專利名稱：帶有數(shù)碼攝像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用攝像元件和進(jìn)行通向觀察光學(xué)系統(tǒng)的光路分割的快速返回式半透明反射鏡的帶有數(shù)碼攝像機(jī)的望遠(yuǎn)鏡。
背景技術(shù)：
為了觀察野外島嶼等自然物，廣泛采用倍率為倍率為20～60倍左右的地面望遠(yuǎn)鏡。一般，作為地面望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)，以由正(凸)透鏡和作為正系功能的負(fù)(凹)透鏡構(gòu)成的伽利略式望遠(yuǎn)鏡為基本的結(jié)構(gòu)；或在只由正(凸)透鏡構(gòu)成的開普勒式望遠(yuǎn)鏡的基本結(jié)構(gòu)上，加上作為正系的棱鏡等。通常，利用上述結(jié)構(gòu)，地面望遠(yuǎn)鏡的使用者可以觀察正像。
在利用地面望遠(yuǎn)鏡用于觀察自然動(dòng)植物的情況下，不僅只觀察對(duì)像物還需要保留在記錄中，因此現(xiàn)有提出了在地面望遠(yuǎn)鏡中加上數(shù)碼攝像機(jī)的帶有數(shù)碼攝像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)。
在帶有數(shù)碼攝像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡中，除了觀察光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)外，主光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與一眼反射式數(shù)碼攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)類似。即在主光學(xué)系統(tǒng)(起攝影光學(xué)系統(tǒng)作用)的光路中，插入快速返回(以下記為QR)鏡作為光路分割裝置，在觀察光學(xué)系統(tǒng)中導(dǎo)入像。
上述的QR鏡，有用全反射鏡構(gòu)成的情況，但在使用數(shù)碼攝像系統(tǒng)的情況下，已知是使用半透明反射鏡(QR半透明反射鏡)。即利用QR半透明反射鏡的反射光，通過正光學(xué)系統(tǒng)成像的空中像，可通過觀察光學(xué)系統(tǒng)的目鏡，由使用者觀察到；同時(shí)，使QR半透明反射鏡的透鏡入射至攝像元件上。另外，攝影時(shí)，由于要使QR半透明反射鏡退出光軸，分割的光全部入射至攝像元件上。采用這種結(jié)構(gòu)，可在觀察期間中，通過半透明反射鏡，根據(jù)攝像元件取得的圖像信號(hào)，進(jìn)行自動(dòng)聚焦控制和曝光控制，這是優(yōu)點(diǎn)。
然而，當(dāng)用單純的平面玻璃制成的QR半透明反射鏡時(shí)，從光學(xué)系統(tǒng)入射的光，透過QR半透明反射鏡成像的成像位置；和QR半透明反射鏡從光軸退出時(shí)成像的成像位置，在光軸方向上偏移。另外，由于光軸也偏移，觀察時(shí)和攝影時(shí)由攝像元件得出的兩者的像不一致。這種差別使自動(dòng)聚焦處理時(shí)的圖像和實(shí)際攝影的圖像有差別，結(jié)果，使用者希望的聚焦位置和攝影視野不同，這樣來攝影，是一個(gè)問題。另外，透過傾斜45°配置的半透明反射鏡的像，在垂直面方向和水平面方向上，產(chǎn)生因光路長的差別引起的焦點(diǎn)差(通常稱為非點(diǎn)像差(アス)像散)。這樣由于圖像的清晰度變壞，自動(dòng)聚焦處理會(huì)受到不好的影響，這也是問題。
在上述問題中，申請(qǐng)人提出了，特別是為了進(jìn)行在成像位置的光軸方向上的修正，而將平面玻璃垂直插入光軸中(下述的專利文獻(xiàn)1)的結(jié)構(gòu)；另外還提出了為了修正成像位置的偏移，而將平面玻璃插入光軸中的結(jié)構(gòu)(下述的專利文獻(xiàn)2)。
專利文獻(xiàn)12002-340426號(hào)(圖1)，專利文獻(xiàn)22003-12953號(hào)(圖1)。
然而，上述的像差結(jié)構(gòu)，因?yàn)楣鈱W(xué)零件的數(shù)目增加，另外，除了QR半透明反射鏡以外，還必需有用于進(jìn)行修正用的平面玻璃的插入/脫開的機(jī)構(gòu)，因此機(jī)構(gòu)復(fù)雜，成本不可避免地增加。這是一個(gè)問題。另外，攝影時(shí)，由于插入平面玻璃，入射在攝像元件上的光量減少，與本來的光學(xué)性能比較，攝影的像暗，這也是問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決上述問題，利用不插入修正用的光學(xué)零件的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)行QR半透明反射鏡的成像位置的修正。
為解決上述問題，本發(fā)明涉及一種帶有數(shù)碼攝像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡，其具有物鏡組；配置在上述物鏡組的后方，可插入物鏡組的光軸中或退出該光軸的快速返回式半透明反射鏡；配置在上述快速返回式半透明反射鏡后方的攝像元件；和觀察由上述快速返回式半透明反射鏡反射的像的觀察光學(xué)系統(tǒng)；其特征在于，構(gòu)成修正面，修正上述快速返回式半透明反射鏡的透過面，使得在上述快速返回式半透明反射鏡插入和脫開時(shí)相對(duì)于上述攝像元件的成像位置大致相等。


圖1表示包含采用本發(fā)明的帶數(shù)碼報(bào)像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡的光軸的垂直截面和控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖2表示包含圖1所示的帶數(shù)碼攝像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡的光軸的水平截面的說明圖。
圖3表示包含由現(xiàn)有的平面玻璃構(gòu)成的QR半透明反射鏡的光軸的垂直截面的說明圖。
圖4表示包含由現(xiàn)有的平面玻璃構(gòu)成的QR半透明反射鏡的光軸的水平截面的說明圖。
圖5表示在由現(xiàn)有的平面玻璃構(gòu)成的QR半透明反射鏡中產(chǎn)生的非點(diǎn)像差(アス)(像散)的說明圖。
圖6表示圖1所示的帶有數(shù)碼攝像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡的QR半透明反射鏡的成像位置偏移修正的說明圖。
圖7表示圖1所示的帶數(shù)碼攝像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡的QR半透明反射鏡的成像光軸偏移修正的說明圖。
符號(hào)說明1固定透鏡組；2可動(dòng)聚焦透鏡組；3，10快速返回式半透明反射鏡；4 AF用電機(jī)；5攝像元件；6反射鏡；7轉(zhuǎn)像透鏡；8焦點(diǎn)板；9目鏡。
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施例。
在以下的各個(gè)實(shí)施例中，展示了這樣一種結(jié)構(gòu)在觀察期間，使透過光入射在攝像元件上的快速返回式半透明反射鏡的透過面構(gòu)成修正面，以便快速返回式半透明反射鏡插入和脫開時(shí)的成像位置大致相等。
在本實(shí)施例中，展示了如下結(jié)構(gòu)在修正的快速返回式半透明反射鏡的修正面上使用規(guī)定的曲面形狀使快速返回式半透明反射鏡插入和脫開時(shí)的成像位置大致相等。
圖1表示從側(cè)面看采用本發(fā)明的帶數(shù)碼機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖2表示從上方看的圖1的結(jié)構(gòu)。圖1表示作為包含光學(xué)系統(tǒng)的光軸的垂直面的截面的圖，圖2表示作為包含光學(xué)系統(tǒng)的光軸的水平面的截面的圖。
在圖1和圖2中，透過由固定透鏡組1和可動(dòng)聚焦透鏡組2構(gòu)成的物鏡組的光束入射在與主光軸配置成(物鏡組的光軸)交叉45°的快速返回式半透明反射鏡(以下簡(jiǎn)稱為QR半透明反射鏡)3上?？蓜?dòng)聚集透鏡組2可以由AF用電機(jī)4驅(qū)動(dòng)在主光軸方向移動(dòng)。
本實(shí)施例的QR半透明反射鏡3不是現(xiàn)有的平面玻璃，而成為圖1和圖2所示的形狀。關(guān)于QR半透明反射鏡3的形狀的詳細(xì)情況在后面詳述，這里首先說明光學(xué)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。
透過QR半透明反射鏡3的光束，入射在放置在焦點(diǎn)面上的攝像元件(CCD，CMOS攝像元件等)5上。另一方面，由QR半透明反射鏡3反射的光束入射在觀察光學(xué)系統(tǒng)中。通過組合五角形棱鏡(ペンタダハプリズ)(圖中沒有示出)，或圖中所示的反射鏡6和轉(zhuǎn)像透鏡7組合的正光學(xué)系統(tǒng)，在預(yù)置在與焦點(diǎn)面共軛的位置上的焦點(diǎn)板8的位置上形成空中像。使用者可通過目鏡9作為正像來觀察該像。QR半透明反射鏡3的反射率為任意的(例如80％-90％左右)。當(dāng)向著觀察光學(xué)系統(tǒng)的光量多時(shí)，使用者容易觀察。
圖1的QR半透明反射鏡3為使用者通過目鏡9觀察像的觀察時(shí)的位置。QR半透明反射鏡3通過軸3a可以轉(zhuǎn)動(dòng)支承。特別是，在攝影時(shí)根據(jù)圖中沒有示出的快門釋放按鈕等的操作進(jìn)行圖中沒有示出的快速返回機(jī)構(gòu)動(dòng)作，如箭頭所示轉(zhuǎn)動(dòng)脫離主光學(xué)系統(tǒng)。這樣，從物鏡光學(xué)系統(tǒng)入射的全部的光，入射在攝像元件5上。
攝像元件5由CCD驅(qū)動(dòng)器13驅(qū)動(dòng)，攝像元件5的攝像輸出通過CCD驅(qū)動(dòng)器13輸入至由微處理器和存儲(chǔ)器等構(gòu)成的控制回路14中。
攝影時(shí)，控制回路14將從攝像元件5得到的圖像數(shù)據(jù)，記錄在圖中沒有示出的記錄媒體(存儲(chǔ)器卡等)上。另外，在本實(shí)施例中，由于在觀察期間中，被照體的光速通過QR半透明反射鏡3，入射在攝像元件5上，因此可根據(jù)與它相應(yīng)得出的攝像元件5發(fā)出的攝像信息進(jìn)行在圖中沒有示出的顯示器的監(jiān)視顯示，而進(jìn)行自動(dòng)聚焦處理(通過AF用電機(jī)的可動(dòng)聚焦透鏡組2的控制)，曝光運(yùn)算(通過半壓緊釋放按鈕等進(jìn)行曝光量控制)等的處理。
現(xiàn)在來說明QR半透明反射鏡3的結(jié)構(gòu)。
QR半透明反射鏡3的物鏡側(cè)的半透過面為平面，攝像元件5一側(cè)作成圖1和圖2所示的三維形狀(非球面的曲面形狀)。這樣，在觀察時(shí)，當(dāng)在插入QR半透明反射鏡3的狀態(tài)下產(chǎn)生成像位置偏移即成像位置的光軸方向的偏移時(shí)，可以修正與成像位置的光軸垂直的方向上的偏移(所謂的像偏移)。
為了考慮是否利用QR半透明反射鏡3進(jìn)行修正，在圖3和圖4中示出在QR半透明反射鏡為與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)同樣的平面玻璃的情況下產(chǎn)生的成像位置偏移。
圖3表示在平面玻璃構(gòu)成的現(xiàn)有的QR半反射鏡3配置在光學(xué)系統(tǒng)中的狀態(tài)下在垂直面切開的截面的圖；圖4表示在水平面上切開同樣的現(xiàn)有的QR半透明反射鏡10的截面的圖。
如圖4(和圖3)所示，當(dāng)QR半透明反射鏡10的表面和背面兩側(cè)都作成平面時(shí)，插入QR半透明反射鏡10時(shí)的成像位置(實(shí)線)，與不插入QR半透明反射鏡時(shí)的成像位置(虛線)比較，在光軸上向后方移動(dòng)。
又如圖3所示，由于QR半透明反射鏡10與光軸傾斜配置，當(dāng)插入QR半透明反射鏡10時(shí)的成像位置(實(shí)線)，與不插入QR半透明反射鏡10時(shí)的成像位置(虛線)比較，在圖3中是向光軸的下方移動(dòng)(偏移成像)。
由于這樣，攝像元件5必需配置在圖3和圖4的實(shí)線位置上，但當(dāng)攝影時(shí)，要使QR半透明反射鏡退出，成像位置分別如圖3和圖4的虛線那樣移動(dòng)。該實(shí)線和虛線所示的成像位置的誤差的影響，產(chǎn)生自動(dòng)聚焦控制的誤差和攝影圖像的偏移。
另外，如圖1和圖2所示，在本實(shí)施例中，通過使QR半透明反射鏡3的透過側(cè)(背面攝像元件5一側(cè))具有曲率，不論有無QR半透明反射鏡3，都可使被照體像在攝像元件5的配置位置上成像。
即在本實(shí)施例中，QR半透明反射鏡3的透過面，由在水平面內(nèi)具有曲率，同時(shí)在垂直面內(nèi)具有偏心曲率的單側(cè)偏心復(fù)曲面構(gòu)成。
如本實(shí)施例那樣，在使用QR半透明反射鏡的反射結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)中，在利用透過對(duì)于光軸傾斜插入的QR半透明反射鏡的像的情況下應(yīng)該考慮的成像偏移嚴(yán)格地說來為(1)光軸方向的成像位置偏移；(2)由于QR半透明反射鏡傾斜插入產(chǎn)生的非點(diǎn)像差(アス)(像散)；(3)與光軸交叉(直角的)方向的成像位置偏移(像偏移)。上述問題中的(1)和(3)如圖3和圖4說明；(2)的非點(diǎn)像差(アス)(像散)為圖5那樣的現(xiàn)像。在此，參照?qǐng)D5，來說明由于相對(duì)于光軸傾斜插入的QR半透明反射鏡產(chǎn)生的非點(diǎn)像差(アス)(像散)。
如圖5所示，當(dāng)平面玻璃的(QR)半透明反射鏡10以相對(duì)于光軸成45°的角度插入時(shí)，由通過半透明反射鏡內(nèi)的光路長(圖中的粗線)的差引起在垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)產(chǎn)生焦點(diǎn)位置偏移。
該QR半透明反射鏡10產(chǎn)生的垂直面的成像位置的偏移量δ1，如果著眼于光軸上的中心光和周邊光引起的成像位置的移動(dòng)，該幾何學(xué)關(guān)系，可用下述的式(1)表示。這時(shí)，QR半透明反射鏡10的玻璃(或其他適當(dāng)?shù)牟馁|(zhì))的折射率為n，中心光向QR半透明反射鏡10的入射角為45°，周邊光向QR半透明反射鏡10的入射角為Φ。
δ1=dcosφ-sinφ{2n2-1-14n2-2(cosφ+sinφ)-2(sinφ-cosφsinφn2-sin2φ)}---(1)]]>另一方面，在水平面產(chǎn)生的成像位置的偏移量δ2，根據(jù)QR半透明反射鏡10的厚度d′和折射率n，可用下述的式(2)近似表示。
δ2=d′(1-1n)---(2)]]>與周邊光的入射角關(guān)連的項(xiàng)為微小項(xiàng)，可以忽略，因此像的偏移量δ2只與厚度d′和折射率n有關(guān)。
另外，在求后述的修正用的成像位置的修正量δ1和δ2時(shí)，圖5所示的周邊光采用入射角非常接近45°的近軸的周邊光(特別是上述的式(1))。例如，在厚度為1mm，折射率為1.51633的QR半透明反射鏡10的情況下，光軸方向的焦點(diǎn)偏移量δ1在垂直面方向約為0.60mm，水平面方向的焦點(diǎn)偏移量δ2約為0.38mm。
由于該垂直面方向和水平面方向上的焦點(diǎn)差，產(chǎn)生非點(diǎn)像差(アス)(像散)，根據(jù)定義，其量為0.60-0.38＝0.22mm。即非點(diǎn)像差(アス)(像散)是由于半透明反射鏡對(duì)光軸傾斜插入產(chǎn)生的光軸方向的成像位置偏移(上述的(1))在垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)不同引起的。這種非點(diǎn)像差(アス)(像散)損害像的清晰度，對(duì)AF控制等有不好影響。
另外，如上述的圖5的垂直面內(nèi)所示，由于QR半透明反射鏡10傾斜45°插入，在與光軸垂直的方向上產(chǎn)生Δy的成像光軸偏移。
因此，在本實(shí)施例中，如圖1所示，在QR半透明反射鏡3的透過面上設(shè)有用于修正的修正面，使得在QR半透明反射鏡3插入和脫開時(shí)相對(duì)于攝像元件5的成像位置大致相等。該修正面可以作成特別的曲面進(jìn)行修正(1′)分別修正在垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)不同的光軸方向上的成像位置偏移；(2′)利用(1′)，同時(shí)修正非點(diǎn)像差(アス)(像散)；(3′) 修正由于曲面的偏心造成的與光軸交叉(直角的)方向上的成像位置偏移(像偏移)。
其中，由于(1′)，QR半透明反射鏡3的垂直截面和水平截面上使用分別具有不同曲率的復(fù)曲面。另外，由于(3′)，在垂直面內(nèi)，使曲面的(主點(diǎn))偏心(平行移動(dòng))。
以下，說明偏心的復(fù)曲面的工作原理。
圖6示意性地表示本實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)，各個(gè)光學(xué)零件只展示了其位置。在同一個(gè)圖中，F(xiàn)2表示QR半透明反射鏡(圖1的QR半透明反射鏡3)，F(xiàn)1表示在達(dá)到QR半透明反射鏡F2之前的攝影光學(xué)系統(tǒng)(圖1的物鏡組)。
QR半透明反射鏡F2具有攝影光學(xué)系統(tǒng)F1的半透過(反射)面F2a和其背面的透過面F2b，還具有厚度d(不是一定的)。這些面在圖6中用與光軸垂直的直線表示。
符號(hào)F在本實(shí)施例的光學(xué)系統(tǒng)的成像位置上，攝像元件(5)配置在其上。在本實(shí)施例中，由于進(jìn)行后述的修正，攝像元件(5)的配置位置F為在退出QR半透明反射鏡F2的狀態(tài)下計(jì)算的位置。符號(hào)F1表示本實(shí)施例的全部光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)距離(F1～F)。
符號(hào)F′為現(xiàn)有平面半透明反射鏡插入時(shí)的成像位置。如圖5等所示，從成像位置F向后方焦點(diǎn)偏移δ1(與圖5中的δ1相同)。該焦點(diǎn)偏移量δ1與QR半透明反射鏡F2的厚度d成比例。
在本實(shí)施例中，將QR半透明反射鏡F2的透過面F2b作成曲面，該曲面由垂直截面和水平截面分別具有不同的曲率的復(fù)曲面構(gòu)成。
垂直截面和水平截面分別具有不同的曲率，因此要分別個(gè)別地修正圖5所示的光軸方向上的焦點(diǎn)偏移量δ1和δ2。
以下，分別說明QR半透明反射鏡F2的透過面F2b的曲面的垂直截面和水平截面的作用。
首先考察垂直面的曲面必要的折射能力(功率)。給與QR半透明反射鏡F2的透過面F2b垂直面內(nèi)的曲率。當(dāng)考慮QR半透明反射鏡F2的透過面F2b構(gòu)成的薄壁透鏡時(shí)，插入該薄壁透鏡時(shí)的成像位置(與F1光學(xué)系統(tǒng)的合成焦點(diǎn)位置)，成為離開薄壁透鏡主點(diǎn)一個(gè)距離S的F″。該QR半透明反射鏡F2的透過面F2b構(gòu)成的薄壁透鏡的折射能力，可用1/f2(f2為QR半透明反射鏡F2的焦點(diǎn)距離)表示。
當(dāng)令從F1光學(xué)系統(tǒng)的主點(diǎn)至QR半透明反射鏡F2的透過面F2b構(gòu)成的薄壁透鏡的主點(diǎn)的距離為X時(shí)，因?yàn)镼R半透明反射鏡F2的透過面F2b在垂直面內(nèi)構(gòu)成的曲面為圓弧形狀，因此，上述距離S，如圖1那樣，即使45°插入QR半透明反射鏡F2也不變，可用S=f2(f1-χ)(f1+f2-χ)---(3)]]>表示。
另外，實(shí)際上，由于QR半透明反射鏡F2的厚度d的影響，產(chǎn)生焦點(diǎn)偏移量δ1，為使最終的成像位置與退出QR半透明反射鏡F2時(shí)相同，為F，上述的距離δ必需滿足下列條件S＝f1-X-δ1…………(4)在式(4)中，由QR半透明反射鏡F2的厚度d產(chǎn)生的焦點(diǎn)偏移量δ1，根據(jù)上述的式(1)計(jì)算，這時(shí)，QR半透明反射鏡F2的厚度d使用光軸附近的數(shù)值。
因此，由式(3)，(4)，QR半透明反射鏡F2的透過面F2b在垂直面內(nèi)構(gòu)成的薄壁透鏡的焦點(diǎn)距離可用下式求出f2=(f1-X)2δ1-f1+X---(5)]]>例如，當(dāng)f1＝100mm，X＝70mm，d＝1mm時(shí)，從δ1＝0.60mm，求出f2＝1461mm。
由該焦點(diǎn)距離f2和QR半透明反射鏡F2的材質(zhì)的折射率，可以計(jì)算QR半透明反射鏡F2的透過面F2b在垂直面內(nèi)構(gòu)成的曲率。通過將滿足式(5)的曲率給予QR半透明反射鏡F2的透過面F2b的垂直面內(nèi)，垂直面內(nèi)的焦點(diǎn)偏移為0。即使在插入QR半透明反射鏡F2的狀態(tài)下，或退出的狀態(tài)下，可以將成像位置都置于F上。
QR半透明反射鏡F2的透過面F2b在水平面內(nèi)構(gòu)成的曲率也可以同樣計(jì)算。即如果將式(5)的焦點(diǎn)偏移量δ1，置換成在水平面內(nèi)修正的焦點(diǎn)偏移量δ2，則QR半透明反射鏡F2的透過面F2b在水平面內(nèi)構(gòu)成的曲面的焦點(diǎn)距離f2′可用下式求出(公式)f2′=(f1-X)2δ2-f1+X---(6)]]>例如，當(dāng)f1＝100mm，X＝70mm，d＝1mm時(shí)，由δ2＝0.38mm，可得出f2′＝2417mm。
這樣，QR半透明反射鏡F2的透過面F2b的曲面為具有在垂直面內(nèi)分別具有不同折射能力1/f2和1/f2′的不同曲率的曲面，即由復(fù)曲面(圓環(huán)體)構(gòu)成。通過采用復(fù)曲面(圓環(huán)體)，即環(huán)形室那樣的圓環(huán)體的外周形狀，可以給出本實(shí)施例中必要的垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)分別不同的曲率。
如上所述，在上述問題中(1)可以分別個(gè)別地修正光軸方向上的成像位置偏移(在垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)分別不同)；同時(shí)，(2)可以消除由傾斜插入QR半透明反射鏡產(chǎn)生的(垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)各不相同的焦點(diǎn)偏移量引起的)非點(diǎn)像差(アス)(像散)。
另外，在本實(shí)施例中，剩下的(3)可通過產(chǎn)生偏心(QR半透明反射鏡F2的中心從光軸通過位置平行移動(dòng))來修正在QR半透明反射鏡F2的透過面F2b上形成的曲面。
即如圖7所示，使主點(diǎn)在QR半透明反射鏡F2的透過面F2b的曲面的垂直方向上錯(cuò)開Δy′，可以消除光軸偏移量Δy。該光軸偏移量Δy與圖5的Δy相同，可根據(jù)斯內(nèi)爾法則，由QR半透明反射鏡F2的折射率和厚度d(與上述同樣，采用光軸附近的值)計(jì)算。
在圖7中，產(chǎn)生修正光軸偏移Δy的光軸傾斜角為θ，因此，在QR半透明反射鏡F2的透過面F2b形成的曲面的偏心量Δy′可用下式求出Δy′=f2tanθ=f2Δy(f1-χ)---(7)]]>例如，當(dāng)f1＝100mm，x＝70mm，d＝1mm時(shí)，由計(jì)算的f1＝1461mm，Δy＝0.33mm，可求出Δy′＝16.3mm。在這種情況下，如果使在QR半透明反射鏡F2的透過面F2b上形成的曲面的主點(diǎn)相對(duì)于光軸，在垂直下方向上錯(cuò)開偏心16.3mm，則可以消除成像光軸偏移。
如上所述，通過在QR半透明反射鏡F2的透過面F2b上構(gòu)成具有下列形狀的曲面(1′)分別修正在垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)不同光軸方向上的成像位置偏移，(2′)利用(1′)，同時(shí)修正非點(diǎn)像差(アス)(像散)，(3′)修正由曲面的偏心產(chǎn)生的與光軸交叉(直角的)方向上的成像位置偏移(像偏移)由此，可完全消除(1)光軸方向上的成像位置偏移；(2)由傾斜插入QR半透明反射鏡產(chǎn)生的非點(diǎn)像差(アス)(像散)，(3)與光軸交叉(直角的)方向上的成像位置偏移(像偏移)。利用攝影元件5，即使在插入QR半透明反射鏡時(shí)也可以拍攝與退出時(shí)同樣的圖像，消除使用者所希望的焦點(diǎn)位置和攝影視野不同進(jìn)行攝影的問題。另外，還可排除對(duì)自動(dòng)聚焦處理的不好影響。
其次，說明上述結(jié)構(gòu)的帶有數(shù)碼攝像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡的動(dòng)作。
在觀察狀態(tài)下，QR半透明反射鏡3處在圖1實(shí)線位置的狀態(tài)下，當(dāng)使用者半壓下釋放按鈕(圖中沒有示出)時(shí)，控制回路14利用通過QR半透明反射鏡3入射在攝像元件5上的被照體光束的光電變換輸出，檢測(cè)其亮度，再利用眾所周知的對(duì)比度檢測(cè)方法，檢測(cè)其對(duì)比度。
這樣，控制回路14根據(jù)檢測(cè)的被照體光束的亮度，決定攝像元件5的電子快門的開放時(shí)間。另外，可根據(jù)檢測(cè)的對(duì)比度信息，驅(qū)動(dòng)AF用電機(jī)4，在光軸方向移動(dòng)可動(dòng)聚焦透鏡組2，進(jìn)行自動(dòng)聚焦控制。即根據(jù)在攝像元件5上成像的被照體的對(duì)比度的變化，控制回路14可驅(qū)動(dòng)AF用電機(jī)4，將可動(dòng)聚焦透鏡2移動(dòng)至合焦位置(或者，以半壓下釋按鈕的操作作為契機(jī)，不進(jìn)行這種自動(dòng)聚焦控制的通常的結(jié)構(gòu)也可以)，使攝像元件5的攝影圖像的對(duì)比度最大。
然后，當(dāng)決定攝影的時(shí)間時(shí)(全部壓下釋放按鈕的操作)，控制回路14驅(qū)動(dòng)圖中沒有示出的快速返回機(jī)構(gòu)，使QR半透明反射鏡3在箭頭方向移動(dòng)，從主光學(xué)系統(tǒng)退出后，使攝像元件5開放一個(gè)上述這樣決定的電子快門開放時(shí)間，拍攝被照體像。被照體像有電子數(shù)據(jù)，除了記錄在圖中沒有示出的記錄媒體(各種形式的存儲(chǔ)器卡等)上以外，還可通過網(wǎng)絡(luò)送至外部。攝影結(jié)束時(shí)，控制回路14驅(qū)動(dòng)圖中沒有示出的快速返回機(jī)構(gòu)，使QR半透明反射鏡3回歸圖1的觀察。
在以上的觀察和攝影動(dòng)作中，在本實(shí)施例的帶有數(shù)碼攝像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡中，由于具有光路分割裝置功能的QR半透明反射鏡3的透過面由在水平面內(nèi)具有曲率，同時(shí)在垂直面內(nèi)具有偏心曲率的單側(cè)偏心復(fù)曲面構(gòu)成，可修正成像位置在光軸方向的偏移還可以修正成像位置在與光軸垂直的方向上兩種偏移(所謂像偏移)。
根據(jù)本實(shí)施例，由于在觀察時(shí)，將QR半透明反射鏡3插入光路中的狀態(tài)下，另外，攝影時(shí)使QR半透明反射鏡3從光路退出的狀態(tài)下，成像位置都不變化，都是同一個(gè)位置，因此可以消除觀察時(shí)和攝影時(shí)的自動(dòng)聚焦控制誤差和攝影像的偏移。
另外，采用本實(shí)施例，由于可以只有QR半透明反射鏡3，不需要重新設(shè)置現(xiàn)有的修正玻璃和插入脫開玻璃用的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，這是優(yōu)點(diǎn)。另外，由于沒有修正玻璃引起的光量損失，不會(huì)損害本來的光學(xué)性能，可以得到高品質(zhì)的攝影圖像。
即利用本實(shí)施例，除了QR半透明反射鏡以外，不需要其他修正用的光學(xué)零件，可以利用極簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行QR半透明反射鏡的成像位置的修正，不會(huì)產(chǎn)生自動(dòng)聚焦控制誤差和由它引起的圖像清晰度的降低等圖像質(zhì)量降低和攝影像偏移，可以得到高品位的攝像圖像，這是很好的效果。
另外，以上為了容易進(jìn)行說明，說明了QR半透明反射鏡3以45°角插入主光學(xué)射光的情況，但這個(gè)條件是為了方便起見，根據(jù)其他的設(shè)計(jì)條件，QR半透明反射鏡3的零件對(duì)于主光學(xué)系統(tǒng)的角度可以適當(dāng)改變。
根據(jù)本發(fā)明，具有物鏡組；配置在上述物鏡組的后方，可插入物鏡組的光軸中或退出該光軸的快速返回式半透明反射鏡；配置在上述快速返回式半透明反射鏡后方的攝像元件；和觀察由上述快速返回式半透明反射鏡反射的像的觀察光學(xué)系統(tǒng)；構(gòu)成修正面，修正上述快速返回式半透明反射鏡的透過面，使得在上述快速返回式半透明反射鏡插入和脫開時(shí)相對(duì)于上述攝像元件的成像位置大致相等。因此除了快速成返回式半透明反射鏡以外，不需要其他修正用的光學(xué)零件，可以用極簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行快速返回式半透明反射鏡的成像位置的修正，沒有自動(dòng)聚焦控制誤差和由它引起的圖像清晰度降低等圖像質(zhì)量降低和攝影像的偏移，可以得到高品質(zhì)的攝影圖像的好的效果。
權(quán)利要求
1.一種帶有數(shù)碼攝像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡，其具有物鏡組；配置在上述物鏡組的后方，可插入物鏡組的光軸中或退出該光軸的快速返回式半透明反射鏡；配置在上述快速返回式半透明反射鏡后方的攝像元件；和觀察由上述快速返回式半透明反射鏡反射的像的觀察光學(xué)系統(tǒng)；其特征在于，構(gòu)成修正面，修正上述快速返回式半透明反射鏡的透過面，使得在上述快速返回式半透明反射鏡插入和脫開時(shí)相對(duì)于上述攝像元件的成像位置大致相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有數(shù)碼攝像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，利用給定的曲面形成上述修正面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有數(shù)碼攝像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，上述給定的曲面為在垂直面方向和水平面方向具有不同曲率的復(fù)曲面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有數(shù)碼攝像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，利用上述復(fù)曲面在垂直面方向和水平面方向不同的曲率，可以修正由上述快速返回式半透明反射鏡在水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)分別產(chǎn)生的光軸方向上的成像位置偏移，和該水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)分別產(chǎn)生的光軸方向上的成像位置偏移引起的像散。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有數(shù)碼攝像機(jī)的地面望遠(yuǎn)鏡，其特征在于，通過使上述復(fù)曲面相對(duì)于光軸偏心配置，可以修正由上述快速返回式半透明反射鏡產(chǎn)生的與光軸交叉方向上的成像光軸偏移。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種不需插入修正用的光學(xué)零件，可以修正光路分割裝置的成像位置的簡(jiǎn)單和廉價(jià)的結(jié)構(gòu)。在物鏡組(1，2)的后方，配置可在攝影時(shí)通過軸(3a)搖動(dòng)而可以退出的QR半透明反射鏡(3)和攝像元件(5)。另外，還設(shè)有觀察時(shí)，觀察由QR半透明反射鏡3反射的像的觀察光學(xué)系統(tǒng)(6－9)。通過修正QR半透明反射鏡(3)的攝像元件(5)的透過面的修正面，使插入和脫開QR半透明反射鏡時(shí)，對(duì)于攝像元件(5)的成像位置大致相等。例如，由在垂直面方向和水平面方向具有不同曲率的復(fù)曲面構(gòu)成，可以修正QR半透明反射鏡(3)的成像位置。另外，使復(fù)曲面相對(duì)于光軸偏心配置，可以修正與光軸交叉方向上的成像偏移。
文檔編號(hào)G02B23/02GK1550819SQ20041003752
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月6日
發(fā)明者新野雅夫, 大口泰成, 富永修一, 一, 成 申請(qǐng)人:興和株式會(huì)社