专利名称：可互换镜头的数码相机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及可互换镜头的数码相机系统和数码相机及其可互换镜头和相机体。
背景技术：
传统的数码相机在图像采集元件表面的前面具有光学低通滤波器(以下称为光学LPF)，以减少拍摄图像的高频分量的假色(例如波纹(moiré))，该光学LPF包含具有双折射特性的水晶等。已经提供了单反数码相机系统，其中镜头(透镜镜筒)相对于相机体是可互换的。在可互换镜头的数码相机系统的多个相机体中设置了具有不同数量像素(即具有不同像素间距)的多个图像采集元件。此外，可以将多种可互换镜头安装到相机体上。
在单反相机体中的如上所述具有不同像素间距的图像采集元件的表面的前面，设置有厚度与该像素间距相对应的光学LPF。
光学LPF的厚度是根据如上所述的图像采集元件的像素间距来设定的，这是因为通过该光学LPF的光通量被分为未折射正常光和异常光(双折射)，并且必须将所分离的光通量引入图像采集元件的相邻像素中，以防止出现波纹。因此，光学LPF的厚度必须根据像素间距而改变。
例如，日本专利申请公报No.Hei 7-123421和No.2000-244821，以及日本专利公报No.2552855(以下分别将其称为专利文献1、专利文献2和专利文献3)公开了与通过操作传统数码相机中的光学LPF来进行光程长度控制和/或空间频率特性控制相关的建议。
专利文献1中公开的图像采集装置具有用于切换第一图像采集模式和第二图像采集模式的切换电路。在第一图像采集模式下，通过使用从图像采集元件输出的电信号来生成彩色自然图像信号。在第二图像采集模式下，为单色图像生成高分辨率图像信号。光学LPF可以根据该切换而缩回，并且通过使用另一光学系统来校正光程长度的变化。通过该图像采集装置，可以为单色图像生成高分辨率图像信号。
专利文献2中公开的图像采集装置对用于光程长度校正的哑玻璃(dummy glass)和与图像采集元件的驱动模式相对应的光学LPF的切换进行驱动。用于光程长度校正的哑玻璃和光学LPF构成了LPF块。通过该图像采集装置，可以有效地抑制由于空间抽样特性的变化而导致出现伪信号，该空间抽样特性的变化是由于对图像采集元件的特殊驱动而产生的。
在专利文献3所公开的图像采集装置中，当选择帧读取模式时，将校正光学装置而不是光学低通滤波器插入到入射到图像采集装置上的入射光路中。该校正光学装置具有与光学LPF相同的光程长度。通过该图像采集装置，即使在用于抽样的垂直扫描频率从525改变为262.5时，也不会出现混叠。因此，不会出现图像质量的劣化。
某些单反数码相机系统可以采用LN元件(LiNbO3)而不是水晶作为光学LPF。LN元件非常薄，并且具有与水晶相同的双折射特性。为了不显著地改变该数码相机系统的每一个相机体中的像素间距，可以改变该图像采集元件的尺寸，以改变像素的数量。在采用LN元件的情况下，由于LN元件很薄，所以光通量的光程长度不会显著变化。因此，可互换镜头可以在具有不同像素间距的数码相机体之间互换。
发明内容
根据本发明的可互换镜头的数码相机系统包括第一相机体，其包括具有预定功能的第一光学元件；可互换镜头，适配于第一相机体，具有被设计用来校正第一相机体的像差的光学特性；以及第二相机体，可以将该可互换镜头安装在其上，该第二相机体具有与第一光学元件相同的功能，并包括比第一光学元件更薄的第二光学元件，以及用于校正第一光学元件和第二光学元件之间的厚度差的补偿光学系统。
根据本发明的一种相机体是下述的相机体，可以将在光学上被设计用作基准体的可互换镜头可拆除地安装在该相机体上，该相机体包括可互换镜头安装部分、图像采集元件，以及补偿光学系统，该补偿光学系统设置在安装部分和图像采集元件之间，以使得该可互换镜头安装部分与该图像采集元件之间的光程长度可以等于该基准相机体的光程长度。
根据本发明的一种可互换镜头是可拆除地安装在多个相机体上的可互换镜头，其包括镜头侧安装部分，用于与相机体的安装部分接合；以及照相光学系统，用于对多个相机体中具有最厚的光学元件的相机体的图像采集表面上的像差进行优化。
根据本发明的一种基准相机体是多个相机体中可以将可互换镜头安装到其上的基准相机体，并且是可互换镜头的基准。该基准相机体包括可互换镜头安装部分，用于安装可互换镜头；图像采集元件；以及设置在可互换镜头安装部分和图像采集元件的图像采集表面之间的光学元件。该光学元件具有预定的功能。通过该光学元件和可更换镜头的组合来优化图像采集元件的图像采集表面上的像差。
本发明的其他特征和优点将根据以下的说明而变得明了。
图1A表示根据本发明第一实施例的数码相机系统中的相机体和可互换镜头、光学组件和图像采集元件的组合的结构，并且表示了基准相机体和可互换镜头的组合；图1B表示图1A中的数码相机系统中的相机体和可互换镜头、光学组件和图像采集元件的组合的结构，并且表示了非基准相机体和可互换镜头的组合；图2是表示根据图1A和1B所示实施例的数码相机中的具有可互换透镜镜筒的相机体的内部结构的立体图(包括部分切除)；图3是表示与根据图1A和1B所示实施例的数码相机的图像采集单元相关的内部结构的立体图(包括部分切除)；图4是表示要应用于图1A和1B中的数码相机的第一相机体的图像采集单元的光学系统的细节的示意图；
图5是要应用于图1A和1B中的数码相机的第一相机体的图像采集单元的放大垂直剖视图；图6是要应用于图1A和1B中的数码相机的第二相机体的图像采集单元的放大垂直剖视图；图7是要应用于根据本发明第二实施例的数码相机系统中的第一相机体的图像采集单元的放大剖视图；图8是要应用于根据图7中的第二实施例的数码相机系统中的第二相机体的图像采集单元的放大垂直剖视图；图9是表示要应用于数码相机的图像采集元件的像素间距或者图像采集元件的像素数量与应用于该数码相机的光学LPF(对于水晶和LN元件)之间的关系的曲线图；以及图10是表示传统图像采集光学系统中的成像位置的变化状态的光路图，该成像位置取决于图像采集元件的表面的前面是否存在光学滤波器。
具体实施例方式
下面将参照附图来说明本发明的实施例。
在说明本发明的实施例之前，将说明图像采集元件的表面前面的光学LPF的厚度的光学影响。例如，在图像采集元件的表面前面设置厚度不同的光学LPF时，成像位置发生改变。图10的光路图示出了以下状态成像位置根据图像采集元件的表面前面是否存在光学LPF而发生改变。
如图10所示，当图像采集元件的图像采集表面103前面没有设置光学LPF 102时，通过透镜101的中心光通量在图像采集表面103上的点P1处成像。
通过透镜101的外围光通量在图像采集表面103上的点P2处成像。然而，当图像采集元件的图像采集表面103前面设置有光学LPF 102时，通过透镜101的中心光通量在图像采集表面103后面的点P1′处成像。通过透镜101的外围光通量在图像采集表面103后面的点P2′处成像。光学LPF 102变厚时，光通量在更靠后的方向上成像。换句话说，光通量到成像位置的有效光程长度取决于光学LPF的厚度。
另一方面，在数码相机的照像光学系统中，光程长度在入射到照相屏的中心的光通量与入射到照相屏的外围的光通量之间通常不同，结果产生了像场弯曲像差。可以通过提供下述的照相光学系统来校正照相屏的中心和外围的光程长度差，该照相光学系统具有消除像场弯曲以校正像场弯曲像差的光学特性。
然而，当将像差校正的原理应用于可互换镜头的单反数码相机时，可能出现以下的问题。也就是说，在包括具有第一光学LPF的第一相机体和被设计为适合于该第一相机体的可互换镜头的镜头互换式单反数码相机系统中，当将该可互换镜头安装在具有第二光学LPF的第二相机体上时，并且当第一和第二光学LPF的厚度不同时，会出现无法正确校正像场弯曲像差的问题。当第一和第二相机体包括具有不同像素间距的图像采集元件时会出现该问题，如上所述，分别对这些光学LPF的厚度进行设定，以使其与像素间距适配。
接下来，在详细说明根据本发明第一实施例的数码相机系统之前，将参照图1A和1B对其概要进行说明。图1A和1B分别表示根据本发明第一实施例的数码相机系统中的相机体和可互换镜头、滤波器光学组件和图像采集元件的组合的结构。图1A表示基准相机体和可互换镜头的组合。图1B表示非基准相机体和可互换镜头的组合。
根据本实施例的数码相机系统具有图1A和1B所示的数码相机1和数码相机2。
数码相机1包括第一相机体11A和可互换透镜镜筒12。第一相机体11A是基准相机体。可互换透镜镜筒12是可拆除的可互换镜头。
数码相机2包括第二相机体11B和可互换透镜镜筒12。第二相机体11B是非基准相机体。可互换透镜镜筒12用作与安装在第一相机体11A上的可互换镜头相同规格的可拆除的可互换镜头。
第一相机体11A包括图像采集元件5A和光学LPF 8A，并具有相机侧安装部分3。图像采集元件5A是由具有保护玻璃6的CCD(或者CMOS类型的图像采集元件)等构成的第一图像采集元件。光学LPF 8A是第一光学低通滤波器，是设置在图像采集元件的表面前面的光学元件。相机侧安装部分3具有可以与镜头侧安装表面4a邻接的相机侧安装表面3a。换句话说，当通过接合镜头侧安装部分4和相机侧安装部分3来固定二者时，当镜头侧安装表面4a和相机侧安装表面3a彼此邻接时，固定了沿光轴方向的位置。
例如，图像采集元件5A是4/3型图像采集元件，并具有预定的基准像素间距δ0(与像素的基准数量S0相对应)(参见稍后说明的图9)。该预定的基准像素间距δ0是第一像素间距。形成在光电转换表面5Aa上的对象图像被转换为电子图像采集信号，该光电转换表面5Aa是图像采集元件的成像表面。
为了防止出现波纹，光学LPF 8A包含厚度与图像采集元件5A的基准像素间距δ0相对应的具有双折射特性的水晶，并包括红外线吸收玻璃。此外，光学LPF 8A具有预定的折射率，该折射率基本上与玻璃的折射率相同。
光学LPF 8A设置在相机侧安装部分3和图像采集元件5A之间，并且光学LPF 8A的厚度在光学LPF 8A的厚度、第二相机体(稍后说明)的光学LPF 8B的厚度，以及应用于另一非基准相机体(可以将相同的可互换透镜镜筒12可拆除地安装到其上)的光学LPF的厚度当中是最厚的。
可互换透镜镜筒12具有镜头侧安装部分4，该镜头侧安装部分4包括可以与第一相机体侧或第二相机体侧安装表面3a邻接的镜头侧安装表面4a。可互换透镜镜筒12包括照相光学系统12a，该照相光学系统12a包括多个照相透镜。可互换透镜镜筒12具有相同的规格，并且可以可拆除地安装到第一相机体11A和第二相机体11B上。例如，可互换透镜镜筒12可以是诸如具有不同焦距的可互换镜头、变焦镜头以及微距镜头的多种可互换镜头之一。
当将可互换透镜镜筒12安装到基准相机体11A上时，来自照相光学系统12a的对象光通量通过光学LPF 8A，并在图像采集元件5A的图像采集表面5Aa上成像。在这种情况下，照相光学系统12a被设计和制造为在图像采集表面5Aa上成像，而不产生像场弯曲像差，同时光程长度根据光学LPF 8A的折射率和厚度而改变(光程长度的有效变化)。换句话说，图10所示的中心光通量的成像点P1′和外围光通量的成像点P2′在图像采集元件5A的图像采集表面5Aa上都没有像场弯曲像差。
第二相机体11B包括图像采集元件5B、光学LPF 8B和补偿光学元件9，并具有相机侧安装部分3。图像采集元件5B是由具有保护玻璃6等的CCD(MOS类型的图像采集元件)构成的第二图像采集元件。光学LPF8B是设置在图像采集元件表面的前面的第二光学低通滤波器。补偿光学元件9是补偿光学系统。相机侧安装部分3对于第一相机体11A是相同的，并且具有可以与镜头侧安装表面4a接合的相机侧安装表面3a。
图像采集元件5B是与基准图像采集元件5A相类似的4/3型图像采集元件，但是像素间距为δ1，δ1是第二像素间距并且与基准像素间距δ0不同。形成在光电转换表面5Ba上的对象图像也被转换为电子图像采集信号。光电转换表面5Ba是图像采集元件5B的成像表面。
光学LPF 8B是比光学LPF 8A更薄的滤波器，并包含具有双折射特性并且厚度与图像采集元件5B的像素间距δ1相对应的水晶或LN元件，还包含红外线吸收玻璃。光学LPF 8B具有基本上与玻璃相同的预定折射率。光学LPF 8B也设置在相机侧安装部分3和图像采集元件5B之间。
补偿光学元件9是由玻璃等构成的光学组件，其不具有双折射特性，但是具有基本上与光学LPF 8A相同的折射率。补偿光学元件9安装并构造在第二光学LPF 8B中，以使得由可互换透镜镜筒12产生的对象光通量的成像位置不会偏离图像采集元件5B的光电转换表面5Ba。此外，不会出现包括像场弯曲像差在内的像差。换句话说，由补偿光学元件9对因光学LPF 8B相对第一相机体11A变薄而导致的光程长度的变化进行补偿。补偿光学元件9被设置为使得补偿光学元件9和光学LPF 8B的厚度之和基本上与光学LPF 8A的厚度相同。
在根据本实施例的具有上述结构的数码相机系统中，可以将可互换透镜镜筒12安装在基准第一相机体11A上。第一相机体11A包含具有预定基准像素间距δ0的图像采集元件5A。通过光学LPF 8A对来自可互换镜头的对象光通量进行双折射，并且在图像采集元件5A的图像转换表面5Aa上正确地成像，而不出现像场弯曲像差。
可以将可互换透镜镜筒12安装在非基准第二相机体11B上。第二相机体11B包含像素间距为δ1的图像采集元件5B。通过光学LPF 8B对来自可互换镜头的通过补偿光学元件9的对象光通量进行双折射，并且在图像采集元件5B的图像采集转换表面5Ba上成像。通过插入补偿光学元件9，对由于薄的光学LPF 8B而导致的有效光程长度的变化量进行补偿。对象光通量正确地成像，而不会与在图像采集元件5B的图像采集转换表面5Ba上类似地出现像场弯曲像差。
下面将参照图2和3，说明根据该实施例的数码相机系统中的数码相机1和2的内部结构。
图2是表示其中将可互换透镜镜筒安装在相机体上的数码相机的内部结构的立体图(包括部分的切除)。图3是表示与该数码相机的图像采集单元相关的内部结构的立体图(包括部分切除的表面)。
各个数码相机1和2具有共同规格的可互换透镜镜筒12，以及第一相机体11A或者第二相机体11B。第一相机体11A是基准相机体，可以将可互换透镜镜筒12可拆除地安装到该基准相机体上。第二相机体11B是非基准相机体。可互换镜头侧安装部分4的安装表面4a与相机体侧安装部分3的安装表面3a彼此邻接，以使得可以安装可互换透镜镜筒12。
除了要包含的图像采集单元的图像采集元件以及光学LPF以外，第一相机体11A和第二相机体11B具有相同的结构。
可互换透镜镜筒12内部保持有照相光学系统12a。该照相光学系统12a包括多个透镜以及这些透镜的驱动机构。照相光学系统12a例如包括多个光学透镜，以使得来自对象的光通量可以通过该多个光学透镜并在(图3中的图像采集元件5A或5B的光电转换表面上的)预定位置上成像，而不会出现不同种类的光学像差，例如像场弯曲像差。换句话说，照相光学系统12a被设计用来消除图像采集元件的表面前面的光学LPF中的像场弯曲像差。
“无像差状态”包括特定像差级别或以下的状态，其对实际使用没有影响。换句话说，照相光学系统12a被设计为使得例如可以通过图像采集元件的表面前面的光学LPF来优化各种像差。
相机体11A和11B中的每一个都是所谓的“单反型”相机体，并且在相机体部分11a内包括各种组件。相机体11A和11B中的每一个还包括正面的相机体侧安装部分3，以使得可以将保持有照相光学系统12a的可互换透镜镜筒12可拆除地安装在其上。换句话说，相机体部分11a在其正面侧的大致中心处具有曝光口。该曝光口具有预定的孔，用于将对象光通量引导到相机体部分11a中。
下面将说明第一和第二数码相机的相机体11A和11B的详细内部结构。首先，在相机体部分11a的顶面或背面上的预定位置处设置有用于操作相机体部分11a的各种操作组件，例如释放按钮17。释放按钮17用于生成开始照相操作的指令信号。
相机体部分11a在预定位置处包括并设置有各种组件，如图2所示，包括取景器装置13、快门部分14、图像采集单元15A(用于第一相机体)或15B(用于第二相机体)，包括主电路基板16A(用于第一相机体)或16B(用于第二相机体)在内的多个电路基板等。取景器装置13用于通过照相光学系统12a，例如在与图像采集元件5A和5B的光电转换表面不同的预定位置上形成所需的对象图像。取景器装置13构成了所谓的“观察光学系统”。快门部分14包括快门机构，用于控制对象光通量照射到图像采集元件5A或5B的光电转换表面上的时间。图像采集单元15A或15B包括图像采集元件，用于根据通过了照相光学系统12a的对象光通量来获得对象图像信号。在主电路基板16A或16B上实现电路的各种电子组件。这些电路包括图像信号处理电路，用于对由图像采集元件5A或5B获得的图像信号进行各种信号处理。
各个图像采集单元15A和15B的表面前面都设置有防尘过滤器21。防尘过滤器21防止灰尘沉积在图像采集元件的光电转换表面上。
取景器装置13包括反射镜13b、五棱镜13a和目镜13c。反射镜13b用于使通过照相光学系统12a的对象光通量的光轴转向(bend)，并将对象光通量引导到观察光学系统侧。五棱镜13a接收从反射镜13b发出的光通量并形成其正像。目镜13c用于放大并观察对象图像。
反射镜13b可自由移动地设置在从照相光学系统12a的光轴撤出的位置与该光轴上的预定位置之间。反射镜13b通常相对于光轴以预定角度(例如45°)设置在照相光学系统12a的光轴上。因此，当相机1处于正常状态时，反射镜13b使通过照相光学系统12a的对象光通量转向，并朝向反射镜13b上方的五棱镜13a反射。
另一方面，当相机1执行照相操作并处于实际曝光操作过程中时，反射镜13b可以移动至预定位置，在该位置处，反射镜13b从照相光学系统12a的光路撤出。因此，对象光通量被引导到图像采集元件侧并照射在光电转换表面上。
快门部分14与传统相机等通常使用的快门相类似，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。
除了所包含的图像采集元件和光学LPF以外，分别用于第一和第二相机体的图像采集单元15A和15B具有基本相同的结构。首先，将说明用于第一相机体的图像采集单元15A。
图像采集单元15A包括图像采集元件5A、图像采集元件固定板28、光学LPF 8A、低通滤波器容纳组件26、图像采集元件存储盒组件24(以下称为CCD盒24)、防尘滤波器容纳组件23、防尘滤波器21、压电元件22以及压力组件20。图像采集元件5A由CCD等构成，用于获得与通过照相光学系统12a照射在图像采集元件5A的光电转换表面上的光相对应的图像信号。图像采集元件固定板28由薄板状组件构成，用于固定并支撑图像采集元件5A。光学LPF 8A是图像采集元件5A的光电转换表面的前面的光学元件，用于从通过照相光学系统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由基本上为框架形状的弹性组件构成，并设置在光学LPF 8A和图像采集元件5A之间的周边上。CCD盒24容纳图像采集元件5A并予以固定和支撑的同时，还将光学LPF 8A紧密地邻接于其周边和邻近部分并予以支撑。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的表面侧的前面，并与周边或邻近部分紧密接触。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，并且在光学LPF 8A(在图像采集元件5A的光电转换表面侧的前面)的表面侧的前面，在与光学LPF 8A间隔开预定距离的位置处，与光学LPF 8A相对。压电元件22设置在防尘过滤器21的周边，并通过向防尘过滤器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，用于以气密的方式将防尘过滤器21连接、固定并支撑在防尘过滤器容纳组件23上。
图像采集元件5A对由图像采集元件5A的光电转换表面5Aa(图1A)接收的通过照相光学系统12a的对象光通量进行光电转换处理。因此，图像采集元件5A可以获得与光电转换表面上的对象图像相对应的图像信号。图像采集元件5A可以是4/3型电荷耦合器件。在这种情况下，基准像素间距δ0(第一像素间距)例如大致为7μm。
图像采集元件5A通过图像采集元件固定板28设置在主电路基板16A上的预定位置。图像信号处理电路和工作存储器(未示出)一起设置在主电路基板16A上。因此，来自图像采集元件5A的输出信号，即，通过光电转换处理而获得的图像信号被发送至图像信号处理电路。
保护玻璃6(图3)安装在图像采集元件5A的光电转换表面的前面。
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元件5A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，这些图像信号与通过照相光学系统12a形成在图像采集元件5A的光电转换表面上的图像相对应，照相光学系统12a保持在安装于相机体侧安装部分3上的透镜镜筒12中。这些种类的信号处理与通常在普通数码相机中执行的用于处理电子图像信号的处理相同。
光学LPF 8A通过低通滤波器容纳组件26设置在图像采集元件5A的表面侧的前面。光学LPF 8A包含水晶，该水晶是具有双折射特性的光学元件。如稍后所述，光学LPF 8A具有与图像采集元件5A的像素间距(大约7μm)相对应的厚度。如稍后所述，光学LPF 8A还包括红外线吸收玻璃。
CCD盒24被设置为覆盖光学LPF 8A。CCD盒24在大致中心处具有矩形开口。光学LPF 8A和图像采集元件5A从后面设置在该开口中。具有大致L状截面的台阶24a设置在该开口后侧的内周上。
如上所述，由弹性组件构成的低通滤波器容纳组件26设置在光学LPF 8A和图像采集元件5A之间。低通滤波器容纳组件26设置在下述的位置，该位置避开了图像采集元件5A的正面侧的周边上的光电转换表面的有效范围。此外，低通滤波器容纳组件26与光学LPF 8A的后侧周边的邻近部分邻接。光学LPF 8A和图像采集元件5A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 8A上。
然后，将光学LPF 8A的正面侧的周边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，光学LPF 8A的光轴方向上的位置受低通滤波器容纳组件26的弹性力的控制，以试图将光学LPF 8A向光轴移动。
换句话说，从背面侧设置在CCD盒24的开口中的光学LPF 8A沿光轴方向的位置受台阶24a的控制。因此，防止了光学LPF 8A朝正面侧从CCD盒24内部移出。
通过这种方式，在从背面侧将光学LPF 8A插入到CCD盒24的开口中之后，将图像采集元件5A设置在光学LPF 8A的背面侧。在这种情况下，低通滤波器容纳组件26固定在光学LPF 8A和图像采集元件5A之间的周边处。
如上所述，图像采集元件5A通过图像采集元件固定板28设置在主电路基板16A上。使用螺钉28b通过间隔物28a从CCD盒24的背面侧，将图像采集元件固定板28固定在螺孔24e中。使用螺钉16d通过间隔物16c将主电路基板16A固定在图像采集元件固定板28上。
使用螺钉23b将防尘过滤器容纳组件23固定在CCD盒24的正面侧上的CCD盒24的螺孔24b中。大致环状的周边插槽24d设置在CCD盒24的周边侧的正面侧的预定位置处。另一方面，在防尘过滤器容纳组件23的周边侧的背面侧的预定位置处，以大致环状的形式设置用于与CCD盒24的周边插槽24d配合的环状突起23d。因此，当环状突起23d装配在周边插槽24d的中时，CCD盒24和防尘过滤器容纳组件23以基本上气密的方式在环状区域(即，在包括周边插槽24d的和环状突起23d的区域中)彼此配合。
防尘过滤器21包含玻璃，并且整体上为圆形或多边形的板。至少从防尘过滤器21的中心以某种程度延伸到边缘的区域是透明的。该透明区域通过预定空间与光学LPF 8A的正面侧相对。
压电元件22例如通过粘合手段粘接在防尘过滤器21的一个表面的周边，以使压电元件22与该周边集成为一体。压电元件22是预定的振动组件，用于向防尘过滤器21提供振动，并且包括机电转换元件等。压电元件22可以通过从外部施加预定量的驱动电压，在防尘过滤器21中产生预定量的振动。
防尘过滤器21由压力组件20固定和支撑，以使得防尘过滤器21可以与防尘过滤器容纳组件23以气密的方式接合。压力组件20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中具有圆形或多边形的开口。该开口被设计得足够大，使得通过照相光学系统12a的对象光通量通过，并照射设置在该光通量后面的图像采集元件5A的光电转换表面。
大致环状的壁23e从该开口的周边向前延伸。接受器23c从壁23e的末端向正面延伸。
另一方面，多个(本实施例中为3个)突起部分23a从防尘过滤器容纳组件23的正面侧的外周上的预定位置向前延伸。每一个突起部分23a都可以固定压力组件20，以固定和支撑防尘过滤器21。压力组件20通过诸如螺钉20a的紧固装置固定在突起部分23a的端部。
如上所述，压力组件20包括诸如板簧的弹性体。压力组件20的近端固定在突起部分23a上，而自由端与防尘过滤器21的外周邻接。因此，朝向过滤器容纳组件23侧(即，朝向光轴)压紧防尘过滤器21。
在这种情况下，压电元件22在防尘过滤器21的背面侧的外周上的预定位置与接受器23c相邻接。因此，可以在光轴方向上控制防尘过滤器21和压电元件22的位置。然后，对防尘过滤器21进行固定和支撑，以通过压电元件22以气密的方式与防尘过滤器容纳组件23接合。
换句话说，由压力组件20迫使防尘过滤器容纳组件23通过压电元件22以气密的方式与防尘过滤器21接合。
顺便提及，如上所述，防尘过滤器容纳组件23和CCD盒24处于周边插槽24d和环状突起23d基本气密地相互嵌合的状态。同时，由压力组件20迫使防尘过滤器容纳组件23与防尘过滤器21通过压电元件22以气密的方式彼此接合。CCD盒24中的光学LPF 8A以基本上气密的方式设置在光学LPF 8A的正面侧的周边与CCD盒24的台阶24a之间。此外，图像采集元件5A通过低通滤波器容纳组件26设置在光学LPF 8A的背面侧上。光学LPF 8A和图像采集元件5A之间也基本保持气密。
因此，在光学LPF 8A和防尘过滤器21之间的空间中设置了预定间隙51a。光学LPF 8A的周边侧(即，CCD盒24、防尘过滤器容纳组件23以及防尘过滤器21)构成空间51b。该空间51b是朝向光学LPF 8A的外部延伸的密封空间。
空间51b被设定为大于间隙51a。密封空间51包括间隙51a和空间51b。如上所述，空间51由CCD盒24、防尘过滤器容纳组件23、防尘过滤器21以及光学LPF 8A以基本上气密的方式构成。
图4是表示第一相机体11A中的图像采集单元15A的光学系统的细节的示意图。图5是图像采集单元15A的放大垂直剖视图。
如图4所示，保护玻璃6设置在图像采集元件5A的表面前面。此外，光学LPF 8A和防尘过滤器21设置在保护玻璃6的前面。
在光学LPF 8A中，前侧的水晶板8a、红外线吸收玻璃8b、水晶板8c和水晶板8d层叠。水晶板8a的双折射方向为-45。水晶板8c的双折射方向为+45。水晶板8d的双折射方向为0。
水晶板8a和8c中的每一个都具有与图9所示的图像采集元件5A的像素间距(大约7μm)相对应的厚度，下文将对其进行说明。另一方面，水晶板8d的厚度是水晶板8a和8b厚度的平方根。当通过可互换透镜镜筒12的对象光通量在图像采集元件5A的光电转换表面5Aa上成像时，具有上述结构的光学LPF 8A可以防止出现波纹。
水晶板8a、8c和8d以及红外线吸收玻璃8b的折射率与玻璃的折射率相近，并且厚度为ts0。基于根据折射率和厚度ts0的有效光程长度，图像采集元件5A的光电转换表面5Aa位于对象光通量的成像位置。因此，由透镜镜筒12捕获的对象光通量可以在图像采集元件5A的光电转换表面5Aa上正确地成像，而不会出现像场弯曲像差。更严格来讲，保护玻璃6和防尘过滤器21的厚度也有助于改变有效光程长度。然而，保护玻璃6和防尘过滤器21在第一相机体和第二相机体中具有相同的厚度。因此，根据保护玻璃6和防尘过滤器21的有效光程长度在第一相机体和第二相机体之间没有差别。
另一方面，当保护玻璃6和防尘过滤器21在第一相机体和第二相机体之间具有不同的厚度和/或材料时，通过根据有效光程长度基于这种差异而发生的变化，改变补偿光学元件的厚度或材料，来校正像场弯曲像差。
图9是表示图像采集元件的像素间距(图像采集元件的像素数量)与对应光学LPF的厚度(在水晶板和LN元件的情况下)之间的关系的曲线图。如图9所示，当像素间距P减小时，对应光学LPF的厚度减小。根据相同像素间距P的LN元件的厚度大约是水晶板厚度的1/5至1/6。
另一方面，第二相机体11B具有图像采集单元15B的图像采集元件5B、光学LPF 8B和补偿光学元件9(其为补偿光学系统)，而不是如上所述的第一相机体11A中的图像采集元件5A和光学LPF 8A。其余结构都相同。图6是第二相机体11B中的图像采集单元15B的放大垂直剖视图。
图像采集元件5B的尺寸是4/3型的，这与图像采集元件5A的相同，并具有像素间距δ1，δ1是与基准像素间距δ0(大约7μm)不同的第二像素间距。图像采集元件5B的光电转换表面5Ba(图1B)与安装表面3a间隔开与安装表面3a和图像采集元件5A的光电转换表面5Aa(图1A)之间相同的距离。
根据图像采集元件5B(图6)的像素间距δ1，光学LPF 8B具有用于双折射对象光通量的厚度ts1。光学LPF 8B可以是水晶或者LN元件。
补偿光学元件9的厚度为ti1，用于对由于光学LPF 8B变为比厚度ts0薄的厚度ts1(图6)而导致的有效光程长度的变化量进行补偿。换句话说，补偿光学元件9是折射率基本上与水晶相等并且不具有双折射特性的光学元件，例如玻璃板。光学LPF 8B的厚度ts1与补偿光学元件9的厚度ti1之和被设定为与光学LPF 8A的厚度ts0相等。补偿光学元件9通过光学粘合剂固定在光学LPF 8B上。
此外，在图像采集单元15B中，通过可互换透镜镜筒12捕获的对象光通量可以在图像采集元件5B的光电转换表面5Ba上正确地成像，而不会出现像场弯曲像差和成像位置的偏离。
当第二相机体11B的图像采集元件5B的像素间距δ1小于基准像素间距δ0(其为7μm)时，即，当图像采集元件5B的像素数量多于图像采集元件5A的像素数量时，第二相机体11B的光学LPF 8B(其为水晶板)的厚度ts1比光学LPF 8A的厚度ts0要薄(图9)。这里，补偿光学元件9是具有根据厚度的减小量的厚度ti1的玻璃板，用于补偿由于光学LPF8B的厚度的减小而导致的有效光程长度的变化量。补偿光学元件9可以设置为与光学LPF 8B相分离，如图6所示。然而，例如，也可以通过使红外线吸收玻璃8b、保护玻璃6或者防尘滤波器21的厚度增加厚度ti1的量，来获得同样的效果。
另一方面，当第二相机体11B的图像采集元件5B的像素间距δ1大于基准像素间距δ0(其为7μm)时，即，当图像采集元件5B的像素数量少于图像采集元件5A的像素数量时，采用LN元件作为光学LPF 8B，以不再增加光学LPF的厚度。由于双折射特性，LN元件的厚度ts1根据像素间距的增大而急剧减小，如图9所示。然而，厚度是0.1mm或更大并且可以生产出这种厚度。然后，将厚度ti1与具有LN元件的光学LPF 8B的厚度减小量相等的补偿光学元件9粘接在光学LPF 8B上(但是，严格来讲，必须考虑LN元件和水晶之间的折射率的差异来确定补偿光学元件9的厚度ti1)。这使得对象能够在图像采集元件5B的光电转换表面5Ba(图1B)上的与图像采集元件5A相同的位置处正确地成像。第一相机体11A的光学LPF 8A的厚度在诸如第二相机体11B的其他非基准相机体中的光学LPF的厚度当中是最厚的。
如上所述，在将可互换透镜镜筒12安装到根据本实施例的数码相机系统中的第一相机体11A和第二相机体11B上时，采用具有不同厚度的光学LPF 8A或8B(其中光学LPF 8B较薄)，以根据像素间距对对象光通量进行双折射。在这种情况下，第一相机体11A是包括基准图像采集元件5A在内的基准相机体。第二相机体11B包括像素间距与第一相机体11A不同的图像采集元件5B。为了补偿由于厚度的减小而导致的成像位置的偏离，在第二相机体侧设置补偿光学元件9。所设置的补偿光学元件9使得对象光通量能够在图像采集元件5B的光电转换表面上正确地成像，而不会出现像场弯曲像差。
第二相机体11B侧的补偿光学元件9的厚度量与光学LPF 8B的厚度减少量相等。因此，第一相机体11A的图像采集单元15A和第二相机体11B的图像采集单元15B可以在各自的相机体中占据相同的空间。因此，可以容易地实现第一和第二相机体的结构的共用性。
在本实施例中，基准像素间距δ0为7μm。下面将说明设定该基准像素间距的方法。
如上所述，根据图像采集元件的像素间距来确定光学低通滤波器的厚度。然而，即使具有相同的像素间距，光学低通滤波器的厚度也还取决于材料。如图9所示，在包含水晶作为第一材料的低通滤波器和采用LN元件作为第二材料的低通滤波器之间，厚度有很大的差别。图9所示的像素数量针对的是4/3型图像采集元件。
另一方面，优选地使用薄的光学低通滤波器，以减小相机的尺寸。然而，太薄的光学低通滤波器难以制造，并且容易损坏，所以并不是优选的。难以制造用于像素间距δ小于大约6μm的图像采集元件的包含LN元件的光学低通滤波器。
因此，将大于与可以用第二材料(LN元件)制造的最小厚度相对应的像素间距的像素间距设定为基准像素间距。于是，通过使用第一材料(水晶)并根据基准像素间距来形成光学低通滤波器，即使对于具有不同像素间距的相机体，光学低通滤波器也可以具有最小的厚度。
换句话说，如图9所示，对于具有像素间距小于基准像素间距的图像采集元件的相机体，可以通过使用水晶(和与基准像素间距相对应的光学LPF相同的第一材料)来形成比与基准像素间距相对应的由水晶形成的光学LPF薄的光学LPF。因此，由于可以获得比与基准像素间距相对应的光学LPF更薄的光学LPF，所以可以通过补偿光学元件对有效光程长度进行补偿。
另一方面，如图9所示，当通过使用第一材料形成光学LPF时，图像采集元件的像素间距大于基准像素间距的相机体的光学LPF比基准相机体的厚。因此，不能对有效光程长度进行补偿。但是，由于以上述方式设定了基准像素间距，所以可以使用LN元件(其为第二材料)。从图9中显见，在这种情况下，即使当使用LN元件形成光学LPF时，该光学LPF也可以比与基准像素间距相对应的使用第一材料(水晶)形成的光学LPF薄。因此，可以通过补偿光学元件对有效光程长度进行补偿。
这样，该基准像素间距可以等于或大于与可以使用第二材料形成的最薄的光学LPF相对应的像素间距。因此，对于具有像素间距大于基准像素间距的图像采集元件的相机体，以及对于具有像素间距小于基准像素间距的图像采集元件的相机体，可以通过补偿光学元件对由于光学LPF的厚度变化而导致的有效光程长度的变化进行补偿。
当基准像素间距等于与可以使用第二材料形成的最薄的光学LPF相对应的像素间距时，可以实现下述的相机系统，而不会增加光学LPF和/或补偿光学元件的厚度，该相机系统与图像采集元件具有各种像素间距的相机体适配。
可以将数码相机的图像采集元件的像素数量设定为不同级别，例如300万像素、400万像素和500万像素。因此，基准像素间距可以稍微小于与可以使用第二材料形成的最薄的光学LPF相对应的像素间距。换句话说，仅需要使用第二材料来形成下述的光学LPF，该光学LPF与像素数量比基准相机体少的图像采集元件(具有较大的像素间距)的像素间距相对应。当通过这种方式设定基准像素间距时，可以进一步减小光学LPF和/或补偿光学元件的厚度。
以上述方式设定的基准像素间距数据是可互换镜头设计的设定基准。
下面将参照图7和8来说明根据本发明第二实施例的数码相机系统。
图7是根据本实施例的数码相机系统中的第一相机体中的图像采集单元15C的放大垂直剖视图。图8是该数码相机系统中的第二相机体中的图像采集单元15D的放大垂直剖视图。
与第一实施例类似，根据本实施例的数码相机系统也包括多个数码相机。一个数码相机包括图2中的具有多个可互换镜头的可互换透镜镜筒12和第一相机体11C，该第一相机体11C是基准相机体；另一数码相机包括可互换透镜镜筒12和第二相机体11D，该第二相机体11D是非基准相机体，并且可互换透镜镜筒12具有相同的规格，以分别可拆除地安装在第一相机体11C和第二相机体11D上。
除了所包含的图像采集单元15A的光学LPF 8A以外，第一相机体11C的结构与第一相机体11A的相同。除了包含在第二相机体11B中的图像采集单元中的光学LPF 8B和补偿光学元件9以外，第二相机体11D的结构与第二相机体11B的相同。因此，对相同的组件赋予相同的标号，并且以下仅对不同的部分进行说明。
第一相机体11C的图像采集单元15C包括具有基准相距间距δ0(大约7μm)的图像采集元件5A。光学LPF 8C和红外线消除滤镜(红外线吸收玻璃)8D设置在正面侧。
光学LPF 8C由水晶板构成，该水晶板具有与光学LPF 8A相同的双折射特性。为了防止出现波纹，根据图像采集元件5A的基准像素间距δ0来设定厚度ts2(图9)。光学LPF 8C是构造在诸如第二相机体11D的非基准相机体中的光学LPF当中最厚的。
红外线消除滤镜8D的折射率与水晶相同，但是不具有双折射特性。红外线消除滤镜8D被设定为具有足够用来吸收红外线的厚度ti2。
通过所安装的可互换透镜镜筒12捕获的对象光通量经过防尘玻璃21、红外线消除滤镜8D、光学LPF 8C和保护玻璃6，在图像采集元件5A的光电转换表面5Aa(图1A)上成像。考虑到有效光程长度根据光学LPF8C的折射率的变化量，将光电转换表面5Aa设置在不会出现像场弯曲像差的位置处。
另一方面，第二相机体11D的图像采集单元15D包括具有与基准像素间距δ0不同的像素间距δ1的图像采集元件5B。其前面设置了兼作光学LPF 8E和补偿光学系统的红外线消除滤镜(红外线吸收玻璃)8F。将图像采集元件5B的光电转换表面5Ba设置在与图像采集元件5A的光电转换表面5Aa相同的位置处。
光学LPF 8E具有与光学LPF 8C相同的双折射特性并包括水晶板或LN元件。为了防止出现波纹，根据图像采集元件5B的像素间距δ1，将厚度ts3设定为比厚度ts2薄。
红外线消除滤镜8F具有与水晶相同的折射率，但是不具有双折射特性。红外线消除滤镜8F具有足够用来吸收红外线的厚度ti3，用于补偿光学LPF 8E厚度的减少量。换句话说，红外线消除滤镜8F的厚度增加了光学LPF 8E和光学LPF 8C之间的厚度差的量。红外线消除滤镜8F和光学LPF 8E的厚度之和ti3+ts3被设定为大致等于红外线消除滤镜8D和光学LPF 8C的厚度之和ti2+ts2。因此，通过可互换透镜镜筒12捕获的对象光通量可以经过第二相机体11D中的防尘玻璃21、红外线消除滤镜8F、光学LPF 8E和保护玻璃6，在图像采集元件5B的光电转换表面5Ba(图1B)上正确地成像，而不会出现像场弯曲像差。
当应用于第二相机体11D的图像采集元件5B的像素间距δ1小于基准像素间距δ0时，与第一实施例相似，光学LPF 8E的厚度ts3变薄，而红外线消除滤镜8F的厚度ti3增大了厚度ts3的减小量。当应用于第二相机体11D的图像采集元件5B的像素间距δ1大于基准像素间距δ0时，与第一实施例相似，采用较薄的LN元件作为光学LPF 8E。厚度ts3很薄，但是仍然可以制造(0.1mm或更大)。红外线消除滤镜8F的厚度ti3增大了厚度ts3的减小量(其中，严格地说，必须考虑LN元件和水晶之间的折射率的差异来确定红外线消除滤镜8F的厚度ti3)。因此，红外线消除滤镜8F和光学LPF 8E的厚度之和基本不变，从而图像采集单元15C和图像采集单元15D占据了相同的空间量。第一相机体11C的光学LPF 8C的厚度是构造在诸如第二相机体11D的其它非基准相机体中的光学LPF当中最厚的。
如上所述，即使在根据本实施例的数码相机系统中也可以获得与第一实施例相同的效果。具有相同规格的可互换透镜镜筒12可以可拆除地安装到位于基准侧的第一相机体11C上，以及位于非基准侧的第二相机体11D上。它们两者的对象光通量可以在图像采集元件的光电转换表面的相同位置处成像，而不会出现像场弯曲像差。
根据该实施例，图像采集单元15C和15D占据了根据该实施例的相机体内的相同空间量。因此，可以在相同的条件下设置第一相机体11C和第二相机体11D中的其他组件。
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进行各种变化。此外，这些实施例包括了不同阶段的本发明，因此可以通过适当地组合所公开的多个结构要素来构成多种发明。
例如，如果可以解决在“本发明要解决的问题”部分中所描述的问题，则即使从实施例中所描述的全部结构要素中去除多个结构要素，去除了多个结构要素的结构也可以构成为发明。
工业适用性在根据本发明的可互换镜头的数码相机系统中，可以将具有相同规格的可互换镜头可拆除地安装在不同的相机体上，这些不同的相机体包括像素间距彼此不同的图像采集元件。因此，可以通过这些数码相机分别采集没有像场弯曲像差的图像。此外，可以按照相同的方式将与图像采集元件相关的组件设置在不同的相机体中。
本发明要求2003年5月13日在日本提交的日本专利申请No.2003-135005、2003年8月20日在日本提交的日本专利申请No.2003-296743，以及2003年6月20日在美国提交的美国专利申请S.N.10/600,363的优先权，并且在此通过引用并入其内容。
权利要求
1.一种可互换镜头的数码相机系统，其包括第一相机体，其包括第一图像采集元件和第一光学低通滤波器，该第一图像采集元件具有大约7μm的像素间距，该第一光学低通滤波器具有根据大约7μm的像素间距确定的厚度；可互换镜头，可拆除地安装在所述第一相机体上，并且具有校正所述第一图像采集元件的成像表面上的像场弯曲像差的功能；以及第二相机体，包括第二图像采集元件、第二光学低通滤波器和补偿光学系统，可以将所述可互换镜头可拆除地安装到该第二相机体上，该第二图像采集元件具有与大约7μm的像素间距不同的像素间距以及比所述第一图像采集元件多的像素数量，该第二光学低通滤波器具有根据该第二图像采集元件的像素间距确定的厚度，并且比所述第一光学低通滤波器薄，该补偿光学系统用于校正由于所述第一光学低通滤波器和第二光学低通滤波器的厚度差异而导致的光程长度的差异。
2.根据权利要求1所述的可互换镜头的数码相机系统，其中所述第一和第二光学低通滤波器是具有双折射特性的光学元件，而所述补偿光学系统不具有双折射特性。
3.根据权利要求2所述的可互换镜头的数码相机系统，其中所述第一和第二光学低通滤波器由水晶构成。
4.根据权利要求1所述的可互换镜头的数码相机系统，其中所述补偿光学系统的折射率与所述第二光学低通滤波器的折射率相近。
5.根据权利要求1所述的可互换镜头的数码相机系统，其中所述第二光学低通滤波器的厚度与所述补偿光学系统的厚度的总和基本上与所述第一光学低通滤波器的厚度相等。
6.一种可互换镜头的数码相机系统，其包括第一相机体，其包括第一图像采集元件和第一光学低通滤波器，该第一图像采集元件具有第一像素间距，该第一光学低通滤波器具有根据该第一图像采集元件的第一像素间距确定的厚度；可安装在所述第一相机体上的可互换镜头，当将该可互换镜头安装在所述第一相机体上时，该可互换镜头具有优化所述第一图像采集元件的成像表面上的像场弯曲像差的校正功能；以及其上可以安装所述可互换镜头的第二相机体，包括第二图像采集元件、第二光学低通滤波器和补偿光学系统，该第二图像采集元件具有与所述第一像素间距不同的第二像素间距，该第二光学低通滤波器具有根据该第二像素间距确定的厚度，并且比所述第一光学低通滤波器薄，该补偿光学系统用于校正由于所述第一光学低通滤波器和第二光学低通滤波器的厚度差异而导致的该第二图像采集单元的成像表面上的像场弯曲像差。
7.根据权利要求6所述的可互换镜头的数码相机系统，其中所述第一像素间距为大约7μm。
8.根据权利要求6所述的可互换镜头的数码相机系统，其中所述第二像素间距比所述第一像素间距窄。
9.根据权利要求6所述的可互换镜头的数码相机系统，其中所述第二图像采集元件具有比所述第一图像采集元件更多的像素数量。
10.一种可互换镜头的数码相机系统，其包括可互换镜头，对该可互换镜头进行光学像差校正，以与基准相机体适配；以及其上可以安装所述可互换镜头的相机体，具有图像采集元件、该图像采集元件的照相光路中的光学元件，以及与该光学元件一起设置在该照相光路中的补偿光学元件，以校正由于所述可互换镜头和所述光学元件的组合而导致的像差。
11.根据权利要求10所述的可互换镜头的数码相机系统，其中所述可互换镜头被设计为与所述基准相机体相结合，以使像场弯曲相差最小。
12.一种可互换镜头的数码相机系统，其包括第一相机体，包括第一光学低通滤波器；可互换镜头，与所述第一相机体适配，并被设置为使得其光学特性可以校正由于所述第一光学低通滤波器而导致的像差；以及其上可以安装所述可互换镜头的第二相机体，包括第二光学低通滤波器和补偿光学系统，该第二光学低通滤波器比所述第一光学低通滤波器薄，该补偿光学系统用于校正所述第一光学低通滤波器和第二光学低通滤波器的厚度差。
13.根据权利要求12所述的可互换镜头的数码相机系统，其中所述第一和第二光学低通滤波器是具有双折射特性的光学元件，而所述补偿光学系统是不具有双折射特性的光学元件。
14.一种相机体，其上可以安装用于校正像差以适于基准相机体的可互换镜头，该相机体包括图像采集元件，其具有与所述基准相机体中的图像采集元件不同的像素间距；光学低通滤波器，设置在照相光路中，并具有根据所述图像采集元件的像素间距的厚度；以及补偿光学系统，用于校正由于所述可互换镜头和所述光学低通滤波器的组合而导致的像差。
15.一种可互换镜头，其可拆除地安装在多个相机体上，该可互换镜头包括镜头侧安装部分，用于与相机体的安装部分接合；以及照相光学系统，用于对所述多个相机体中的最厚的光学低通滤波器，优化图像采集表面上的像差。
16.根据权利要求15所述的可互换镜头，其中对于具有所述最厚的光学低通滤波器的相机体，使图像采集表面上的像场弯曲像差最小。
17.根据权利要求16所述的可互换镜头，其中所述光学低通滤波器具有与像素间距大约为7μm的图像采集元件相对应的厚度。
18.根据权利要求15所述的可互换镜头，其中所述最厚的光学低通滤波器包含水晶。
19.一种可拆除地安装在多个相机体上的可互换镜头，其包括镜头侧安装部分，用于与相机体的安装部分接合；以及照相光学系统，用于对所述多个相机体中具有最厚的光学低通滤波器的相机体的图像采集表面上的像差进行优化。
20.一种可拆除地安装在多个相机体上的可互换镜头，其包括镜头侧安装部分，用于与相机体的安装部分接合；以及照相光学系统，用于对所述多个相机体中的下述相机体的图像采集表面上的像差进行优化，这些相机体具有厚度与像素间距大约为7μm的图像采集元件相对应的光学低通滤波器。
21.一种相机体，其上可以可拆除地安装在光学上为基准相机体设计的可互换镜头，该相机体包括可互换镜头安装部分；图像采集元件；以及补偿光学系统，其设置在所述可互换镜头安装部分和所述图像采集元件之间，以使得所述可互换镜头安装部分和所述图像采集元件之间的光程长度与所述基准相机体的光程长度相等。
22.根据权利要求21所述的相机体，其中所述补偿光学系统的折射率基本上与所述基准相机体中的光学低通滤波器的折射率相等。
23.根据权利要求21所述的相机体，其中所述相机体在所述可互换镜头安装部分和所述图像采集元件的图像采集表面之间具有光学低通滤波器，并且所述补偿光学系统对所述基准相机体中的光学低通滤波器和所述相机体中的光学低通滤波器之间的光程长度差进行补偿。
24.根据权利要求23所述的相机体，其中所述补偿光学系统的厚度基本上与所述基准相机体中的光学低通滤波器和所述相机体中的光学低通滤波器之间的厚度差相等。
25.根据权利要求23所述的相机体，其中所述相机体中的光学低通滤波器的厚度与所述基准相机体中的光学低通滤波器的厚度不同。
26.根据权利要求25所述的相机体，其中所述相机体中的光学低通滤波器比所述基准相机体中的光学低通滤波器薄。
27.一种基准相机体，其包括可互换镜头安装部分，用于安装可互换镜头；图像采集元件；以及光学低通滤波器，位于所述可互换镜头安装部分和所述图像采集元件的图像采集表面之间，其中所述基准相机体是可以安装可互换镜头的多个相机体之一，并且是该可互换镜头的基准，并且所述光学低通滤波器是所述多个相机体当中的光学低通滤波器中最厚的。
28.一种基准相机体，其包括可互换镜头安装部分，用于安装可互换镜头；图像采集元件；以及光学低通滤波器，位于所述可互换镜头安装部分和所述图像采集元件的图像采集表面之间，其中所述基准相机体是可以安装可互换镜头的多个相机体之一，并且是该可互换镜头的基准，并且通过所述光学低通滤波器和所述可互换镜头的组合来优化所述图像采集元件的图像采集表面上的像差。
29.根据权利要求28所述的基准相机体，其中所述光学低通滤波器的厚度是根据像素间距大约为7μm的图像采集元件来确定的。
30.根据权利要求28所述的基准相机体，其中所述光学低通滤波器是水晶。
31.一种可互换镜头的数码相机系统，其包括第一相机体，其包括具有预定功能的第一光学元件；可互换镜头，与所述第一相机体适配，具有被设计用来校正所述第一相机体的像差的光学特性；以及第二相机体，其上可以安装所述可互换镜头，该第二相机体具有第二光学元件，其具有与所述第一光学元件相同的功能，并且比所述第一光学元件薄；以及补偿光学系统，用于校正所述第一光学元件和第二光学元件之间的厚度差。
32.一种可互换镜头的数码相机系统，其包括第一相机体，其包括第一图像采集元件和第一光学低通滤波器，该第一图像采集元件具有第一像素间距，该第一光学低通滤波器具有根据该第一图像采集元件的第一像素间距确定的厚度，并且使用第一材料形成；可互换镜头，其可以安装在所述第一相机体上，并且当将该可互换镜头安装在所述第一相机体上时，其具有对所述第一图像采集元件的成像表面上的像场弯曲像差进行优化的校正功能；以及其上可以安装所述可互换镜头的第二相机体，包括第二图像采集元件、第二光学低通滤波器，以及补偿光学系统，该第二图像采集元件具有与所述第一像素间距不同的第二像素间距，该第二光学低通滤波器具有根据该第二像素间距确定的厚度，并且比所述第一光学低通滤波器薄，并且使用第二材料形成，该补偿光学系统用于校正该第二图像采集元件的成像表面上的像场弯曲像差，该像场弯曲像差是在将所述可互换镜头安装到该第二相机体上时，由于所述第一光学低通滤波器和第二光学低通滤波器之间的厚度差而导致的，其中所述第一光学低通滤波器的厚度基本上等于可以使用所述第二材料形成的光学低通滤波器的最小厚度与所述补偿光学系统的厚度之和。
33.根据权利要求32所述的数码相机系统，其中所述第一材料是水晶。
34.根据权利要求32所述的数码相机系统，其中所述第二材料是铌酸锂。
35.一种可互换镜头的数码相机系统，其包括可互换镜头，其可拆除地安装在相机体上；以及基准相机体，其为所述可互换镜头的设计基准，包括基准图像采集元件和光学低通滤波器，该基准图像采集元件具有基准像素间距，该光学低通滤波器具有根据该基准像素间距确定的厚度，其中所述基准像素间距等于或大于与最小厚度相对应的像素间距，该最小厚度可以使用第一材料和第二材料当中的第二材料来形成，其中该第一材料可以是光学低通滤波器的材料，而对于相同的像素间距，该第二材料可以用来形成比由第一材料形成的薄的光学低通滤波器。
36.根据权利要求35所述的数码相机系统，其中所述第一材料是水晶。
37.根据权利要求35所述的数码相机系统，其中所述第二材料是铌酸锂。
38.根据权利要求35所述的数码相机系统，其中所述基准像素间距基本上等于与最小厚度相对应的像素间距，该最小厚度使用所述第二材料形成。
39.一种相机体，用于具有可互换镜头的数码相机系统，该相机体包括可互换镜头安装部分，用于安装可互换镜头；图像采集元件，其具有预定的像素间距；以及光学低通滤波器，其设置在所述可互换镜头安装部分和所述图像采集元件之间，并具有根据所述预定的像素间距确定的厚度；其中所述基准像素间距等于或大于与最小厚度相对应的像素间距，该最小厚度可以使用第一材料和第二材料当中的第二材料来形成，其中该第一材料可以是光学低通滤波器的材料，而对于相同的像素间距，该第二材料可以用来形成比由第一材料形成的薄的光学低通滤波器，并且所述基准像素间距是所述可互换镜头的设计基准。
全文摘要
本发明的数码相机系统包括可互换透镜镜筒，以及具有其上可以安装该可互换透镜镜筒的第一相机体的数码相机，或者具有第二相机体的另一数码相机。第一相机体包括具有基准像素间距的第一图像采集元件和第一光学低通滤波器LPF。第二相机体包括具有与基准像素间距不同的像素间距的第二图像采集元件、第二光学LPF以及补偿光学元件。该补偿光学元件是没有双折射特性的玻璃板，用于补偿由于第二光学LPF相对于第一光学LPF的厚度减小而导致的光程长度的变化量。本数码相机系统使得能够更换可互换镜头，而不会在具有不同像素间距的相机体之间产生各种像差。
文档编号H04N5/335GK101027898SQ200480012669
公开日2007年8月29日 申请日期2004年5月12日 优先权日2003年5月13日
发明者川合澄夫 申请人:奥林巴斯株式会社