专利名称：：实像可变放大取景器光学系统和成像设备的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种新颖的实像可变放大取景器光学系统和成像设备。更具体地，涉及小尺寸、令人满意的光学性能、适用于放置到例如数字静态照相机的相机的实像可变放大取景器光学系统，以及配备有实像可变放大取景器光学系统的成像设备。
背景技术：
：在由具有配置为分离系统的缩放功能(zoomingfonction)和实像取景器(realimagefinder)光学系统的照相光学系统组成的相机中，还对实像取景器光学系统提供了适用于拍摄角度方面的改变的缩放功能。作为这样的取景器光学系统，已经提出了确保令人满意的视野框(fieldframe)的外观的各种类型实像可变放大取景器。作为实像可变放大取景器光学系统，已知在日本待审查的专利申请公开第2-173713号和第6-102454号中描述的那些系统。已知实像可变放大取景器光学系统中的每一个具有光学物镜系统，该光学物镜系统包括，具有正折射能力(refractivepower)的第一透镜组、具有负折射能力的第二透镜组、具有正折射能力的第三透镜组和具有正折射能力的第四透镜组，从而提供大约200%-400%的可变放大率。近几年来，已经在更紧凑的数字相机的实现中做出了快速进步，而根据这些进步，还存在关于取景器光学系统的进一步小型化的需要。因此，需要加强每个透镜组的折射能力，以实现进一步小型化。但是，在保持预定可变放大率的同时，对于在每个透镜组中发生的各种类型的象差(aberration)做出满意的补偿非常困难。此外，被认为是性能降级的主要原因的屈光度偏差(diopterdeviation)取决于在透镜结合时发生的组件公差或变化而发生。因此，需要诸如对组件精确性和调整机构的附加安装之类的改进，从而导致成本增加。
发明内容本发明针对以上确定的情况，提供实像可变放大取景器光学系统，和配备有实像可变放大取景器光学系统的成像设备，其中所述实像可变放大取景器光学系统实现小型化构造，同时具有满意的光学性能，具体地，确保屈光度偏差难以发生。根据本发明的实施例的实像可变放大取景器光学系统，按照从目标侧的顺序，包括物镜组，具有正折射能力；用于根据由物镜组反转的图像形成正像的部分；以及目镜透镜，具有正折射能力。正像的部分可为棱镜、镜子等。按照从目标侧的位置顺序，物镜组包括具有负折射能力的第一透镜组和具有正折射能力的第二透镜组，通过以光学轴方向移动第一透镜组和第二透镜组来执行缩放并且补偿由缩放引起的屈光度变化。物镜满足以下条件表达式(1)和(2):(1)1.05<f2/AL<1.25(2)1.7<|fl|/fw<2.2其中fl为第一透镜组的焦距，f2为第二透镜组的焦距，fW为第一和第二透镜组关于广角端的复合焦距，以及AL为在缩放期间第二透镜组的移动量。根据本发明的另一实施例的成像设备包括本发明实施例的实像可变放大取景器光学系统；以及光学成像系统，具有与实像可变放大取景器光学系统的入射光路不同的入射光路，并且适用于影响通过所述实像可变放大取景器光学系统观察到的对象图像(subjectimage)的成像。根据本发明的实施例，可能防止屈光度差异的发生，并且实现小型化和满意的光性能。图1到图4示出了本发明的第一实施例的实像可变放大取景器光学系统，具体地，图1是示出光学配置的示意图，而图2到图4分别为才艮据由第一实施例的实际数值的应用提供的数字编号示例1的象差图，其中图2中的曲线图有球面象差、散光和关于广角端的失真象差，图3中的曲线图有球面象差、散光和关于中焦距位置的失真象差，以及图4中的曲线图有球面象差、散光和关于远摄(telephoto)端的失真象差；图5到图8图解了本发明的第二实施例的实像可变放大取景器光学系统，具体地，图5是示出光学配置的示意图，图6到图8分别为根据由第二实施例的实际数值的应用提供的数字编号示例2的象差图，其中图6中的曲线图有球面象差、散光和广角端的失真象差，图7中的曲线图有球面象差、散光和中焦距位置的失真象差，以及图8中的曲线图有球面象差、散光和关于远摄端的失真象差；图9到图12图解了本发明的第三实施例的实像可变放大取景器光学系统，具体地，图9是示出光学配置的示意图，图IO到图12分别为根据由第三实施例的实际数值的应用提供的数字编号示例3的象差图，其中图10中的曲线图有球面象差、散光和广角端的失真象差，图11中的曲线图有球面象差、散光和中焦距位置的失真象差，以及图12中的曲线图有球面象差、散光和关于远摄端的失真象差；图13是示出应用本发明的说明性实施例的实像可变放大取景器光学系统的示意透视图；以及图14是示出由将成像设备应用到相机所提供的一个实施例的示意透视图。具体实施方式以下，参考附图来描述根据本发明的实施例的实像可变放大取景器光学系统和成像设备的实施例。首先，描述本发明的一个实施例的实像可变放大取景器光学系统。按照从目标侧的顺序，本发明的实施例的实像可变放大取景器光学系统包括具有正折射能力的物镜组、用于根据由物镜组反转的图像形成正像(erectimage)的部分(例如棱镜和镜子)，以及具有正折射能力的目镜。按照从目标侧的位置顺序，物镜组包括具有负折射能力的第一透镜组和具有正折射能力的第二透镜组，通过以光学轴方向移动第一透镜组和第二透镜组来执行缩放并且补偿由缩放引起的屈光度变化，并且满足以下条件表达式(1)和(2)。(1)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>(2)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中fl为第一透镜组的焦距，f2为第二透镜组的焦距，b为第一和第二透镜组关于广角端的复合焦距，而AL为在缩放期间第二透镜组的移动量。因此，本发明的实施例的实像可变放大取景器光学系统使在提供确保屈光度偏差难以发生的满意的光学性能的同时，实现小型化成为可能。条件表达式(1)用于示出适合在缩放期间定义第二透镜组的焦距与第二透镜组的移动量之比的条件。如果降到条件表达式(1)的下限以下，则第二透镜组的纵向放大变大，使得关于组件公差和制造的屈光度变化更加明显。结果，需要改进组件精确性和调整机构的附加安装，其导致成本的增加。相反，如果超出条件表达式(l)的上限，则第二透镜组的折射能力变小，使得因为在缩放期间增加了第一透镜组的移动量，所以在广角端的总长度增加并且取景器单元变大。因此，条件表达式(1)的满足导致第二透镜组的有理数(rational)纵向放大的最优化，从而实现小型化以及关于组件公差和制造偏差的屈光度变化的减少。条件表达式(2)用于定义关于广角端的第一透镜组G1的焦距与物镜组的焦距之比，并且限定第一透镜組的折射能力。当降到条件表达式(2)的下限以下时，第一透镜组的折射能力变大，导致难以补偿离轴象差(off-axialaberration),特别是慧形象差(comaaberration)和图像平面曲率。此外，变得难以抑制在广角端的负失真象差。相反，如果超出条件表达式(2)的上限，则第二透镜组的折射能力变小，使得在缩放期间第二透镜组的移动量增加，从而导致总长度增加。因此，满足条件表达式(2)使得能够小型化，并且保持令人满意的光学性能。在根据本发明的一个实施例的实像可变放大取景器光学系统中，优选地，以上第一透镜组和以上第二透镜组均配置单个塑料透镜。还优选地，每个塑料透镜的目标侧表面和观察者侧表面均为非球面。除了以关于减少总长度的方式实现小型化以外，还提供了减少组件的数目的优点，从而导致成本减少。此外，由塑料透镜形成的取景器光学系统容易地使目标侧表面和观察者表面能够为非球面。因此，将容易地补偿每个象差。现在参考附图和表格描述本发明的实施例的实像可变放大取景器光学系统的特定实施例，以及通过将实际数值的应用到特定实施例提供的数字编号示例。在每个实施例中引入非球面表面，其中由以下示出的表达式1定义非球面形状。[表达式1]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>其中X是从关于表面顶点的切线平面的深度，R是表面曲率的近轴半径(paraxialradius)，k是锥形常数(conicalconstant)，H是自光轴的高度，A是4次非球面系数，B是6次非球面系数，C是8次非球面系数，而D是IO次非球面系数。图1到图4示出了根据本发明的第一实施例1的实像可变放大取景器光学系统。图5到图8示出了根据本发明的第二实施例2的实像可变放大取景器光学系统。图9到图12示出了根据本发明的第三实施例3的实像可变放大取景器光学系统。如图1、5、9所示，以从目标侧到观察者的位置顺序，根据本发明的实施例1、2、3的实像可变放大取景器光学系统包括具有正折射能力的物镜组Go、适用于从由物镜组Go成像的图像形成正像的正像形成部分Gr,以及具有用于观察正像的正折射能力的目镜透镜。注意，图1、图5和图9中的上段、中段和下段分别示出了广角位置(最大广角状态)、中焦距位置和远摄位置(最大远摄状态)。在实施例1、2、3的每一个中，以从目标侧到观察者的位置顺序，物镜组Go包括由单个透镜组成并具有负折射能力的第一透镜组G1，以及由单个透镜组成并具有正折射能力的第二透镜组G2。通过允许第一透镜组G1和第二透镜组G2在光轴上移动来影响缩放和对于由缩放引起的屈光度变化的补偿。以从目标侧到观察者的位置顺序，正像形成部分Gr包括第一部分Grl和第一部分Gr2。视野框F1位于第一部分Grl和第一部分Gr2之间，使得由物镜组Go获得的中间图像在视野框Fl的附近成像。正像形成部分Gr具有位于中间图像的成像位置前后的多于一个反射平面，并且这些反射平面用于形成正像的光平面，该正像的光平面允许正像成像部分具有通过在光路期间使光路弯曲来形成正像的作用。在以下示出的表1中列出了通过将实际数字值应用到根据第一实施例的可变放大透镜1而提供的数字编号示例1的各种数字透镜数据。在列出各种数字透镜数据的表1和后续表格中，分別地，"2co"指示观看角度，"Si"指示赋予从物体侧计算的第i表面的表面编号，"Ri"指示第i表面的曲率半径，"di"指示从物体侧计算的第i表面和第i+l表面之间轴向上的表面空间，"ni"指示关于在目标侧具有第i表面(Si)的玻璃材料的d-line(其波长为587.6nm(纳米))的折射率，而指示关于在目标侧具有第i表面(Si)的玻璃材料的d-line的阿贝编号(Abbenumber)。此外，关于"Si"，"*，，指示表面为非球面。关于"Ri，，,""指示有关表面为平面。关于"di"，"(Di)"指示有关表面空间可变[表l]2co—48.40~18.0°<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>组成物镜组Go的第一透镜组Gl的负透镜的两个表面(第一表面和第二表面)和组成其第二透镜组G2的正透镜的两个表面(第三表面和第四表面)为非球面。目镜透镜Ge的两个表面(第十表面和第十一表面)也为非球面。在表2中列出了数字编号示例1的每个表面的4次、6次、8次和10次非球面系数A、B、C和D,以及锥形常数k。注意，在列出非球面系数的表2和后续表格中，"E-i，，代表以数字IO为底的指数符号，换而言之"10-i",以及例如"0.12345E-05"示出"0.12345x10-5"。[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在根据第一实施例的实像可变放大取景器光学系统1中，通过允许物镜组Go中的第一透镜组Gl和第二透镜组G2在光轴上移动来影响缩放和对于由缩放引起的屈光度变化的补偿。因此，表面空间d2(D2)和d4(D4)可变。在表3中列出了关于数字编号示例1中广角端、中焦距位置和远摄端中的每一个的表面空间d2(D2)和d4(D4)的数字值。[表3]<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>图2到图4分别为数字编号示例1的象差图。图2中的曲线图有关于广角端的球面象差、散光和失真象差，图3中的曲线图关于中焦距位置的有关于中焦距位置的球面象差、散光和失真象差，以及图4中的曲线图有远摄(telephoto)端的球面象差、散光和关于失真象差。注意在球面象差曲线图中，实线指示关于e-line(其波长为546.7nm(纳米))的值，虚线指示关于C-line(其波长为656.3nm(纳米))的值,而划线(chainline)指示关于F-line(其波长为486.1nm(纳米))的值。还注意，在散光曲线图中，实线指示关于切线图像平面的值，而虛线指示关于径向图像平面(sagittalimageplane)的值。在以下示出的表4中列出了将实际数值应用到根据第二实施例的可变放大透镜2而提供的数字编号示例2的各种数字透镜数据。[表4]2co—48.4018.0。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>组成物镜组Go的第一透镜组Gl的负透镜的两个表面(第一表面和第二表面)和组成其第二透镜组G2的正透镜的两个表面(第三表面和第四表面)为非球面。目镜Ge的两个表面(第十表面和第十一表面)也为非球面。在表5中列出了数字编号示例2的每个表面的4次、6次、8次和10次非球面系数A、B、C和D，以及锥形常数k。[表5]<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>在根据第二实施例的实像可变放大取景器光学系统2中，通过允许物镜组Go中的第一透镜组Gl和第二透镜组G2在光轴上移动来影响缩;改和对于由缩放引起的屈光度变化的补偿。因此，认为表面空间d2(D2)和d4(D4)可变。同样地，在表6中列出了关于数字编号示例2中广角端、中焦距位置和远摄端中的每一个的表面空间d2(D2)和d4(D4)的数字值。[表6]<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>图6到图8分别为以上数字编号示例2的象差图。图6中的曲线图有关于广角端的球面象差、散光和失真象差，图7中的曲线图有关于中焦距位置的球面象差、散光和失真象差，以及图8中的曲线图有关于远摄端的球面象差、散光和失真象差。注意在球面象差曲线图中，实线指示关于e-line(其波长为546.7nm)的值，虚线指示关于C-line(其波长为656.3nm)的值，而划线指示关于F-line(其波长为486.1nm)的值。还注意，在散光曲线图中，实线指示关于切线图像平面的值、而虚线指示关于径向图像平面的值。在以下示出的表7中列出了将实际数值应用到根据第三实施例的可变放大透镜3而提供的数字编号示例3的各种数字表示的透镜数据。[表7]2co-48.4018.00<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>组成物镜组Go的第一透镜组Gl的负透镜的两个表面(第一表面和第二表面)和组成其第二透镜组G2的正透镜的两个表面(第三表面和第四表面)为非球面。目镜透镜Ge的两个表面(第十表面和第十一表面)也为非球面。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>在根据第三实施例的实像可变放大取景器光学系统2中，通过允许物镜组Go中的第一透镜组Gl和第二透镜组G2在光轴上移动来影响缩;^文和对于由缩放引起的屈光度变化的补偿。因此，表面空间d2(D2)和d4(D4)可变。在表9中列出了关于数字编号示例3中广角端、中焦距位置和远摄端中的每一个的表面空间d2(D2)和d4(D4)的数字值。[表9]<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>图IO到图12分别为数字编号示例3的象差图。图IO中的曲线图有关于广角端的球面象差、散光和失真象差，图11中的曲线图有关于中焦距位置的球面象差、散光和失真象差，以及图12中的曲线图有关于远摄端的球面象差、散光和失真象差。注意在球面象差曲线图中，实线指示关于e-line(其波长为546.7nm)的值，虚线指示关于C國line(其波长为656.3nm)的值，而划线指示关于F-line(其波长为486.1nm)的值。还注意，在散光曲线图中，实线指示关于切线图像平面的值，而虚线指示关于径向图像平面的值。在图10中列出了在数字编号示例1-3中与条件表达式(1)和(2)中的每一个相对应的数值。[表IO]<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>(2)|fl|/fW2.081.951.79如上所述，根据本发明的实施例，可能获得提供令人满意的光学性能、并且在保持小尺寸的同时确保通过减少屈光度灵敏度来实现高生产率的实像可变放大取景器光学系统。图13示出了将本发明实施例的实像可变放大取景器光学系统应用于实像模式可变放大取景器的一个特定应用。取景器10具有采取如设计图中所示近似于L形的外壳11,并且在外壳11中放置了物镜组20、正像形成部分30和目镜透镜40。物镜组20具有由单个塑料透镜组成的第一透镜组21，并且第一透镜组21通过外壳11的前侧开口lla朝向前。目镜透镜40通过外壳11的后侧开口llb朝向后。此外，由具有屋脊棱镜构造(roofprismconfiguration)的两个棱镜31(第一部分)和32(第二部分)组成的实像形成部分30位于物镜组20和目镜透镜40之间，以形成从物镜组的第一透镜组21延伸至目镜透镜40的曲折(crank)光路，其导致向光轴方向的进一步紧凑。视野框50(Fl)排列在两个棱镜31和32之间的中间成像平面附近，从而限制取景器视野范围。必然地，本发明的实施例的实像可变放大取景器光学系统的特定应用的结构不限于图13所示的取景器10。现在描述本发明的实施例的成像设备。本发明的实施例的成像设备包括实像可变放大取景器光学系统和具有与实像可变放大取景器光学系统的入射光路不同的入射光路、并且适用于影响通过实像可变放大取景器光学系统观察到的对象图像的成像的光学成像系统。按照从目标侧的位置顺序，实像可变放大取景器光学系统包括具有正折射能力的物镜组、适用于形成由物镜组获得的正像的正像形成部分(例如棱镜和镜子)，以及具有正折射能力的目镜。按照从目标侧的位置顺序，物镜组包括具有负折射能力的第一透镜组和具有正折射能力的第二透镜组，以通过以光学轴方向移动第一透镜组和第二透镜组来执行缩放并且补偿由缩放引起的屈光度变化，并且满足以下条件表达式(1)和(2)。(1)1.05<f2/AL<1.25(2)1.7<|fl|/fw<2.2其中fl为第一透镜组的焦距，f2为第二透镜组的焦距，为第一和第二透镜组关于广角端的复合焦距，而AL为在缩放期间第二透镜组的移动量。因此，配备本发明的实施例的成像设备的实像可变放大取景器光学系统可实现小型化，同时提供确保屈光度偏差难以发生的令人满意的光学性能。为此，本发明实施例的成像设备允许令人满意的图像拍摄环境而不引起取景器的屈光度偏差，同时导致小尺寸构造。例如，如上所述的本发明的实施例的成像设备可配置在透镜快门(lensshutter)相机和电子静态照相机中。作为本发明的成像设备的一个实施例，图14示出了使用图13中所示的实像可变放大取景器10的相机100。例如，示出的相机100包括应用于具有成像装置的数字照相机和要求使用银盐胶片的胶片装载相机的类型。作为图像拍摄光学成像系统，相机100具有在相机外壳110的前表面上排列的可变放大透镜120,以便朝向前。相机100还具有固态成像装置，例如布置在缩放透镜120的图像平面位置的CCD(电荷耦合器件)和COMS(互补金属氧化物半导体)或银盐胶片130,其中所述缩放透镜120平布置在相机外壳110中。相机主体100还具有布置在适当位置(即，相机外壳110的上半部分)的实像可变放大取景器10。然后，通过图像拍摄入射光路101的在缩放透镜120上的入射光通量允许对象图像在固态成像装置或银盐胶片130的成像平面上成像，使得在固态成像装置或银盐胶片130上记录对象图像。另一方面，相同的对象图像通过几乎与图像拍摄入射光路101平行的取景器光路102,从而通过位于相机外壳110背面的实像可变放大取景器10的后端孔径lib(目镜孔径)到达摄影者的视网膜(未示出)。如上所述，实像可变放大取景器10通过采用正像形成部分30的两个棱镜31和32以影响取景器10中光路的弯曲以便在平行或垂直平面中曲折，从而实现在入射光轴方向的进一步小型化，结果可以减少采用取景器10的相机100的厚度。注意，仅作为实现本发明的实施例的示例给出在每个实施例和以上数字编号示例中指示的特定形式和各种部分的结构以及数值。因此将理解，本发明的技术范围不限于上文。本申请要求与2007年2月21日在日本专利局提交的日本专利申请第2007-41066号的优先权的权益，该申请的全部内容通过引用合并在此。权利要求1.一种实像可变放大取景器光学系统，按照从目标侧的顺序，包括物镜组，具有正折射能力；用于从由所述物镜组反转的图像形成正像的部分；以及目镜透镜，具有正折射能力，其中，按照从目标侧的顺序，所述物镜组包括具有负折射能力的第一透镜组和具有正折射能力的第二透镜组，通过以光学轴方向移动第一透镜组和第二透镜组来执行缩放并且补偿由缩放引起的屈光度变化，并且满足以下条件表达式(1)和(2)(1)1.05＜f2/ΔL＜1.25(2)1.7＜|f1|/fw＜2.2其中f1为第一透镜组的焦距，f2为第二透镜组的焦距，fw为第一和第二透镜组关于广角端的复合焦距，以及ΔL为在缩放期间第二透镜组的移动量。2.如权利要求1所述的实像可变放大取景器光学系统，其中所述第一透镜组和第二透镜组均由单个塑料透镜组成，以及每个塑料透镜的目标侧表面和观察者侧表面均为非球面。3.—种成像设备包括实像可变放大取景器光学系统；以及光学成像系统，具有与所述实像可变放大取景器光学系统的入射光路不同的入射光路，并且适用于影响通过所述实像可变放大取景器光学系统观察到的对象图像的成像，其中，按照从目标侧的位置顺序，所述实像可变放大取景器光学系统包括具有正折射能力的物镜组、用于从由所述物镜组反转的图像形成正像的部分、以及具有正折射能力的目镜，并且其中按照从目标侧的位置顺序，所述物镜组包括具有负折射能力的第一透镜组和具有正折射能力的第二透镜组，通过以光学轴方向移动第一透镜组和第二透镜组来执行缩放并且补偿由缩放引起的屈光度变化，并且满足以下条件表达式(1)和(2),<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中fl为第一透镜组的焦距，f2为第二透镜组的焦距，fW为第一和第二透镜组关于广角端的复合焦距，以及AL为在缩放期间第二透镜组的移动量。全文摘要一种实像可变放大取景器光学系统，按照从目标侧的顺序，包括物镜组，具有正折射能力；用于从由物镜组反转的图像形成正像的部分；以及目镜透镜，具有正折射能力。按照从目标侧的位置顺序，物镜组包括具有负折射能力的第一透镜组和具有正折射能力的第二透镜组，通过以光学轴方向移动第一透镜组和第二透镜组来执行缩放并且补偿由缩放引起的屈光度变化，并且满足预定条件。文档编号G02B15/16GK101251708SQ20081007409公开日2008年8月27日申请日期2008年2月21日优先权日2007年2月21日发明者藤原克哉申请人:索尼株式会社