专利名称：数字相机系统和数字相机体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种数字相机系统，其具有可互换镜头以及可以在其上安装该可互换镜头的相机体。
背景技术：
当前的数字相机中的图像采集装置的动态范围窄。此外，很难对以预定或更大的角度对角发出的光进行接收并进行光电转换。因此，与卤化银相机相比，边缘光量减少的影响更加严重。为了解决这个问题，日本未审专利申请公报No.6-37289公开了一种技术，用于增大图像采集装置的边缘部分上的微透镜的开口直径。根据所公开的技术，图像采集装置的微透镜的开口直径朝向边缘部分连续增大。
为了减小边缘光量降低的影响，日本未审专利申请公报No.5-130469公开了一种技术，用于形成图像采集装置的光路，以使得可以在从照相镜头到图像采集装置的光路中防止光束的光晕(vignetting)。该专利文献中公开的视频相机在图像框板(image frame plate)上具有较大的开口，以防止光晕，并且通过一突出部分(projection)对该开口的对角方向上的图像框板的强度进行加强。
另一方面，已经公开了可互换镜头的单反型数字相机系统。例如，日本未审专利申请公报No.11-88783中公开的电子相机涉及单反型电子相机，该相机通过使用传统卤化银相机的相机体，在胶片开口中具有诸如CCD的固态成像器件。
发明内容
根据本发明的数字相机系统具有预定的图像圈。该数字相机系统包括可互换镜头和相机体，该可互换镜头具有镜头侧安装部分，用于将该可互换镜头安装在相机体上；以及镜头侧开口部分，其设置在镜头侧安装部分中，并且使得能够在图像圈中成像，其中光通量可以通过该镜头侧开口部分在图像圈中成像，该相机体具有图像采集装置，其在图像圈内的成像表面上具有纵横比为4:3的成像范围；相机体侧安装部分，其位于与成像表面间隔开预定距离的位置；以及相机体侧开口部分，其设置在相机体侧安装部分中，使得来自可互换镜头的光通量能够通过。在这种情况下，相机体侧开口部分的尺寸等于或大于下述的四边形，该四边形是通过连接相对于光轴从成像范围的四个角对角倾斜了角度θ并延伸到相机体侧开口部分的线段的端点而形成的，该角度θ满足 12度≤θ。
其上可拆除地安装有可互换镜头的数字相机的根据本发明的相机体包括图像采集装置，其具有预定纵横比的成像范围的成像表面；以及安装部分，其上安装有可互换镜头，该安装部分具有开口部分，该开口部分使得来自可互换镜头的光通量能够通过，并位于与成像表面间隔开预定距离的位置。在这种情况下，该开口部分的尺寸等于或大于下述的四边形，该四边形是通过连接相对于光轴从成像范围的四个角对角倾斜了角度θ并延伸到该开口部分的线段的端点而形成的，该角度θ满足 12度≤θ。
根据本发明的另一数字相机系统具有预定的图像圈。该数字相机系统包括可以在图像圈内进行成像的可互换镜头以及相机体，该可互换镜头具有镜头侧安装部分，用于将可互换镜头安装到相机体上；以及镜头侧开口部分，其设置在镜头侧安装部分中，用于使得用于在图像圈内成像的光通量能够通过，该相机体具有图像采集装置，其具有成像表面；相机体侧安装部分，其设置在与成像表面间隔开预定距离的位置；以及相机体侧开口部分，其设置在相机体侧安装部分内，用于使得来自可互换镜头的光通量能够通过。在这种情况下，相机体侧开口部分满足 Dm/Di≥1.8 其中包括该开口部分的最小圆直径为Dm，而图像圈的直径为Di。
根据本发明的数字相机体上可以可拆除地安装具有预定图像圈的可互换镜头，该数字相机体包括图像采集装置，其具有预定纵横比的成像范围的成像表面；安装部分，其上安装有可互换镜头，该安装部分位于与成像表面间隔开预定距离的位置；以及开口部分，其设置在该安装部分中，用于使得来自可互换镜头的光通量能够通过。在这种情况下，该开口部分的尺寸等于或大于下述四边形的外接圆，该四边形是通过连接相对于光轴从成像范围的四个角对角倾斜了预定角度并延伸到该开口部分的线段的端点而形成的，该开口部分满足 Dm/Di≥1.8 其中包括该开口部分的最小圆直径为Dm，而图像圈的直径为Di。
根据本发明的可互换镜头可拆除地安装在数字相机体上。该可互换镜头包括安装部分，用于安装到数字相机体上；以及开口部分，其设置在该安装部分中，用于使得光通量能够通过。在这种情况下，满足 Dml/Dc≥1.8 其中该数字相机体的成像范围的外接圆直径为Dc，而包括该开口部分的最小圆直径为Dml。
根据本发明的另一数字相机系统具有预定的图像圈。该数字相机系统包括可以在图像圈内进行成像的多个可互换镜头以及相机体，每一个可互换镜头都具有镜头侧安装部分，用于将可互换镜头安装到相机体上；以及镜头侧开口部分，其设置在镜头侧安装部分中，用于使得用于在图像圈内成像的光通量能够通过，该相机体具有图像采集装置，其在图像圈内的成像表面上具有纵横比为4:3的成像范围；相机体侧安装部分，其设置在与成像表面间隔开预定距离的位置；以及相机体侧开口部分，其设置在该安装部分内，用于使得来自可互换镜头的光通量能够通过。在这种情况下，这些可互换镜头当中出射光通量的最外侧光束最宽的可互换镜头的镜头侧开口部分的尺寸等于或大于下述的四边形的尺寸，该四边形是通过连接第一平面和第二平面的端部而形成的，其中该第一平面是通过将成像范围的长边相对于光轴相分离地倾斜预定角度θ1并将该长边延伸至镜头侧开口部分而形成的，该第二平面是通过将成像范围的短边相对于光轴相分离地倾斜预定角度θ2并将该短边延伸至镜头侧开口部分而形成的。在这种情况下，角度θ1和θ2满足 10度≤θ1以及8度≤θ2。
根据本发明的另一数字相机系统具有预定的图像圈。该数字相机系统包括可以在图像圈内进行成像的可互换镜头以及相机体，该可互换镜头具有镜头侧安装部分，用于将可互换镜头安装到相机体上；以及镜头侧开口部分，其设置在镜头侧安装部分中，用于使得用于在图像圈内成像的光通量能够通过，该相机体具有图像采集装置，其在图像圈内的成像表面上具有纵横比为4:3的成像范围；相机体侧安装部分，其设置在与成像表面间隔开预定距离的位置；以及相机体侧开口部分，其设置在体侧该安装部分内，用于使得来自可互换镜头的光通量能够通过。在这种情况下，相机体侧开口部分的尺寸等于或大于下述四边形的尺寸，该四边形是通过连接第一平面和第二平面的端部而形成的，其中该第一平面是通过将成像范围的长边相对于光轴相分离地倾斜预定角度并将该长边延伸至相机体侧开口部分而形成的，该第二平面是通过将成像范围的短边相对于光轴倾斜预定角度并将该短边延伸至相机体侧开口部分而形成的，其中，当平行于光轴的主光束的光通量进入成像范围的边缘部分时，可以引导等于F No.3的光通量。
通过以下说明，本发明的其他特征和优点将变得明了。
图1是根据本发明第一实施例的数字相机系统中的可更换镜头的单反型数字相机的立体图(包括部分剖视图)； 图2是图1中的数字相机的相机体的立体图； 图3是安装部分、反射镜盒部分以及成像单元的垂直剖视图，其中可互换镜头安装在图1中的数字相机的相机体上； 图4是图1的相机体的安装部分周围的分解立体图； 图5是表示所捕获的对象光通量从可互换透镜镜筒发射到图1中的数字相机的图像采集装置的光束图； 图6是表示入射在图像采集装置的光电转换表面上的光通量角θ与图1的数字相机中的可互换镜头的F号的关系的曲线图； 图7表示通过使用FB作为参数，安装直径Dn对于图1的数字相机中的可互换镜头的F号的曲线图； 图8A表示光电转换表面的纵向剖视图(X方向的剖视图)，其中穿过安装在图1的数字相机上的广角可互换透镜镜筒的中心光通量和边缘光通量照射在光电转换表面(成像表面)上； 图8B表示光电转换表面的横向剖视图(Y方向的剖视图)，其中穿过安装在图1的数字相机上的广角可互换透镜镜筒的中心光通量和边缘光通量照射在光电转换表面(成像表面)上； 图9A表示光电转换表面的纵向剖视图(XZ方向的剖视图)，其中穿过安装在图1的数字相机上的替换长焦镜透镜筒的中心光通量和边缘光通量照射在光电转换表面(成像表面)上； 图9B表示光电转换表面的横向剖视图(YZ方向的剖视图)，其中穿过安装在图1的数字相机上的替换长焦透镜镜筒的中心光通量和边缘光通量照射在光电转换表面(成像表面)上； 图10表示图1的数字相机中的图像采集装置的光电转换表面的有效屏范围(有效成像范围)和记录屏范围(成像和记录屏)，以及与这些范围相对应的图像圈； 图11是表示安装开口与成像范围的外接圆之间的关系的光束图，该成像范围与图1的数字相机中的图像采集装置的基准图像圈内接； 图12是表示图像圈与安装开口的外接圆之间的关系的光束图，该图像圈与根据本发明第二实施例的数字相机中采用的图像采集装置的成像范围外接； 图13A表示图12中的数字相机的图像采集装置的光电转换表面与安装开口部分之间沿ZX表面(水平表面)的剖面的光束图； 图13B表示图12中的数字相机的图像采集装置的光电转换表面与安装开口部分之间沿ZY表面(垂直表面)的剖面的光束图；以及 图14表示4/3型图像采集装置的成像范围，以及根据本发明第三实施例的数字相机中采用的正方型图像采集装置的成像范围的图像圈。
具体实施例方式 下面将参照
本发明的实施例。
图1是根据本发明第一实施例的可更换镜头的单反型数字相机的立体图(包括部分剖视图)。图2是该数字相机的数字相机体的立体图。图3是安装部分、反射镜盒部分以及成像单元的垂直剖视图，其中可互换镜头安装在该数字相机的相机体上。图4是该相机体的安装部分周围的分解立体图。
根据本实施例的数字相机系统的数字相机1包括数字相机体和多种可互换镜头，该可互换镜头可以安装在该相机体上，并且具有与所包含的图像采集装置相对应的独特开口形状的安装部分和反射镜盒。在说明开口形状之前，先参照图1至4说明数字相机体(以下称为相机体)和作为可互换镜头的可互换透镜镜筒12的内部结构。
可互换透镜镜筒12是包含多种拍摄光学系统12a的透镜镜筒，该多种拍摄光学系统12a具有多种焦距，如图5和6所示，稍后将对其进行说明。可互换透镜镜筒12具有透镜侧安装部分37，其可以安装在相机体11的相机体侧安装部分47(稍后进行说明)上。
相机体11是所谓的单反型相机体，其包括设置在相机体部分11a内部的各种组件，并且在其正面具有相机体侧安装部分，以使得可以可拆卸地安装用于保持拍摄光学系统12a的透镜镜筒12。换句话说，相机体部分11a正面侧的大致中心处具有预定尺寸的曝光开口，该曝光开口可以将对象光通量引导到相机体部分11a中。该曝光开口的边缘部分上设置有相机体侧安装部分47。
现将说明相机体11的更详细的结构。首先，在相机体部分11a的上表面部分或后表面部分的预定位置处设置有用于操作该相机体部分11a的各种操作构件，例如释放按钮17，其用于生成开始拍摄操作的指令信号。
相机体部分11a在预定的位置处具有前板41、相机体侧安装部分47、反射镜盒42、取景器13、快门部分14、成像单元15以及包括主电路基板16在内的多个电路基板。前板41具有相机体部分11a的正面侧的相机体侧开口部分41a。相机体侧安装部分47位于前板41的正面部分41b上。反射镜盒42固定在前板41的安装部分后面。取景器13用于在与光电转换表面27a上的位置不同的预定位置处形成所需的物像，该物像是由拍摄光学系统12a形成的，光电转换表面27a是图像采集装置27的成像表面。取景器13是所谓的观察光学系统。快门部分14由反射镜盒42后面的突起部分42f支撑，并包括快门机构，用于控制向图像采集装置27的光电转换表面照射对象光通量的时间。成像单元15是由前板41的突起部分41f固定并保持在快门部分14后面的单元。该成像单元15包括用于从通过成像光学系统12a的对象光中获得对象成像信号的图像采集装置27。在多个电路基板(例如主电路基板16)上实现诸如图像信号处理电路的电子电路的各种电子组件，该图像信号处理电路用于对由图像采集装置27获得的图像信号进行各种信号处理。在成像单元15的表面前面设置有防尘过滤器21。防尘过滤器21防止灰尘粘附在图像采集装置的光电转换表面上。
反射镜盒42具有反射镜盒开口部分42a和该反射镜盒开口部分42a后面的空间。反射镜盒开口部分42a可转动地支撑反射镜13b，并使得来自拍摄光学系统12a的对象光通量能够通过，以在图像采集装置27的光电转换表面27a上成像，而不会产生光通量的光晕。
反射镜13b位于该空间中，并且可以在用于将入射光通量反射到取景器13侧的反射位置和从该空间撤出的撤出位置之间可转动地移动。
取景器13具有反射镜13b、五棱镜13a和目镜13c。反射镜13b用于通过将对象光通量的光轴折向观察光学系统侧，来引导通过拍摄光学系统12a的对象光通量。五棱镜13a接收从反射镜13b发出的光通量并形成正像。目镜13c形成最适合于对由五棱镜13a形成的图像进行放大和观察的图像。
反射镜13b可以在从拍摄光学系统12a的光轴撤出的撤出位置和光轴上的预定位置之间移动。通常，相对于拍摄光学系统12a的光轴上的晕轮，以预定角度(例如45度)来设置反射镜13b。因此，当相机1处于正常状态时，反射镜13b使得通过拍摄光学系统12a的对象光通量的光轴转向，并将其反射到该反射镜13b上方的五棱镜13a侧。
另一方面，当相机执行拍着操作时，在实际曝光操作过程中，反射镜13b从拍摄光学系统12a的光路中移动到预定的撤出位置。因此，将对象光通量引导到图像采集装置侧，并在光电转换表面上成像。
快门部分14与通常在传统相机中使用的快门相似，例如焦平面型快门机构以及用于控制该快门机构的操作的驱动电路。
成像单元15包括图像采集装置27、图像采集装置固定板28、光学低通滤波器(以下称为LPF)25、低通滤波器容纳组件26、图像采集装置存储盒组件24(以下称为CCD盒24)、防尘过滤器容纳组件23、防尘过滤器21、压电元件22以及压力组件20。图像采集装置27由CCD构成，用于获得与通过拍摄光学系统12a照射在该图像采集装置27的光电转换表面上的光相对应的图像信号，如图3等所示。图像采集装置固定板28由薄板状组件构成，用于固定和支撑图像采集装置27。光学LPF 25是位于图像采集装置27的光电转换表面上的光学元件，用于从通过拍摄光学系统12a照射的对象光通量中去除高频分量。低通滤波器容纳组件26由大致框架形的弹性组件构成，并设置在光学LPF 25和图像采集装置27之间的边缘部分上。CCD盒24存储、固定并保持图像采集装置27，并通过紧靠该边缘部分及附近部分来支撑光学LPF 25。CCD盒24的预定位置与防尘过滤器容纳组件23紧密接触。防尘过滤器容纳组件23设置在CCD盒24的正面侧，并与该边缘部分及附近部分紧密接触。防尘过滤器21是由防尘过滤器容纳组件23支撑的防尘组件，并且在图像采集装置27的光电转换表面侧上的光学LPF 25的正面侧，与光学LPF25间隔预定距离的位置处面对光学LPF 25。压电元件22设置在防尘过滤器21的边缘部分上，并通过对防尘过滤器21提供预定量的振动来去除灰尘。压力组件20由弹性体构成，用于将防尘过滤器21以气密的方式连接、固定和保持在防尘过滤器容纳组件23上。
图像采集装置27对由图像采集装置27的光电转换表面27a通过拍摄光学系统12a接收的对象光通量执行光电转换处理。因此，图像采集装置27可以获得与光电转换表面上的物像相对应的图像信号。图像采集装置27可以是4/3型电荷耦合器件等。在这种情况下，“4/3型”一词是指图像采集装置的尺寸，并且4/3型图像采集装置具有直径大约为21.2至25mm的图像圈。
图像采集装置27通过图像采集装置固定板28设置在主电路板16上的预定位置处。图像信号处理电路与工作存储器(未示出)一起设置在主电路基板16上。因此，将来自图像采集装置27的输出信号(即，通过光电处理而获得的图像信号)发送到图像信号处理电路。在图像采集装置27的光电转换表面的前面安装有保护玻璃。
在图像信号处理电路中执行的信号处理包括各种信号处理，例如用于将从图像采集装置27获得的图像信号转换为适于记录的信号的处理。在这种情况下，与通过拍摄光学系统12a形成在图像采集装置27的光电转换表面上的图像相对应的图像信号保留在安装在相机体侧安装部分47上的透镜镜筒12中。这种信号处理与在普通数字相机中执行的用于处理电子图像信号的处理相同。
光学LPF 25通过低通滤波器容纳组件26设置在图像采集装置27的正面侧。该光学LPF 25由水晶构成，是具有双折射特性的光学元件。光学LPF 25还包括红外吸收玻璃。
CCD盒24覆盖光学LPF 25。该CCD盒24在大致中心处具有矩形开口。光学LPF 25和图像采集装置27从后面设置在该开口中。在该开口后侧的内周上设置有大致L形截面的台阶24a。
如上所述，在光学LPF 25和图像采集装置27之间设置有由弹性组件构成的低通滤波器容纳组件26。该低通滤波器容纳组件26设置在避开图像采集装置27正面侧的边缘部分上的光电转换表面的有效范围的位置上。此外，低通滤波器容纳组件26紧靠光学LPF 25的后侧边缘部分的附近部分。光学LPF 25和图像采集装置27以基本上气密的方式彼此接触。因此，由低通滤波器容纳组件26产生的朝向光轴的弹性力作用在光学LPF 25上。
于是，光学LPF 25的正面侧的边缘部分被设置为以基本上气密的方式与CCD盒24的台阶24a相接触。因此，通过由低通滤波器容纳组件26产生的试图将光学LPF 25朝向光轴移动的弹性力来控制光学LPF 25沿光轴方向上的位置。
换句话说，从后表面侧设置在CCD盒24的开口中的光学LPF 25沿光轴方向的位置由台阶24a进行控制。因此，防止了光学LPF 25从CCD盒24内部朝向正面侧偏出。
这样，在从后表面侧将光学LPF 25插入到CCD盒24的开口中之后，图像采集装置27就位于光学LPF 25的后表面侧。在这种情况下，低通滤波器容纳组件26保持在光学LPF 25和图像采集装置27之间的边缘部分处。
如上所述，图像采集装置27通过图像采集装置固定板28设置在主电路基板16上。从CCD盒24的后表面侧，使用螺钉通过间隔物28a将图像采集装置固定板28固定在螺纹孔处。使用螺钉通过间隔物16a将主电路基板16固定在图像采集装置固定板28上。
使用螺钉将防尘过滤器容纳组件23固定在CCD盒24正面侧的CCD盒24的螺纹孔处。在CCD盒24的边缘部分的正面侧的预定位置处设置有大致环形的边缘槽。另一方面，在防尘过滤器容纳组件23的边缘部分的后表面侧的预定位置处，以大致环形的形式设置有环形突起，以与CCD盒24的边缘槽适配。因此，当环形突起配合在边缘槽中时，CCD盒24和防尘过滤器容纳组件23在环形区域(即，具有该边缘槽和环形突起的区域)中以大致气密的方式彼此配合。
防尘过滤器21包括玻璃并具有作为一个整体的圆形或多边形板。至少从防尘过滤器21的中心延伸到边缘部分的区域是透明的。该透明区域通过预定的间隔与光学LPF 25的正面侧相对。防尘过滤器21通过压力组件进行固定和保持，以使防尘过滤器21可以气密的方式与防尘过滤器容纳组件23接合。该压力组件由诸如板簧的弹性体构成。
防尘过滤器容纳组件23在防尘过滤器容纳组件23的大致中心的附近部分具有圆形或多边形的开口。该开口被设计为足够大，以使通过拍摄光学系统12a的对象光通量照射到后面的图像采集装置27的光电转换表面。
相机体侧安装部分47具有四边形相机体侧安装开口部分41a、相机体侧安装板45、安装弹簧46、接触弹簧支架51、接触弹簧53、安装接触框架52，以及安装接触引脚54。相机体侧安装开口部分41a设置在前板41的正面部分41b内，如图3和4所示。相机体侧安装板45和安装弹簧46固定在正面部分41b上。安装柔性基板(以下称为FPC)55安装在接触弹簧53上。安装接触引脚54是相机体侧连接端子。安装FPC 55的端部与相机体11内的镜头驱动控制部分和/或电源部分相连。
相机体侧安装板45在该开口的内周上具有卡口45a。安装弹簧46具有弹簧部分46d。通过将螺钉61经由螺钉插入孔45c拧入开口部分的螺纹部分41c中，将相机体侧安装板45固定在前板41上，同时将安装弹簧46插入在相机体侧安装板45的后面。在前板41的正面部分41b的边缘部分上设置有安装锁销44。
将9个安装接触引脚54插入到安装接触框架52的引脚孔52c中。通过将螺钉62经由螺钉插入孔51a拧入螺纹孔52b，由安装接触框架52固定并支撑接触弹簧支架51。通过安装在接触弹簧支架51上的9个接触弹簧53将所固定和支撑的安装接触引脚54朝向安装接触框架52推动、延伸并保持。
通过将螺钉63经由螺钉插入孔52a拧入螺纹孔41d，将具有接触弹簧支架51的安装接触框架52向外固定在四边形相机体侧开口部分41a下面。因此，可以得到相机体侧安装开口部分41a的底部。当安装了安装接触框架52时，在相机体侧安装板45的开口部分45a的内部以及相机体侧开口部分41a的下方以圆弧的形式设置安装接触引脚54。
另一方面，如图3所示，可互换透镜镜筒12的镜头侧安装部分37具有镜头侧安装开口部分31a和卡钉31b，卡钉31b可以与相机体侧安装板45的卡口45a相连接。此外，镜头侧安装开口部分31a底部以圆弧的形式设置有9个安装接触部分33。这9个安装接触部分33是由端子支架32保持的镜头侧连接端子。安装接触部分33与镜头侧FPC 34相连。镜头侧FPC 34具有电源线和/或电驱动控制线，并且例如在可互换透镜镜筒12内与聚焦驱动部分相连。
为了将可互换透镜镜筒12安装在具有上述结构的相机体11上，将可互换透镜镜筒12的镜头侧安装部分37旋转地配合在相机体侧安装部分47的安装板45中。然后，使卡钉31b与其连接，以使得可以安装该镜头。在安装有镜头的状态下，可互换透镜镜筒12通过连接端子部分与相机体11的驱动控制部分电连接，以使得能够对聚焦、缩放和光圈驱动进行控制。对象光通量通过镜头侧安装开口部分31a和相机体侧安装开口部分41a进入取景器13或图像采集装置27，由此可以对该对象进行观察和拍摄。
这里，将对用于通过光通量的镜头侧安装部分37和相机体侧安装部分47的安装开口的形状，以及反射镜盒42的光通量通过部分的形状进行说明。
在以下说明和附图中，沿光轴O的方向为Z方向。Z方向的对象侧(镜头侧)为前方，而图像采集装置侧(成像侧)为后方。与光轴O正交并且沿图像采集装置的成像范围(光电转换表面)的长边的方向为X方向(水平方向)。左和右是从对象的角度来确定的。与光轴O正交并且沿图像采集装置的成像范围(光电转换表面)的短边的方向为Y方向(垂直方向)。
在根据本实施例的数字相机系统中，为了使可互换透镜镜筒12所采集的对象光通量进入图像采集装置27的成像范围的边缘部分，该安装部分以及图像采集装置和镜头之间的组件(例如反射镜盒)必须具有开口。换句话说，为了将光均匀地引导到图像采集装置的中心和边缘部分，这些开口必须具有下述的形状，该形状使得能够实现与该光通量从成像范围的端部到中心的光通量角相同的光通量角。在这种情况下，当入射在光轴上的光通量的主光束的倾斜度增大时，可以减小这些开口的尺寸。
图5是表示所捕获的对象光通量从可互换透镜镜筒12到图像采集装置27的进入状态的光束图。
如图5所示，从可互换透镜镜筒12的出射光瞳直径DO进入的对象光通量，以及进入到图像采集装置27的成像范围上的光电转换表面27a的光轴O中心和边缘部分的中心和边缘光通量具有相对于各自的主光束的光通量角θ，其中该光通量角θ是指光通量一侧的角度(即，半角)。
为了防止成像范围内的边缘部分的光量不足，必须在镜头侧安装开口部分31a(至少具有稍后描述的开口范围Rm)处、相机体侧安装开口部分41a(其开口具有稍后描述的开口范围Rm或其开口可以防止通过其中的光通量的光晕)处，以及反射镜盒42的光通过部分处防止边缘光通量的光晕。在较长焦距侧(长焦侧)的限制下，拍摄光学系统12a需要所示的镜头侧开口部分31a，因为边缘光通量的主光束与光轴O平行。另一方面，在比该长焦距短的短焦距侧(广角侧)，拍摄光学系统12a需要比镜头侧开口部分31a窄的开口31a’，因为边缘光通量的主光束是朝向光轴O倾斜的光束。
在该拍摄光学系统12a中，当对象距离为无穷大时，出射光瞳直径DO的出射光瞳位置12a0与光电转换表面27a(成像位置)间隔开焦距f。光通量角θ表示为 tan(θ)＝DO/(2×f) 公式1 出射光瞳直径DO、焦距f和F号(F编号)的关系为 F号＝f/DO。
基于公式1，光通量与角度θ与F编号之间的关系为 θ＝tan-1(1/(2×F号)) 公式2 图6表示光通量角θ和F编号(或Av值)之间的关系。在图6中，当主光束的倾斜角为5度或10度时，光通量角θ是相对于光轴O的边缘光通量的外侧光束的角度。在图5中，主光束的倾斜角度沿逆时针方向增大。
相对于包括光电转换表面27a的成像范围的图像圈(直径为Di，参见图11)与成像表面间隔开预定距离(镜后焦距(flange back))FB的位置处所需的安装部分的安装直径Dm(图11)(例如镜头侧开口部分31a或体侧开口部分41a)表示为 Dm＝Di+2×FB×tanθ 公式3 或者 Dm＝Di+FB/F号 公式4 如上所述，图像采集装置27是4/3型CCD，并且其光电转换表面27a的成像范围为17.8mm(长边)×13.4mm(短边)，纵横比为大约4:3(其中该成像范围与稍后所述的有效像素范围Lw2×Lh2相对应，参见图10)。外接该四边形成像范围的图像圈Ice的直径Di2为22.28mm。
图7表示当根据公式4将直径Di2的值应用于图像采集装置27的图像圈的直径Di时，通过使用FB作为参数而得到的安装直径对于F号的曲线图。
从可互换镜头捕获对象光束所需的光通量角θ在理论上取决于所使用的镜头的明亮程度(intensity)。换句话说，当所使用的镜头的明亮程度增大(即，当F号减小)时，光通量角θ必须增大。例如，为了将F号为2.8的光通量引导到图像圈的边缘部分(end)，光通量角θ大约为10度。为了引导F号为1.4的光通量，光通量角θ大约为20度(图6)。这样，通过增大光通量角θ，可以使用具有较大明亮程度的镜头。然而，如曲线图所示，可以采用的F编号和光通量角θ之间的关系并不是线性的。于是，当使用具有小F号的镜头时，光通量角θ必须迅速增大。
通常，广角镜头的F号较小，而长焦镜头的F号较大。通常，当焦距大约为50mm时，F号大约为1.4。当焦距大约为300mm时，F号大约为2到2.8。这是因为，长焦镜头在F号较小时不再实用。
如上所述，边缘光通量的主光束并不始终平行于光轴。具体的，当使用广角镜头时，倾斜量会增大。例如，图8和图9分别示出了广角镜头和长焦镜头的光束图。
图8和9示出了中心光通量和边缘光通量进入图像采集装置的光电转换表面(成像表面)27a的状态。图8用于安装了广角可互换透镜镜筒(f为12.55mm，F号为1.4)的情况。图9用于安装了长焦可互换透镜镜筒(f为300mm，F号为2.8)的情况。图8A和9A示出了光电转换表面27a的长边方向的剖面(XZ剖面)。图8B和9B示出了光电转换表面27a的短边方向的剖面(YZ剖面)。
边缘光通量的主光束对于图8A和8B所示的广角拍摄光学系统12aW的倾斜角度α-w1和α-w2大约为5度。边缘光通量的主光束对于图9A和9B所示的长焦拍摄光学系统12aT的倾斜角度α-t1和α-t2小于广角拍摄光学系统12aW的主光束的倾斜角度。
基于该事实，当主光束的倾斜量为零时，如果将光通量角θ设定为适于F号为3到4或更小的镜头，则不会出现任何问题。更优选地，将光通量角θ设定为适于F号为2到2.8或更小的镜头。
为了满足该光学特性，必须在考虑适当的F号的同时，实际获得相机体的适当尺寸。因此，如下所述，从相机尺寸的角度使用适当的F号。
换句话说，可更换镜头的卤化银相机系统的相机体的高度大约为90至120mm。厚度大约为60至80mm。即，比该高度和厚度大很多的尺寸不实用。为了获得大约90至100mm的高度，安装开口直径必须为大约50mm或更小，并且优选地小于45mm。该直径理想地为大约40mm。为了实现如上所述的大约60至80mm的厚度，镜后焦距FB必须为大约35至50mm。
从图7所示的安装开口直径和图像采集装置27(4/3型CCD)的F号之间的关系可以显见，当开口直径的大小受到限制时，必须将光通量角θ设定为具有大于1.4至1.8的F号的适当F号，更优选地，具有大于1.6至2.2的F号。
为了实现光学限制以及实用的相机体尺寸，优选地将光通量角θ设定为适于F号为1.4至4的镜头。更优选地，将光通量角θ设定为适于F号为1.6至2.8的镜头。
因此，当基准开口的圆圈是通过下述操作而获得的时，可以获得所需的适当F号根据上述适当的F号，沿偏离光轴O预定角度的方向将预定的图像圈延伸至该开口部分。
由于图像采集装置27的实际成像范围是矩形的，所以开口的所需形状不必是圆形。仅需要至少一个内接该基准开口的四边形。因此，需要开口具有比下述四边形大的尺寸，该四边形是通过连接根据该适当的F号，从成像范围的四边形对角地沿偏离光轴预定角度的方向延伸的线段的端点而形成的。
根据本实施例，与记录屏范围相对应的图像圈的直径Di为21至23mm或21.6至22.7mm。与该图像圈内接的记录范围的对角长度大约为135格式屏幕的对角线的一半(21.6mm)。换句话说，当在根据本实施例的数字相机中使用焦距为50mm的镜头时，视角可以与在135格式相机中使用焦距约为100mm的镜头所获得的视角相同。因此，可以仅通过使镜头的焦距加倍，来实现视角相对于135格式相机的相关性。
图像采集装置27的光电转换表面27a上的成像范围是与图像圈内接的纵横比为4:3的屏幕。当来自镜头的光通量可以到达该成像范围内的记录屏范围时，不会出现实际问题。然而，考虑到零件制造和装配过程中的误差，希望设定在某种程度上比与记录屏范围相对应的图像圈大的图像圈。
图10示出了图像采集装置27的光电转换表面27a中的有效屏范围(有效成像范围)和记录屏范围(成像和记录范围)，以及与这些范围相对应的图像圈。
在图像采集装置27中，如图10所示，记录屏范围Lw1×Lh1必须小于有效屏范围Lw2×Lh2。记录屏范围Lw1×Lh1是在图像处理过程中实际转换为作为图像信息的电信号并进行采集的范围。有效屏范围Lw2×Lh2是图像采集装置27的整个可拍摄范围。这是因为需要所需记录的像素周围的外部区域(以下称为边缘像素区域)，以通过图像采集装置27来生成该记录像素。此外，由于图像采集装置27本身的尺寸精度，以及在通过图像采集装置固定板28和前板41将图像采集装置27装配到相机体11上的过程中的位置误差，导致光轴O的位置偏离图像采集装置27的有效屏范围Lw2×Lh2的中心。为了消除该偏离量，如上所述，使有效屏范围Lw2×Lh2大于记录屏范围Lw1×Lh1。
必须确定开口的形状，以防止进入作为成像范围的有效屏范围Lw2×Lh2的对象光通量(其通过可互换透镜镜筒12和相机体11)的光晕。必须防止有效屏范围Lw2×Lh2中的边缘光的光量减少。
记录屏范围Lw1×Lh1的外接圆给出了记录屏图像圈Icr，并且其直径为Di1。包括边缘像素区域的有效屏范围(成像范围)Lw2×Lh2的外接圆给出了有效屏范围(成像范围)的有效屏图像圈(成像范围图像圈)Ice，并且其直径为Di2。在实际设计中，有效屏图像圈Ice稍大。将直径为包含增量Δd的Di2的有效屏图像圈Ice与记录屏图像圈Icr相加而获得直径为Di3的图像圈Ic0。可以通过应用图像圈Ic0的成像范围来设定开口的形状。更具体地，将具有大约1mm的增量Δd的图像圈Ic0作为与记录屏范围相对应的基准图像圈来进行处理。然而，在以下说明中，通过使用有效屏图像圈Ice作为成像范围图像圈(其为稍后所述的直径为Di的基准图像圈Ic)，并通过使用有效屏范围Lw2×Lh2作为成像范围(其为稍后所述的成像范围Ri)，来设定开口的形状。根据本实施例，有效屏范围(成像范围)Lw2×Lh2的尺寸为17.8mm×13.4mm。
如下确定四边形安装开口范围Rm的外接圆Im的直径Dm，该四边形安装开口范围Rm是通过预定半角的光通量角θ从与基准图像圈Ic内接的成像范围Ri的端部对角地引导的基准开口。
在这种情况下，该安装开口范围Rm使镜头侧安装开口部分31a的形状的尺寸最小。换句话说，相机系统的可互换镜头当中具有最大安装开口部分的可互换镜头的镜头侧安装开口部分31a被设定为足以覆盖至少该安装开口范围Rm的四边形(其中镜头侧安装开口部分31a的最小安装开口范围是Rm)。相机体侧安装开口41a也至少具有该四边形开口范围Rm的尺寸。因此，开口的形状防止了穿过该安装开口范围Rm的对象光通量的光晕。
为了将所需的光通量引导到图像采集装置的边缘部分，不应该存在阻挡从该光学系统的出射光瞳位置到图像采集装置的光通量的任何物体。因此，设置在出射光瞳位置和图像采集装置之间的组件也需要开口。换句话说，设置在出射光瞳位置和图像采集装置之间的组件(例如反射镜盒、相机体侧安装部分、镜头侧安装部分以及眩光光圈(flare iris))必须具有开口范围Rm，以防止对象光通量的光晕。由于该相机系统可互换镜头，所以必须将相机体侧的开口范围设定为可以安装该相机系统的可互换镜头当中具有出射光束中距离光轴最远的最外侧光束的可互换镜头(以下称为最大光束可互换镜头)。另一方面，可互换镜头侧的开口范围可以根据各个镜头的出射光束的最外侧光束来设定。换句话说，可以利用最外侧光束比最大光束可互换镜头窄的可互换镜头，来使该开口范围较小。在这种情况下，在镜头侧安装部分中，与安装到相机体上相关的安装的配合部分(例如卡钉)的形状在所有可互换镜头中都相同。
图11是表示安装开口范围Rm和外接圆Im以及与基准图像圈Ic内接的成像范围Ri之间的关系的光束图。
如图11所示，给出镜头侧安装开口部分31a的最小开口的安装开口范围Rm是通过连接从成像范围Ri的四边形对角地延伸至安装开口部分的四条线段Sd的端点而获得的四边形范围，该四条线段Sd相对于光轴O向外倾斜并偏离镜后焦距FB。为了满足该镜后焦距FB和/或F号，该预定的光通量角θ可以是12至14度。
相机体侧开口41a还至少具有该安装开口范围Rm的尺寸。此外，在拍摄时，那些阻挡对象光通量的组件(例如反射镜13b和快门开口框架)没有设置在由反射镜盒42内的四条线段的四个平面所包围的空间中。
在图2所示的相机体中，如图3的剖视图所示，反射镜盒42、前板41以及相机体侧安装部分47位于图像采集装置27和可互换透镜镜筒12之间。因此，具有这些组件的开口部分被形成为在光轴方向上设置有开口的位置上满足安装开口范围Rm。
通过如上设定安装开口范围Rm，即使在主光束与光轴平行的光通量进入成像表面的边缘部分时，AV值为2.5至2的可互换镜头也是适合的。换句话说，即使在使用F号1.4(AV值1)时，在中心和边缘部分之间也仅会出现AV值为1.5至1的光量差。
如上所述，具有如上所述的小F号的镜头为较广角的镜头。因此，边缘光通量的主光束相对于光轴有某种程度的倾斜。因此，实际上不会出现上述光量差。与图8所示的镜头相似，当边缘光通量的主光束倾斜大约5度时，可以将AV值为1.4至1的光通量引导至该边缘部分。换句话说，F号为1.4的可互换镜头仅在中心和边缘部分之间导致0.4或更低的AV值，这并不是严重的问题。另一方面，即使导致边缘光通量的主光束基本上与光轴平行的更亮(brighter)的长焦镜头也具有2至2.8的F号(2至3的AV值)，这并不是实际问题。
具有安装开口范围Rm(在此为基准开口)的外接圆Im的直径Dm取决于从成像表面到该开口的距离。考虑到在图像采集装置和相机体侧安装部分之间设置有具有反射镜13b的反射镜盒42，图像圈Ic的直径Di理想地满足 Dm/Di≥1.8 因此，可以将撤回的反射镜13b设置在通过使连接相机体侧安装部分和图像采集装置之间的成像范围以及安装开口的线段Sd(图11)构成平面(facing)而形成的倾斜平面的外部。此外，所插入的反射镜13b、快门部分14和各个滤波器可以设置在相机体侧安装部分和图像采集装置之间。
此外，如上所述，在相机体11的相机体侧安装部分47和可互换透镜镜筒12的镜头侧安装部分37中设置有相机体侧安装接触引脚54和镜头侧安装接触部分33，它们是用于连接电源线和驱动控制信号线的端子。通过将该连接端子部分设置在梳状空间区域Tm(图11)中，可以减小用于设置该连接端子部分的区域的尺寸，该梳状空间区域Tm建立在安装开口范围Rm和外接圆Im之间。
用于设置连接端子部分的区域并不限于图11所示的梳状空间区域Tm，还可以是上部或水平梳状空间区域。
作为根据第一实施例的数字相机1中的成像部分和安装部分的实际典型值的示例，图像圈直径Di为21.6至22.6mm。镜后焦距(从光电转换表面到安装开口部分的距离)FB为40.2mm。成像范围(光电转换表面上纵横比大约为4:3的有效像素范围)Lw×Lh(＝上述Lw2×Lh2)为17.8mm×13.4mm。
下面将参照图12以及图13A和13B说明根据本发明第二实施例的数字相机系统。
图12是表示与该实施例中采用的相机体的图像采集装置的成像范围外接的图像圈和安装开口的外接圆之间的关系的光束图。图13A和13B是表示根据该实施例的图像采集装置的光电转换表面和安装开口部分之间的光束图。图13A表示沿ZX表面(水平表面)的剖面的光束图。图13B是沿ZY表面(垂直表面)的剖面的光束图。
根据本实施例的可互换镜头型数字相机是下述的数字相机，该数字相机的成像范围的短边和长边的适当F号与根据第一实施例的数字相机1的不同。在该数字相机中，在成像范围的短边和长边方向的端部上设定适当的F号。通过以下操作来获得尺寸等于或大于该四边形的尺寸的开口沿相对于光轴偏离与该适当的F号相对应的预定角度的方向，沿短边和长边方向使端点从成像范围的短边和长边延伸到安装开口部分的位置。
其他结构与根据第一实施例的数字相机1的类似，并且下文中使用相同的标号来表示相同的组件。
在根据本实施例的数字相机中，为了设定安装开口的形状，延伸到开口部分位置并间隔开镜后焦距FB，以从与图12、13A和13B所示的图像圈Ic内接的图像采集装置的光电转换表面27a的成像范围Ri的四个角，沿短边的方向(Y方向)偏离光轴O大约10度的倾斜角θh，并沿长边方向(X方向)偏离光轴O大约8度的倾斜角θw的四条线段(即，左上线段、右上线段、左下线段、右下线段)分别为Sd1、Sd2、Sd3和Sd4。通过连接这些线段的镜头侧前端点而得到的四边形是最小安装开口范围Rm’。
相机体的安装开口可以设定为满足该最小安装开口范围Rm’。根据相机系统的可互换镜头当中具有出射光通量的最外侧光束最宽的最大光束可互换镜头来设定该最小安装开口范围Rm’。
另一方面，为了不阻挡各个可互换镜头的出射光通量的最外侧光束，可以设定可互换镜头侧的最小安装开口范围。然而，为了适于相机系统，该安装必须具有要安装在相机体上的预定形式。例如，下面将参照该最大光束可互换镜头来说明镜头侧安装开口部分。
换句话说，将第一平面称为平面H1，该第一平面是通过将成像范围Ri的长边沿偏离光轴O的方向(Y方向)倾斜10度，并将该长边延伸到开口部分的位置而获得的。将第二平面称为平面H2，该第二平面是通过将成像范围Ri的短边沿偏离光轴O的方向(X方向)倾斜8度，并将该短边延伸到开口部分的位置而获得的。平面H1是设置在线段Sd1和线段Sd2之间或者线段Sd3和线段Sd4之间的平面(图13B所示的边界平面)。平面H2是设置在线段Sd1和线段Sd3之间或者线段Sd2和线段Sd4之间的平面(图13A所示的边界平面)。由平面H1和H2的镜头侧的前面四条边构成的四边形被称为最小安装开口范围Rm’。
该四边形位于通过以下方式形成的四边形的外接圆内连接相对于光轴沿偏离成像范围Ri的四个角的方向倾斜了预定角度θ3的线段的端点，并延伸到开口部分。因此，成像范围Ri位于纵横比为4:3的有效像素范围内。因此，角度θ3可以等于根据第一实施例的倾斜角θ，并且可以设定为满足以下条件 12度≤θ3≤14度 安装开口范围Rm’的外接圆为Im’，并且最大光束可互换镜头的镜头侧安装开口部分31a可以具有最小开口部分。相机体侧安装开口部分41a的尺寸等于或大于安装开口范围Rm’的尺寸。反射镜盒42内的由四条线段Sd1、Sd2、Sd3和Sd4所形成的四个平面H1和H2围绕的空间内没有在拍摄时阻挡对象光通量的任何组件(反射镜13b和快门框架)。
与光轴平行的边缘光束的主光束在长边方向上的安装开口范围Rm’的边缘部分上可以调整为AV3.6(等于适当的F号3.5)，而在短边方向上的边缘部分可以调整为AV3(等于适当的F号2.8)。因此，当使用F号为1.4的镜头作为可互换透镜镜筒时，光量在长边方向的边缘部分下降2.6级，而在短边方向的边缘部分下降2级。然而，如上所述，F号为1.4的透镜镜筒可以是广角透镜镜筒，并且边缘光束的主光束相对于光轴O倾斜。当使用上述透镜镜筒时，光量在长边方向的边缘部分下降大约1.2级，而在短边方向的边缘部分下降大约0.8级，这在实际应用中不是问题。另一方面，当使用导致主光束基本与光轴平行的边缘光通量的长焦透镜镜筒时，F号为2到2.8(等于AV2到3)。因此，可以使用长焦透镜镜筒，而不存在任何问题。
当使用根据本实施例的数字相机时，最小安装开口范围Rm’的外接圆Im的基准安装直径Dm取决于从成像表面到开口部分的距离(镜后焦距FB)。然而，考虑到图像采集装置27和相机体侧安装部分47之间存在反射镜盒42，希望将基准开口直径Dm和图像圈Di之间的关系设定为满足 Dm/Di≥1.8 在根据本实施例的数字相机中，可以在该安装开口范围Rm’的四边形的外部设置连接端子(用于在相机体和可互换透镜镜筒之间进行电连接)，并且希望将该连接端子设置在该四边形的外部以及该四边形的外接圆Im’的内部。
在图2所示的相机体中，如图3的剖视图所示，在图像采集装置27和可互换镜头12之间设置有反射镜盒42、前板41，以及相机体侧安装部分47等。因此，为了将该实施例应用于图2所示的相机体，这些组件的开口部分必须满足光轴方向上设置有这些开口的位置处的安装开口范围Rm’。
接下来将参照图14等来说明根据本发明第三实施例的数字相机系统。
图14表示4/3型图像采集装置的成像范围，以及应用于本实施例的正方形图像采集装置的成像范围的图像圈。
在根据本实施例的可互换镜头型数字相机中，采用了具有纵横比为1:1的成像范围的正方形图像采集装置。该相机的安装开口部分采用了与应用于根据第二实施例的数字相机的安装开口形状相同的形状。
其他结构与根据第一或第二实施例的数字相机相同，并且在以下说明中，使用相同的标号来表示相同的组件。
如上所述，根据本实施例的数字相机的相机体所采用的图像采集装置是正方形图像采集装置。图像圈Ic是光电转换表面的成像范围Ri’(区域Lw’×Lh’有效屏范围)的外接圆，其具有与下述图像圈相同的直径，该图像圈与根据第二实施例的数字相机所采用的纵横比为4:3的图像采集装置27的成像范围Ri相对应。因此，根据本实施例的相机的安装开口与根据图像采集装置27的成像范围Ri而设定的安装开口范围Rm’(图12)相同，这与根据第二实施例的相机相似。
换句话说，如图12、13A和13B所示，安装开口范围Rm’的最小安装开口(外接圆Im’)是通过下述方式形成的正方形连接从内接图像圆Ic的图像采集装置的光电转换表面的成像范围Ri的四个角，在短边的方向(Y方向)上偏离光轴大约10度的倾斜角θh，而在长边的方向(X方向)上偏离光轴大约8度的倾斜角θw，延伸镜后焦距FB的四条线段的镜头侧端点。
由正方形图像采集装置替代该4/3型图像采集装置(图像采集装置)27，并且将该正方形图像采集装置安装在具有安装开口范围Rm’的开口部分的相机体上，该相机体上安装有针对4/3型图像采集装置而设计的根据第二实施例的可互换透镜镜筒12。然后，通过图像采集装置的输出来测量进入的光量的差异。以下表1示出了在边缘位置处(在短边、长边以及对角线上)，该4/3型图像采集装置和该正方形图像采集装置之间，边缘光量相对于中心光量在EV值方面的减小量的测量结果。表1
如表1所示，在该4/3型图像采集装置和该正方形图像采集装置之间，边缘光量相对于中心光量在EV值方面的减少量的差异大约为±0.1EV，这在实际应用中不成问题。因此，仅通过将正方形图像采集装置安装到根据第二实施例的相机体上，根据本实施例的数字相机体就可以成为适于具有第二实施例中所使用的F号的可互换透镜镜筒的1:1纵横比的数字相机体。
可以在可互换镜头型数字相机系统中使用具有不同规格的相机。因此，即使具有相同的图像圈，相机也可以具有纵横比不同的成像范围。具体地，即使在将纵横比为1:1的图像采集装置安装在根据本实施例的相机系统中，相机的长宽比概念也不再存在。在这种情况下，当对具有任意纵横比的画面进行裁剪，并从成像范围中读取该画面时，保持相机的方向不必为垂直长图片和水平长图片而改变。因此，可以提高可用性。
可以在安装开口范围Rm’的正方形的外部设置连接端子(用于在根据本实施例的数字相机的相机体和可互换透镜镜筒之间进行电连接)，并且希望将该连接端子设置在该正方形的外部以及该正方形的外接圆Im’的内部。
本发明并不限于上述实施例，而是可以在不脱离本发明的原理的情况下实际进行多种变化。此外，上述实施例包括本发明的多个步骤，如果需要，可以通过组合所公开的多个结构来实现多个发明。
例如，即使从根据这些实施例的整体结构中去除多个结构，只要可以解决在“本发明要解决的问题”部分中所述的问题，并且可以获得在“本发明的优点”部分中所述的优点，则可以将其中去除了这些结构的结构实现为本发明。
本申请要求2003年6月12日在日本提交的日本申请No.2003-168383以及2003年6月19日在美国提交的美国专利申请S.N.10/465,410的优先权，在此通过引用并入其内容。
权利要求
1、一种具有预定图像圈的数字相机系统，该数字相机系统包括
可互换镜头，其可以在所述图像圈内进行成像，该可互换镜头具有镜头侧安装部分，用于将该可互换镜头安装到相机体上；以及镜头侧开口部分，设置在该镜头侧安装部分中，用于使得用于在所述图像圈内成像的光通量能够通过；以及
相机体，其具有图像采集装置，其在所述图像圈内的成像表面上具有纵横比为4:3的成像范围；相机体侧安装部分，其设置在与该成像表面间隔开预定距离的位置；以及相机体侧开口部分，其设置在该相机体侧安装部分内，用于使得来自所述可互换镜头的光通量能够通过，
其中，所述相机体侧开口部分的尺寸大于或等于下述四边形的尺寸，该四边形是通过连接从所述成像范围的四个角相对于光轴对角地倾斜了角度θ并延伸到所述开口部分的线段的端点而形成的，并且满足
Dm/Di≥1.8
其中所述四边形的外接圆的直径为Dm，而所述图像圈的直径为Di。
2、根据权利要求1所述的数字相机系统，其中所述角度θ满足
12度≤θ≤14度。
3、一种具有预定图像圈的数字相机系统，该数字相机系统包括
可互换镜头，其可以在所述图像圈内进行成像，该可互换镜头具有镜头侧安装部分，用于将该可互换镜头安装到相机体上；以及镜头侧开口部分，其设置在该镜头侧安装部分中，用于使得用于在所述图像圈内成像的光通量能够通过；以及
相机体，其具有图像采集装置，其具有成像表面；相机体侧安装部分，其设置在与所述成像表面间隔开预定距离的位置；以及相机体侧开口部分，其设置在该相机体侧安装部分内，用于使得来自所述可互换镜头的光通量能够通过，
其中所述相机体侧开口部分满足
Dm/Di≥1.8
其中包括所述开口部分的最小圆直径为Dm，而所述图像圈的直径为Di。
4、一种数字相机体，其上可拆除地安装有具有预定图像圈的可互换镜头，该数字相机体包括
图像采集装置，其具有预定纵横比的成像范围的成像表面；
安装部分，其上安装有所述可互换镜头，该安装部分位于与所述成像表面间隔开预定距离的位置；以及
开口部分，其设置在所述安装部分中，用于使得来自所述可互换镜头的光通量能够通过，
其中，所述开口部分的尺寸等于或大于下述四边形的外接圆，该四边形是通过连接从所述成像范围的四个角相对于光轴对角地倾斜了预定角度并延伸到所述安装部分的线段的端点而形成的，并且满足
Dm/Di≥1.8
其中包括所述开口部分的最小圆直径为Dm，而所述图像圈的直径为Di。
5、一种数字相机体，其上可拆除地安装有具有预定图像圈的可互换镜头，该数字相机体包括
图像采集装置，其具有预定纵横比的成像范围的成像表面；
安装部分，其上安装有所述可互换镜头，该安装部分位于与所述成像表面间隔开预定距离的位置；以及
开口部分，其设置在所述安装部分中，用于使得来自所述可互换镜头的光通量能够通过，
其中，所述开口部分的尺寸等于或大于下述四边形的外接圆，该四边形是通过连接从所述成像范围的四个角相对于光轴对角地倾斜了预定角度并延伸到所述安装部分的线段的端点而形成的，并且满足
Dm/Dc≥1.8
其中包括所述开口部分的最小圆直径为Dm，而所述成像范围的外接圆的直径为Dc。
6、根据权利要求5所述的数字相机体，其中所述成像范围的纵横比为4:3。
7、一种可互换镜头，可拆除地安装在数字相机体上，该可互换镜头包括
安装部分，用于安装在所述数字相机体上；以及
开口部分，其设置在所述安装部分中，用于使得光通量能够通过，
其中满足
Dml/Dc≥1.8
其中所述数字相机体的成像范围的外接圆的直径为Dc，而包括所述开口部分的最小圆直径为Dml。
8、根据权利要求7所述的可互换镜头，其中所述数字相机体的成像范围的外接圆直径Dc满足
21mm≤Dc。
9、根据权利要求8所述的可互换镜头，其中所述数字相机体的成像范围的外接圆直径Dc满足
Dc≤23mm。
10、根据权利要求7所述的可互换镜头，其中所述开口部分的尺寸大于或等于下述四边形的外接圆的尺寸，该四边形是通过连接沿远离所述成像范围的四个角的方向相对于光轴倾斜预定角度θ并延伸到所述开口部分的线段的端点而形成的。
11、根据权利要求10所述的可互换镜头，其中所述线段沿所述成像范围的对角方向倾斜，并且所述角度θ满足
12度≤θ。
12、根据权利要求11所述的可互换镜头，其中所述角度θ还满足
θ≤14度。
13、根据权利要求10所述的可互换镜头，还包括设置在所述四边形和所述开口部分之间的连接端子。
14、根据权利要求13所述的可互换镜头，其中当将所述可互换镜头安装到所述数字相机体上时，所述连接端子与设置在所述数字相机体中的连接端子进行电连接。
15、根据权利要求13所述的可互换镜头，其中当将所述可互换镜头安装到所述数字相机体上时，所述连接端子用于与所述数字相机体进行通信。
16、根据权利要求13所述的可互换镜头，其中当将所述可互换镜头安装到所述数字相机体上时，通过所述连接端子从所述数字相机体向所述可互换镜头提供电力。
17、一种可互换镜头，可拆除地安装在数字相机体上，用于在预定的图像圈内成像，该可互换镜头包括
安装部分，用于安装在所述数字相机体上；以及
开口部分，其设置在所述安装部分中，用于使得光通量能够通过，
其中满足
Dml/Di≥1.8
其中所述图像圈的直径为Di，而包括所述开口部分的最小圆直径为Dml。
18、一种具有预定图像圈的数字相机系统，该系统包括
多个可互换镜头，其可以在所述图像圈内进行成像，所述可互换镜头中的每一个都具有镜头侧安装部分，用于将所述可互换镜头安装到相机体上；以及镜头侧开口部分，其设置在所述镜头侧安装部分中，用于使得用于在所述图像圈内成像的光通量能够通过；以及
相机体，其具有图像采集装置，其在所述成像圈内的成像表面上具有纵横比为4:3的成像范围；相机体侧安装部分，其设置在与所述成像表面间隔开预定距离的位置；以及相机体侧开口部分，其设置在所述相机体侧安装部分内，用于使得来自所述可互换镜头的光通量能够通过，
其中，所述可互换镜头当中出口光通量的最外侧光束最宽的可互换镜头的镜头侧开口部分具有等于或大于下述四边形的尺寸，该四边形是通过连接第一平面和第二平面的端部而形成的，其中该第一平面是通过将成像范围的长边相对于光轴倾斜预定角度θ 1并将该长边延伸到所述镜头侧开口部分而形成的，该第二平面是通过将成像范围的短边相对于光轴倾斜预定角度θ 2并将该短边延伸到所述镜头侧开口部分而形成的，其中，所述角度θ 1和θ 2满足
10度≤θ 1，并且
8度≤θ 2。
19、根据权利要求18所述的数字相机系统，其中所述四边形位于下述四边形的外接圆内，该四边形是通过连接沿远离成像范围的四个角的方向上相对于光轴倾斜预定角度θ 3并延伸到所述开口部分的线段的端点而形成的，并且该角度θ 3满足
12度≤θ 3≤14度。
20、一种具有预定图像圈的数字相机系统，其包括
可互换镜头，其可以在所述图像圈内进行成像，该可互换镜头具有镜头侧安装部分，用于将该可互换镜头安装到相机体上；以及镜头侧开口部分，其设置在该镜头侧安装部分中，用于使得用于在所述图像圈内成像的光通量能够通过；以及
相机体，其具有图像采集装置，其在所述成像圈内的成像表面上具有纵横比为4:3的成像范围；相机体侧安装部分，其设置在与所述成像表面间隔开预定距离的位置；以及相机体侧开口部分，其设置在相机体侧安装部分内，用于使得来自所述可互换镜头的光通量能够通过，
其中，所述相机体侧开口部分的尺寸等于或大于下述四边形的尺寸，该四边形是通过连接第一平面和第二平面的端部而形成的，其中该第一平面是通过将成像范围的长边相对于光轴相分离地倾斜预定角度并将该长边延伸到所述相机体侧开口部分而形成的，该第二平面是通过将成像范围的短边相对于光轴相分离地倾斜预定角度并将该短边延伸到所述相机体侧开口部分而形成的，其中，当主光束平行于所述光轴的光通量进入成像范围的边缘部分时，可以引导F号为3的光通量。
全文摘要
数字相机系统和数字相机体。本发明的数字相机系统包括相机体和可互换透镜镜筒。该相机体包括成像范围为Ri的图像采集装置，该可互换透镜镜筒可拆除地安装在该相机体上。该可互换透镜镜筒和相机体的安装开口部分包括尺寸等于或大于下述四边形开口范围Rm的开口，该四边形开口范围Rm是通过连接从成像范围Ri的四个角对角地向外倾斜12度至14度，并延伸至镜后焦距FB位置的线段Sd的端点而形成的。安装开口部分的外接圆直径Dm是成像范围Ri的外接圆直径Di的1.8倍或更大。该数字相机系统可以提供尺寸可以减小的可互换镜头和数字相机体，而不会降低边缘光量。
文档编号G02B7/04GK101393380SQ20081017077
公开日2009年3月25日 申请日期2004年6月11日 优先权日2003年6月12日
发明者川合澄夫, 小方康司 申请人:奥林巴斯株式会社