一個(gè)接收來(lái)自所述透鏡組件的光線的光圈組件，所述光圈組件包括一個(gè)具有兩個(gè)方位的光圈，在其中一個(gè)方位上所述光圈限制光線傳輸(限制光線的方位)，在其中另一個(gè)方位上所述光圈不限制光線傳輸(非限制光線的方位)；以及(d)一個(gè)用于使所述光圈組件在所述兩個(gè)方位之間轉(zhuǎn)換的光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；其中，在所述聚焦系統(tǒng)使所述透鏡組件運(yùn)動(dòng)時(shí)它也使所述光圈組件運(yùn)動(dòng)但不改變光圈組件的方位。
21.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括與所述透鏡組件關(guān)聯(lián)的遮光圈，在所述光圈組件處在其限制光線方位時(shí)，它與所述遮光圈接觸并在所述聚焦系統(tǒng)使所述透鏡組件和光圈組件運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中保持與所述遮光圈接觸。
22.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件，該構(gòu)件允許在所述聚焦系統(tǒng)使所述透鏡組件和光圈組件運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中所述光圈組件保持其方位。
23.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件具有叉形的形狀，其兩個(gè)叉臂合抱所述光圈。
24.如權(quán)利要求22所述的，其特征在于，在所述聚焦系統(tǒng)使所述透鏡組件和光圈組件運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，如果所述光圈組件是處在其非限制光線方位所述可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件就相對(duì)于所述光圈組件平移；如果所述光圈組件是處在其限制光線方位所述可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件就平移并翻轉(zhuǎn)。
25.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光圈組件包括至少一個(gè)槽，所述可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件包括至少一個(gè)在所述至少一個(gè)槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)的銷(xiāo)子。
26.如權(quán)利要求22所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有一個(gè)對(duì)應(yīng)于限制光線方位的第一?？课恢煤鸵粋€(gè)對(duì)應(yīng)于非限制光線方位的第二?？课恢?；所述光學(xué)系統(tǒng)還包括一個(gè)筒殼，該筒殼包括至少一個(gè)斜面，該斜面接觸所述可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件并引導(dǎo)這一構(gòu)件，以便在所述光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)從其第二?？课恢孟蚱涞谝煌？课恢眠\(yùn)動(dòng)過(guò)程中把所述光圈組件從所述非限制光線方位移動(dòng)到所述限制光線方位。
27.如權(quán)利要求26所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件包括至少一個(gè)接觸于所述至少一個(gè)斜面的銷(xiāo)子。
28.如權(quán)利要求27所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光圈組件包括至少一個(gè)槽，并且所述可運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的至少一個(gè)銷(xiāo)子配合在所述至少一個(gè)槽內(nèi)。
29.如權(quán)利要求26所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述聚焦系統(tǒng)使所述筒殼運(yùn)動(dòng)，而所述筒殼帶著所述透鏡組件一起運(yùn)動(dòng)。
30.如權(quán)利要求29所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光圈組件是可樞轉(zhuǎn)地安裝在所述筒殼上。
31.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)彈簧，在所述光圈組件處在所述限制光線方位時(shí)該彈簧把所述光圈組件偏壓于所述限制光線方位，而在所述光圈組件處在所述非限制光線方位時(shí)該彈簧把所述光圈組件偏壓于所述非限制光線方位。
32.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡組件包括至少一個(gè)物鏡透鏡元件。
33.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述限制光線方位和所述非限制光線方位基本上互相垂直。
34.一種包括兩個(gè)如權(quán)利要求20所述的光學(xué)系統(tǒng)的雙筒望遠(yuǎn)鏡，其中，所述兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的聚焦系統(tǒng)共用至少一個(gè)公共元件，以確保兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)同步聚焦，并且所述兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的所述光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)共用至少一個(gè)公共元件，以確保所述兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的所述光圈組件在它們的兩個(gè)方位之間同步轉(zhuǎn)換。
35.一種可傳輸光線的光學(xué)系統(tǒng)包括(a)一個(gè)包括一個(gè)光圈的光圈組件，所述光圈組件具有兩個(gè)方位，在其中一個(gè)方位上所述光圈限制所述光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€量(限制光線的方位)，而在其中另一個(gè)方位上所述光圈不限制所述光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€量(非限制光線的方位)；以及(b)一個(gè)用于使所述光圈組件在所述兩個(gè)方位之間轉(zhuǎn)換的光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)包括一個(gè)彈簧，在所述光圈組件處在限制光線方位時(shí)該彈簧把所述光圈組件偏壓于所述限制光線方位，而在所述光圈組件處在非限制光線方位時(shí)該彈簧把所述光圈組件偏壓于所述非限制光線方位。
36.一種包括兩個(gè)如權(quán)利要求35所述的光學(xué)系統(tǒng)的雙筒望遠(yuǎn)鏡，其中，所述兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的所述光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)共用至少一個(gè)公共元件，以確保所述兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的所述光圈組件在它們的兩個(gè)方位之間同步轉(zhuǎn)換。
37.一種可傳輸光線的光學(xué)系統(tǒng)包括(a)一個(gè)包括一個(gè)光圈的光圈組件，所述光圈組件具有兩個(gè)方位，在其中一個(gè)方位上所述光圈限制所述光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€量(限制光線方位)，而在其中另一個(gè)方位上所述光圈不限制所述光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€量(非限制光線方位)；(b).一個(gè)用于使所述光圈組件在所述兩個(gè)方位之間轉(zhuǎn)換的光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有對(duì)應(yīng)于限制光線方位的第一?？课恢煤蛯?duì)應(yīng)于非限制光線方位的第二?？课恢靡约?c)一個(gè)包括至少一個(gè)斜面的筒殼，該斜面接觸所述光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以便在所述光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)從其第二?？课恢孟蚱涞谝煌？课恢眠\(yùn)動(dòng)的過(guò)程中把所述光圈組件從所述非限制光線方位引導(dǎo)到所述限制光線方位。
38.如權(quán)利要求37所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)接觸所述斜面的銷(xiāo)子。
39.如權(quán)利要求37所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述斜面是階梯形的。
40.一種包括兩個(gè)如權(quán)利要求37所述的光學(xué)系統(tǒng)的雙筒望遠(yuǎn)鏡，其中，所述兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的所述光圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)共用至少一個(gè)公共元件，以確保所述兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的所述光圈組件在它們的兩個(gè)方位之間同步轉(zhuǎn)換。
41.一種可傳輸光線的光學(xué)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具有一個(gè)出射光瞳并且包括(a)傳輸光線的透鏡組件；(b)一個(gè)用于使所述透鏡組件移動(dòng)以使所述光學(xué)系統(tǒng)聚焦的聚焦系統(tǒng)；以及(c)一個(gè)接收來(lái)自所述透鏡組件的光線的光圈組件，該光圈組件具有兩個(gè)設(shè)定點(diǎn)，在這兩個(gè)設(shè)定點(diǎn)所述光圈組件對(duì)所述光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€的限制量不同；其中，在所述聚焦系統(tǒng)使所述透鏡組件運(yùn)動(dòng)時(shí)它也使所述光圈組件運(yùn)動(dòng)，以使得在聚焦過(guò)程中所述光學(xué)系統(tǒng)的所述出射光瞳的尺寸基本上保持恒定。
42.如權(quán)利要求41所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，在一個(gè)所述設(shè)定點(diǎn)上所述光圈組件的方位限制所述光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€量(限制光線方位)，而在另一個(gè)所述設(shè)定點(diǎn)上所述光圈組件的方位不限制所述光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)墓饩€量(非限制光線方位)。
43.一種包括兩個(gè)如權(quán)利要求41所述的光學(xué)系統(tǒng)的雙筒望遠(yuǎn)鏡，其中，所述兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的聚焦系統(tǒng)共用至少一個(gè)公共元件，以確保所述兩個(gè)光學(xué)系統(tǒng)同步聚焦。
44.如權(quán)利要求1、3、11、20、35、37、或41所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于(i)所述系統(tǒng)包括可運(yùn)動(dòng)的透鏡組件；(ii)所述可運(yùn)動(dòng)的透鏡組件的運(yùn)動(dòng)可改變所述系統(tǒng)的放大率；以及(iii)所述可運(yùn)動(dòng)的透鏡組件包括一個(gè)雙合透鏡。
45.如權(quán)利要求44所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于(i)所述系統(tǒng)包括一個(gè)目鏡，以及(ii)所述目鏡包括非球面表面；
46.如權(quán)利要求11、20、35、37、或42所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于(i)對(duì)于所述限制光線方位，所述光學(xué)系統(tǒng)的放大率是M1，出射光瞳直徑是D1；(ii)對(duì)于所述非限制光線方位，所述光學(xué)系統(tǒng)的放大率是M2，出射光瞳直徑是D2；(iii)M2/M1＞1.0；以及(iv)1.0＜D1/D2＜1.5。
47.如權(quán)利要求1、3、或46所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于M2/M1≥1.5。
48.如權(quán)利要求1、3、或46所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于(D1·M1)/(D2·M2)＜1.0。
49.如權(quán)利要求48所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于(D1·M1)/(D2·M2)＜0.75。
50.一種用于使一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)在一個(gè)較低的放大率設(shè)定點(diǎn)與一個(gè)較高的放大率設(shè)定點(diǎn)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的方法，該方法包括(a)提供一個(gè)具有對(duì)應(yīng)于較低的放大率設(shè)定點(diǎn)的第一?？课恢煤蛯?duì)應(yīng)于較高的放大率設(shè)定點(diǎn)的第二停靠位置的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)具有在所述第一停靠位置與第二?？课恢弥g的運(yùn)動(dòng)路徑；以及(b)一旦所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)沿著其運(yùn)動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)超過(guò)了一個(gè)第一位置，所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)就自動(dòng)轉(zhuǎn)換到所述第一?？课恢?，一旦所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)沿著其運(yùn)動(dòng)路徑運(yùn)動(dòng)超過(guò)了一個(gè)第二位置，所述轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)就自動(dòng)轉(zhuǎn)換到所述第二?？课恢?。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述自動(dòng)轉(zhuǎn)換是由一個(gè)扭力彈簧促成的。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種雙放大率雙筒望遠(yuǎn)鏡(13)，這種望遠(yuǎn)鏡可以在其低放大率設(shè)定點(diǎn)(視野較寬)與其高放大率設(shè)定點(diǎn)(視野較窄)之間快速轉(zhuǎn)換。較佳的是，轉(zhuǎn)換是用設(shè)置在望遠(yuǎn)鏡(13)的例如過(guò)橋(11)上的一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)(17)進(jìn)行。望遠(yuǎn)鏡的每個(gè)鏡筒(9)具有一個(gè)可調(diào)孔徑光闌。較佳的是，可調(diào)孔徑光闌是在物鏡(19)的后面，也就是在物鏡(19)與目鏡(21)之間。最佳的是，可調(diào)孔徑光闌是一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的光圈組件(31)，在低放大率設(shè)定點(diǎn)它能夠限制通過(guò)望遠(yuǎn)鏡的光線，而在高放大率設(shè)定點(diǎn)它不限制通過(guò)望遠(yuǎn)鏡的光線。通過(guò)采用可調(diào)孔徑光闌，對(duì)于兩個(gè)放大率設(shè)定點(diǎn)，可以做到出射光瞳直徑進(jìn)而使用者感覺(jué)到的圖像的亮度基本上相同。
文檔編號(hào)G02B15/14GK1618034SQ02827727
公開(kāi)日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2002年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月26日
發(fā)明者E·I·比特斯基, J·B·卡爾德維爾, K·G·拉斯克 申請(qǐng)人:光控股份有限公司