有吸收梯度和選擇光譜濾光的光學裝置及透鏡組和照相機制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及準備用于使象平面照明均勻化的，特別是由數字型光學傳感器所確定的，光學裝置，其特征在于它是用透明的均勻濾光材料制成的部件構成的，該部件具有對穿過它的可見光譜的全部波長基本上一致的吸收系數，并且具有適宜于確定了的吸收剖面的變化的厚度。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及準備用于保證透鏡組象平面上均勻照明的具有吸收梯度的光學裝置。本專利技術還涉及形成準備用于在穿過該裝置的整個光譜中濾除局部光譜段的光譜濾光器的這類光學裝置。最后本專利技術涉及裝有上述類型光學裝置的透鏡組和照相機。為了制作用于數字型照相機的高質量透鏡組，光譜濾光器必須被引入以除去對這類照相機所裝配的半導體型光學傳感器很敏感的紅光和紅外光波段。吸收梯度濾光器也必須被引入以使透鏡組象平面上的照明均勻化。實際上，目前在市場上可買到的照相機透鏡組往往具有在其象平面上照明不均勻的問題，這導致從象平面的中心到其邊緣在照明上的實質降低。這個問題聯系到形成這類透鏡組的透鏡往往是球面透鏡的事實。這類透鏡通常被使用因為它們通過用研磨粉研磨和拋光容易去制造。不幸的是，如將參照本專利技術申請所附附圖說明圖1被說明的，從照明的觀點看來這些透鏡是最不適當的。上述圖1示出分別用標記字母A和B標明的兩個點。這兩個點A和B都在球面透鏡2的象平面1上。如圖1示出，點A位于透鏡2的光軸4上，而點B位于離軸4一段距離處。透鏡2對點A和B的投射因數或有效孔徑將分別被稱為α和β。應該注意對于位于軸外的點有效孔徑變小，也就是說β＜α。因此，照明，即每單位面積的能量，對位于軸外的點將減小。這由照明E按關系E＝E0cos4ω變化的事實被證實，其中E是入射的照明而ω是光軸與在透鏡中心連接到象平面上一點的直線之間的角度。因而，對位于光軸上的點，ω＝0，而E＝E0為最大。反之，對位于光軸外的點，角ω增大而所得到的照明E減小。為了從照明的觀點嘗試校正球面透鏡的不利影響，可以設想幾種解決方法。這些解決辦法之一在于使用非球面透鏡或許多球面透鏡的組合。另一種已知的解決辦法在于使用有吸收梯度的濾光器。這種濾光器通常采取被配置于或貼近于實際象平面或中間象平面的基本上平面基片的形式。按照第一種可供選擇的實施例，基片的一個面被鍍上反射材料如鋁的薄膜。這個薄膜具有在其中心比其邊緣區域更厚并因而反射更強的特點。它因而通過降低象平面中心處照明而允許更多的光通過該象平面的邊緣使透鏡組象平面的照明能被均勻化。按照另一種實施例，吸收梯度濾光器由原液染色材料制成，其光密度從濾光器中心朝著邊緣降低。其他更加復雜的吸收梯度濾光器也可能被使用。剛才被描述的校正措施具有昂貴的缺點。特別是，透鏡組必須被安裝在潔凈的環境如潔凈的室內，而且為了防止灰塵濾光器必須被密封，這意味著高成本。此外，在透鏡組的光路上兩個附加器件的組合意味著透鏡組不能被小型化和緊湊化。最后，遠離透鏡組的光軸處由入射光與吸收梯度濾光器表面形成的角度增大，它引起該濾光器表面所反射的光的數量的增加，并因而到達被裝配到數字型照相機的光學傳感器的光的減少。本專利技術的目的是通過使光譜濾光器和吸收梯度濾光器的功能能被結合在同一個器件上以克服以上難題和缺點。因此，本專利技術涉及準備使象平面的照明，特別是由數字型光學傳感器所確定的，均勻化的光學裝置，其特征在于它是由透明的濾光均勻的材料的部件構成，該部件對穿過它的可見光譜的全部波長具有基本上一致的吸收系數，并且具有適應于確定了的吸收斷面的變化的厚度。作為這些特點的結果，本專利技術提供一種光學裝置，其適當被選擇的厚度形成順序變化的吸收，使被裝有待獲得裝置的透鏡組的象平面上的照度能一致。與現有技術的吸收梯度濾光器相比，作為其整體式結構的結果，按照本專利技術的裝置能容易而便宜地去制造。它還是緊湊的，以致它能易于被組合到透鏡組中。按照本專利技術補充的特點，透明濾光材料的部件形成一個透鏡。按照本專利技術的另一個特點，該光學裝置對包括在確定了的光譜段內的波長具有高數值的吸收系數。因而，不同于現有技術其中，為了制作用于數字型照相機的高質量的透鏡組，吸收梯度濾光器、光譜濾光器和透鏡必須被安裝在該透鏡組的光路中，本專利技術使這兩個濾光器和透鏡的功能被結合在同一個光學器件中。這使透鏡組的成本價能被限制，在一方面通過減少對其安裝所需的組成部分的數目，在另一方面通過簡化制造，因為為了保證有效的防止灰塵只有將按照本專利技術的光學裝置從圖象傳感器隔開的空間必須被密封。本專利技術還涉及包含上述類型的光學裝置的照相的透鏡組，以及裝有這種透鏡組的照相機。當閱讀以下按照本專利技術的光學裝置的一個實施例實例的詳述時，本專利技術的其他特點和優點將顯得更加清楚，這個實例單純作為說明性和無限制性的例子與附圖一起被給出，在附圖中圖1，它已被引用，是球面透鏡及其所連帶的象平面的示意圖；圖2是按照本專利技術的光學裝置的示意圖；圖3是中性濾光材料透射率的曲線圖；圖4是強紅外光吸收性材料光透射率的曲線圖；以及圖5是強紫外光吸收性材料光透射率的曲線圖。按照本專利技術的光學裝置的應用的優選實例涉及到數字型照相機。作為本專利技術的結果，有可能提供給用戶一種便宜而緊湊的透鏡組，然而保證在該透鏡組象平面上的均勻照明，以及使被裝配到這種類型照相機半導體光學傳感器非常敏感的紅外光譜段中的波長能被除去的選擇性光譜濾除。然而，顯然本專利技術的裝置能以相似的方式被用于任何其他的光學系統，例如，裝有光敏膠片的通用的照相機，其中也需要均勻照明，而且其中，對光敏膠片可能敏感的紫外光如果需要可被除去。如圖2示出，按照本專利技術的，整體用一般數字標記6標明的光學裝置被組合在放置在半導體光學傳感器12入口面10前面的照相透鏡組8的光路中。這個光學傳感器被裝配，例如，到未在圖中被示出的數字型照相機。照相透鏡組8包含，除按本專利技術的光學裝置外，三個分別由標記14、16和18標明的距位于待照相目標的旁邊的透鏡組8的入口面20的透鏡。在圖2中所示的實例中，三個透鏡14、16和18都是球面透鏡。更確切地說，透鏡14是平凸透鏡，透鏡16是雙凹透鏡而透鏡18是雙凸透鏡。這三個透鏡14、16和18是由玻璃、塑料或任何其他透明光學材料制成的。不用說，當然，上述照相透鏡組8的實施例單純通過說明性和非限制性例子被給出的，按照透鏡組8光學系統的復雜性，該透鏡組8能夠包含或多或少數目的球面和/或非球面透鏡的組合。現在我們涉及按照本專利技術的光學裝置6。按照本專利技術的第一個特點，光學裝置6采取由均勻透明濾光材料制成的部件的形式。為了本專利技術的目的，濾光材料意味著對穿過它的可見光譜的全部波長基本上具有相同吸收系數的材料。這種類型的材料也被稱為中性濾光材料。濾光材料的有些實例在圖3中被說明，圖3示出以百分率表示光的透射率T隨穿過該濾光材料以納米表示的光的波長λ而變化。曲線22代表濾光為30％的材料。換句話說97％的光被透過。曲線24表示濾光為20％的材料，即，吸收20％光能并允許80％通過。如在圖3能見到的，曲線22和24都是水平的直線，這意味著對穿過濾光材料的全部可見光譜段吸收基本上是相同的。因而，通過選擇合適的吸收系數值并通過改變隨光軸離透鏡組8的距離而變化的濾光材料部件的厚度，確定的順序變化的吸收剖面能被獲得，這使在裝配有這種濾光材料部件的透鏡組的象平面上能得到均勻照明。為了這個目的，以及按照本專利技術的另一個特點，在濾光材料的部件的邊緣區域中的吸收是小于相同部件的中心區域的吸收的。因此透明均勻濾光材料的部件降低在透鏡組的象平面中心處的照明，反之它允許更多的光通過該象平面的邊緣。按照本專利技術的光學裝置6的一個優點在于它的均勻結構。如在本專利技術申請的引言部分所述，現有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
準備用作使象平面上照明均勻化的，特別是由數字型光學傳感器所確定的，光學裝置，其特征在于它是用透明的均勻濾光材料制成的部件構成的，該部件具有對穿過的可見光譜的全部波長基本上一致的吸收系數，并且具有適宜于確定了的吸收剖面的變化的厚度。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H布克澤克，J格魯普，
申請(專利權)人：阿蘇拉布股份有限公司，
類型：發明
國別省市：CH[瑞士]