CN101542350A - 实时取景光学系统及摄像设备 - Google Patents

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CN101542350A CNA2008800004679A CN200880000467A CN101542350A CN 101542350 A CN101542350 A CN 101542350A CN A2008800004679 A CNA2008800004679 A CN A2008800004679A CN 200880000467 A CN200880000467 A CN 200880000467A CN 101542350 A CN101542350 A CN 101542350A
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Abstract

本发明涉及实时取景光学系统及摄像设备。在通过使形成在聚焦板(D)上的光学图像从五角屋脊镜(B)的反射面(F)的一部分反射并通过在实时取景成像装置(H)上再现光学图像而以运动画面模式获得对象图像的摄像设备中，实时取景光学系统(A)被布置在五角屋脊镜的开口(G)与成像装置之间，并在成像装置上再现由反射表面的该部分反射的图像。入射光瞳(K)的位置满足0.75＜((Dp/2－Y)·Za)/((Ra/√2－Y)·Zp)。其中Dp是光学系统的入瞳直径，Zp是从聚焦板到光学系统入瞳的距离，Y是聚焦板上的最大图像高度，Za是从聚焦板到五角屋脊镜的开口的距离，Ra是从光学系统的光轴到屋脊线的距离。

Description

实时取景光学系统及摄像设备
技术领域
本发明涉及新颖的实时取景光学系统以及新颖的摄像设备。具体而言，本发明涉及在诸如单镜头反射型相机(以下称“单反相机”)中，将物像(object image)引入成像装置以在液晶显示部分等部分上显示实时取景图像(对象的依时间顺序改变的图像)的光学系统(实时取景光学系统)，并涉及具有上述实时取景光学系统的摄像设备。
背景技术
通常，单反相机配备有光学取景器，其通过在成像透镜与成像表面之间插入的弹起镜(spring-up mirror)将光从成像透镜引导进入取景器光学系统，并允许使用者通过取景器窗进行观察。
此外，在数字单反相机中，需要使用者通过使用设置在相机体后侧的液晶显示部分等部分来确定视角等。为此，存在如专利文献1中所揭示的数字单反相机。
在专利文献1中所揭示的单反相机中，与用于摄像的成像装置分开地设置用于实时取景的成像装置，并且在接目镜附近设置相对于取景器光路可收缩的可运动反射镜。通过在取景器光路内使可运动反射镜以可收缩的方式运动，使得使用者能够可选地在两种状态之间切换，一种状态是来自对象的光通量被导入面向取景器窗的接目镜头，另一种状态是来自对象的光通量被导入实时取景成像装置。
[专利文献1]日本未审查专利申请公开号2001-133846
发明内容
但是，在上述专利文献1中揭示的单反相机中，需要在接目镜附近设置相对于取景器光路可收缩的可运动镜。因此，需要在接目镜附近布置可运动镜，可运动镜是独立于已有光学元件的元件。此外，需要用于允许可运动镜进入取镜器光学系统的空间，由此不可避免地导致设备在接目镜附近位置的尺寸增大。
为了将来自对象的光通量引导进入实时取景成像装置而不增加诸如专利文献1中的可运动镜的专用部件，可以想到通过改变例如作为已有光学元件的五角屋脊镜(penta-dach mirror)的镜表面的一部分的角度，来在实时取景成像装置的方向上改变光轴的角度。
但是，因为取景器光学系统面向五角屋脊镜的几乎整个开口，故用于实时取景的光通量所通过的范围被限制到由面向取景器光学系统的部分与棱部分的三角形屋脊所包围的三角形的极窄范围。为此，除非对将来自五角屋脊镜的开口的光通量引导进入实时取景成像装置的实时取景光学系统进行优化，否则光通量的外周在开口处发生渐晕，由此会发生诸如实时取景图像的边沿照度下降的问题。
因此，本发明的一个目的在于允许通过对五角屋脊镜实时取景光学系统进行优化，来获得边沿照度下降更少的令人满意的实时取景图像，所述实时取景光学系统用于将由五角屋脊镜的反射表面的一部分反射的光引导进入实时取景成像装置。
根据本发明的实施例的一种实时取景光学系统，其在摄像设备中被布置在五角屋脊镜的开口与实时取景成像装置之间，并且其在实时取景成像装置上再现由五角屋脊镜的反射表面的一部分反射的光，所述摄像设备能够通过使形成在聚焦板上的光学图像从所述反射表面的一部分反射并通过在实时取景成像装置上再现光学图像而以运动画面模式获得对象图像。在所述实时取景光学系统中，入射光瞳的位置满足以下条件式(1)：
( 1 ) , 0.75 < ( ( Dp / 2 - Y ) &CenterDot; Za ) / ( ( Ra / 2 - Y ) &CenterDot; Zp )
其中，
Dp是实时取景光学系统的入射光瞳的直径，
Zp是从聚焦板到实时取景光学系统的入射光瞳的距离，
Y是聚焦板上的最大图像高度，
Za是从聚焦板到五角屋脊镜的开口的距离，而
Ra是从实时取景光学系统的光轴到屋脊线的距离。
另外，根据本发明的一种摄像设备能够通过使形成在聚焦板上的光学图像从五角屋脊镜的反射表面的一部分反射并通过在实时取景成像装置上再现光学图像而以运动画面模式获得对象图像。实时取景光学系统布置在五角屋脊镜的开口与实时取景成像装置之间并且在实时取景成像装置上再现由所述反射表面的一部分反射的光，其入射光瞳位置满足以下条件式
(1)：
( 1 ) , 0.75 < ( ( Dp / 2 - Y ) &CenterDot; Za ) / ( ( Ra / 2 - Y ) &CenterDot; Zp )
其中，
Dp是述实时取景光学系统的入射光瞳的直径，
Zp是从聚焦板到实时取景光学系统的入射光瞳的距离，
Y是聚焦板上的最大图像高度，
Za是从聚焦板到五角屋脊镜的开口的距离，而
Ra是从实时取景光学系统的光轴到屋脊线的距离。
根据本发明的实时取景光学系统，由五角屋脊镜的反射表面的一部分反射并向实时取景成像装置前进的光在五角屋脊镜的开口处的渐晕被减少，由此能够获得边沿照度降低较少的实时取景图像。
附图说明
图1用于与图2至4一起来说明根据本发明的实时取景光学系统的总体构成，并且是示出光学构造的概况的视图。
图2是从图1中的箭头II观察的视图。
图3示出了满足条件式(1)的情况，其中(a)示出了各种部件之间的位置关系，而(b)示出了五角屋脊镜的开口中的光通量的状态。
图4示出了不满足条件式(1)的情况，其中(a)示出了各种部件之间的位置关系，而(b)示出了五角屋脊镜的开口中的光通量的状态。
图5是示出根据实时取景光学系统的第一实施例的透镜结构的视图。
图6示出了将具体数值用于图5所示的第一实施例的数值示例1的各种像差，即，球差及正弦条件、像散和畸变。
图7是示出根据实时取景光学系统的第二实施例的透镜结构的视图。
图8示出了将具体数值用于图7所示的第二实施例的数值示例2的各种像差，即，球差及正弦条件、像散和畸变。
图9是示出根据实时取景光学系统的第三实施例的透镜结构的视图。
图10示出了将具体数值用于图9所示的第三实施例的数值示例3的各种像差，即，球差及正弦条件、像散和畸变。
图11是示出根据实时取景光学系统的第四实施例的透镜结构的视图。
图12示出了将具体数值用于图11所示的第四实施例的数值示例4的各种像差，即，球差及正弦条件、像散和畸变。
图13是示出根据实时取景光学系统的第五实施例的透镜结构的视图。
图14示出了将具体数值用于图13所示的第五实施例的数值示例5的各种像差，即，球差及正弦条件、像散和畸变。
图15是示出根据实时取景光学系统的第六实施例的透镜结构的视图。
图16示出了将具体数值用于图15所示的第六实施例的数值示例6的各种像差，即，球差及正弦条件、像散和畸变。
图17是示出根据本发明的摄像设备的实施例的示意图。
具体实施方式
下面将对实现根据本发明的实时取景光学系统以及摄像设备的最佳实施例进行说明。
根据本发明的实时取景光学系统在能够通过使形成在聚焦板(focusing plate)上的光学图像从五角屋脊镜的反射表面的一部分反射并通过在实时取景成像装置上再现(re-form)光学图像而以运动画面模式获得对象图像的摄像设备中被布置在五角屋脊镜的开口与实时取景成像装置之间，并在实时取景成像装置上再现由反射表面的一部分反射的光。在实时取景光学系统中，入射光瞳的位置满足以下条件式(1)：
( 1 ) , 0.75 < ( ( Dp / 2 - Y ) &CenterDot; Za ) / ( ( Ra / 2 - Y ) &CenterDot; Zp )
其中，
Dp是实时取景光学系统的入射光瞳的直径，
Zp是从聚焦板到实时取景光学系统的入射光瞳的距离，
Y是聚焦板上的最大图像高度，
Za是从聚焦板到五角屋脊镜的开口的距离，而
Ra是从实时取景光学系统的光轴到屋脊线(dach ridgeline)的距离。
参考图1至图4，将描述根据本发明的实时取景光学系统的概况。
根据本发明的实时取景光学系统，由五角屋脊镜的反射表面的一部分反射并向实时取景成像装置前进的光在五角屋脊镜的开口处的渐晕被减少，由此能够获得边沿照度降低较少的实时取景图像。
图1示出了实时取景光学系统A的构造及其外围部分，而图2示出了从图1中的箭头II观察的视图。
聚焦板D布置成面向五角屋脊镜B的入射区域C。在五角屋脊镜B中，经过聚焦板D的成像点的光通量被屋脊区域E反射并向第一反射表面F前进。在被第一反射表面F反射之后，光通量离开五角屋脊镜B的开口区域G，并进入实时取景光学系统A，并且通过该实时取景光学系统A在实时取景成像装置H上使其图像再现。
因为用于光学取景器的取景器光学系统I面向五角屋脊镜B的开口区域G，故实时取景光学系统A所面向的部分仅是面向取景器光学系统I的部分与屋脊线J之间较窄的空间。此外，因为上述空间在两侧受到屋脊区域的斜面的限制，故如果光通量在被第一反射表面F反射之后扩散变大，则光通量的外围会因开口区域G而渐晕，导致边沿照度降低。
如果诸如Dp，Y，Za及Ra的其他参数不变，则当实时取景光学系统A的入射光瞳K的位置被设定得远离五角屋脊镜B的开口区域G(图4(a)的情况)，则通过开口区域G的光通量的直径增大，使得部分L因开口区域G而渐晕(参见图4(b))，由此导致边沿照度下降。
因此，通过将实时取景光学系统A的入射光瞳K的位置限制在由条件式(1)设定的范围内，将入射光瞳K的位置设定在五角屋脊镜B的开口区域G的附近(图3(a)的情况)，以在通过开口区域G的过程中减小光通量直径(参见图3(b))，以减少光通量的外周的渐晕，由此抑制边沿照度的下降。
因此，满足条件式(1)非常重要。
希望的是根据本发明实施例的实时取景光学系统从物方起顺序地包括具有正屈光度的第一透镜、具有负屈光度的第二透镜、以及具有正屈光度的第三透镜，其中第一透镜与第二透镜是塑料透镜，并且满足以下条件式(2)：
(2)-0.65＜φp1/φm1＜-0.45
其中：
φp1是正塑料透镜(第一透镜)的屈光度，而
φm1是负塑料透镜(第二透镜)的屈光度。
通过使用塑料透镜作为两个透镜，即第一透镜及第二透镜，可以实现成本的降低。此外，通过使用塑料透镜，非球面化(aspherizing)更容易，通过非球面化可以令人满意地执行像差校正。
但是，在塑料透镜中，屈光度容易因环境温度改变导致的膨胀或收缩而发生改变，由此光学系统的透镜后焦点(lens back)发生改变。为了抑制这种改变，第一透镜是正塑料透镜而第二透镜是负塑料透镜，并且满足条件式(2)，由此可以完全消除因温度改变导致的各个透镜的屈光度的变化。当超过该条件式中的上限及下限时，因环境温度改变所导致的透镜后焦点的改变过大，导致实时取景的图像品质大大劣化。
希望的是根据本发明实施例的实时取景光学系统从物方起顺序地包括具有正屈光度的第一透镜、具有负屈光度的第二透镜、以及具有正屈光度的第三透镜，其中第二透镜与第三透镜是塑料透镜，并且满足以下条件式(3)：
(3)-0.85＜φp2/φm2＜-0.65
其中：
φp2是正塑料透镜(第三透镜)的屈光度，而
φm2是负塑料透镜(第二透镜)的屈光度。
通过使用塑料透镜作为两个透镜，即第二透镜及第三透镜，可以实现成本的降低。此外，通过使用塑料透镜，容易非球面化，通过非球面化，可以令人满意地执行像差校正。
但是，在塑料透镜中，屈光度易于因环境温度改变导致的膨胀或收缩而发生改变，由此光学系统的透镜后焦点发生改变。为了抑制这种改变，第二透镜是负塑料透镜而第三透镜是正塑料透镜，并且满足条件式(3)，由此可以完全消除因温度改变导致的各个透镜的屈光度的变化。当超过条件式(3)中的上限及下限时，因环境温度改变所导致的透镜后焦点的改变过大，导致实时取景的图像品质大大劣化。
希望的是根据本发明的实施例的实时取景光学系统从物方起顺序地包括由第一透镜及第二透镜构成的胶合正透镜、具有负屈光度的第三透镜、以及具有正屈光度的第四透镜，其中第三透镜与第四透镜是塑料透镜，并且满足以下条件式(4)：
(4)-1.05＜φp3/φm3＜-0.85
其中：
φp3是正塑料透镜(第四透镜)的屈光度，而
φm3是负塑料透镜(第三透镜)的屈光度。
通过使用塑料透镜作为两个透镜，即第三透镜及第四透镜，可以实现成本的降低。此外，通过使用塑料透镜，易于非球面化，通过非球面化，可以令人满意地执行像差校正。
但是，在塑料透镜中，屈光度容易因环境温度改变导致的膨胀或收缩而发生改变，由此光学系统的透镜后焦点发生改变。为了抑制这种改变，第三透镜是负塑料透镜而第四透镜是正塑料透镜，并且满足条件式(4)，由此可以完全消除因温度改变导致的各个透镜的屈光度的变化。当超过条件式(4)中的上限及下限时，因环境温度改变所导致的透镜后焦点的改变过大，导致实时取景的图像品质大大劣化。
希望的是根据本发明的实施例的实时取景光学系统从物方起顺序地包括具有负屈光度的第一透镜、具有正屈光度的第二透镜、具有负屈光度的第三透镜、以及具有正屈光度的第四透镜，其中第一透镜与第四透镜是塑料透镜，并且满足以下条件式(5)：
(5)-1.80＜φp4/φm4＜-1.40
其中：
φp4是正塑料透镜(第四透镜)的屈光度，而
φm4是负塑料透镜(第一透镜)的屈光度。
通过使用塑料透镜作为两个透镜，即第一透镜及第四透镜，可以实现成本的降低。此外，通过使用塑料透镜，易于非球面化，通过非球面化，可以令人满意地执行像差校正。
但是，在塑料透镜中，屈光度容易因环境温度改变导致的膨胀或收缩而发生改变，由此光学系统的透镜后焦点发生改变。为了抑制这种改变，第一透镜是负塑料透镜而第四透镜是正塑料透镜，并且满足条件式(5)，由此可以完全消除因温度改变导致的各个透镜的屈光度的变化。当超过条件式(5)中的上限及下限时，因环境温度改变所导致的透镜后焦点的改变过大，导致实时取景的图像品质大大劣化。
希望的是根据本发明的实施例的实时取景光学系统从物方起顺序地包括具有正屈光度的第一透镜、具有正屈光度的第二透镜、具有负屈光度的第三透镜、以及具有正屈光度的第四透镜，其中第一透镜与第三透镜是塑料透镜，并且满足以下条件式(6)：
(6)-0.40＜φp5/φm5＜-0.20
其中：
φp5是正塑料透镜(第一透镜)的屈光度，而
φm5是负塑料透镜(第三透镜)的屈光度。
通过使用塑料透镜作为两个透镜，即第一透镜及第三透镜，可以实现成本的降低。此外，通过使用塑料透镜，易于非球面化，通过非球面化，可以令人满意地执行像差校正。
但是，在塑料透镜中，屈光度容易因环境温度改变导致的膨胀或收缩而发生改变，由此光学系统的透镜后焦点发生改变。为了抑制这种改变，第一透镜是正塑料透镜而第三透镜是负塑料透镜，并且满足条件式(6)，由此可以完全消除因温度改变导致的各个透镜的屈光度的变化。当超过条件式(6)中的上限及下限时，因环境温度改变所导致的透镜后焦点的改变过大，导致实时取景的图像品质大大劣化。
希望的是根据本发明实施例的实时取景光学系统具有位于第一透镜的物方的孔径光阑。
通过将孔径光阑布置在第一透镜的物方，可以将入射光瞳布置得更靠近实时取景光学系统的物方，由此能够减少由第一反射表面反射的光在五角屋脊镜的开口处的渐晕。由此更容易满足条件式(1)。
希望的是根据本发明实施例的实时取景光学系统在第一透镜的物方(当孔径光阑设置在第一透镜的物方时，孔径光阑的物方)包括光路分支装置。通过使用于实时取景的部分光通量通过光路分支装置分支，可以利用分支的光通量作为用于光度计量的光通量。例如，通过光路分支装置被分支的光通量进入AF(自动对焦)传感器，由此可以执行自动对焦操作。
下面，将描述本发明的实时取景光学系统的具体实施例。
在各个实施例中采用了非球面表面，并且假定由以下数值表达式1来定义各个非球面表面的形状。
[数值表达式1]
x = y 2 &CenterDot; c 2 1 + 1 - &epsiv; &CenterDot; y 2 &CenterDot; c 2 + &Sigma; A i &CenterDot; y i
注意，在数值表达式1中，x是沿光轴方向距透镜表面顶点的距离，y是沿与光轴垂直的方向的高度，c是在透镜表面的顶点处的近轴曲率，ε表示圆锥常数，而Ai表示第i阶非球面系数。
图5是示出根据本发明的实时取景光学系统的第一实施例1的透镜构造的视图。实时取景光学系统1从物方依次包括：光路分支装置BS、具有正屈光度的第一透镜G1、具有负屈光度的第二透镜G2、以及具有正屈光度的第三透镜G3。诸如低通滤波器的滤波器FL被插入在成像表面IMG与第三透镜G3之间，并且孔径光阑ST被布置在第一透镜G1与光路分支装置BS之间。第一透镜G1及第二透镜G2是塑料透镜。此外，第一透镜G1的两个表面(r4，r5)、第二透镜G2的两个表面(r6，r7)、以及第三透镜G3的物方表面(r8)由非球面表面形成。
表1示出了数值示例1的透镜数据，在该示例中，具体数值被应用于第一实施例1。注意，在表1以及其他透镜数据的表中，“ri”表示从物方起的第i表面的近轴曲率半径；“di”表示从物方起的第i表面与第(i+1)表面之间的轴向表面距离；“Ni”表示从物方起的第i玻璃材料对于d线(波长＝587.6nm)的折射率；而“vi”则表示从物方起的第i玻璃材料对于d线的阿贝数。此外，“f”及“FNO.”分别表示焦距及F数。
[表1]
f＝7.164 FNO.＝2.0
  曲率半径   轴向表面距离   折射率(Nd)   阿贝数(vd)
  r1＝∞   d1＝7.000   N1＝1.51680   v1＝64.20
  r2＝∞   d2＝0.100
  r3＝∞   d3＝0.200
  r4＝2.955   d4＝2.307   N2＝1.53048   v2＝55.72
  r5＝-13.068   d5＝0.412
  r6＝-8.031   d6＝1.000   N3＝1.60700   v3＝27.00
  r7＝2.009   d7＝0.475
  r8＝3.180   d8＝2.807   N4＝1.85135   v4＝40.10
  r9＝103.341   d9＝0.822
  r10＝∞   d10＝1.600   N5＝1.54426   v5＝69.60
  r11＝∞   d11＝0.300
  r12＝∞   d12＝0.500   N6＝1.51680   v6＝64.20
  r13＝∞
与圆锥常数∈一起，在表2中示出了数值示例1中第一透镜G1的两个表面(r4，r5)、第二透镜G2的两个表面(r6，r7)、以及第三透镜G3的物方表面(r8)的第4阶、第6阶及第8阶非球面系数A4、A6及A8。注意，在表2及以下示出非球面系数的各个表中，“D-i”是以10为底数的指数形式，即“10-”，例如，“0.12345D-05”表示“0.12345×10-5”
[表2]
  表面号   ∈   A4   A6   A8
  r4   0.10000D+01   -0.79603D-03   0.21375D-03   -0.43125D-05
  r5   0.10000D+01   0.13349D-01   0.13276D-02   -0.85876D-03
  r6   0.10000D+01   0.16784D-01   -0.24426D-02   -0.10051D-02
  r7   0.10000D+01   -0.29004D-02   -0.18355D-02   -0.14851D-02
  r8   0.10000D+01   -0.34646D-02   0.80660D-03   -0.21009D-03
数值示例1满足条件式(2)。
图6示出了第一数值示例1中的各种像差，即，球差及正弦条件、像散和畸变。注意，在示出球差及正弦条件的图中，实线表示对于d线的球差，点划线表示对于g线(波长＝435.8nm)的球差，双点划线表示对于C线(波长＝656.3nm)的球差，而虚线则表示正弦条件。此外，在像散图中，实线表示弧矢像面中的值，而虚线则表示子午像面中的值。
图7是示出根据本发明的实时取景光学系统的第二实施例2的透镜构造的视图。实时取景光学系统2从物方起依次包括：光路分支装置BS、具有正屈光度的第一透镜G1、具有负屈光度的第二透镜G2、以及具有正屈光度的第三透镜G3。诸如低通滤波器的滤波器FL被插入在成像表面IMG与第三透镜G3之间，并且孔径光阑ST被布置在第一透镜G1与光路分支装置BS之间。第二透镜G2及第三透镜G3是塑料透镜。此外，第二透镜G2的两个表面(r6，r7)以及第三透镜G3的两个表面(r8，r9)由非球面表面形成。
表3示出了数值示例2的透镜数据，在该示例中，具体数值被应用于第二实施例2。
[表3]
f＝7.757 FNO.＝2.0
  曲率半径   轴向表面距离   折射率(Nd)   阿贝数(vd)
  r1＝∞   d1＝7.000   N1＝1.51680   v1＝64.20
  r2＝∞   d2＝0.100
  r3＝∞   d3＝0.200
  r4＝19.515   d4＝1.848   N2＝1.88300   v2＝40.80
  r5＝-8.718   d5＝1.341
  r6＝-2.647   d6＝1.000   N3＝1.60280   v3＝28.30
  r7＝7.552   d7＝0.300
  r8＝4.262   d8＝2.606   N4＝1.53048   v4＝55.72
  r9＝-3.476   d9＝4.868
  r10＝∞   d10＝1.410   N5＝1.54426   v5＝69.60
  r11＝∞   d11＝0.300
  r12＝∞   d12＝0.500   N6＝1.51680   v6＝64.20
  r13＝∞
与圆锥常数∈一起，在表4中示出了数值示例2中第二透镜G2的两个表面(r6，r7)以及第三透镜G3的两个表面(r8，r9)的第4阶、第6阶及第8阶非球面系数A4、A6及A8。
[表4]
  表面号   ∈   A4   A6   A8
  r6   0.10000D+01   0.66681D-02   -0.25368D-03   0.14381D-03
  r7   0.10000D+01   -0.13747D-02   -0.89051D-03   0.28892D-04
  r8   0.10000D+01   -0.32713D-02   -0.71414D-04   0.23306D-05
  r9   0.10000D+01   0.56866D-02   0.29927D-03   0.23449D-04
数值示例2满足条件式(3)。
图8示出了第二数值示例2中的各种像差，即，球差及正弦条件、像散和畸变。注意，在示出球差及正弦条件的图中，实线表示对于d线的球差，点划线表示对于g线的球差，双点划线表示对于C线的球差，而虚线则表示正弦条件。此外，在像散图中，实线表示弧矢像面中的值，而虚线则表示子午像面中的值。
图9是示出根据本发明的实时取景光学系统的第三实施例3的透镜构造的视图。实时取景光学系统3从物方起依次包括：光路分支装置BS、由具有负屈光度的第一透镜G1以及具有正屈光度的第二透镜G2构成的胶合正透镜、具有负屈光度的第三透镜G3、以及具有正屈光度的第四透镜G4。诸如低通滤波器的滤波器FL被插入在成像表面IMG与第四透镜G4之间，并且孔径光阑ST被布置在第一透镜G1与光路分支装置BS之间。第三透镜G3及第四透镜G4是塑料透镜。此外，第三透镜G3的两个表面(r7，r8)以及第四透镜G4的两个表面(r9，r10)由非球面表面形成。
表5示出了数值示例3的透镜数据，在该示例中，具体数值被应用于第三实施例3。
[表5]
f＝7.772 FNO.＝2.0
  曲率半径   轴向表面距离   折射率(Nd)   阿贝数(vd)
  r1＝∞   d1＝7.000   N1＝1.51680   v1＝64.20
  r2＝∞   d2＝0.100
  r3＝∞   d3＝0.200
  r4＝6313.929   d4＝0.755   N2＝1.59270   v2＝35.45
  r5＝3.330   d5＝2.397   N3＝1.88300   v3＝40.80
  r6＝-13.998   d6＝1.375
  r7＝-2.497   d7＝1.000   N4＝1.62017   v4＝24.01
  r8＝-10.666   d8＝0.300
  r9＝34.353   d9＝2.193   N5＝1.53048   v5＝55.72
  r10＝-3.394   d10＝3.859
  r11＝∞   d11＝1.410   N6＝1.54426   v6＝69.60
  r12＝∞   d12＝0.300
  r13＝∞   d13＝0.500   N7＝1.51680   v7＝64.20
  r14＝∞
与圆锥常数∈一起，在表6中示出了数值示例3中第三透镜G3的两个表面(r7，r8)以及第四透镜G4的两个表面(r9，r10)的第4阶、第6阶及第8阶非球面系数A4、A6及A8。
[表6]
  表面号   ∈   A4   A6   A8
  r7   0.10000D+01   0.82902D-02   0.73167D-04   0.25606D-03
  r8   0.10000D+01   0.38066D-02   -0.73147D-03   0.79971D-04
  r9   0.10000D+01   -0.11632D-02   -0.53050D-03   -0.44900D-04
  r10   0.10000D+01   0.35675D-02   -0.51478D-05   -0.20278D-04
数值示例3满足条件式(4)。
图10示出了第三数值示例3中的各种像差，即，球差及正弦条件、像散和畸变。注意，在示出球差及正弦条件的图中，实线表示对于d线的球差，点划线表示对于g线的球差，双点划线表示对于C线的球差，而虚线则表示正弦条件。此外，在像散图中，实线表示弧矢像面中的值，而虚线则表示子午像面中的值。
图11是示出根据本发明的实时取景光学系统的第四实施例4的透镜构造的视图。实时取景光学系统4从物方起依次包括：光路分支装置BS、具有负屈光度的第一透镜G1、具有正屈光度的第二透镜G2、具有负屈光度的第三透镜G3、以及具有正屈光度的第四透镜G4。诸如低通滤波器的滤波器FL被插入在成像表面IMG与第四透镜G4之间，并且孔径光阑ST被布置在第一透镜G1与光路分支装置BS之间。第一透镜G1及第四透镜G4是塑料透镜。此外，第一透镜G1的两个表面(r4，r5)以及第四透镜G4的两个表面(r10，r11)由非球面表面形成。
表7示出了数值示例4的透镜数据，在该示例中，具体数值被应用于第四实施例4。
[表7]
f＝7.326 FNO.＝2.0
  曲率半径   轴向表面距离   折射率(Nd)   阿贝数(vd)
  r1＝∞   d1＝7.000   N1＝1.51680   v1＝64.20
  r2＝∞   d2＝0.100
  r3＝∞   d3＝0.200
  r4＝9.762   d4＝1.321   N2＝1.62017   v2＝24.01
  r5＝4.878   d5＝0.499
  r6＝6.745   d6＝2.719   N3＝1.72916   v3＝54.67
  r7＝-8.694   d7＝0.200
  r8＝3.651   d8＝0.897   N4＝1.84666   v4＝23.78
  r9＝2.305   d9＝0.688
  r10＝2.535   d10＝1.593   N5＝1.53048   v5＝55.72
  r11＝3.578   d11＝1.973
  r12＝∞   d12＝1.410   N6＝1.54426   v6＝69.60
  r13＝∞   d13＝0.300
  r14＝∞   d14＝0.500   N7＝1.51680   v7＝64.20
  r15＝∞
与圆锥常数∈一起，在表8中示出了数值示例4中第一透镜G1的两个表面(r4，r5)以及第四透镜G4的两个表面(r10，r11)的第4阶、第6阶及第8阶非球面系数A4、A6及A8。
[表8]
  表面号   ∈   A4   A6   A8
  r4   0.10000D+01   -0.88903D-02   -0.80757D-05   0.20329D-04
  r5   0.10000D+01   -0.11200D-01   0.47498D-03   0.13778D-05
  r10   0.10000D+01   -0.32195D-02   -0.39177D-03   -0.20670D-03
  r11   0.10000D+01   0.16715D-02   -0.15679D-02   -0.11572D-03
数值示例4满足条件式(5)。
图12示出了第四数值示例4中的各种像差，即，球差及正弦条件、像散和畸变。注意，在示出球差及正弦条件的图中，实线表示对于d线的球差，点划线表示对于g线的球差，双点划线表示对于C线的球差，而虚线则表示正弦条件。此外，在像散图中，实线表示弧矢像面中的值，而虚线则表示子午像面中的值。
图13是示出根据本发明的实时取景光学系统的第五实施例5的透镜构造的视图。实时取景光学系统5从物方起依次包括：光路分支装置BS、具有正屈光度的第一透镜G1、具有正屈光度的第二透镜G2、具有负屈光度的第三透镜G3、以及具有正屈光度的第四透镜G4。诸如低通滤波器的滤波器FL被插入在成像表面IMG与第四透镜G4之间，并且孔径光阑ST被布置在第一透镜G1与光路分支装置BS之间。第一透镜G1及第三透镜G3是塑料透镜。此外，第一透镜G1的两个表面(r4，r5)以及第三透镜G3的两个表面(r8，r9)由非球面表面形成。
表9示出了数值示例5的透镜数据，在该示例中，具体数值被应用于第五实施例5。
[表9]
f＝7.358 FNO.＝2.0
  曲率半径   轴向表面距离   折射率(Nd)   阿贝数(vd)
  r1＝∞   d1＝7.000   N1＝1.51680   v1＝64.20
  r2＝∞   d2＝0.100
  r3＝∞   d3＝0.200
  r4＝6.411   d4＝1.874   N2＝1.53048   v2＝55.72
  r5＝-55.510   d5＝0.200
  r6＝5.417   d6＝1.976   N3＝1.72916   v3＝54.67
  r7＝40.825   d7＝0.336
  r8＝75.928   d8＝1.000   N4＝1.62017   v4＝24.01
  r9＝1.845   d9＝0.872
  r10＝4.149   d10＝1.730   N5＝1.88300   v5＝40.80
  r11＝111.226   d11＝0.511
  r12＝∞   d12＝1.600   N6＝1.54426   v6＝69.60
  r13＝∞   d13＝0.300
  r14＝∞   d14＝0.500   N7＝1.51680   v7＝64.20
  r15＝∞
与圆锥常数∈一起，在表10中示出了数值示例5中第一透镜G1的两个表面(r4，r5)以及第三透镜G3的两个表面(r8，r9)的第4阶、第6阶及第8阶非球面系数A4、A6及A8。
[表10]
  表面号   ∈   A4   A6   A8
  r4   0.10000D+01   -0.28525D-03   0.31956D-04   -0.18096D-04
  r5   0.10000D+01   0.16938D-02   -0.20141D-03   -0.16813D-04
  r8   0.10000D+01   0.22089D-02   -0.19092D-02   0.15271D-03
  r9   0.10000D+01   -0.13055D-01   -0.24713D-02   -0.17710D-02
数值示例5满足条件式(6)。
图14示出了第五数值示例5中的各种像差，即，球差及正弦条件、像散和畸变。注意，在示出球差及正弦条件的图中，实线表示对于d线的球差，点划线表示对于g线的球差，双点划线表示对于C线的球差，而虚线则表示正弦条件。此外，在像散图中，实线表示弧矢像面中的值，而虚线则表示子午像面中的值。
图15是示出根据本发明的实时取景光学系统的第六实施例6的透镜构造的视图。实时取景光学系统6从物方起依次包括：光路分支装置BS、具有正屈光度的第一透镜G1、具有正屈光度的第二透镜G2、具有负屈光度的第三透镜G3、以及具有正屈光度的第四透镜G4。诸如低通滤波器的滤波器FL被插入在成像表面IMG与第四透镜G4之间，并且孔径光阑ST被布置在第一透镜G1与光路分支装置BS之间。第一透镜G1及第三透镜G3是塑料透镜。此外，第一透镜G1的两个表面(r4，r5)以及第三透镜G3的两个表面(r8，r9)由非球面表面形成。
表11示出了数值示例6的透镜数据，在该示例中，具体数值被应用于第六实施例6。
[表11]
f＝7.473 FNO.＝2.0
  曲率半径   轴向表面距离   折射率(Nd)   阿贝数(vd)
  r1＝∞   d1＝7.OOO   N1＝1.51680   v1＝64.20
  r2＝∞   d2＝0.200
  r3＝∞   d3＝0.200
  r4＝7.713   d4＝1.570   N2＝1.53048   v2＝55.72
  r5＝-17.201   d5＝0.200
  r6＝5.000   d6＝2.350   N3＝1.61800   v3＝63.39
  r7＝∞   d7＝0.210
  r8＝-79.765   d8＝1.000   N4＝1.60700   v4＝27.00
  r9＝1.788   d9＝1.340
  r10＝4.000   d10＝2.160   N5＝1.81600   v5＝46.57
  r11＝-56.700   d11＝0.310
  r12＝∞   d12＝0.450   N6＝1.51680   v6＝64.20
  r13＝∞   d13＝0.700
  r14＝∞   d14＝0.500   N7＝1.51680   v7＝64.20
  r15＝∞
与圆锥常数∈一起，在表12中示出了数值示例6中第一透镜G1的两个表面(r4，r5)以及第三透镜G3的两个表面(r8，r9)的第4阶、第6阶、第8阶及第10阶非球面系数A4、A6及A8。
[表12]
  表面号   ∈   A4   A6   A8   A10
  r4   0.10000D+01   -0.54999D-03   0.10552D-04   -0.76368D-06   -0.49559D-07
  r5   0.10000D+01   0.12552D-02   -0.26686D-03   0.81818D-04   -0.94388D-05
  r8   0.10000D+01   0.30411D-02   -0.79920D-03   0.17868D-04   0.0
  r9   0.10000D+01   -0.12069D-01   -0.29258D-02   -0.10126D-02   -0.34860D-03
数值示例6满足条件式(6)。
图16示出了第六数值示例6中的各种像差，即，球差及正弦条件、像散和畸变。注意，在示出球差及正弦条件的图中，实线表示对于d线的球差，点划线表示对于g线的球差，双点划线表示对于C线的球差，而虚线则表示正弦条件。此外，在像散图中，实线表示弧矢像面中的值，而虚线则表示子午像面中的值。
表13示出了与数值示例1至6的条件式(1)至(6)对应的值。
[表13]
  示例1   示例2   示例3   示例4   示例5   示例6
  Dp   3.93   4.01   4.01   4.01   4.01   3.97
  Zp   77.32   78.86   78.86   78.86   78.86   78.86
  Y   14.2   14.2   14.2   14.2   14.2   14.2
  Za   67.49   69.50   69.50   69.50   69.50   69.50
  Ra   5.20   5.30   5.30   5.30   5.30   5.30
 条件式(1)   1.01   1.03   1.03   1.03   1.03   1.03
  φp   0.209   0.245   0.168   0.093   0.091   0.097
  φm   -0.392   -0.319   -0.181   -0.057   -0.326   -0.349
  φp/φm   -0.53   -0.77   -0.93   -1.64   -0.28   -0.28
下面将说明本发明的摄像设备。
本发明的摄像设备是这样的摄像设备：其能够通过五角屋脊镜的反射表面的一部分使形成在聚焦板上的光学图像反射并通过在实时取景成像装置上再现光学图像，而以运动画面模式获得对象图像。位于五角屋脊镜的开口与实时取景成像装置之间、并且在实时取景成像装置上再现由反射表面的一部分反射的光的实时取景光学系统的入射光瞳的位置满足以下条件式(1)：
( 1 ) , 0.75 < ( ( Dp / 2 - Y ) &CenterDot; Za ) / ( ( Ra / 2 - Y ) &CenterDot; Zp )
其中，
Dp是实时取景光学系统的入射光瞳的直径，
Zp是从聚焦板到实时取景光学系统的入射光瞳的距离，
Y是聚焦板上的最大图像高度，
Za是从聚焦板到五角屋脊镜的开口的距离，而
Ra是从实时取景光学系统的光轴到屋脊线的距离。
根据本发明的摄像设备，由五角屋脊镜的反射表面的一部分反射并且向实时取景成像装置行进的光在五角屋脊镜的开口处的渐晕减少，由此能够获得边沿照度降低较少的实时取景图像。
图17示出了一种实施例的示例10，该实施例实现了本发明的摄像设备。
图17所示的摄像设备10构造为可更换镜头的单反数字相机。
摄像设备10包括相机主体11，并且其被构造使得可将可更换拍照镜头单元(可更换镜头)12以可拆卸方式安装至相机主体11。
取景器窗13设置在相机主体11的后侧大体上中部上方。拍摄者通过观察取景器窗来视觉识别导引自拍照镜头单元12的对象的光图像，由此可确定构图等。
后监视器14设置成占据了相机主体11的后侧的绝大部分。后监视器14例如构造为彩色液晶显示器(LCD)。后监视器14可显示用于设定成像条件等的菜单屏幕，并且在图像回放模式下，能够重现并显示在未示出的内建存储器或可移除存储器上记录的拍摄图像。此外，在该摄像设备10中，可在后监视器14上以实时取景图像形式来显示通过利用导引自拍照镜头单元12的对象的光图像而拍摄的多个时间顺序图像(即，运动图像)。
相机主体11在其中带有主成像装置15。诸如电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)的固态成像器件可应用于主成像装置15。
被导入拍照镜头单元12的对象光图像被主成像装置15接收以从其获得图像信号。
反射镜机构16设置在从拍照镜头单元12到主成像装置15的光路(摄像光路)上。反射镜机构16包括将光从拍照镜头单元12向上反射的主反射镜16a。该主反射镜16a部分地或全部地构造为半透半反镜，通过其透射来自拍照镜头单元12的一部分光。反射镜机构16包括次反射镜16b，其向下反射通过主反射镜16a透射的光。被次反射镜16b向下反射的光被AF模块17接收，并通过该AF模块17被用于例如基于位相剩余方案(phase left scheme)的AF(自动对焦)操作。注意，在反射镜机构16位于摄像光路中的反射镜落下(mirror-down)状态与反射镜机构16脱离摄像光路的反射镜升起(mirror-up)状态之间来驱动反射镜机构16。
此外，可打开和关闭的快门膜18设置在反射镜机构16与主成像装置15之间。
聚焦板19(D：其与图1的相同部分对应。以下括号中的大写字母也是相同情况)布置在反射镜机构16上方，被主反射镜16a向上反射的对象图像被一次形成在聚焦板19上。
五角屋脊镜20(B)布置在聚焦板19上方。五角屋脊镜20的反射表面21(F)的一部分形成为其角度可变的角度可变反射表面。取景器光学系统23(I)的物方面向五角屋脊镜20的开口22(G)的除了开口上部的绝大部分。在五角屋脊镜20的开口22的上部中，实时取景光学系统24(A)布置成面向开口22。实时成像装置25(H)布置在实时取景光学系统24的图像再现位置处。此外，用于光度计量的光学系统26以及光度测量模块27布置在例如由实时取景光学系统24的分光器等构成的分光路装置24a的被划分光路上。
在摄像设备10中，拍摄者可基于经由取景器光学系统23通过取景器窗13视觉识别的对象的光图像来确定构图，或者可基于通过实时取景光学系统24由实时取景成像装置25获得并在后监视器14上显示的实时取景图像来确定构图。
当角度可变反射表面21的通过操作设置在相机主体11上并且未示出的开关装置而被改变的角度处于由图17中的双点划线所示的状态时，已经被主反射镜16a反射并且通过聚焦板19透射的光被五角屋脊镜20的屋脊区域28(E)反射，随后被角度可变反射表面21沿实线PA所示的方向反射以进入取景器光学系统23，由此可通过经由取景器窗13观察来视觉识别进入的光。
注意，已经以与由图17中的实线所示的光束的角度不同的角度进入五角屋脊镜20的光的一部分PE被屋脊区域28反射，随后被角度可变反射表面21反射，被实时取景光学系统24中的分光路装置24a的分光路表面24b反射，然后经由光度计量光学系统26被光度测量模块27接收，以用于光度测量。例如，基于光度测量结果，执行对拍照参数(F数及快门速度等)的设定处理以为待拍摄照片提供合适的亮度。
当通过未示出的开关装置的操作使角度可变反射表面21的角度处于图17中实线所示的状态时，已经被主反射镜16a反射然后通过聚焦板19透射的光被五角屋脊镜20的屋脊区域28(E)反射，随后被角度可变反射表面21沿实线PB所示的方向反射进入实时取景光学系统24，并且由实时取景成像装置25接收该光。然后，在后监视器14上显示通过实时取景成像装置25的光接收获得的实时取景图像(运动画面)。
如上所述，在摄像设备10中，拍摄者可对基于通过取景器窗13观察的光学图像来确定构图与通过观察在后监视器14上显示的实时取景图像来确定构图这两种方式进行适当的选择。
在AF操作及AE(自动曝光)模式的情况下，当确定了构图并且沿下压行程大致压下快门释放按钮一半时(处于所谓半下压状态)，执行对光圈数(f-stop number)及快门速度等的确定。然后，当快门释放按钮被下压至下压行程的下端时(处于所谓全下压状态)，反射镜机构16处于反射镜机构16脱离摄像光路的反射镜升起状态，并且快门膜18保持打开达由快门速度确定的预定时间，由此曝光主成像装置15，由此获得静态图像。
注意，在对实施例的以上描述中所指出的各个部分的数值仅是实施本发明的各种实施例的示例，对本发明的技术范围的解释不应受限于以上描述。

Claims (10)

1.一种实时取景光学系统，其在摄像设备中被布置在五角屋脊镜的开口与实时取景成像装置之间，并且在所述实时取景成像装置上再现由所述五角屋脊镜的反射表面的一部分反射的光，所述摄像设备能够通过使形成在聚焦板上的光学图像从所述反射表面的一部分反射并通过在所述实时取景成像装置上再现光学图像而以运动画面模式获得对象图像，所述实时取景光学系统的特征在于，
入射光瞳的位置满足以下条件式(1)：
( 1 ) 0.75 < ( ( Dp / 2 - Y ) &CenterDot; Za ) / ( ( Ra / 2 - Y ) &CenterDot; Zp )
其中，
Dp是所述实时取景光学系统的所述入射光瞳的直径，
Zp是从所述聚焦板到所述实时取景光学系统的所述入射光瞳的距离，
Y是所述聚焦板上的最大图像高度，
Za是从所述聚焦板到所述五角屋脊镜的开口的距离，
Ra是从所述实时取景光学系统的光轴到屋脊线的距离。
2.根据权利要求1所述的实时取景光学系统，其特征在于从物方起顺序包括：
具有正屈光度的第一透镜、具有负屈光度的第二透镜、以及具有正屈光度的第三透镜，其特征在于，
所述第一透镜与所述第二透镜是塑料透镜，并且满足以下条件式
(2)：
(2)-0.65＜φp1/φm1＜-0.45
其中：
φp1是所述正塑料透镜(所述第一透镜)的屈光度，而
φm1是所述负塑料透镜(所述第二透镜)的屈光度。
3.根据权利要求1所述的实时取景光学系统，其特征在于从物方起顺序包括：
具有正屈光度的第一透镜、具有负屈光度的第二透镜、以及具有正屈光度的第三透镜，其特征在于，
所述第二透镜与所述第三透镜是塑料透镜，并且满足以下条件式
(3)：
(3)-0.85＜φp2/φm2＜-0.65
其中：
φp2是所述正塑料透镜(所述第三透镜)的屈光度，而
φm2是所述负塑料透镜(所述第二透镜)的屈光度。
4.根据权利要求1所述的实时取景光学系统，其特征在于从物方起顺序包括：
具有第一透镜及第二透镜的胶合正透镜、具有负屈光度的第三透镜、以及具有正屈光度的第四透镜，其特征在于，
所述第三透镜与所述第四透镜是塑料透镜，并且满足以下条件式
(4)：
(4)-1.05＜φp3/φm3＜-0.85
其中：
φp3是所述正塑料透镜(所述第四透镜)的屈光度，而
φm3是所述负塑料透镜(所述第三透镜)的屈光度。
5.根据权利要求1所述的实时取景光学系统，其特征在于从物方起顺序包括：
具有负屈光度的第一透镜、具有正屈光度的第二透镜、具有负屈光度的第三透镜、以及具有正屈光度的第四透镜，其中，
所述第一透镜与所述第四透镜是塑料透镜，并且满足以下条件式
(5)：
(5)-1.80＜φp4/φm4＜-1.40
其中：
φp4是所述正塑料透镜(所述第四透镜)的屈光度，而
φm4是所述负塑料透镜(所述第一透镜)的屈光度。
6.根据权利要求1所述的实时取景光学系统，其特征在于从物方起顺序包括：
具有正屈光度的第一透镜、具有正屈光度的第二透镜、具有负屈光度的第三透镜、以及具有正屈光度的第四透镜，其特征在于，
所述第一透镜与所述第三透镜是塑料透镜，并且满足以下条件式
(6)：
(6)-0.40＜φp5/φm5＜-0.20
其中：
φp5是所述正塑料透镜(所述第一透镜)的屈光度，而
φm5是所述负塑料透镜(所述第三透镜)的屈光度。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的实时取景光学系统，其特征在于，包括位于所述第一透镜的物方的孔径光阑。
8.根据权利要求2至6中任一项所述的实时取景光学系统，其特征在于，包括位于所述第一透镜的物方的光路分支装置。
9.根据权利要求7所述的实时取景光学系统，其特征在于，包括位于所述孔径光阑的物方的光路分支装置。
10.一种摄像设备，其能够通过使形成在聚焦板上的光学图像从五角屋脊镜的反射表面的一部分反射并通过在实时取景成像装置上再现光学图像而以运动画面模式获得对象图像，所述摄像设备的特征在于：
实时取景光学系统的入射光瞳的位置满足以下条件式(1)，所述实时取景光学系统布置在所述五角屋脊镜的开口与所述实时取景成像装置之间并且在所述实时取景成像装置上再现由所述反射表面的一部分反射的光：
( 1 ) 0.75 < ( ( Dp / 2 - Y ) &CenterDot; Za ) / ( ( Ra / 2 - Y ) &CenterDot; Zp )
其中，
Dp是所述实时取景光学系统的所述入射光瞳的直径，
Zp是从所述聚焦板到所述实时取景光学系统的所述入射光瞳的距离，
Y是所述聚焦板上的最大图像高度，
Za是从所述聚焦板到所述五角屋脊镜的开口的距离，而
Ra是从所述实时取景光学系统的光轴到屋脊线的距离。
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