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Die
vorliegende Erfindung enthält
einen Gegenstand, der auf die japanische Patentanmeldung P 2004-138872
bezogen ist, die am 7. Mai 2004 beim japanischen Patentamt eingereicht
worden ist und deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme einbezogen
wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abbildungsvorrichtung
und eine digitale Eingabe-/Ausgabevorrichtung, wie eine digitale
Standbildkamera, eine Videokamera, etc.
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In
den vergangenen Jahren haben sich Abbildungsvorrichtungen, wie eine
digitale Standbildkamera, unter Verwendung von Festkörper-Abbildungsvorrichtungen
verbreitet.
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Bisher
wurden viele Modelle von digitalen Standbildkameras mit einer Funktion
zur Aufnahme von Standbildern ausgestattet. Unlängst sind digitale Standbildkameras,
die zur Aufzeichnung von Videobildern mit einer hohen Aufzeichnungskapazität im Stande
sind, gebräuchlicher
worden, da ein für
ein bzw. als Aufzeichnungsmedium der digitalen Standbildkamera verwendeter
Festkörperspeicher
in der Kapazität
erhöht
ist.
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Andererseits
ist eine höhere
Schärfe
bzw. Auflösung
in Bildern erwünscht.
Insbesondere ist es bei digitalen Standbildkameras mit einer großen Anzahl
von Pixeln erwünscht, über eine
Abbildungslinse bzw. ein Abbildungsobjektiv oder insbesondere über eine
Zoomlinse bzw. ein Zoomobjektiv zu verfügen, bei der bzw. dem die Abbildungsfähigkeit
exzellent ist, welche an eine Festkörper-Abbildungsvorrichtung
mit einer derart hohen Anzahl von Pixeln angepasst ist, und welche
mit geringeren Abmessungen, insbesondere in Richtung der Tiefe flacher
zu gestalten ist.
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Ferner
ist es für
digitale Standbildkameras, die Standbilder aufzunehmen imstande
sind, vorzuziehen, dass diese für
das leichte Halten und zur Verhinderung einer Kameraverwacklung
zur Zeit einer Bildaufnahme eine Form aufweisen, die in einer Vorwärts-Rückwärts-Richtung
flach und horizontal oder vertikal lang sind. Um eine solche Form
zu realisieren, das heißt
flach in der Vorwärts-Rückwärts-Richtung
oder in Richtung der Tiefe, wird es bevorzugt, ein optisches Abbildungssystem
flach auszubilden.
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Bei
einem optischen Abbildungssystem, wie es beispielsweise in der japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. H08-248318 offenbart ist, ist ein optisches System aus einer
Zoomlinse, die durch eine erste Linsengruppe mit einem positiven
Brechungsvermögen,
eine zweite Linsengruppe mit einem negativen Brechungsvermögen, eine
dritten Linsengruppe mit einem positiven Brechungsvermögen und
eine vierte Linsengruppe mit einem positiven Brechungsvermögen gebildet
ist, durch Einfügen
eines Prismas zwischen die Linsen abgewinkelt, wodurch eine Abmessung
in Richtung der optischen Achse flacher gestaltet ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Um
eine höhere
Bildqualität
zu erzielen, ist es höchst
wünschenswert,
die Anzahl an Pixeln zu steigern. Falls die An zahl an Pixeln gesteigert
wird unter Einsatz der Zoomlinse, die in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung
Nr. H08-248318 angegeben ist, wird es bevorzugt, über eine
vergrößerte Abbildungsvorrichtung
zu verfügen,
wodurch die Gesamtgröße des optischen
Systems darin vergrößert wird.
In diesem Zusammenhang werden eine Frontlinse und ein Reflexionsglied
veranlasst, groß zu
sein, so dass das Ziel einer Miniaturisierung nicht vollständig erreicht
werden kann.
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Demgemäß ist es
wünschenswert,
die Anzahl von Pixeln zu steigern und eine Miniaturisierung zu erreichen,
insbesondere eine Miniaturisierung in Richtung einer Tiefe. In Anbetracht
der Situationen wird die vorliegende Erfindung geschaffen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Abbildungsvorrichtung bereitgestellt,
enthaltend: ein Zoomlinsensystem; ein optisches Farbtrennungssystem,
welches aufgebaut bzw. gestaltet ist, um eine Farbtrennung eines
Lichtflusses aus dem Zoomlinsensystem durchzuführen; und eine Vielzahl von
Abbildungseinrichtungen bzw. -anordnungen, die so aufgebaut bzw.
gestaltet sind, um durch das optische Farbtrennungssystem nach Farben
getrennte optische Bilder in elektrische Signale umzusetzen. Das
Zoomlinsensystem enthält
zumindest ein Reflexionsglied, welches so aufgebaut bzw. gestaltet
ist, um eine optische Achse um 90° oder
um etwa 90° abzuwinkeln.
Ferner ist das optische Farbtrennungssystem so angeordnet bzw. ausgelegt,
dass die Farbtrennung in einer Richtung innerhalb einer Ebene erfolgt,
die rechtwinklig zu einer anderen Ebene, welche durch eine optische
Achse für
in das Zoomlinsensystem einfallendes Licht gebildet ist, und einer
optischen Achse für
durch das Reflexionsglied reflektiertes Licht verläuft.
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Demgemäß gestattet
es eine Abbildungseinrichtung bzw. -anordnungen gemäß der vorliegenden
Ausführungsform,
eine Miniaturisierung in Richtung der Tiefe sogar dann zu erzielen, wenn
eine Vielzahl von Abbildungseinrichtungen bzw. -anordnungen darin
enthalten ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Abbildungsvorrichtung bereitgestellt,
enthaltend: ein Zoomlinsensystem, welches eine Vielzahl von Gruppen
enthält
und eine veränderbare
Vergrößerung durch
Verändern
von Abständen
der Linsengruppen vornimmt; ein optisches Farbtrennungssystem, welches
aufgebaut ist, um eine Farbtrennung eines Lichtflusses von dem Zoomlinsensystem auszuführen; und
eine Vielzahl von Abbildungseinrichtungen, die aufgebaut sind, um
die durch das optische Farbtrennungssystem nach Farben getrennten
optischen Bildern in elektrische Signale umzusetzen. Das Zoomlinsensystem
enthält
zumindest ein Reflexionsglied, welches aufgebaut ist, um eine optische
Achse um 90° oder
um ungefähr
90° abzuwinkeln.
Ferner ist das optische Farbtrennungssystem so ausgelegt, dass die Farbtrennung
in einer Richtung innerhalb einer Ebene rechtwinklig zu einer anderen
Ebene, welche durch eine optische Achse für in das Zoomlinsensystem einfallendes
Licht gebildet ist, und einer optischen Achse für das durch das Reflexionsglied
reflektierte Licht vorgenommen wird.
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Demgemäß kann die
Anzahl an Pixeln ohne Vergrößerung der
jeweiligen Abbildungseinrichtung erhöht werden, da eine Abbildungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit der Vielzahl von Abbildungseinrichtungen versehen ist, und es
ist möglich,
eine Vergrößerung einer
Frontlinse oder eines Reflexionsgliedes auf eine vergrößerte Abbildungseinrichtung
hin zu vermeiden. Mit anderen Worten ist es möglich, ein Zoomlinsensystem
und/oder eine Abbildungseinrichtung dadurch zu miniaturisieren,
dass die Größen der
Frontlinsen und/oder des Reflexionsgliedes verringert werden, was
eine Miniaturisierung des Frontlinsensystems und ferner eine Miniaturisierung
der Abbildungsvorrichtung gestattet.
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Ferner
wird durch Abwinkeln des optischen Weges um 90° mittels des Reflexionsgliedes
die Miniaturisierung in Richtung der Tiefe erreicht, und außerdem wird
die weitere Miniaturisierung in Richtung der Tiefe durch Beschränkung der
Farbtrennungsrichtung mittels des optischen Farbtrennungssystems
erreicht.
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Alternativ
kann das Zoomlinsensystem eine erste Linsengruppe enthalten, die
so gestaltet ist, dass sie ein positives Brechungsvermögen aufweist
und während
der Zoomoperation festliegt, und das Reflexionsglied kann in der
ersten Linsengruppe enthalten sein, wodurch dessen Miniaturisierung
erleichtert ist. Die erste Linsengruppe des Zoomlinsensystems, insbesondere
deren Frontlinse, ist so vorgesehen, um so viel Lichtfluss wie möglich aufzunehmen,
und sie neigt dazu, einen größeren Durchmesser
aufzuweisen. Ferner kann das Reflexionsglied mit einer größeren Größe in dem
Zoomlinsensystem gebildet sein. Falls eine derart vergrößerte erste
Linsengruppe zu verschieben bzw. bewegen ist, kann ein Antriebsmechanismus
benötigt
werden, der eine hohe Antriebskraft bereitzustellen im Stande ist,
wodurch bewirkt wird, dass eine Linsen- bzw. Objektivfassung in
der Größe zunimmt.
Durch Festlegen der ersten Linsengruppe, die das Reflexionsglied
enthält,
ist es möglich,
die Notwendigkeit eines vergrößerten Zoomlinsensystems
zu vermeiden.
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Wenn
angenommen wird, dass Tp eine Dicke des Reflexionsgliedes ist, dass
Y' eine diagonale
Länge der
Abbildungsvorrichtung ist und dass S die Anzahl der in der Abbildungsvorrichtung
enthaltenen Abbildungseinrichtungen bzw. -anordnungen ist, wird
es überdies
bevorzugt, dass das Reflexionsglied dem folgenden Bedingungsausdruck
(1) genügt: 0,2<Tp/(Y'xS)<1,5 (1)
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Diese
alternative Anordnung ermöglicht
es, eine geforderte Einfallslichtmenge zu gewährleisten, während die
Miniaturisierung in Richtung der Tiefe erreicht wird.
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Wenn
ferner angenommen wird, dass Tp eine Dicke des Reflexionsgliedes
ist, dass Tcp eine optische Weglänge
des optischen Farbtrennungssystems ist, dann genügen das Reflexionsglied und
das optische Farbtrennungssystem dem folgenden Bedingungsausdruck
(2): 0,6<Tp/Tcp<1,5 (2)
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Diese
alternative Anordnung ermöglicht
es, die Miniaturisierung in Richtung der Tiefe und der Gesamtlänge des
Linsensystems zu erreichen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
obigen und weitere Ziele bzw. Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der
derzeit beispielhaften Ausführungsformen
der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich
werden. In den Zeichnungen zeigen
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1 ein
Diagramm, welches zusammen mit den 2 bis 4 eine
erste Ausführungsform
eines Zoomlinsensystems in einer Abbildungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht und eine Linsenstruktur
zeigt,
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2 ein
Diagramm, welches zusammen mit den 3 und 4 eine
sphärische
Aberration, einen Astigmatismus und eine Verzerrungsaberration in
einem numerischen Beispiel 1 veranschaulicht, welches bestimmte
Zahlen verwendet und diese Aberrationen an einem Weitwinkelende
zeigt,
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3 ein
Diagramm, welches die sphärische
Aberration, den Astigmatismus und die Verzerrungsaberration in einer
Brennposition zwischen dem Weitwinkelende und einem Teleobjektivende
veranschaulicht,
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4 ein
Diagramm, welches die sphärische
Aberration, den Astigmatismus und die Verzerrungsaberration am Teleobjektivende
veranschaulicht,
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5 ein
Diagramm, welches zusammen mit 6 bis 8 eine
zweite Ausführungsform
eines Zoomlinsensystems in einer Abbildungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sowie eine Linsenstruktur veranschaulicht,
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6 ein
Diagramm, welches eine Darstellung, zusammen mit 7 und 8 die
asphärische
Aberration, den Astigmatismus und die Verzerrungsaberration in einem
bestimmte Zahlen verwendenden numerischen Beispiel 2 veranschaulicht
und diese Aberrationen am Weitwinkelende zeigt,
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7 ein
Diagramm, welches die sphärische
Aberration, den Astigmatismus und die Verzerrungsaberration in einer
Brennposition zwischen dem Weitwinkelende und dem Teleobjektivende
veranschaulicht,
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8 ein
Diagramm, welches die sphärische
Aberration, den Astigmatismus und die Verzerrungsaberration am Teleobjektivende
veranschaulicht,
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9 ein
Blockdiagramm, welches zusammen mit 10 bis 12 ein
Beispiel veranschaulicht, in welchem eine Abbildungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer digitalen Standbildkamera eingebaut
ist,
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10 eine
schematische Perspektivansicht, die ein Beispiel veranschaulicht,
bei dem ein Zoomlinsensystem in einem Gehäuse angeordnet ist,
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11 ein
Diagramm, welches einen Aspekt einer Farbtrennung mit Hilfe eines
Farbtrennungsprismas veranschaulicht,
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12 eine
schematische Perspektivansicht, die ein Beispiel einer Beziehung
zwischen einer optischen Achse des Zoomlinsensystems und einer Farbtrennungsrichtung
mittels eines Farbtrennungsprismas veranschaulicht, und
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13 ein
Diagramm, welches die Funktion einer Farbtrennung durch ein weiteres
Farbtrennungsprisma veranschaulicht.
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Detaillierte
Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachstehend
wird ein Ausführungsbeispiel
einer Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Die
Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält
ein Zoomlinsen- bzw. Zoomobjektivsystem, welches eine Vielzahl von
Gruppen enthält
und eine veränderbare
Vergrößerung durch Ändern der
Intervalle bzw. Abstände
der Linsengruppen ausführt;
ferner enthält
die betreffende Abbildungsvorrichtung ein optisches Farbtrennungssystem,
welches so aufgebaut ist, dass es eine Farbtrennung eines Lichtflusses von
dem Zoomlinsensystem ausführt,
und eine Vielzahl von Abbildungseinrichtungen bzw. -anordnungen,
die so aufgebaut sind, dass die durch das optische Farbtrennungssystem
nach Farben getrennten optischen Bilder in elektrische Signale umgesetzt
werden. Das Zoomlinsensystem enthält zumindest ein Reflexionsglied, welches
so aufgebaut bzw. gestaltet ist, dass eine optische Achse um 90° oder etwa
um 90° abgewinkelt
wird. Ferner ist das optische Farbtrennungssystem so ausgelegt,
dass die Farbtrennung in einer Richtung innerhalb einer Ebene erfolgt,
die rechtwinklig zu einer anderen Ebene, welche durch eine optische
Achse für
in das Zoomlinsensystem einfallendes Licht gebildet ist, und einer
optischen Achse für
das durch das Reflexionsglied reflektierte Licht verläuft.
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Demgemäß kann in
der Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung die Anzahl an Pixeln ohne eine Vergrößerung der jeweiligen Abbildungseinrichtung
gesteigert werden, da eine Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
mit der Vielzahl von Abbildungseinrichtungen ausgestattet ist, und
es ist möglich,
eine Vergrößerung einer
Frontlinse oder eines Reflexionsgliedes auf eine Vergrößerung einer
Abbildungseinrichtung hin zu vermeiden. Mit anderen Worten ausgedrückt heißt dies,
dass die vorliegende Ausführungsform
eine Miniaturisierung eines Zoomlinsensystems und/oder eine Abbildungsvorrichtung
gestattet, welche dieselbe Anzahl von Pixeln wie die verwandte Technik
oder die in einem moderaten Grad im Vergleich zu der verwandten
Technik gesteigerte Anzahl von Pixeln durch Verkleinerung der Größen der
Frontlinse und/oder des Reflexionsgliedes verwendet.
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Durch
Abwinkeln eines optischen Weges um 90° mit Hilfe des Reflexionsgliedes
wird ferner die Miniaturisierung in Richtung der Tiefe erreicht,
und außerdem
wird eine weitere Miniaturisierung in Richtung der Tiefe durch Begrenzung
der Farbtrennungsrichtung mittels des optischen Farbtrennungssystems
erzielt.
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Alternativ
wird bevorzugt, dass das Zoomlinsensystem eine erste Linsengruppe
enthalten kann, die so gestaltet ist, dass sie während der Zoomoperation festliegt,
und das Reflexionsglied kann in der ersten Linsengruppe enthalten
sein. Die erste Linsengruppe des Zoomlinsensystems, insbesondere
deren Frontlinse ist so vorgesehen, dass soviel Lichtfluss wie möglich aufgenommen
wird, und sie neigt dazu, einen größeren Durchmesser aufzuweisen.
Ferner kann das Reflexionsglied in einer größeren Größe in dem Zoomlinsensystem
gebildet sein. Falls eine derart vergrößerte erste Linsengruppe zu
verschieben bzw. bewegen ist, kann ein Antriebsmechanismus erforderlich
sein, der eine hohe Antriebskraft bereitzustellen imstande ist,
wodurch eine Zunahme in der Größe einer
Linsen- bzw. Objektivfassung
hervorgerufen wird. Durch Festlegen der ersten Linsengruppe, welche
das Reflexionsglied enthält,
ist es möglich,
die Notwendigkeit eines vergrößerten Zoomlinsensystems
zu vermeiden.
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Falls
als Reflexionsglied ein Prisma verwendet wird, wird es bevorzugt,
Glasmaterial mit einem hohen Brechungsindex zu verwenden. Es wird
bevorzugt, ein aus Glasmaterial hergestelltes Prisma mit einem Brechungsindex
von 1,7 oder mit ei nem höheren
Indexwert in Bezug auf den d-Strahl (λ=587,6nm) oder noch bevorzugter
mit einem Brechungsindex von 1,8 oder einem höheren Brechungsindex in Bezug
auf den d-Strahl zu verwenden.
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Falls
ein Farbtrennungsprisma, welches eine Farbtrennung durch Reflexion
vornimmt, als optisches Farbtrennungssystem in dem Zoomlinsensystem
angewendet wird, wird bevorzugt, Glasmaterial mit einem Brechungsindex
von 1,6 oder weniger in Bezug auf den d-Strahl zu verwenden, und
zwar wegen der Leichtigkeit der Bereitstellung der bevorzugten Reflexionseigenschaft.
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In
der Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird unter der Annahme, dass Tp eine Dicke des Reflexionsgliedes
ist, dass Y' eine
diagonale Länge
der Abbildungsvorrichtung ist und dass S die Anzahl der in der Abbildungsvorrichtung
enthaltenden Abbildungseinrichtungen ist, bevorzugt, dass das Reflexionsglied
dem folgenden Bedingungsausdruck (1) genügt. 0,2<Tp/(Y'xS)<1,5 (1)
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Der
Bedingungsausdruck (1) ist ein Bedingungsausdruck, der die Summe
einer Größe des Reflexionsgliedes
in dem Zoomlinsensystem und die diagonalen Längen sämtlicher Abbildungseinrichtungen
spezifiziert, die in der Abbildungsvorrichtung existieren, d.h.
die Gesamtgröße sämtlicher
Abbildungseinrichtungen, die in der Abbildungseinrichtung vorhanden
sind. Um die Gesamtdicke des Zoomlinsensystems zu verringern, wird es
bevorzugt, die Dicke des Reflexionsgliedes zu verringern. Falls
der Wert von Tp/(Y'xS)
kleiner wird als die minimale Grenze, kann das Reflexionsglied zu
klein werden, um einen geforderten Lichtfluss sicherzustellen. Mit
anderen Worten ausgedrückt
heißt
dies, dass eine Menge des Umgebungslichts ungenügend wird. Falls der Wert die
maximale Grenze überschreitet,
wird die Dicke des Reflexionsgliedes zu dick, wo durch es schwierig
wird, die Dicke in Richtung der optischen Einfallsachse zu verringern.
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In
der Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
wird es unter der Annahme, dass Tp die Dicke des Reflexionsgliedes
ist und dass Tcp die optische Weglänge des optischen Farbtrennungssystems
ist, ferner bevorzugt, dass das Reflexionsglied und das optische
Farbtrennungssystem dem folgenden Bedingungsausdruck (2) genügen. 0,6<Tp/Tcp<1,5 (2)
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Der
Bedingungsausdruck (2) ist ein Bedingungsausdruck, der eine Größe des Reflexionsgliedes
in dem Zoomlinsensystem und eine Größe der Farbtrennungsvorrichtung
spezifiziert. Falls der Wert von Tp/Tcp geringer ist als die minimale
Grenze, wird die Größe des Farbtrennungselements
groß,
und es ist schwierig, die Miniaturisierung in Richtung der Gesamtlänge auszuführen. Falls
der Wert die maximale Grenze überschreitet,
wird die Dicke des Reflexionsgliedes dick, wodurch es schwierig
wird, die Dicke in Richtung der optischen Einfallsachse zu verringern.
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Für ein Lichtmengen-Einstellglied,
wie eine Irisblende, ist ein mit der Irisblende kombinierter Verschluss,
etc., ein Mechanismus zur Bewegung von Irisblendenblättern oder
Verschlussblättern
erforderlich, um eine Menge des Durchtrittslichtes einzustellen,
so dass der periphere Aufbau des Lichtmengen-Einstellgliedes vergrößert ist.
Um derart vergrößerte Aufbauten
zu veranlassen, sich währende
des Zoombetriebs zu bewegen, ist es ferner erforderlich, Platz für ihre Bewegungen
sicherzustellen, wodurch die Erzielung der Miniaturisierung der
Zoomlinse verhindert ist. Dadurch, dass bewirkt wird, dass das Lichtmenge-Einstellglied
während des
Zoombetriebs festliegt, wird demgemäß die Miniaturisierung der
Zoomlinse gefördert.
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Anstatt
einen Irisdurchmesser zur Einstellung der Lichtmenge zu ändern, können alternativ
ein ND-Filter oder eine Flüssigkristall-Lichteinstelleinrichtung
zur Erleichterung einer weiteren Miniaturisierung verwendet werden.
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Es
wird bevorzugt, dass die Vielzahl der Abbildungseinrichtungen so
angeordnet ist, dass sie in senkrechten und horizontalen Richtungen
bezogen auf zumindest eine der Abbildungseinrichtungen, verschoben werden,
welche als Referenz dient.
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Nachstehend
wurden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele eines Zoomlinsensystems
in einer Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
sowie numerische Beispiele beschrieben, die spezifische werte für die Ausführungsbeispiele
anwenden.
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1 bis 4 veranschaulichen
ein erstes Ausführungsbeispiel
des Zoomlinsensystems und ein numerisches Beispiel Nr. 1, welches
spezifische Werte bei dem ersten Ausführungsbeispiel anwendet.
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1 zeigt
einen Linsenaufbau eines Zoomlinsensystems 1 gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel. Das
Zoomlinsensystem 1 enthält
eine erste Linsengruppe GR1 mit positivem Brechungsvermögen, eine
zweite Linsengruppe GR2 mit negativem Brechungsvermögen, eine
dritte Linsengruppe GR3 mit positivem Brechungsvermögen, eine
vierte Linsengruppe GR4 mit negativem Brechungsvermögen, eine
fünfte
Linsengruppe GR5 mit positivem Brechungsvermögen, ein Farbtrennungsprisma
PR und ein Filter LPF, wobei diese Elemente bzw. Einrichtungen in
der Reihenfolge von der Objekt- bzw. Gegenstandsseite her angeordnet
sind. Die erste Linsengruppe GR1 enthält eine Zerstreuungslinse G1,
ein rechtwinkliges Prisma G2 zum Abwinkeln einer optischen Achse
um 90°,
eine Sammellinse G3, deren beide Seiten so konstruiert sind, dass
sie asphärisch sind,
und eine Sammellinse G4. Die zweite Linsengruppe GR2 enthält eine
Zer streuungslinse G5 und Kombinationslinsen aus einer Zerstreuungslinse
G6 und einer Sammellinse G7. Die dritte Linsengruppe GR3 enthält eine
Sammellinse G8, deren beide Seiten so konstruiert sind, dass sie
asphärisch
sind, und Kombinationslinsen aus einer Sammellinse G9 und einer
Zerstreuungslinse G10. Die vierte Linsengruppe GR4 enthält Kombinationslinsen
aus einer Zerstreuungslinse G11 und einer Sammellinse G12. Die fünfte Linsengruppe
GR5 enthält
eine Sammellinse G13, deren beide Seiten so konstruiert sind, dass
sie asphärisch
sind. Ferner liegen die erste Linsengruppe GR1 und die dritte Linsengruppe
GR3 während
des Zoombetriebs fest, und der zweiten Linsengruppe GR2, der vierten
Linsengruppe GR4 sowie der fünften
Linsengruppe GR5 ist gestattet, sich zu bewegen bzw. sich zu verschieben.
Ferner befindet sich eine Aperturblende S nahe einer Objektseite
der dritten Linsengruppe GR3 und ist während des Zoomens festgelegt.
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Jeder
Wert bei dem numerischen Beispiel 1, welches spezifische Werte bei
dem Zoomlinsensystem 1 anwendet, ist in der Tabelle 1 veranschaulicht.
In der Tabelle gibt „si" die i-te Oberfläche bzw.
Fläche
von der Objektseite an, „ri" gibt einen Krümmungsradius
der i-ten Fläche
von der Objektseite an, „di" gibt einen Flächen- bzw.
Oberflächenabstand
zwischen der i-ten Fläche
und der (i+1)-ten Fläche
von der Objektseite an, „ni" gibt einen Brechungsindex
in Bezug auf den d-Strahl des i-ten Glasmaterials von der Objektseite
an, und „vi" gibt eine Abbe-Zahl
in Bezug auf den d-Strahl des i-ten Glasmaterials von der Objektseite
an. Ferner veranschaulicht „unendlich", dass die Oberfläche eine
Ebene ist, und „ASP" veranschaulicht,
dass die Oberfläche eine
asphärische
Oberfläche.
ist.
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Darüber hinaus
wird angenommen, dass eine Form einer asphärischen Oberfläche durch
folgende mathematische Formel 1 ausgedrückt wird:
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Hierin
bedeuten
- x:
- einen Abstand von
einem Linsenoberflächenscheitel
in Richtung der optischen Achse,
- y:
- eine Höhe in einer
Richtung senkrecht zur optischen Achse,
- c:
- eine achsparallele
Krümmung
in einem Linsenscheitel,
- ε:
- eine Konus- bzw. Kegelkonstante
und
- Ai:
- i-ter asphärischer
Oberflächenkoeffizient.
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In
dem Zoomlinsensystem 1 sind ein Oberflächenabstand d8 zwischen der
ersten Linsengruppe GR1 und der zweiten Linsengruppe GR2, ein Oberflächenabstand
d13 zwischen der zweiten Linsengruppe GR2 und der Aperturblende
S, ein Oberflächenabstand
d19 zwischen der dritten Linsengruppe GR3 und der vierten Linsengruppe
GR4, ein Oberflächenabstand
d22 zwischen der vierten Linsengruppe GR4 und der fünften Linsengruppe
GR5 und ein Oberflächenabstand
d24 zwischen der fünften
Linsengruppe GR5 und dem Farbtrennungsprisma PR während des
Zoomens veränderbar.
Anschließend
ist der jeweilige Wert der entsprechenden Oberflächenabstände d8, d13, d19, d22 und d24
am Weitwinkelende, in der mittleren Fokalposition und am Teleobjektivende
bei dem numerischen Beispiel 1 in der Tabelle 2 zusammen mit einer
Brennweite, einer F-Zahl und einem halben Betrachtungswinkel „ω (Grad)" veranschaulicht.
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In
dem Zoomlinsensystem 1 sind die beiden Seiten s5 und s6
der Sammellinse G3 der ersten Linsengruppe GR1, die beiden Seiten
s15 und s16 der Sammellinse G8 der dritten Linsengruppe GR3 und
die beiden Seiten s23 und s24 der Sammellinse G13, welche die fünfte Linsengruppe
GR5 bildet, so ausgeführt,
dass sie asphärisch
sind. Anschließend
ist jeder der asphärischen
Oberflächenkoeffizienten
A4, A6, A8 und A10 der vierten
Ordnung, der sechsten Ordnung, der achten Ordnung und der zehnten
Ordnung von jeder der Seiten s5, s6, s15, s16, s23 und s24 in dem
numerischen Beispiel 1 in der Tabelle 3 mit der Kegel- bzw. Konuskonstanten å veranschaulicht.
Darüber
hinaus bedeutet „E+(oder
-)i" eines asphärischen
Oberflächenkoeffizienten „x10i" oder „x10-i".
Dasselbe trifft für
die folgenden Tabellen zu.
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2 bis 4 veranschaulichen
die sphärische
Aberration, den Astigmatismus und die Verzerrungsaberration am Weitwinkelende,
an einer Fokal- bzw. Brennposition zwischen dem Weitwinkelende und
einem Teleobjektivende sowie am Teleobjektivende bei dem numerischen
Beispiel 1. Darüber
hinaus veranschaulicht in den sphärischen Aberrations-Figuren
eine volle Linie den d-Strahl (Wellenlänge von 587,6nm), eine gestrichelte
Linie gibt einen c-Strahl (Wellenlänge von 656,3nm) an, und eine
Strich-Punkt-Linie veranschaulicht eine Aberrationskurve in Bezug
auf einen g-Strahl (Wellenlänge
von 435,8nm). In den Astigmatismus-Figuren veranschaulicht eine
volle Linie eine sagittale Bildfläche, und eine unterbrochene
Linie veran schaulicht eine meridionale Bildfläche. Die Verzerrungs-Aberration ist ausgedrückt, wobei
die vertikale Achse eine Bildhöhe sei
und wobei die horizontale Achse ein Ausmaß einer Bildverzerrung sei.
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Wie
in jeder dieser Aberrations-Figuren veranschaulicht, wird jede Aberration
mit einem hinreichenden Ausgleich am Weitwinkelende, in der Zwischenbrennweite
zwischen dem Weitwinkelende und dem Teleobjektivende und am Teleobjektivende
korrigiert.
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5 bis 8 veranschaulichen
ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Zoomlinsensystems und ein numerisches Beispiel 2, bei dem
spezifische Werte auf das zweite Ausführungsbeispiel angewandt sind.
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5 zeigt
einen Linsenaufbau eines Zoomlinsensystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Das
Zoomlinsensystem 2 enthält
die erste Linsengruppe GR1 mit positivem Brechungsvermögen, die
zweite Linsengruppe GR2 mit negativem Brechungsvermögen, die
dritte Linsengruppe GR3 mit positivem Brechungsvermögen, die
vierte Linsengruppe GR4 mit negativem Brechungsvermögen, die
fünfte
Linsengruppe GR5 mit positivem Brechungsvermögen, ein Farbtrennungsprisma
PR und ein Filter LPF, wobei diese Elemente bzw. Einrichtungen in
der Reihenfolge von der Objektseite her angeordnet sind. Die erste
Linsengruppe GR1 enthält die
Zerstreuungslinse G1, das rechtwinklige Prisma G2 zur Abwinkelung
der optischen Achse um 90° und
die Sammellinse G3, deren beide Seiten asphärisch gestaltet sind. Die zweite
Linsengruppe GR2 enthält
Kombinationslinsen aus der Zerstreuungslinse G4 sowie aus der Zerstreuungslinse
G5 und der Sammellinse G6. Die dritte Linsengruppe GR3 enthält die Sammellinse
G7, deren beide Seite asphärisch
gestaltet sind. Die vierte Linsengruppe GR4 enthält Kombinationslinsen aus der
Sammellinse G8, die eine asphärische
Oberfläche
auf der Objektseite aufweist, und der Zerstreuungslinse G9. Die
fünfte
Linsengruppe GR5 enthält
Kombinations linsen aus der Zerstreuungslinse G10 und der Sammellinse
G11. Während
des Zoombetriebs liegen die erste Linsengruppe GR1, die dritte Linsengruppe
GR3 und die fünfte
Linsengruppe GR5 fest, und die zweite Linsengruppe GR2 sowie die
vierte Linsengruppe GR4 können
bewegt bzw. verschoben werden. Ferner befindet sich die Aperturblende
S nahe der Bildseite der dritten Linsengruppe GR3, und sie liegt
während
des Zoombetriebs fest.
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Jeder
Wert bei dem numerischen Beispiel 2, welches spezifische werte bei
dem Zoomlinsensystem 2 anwendet, ist in der Tabelle 4 angegeben.
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In
dem Zoomlinsensystem 2 sind ein Oberflächenabstand d6 zwischen der
ersten Linsengruppe GR1 und der zweiten Linsengruppe GR2, ein Oberflächenabstand
d11 zwischen der zweiten Linsengruppe GR2 und der dritten Linsengruppe
GR3, ein Oberflächenabstand
d14 zwischen der Aperturblende S und der vierten Linsengruppe GR4
und ein Oberflächenabstand
d17 zwischen der vierten Linsengruppe GR4 und der fünften Linsengruppe
GR5 während
des Zoomens veränderbar.
Anschließend
ist jeder Wert der jeweiligen Oberflächenabstände d6, d11, d14 und d17 am
Weitwinkelende, in der mittleren Brennposition und am Teleobjektivende
bei dem numerischen Beispiel 2 in der Tabelle 5 zusammen mit einer
Brennweite, einer F-Zahl und einem halben Betrachtungswinkel „ω (Grad)" veranschaulicht.
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In
dem Zoomlinsensystem 2 sind die beiden Seiten s5 und s6
der Sammellinse G3 der ersten Linsengruppe GR1, die beiden Seiten
s12 und s13 der Sammellinse G7, welche die dritte Linsengruppe GR3
bildet, und die Seite s15 auf der Objektseite der Sammellinse G8
der vierten Linsengruppe GR4 so gestaltet, dass sie asphärisch sind.
Anschließend
sind die asphärischen Oberflächenkoeffizienten
A4, A6, A8 und A10 der vierten Ordnung, der sechsten Ordnung, der
achten Ordnung bzw. der zehnten Ordnung jeder der Seiten s5, s6,
s12, s13 und s15 in dem numerischen Beispiel 2 in der Tabelle 6
mit der Kegel- bzw. Konuskonstanten ε veranschaulicht.
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6 bis 8 veranschaulichen
die sphärische
Aberration, den Astigmatismus und die Verzerrungsaberration am Weitwinkelende,
an der Zwischen-Brennposition zwischen dem Weitwinkelende und dem
Teleobjektivende sowie am Teleobjektivende bei dem numerischen Beispiel
2. Darüber
hinaus gibt in den sphärischen
Aberrations-Figuren eine volle Linie den d-Strahl (Wellenlänge von
587,6nm) an, eine gestrichelte Linie gibt den c-Strahl (Wellenlänge von 656,3nm) an und eine
Strich-Punkt-Linie
veranschaulicht eine Aberrationskurve in Bezug auf den g-Strahl
(Wellenlänge
von 435,8nm). In den Astigmatismus-Figuren veranschaulicht eine volle Linie
eine sagittale Bildfläche,
und eine gestrichelte Linie veranschaulicht eine meridionale Bildfläche. Die
Verzerrungs-Aberration ist ausgedrückt, wobei eine vertikale Achse
eine Bildhöhe
sei und wobei eine horizontale Achse ein Betrag einer Bildverzerrung
sei.
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Wie
in jeder der Aberrations-Figuren veranschaulicht, wird jede Aberration
mit einem hinreichenden Ausgleich am Weitwinkelende, im Zwischenbrennabstand
zwischen dem Weitwinkelende und dem Teleobjektivende sowie am Teleobjektivende
korrigiert.
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Tabelle
7 veranschaulicht entsprechende Werte jeder der Bedingungsausdrücke (1)
und (2) in jedem numerischen Beispiel.
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9 bis 12 veranschaulichen
ein weiteres Ausführungsbeispiel,
bei dem eine Abbildungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer digitalen Standbildkamera eingebaut
ist.
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9 veranschaulicht
in einem Blockdiagramm ein Struktur- bzw. Aufbaubeispiel einer digitalen Standbildkamera 10.
Die digitale Standbildkamera 10 ist imstande, zusätzlich zu
einem Standbild ein Bewegtbild aufzunehmen, und sie ist mit drei
Abbildungseinrichtungen versehen.
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Die
digitale Standbildkamera 10 ist so aufgebaut, dass sie
eine Abbildungsvorrichtung 40 umfasst, welche ein Zoomlinsensystem 20 enthält und drei
Abbildungseinrichtungen 30 aufweist. Die Abbildungseinrichtung 30 kann
ein fotoelektrischer Wandler, wie eine CCD-Einrichtung (ladungsgekoppelte
Einrichtung), eine CMOS-Einrichtung (komplementärer Metalloxid-Halbleiter), etc.
sein. Ein Zoomlinsensystem gemäß den Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung kann als Zoomlinsensystem 20 eingesetzt
werden. Beispielsweise können
die bei dem ersten Ausführungsbeispiel
oder bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
beschriebenen Zoomlinsensysteme verwendet werden.
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Mittels
eines Farbtrennungsprismas 21, der Abbildungseinrichtungen 30R, 30G bzw. 30R,
welche Farbkomponenten von R (Rot), G (Grün) und B (Blau) aufnehmen,
die aus dem Licht getrennt sind, und den jeweiligen Abbildungseinrichtungen 30R, 30G und 30R werden
den empfangenen Lichtmengen entsprechende elektrische Signale abgegeben.
Anschließend
werden die von den jeweiligen Abbildungseinrichtungen 30R, 30G und 30R abgegebenen
elektrischen Signale zu einer Signalverarbeitungsschaltung 50 übertragen.
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In
der Signalverarbeitungsschaltung 50 trennt zunächst eine
Signalauftrennungsschaltung 51 das elektrische Signal in
ein Videosignal und in ein Signal für eine fokale Steuerung auf.
Das Signal für
die fokale Steuerung wird zu einer Steuerschaltung 60 übertragen,
und das Videosignal wird zu einer Bildverarbeitungsschaltung 52 übertragen.
Anschließend
wird das zu der Bildverarbeitungsschaltung 52 übertragene
Signal in eine für
eine anschließende
Verarbeitung geeignete Form verarbeitet und verschiedenen Prozessen
unterzogen, wie einer Anzeige mittels einer Anzeigevorrichtung,
einer Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsträger und einer Übertragung
mittels einer Kommunikationseinrichtung.
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Ein
Betätigungssignal,
wie beispielsweise durch eine Zoomtastenbetätigung, etc. wird von der Außenseite
in die Steuerschaltung 60 eingegeben und verschiedenen
Prozessen entsprechend dem Betätigungssignal
unterzogen. Falls beispielsweise Zoombefehle durch die Zoomtaste
eingegeben werden, wird eine Antriebseinheit (beispielsweise ein
Motor) 71 durch eine Treiberschaltung 70 betrieben
und eine bewegbare Linsengruppe wird in eine bestimmte Position
verschoben, damit auf der Grundlage der Befehle ein bestimmter Fokalabstand
erreicht wird. Die Positionsinformation bezüglich der bewegbaren Linsengruppe,
die von dem jeweiligen Sensor 80 erhalten wird, wird in
die Steuerschaltung 60 eingegeben; auf die betreffende
Information wird Bezug genommen, wenn ein Befehlssignal an die Treiberschaltung 70 abgegeben
wird. Ferner überprüft die Steuerschaltung 60 den
fokalen Zustand auf der Grundlage des von der Signal-Auftrennungsschaltung 51 übertragenen
Signals, und sie steuert beispielsweise die vierte Linsengruppe
GR4 durch die Treiberschaltung 70 so, dass der optimale
fokale Zustand erreicht werden kann.
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Ein
Erzeugnis, in das die Abbildungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform
einbezogen ist, kann zusätzlich
zu der digitalen Standbildkamera verschiedene Formen annehmen. So
ist die vorliegende Erfindung beispielsweise in weitem Umfang bei
einer Kameraeinheit von digitalen Eingabe-/Ausgabeeinrichtungen, wie einer digitalen
Videokamera, einem tragbaren Telefon, in welches eine Kameraeinheit
einbezogen ist, einen PDA (persönlichen
digitalen Assistenten), in den eine Kameraeinheit einbezogen ist,
etc. anwendbar.
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10 veranschaulicht
ein Beispiel eines Aufbaus, bei dem ein Zoomlinsensystem in ein
Gehäuse
einer digitalen Standbildkamera 10 einbezogen ist.
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Ein
Gehäuse 90 der
digitalen Standbildkamera 10 ist lang gestreckt und rechteckförmig bei
Betrachtung von der Vorderseite. Die erste Linse G1 des Zoomlinsensystems 1 oder 2 befindet
sich in der oberen rechten Position bei Betrachtung von vorn und
weist zur Vorderseite des Gehäuses 90.
Anschließend
ist in dem Zoomlinsensystem 1 oder 2 der optische
Weg mittels des ersten Reflexionsgliedes (rechtwinkliges Prisma)
P1 um 90° abgewinkelt,
welches in der ersten Linsengruppe GR1 vorgesehen ist. Somit kann
eine Dicke des Gehäuses 90,
das heißt
eine Abmessung in der Einfallsrichtung der optischen Achse in das
Zoomlinsensystem 1 oder 2 verringert (schmaler
ausgebildet) werden. Ferner ist das Zoomlinsensystem 1 oder 2 so
angeordnet bzw. ausgelegt, dass es sich von der oberen rechten Seite
zur unteren rechten Seite bei Betrachtung von der Vorderseite des
Gehäuses 90 erstreckt,
wobei ein großer
rechteckiger Platz vorgesehen ist, der sich bei Betrachtung von
der Vorderseite des Gehäuses 90 aus
nach links erstreckt. Somit kann ein großes Flüssigkristall-Anzeigefeld 100 in
dem großen
rechteckigen Raum angeordnet werden bzw. sein. Da eine kurze Seite
der Abbildungseinrichtung 30, welche ein längliches
fotografisches Gegenstandsbild aufnimmt, längs einer Vorder-Rück-Richtung
durch Umlenken des optischen Weges mittels eines Reflexionsgliedes
P1, wie oben beschrieben, gerichtet ist, ist es überdies möglich, eine Abbildungseinrichtung
zu verwenden, die von großer
Größe ist und
die ein hohes Leistungsvermögen
besitzt (das System von bzw. mit einer höheren Anzahl von Pixeln oder
einer elektrischen Kapazität
je Pixel ist groß und
stark gegenüber
einer Störung,
und die Ausdehnung ist groß),
obwohl sogar die Dicke des Gehäuses 90 verringert
ist. Darüber
hinaus veranschaulicht 11 einen Aspekt der Farbtrennung
in dem Farbtrennungsprisma PR, und 12 veranschaulicht
ein Beispiel einer Beziehung zwischen der optischen Achse des Zoomlinsensystems 1 oder 2 und
einer Farbtrennungsrichtung mittels des Farbtrennungsprimas PR.
Mit anderen Worten ausgedrückt
heißt
dies, dass das in das Zoomlinsensystem 1 oder 2 in
der Y-Achsenrichtung einfallende Licht mittels des rechtwinkligen
Prismas P1 in die Z-Richtung abgewinkelt und der Farbtrennung an
einer flachen X-Z-Oberfläche mittels
des Farbtrennungsprismas PR unterzogen wird.
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Obwohl
in den Ausführungsbeispielen,
bei denen das Farbtrennungsprisma zur Aufteilung des Lichts in drei
Farben R, G und B verwendet wird, veranschaulicht ist, kann selbstverständlich ein
Farbtrennungsprisma zur Aufteilung des Lichts in zwei Farben, wie
in 13 veranschaulicht, verwendet werden.
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Darüber hinaus
stellen die besonderen Formen, Strukturen und Werte des jeweiligen
Teiles, wie es in dem jeweiligen Ausführungsbeispiel und in dem jeweiligen
numerischen Beispiel veranschaulicht ist, lediglich Beispiele der
Ausführungsform
zur Ausführung
der vorliegenden Erfindung dar, und der technische Umfang der vorliegenden
Erfindung ist darauf nicht ausschließlich ausgelegt.
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Die
vorliegende Erfindung kann in geeigneter Weise bei Abbildungsvorrichtungen,
einer Videokamera, einer digitalen Standbildkamera, einem tragbaren
Telefon, etc. angewandt werden, bei der bzw. dem eine Verringerung
in der Dicke und eine Zunahme in der Leistung geschätzt werden.
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Es
dürfte
für Durchschnittsfachleute
verständlich
sein, dass verschiedene Modifikationen, Kombinationen, Unterkombinationen
und Veränderungen
in Abhängigkeit
von Designanforderungen und anderen Faktoren insofern auftreten
können,
als diese im Schutzumfang der Patentansprüche oder deren Äquivalente
liegen.