相机的取景系统 本发明涉及相机的取景系统，具体地说，涉及具有可移动目镜的相机取景系统。
通常，在照相过程中使用者通过相机取景系统观察要拍摄的物体以确定相机的位置。取景系统安装在相机机身上，例如安装在具有平面后盖的相机机身的上部。因此，当使用者通过取景系统观察物体时，使用者的脸，尤其是他或她的鼻子擦碰相机机身，给使用者带来不适。如果使用者碰巧戴眼镜，则会给使用者带来更多的不适，因为眼镜也会擦碰相机。
为了避免使用者碰到相机机身，眼距(eye relief)，即相机取景系统的目镜和使用者眼睛之间的距离变大。然而，长的眼距使得视角变小，从而难以观察物体。
根据本发明的取景系统提供了一个目镜系统，该目镜系统只有在相机为“开”时才从相机中伸出来。
为实现这一优点和其他优点，用于观察物体和与相机一起使用的相机取景系统，包括一个物镜系统，用于形成物体的第一像并放大此第一像；一个倒像光学系统，用于把从物镜光学系统接收的所述第一像翻转；和一个目镜系统，用于观察来自所述倒像光学系统的翻转像。相机取景系统满足下列条件：
12≤D≤20，以及
1.0≤L/D≤4.5其中：
D表示倒像光学系统的出射表面和目镜系统的入射表面之间的距离，以及
L表示物镜光学系统地入射表面和第一像面之间的距离。
根据本发明的用于观察物体和与相机一起使用的另一相机取景系统，包括一个物镜系统，用于形成物体的第一像和放大此第一像；一个倒像光学系统，用于翻转来自物镜系统的第一像；还包括一个目镜系统，用于观察来自倒像光学系统的翻转像。然后，当相机为“开”时，目镜系统伸出相机，当相机为“关”时目镜系统移进相机。
前面的一般描述和下面的详细描述都是举例性的，旨在提供权利要求所述的本发明的进一步解释。
附图有助于更好地理解本发明，并结合详细描述，来介绍本发明的原理。附图中：
图1A-1C是根据本发明的第一实施例的相机取景系统分别在摄远位置、一般位置和广角位置的截面示意图；
图2A-2C是根据本发明的第二实施例的相机取景系统分别在摄远位置、一般位置和广角位置的截面示意图；
图3是描述根据第一或第二实施例的目镜系统工作过程的方框图；
图4A-4C显示了根据本发明的第一实施例的相机取景系统在广角位置的球差、像散和畸变曲线；
图5A-5C显示了根据本发明的第一实施例的相机取景系统在一般位置的球差、像散和畸变曲线；
图6A-6C显示了根据本发明的第一实施例的相机取景系统在摄远位置的球差、像散和畸变曲线；
图7A-7C显示了根据本发明的第二实施例的相机取景系统在广角位置的球差、像散和畸变曲线；
图8A-8C显示了根据本发明的第二实施例的相机取景系统在一般位置的球差、像散和畸变曲线；以及
图9A-9C显示了根据本发明的第二实施例的相机取景系统在摄远位置的球差、像散和畸变曲线；
下面结合附图说明根据本发明的相机取景系统。
图1A-1C描述了根据本发明的第一优选实施例的取景系统。如图1A-1C所示，该取景系统包括，(从物方，即图的左侧起)一个物镜系统110、一个倒像光学系统120、和一个目镜系统130。
物镜系统110具有正的光焦度(refractive power)，并形成物的第一像。物镜系统110包括具有正光焦度的第一透镜单元(r1，r2)、具有负光焦度的第二透镜单元(r3，r4)、具有正光焦度的第三透镜单元(r5，r6)、以及具有正光焦度的第四透镜单元(r8，r9)。第一透镜单元和第四透镜单元分别保持在固定位置。然而，第二透镜单元和第三透镜单元之间的距离是变化的，以便改变物镜系统110的放大率。r7表示的面为此取景系统的取景窗。
倒像光学系统120包括至少一个棱镜并翻转来自物镜系统110的第一像。最后，使用者通过目镜系统130观察来自倒像光学系统120的翻转像。目镜系统130具有正的光焦度，当相机为“开”时伸出(朝向使用者)，当相机为“关”时移进去。
图2A-2C描述了根据本发明的第二优选实施例的取景系统。如图2A-2C所示，该取景系统包括(从物方起)一个物镜系统210、一个倒像光学系统220和一个目镜系统230。
物镜系统210具有正的光焦度，并产生物体的第一像。物镜系统210包括具有负光焦度的第一透镜单元(r1，r2)、具有正光焦度的第二透镜单元(r3，r4)、具有正光焦度的第三透镜单元(r5，r6)、和一个平片(r7，r8)。r9表示的面为取景系统的取景窗。物镜系统210、倒像光学系统220和目镜系统230的作用与第一实施例的相应系统类似。
图3是描述目镜系统130或230移动过程的方框图。如图3所示，当相机为“关”时，目镜系统130、230位于“收缩”位置。当使用者打“开”相机时，目镜系统130、230移向使用者的眼睛(“观察”位置)，以便使用者可以观察物体，而不接触相机机身。然后，当使用者关“闭”相机时，目镜系统130、230从“观察”位置返回“收缩”位置。这种功能使得当目镜系统130、230位于“收缩”位置时相机结构变得紧凑并且容易携带，同时，当目镜系统130、230位于“观察”位置时也允许使用者容易地观察物体。
当目镜系统130或230位于“观察”位置时，根据本发明的取景系统满足下列条件：
(1)12≤D≤20
(2)10≤L/D≤4.5
(3)0.3≤fw/D≤1.0其中：
D表示倒像光学系统120、220的出射表面与目镜系统130、230的入射表面之间的距离；
L表示物镜系统110、210的入射表面与第一像面之间的距离；以及
fw表示物镜系统110、210在广角位置的焦距长度。
条件1、2和3与目镜系统130、230从相机伸向使用者的距离有关。如果条件(1)的上限没得到满足，则取景系统具有差的像差特性和低的放大倍率。如果条件(1)的下限没得到满足，因为D小，所以当相机“关”时不必把目镜系统130、230缩回。
如果条件(2)的上限没得到满足，则取景系统的总长度变长而距离D变短。如果条件(2)的下限得不到满足，则取景系统的放大率下降，使得观察景物困难。
如果条件(3)的上限没得到满足，则距离D变短。如果条件(3)的下限没得到满足，则物镜系统的光焦度变大使所有像差变大。
满足所有上述条件(1)至(3)的根据本发明的取景系统，它的非球面透镜表面系数和形状由下列方程表示：&Zgr;=ch21+(1-(k+1)c2h2)1/2+Ah4+Bh6+Ch8+Dh10]]>其中：
Z表示从透镜顶点到光轴的距离；
H表示自光轴的径向距离；
c表示曲率半径的倒数；
K表示二次曲面常数；以及
A、B、C和D是非球面系数。
根据本发明的优选实施例，满足上述条件(1)至(3)的值列于下列表中。在每一个表中，所有长度单位采用毫米量纲，并使用如下变量：
ri(i＝1至14)表示曲率半径；
di(i＝1至14)表示透镜厚度或透镜单元之间的距离；
nd表示透镜单元的d光折射率；以及
v表示透镜单元的阿贝(Abbe)数。
根据本发明第一实施例的值列在表1中，其中：视角在49.3至16.7之间变化，放大率在-0.26x至-0.76x之间变化。
表1 面序号 曲率半径(ri) 距离(di) 折射率(nd) 阿贝数(v) 1 ∞ 2.50 1.49176 57.4 2* -16.950 d2 3 -12.780 1.00 1.49176 57.4 4* 9.330 d4 5* 12.180 3.24 1.49176 57.4 6 -12.040 d6 7 ∞ 11.00 8 12.930 4.50 1.49176 57.4 9 ∞ 4.50 10 ∞ 25.00 1.49176 57.4 11 ∞ 14.00 12* 38.188 2.00 1.49176 57.4 13 -32.425 17.00 14 ∞ 0.00*表示非球面。
透镜非球面r2、r4、r5和r12的系数示于表3中，可变距离d2、d4和d6(按照调焦位置)示于表2中。
表2 视角(49.3°) 视角(28.0°) 视角(16.7°) d2 2.574 7.476 6.354 d4 17.436 10.047 2.866 d6 4.750 7.237 15.635
表3 r2 r4 k0.1449415552690×10 -0.5149814004095×10 A0.1600382072755×10-3 0 B 0 0 C 0 0 D 0 0 r5 r12 k-0.7739281205081×10-0.9270624198794×10 A0.9930074927172×10-4 0 B-0.1734781045049×10-5 0 C 0 0 D 0 0
本发明第二实施例的值示于表4中，其中：视角在53.3至28.4之间变化，放大率在-0.27x至-0.48x之间变化。
表4 面序号 曲率半径(ri) 距离(di) 折射率(nd) 阿贝数(v) 1 134.206 1.00 1.49176 57.4 2 13.039 d2 3* 9.413 3.19 1.49176 57.4 4 -15.461 d4 5 -7.904 2.67 1.49176 57.4 6* -5.080 d6 7 ∞ 1.50 1.51680 64.2 8 ∞ 4.00 9 ∞ 4.00 10 ∞ 21.23 1.49176 57.4 11 -42.751 19.52 12* 24.619 4.50 1.49176 57.4 13 -1776.300 20.00 14 ∞ 0.00*表示非球面。
非球面r3、r6和r12的系数示于表6中，可变距离d2、d4和d6(按照调焦位置)示于表5中。
表5 视角(53.3°) 视角(37.1°) 视角(28.4°) d2 6.209 2.870 0.600 d4 2.000 7.622 12.504 d6 9.084 6.809 4.184
表6 r3 r6 k0.1856035769103×10-0.2654416209042×10 A-0.2870704535885×10-4-0.1134320521804×10-2 B-0.7010325154469×10-40.2573407074869×10-4 C0.3557804500783×10-5-0.1654425508852×10-6 D-0.8269163951382×10-7-0.4237697419882×10-8 r12 k -0.3059040417335×102 A 0.1836437743941×10-3 B -0.8559254289816×10-6 C -0.3608959124944×10-7 D 0.52774854720233×10-9
第一和第二实施例的球差数据示于表7至9中，像散和畸变数据示于表10至12中。在这些表中，球差和像散的单位是屈光度。另外，图4至9描述本发明的第一和第二优选实施例的超像差、像散和畸变特性。
表7 球差(广角位置)入射光线高度 第一实施例 第二实施例 d光 C光 F光 d光 C光 F光 0 0 -0.20 0.47 0 -0.15 0.36 0.5 -0.02 -0.22 0.44 -0.17 -0.32 0.18 0.7 -0.04 -0.24 0.42 -0.11 -0.26 0.25 1 -0.08 -0.27 0.38 0.23 0.07 0.60
表8 球差(一般位置)入射光线高度 第一实施例 第二实施例 d光 C光 F光 d光 C光 F光 0 0 -0.21 0.50 0 -0.16 0.37 0.5 -0.03 -0.24 0.47 -0.13 -0.28 0.23 0.7 -0.05 -0.26 0.45 -0.05 -0.20 0.32 1 -0.10 -0.31 0.40 0.32 0.16 0.70
表9 球差(摄远位置)入射光线高度 第一实施例 第二实施例 d光 C光 F光 d光 C光 F光 0 0 -0.25 0.58 0 -0.16 0.40 0.5 -0.02 -0.27 0.56 -0.05 -0.22 0.33 0.7 -0.04 -0.28 0.55 -0.07 -0.10 0.46 1 -0.08 -0.30 0.52 0.43 0.26 0.84
表10 像散和畸变(广角位置) 视 角 第一实施例 视 角 第二实施例 像散 畸变 ％ 像散畸变 ％ 子午(M)像 弧矢(S)像 子午(M)像 弧矢(S)像0 0 000 0 0014.4 0.28 0.20-1.0213.7 -0.47 -0.04-0.3420.9 0.23 0.34-3.3223.7 -0.59 -0.20-2.9224.6 0.17 0.40-5.6026.7 0.05 -0.08-5.45
表11 像散和畸变(一般位置) 视 角 第一实施例 视 角 第二实施例 像散 畸变 ％ 像散 畸变 ％ 子午(M)像 弧矢(S)像 子午(M)像 弧矢(S)像 0 0 0 0 0 0 0 0 7.9 0.01 0.08 0.69 9.2 -0.04 0.04 0.72 11.8 0.03 0.18 0.19 16.4 -0.29 0.16 1.00 14.0 0.04 0.25 0.27 18.6 0.73 0.28 0.95
表12 像散和畸变(摄远位置) 视 角 第一实施例 视 角 第二实施例 像散 畸变 ％ 像散 畸变 ％ 子午(M)像 弧矢(S)像 子午(M)像 弧矢(S)面 0 0 0 0 0 0 0 0 4.7 0.06 0.09 0.48 7.0 -0.02 0.05 0.21 7.0 0.25 0.24 1.20 12.5 0.04 0.40 -0.34 8.3 0.51 0.38 1.89 14.2 0.12 0.44 0.31
根据本发明第一和第二实施例的相机取景系统可采用表13中所示数值以满足条件(1)至(3)。
表13 第一实施例 第二实施例 L 47.00 25.65 fw 9.15 9.97 D 14.00 19.52 L/D 3.36 1.31 fw/D 0.65 0.51
如果所述，根据本发明的取景系统，提供了一种目镜系统，只有在相机为“开”时才从相机中伸出。相应地，相机结构紧凑，便于携带，同时在相机使用中，也可使使用者精确、方便地观察景物。
显然，本领域的技术人员可以对本发明的系统和方法做各种改进和变化，而不脱离本发明的精神和范围。本发明包括落入所附权利要求及其所等同的范围内的关于本发明的各种改变和变动。