CN100354677C - 成像装置 - Google Patents

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Abstract

一种成像装置，包括：变焦透镜系统，包括多组变焦透镜，并通过改变透镜组的间距来进行可变的放大；分色光学系统，其配置成对来自变焦透镜系统的光通量进行分色；以及多个成像器件，其配置成用来把经由分色光学系统分色的光学图像转换为电子信号。变焦透镜系统包括至少一个反射部件，其配置成用以把光轴弯曲90度，或大约90度。分色光学系统这样设置，从而在一个平面内的一个方向上进行分色，该平面垂直于由变焦透镜系统入射光的光轴与反射部件反射光的光轴所形成的另一个平面。

Description

成像装置
相关申请的交叉引用
本发明含有与2004年5月7日在日本专利局提交的专利申请JP 2004-138872相关的主题，其全部内容并入这里作为参考。
技术领域
本发明涉及一种成像装置和一种数字输入/输出设备，如数码照相机、摄像机等。
背景技术
近年来，正在普及采用固态成像设备的成像装置(如数码照相机)。
以前，许多型号的数码照相机能提供拍摄静止图像的功能。最近，由于用作数码照相机记录介质的固体存储器的容量不断增长，能记录视频图像的大记录容量的数码照相机变得更加普遍。
另一方面，需要更高的图像清晰度。特别地，期望具有大量像素的数码照相机所具有的成像透镜或者尤其是变焦透镜具有与如此大量像素的固体成像器件相匹配的优异图像形成能力，还希望所述的数码照相机被配置成小尺寸，特别是在厚度方向上更薄。
进一步地，能拍摄静态画面的数码照相机优选具有前后方向上薄、在水平或垂直方向上长的外形，以容易抓握和在拍摄照片时防止相机抖动。为了获得这样的形状，即前后方向或厚度方向薄，优选的是使成像光学系统变薄。
举例来说，在公开号是No.H08-248318的日本专利申请中公开的一种成像光学系统中，一种由具有正向折射光焦度的第一透镜组、具有负向折射光焦度的第二透镜组、具有正向折射光焦度的第三透镜组和具有负向折射光焦度的第四透镜组组成的变焦透镜光学系统通过在透镜组之间插入棱镜来弯曲光路，由此使得在光轴方向的尺寸变小。
发明内容
然而，为了得到更好的画质，更理想的是增加像素的数量。如果通过采用公开号是No.H08-248318的日本专利申请中所公开的变焦透镜来增加像素数量的话，优选是具有放大成像的装置，从而使得其中光学系统的整体尺寸增大。与此相应地，这导致了前透镜和反射部件的变大，以至于小型化的目标不能充分达到。
相应地，理想的是既增加了像素数量又达到小型化，特别是在厚度方向上的小型化。考虑到这些情况，做出了本发明。
根据本发明的一个具体实施例，提供的成像装置包括：变焦透镜系统；分色光学系统，其配置成对变焦透镜系统发出的光通量进行分色；以及多个成像器件，其配置成用来把经由分色光学系统分色的光学图像转换为电子信号。变焦透镜系统包括至少一个反射部件，其配置成用以把光轴弯曲90度，或大约90度。进一步地，分色光学系统被设置成在一个平面内的一个方向上进行分色，该平面垂直于由变焦透镜系统的入射光的光轴与反射部件反射光的光轴所形成的另一个平面。
相应地，即使其中包括多个成像设备，根据本具体实施例的成像装置也能在厚度方向上实现小型化。
根据本发明的另一具体实施例，提供的成像装置包括：变焦透镜系统，包括多组变焦透镜并通过改变透镜组间距来进行可变的放大；分色光学系统，其配置成对来自变焦透镜系统的光通量进行分色；以及多个成像器件，其配置成用来把经由分色光学系统分色的光学图像转换为电子信号。变焦透镜系统包括至少一个反射部件，其配置成用以把光轴弯曲90度，或大约90度。进一步地，分色光学系统被设置成在一个平面内的一个方向上进行分色，该平面垂直于由变焦透镜系统的入射光的光轴与反射部件反射光的光轴所形成的另一个平面。
相应地，由于根据本具体实施例的成像装置配置有多个成像器件，所以无需放大每个成像器件，就可以使像素数量增多，并且能避免使与成像器件变大相应的前透镜或者反射部件的变大。换句话说，通过减小前透镜和/或反射部件使变焦透镜系统和/或成像设备小型化成为可能，从而允许变焦透镜系统小型化，并且进一步使成像装置小型化。
进而，通过反射部件将光路弯曲90度，可以在厚度方向实现小型化，而且可以通过使用分色光学系统限制分色方向，在厚度方向进一步实现小型化。
可选择地，变焦透镜系统可包括构造成具有正折射光焦度和在变焦操作时固定的第一透镜组，以及可被第一透镜组包括的反射部件，从而便于其小型化。变焦透镜系统的第一透镜组，特别是其前透镜配置成尽可能多地接收光通量，而且趋向于具有更大的直径。进而，在变焦透镜系统中可以形成更大尺寸的反射部件。如果这样的增大的第一透镜组要移动时，需要配备具有大驱动力的驱动机构，从而导致透镜镜筒尺寸的增大。通过固定包含反射部件的第一透镜组，就使避免增大变焦透镜系统的可能。
进一步，如果假定Tp是反射部件的厚度，Y是成像器件对角线的长度，S是包括在成像装置中成像器件的数目，则优选反射部件满足下述关系式(1)：
0.2＜Tp/(Y′×S)＜1.5...  (1)
当在厚度方向实现小型化时，这种可选择的配置允许确保所需的入射光量。
进一步，如果假定Tp是反射部件的厚度，Tcp是分色光学系统的光路长度，反射部件和分色光学系统满足下述关系式(2)：
0.6＜Tp/Tcp＜1.5...  (2)
这种可选择的配置，允许在厚度方向上以及在透镜系统的整个长度上实现小型化。
附图说明
通过随后的与相应附图描述相结合的本发明示范性实施例的描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加清楚，其中：
图1与图2至图4一起，，表示根据本发明一个具体实施例的成像装置中变焦透镜系统的第一具体实施例，且图1表示透镜结构的示意图；
图2与图3和图4一起表示在采用特定数值的数例1中的球面像差、像散和畸变像差的曲线图，且图2表示在广角端这些像差的值；
图3表示在广角端与摄远端中间焦点位置的球面像差、像散和畸变像差的曲线图；
图4表示位于摄远端的球面像差、像散和畸变像差的曲线图；
图5与图6至图8一起，表示在根据本发明一个具体实施例的成像装置中变焦透镜系统的第二具体实施例，且图5表示透镜结构的示意图；
图6与图7和图8一起，表示采用特定数值的数值实施例2中的球面像差、像散和畸变像差的曲线图，且图6表示在广角端这些像差的值；
图7表示位于广角端与摄远端中间焦点位置的球面像差、像散和畸变像差的曲线图；
图8表示位于摄远端的球面像差、像散和畸变像差的曲线图；
图9与图10至图12一起，表示将根据本发明一个具体实施例的成像装置装配在数码照相机中的一个例子的方框图；
图10表示将变焦透镜系统安装在外壳中的一个例子的示意性透视图；
图11表示借助于分色棱镜进行分色的方式的示意图。
图12表示在变焦透镜系统的光轴与借助分色棱镜的分色方向之间的关系的一个例子的示意图；以及
图13表示借助于另一分色棱镜进行分色操作的示意图。
具体实施方式
下面，参照附图将详细描述根据本发明成像装置的一个具体实施例。
根据本具体实施例的成像装置包括：变焦透镜系统，包括多组变焦透镜，并通过改变透镜组间距来进行可变的放大；分色光学系统，其配置成对来自变焦透镜系统的光通量进行分色；以及多个成像器件，其配置成用来把经由分色光学系统分色的光学图像转换为电子信号。变焦系统包括至少一个反射部件，其配置成用以把光轴弯曲90度，或大约90度。进而，分色光学系统被设置成在一个平面内一个方向上进行分色，该平面垂直于由变焦透镜系统的入射光的光轴与反射部件反射光的光轴所形成的另一个平面。
相应地，由于根据本具体实施例的成像装置配置有多个成像器件，所以在根据本具体实施例的成像装置中，无需放大每个成像器件，就能够增加像素的数量，并且能避免对应于变大的成像器件的前透镜或者反射部件的增大。换句话说，本具体实施例通过减小前透镜和/或反射部件的尺寸，允许其在使用相同数量的像素或使用相对现有技术稍微增加的像素数的条件下使变焦透镜系统和/或成像装置小型化。
进而，借助于反射部件将光路弯曲90度，可以在厚度方向实现小型化，而且可以通过使用分色光学系统限制分色方向，在厚度方向进一步实现小型化。
可选择地，优选变焦透镜系统包括在变焦操作中设置成固定的第一透镜组，而反射部件可包含在第一透镜组中。变焦透镜系统的第一透镜组，特别是其前透镜配置成尽可能多地接收光通量，而且趋向于具有更大的直径。进而，在变焦透镜系统中可以形成更大尺寸的反射部件。如果这样的增大的第一透镜组要移动，就可能需要配备具有大驱动力的驱动机构，从而导致透镜镜筒尺寸的增大。通过固定包含反射部件的第一透镜组，就可避免变焦透镜系统的增大。
如果使用棱镜作为反射部件，优选使用具有高折射率的玻璃材料。优选采用由相对于d-射线(λ＝586.7nm)折射率为1.7或更大的玻璃材料制成的棱镜，或者更优选采用由相对于d-射线折射率为1.8或更大的玻璃材料制成的棱镜。
如果采用通过反射进行分色的分色棱镜作为变焦透镜系统中的分色光学系统，由于易于提供优选的反射性能，优选采用相对于d-射线折射率为1.6或更小的玻璃材料。
在根据本具体实施例的成像装置中，假定Tp是反射部件的厚度，Y′是成像器件的对角线长度，S是包括在成像装置中成像器件的数目，优选反射部件满足下述关系式(1)：
0.2＜Tp/(Y′×S)＜1.5...   (1)
关系式(1)是限定了在变焦透镜系统中反射部件的尺寸和在成像装置中所有存在的成像器件的对角线长度之和(即在成像装置中所有存在的成像器件的整体尺寸)的关系式。为了减小变焦透镜系统的整体厚度，优选减小反射部件的厚度。如果Tp/(Y′×S)的值小于最小值极限，反射部件可能变得太小以致不能确保所需的光通量。换句话说，当周围光线不足时，如果该数值超过最大值极限，那么反射部件的厚度就变得太厚，从而使得在入射光轴方向的厚度很难减小。
进一步，在根据本具体实施例的成像装置中，假定Tp是反射部件的厚度，Tcp是分色光学系统的光路长度，优选反射部件和分色光学系统满足下述关系式(2)：
0.6＜Tp/Tcp＜1.5...  (2)
关系式(2)是限定了在变焦透镜系统中反射部件的尺寸和分色器件尺寸的关系式。如果Tp/Tcp的值小于最小值极限，则分色部件的尺寸变大，且很难在整个长度方向上实现小型化。如果该数值超过最大值极限，则反射部件的厚度就变厚，从而使得在入射光轴方向的厚度很难减小。
对于如彩帘光阑、结合彩帘光阑的快门等的光量调节元件，为了调节通过光量，需要移动彩帘光阑的叶片或快门叶片的机构，因此光量调节元件的外围结构就增大了。进一步，在变焦操作过程中，为了移动这些增大的部件，就需要足够的空间来保证它们移动，从而阻碍了变焦透镜的小型化。相应地，在变焦操作过程中，通过固定光量调节元件，能促进变焦透镜的小型化。
可选择地，不通过改变彩帘光阑的直径来调节光量，采用ND滤镜或液晶光调节器件，以进一步便于小型化。
优选多个成像器件这样配置，从而可以相对于作为参照物的至少一个成像器件进行垂直和水平方向的移动。
下面，将参照附图描述在根据本发明的成像装置中变焦透镜系统的具体实施例和在具体实施例中采用特定值的数例。
图1至图4表示变焦透镜系统的第一具体实施例和在第一具体实施例中采用特定值的数例1。
图1表示根据第一具体实施例的变焦透镜系统1的透镜结构。变焦透镜系统1包括具有正折射光焦度的第一透镜组GR1、具有负折射光焦度的第二透镜组GR2、具有正折射光焦度的第三透镜组GR3、具有负折射光焦度的第四透镜组GR4、具有正折射光焦度的第五透镜组GR5、分色棱镜PR和滤镜LPF，这些部件从物侧按顺序设置。第一透镜组GR1包括负透镜G1、用以把光轴弯曲90度的直角棱镜G2、两面都制成非球面形状的正透镜G3，以及正透镜G4。第二透镜组GR2包括负透镜G5，以及负透镜G6与正透镜G7构成的组合透镜。第三透镜组GR3包括两面都制成非球面形状的正透镜G8，以及正透镜G9与负透镜G10构成的组合透镜。第四透镜组GR4包括负透镜G11与正透镜G12构成的组合透镜。第五透镜组GR5包括两面都制成非球面形状的正透镜G13。进一步地，在变焦过程中，第一透镜组GR1和第三透镜组GR3都被固定，而第二透镜组GR2、第四透镜组GR4和第五透镜组GR5允许移动。进一步地，孔径光阑S位于靠近第三透镜组GR3的物侧，且在变焦过程中固定不动。
对变焦透镜系统1采用特定值的数例1中的每一个值都表示在表1中。表中“si”表示从物侧数的第i个表面，“ri”表示从物侧数的第i个表面的曲率半径，“di”表示从物侧数的第i个表面和第i+1个表面之间的表面间距，“ni”表示相对于d-射线从物侧数的第i个玻璃材料的折射率，“υi”表示相对于d-射线从物侧数的第i个玻璃材料的阿贝数。进一步，“无穷”表示该表面是平面，“ASP”表示该表面是非球面。
此外，假定非球面形状的表面可用下列数学式1来表示。
x = y 2 · c 2 1 + ( 1 - ( 1 + K ) · y 2 · c 2 ) 1 / 2 + Σ A i · Y i
其中
x：在光轴方向上离透镜面顶点的距离，
y：在垂直光轴方向上的高度，
c：透镜顶点的近轴曲率，
ε：圆锥常数，和
Ai：第i个非球面的表面系数。
表1
    si  ri  di  ni  vi
    1  r1＝33.309  d1＝0.800  n1＝1.92286  v1＝20.884
    2  r2＝13.230  d2＝2.300
    3  r3＝无穷  d3＝11.800  n2＝1.84666  v2＝23.785
    4  r4＝无穷  d4＝0.431
    5  r5＝35.283(ASP)  d5＝2.200  n3＝1.74330  v3＝49.326
    6  r6＝-69.861(ASP)  d6＝0.100
    7  r7＝18.604  d7＝2.925  n4＝1.49700  v4＝81.608
    8  r8＝-33.322  d8＝可变的
    9  r9＝-112.797  d9＝0.500  n5＝1.88300  v5＝40.805
    10  r10＝6.956  d10＝1.850
    11  r11＝-10.002  d11＝0.540  n6＝1.77250  v6＝49.624
    12  r12＝13.578  d12＝1.400  n7＝1.92286  v7＝20.884
    13  r13＝-26.091  d13＝可变的
    14  孔径光阑＝无穷  d14＝1.200
    15  r15＝11.728(ASP)  d15＝2.820  n8＝1.84666  v8＝23.785
    16  r15＝-112.098(ASP)  d16＝0.369
    17  r17＝9.282  d17＝3.000  n9＝1.66672  v9＝48.297
    18  r18＝-7.147  d18＝0.550  n10＝1.92286  v10＝20.884
    19  r19＝46.768  d19＝可变的
    20  r20＝-17.385  d20＝0.640  n11＝1.80610  v11＝33.269
    21  r21＝6.293  d21＝1.871  n12＝1.49700  v12＝81.608
    22  r22＝-77.041  d22＝可变的
    23  r23＝17.094(ASP)  d23＝2.000  n13＝1.48749  v13＝70.441
    24  r24＝-15.508(ASP)  d24＝可变的
    25  r25＝无穷  d25＝13.000  n14＝1.51680  v14＝64.198
    26  r26＝无穷  d26＝1.000
    27  r27＝无穷  d27＝0.500  n15＝1.51680  v15＝64.198
    28  r28＝无穷
在变焦透镜系统1中，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的表面间距d8、第二透镜组GR2和孔径光阑S之间的表面间距d13、第三透镜组GR3和第四透镜组GR4之间的表面间距d19、第四透镜组GR4和第五透镜组GR5之间的表面间距d22、第五透镜组GR5和分色棱镜PR之间的表面间距d24在变焦时都是可变的。下面，在数例1中的各个表面间距d8、d13、d19、d22和d24在广角端、在中间焦点位置和在摄远端的每一个数值与焦距、F数值、和半视角“ω(角度)”一起都表示在表2中。
表2
焦距   6.90  12.76  33.80
F数值   3.60  3.92  4.13
ω(度数)   29.91  16.41  6.235
d8   0.578  5.215  11.201
d13   11.446  6.809  0.823
d19   1.500  2.089  4.150
d22   6.535  2.526  2.000
d24   2.000  5.420  3.885
在变焦透镜系统1中，第一透镜组GR1的正透镜G3的两侧面s5和s6、第三透镜组GR3的正透镜G8的正透镜G8的两侧面s15和s16和构成第五透镜组GR5的正透镜G13的两侧面s23和s24都被构造成非球面。下面，在数例1中每一个侧面s5、s6、s15、s16、s23和s24每一个非球面表面系数的4次幂A4、6次幂A6、8次幂A8和10次幂A10与圆锥常数ε一起，表示在表3中。此外，非球面的表面系数“E+(或-)i”表示“×10i”或者“×10-i”。这同样适用于后面的表格。
表3
  si  ε  A4  A6  A8  A10
 5  1  -0.433026E-04  0.983407E-06  -0.280456E-07  0.304946E-09
 B  1  -0.351433E-04  0.983060E-06  -0.272598E-07  0.294836E-09
 15  1  0.815625E-08  0.438174E-05  0.108540E-06  0.597606E-08
 16  1  0.281652E-03  0.485658E-05  0.914854E-07  0.135825E-07
 23  1  -0.194742E-08  0.175416E-04  -0.109494E-05  0.529685E-07
 24  1  0.991329E-05  0.213102E-04  -0.154243E-05  0.669146E-07
图2至图4表示在数例1中在广角端、广角端与摄远端中间的焦点位置和摄远端的球面像差、像散和畸变像差。此外，在球面像差图中，实线表示d-射线(587.6nm的波长)，虚线表示c-射线(656.3nm的波长)，点划线表示相对于g-射线(435.8nm的波长)的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面，而虚线表示子午像面。通过使垂直轴作为图像高度、水平轴作为图像畸变量来表示畸变像差。
如这些像差图所示，在广角端、广角端和摄远端中间的焦点位置和摄远端，每个像差都用足够的平衡来矫正。
图5至图8表示变焦透镜系统的第二具体实施例和在第二具体实施例中采用特定值的数例2。
图5表示根据第二具体实施例的变焦透镜系统2的透镜结构。变焦透镜系统2包括具有正折射光焦度的第一透镜组GR1、具有负折射光焦度的第二透镜组GR2、具有正折射光焦度的第三透镜组GR3、具有负折射光焦度的第四透镜组GR4、具有正折射光焦度的第五透镜组GR5、分色棱镜PR和滤镜LPF，这些部件从物侧按顺序设置。第一透镜组GR1包括负透镜G1、用以把光轴弯曲90度的直角棱镜G2和两面都制成非球面形状的正透镜G3。第二透镜组GR2包括负透镜G4、负透镜G5和正透镜G6构成的组合透镜。第三透镜组GR3包括两面都制成非球面形状的正透镜G7。第四透镜组GR4包括在物侧具有非球面形状的正透镜G8与负透镜G9构成的组合透镜。第五透镜组GR5包括负透镜G10与正透镜G11构成的组合透镜。进一步，在变焦操作过程中，第一透镜组GR1、第三透镜组GR3和第五透镜组GR5都被固定，第二透镜组GR2和第四透镜组GR4可以移动。进一步地，孔径光阑S位于第三透镜组GR3的靠近成像侧，且在变焦操作时中是固定的。
表4表示对变焦透镜系统2采用特定值的数例2的每一个值。
表4
  si  ri di  ni  vi
  1  r1＝23.859 d1＝0.650  n1＝1.92286  v1＝20.884
  2  r2＝10.179 d2＝2.200
  3  r3＝无穷 d3＝10.500  n2＝1.84666  v2＝23.785
  4  r4＝无穷 d4＝0.300
  5  r5＝15.018(ASP) d5＝2.312  n3＝1.76802  v3＝49.300
  6  r6＝-21.808(ASP) d6＝可变的
  7  r7＝61.312 d7＝0.500  n4＝1.83500  v4＝42.984
  8  r8＝8.063 d8＝1.192
  9  r9＝-8.551 d9＝0.450  n5＝1.80420  v5＝46.503
  10  r10＝12.459 d10＝1.195  n6＝1.92286  v6＝20.884
  11  r11＝-237.923 d11＝可变的
  12  r12＝14.294(ASP) d12＝1.593  n7＝1.80611  v7＝40.734
  13  r13＝-41.701(ASP) d13＝1.000
  14  孔径光阑＝无穷 d14＝可变的
  15  r15＝25.265(ASP) d15＝2330  n8＝1.58313  v8＝59.460
  16  r15＝-5.936 d16＝0.550  n9＝1.84666  v9＝23.785
  17  r17＝-10.314 d17＝可变的
  18  r18＝11.801 d18＝0.500  n10＝1.80610  v10＝33.269
  19  r19＝5.263 d19＝2.000  n11＝1.48749  v11＝70.441
  20  r20＝18.541 d20＝1.069
  21  r21＝无穷 d21＝12.000  n12＝1.51680  v12＝64.198
  22  r22＝无穷 d22＝0.900
  23  r23＝无穷 d23＝0.500  n13＝1.51680  v13＝64.198
  24  r24＝无穷
在变焦透镜系统2中，第一透镜组GR1和第二透镜组GR2之间的表面间距d6、第二透镜组GR2和第三透镜组GR3之间的表面间距d11、孔径光阑S和第四透镜组GR4之间的表面间距d14和第四透镜组GR4和第五透镜组GR5之间的表面间距d17在变焦时都是可变的。下面，在数例2中在广角端、中间焦点位置和摄远端的各个表面间距d6、d11、d14和d17的每一个值与焦距、F数值和半视角“ω(角度)”一起都表示在表5中。
表5
焦距   6.90   11.59   19.52
F数值   2.85   3.08   3.38
ω(度数)   29.99   17.88   10.71
d6   0.830   4.093   6.795
d11   6.466   3.203   0.500
d14   6.665   4.072   2.000
d17   1.400   3.993   6.065
在变焦透镜系统2中，第一透镜组GR1的正透镜G3的两侧面s5和s6、构成第三透镜组GR3的正透镜G7的两侧面s12和s13、第四透镜组GR4的正透镜G8的在物侧的侧面s15都被构造成非球形。下面，在数例2中每个侧面s5、s6、s12、s13和s15的每个非球面表面系数的4次幂A4、6次幂A6、8次幂A8和10次幂A10与圆锥常数ε一起都表示在表6中。
表6
  si   ε   A4  A6 A8  A10
  5   1   -0.449425E-04  0.428824E-05 -0.193183E-06  0.670461E-08
  6   1   0.301252E-04  0.410901E-05 -0.175977E-06  0.657478E-08
  12   1   0.907013E-04  0.212775E-04 -0.128236E-05  0.763443E-07
  13   1   0.221601E-03  0.300690E-04 -0.212686E-05  0.114239E-06
  15   1   -0.858495E-04  0.941822E-05 -0.8081661E-06  0.314675E-07
图6至图8表示在数例2中在广角端、广角端和摄远端中间的焦点位置和摄远端的球面像差、像散和畸变像差。此外，在球面像差图中，实线表示d-射线(587.6nm的波长)，虚线表示c-射线(656.3nm的波长)，点划线表示相对于g-射线(435.8nm的波长)的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面，而虚线表示子午像面。通过使垂直轴作为图像高度、水平轴作为图像畸变量来表示畸变像差。
如这些像差图所示，在广角端、广角端和摄远端中间的焦距位置和摄远端，每个像差都用足够的平衡来矫正。
表7表示在每一个数例中每个关系式(1)和(2)的相应值。
表7
关系式     数例1     数例2
(1)Tp/(Y′×S)     0.775     0.450
(2)Tp/Tcp     0.908     0.875
图9至图12表示另一具体实施例，其中根据本发明一个具体实施例的成像装置装配在数码照相机中。
图9表示数码照相机10结构实施例的方框图。数码照相机10除了能拍摄静态画面还能拍摄运动画面，且配备有3个成像器件。
数码照相机10配置成包括含有变焦透镜系统20和3个成像器件30的成像装置40。成像器件30可以是例如CCD(电荷耦合器件)、CMOS(互补金属氧化物半导体)等的光电变换器。可以采用根据本发明具体实施例的变焦透镜系统作为变焦透镜系统20。例如，可以采用在第一或第二具体实施例中所述的变焦透镜系统1和2。
借助于分色棱镜21，成像器件30R、30G和30B分别接收从光线中分离出来的R(红)、G(绿)和B(蓝)彩色分量，并且成像器件30R、30G和30B分别输出与所接收光量对应的电信号。随后，从成像器件30R、30G和30B分别输出的电信号被传送到信号处理电路50。
在信号处理电路50中，首先，信号分离电路51把电信号分解成视频信号和聚焦控制信号。聚焦控制信号被传送到控制电路60，而视频信号被传送到图像处理电路52。随后，传送到图像处理电路52的该信号被处理成适合于后继处理的形式，并经过各种处理，如借助显示装置进行显示、在记录介质上记录和经由通信装置传输。
操作信号，如变焦按钮操作等，从外部输入到控制电路60中，并经过根据操作信号进行的各种处理。例如，如果是通过变焦按钮输入变焦指令，那么为了得到基于指令的焦距，通过驱动电路70操作驱动单元(如马达)71，并把可移动透镜组移动到预定位置。通过各个传感器80得到的关于可移动透镜组的位置信息输入到控制电路60中，并在当命令信号输出到驱动电路70时进行参考。进一步地，控制电路60基于从信号分离电路51发出的信号检查聚焦状态，并且例如通过驱动电路70控制第四透镜组GR4，从而获得最佳聚焦状态。
包括根据本具体实施例成像装置的产品可以具有各种形式，并不仅仅是数码照相机。例如，本发明可广泛应用在数字输入/输出设备的照相单元中，如数码摄像机、结合照相单元的手机、结合照相单元的PDA(个人数字助理)等。
图10表示变焦透镜系统插入到数码照相机机壳中的结构的一个实施例。
当从前面看时，数码照相机的机壳90是长方形的。当从前面看，且面向机壳90的前部时，变焦透镜系统1或2的第一透镜G1位于右上方。随后，在变焦透镜系统1或2中，借助于第一透镜组GR1中配备的第一反射部件(直角棱镜)P1将光路向下弯曲90度。从而，机壳90的厚度，即入射到变焦透镜系统1或2的光轴方向的尺寸可以减小(变薄)。进一步地，当从机壳90的前部看时，变焦透镜系统1或2配置成从右上方延伸到右下方，借此，当从机壳90的前部看时，提供了一大块在左侧延伸的矩形空间。因此，在大矩形空间中可以安装一块大的液晶面板100。进一步地，由于借助如上所述的反射部件P1来弯曲光路，拍摄长方形照相物体影像的成像器件30的短边沿前后方向排布，所以即使机壳90的厚度减小，也能够使用大尺寸和高性能(具有更多像素数的系统，或者每个像素的电容大且足以抵抗噪声，并且自由度大)的成像器件。此外，图11表示在分色棱镜PR中分色的一个方面，而图12表示变焦透镜系统1或2的光轴与借助分色棱镜PR进行分色的方向之间的关系的一个例子。换句话说，借助直角棱镜P1把在Y轴方向上入射到变焦透镜系统1或2的光弯曲到Z轴方向上，并且借助分色棱镜PR对该光在X-Z平面进行分色。
尽管在具体实施方式和实施例中已经展示了用于把光分解成三色R、G和B的分色棱镜，但是当然也可以使用如图13所示的把光分解成两色的分色棱镜。
此外，如在每一个具体实施例和每一个数例中所表示的每个部件的特殊形状、结构和数值，都仅仅是当实施本发明时所执行的具体实施例的例子，而本发明的技术范围并不由它们进行排他性的解释。
本发明可以适用于成像装置、摄像机、数码照相机、手机等等，在这类设备中厚度的减小和性能的提高是受到重视的。
那些本领域熟练技术人员应当理解，取决于设计需要或其它因素，只要在后面所附权利要求或其等价物范围之内，可以作出各种修改、组合、部分组合和替代。

Claims (4)

1.一种成像装置，包括：
变焦透镜系统，包括多组变焦透镜，并通过改变透镜组的间距来进行可变的放大；
分色光学系统，其配置成对来自变焦透镜系统的光通量进行分色；以及
多个成像器件，其配置成把经由分色光学系统分色的光学图像转换为电信号；
其中变焦透镜系统包括至少一个反射部件，其配置成把光轴弯曲90度，或大约90度；以及
其中设置该分色光学系统，从而在一个平面内的一个方向上进行分色，该平面垂直于由变焦透镜系统的入射光的光轴与反射部件反射光的光轴所形成的另一个平面；
其中反射部件满足下述条件式(1)：
0.2＜Tp/(Y′×S)＜1.5...(1)
其中Tp是反射部件的厚度，Y′是成像器件的对角线长度，S是包括在成像装置中成像器件的数目。
2.如权利要求1所述的成像装置，其中：
所述变焦透镜系统包括构造成具有正折射光焦度且在变焦操作期间是固定的第一透镜组；并且
所述反射部件被包括在第一透镜组中。
3.如权利要求1所述的成像装置，其中：
所述反射部件和分色光学系统满足下述条件式(2)：
0.6＜Tp/Tcp＜1.5...(2)
其中Tp是反射部件的厚度，Tcp是分色光学系统的光路长度。
4.如权利要求2所述的成像装置，其中：
所述反射部件和分色光学系统满足下述条件式(2)：
0.6＜Tp/Tcp＜1.5...(2)
其中Tp是反射部件的厚度，Tcp是分色光学系统的光路长度。
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