CN101162286A - 观察光学系统、镜筒以及照相机 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的为提供不但拥有足够大的视场角,而且有效孔径小,全长短,小型,同时以为数不多的光学元件作为观察光学系统,具有充分实用性的观察光学系统、镜筒单元以及照相机。本发明所提供的观察光学系统为,按从眼睛向着物体的顺序,具有整体上带正折射能力的目视光学系统以及设置在目视光学系统焦面附近的显示部件。在对显示部件显示的各种情报进行放大观察的观察光学系统中,当显示部件的情报显示面面积为S1,目视光学系统的合成焦距为fe1的时候,满足以下条件:0.015<S1/fe1 2<0.30……(1)。
Description
技术领域
本发明涉及,数码照相机、数码摄影机等之中对显示由摄影光学系统拍摄的图像、再生像的液晶显示面板等显示装置进行放大观察,即所谓EVF(ElectronicView Finder)等观察光学系统。本发明还涉及具备该观察光学系统的镜筒单元、以及具备该镜筒单元的照相机。
背景技术
近年来的照相机,尤其是数码照相机可以大致分类为:重视携带性的薄型筐体类型和相对于筐体大小更加注重变倍摄影光学系统的变倍比的类型。在前者中,由于薄型化的发展事实上已经难以装配以实像式取景器为代表的光学式观察光学系统。而在后者之中,由于望远视差大,因而出于功能上的原因很难采用光学式观察光学系统。
在这样的状况下,采用被称之为EVF等的观察光学系统,即采用了对小型液晶显示面板等显示部件上显示的图像进行放大观察的观察光学系统,用于取代光学式观察光学系统的照相机正在逐渐增加。以EVF为例,已经知道有经目镜对液晶显示屏上的取景器图像进行观察的液晶取景器。有的液晶取景器的先有技术例形成如下构成,即,为了调整视度在光轴方向可移动地支承目镜,使得当平行光从观察之侧入射到液晶取景器上时,不管目镜在可移动范围内的哪一个位置,该入射光都能够从液晶显示屏的液晶元件封闭玻璃中最接近目镜的面会聚到目镜的反面,由此,在所述可移动范围内的任何位置,所述入射光会聚到液晶显示屏的液晶面上(例如,参阅专利文献1特许第3493554号)。
根据专利文献1,通过把向液晶取景器的逆向入射光经目镜获得的成像面设置于封闭玻璃表面以内,从而,不管偏光板、罩板、构造部件等设置于何处、都可以防止这些部材因逆向入射光引起的的热损伤。
以往常见的液晶取景器中的EVF,为了适应照相机小型化、薄型化的要求,期待其观察光学系统有进一步改善。即希望能够在拥有足够大的视场角的同时,有效孔径小,全长短,并且以为数不多的光学元件作为光学系统具有充分的实用性。
然而,专利文献1所述的发明并没有着眼于解决上述课题,而是解决有关其他问题的发明,因而,不能对上述要求予于答复。
发明内容
本发明为了满足上述改善要求,提供一种不但可以拥有足够大的视场角,而且有效孔径小,全长短,小型,同时以为数不多的光学元件作为观察光学系统用以获得充分实用性的观察光学系统。
此外,本发明的目的还在于提供使用了满足所述改善要求的观察光学系统的镜筒单元以及使用该镜筒单元的照相机。
本发明采用了以下技术方案来解决上述课题。
(1)一种光学观察系统,按照从眼睛向着物体的顺序,具有整体上带正折射能力的目视光学系统以及设置在目视光学系统焦面附近的显示部件,其特征为:在对显示部件显示的各种情报进行放大观察的观察光学系统中,当显示部件的情报显示面面积为S1,目视光学系统的合成焦距为fe1的时候,满足以下条件:
0.015<S1<fe1 2<0.30······(1)
(2)一种光学观察系统,按照从眼睛向着物体的顺序,具有整体上带正折射能力的目视光学系统、弯曲目视光学系统光轴的反射部件、以及设置在所述目视光学系统与反射部件的合成焦面附近的显示部件,其特征为:在对显示部件显示的各种情报进行放大观察的观察光学系统中,当显示部件的情报显示面面积为S1,目视光学系统以及反射部件的合成焦距为fe2的时候,满足以下条件:
0.015<S1<fe2 2<0.30······(2)
(3)一种光学观察系统,按照从眼睛向着物体的顺序,具有整体上带正折射能力的目视光学系统、弯曲目视光学系统光轴的反射部件、带正或负的折射能力的光学元件、以及设置在目视光学系统与反射部件以及光学元件的合成焦面附近的显示部件,其特征为:在对显示部件显示的各种情报进行放大观察的观察光学系统中,当显示部件的情报显示面面积为S1,目视光学系统和反射部件以及光学元件的合成焦距为fe3的时候,满足以下条件:
0.015<S1<fe3 2<0.30······(3)
(4)根据上述(1)至(3)中任意一项所述观察光学系统,其特征为具有视度调整功能。
(5)根据上述(1)至(4)中任意一项所述观察光学系统,其特征为具有变焦功能。
(6)根据上述(1)至(5)中任意一项所述观察光学系统,其特征为显示部件是利用液晶显示面板的显示装置。
(7)根据上述(6)所述观察光学系统,其特征为显示装置显示数码静像照相机或者数码摄影机的摄影像或者再生像。
(8)一种涉及镜筒单元的发明,其特征为以把上述(1)至(7)中任意一项所述的观察光学系统和摄影光学系统相结合。
(9)根据(8)所述的镜筒单元,其特征为观察光学系统和摄影光学系统相对移动地结合,并且将观察光学系统交叉于摄影光学系统相。
(10)一种涉及使用上述(8)或(9)的镜筒单元为特征的照相机。
发明效果
根据上述(1),按照从眼睛向着物体的顺序,具有整体上带正折射能力的目视光学系统以及设置在目视光学系统焦面附近的显示部件,在对显示部件显示的各种情报进行放大观察的观察光学系统中,当显示部件的情报显示面面积为S1,目视光学系统的合成焦距为fe1的时候,满足以下条件:
0.015<S1/fe1 2<0.30······(1)
由此,可以获得不但拥有足够大的视场角,而且有效孔径小,全长短,小型,同时以为数不多的光学元件得到足够实用性的观察光学系统。
如果小于(1)式的下限,则不管是在S1过小还是在fe1 2过大的情况下,像放大倍率变小,像的细节之处变的难于分辨,观察光学系统缺乏实用性。更加具体地说,就是难于判断焦点是否对准了被摄体,难于读取在视野内显示的快门速度、摄影模式等情报。
如果超过(1)式的上限,则不论是在S1过大还是在fe1 2过小的情况下,观察光学系统的尺寸变大,难于达到本发明目的之一的提供小型观察光学系统。不用说在S1过大的情况下观察光学系统的小型化会变得困难,就是在fe1 2过小的情况下,由于摄影光学系统会成为大视场角,若优先考虑性能增加光学元件的数量,则不但会导致目视光学系统的大型化,而且会直接引起成本上升。而若优先考虑大小以较少的光学元件件数来补偿像差,则会使设计变得困难。
根据上述(2),按照从眼睛向着物体的顺序,具有整体上带正折射能力的目视光学系统、弯曲目视光学系统光轴的反射部件、以及设置在所述目视光学系统与反射部件的合成焦面附近的显示部件,在对显示部件显示的各种情报进行放大观察的观察光学系统中,当显示部件的情报显示面面积为S1,目视光学系统以及反射部件的合成焦距为fe2的时候,满足以下条件:
0.015<S1/fe2 2<0.30······(2)
由此,可以获得不但拥有足够大的视场角,而且有效孔径小,全长短,小型,同时以为数不多的光学元件得到足够得实用性的观察光学系统。
如果小于(2)式的下限,则不管是在S1过小还是在fe2 2过大的情况下,像放大比率变小,像的细节之处变得难于分辨,观察光学系统缺乏实用性。更加具体地说,就是难于判断焦点是否对准了被摄体,难于读取在视野内显示的快门速度、摄影模式等情报。
如果超过(2)式的上限,则不论是在S1过大还是在fe2 2过小的情况下,观察光学系统的尺寸变大,难于达到本发明目的之一的提供小型观察光学系统。不用说在S1过大的情况下观察光学系统的小型化会变得困难,就是在fe2 2过小的情况下,由于摄影光学系统成为大视场角,若优先考虑性能增加光学元件的数量,则不但会导致目视光学系统的大型化,而且会直接引起成本上升。而若优先考虑大小以较少的光学元件件数来补偿像差,则会使设计变得困难。
根据上述(3),按照从眼睛向着物体的顺序,具有整体上带正折射能力的目视光学系统、弯曲目视光学系统光轴的反射部件、带正或负的折射能力的光学元件、以及设置在所述目视光学系统与反射部件以及光学元件的合成焦面附近的显示部件,在对显示部件显示的各种情报进行放大观察的观察光学系统中,当显示部件的情报显示面面积为S1,目视光学系统与反射部件以及光学元件的合成焦距为fe3的时候,满足以下条件:
0.015<S1/fe3 2<0.30······(3)
由此,可以获得不但拥有足够大的视场角,而且有效孔径小,全长短,小型,同时以为数不多的光学元件得到足够实用性的观察光学系统。
如果小于(3)式的下限,则不管是在S1过小还是在fe3 2过大的情况下,像放大比率变小,像的细节之处变的难于分辨,观察光学系统缺乏实用性。更加具体地说,就是难于判断焦点是否对准了被摄体,难于读取在视野内显示的快门速度、摄影模式等情报。
如果超过(3)式的上限,则不论是在S1过大还是在fe3 2过小的情况下,观察光学系统的尺寸变大,难于达到本发明目的之一的提供小型观察光学系统。不用说在S1过大的情况下观察光学系统的小型化会变得困难,就是在fe3 2过小的情况下,由于摄影光学系统成为大视场角,若优先考虑性能增加光学元件的数量,则不但会导致目视光学系统的大型化,而且会直接引起成本上升。而若优先考虑大小以较少的光学元件件数来补偿像差,则会使设计变得困难。
在上述(4)的发明中,由于把上述(1)至(3)中任意一项所述观察光学系统具有视度调整功能作为其特征,因而可以根据拍摄者身体状况、时间的变化而造成的视力变化来调节视度,能够得到始终与视度相配的良好观察像。而且,在有多位使用者共同使用的情况下,也可以按照各位使用者的视力调节视度,获得良好的观察像。
在上述(5)的发明中,由于把上述(1)至4中任意一项所述观察光学系统具有变倍功能作为其特征,因而能够获得与使用目的相符的象放大倍率。具体地说可以这样灵活使用,即,提高像放大倍率使观察像的细节部分容易分辨,或者,降低像放大倍率使四周观察像的变化容易识别。
在上述(6)的发明中,由于把上述(1)至(5)中任意一项所述观察光学系统的显示部件为利用液晶显示面板的显示装置作为其特征,因而,能够不以光学成像而以电信号来显示观察对象。
在上述(7)的发明中,由于把上述(6)所述观察光学系统的液晶显示装置作为数码静像照相机或者数码摄影机中的摄影象或者再生像的显示装置,因而十分适用于数码静像照相机或者数码摄影机的观察光学系统。
在上述(8)的发明中,由于把镜筒单元与上述(1)至(7)的观察光学系统相结合,因而能够获得不但拥有足够大的视场角,而且有效孔径小,全长短,小型,同时以为数不多的光学元件得到足够实用性的观察光学系统。
在上述(9)的发明中,由于上述(8)的镜筒单元被形成为将观察光学系统和摄影光学系统相对移动地结合,并且观察光学系统的光轴交叉于摄影光学系统的光轴,因而瞄准观察光学系统的使用者在视轴、姿势上自由度变大、从而能够减轻由于加大摄影角度、拍摄而引起的疲劳。
在上述(10)的发明中,由于将上述(8)或者(9)的镜筒单元用于数码静像照相机、数码摄影机等照相机,因而可以获得不但能拥有足够大的视场角,而且有效孔径小,全长短,小型,同时以为数不多的光学元件得到足够实用性的照相机。而且,通过使用涉及本发明的观察光学系统可以获得小型镜筒单元,进而获得小型的数码静像照相机、数码摄影机等照相机。
附图说明
图1是本发明观察光学系统第1实施方式的一个实施例的光学系统配置图。
图2是本发明观察光学系统第1实施方式的另一个实施例的光学系统配置图。
图3是本发明观察光学系统第2实施方式的一个实施例的光学系统配置图。
图4是本发明观察光学系统第2实施方式的另一个实施例的光学系统配置图。
图5是本发明观察光学系统第3实施方式的一个实施例的光学系统配置图。
图6是本发明观察光学系统第3实施方式的另一个实施例的光学系统配置图。
图7是本发明观察光学系统第4实施方式的光学系统配置图。
图8是本发明观察光学系统第5实施方式的光学系统配置图。
图9是本发明观察光学系统第6实施方式的光学系统配置图。
图10是本发明镜筒单元的实施方式,A为俯视图,B为正视图,C为右视图。
图11是本发明镜筒单元的另一个实施方式。
图12是所述实施方式镜筒单元动作状态的侧视图。
图13是本发明照相机实施方式的外观斜视图。
具体实施方式
以下、参照附图对有关本发明的观察光学系统、镜筒单元以及照相机的实施方式进行说明。
第1实施方式
图1和图2表示了与涉及本发明观察光学系统第1实施方式有关的两个实施例。图1所示的实施例为,按照从眼睛1向着物体的顺序,具有带正折射能力的目视光学系统2以及设置在目视光学系统2焦面附近的显示部件。目视光学系统2是用于放大观察显示在显示部件上的各种情报,在本实施例中由双凸单镜构成。图2所示的实施例是在目视光学系统2中用了两枚带正折射能力的镜片201、202。在图2所示的实施例中、由于目视光学系统2的折射能力被两枚镜片201、202分散,因而,与图1所示实施例相比,像差的补偿一般比较容易进行。当把S1作为显示部件3的情报显示面面积、fe1作为目视光学系统的合成焦距的时候,其构成满足所述条件式(1)。
第2实施方式
图3和图4表示了与涉及本发明观察光学系统第2实施方式有关的两个实施例。图3所示的实施例为,其目视光学系统2由两枚凸镜211、212构成、相比于目视光学系统2反射部件4被设置于显示部件3之侧。因而,该实施例被形成为,由按从眼睛1向着物体方向的顺序、具有整体上带正折射能力的目视光学系统2、反射部件4以及设置于目视光学系统2与反射部件4的合成焦面附近的显示部件3。
图4所示的实施例为,目视光学系统2按照从物体出发的顺序,由带负折射能力的镜片221、带正折射能力的镜片222、带正折射能力的镜片223的三枚镜片构成,整体上具有正折射能力。在目视光学系统2和显示部件3之间设置反射部件4。显示部件3被设置于目视光学系统2的焦面附近。
在图3和图4所示的实施例中,当把S1作为显示部件3的情报显示面面积、fe2作为目视光学系统以及反射部件4的合成焦距的时候,其构成满足所述条件式(2)。
由于存在反射部件4因而可以对光路进行弯曲,在图3和图4中因简化而描写了光路未被弯曲的状态。然而实际上的光路经反射部件4被弯曲了大约90度,显示部件3的显示面被设置为与通过眼睛1的光轴略呈平行方向。通过形成这样的设置,沿着观察光学系统2的光轴朝深度方向的尺寸能够得到进一步缩小。
第3实施方式
图5和图6表示了与涉及本发明观察光学系统第3实施方式有关的两个实施例。图5所示的实施例为,按眼睛1到物体方向的顺序,具有整体上带正折射能力的第一目视光学系统2、反射部件4、带负折射能力的第二目视光学系统5、以及设置在第一、第二目视光学系统2、5与反射部件4的合成焦面附近的显示部件3。换而言之,在第一目视光学系统2和第二目视光学系统5之间设置反射部件4。第一目视光学系统2为两枚构成,由凸镜231、232形成,第一目视光学系统2以及第一、第二目视光学系统2、5的整体带正折射能力。
图6所示实施例的构成为,在眼睛1之侧由一枚镜片形成的带正折射能力的第一目视光学系统2、和在显示部件3之侧由三枚镜片分成两组形成的带正折射能力的第二目视光学系统5之间设置反射部件4。第二目视光学系统5是按从物体出发的顺序、由带负折射能力的镜片501、接合形成的双凸镜502、以及负凹凸透镜503构成,在整体上带正折射能力。
在图5和图6所示的第3实施方式中,当把S1作为显示部件3的情报显示面面积、fe3作为所述目视光学系统2、5与反射部件4以及光学元件的合成焦距的时候,其构成满足所述条件式(3)。上述「光学元件」是指本实施方式中第二目视光学系统5。
根据图5和图6所示的第3实施方式,由于将反射部件4设置于目视光学系统内部,因而相比于上述第2实施方式的构成,在沿着光轴深度方向的全长可以得以进一步缩短。
再有,反射部件4既可以是如图3、图4、图5所示例那样用反射镜构成,也可以如同作概念性显示的图6那样用棱镜作为反射部件。在使用棱镜的情况下,也可以将折射能力分配到棱镜的各个面上,作为目视光学系统的一部分。
第4实施方式
在有关本发明的观察光学系统中可以加上视度调节功能。图7表示了视度调节功能的概念。在图7中,按眼睛1向着物体方向的顺序,设置了整体上带正折射能力的目视光学系统2以及置于目视光学系统2焦面附近的显示部件3。通过目视光学系统2可以对显示在显示部件3上的各种情报进行放大观察。目视光学系统2由两枚凸镜241、242构成。目视光学系统2可以沿着光轴移动,通过目视光学系统2在光轴方向的移动,观察者可以改变放大观察显示部件3的虚像的视度,将视度调节得容易进行观察。而且,图7所示的例中,其构成为由二枚镜片分成二组形成的目视光学系统2作整体移动,但是也可以只移动构成目视光学系统的一部分光学元件以此调节视度。例如,在图7所示的例中,只移动眼睛1之侧的光学元件(镜片242),或者,在图6所示的例中只移动第一目视光学系统2,由此调整视度也是可以的。尤其如图5和图6所示的例子那样,在夹着反射部件4将目视光学系统为分开构成的情况下,考虑到移动机构的复杂性,最好是构成为移动其中某一方目视光学系统以此调整视度。本实施方式也满足所述条件式(1)、(2)、(3)
第5实施方式
图8所示的实施方式,是从眼睛1出发将目视光学系统2分为第一组21和第二组22,通过改变各组21、22之间的间距,使得焦距变化并使像放大倍率变化。改变放大倍数的原理与一般的变倍摄影光学系统相同,为连续变焦而不必将目视光学系统2的焦面从显示部件3的附近变动。图8的上部、中部、下部分别表示了在广角端时目视光学系统2的第一组21和第二组22的位置、中间放大倍率时上述第一组21和第二组22的位置、在望远端时第一组21和第二组22的位置。本实施方式中所述条件式(1)、(2)、(3)也得以满足。
根据图8所示的实施方式可以获得符合使用目的的像放大倍率。具体地说就是可以这样灵活使用,即,提高像放大倍率使得观察像的细节部分容易分辨,或者,降低像放大倍率使得周围观察像的变化容易识别。
第6实施方式
显示部件3可以如图9所示的实施方式那样,用采用液晶显示面板的显示部件3。在图9中所示的实施方式中,其构成为通过摄影光学系统7将被摄体成像于CCD等摄像元件8上,然后把在摄像元件8中经光电转换的摄影图像信号输入显示部件3,在显示部件3上显示被摄体像。显示部件3显示的被摄体像可以通过观察光学系统2进行观察。这样就可以在显示元件3上实况显示被摄体像,通过对此进行观察,可以起到取景器作用。此外,将摄影图像保存在存储器中后,在显示部件3上显示其再生像,该再生像也可以通过观察光学系统2进行观察。这样,通过未经图示的显示部件驱动装置可以在显示部件3上显示各种各样的图像·影象,而后经观察光学系统2进行放大观察。
而且,如图9所示,可以在利用液晶显示面板的显示装置上显示数码静像照相机或数码摄影机拍摄的图像、影象,将此当作决定拍摄范围的取景器,或者显示拍摄纪录后的图像或者影象,当作再生装置来利用。
第7实施方式
图10表示了具有涉及本发明观察光学系统的镜筒单元的实施方式。在图10中,镜筒单元主体15的前面安装了摄影光学系统71。镜筒单元主体15的上端部一体安装了观察光学系统10形成镜筒单元。通过把摄影光学系统71和观察光学系统单元10一体化,不但可以提高制造时组装调整的便利性、还可以企求小型化。通过将该镜筒单元组装入照相机可以使得照相机的组装调整变得简单,有望实现照相机的小型化。
第8实施方式
在如上述实施例那样将摄影光学系统71和观察光学系统单元10一体化了的镜筒单元中,可以如图11和图12所示的实施方式,将观察光学系统10和摄影光学系统71作可相对移动的结合。通常如图11所示,摄影光学系统71的光轴是与观察光学系统10的光轴平行的,然而如图12所示,把观察光学系统10形成为可相对移动,使得观察光学系统10的光轴与摄影光学系统71的光轴相交叉。如此构成有产生多种摄影角度的效果。而且,由于摄影时观察者的姿势不受到限制,因而还具有能够长时间轻松摄影的效果。图12所示的摄影光学系统71的光轴和观察光学系统10的光轴之间形成的转动角度θ一般优选为0度至90度左右。
第9实施方式
图13表示使用了涉及本发明所述镜筒单元的数码静像照相机的实施方式。在图13的照相机主体30中装入了图10至图12所示的镜筒单元。镜筒单元的摄影光学系统71相当于摄影镜头,设置于照相机主体30的前面。对摄影光学系统71的形式没有特别的限定,可以是固定焦点形式,也可以是变焦镜头,还可以是沉筒式,还有从相机主体30的前部始终向外突出的也是可以的。在相机主体30的上端部,观察光学系统10朝上部后方突出,形成为能够通过观察光学系统10后端部的目视光学系统32观察镜筒单元内的显示部件。照相机主体30中设置有电源开关按钮34、快门按钮36、模式转换盘38、以及其他,发挥照相机功能或者以各种动作模式进行动作的操作部件和显示部件等。采用涉及本发明镜筒单元的照相机并不限于数码静像照相机,也可以是数码摄影机,与照相机的种类、形式无关。
Claims (10)
1.一种观察光学系统,按照从眼睛向着物体的顺序,具有整体上带正折射能力的目视光学系统以及设置在目视光学系统焦面附近的显示部件,其特征为:在对显示部件显示的各种情报进行放大观察的观察光学系统中,当显示部件的情报显示面面积为S1,目视光学系统的合成焦距为fe1的时候,满足以下条件:
0.015<S1/fe1 2<0.30······(1)
2.一种观察光学系统,按照从眼睛向着物体的顺序,具有整体上带正折射能力的目视光学系统、弯曲目视光学系统的光轴的反射部件、以及设置在所述目视光学系统与反射部件的合成焦面附近的显示部件,其特征为:在对显示部件显示的各种情报进行放大观察的观察光学系统中,当显示部件的情报显示面面积为S1,目视光学系统以及反射部件的合成焦距为fe2的时候,满足以下条件:
0.015<S1/fe2 2<0.30······(2)
3.一种观察光学系统,按照从眼睛向着物体的顺序,具有整体上带正折射能力的目视光学系统、弯曲目视光学系统的光轴的反射部件、带正或负的折射能力的光学元件、以及设置在目视光学系统与反射部件以及光学元件的合成焦面附近的显示部件,其特征为:在对显示部件显示的各种情报进行放大观察的观察光学系统中,当显示部件的情报显示面面积为S1,目视光学系统与反射部件以及光学元件的合成焦距为fe3的时候,满足以下条件:
0.015<S1/fe3 2<0.30······(3)
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的观察光学系统,其特征为观察光学系统具有视度调整功能。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的观察光学系统,其特征为观察光学系统具有变倍功能。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的观察光学系统,其特征为显示部件为利用液晶显示面板的显示装置。
7.根据权利要求6所述的观察光学系统,其特征为显示装置显示数码静像照相机或者数码摄影机的摄影像或者再生像。
8.以权利要求1至7中任意一项所述的观察光学系统和摄影光学系统相结合为特征的镜筒单元。
9.根据权利要求8所述的镜筒单元,其特征为将观察光学系统和摄影光学系统相对移动地结合,并且观察光学系统交叉于摄影光学系统。
10.以使用权利要求8或者权利要求9所述的镜筒单元为特征的照相机。
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