JP2005141006A - 望遠鏡本体および望遠鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者の視度の違いによって生じた、接眼光学系を介して観察する像と撮像素子が撮像する被写体像とのピントずれを簡単な操作で確実に較正することができる望遠鏡本体および望遠鏡を提供すること。
【解決手段】本発明の地上望遠鏡本体１は、対物光学系１１と、ピントリング３２とフォーカスレンズ３１とを有する合焦手段３と、ＣＣＤ撮像素子１６と、フォーカスレンズ３１を経た光路Ｌ_１を、接眼光学系へ向かう第１光路Ｌ_２とＣＣＤ撮像素子１６へ向かう第２光路Ｌ_３とに分岐させるビームスプリッター５６とを備える。較正手段は、使用者が接眼光学系を介して観察する像のピントを合わせた状態で、フォーカス駆動手段により縮小光学系１８を光軸方向に駆動しつつコントラスト検出方式等によって焦点検出を行うことにより、使用者の視度の違いによって生じた、結像位置とＣＣＤ撮像素子１６の受光面との位置ずれを較正する。
【選択図】図４

Description

本発明は、望遠鏡本体および望遠鏡に関する。

アイピースから覗いた観察像と同じ電子画像を撮影可能なデジタル撮影機能付きの望遠鏡（地上望遠鏡）が知られている（例えば、特許文献１参照）。デジタル撮影機能付き望遠鏡は、対物光学系およびフォーカスレンズを経た光をビームスプリッターで分岐させ、分岐した一方の光を接眼光学系へ導き、他方の光を例えばＣＣＤ撮像素子等の撮像素子へ導くように構成されている。

このようなデジタル撮影機能付き望遠鏡では、使用者の遠視・近視等の視度の違いにより、アイピースから覗いて観察する観察像と、撮像素子で撮像する被写体像とのピントずれを生じる場合がある。すなわち、アイピースから覗いた像のピントが合っている状態でも、撮影した画像にピントずれが生じる場合がある。

このピントずれをなくすために、特許文献１に記載のＤＶ付きフィールドスコープは、接眼レンズ側に設けられた視度調節リングを操作して接眼レンズ群を移動させて、焦点板に付された目盛（撮影範囲枠）が明確に見えるようにする視度調整操作を行うことにより、個人差による視度差を補正するように構成されている（特許文献１の段落番号００３４参照）。

しかしながら、特許文献１に記載のＤＶ付きフィールドスコープでは、上記のような視度調整操作が煩わしく、使い勝手が良くないという問題がある。さらに、アイピースから覗いたときの観察像は視度調整操作を行わなくてもピントリングの操作によりピントが合わせられるので、煩わしい視度調整操作を怠ったり忘れたりしてしまいがちになり、その結果、撮影した画像がピントずれになってしまうという問題もある。

登録実用新案第３０７４６４２号公報

本発明の目的は、使用者の視度の違いによって生じた、接眼光学系を介して観察する観察像と撮像素子が撮像する被写体像とのピントずれを簡単な操作で確実に較正することができる望遠鏡本体および望遠鏡を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
（１） 対物光学系と、
ピント合わせを行う際に操作するピント操作部材と、前記ピント操作部材の操作によって光軸方向へ移動するフォーカスレンズとを有する合焦手段と、
前記対物光学系および前記フォーカスレンズを介して形成される被写体像を撮像する撮像素子と、
前記フォーカスレンズを経た光路を、接眼光学系へ向かう第１光路と前記撮像素子へ向かう第２光路とに分岐させるビームスプリッターとを備えた望遠鏡本体であって、
使用者の視度の違いによって生じた、前記被写体像の結像位置と前記撮像素子の受光面との位置ずれを較正する較正手段を備え、
前記較正手段は、前記結像位置を前記受光面に対し光軸方向に相対的に移動させるフォーカス駆動手段と、前記結像位置が前記受光面に合う状態を検出する焦点検出手段と、前記フォーカス駆動手段の作動を制御する制御手段とを有し、使用者が前記ピント操作部材を操作することにより前記接眼光学系を介して観察する観察像のピントを合わせた状態で、前記焦点検出手段の検出結果に基づき前記結像位置が前記受光面に合うように前記フォーカス駆動手段を作動させることにより、較正を行うことを特徴とする望遠鏡本体。

これにより、使用者の視度の違いによって生じた、接眼光学系を介して観察する観察像と撮像素子が撮像する被写体像とのピントずれを簡単な操作で確実に較正することができる望遠鏡本体を提供することができる。

（２） 前記結像位置と前記受光面との位置ずれを較正する較正モードに設定可能なモード設定手段と、使用者が前記接眼光学系を介して観察した観察像のピント合わせをし終えたことを入力する入力手段とをさらに備え、
前記較正モードに設定されているとき、前記較正手段は、使用者が前記接眼光学系側のピント合わせをし終えたことが前記入力手段を介して入力されるのを待って、較正を行う上記（１）に記載の望遠鏡本体。
これにより、較正の操作をより簡単で分かり易いものとすることができる。

（３） 前記焦点検出手段は、前記撮像素子の出力信号に基づくコントラスト検出方式により、前記結像位置が前記受光面に合う状態を検出する上記（１）または（２）に記載の望遠鏡本体。

これにより、焦点検出手段の構成の簡素化が図れるとともに、正確な焦点検出を行うことができ、その結果、より高い精度で較正を行うことができる。

（４） 前記第２光路に配置された焦点調節光学系をさらに備える上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の望遠鏡本体。
これにより、簡単な構造でフォーカス駆動手段を構成することができる。

（５） 前記フォーカス駆動手段は、前記撮像素子に対し前記焦点調節光学系を相対的に光軸方向へ移動させるものである上記（４）に記載の望遠鏡本体。
これにより、簡単な構造でフォーカス駆動手段を構成することができる。

（６） 前記撮像素子は、その受光面の位置が、第１光路内の所定位置に定めた予定焦点位置と光学的に等価な位置になるように配置されている上記（５）に記載の望遠鏡本体。
これにより、較正をより高い精度で行うことができる。

（７） 前記較正手段が行った較正の較正量を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記較正手段は、前記記憶手段に記憶された較正量に基づいて前記フォーカス駆動手段を作動可能である上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の望遠鏡本体。

これにより、較正を１回行った後は、次回に使用する際、極めて簡単かつ迅速に較正を行うことができる。

（８） 前記記憶手段は、複数人の使用者に対する較正量を記憶可能であり、
前記複数人の使用者のうちのいずれが使用するかを特定する使用者特定手段をさらに備え、
前記使用者特定手段によって使用者が特定されたとき、前記較正手段は、前記記憶手段に記憶された当該使用者に対応する較正量に基づいて前記フォーカス駆動手段を作動させる上記（７）に記載の望遠鏡本体。

これにより、複数人の使用者が望遠鏡を共用する場合、各人ごとに較正量を記憶することができ、使い勝手が良い。

（９） 前記対物光学系を含む前記対物光学系から前記撮像素子の受光面までの間に配置された光学系全系で前記撮像素子の撮像光学系が構成され、この撮像光学系の焦点距離が、３５ｍｍフィルム判換算で８００ｍｍ以上である上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の望遠鏡本体。

撮像光学系の焦点距離が上記のような範囲にある場合、本発明の効果がより顕著に発揮される。

（１０） 対物光学系と、
ピント合わせを行う際に操作するピント操作部材と、前記ピント操作部材の操作によって光軸方向へ移動するフォーカスレンズとを有する合焦手段と、
前記対物光学系および前記フォーカスレンズを介して形成される被写体像を撮像する撮像素子と、
前記フォーカスレンズを経た光路を、接眼光学系へ向かう第１光路と前記撮像素子へ向かう第２光路とに分岐させるビームスプリッターとを備えた望遠鏡本体であって、
前記第１光路を介して形成される観察像の結像位置と、前記第１光路内に定めた所定の予定焦点位置とのずれ量に対応して、前記第２光路を介して形成される被写体像の結像位置と前記撮像素子の受光面との位置ずれを較正する較正手段を備え、
前記較正手段は、前記被写体像の結像位置を前記受光面に対し光軸方向に相対的に移動させるフォーカス駆動手段と、
前記受光面上における前記被写体像の合焦状態を検出する焦点検出手段と、前記フォーカス駆動手段の作動を制御する制御手段とを有し、
使用者が前記ピント操作部材を操作することにより前記接眼光学系を介して観察する観察像のピントを合わせた状態で、前記焦点検出手段の検出結果に基づき前記被写体像の結像位置が前記受光面に合うように前記フォーカス駆動手段を作動させることにより、較正を行うことを特徴とする望遠鏡本体。

これにより、使用者の視度の違いによって生じた、接眼光学系を介して観察する観察像と撮像素子が撮像する被写体像とのピントずれを簡単な操作で確実に較正することができる望遠鏡本体を提供することができる。

（１１） 前記撮像素子は、その受光面の位置が前記予定焦点位置と光学的に等価な位置になるように配置される一方、
前記フォーカス駆動手段は、前記ビームスプリッターと前記撮像素子との間に配置された焦点調節光学系を有し、この焦点調節光学系を駆動する上記（１０）に記載の望遠鏡本体。

これにより、簡単な構造でフォーカス駆動手段を構成することができるとともに、較正をより高い精度で行うことができる。

（１２） 上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の望遠鏡本体と、接眼光学系とを有することを特徴とする望遠鏡。

これにより、使用者の視度の違いによって生じた、接眼光学系を介して観察する観察像と撮像素子が撮像する被写体像とのピントずれを簡単な操作で確実に較正することができる望遠鏡を提供することができる。

本発明によれば、使用者の視度の違いによって生じた、接眼光学系を介して観察する観察像と撮像素子が撮像する被写体像とのピントずれを簡単な操作で確実に較正することができる望遠鏡本体および望遠鏡を提供することができる。

以下、本発明の望遠鏡本体および望遠鏡を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の地上望遠鏡本体の実施形態を示す斜め前方から見た斜視図、図２は、図１に示す地上望遠鏡本体を斜め後方から見た斜視図、図３は、図１に示す地上望遠鏡本体の操作スイッチ類の配置を示す図、図４は、図１に示す地上望遠鏡本体の断面側面図、図５は、本発明の地上望遠鏡の光学系を示す斜視図、図６は、プリズムユニットを図４と反対側から見た側面図、図７は、図１に示す地上望遠鏡本体のブロック図である。

これらの図に示す本発明の地上望遠鏡本体１は、アイピース２と組み合わせることにより、地上望遠鏡（スポッティングスコープ）１０を構成するものである。地上望遠鏡１０は、例えば野鳥観察などの目的に好適に用いることができる。

図１に示すように、地上望遠鏡本体１は、対物光学系１１を内蔵した鏡筒１２と、鏡筒１２の基端側に設けられた筐体１３とを有している。筐体１３の正面側上方には、ピント操作部材としてのピントリング３２が回転可能に設置されている。

図２に示すように、筐体１３の背面側には、アイピース２を着脱自在に装着可能な円筒状のアイピース取付口１４と、ディスプレイ１５と、各種の操作スイッチ類４とが設置されている。

アイピース取付口１４には、図５に示すような、接眼光学系２１を内蔵したアイピース２を着脱自在に装着することができる。アイピース２を焦点距離の異なる他のアイピースに交換することにより、地上望遠鏡１０の倍率を変更することができる。また、アイピース取付口１４には、可変焦点式（ズームタイプ）のアイピースを装着することもできる。

図示の構成では、アイピース取付口１４に装着されたアイピース２の光軸が対物光学系１１の光軸に対し上向きに所定角度傾斜するアングルタイプの地上望遠鏡となっているが、これに限らず、本発明は、両者が平行とされたストレートタイプのものにも適用することができる。

ディスプレイ１５は、例えば液晶表示素子などで構成されている。ディスプレイ１５には、メニュー画面、各種モードの設定画面や、後述するＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子１６で撮像した画像などを表示することができる。

図３に示すように、操作スイッチ類４としては、電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるメインスイッチ４１と、レリーズボタン４２と、メニューキー４３と、ディスプレイ１５のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるディスプレイキー４４と、ディスプレイ１５に表示されるカーソル等を移動させる上方向キー４５１、下方向キー４５２、左方向キー４５３および右方向キー４５４からなる４方向キー４５と、選択した内容を確定するＯＫボタン（入力手段）４６とが設けられている。

さらに、操作スイッチ類４としては、使用者を特定する使用者特定手段としての使用者特定キー４７が設けられている。使用者特定キー４７は、Ｕ１ボタン４７１、Ｕ２ボタン４７２およびＵ３ボタン４７３で構成されている。本発明の地上望遠鏡本体１は、後述するように、使用者の視度の違いによって生じた、接眼光学系２１を介して観察する観察像とＣＣＤ撮像素子１６が撮像する被写体像とのピントずれを較正する較正手段を備えているとともに、複数人（本実施形態では３人）の使用者に対する較正量をＵ１ボタン４７１、Ｕ２ボタン４７２およびＵ３ボタン４７３にそれぞれ関連付けて記憶可能になっている。そして、較正を済ませた３人のうちのいずれかが地上望遠鏡本体１を再び使用する場合には、使用者特定キー４７の３個のボタンのうちの自分に割り当てられたボタンを押すことにより、記憶された較正量を読み出して較正を行うことができる。

図４に示すように、鏡筒１２の先端付近には、対物光学系１１が設置されている。また、筐体１３内には、フォーカスレンズ（焦点調節レンズ）３１が対物光学系１１と同軸上に設置されている。フォーカスレンズ３１は、ピントリング３２を回転操作することによって光軸方向へ移動し、これによりピント合わせを行うことができる。ピントリング３２の回転運動をフォーカスレンズ３１の直進運動に変換するフォーカスレンズ移動機構３３（図示せず）としては、例えば円筒カム機構や送りねじ機構などを用いることができる。フォーカスレンズ３１と、ピントリング３２と、フォーカスレンズ移動機構３３とで、合焦手段３が構成される。

筐体１３内におけるフォーカスレンズ３１の後方には、プリズムユニット５が設置されている。プリズムユニット５は、第１の直角プリズム５１と、第２の直角プリズム５２と、第３の直角プリズム５３と、第４の直角プリズム５４と、プリズム５５とを有している。

第１の直角プリズム５１の短辺側の面と第２の直角プリズム５２の長辺側の面とは接合されており、この接合面がビームスプリッター５６を構成している。また、図５に示すように、プリズム５５には、接眼光学系２１（アイピース取付口１４）へ向かう光が出射する出射面５５１が設けられている。

図４に示すように、対物光学系１１およびフォーカスレンズ３１を経た光は、まず、第１の直角プリズム５１へ入射する。この光の光路Ｌ_１は、ビームスプリッター５６にて、接眼光学系２１へ向かう第１光路Ｌ_２と、ＣＣＤ撮像素子１６へ向かう第２光路Ｌ_３とに分岐する。

接眼光学系２１へ向かう第１光路Ｌ_２は、ビームスプリッター５６での反射と、第１の直角プリズム５１の他方の短辺側の面での反射とにより、１８０°向きが変わる。図６に示すように、第１光路Ｌ_２は、第３の直角プリズム５３にて２回反射して再度１８０°向きが変わり、さらにプリズム５５にて２回反射することにより上向きに傾斜し、出射面５５１より出射して接眼光学系２１へ向かうように構成されている。

第１の直角プリズム５１と第３の直角プリズム５３とは、正立光学系（ポロプリズム）を構成する。これにより、アイピース２において正立像を観察することができる。

図４に示すように、ＣＣＤ撮像素子１６へ向かう第２光路Ｌ_３は、ビームスプリッター５６を透過して第４の直角プリズム５４内へ進み、第４の直角プリズム５４にて２回反射することにより１８０°向きが変わって前方へ進む。

筐体１３内には、さらに、ＣＣＤ撮像素子１６と、光学フィルターユニット１７と、縮小光学系１８とが設置されている。

ＣＣＤ撮像素子１６は、第２光路Ｌ_３に沿って進んだ光を受光する位置に配置されており、対物光学系１１およびフォーカスレンズ３１により得られた像を撮像可能になっている。これにより、地上望遠鏡１０では、アイピース２での観察像と同じ電子画像をＣＣＤ撮像素子１６によって撮影することができる。なお、撮像素子としては、ＣＣＤ撮像素子１６に限らず、例えばＣＭＯＳセンサー等を用いてもよい。

光学フィルターユニット１７は、ＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１側に重ねて設置されている。この光学フィルターユニット１７は、光学ローパスフィルターと、赤外線カットフィルターとが積層されてなるものである。光学ローパスフィルターは、被写体光の空間周波数の中から、ＣＣＤ撮像素子１６の画素間隔で決まる標本化空間周波数に近い空間周波数成分を低減させるものである。光学ローパスフィルターを設けたことにより、偽色（モアレ）が生じるのを防止することができる。また、赤外線カットフィルターは、赤外波長成分を除去するものである。赤外線カットフィルターを設置したことにより、ＣＣＤ撮像素子１６が人間の目に見えない赤外光を受光してしまうのを防止することができる。

第４の直角プリズム５４と、ＣＣＤ撮像素子１６および光学フィルターユニット１７との間には、縮小光学系１８が設置されている。フォーカスレンズ３１からの、第２光路Ｌ_３を通った光束は、縮小光学系１８によってＣＣＤ撮像素子１６のサイズに合うように縮小され、ＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１上に結像する。

以上説明したように、地上望遠鏡本体１では、対物光学系１１を含む対物光学系１１からＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１までの間に配置された光学系全系、すなわち、対物光学系１１、フォーカスレンズ３１、ビームスプリッター５６、縮小光学系１８および光学フィルターユニット１７によって、ＣＣＤ撮像素子１６に対する撮像光学系が構成される。

この撮像光学系の焦点距離は、３５ｍｍフィルム判換算で８００ｍｍ以上であるのが好ましい。ここで、３５ｍｍフィルム判換算の焦点距離とは、ＣＣＤ撮像素子１６の有効受光面を３５ｍｍ銀塩フィルムカメラのフィルム露光面（３６ｍｍ×２４ｍｍ）の面積に拡大したとき、その拡大受光面に同じ画角で被写体像を結像させるような焦点距離を言う。

また、この撮像光学系の焦点距離の上限は特にないが、実際に実用されると想定される本発明の望遠鏡における撮像光学系の焦点距離としては、３５ｍｍフィルム判換算で２００００ｍｍ以下程度である。

縮小光学系１８は、その光軸方向へ移動可能に設置されており、縮小光学系駆動機構１９の駆動により縮小光学系１８が光軸方向へ移動するように構成されている（図７参照）。本実施形態における縮小光学系駆動機構１９は、その詳細な図示を省略するが、送りねじとこれを回転させるステッピングモータとを用いて縮小光学系１８を直進駆動する構造になっている。縮小光学系駆動機構１９の作動は、縮小光学系駆動コントローラ（制御手段）６８により制御される。

縮小光学系１８が光軸方向へ移動すると、対物光学系１１およびフォーカスレンズ３１を介して形成される被写体像の結像位置がＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１に対して光軸方向に移動する。すなわち、縮小光学系１８は、撮像素子１６の受光面１６１上における被写体像の合焦状態を調節する撮像素子用の焦点調節光学系として機能する。また、縮小光学系駆動機構１９は、被写体像の結像位置を受光面１６１に対し光軸方向に相対的に移動させるフォーカス駆動手段として機能する。

なお、本発明におけるフォーカス駆動手段としては、上記の構成に限らず、ＣＣＤ撮像素子１６を光軸方向に移動することによって結像位置を受光面１６１に対し相対的に移動させるように構成されたものでもよい。本実施形態においては、構成の簡単化を優先し、縮小光学系１８を移動させて焦点調節を行うようにしている。

縮小光学系１８に対しては、縮小光学系１８が基準位置Ｐｓにあるのを検出する位置センサ６９が設けられている。位置センサ６９の出力信号は、縮小光学系駆動コントローラ６８に入力される。縮小光学系１８が基準位置Ｐｓにあるとき、受光面１６１は、アイピース２の視野枠２２（予定焦点位置）と光学的に等価な位置に位置する。

図７に示すように、地上望遠鏡本体１は、電気的回路構成として、制御手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）６１と、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）６２と、撮像信号処理回路６３と、タイミングジェネレータ６４と、ＪＰＥＧ回路（画像データ圧縮回路）６５と、メモリインターフェース６６と、記憶手段としてのＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）６７とを有している。また、筐体１３内には、メモリーカード（記録媒体）１００を装填可能なスロット（図示せず）が設けられている。

ＣＰＵ６０は、予め記憶されたプログラムや操作スイッチ類４からの入力信号に基づいて地上望遠鏡本体１を統括的に制御するものであり、撮影制御、縮小光学系駆動コントローラ６８に対する制御等の各種動作制御を行う。

ＤＳＰ６１は、ＣＣＤ撮像素子１６の駆動制御およびＣＣＤ撮像素子１６からの画素信号から画像データを生成したり、画像データの圧縮処理やメモリーカード１００への画像データ記録処理など、画像処理および画像記録の処理動作を統括して制御するプロセッサであり、ＣＰＵ６０と接続され相互に通信して制御の連携が可能な構成となっている。

ＳＤＲＡＭ６２には、画像データ生成等の作業を行う作業領域や、ディスプレイ１５用領域等が予め定められている。

タイミングジェネレータ６４は、ＤＳＰ６１の制御に基づき、ＣＣＤ撮像素子１６、撮像信号処理回路６３、縮小光学系駆動コントローラ６８に対してサンプルパルスなどを出力し、これらの動作制御を行う。

さて、このような地上望遠鏡１０では、使用者の視度が理想的に設計値に一致している場合には、ピントリング３２を回してピント合わせをしたとき、観察像の結像位置（空中像）が視野枠２２の位置に来たときにアイピース２から覗いた観察像のピントが合うと認識できるように設計されている。別言すると、使用者は、視野枠２２の位置（予定焦点位置）に形成される像が明瞭に見えるように、ピントリング３２を回してピント合わせを行うように設計されている。前述したように、縮小光学系１８が基準位置ＰｓにあるときのＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１は視野枠２２の位置（予定焦点位置）と光学的に等価な位置にあるので、この状態ではＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１にも被写体像が結像している。よって、この状態で撮影を行えば、ピントの合った画像を撮影することができる。

しかしながら、使用者の視度は人によって異なり、また同じ使用者でも、眼精疲労や使用状況等によっても変化する。さらには使用者自身の目の焦点調節機能もある。したがって、使用者がアイピース２から覗いて、観察像のピントが合っていると認識している状態において、そのときのフォーカスレンズ３１の位置による観察像の位置は、視野枠２２の位置とは必ずしも一致せずに、視野枠２２の位置から前後にずれる。これに伴って、撮像光学系によって形成される被写体像の位置もＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１からずれた位置となる。この被写体像の結像位置のずれが、撮像光学系の焦点深度を越えてしまうと、使用者がアイピース２から覗いて観察した状態ではピントが合っていると認識していても、ＣＣＤ撮像素子１６で撮像した画像ではピントがずれてボケた画像になってしまうという問題がある。

上述したようなピントずれを補正するため、本発明では、使用者の視度の違いにより生じた、被写体像の結像位置と受光面１６１との位置ずれを較正する較正手段を設けている。この較正手段は、前述した縮小光学系駆動機構１９および縮小光学系駆動コントローラ６８と、結像位置が受光面１６１に合う状態を検出する焦点検出手段とで構成される。以下では、この較正を「視度調整キャリブレーション」とも呼ぶ。

本実施形態では、ＣＰＵ６０が上記焦点検出手段として機能し、ＣＰＵ６０は、ＣＣＤ撮像素子１６の出力信号に基づくコントラスト検出方式によって、結像位置が受光面１６１に合う状態を検出する。

以下、この較正手段の作用・効果を含め、地上望遠鏡１０の制御動作について説明する。
図８は、本発明の地上望遠鏡におけるメイン制御動作を示すフローチャート、図９は、メニュー設定処理サブルーチンを示すフローチャート、図１０は、メニュー設定処理の際のディスプレイの表示画面を示す図である。

電源オフ状態からメインスイッチ４１が押されてオンすると（図８中のステップＳ００１）、ＣＰＵ６０が起動して各種設定値の読み込みを行う（ステップＳ００２）。次いで、ＣＰＵ６０は、縮小光学系駆動コントローラ６８を介して縮小光学系駆動機構１９を駆動制御することにより、縮小光学系１８を基準位置Ｐｓに移動させ（ステップＳ００３）、初期化する。

なお、ＣＰＵ６０は、縮小光学系１８を移動させたとき、その駆動方向Ｋおよび駆動量を管理することにより、縮小光学系１８の絶対位置を把握する。駆動方向は、所定方向（例えばＣＣＤ撮像素子１６から離れていく方向）をプラス（＋）、その反対の方向をマイナス（−）の符合として、管理する。駆動量は、縮小光学系駆動機構１９のステッピングモータに対する駆動パルス数で管理する。

視度調整キャリブレーションを行う際には、視度調整モード（較正モード）にする。視度調整モードに入るには、まず、メニューキー４３を押す。メニューキー４３が押されると（ステップＳ００４）、以下に説明するメニュー設定処理が行われる（ステップＳ００５）。

メニュー設定処理が開始されると、ＣＰＵ６０は、図示しないオンスクリーンディスプレイ回路を制御して、図１０に示すメインメニュー画面９１をディスプレイ１５に表示させる（図９のステップＳ１０１）。このメインメニュー画面９１では、上方向キー４５１または下方向キー４５２を操作してカーソル９２を動かすことにより、「撮影モード」、「視度調整」、「画質」および「サイズ」のうちから設定する項目を選択することができる。「撮影モード」、「画質」または「サイズ」の文字の位置にカーソル９２を合わせてＯＫボタン４６を押した場合には、それぞれの項目の設定処理へと進むが（ステップＳ１０２）、その説明は省略する。

メインメニュー画面９１において「視度調整」の文字の位置にカーソル９２を合わせてＯＫボタン４６を押すと、視度調整モードになり（ステップＳ１０３）、ディスプレイ１５にはユーザー選択画面９３が表示される（ステップＳ１０４）。ユーザー選択画面９３では、「ユーザー１」、「ユーザー２」および「ユーザー３」のいずれかの文字の位置にカーソル９２を合わせてＯＫボタン４６を押すことにより、この後に行う視度調整キャリブレーションの較正量を登録するユーザー番号を選択することができる。

ユーザー選択画面９３において上方向キー４５１または下方向キー４５２を操作すると（ステップＳ１０５）、カーソル９２が上下に動くとともに、較正量を記憶するＥＥＰＲＯＭ６７内のユーザメモリ領域番号ＵＮがＵＮ＝０〜３の間で変更される（ステップＳ１０６）。ＯＫボタン４６を押すと（ステップＳ１０７）、選択したユーザー番号が確定する。以下では、「ユーザー１」を選択した場合について説明する。

「ユーザー１」を選択してＯＫボタン４６を押すと、ＵＮ＝１なるユーザメモリ領域番号に基づいて、ＥＥＰＲＯＭ６７内の１番のユーザメモリ領域が較正量を記憶すべき領域として設定される（ステップＳ１０８）とともに、ディスプレイ１５には視度調整実行指示画面９４が表示される（ステップＳ１０９）。

視度調整実行指示画面９４には、使用者に視度調整を行うことを促す「視度調整を実行してください。完了したら「ＯＫ」ボタンを押してください。」なる文面が表示されている。これに従い、使用者は、ピントリング３２を操作して、アイピース２を覗いて観察した観察像のピントを合わせる。

使用者がピント合わせをし終えてＯＫボタン４６を押す（ステップＳ１１０）と、視度調整キャリブレーションが開始される。ＣＰＵ６０は、縮小光学系駆動コントローラ６８を介して縮小光学系駆動機構１９を駆動制御することにより、縮小光学系１８を基準位置Ｐｓに移動させた後（ステップＳ１１１）、コントラスト検出方式による焦点検出を行う（ステップＳ１１２）。すなわち、ＣＰＵ６０は、縮小光学系１８を微小距離ずつ移動させながら、その各位置においてＣＣＤ撮像素子１６から得られる画像信号に基づいてコントラスト値を算出し、コントラストが最大となる位置、すなわち合焦位置を探す（ステップＳ１１３）。この合焦位置に縮小光学系１８を位置させることにより、アイピース２を介して観察する観察像と、ＣＣＤ撮像素子１６で撮像する被写体像とが共にピントが合う状態が得られる。

次いで、ＣＰＵ６０は、上記のような視度調整キャリブレーションにおける較正量、すなわち縮小光学系１８の較正後の位置Ｐｃとして、基準位置Ｐｓからの駆動方向Ｋおよび駆動量を、ステップＳ１０８で設定したＥＥＰＲＯＭ６７内の１番のユーザメモリ領域に格納（記憶）するとともに（ステップＳ１１４）、較正量の登録が完了したことを使用者に報知するための視度調整完了画面９５をディスプレイ１５に表示する（ステップＳ１１５）。ＯＫボタン４６を押すと、視度調整モードを終了する（ステップＳ１１６）。

以上では、「ユーザー１」について視度調整キャリブレーションを行って較正量を登録（記憶）した場合について説明したが、「ユーザー２」および「ユーザー３」に対しても同様に視度調整キャリブレーションを行って較正量を登録することができる。すなわち、本実施形態では、３人までの使用者に対する較正量をそれぞれ記憶することができる。

地上望遠鏡１０を使用する際には、使用者特定キー４７のいずれかのボタンを押すことにより、ユーザーを特定する（図８中のステップＳ００６）。以下では、「ユーザー１」が使用する場合について代表して説明する。Ｕ１ボタン４７１が押されると（ステップＳ００７）、ＣＰＵ６０は、ＥＥＰＲＯＭ６７内の１番のユーザメモリ領域に格納（記憶）された較正量データを読み出し、この較正量データで示される位置へ縮小光学系１８を移動させる。これにより、「ユーザー１」がアイピース２を覗いて観察する観察像にピントを合わせたとき、被写体像の結像位置がＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１にも合うように較正された状態が得られる。

ディスプレイ１５には、次のようにして、ＣＣＤ撮像素子１６で撮像したリアルタイムの画像をライブビュー表示（モニター表示）することができる。ＣＣＤ撮像素子１６上に結像した被写体像は、光電変換されて電荷データとなり、この電荷データ（信号）は、ライブビュー画像データ作成のため、ＣＣＤ撮像素子１６から所定画素分ずつ間引かれて順次読み出され、撮像信号処理回路６３にて相関二重サンプリング（ＣＤＳ）、自動利得制御（ＡＧＣ）およびアナログ−デジタル変換がなされた後、ＤＳＰ６１へ入力される。ＤＳＰ６１においては、入力された信号に対して所定のカラープロセス処理やγ補正等の信号処理が施され、ライブビュー画像データ（輝度信号データＹ、二つの色差信号データＣｒ、Ｃｂ）が生成される。このライブビュー画像データは、ディスプレイ１５の表示画素数に対応して、ＣＣＤ撮像素子１６の有効画素数よりも少ない画素数（間引きしたデータ数）の画像データであり、このライブビュー画像データに基づいてディスプレイ１５の表示がなされる。ライブビュー画像データの生成処理は、ＣＣＤ撮像素子１６の読み出しとともに周期的に更新され、ディスプレイ１５上では、リアルタイムの動画として表示される。

一方、撮影・記録時には、次のように作動する。レリーズボタン４２が半押しされて測光スイッチ４２１がオンすると、ＣＰＵ６０は、ＣＣＤ撮像素子１６の出力信号に基づいて測光（ステップＳ０１１）、および露出演算（ステップＳ０１２）を行う。

この状態から、さらにレリーズボタン４２が全押しされてレリーズスイッチ４２２がオンすると（ステップＳ０１３）、ＣＰＵ６０は、ＤＳＰ６１へ本露光動作を指示する。本露光指令を受けたＤＳＰ６１は、ＣＣＤ撮像素子１６の不要電荷掃き出し制御や露出制御（電荷蓄積時間制御）を行った後、前記と同様に撮像信号処理回路６３を介し、ＣＣＤ撮像素子１６から画素間引きせずに電荷データを読み出し、ＳＤＲＡＭ６２に一旦保持する。そして、ＤＳＰ６１は、ＳＤＲＡＭ６２から読み出した電荷データに対し所定の信号処理を施すことにより、画素データ数の多い記録用静止原画像データを生成する（ステップＳ０１４）。

さらに、ＤＳＰ６１は、生成された記録用静止原画像データから画素データ間引き処理をして、表示用静止画像のスクリーンネイル（例えば６４０×４８０画素）を生成し、一定時間、ディスプレイ１５に表示させる（ステップＳ０１５）。また、ＤＳＰ６１は、生成された記録用静止原画像データにＪＰＥＧ回路６５にて画像データ圧縮処理を施し、得られた圧縮画像データをメモリインターフェース６６を介して出力して、メモリーカード１００に記録する（ステップＳ０１６）。メインスイッチ４１が再度押されてオフした場合には、電源オフ状態となる（ステップＳ０１７）。

以上説明したように、地上望遠鏡１０では、最初に視度補正キャリブレーションを行うことにより、接眼光学系２１を介して観察する観察像とＣＣＤ撮像素子１６で撮像する被写体像とのピントずれをなくすことができるので、ピントの合った画像を確実に撮影することができる。

また、視度補正キャリブレーションをした後は、観察対象物までの距離にかかわらず、アイピース２から覗いた観察像のピントをピントリング３２の操作によって合わせれば、ＣＣＤ撮像素子１６に対してもピントが合うので、フォーカス駆動手段（縮小光学系駆動機構１９）を作動する必要はない。よって、ＣＣＤ撮像素子１６に対するピント合わせのタイムラグがなく、シャッターチャンスを逃さずに撮影することができる。

また、視度補正キャリブレーションは上記のような簡単な操作で迅速に行うことができるので、煩わしさがなく、使い勝手が良い。

なお、上述した実施形態においては、焦点検出手段がコントラスト検出方式の場合について説明したが、これに限らず、例えば位相差検出方式等の他の方式のものであってもよい。

また、本実施形態の地上望遠鏡１０は、アイピース２が地上望遠鏡本体１から着脱自在で交換可能なものであるが、本発明では、これに限らず、アイピースが一体化しており交換できないものであってもよい。

また、本発明は、地上望遠鏡に限らず、天体望遠鏡を含め、各種の望遠鏡に適用することができる。

以上、本発明の望遠鏡本体および望遠鏡を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、望遠鏡本体および望遠鏡を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

本発明の地上望遠鏡本体の実施形態を示す斜め前方から見た斜視図である。 図１に示す地上望遠鏡本体を斜め後方から見た斜視図である。 図１に示す地上望遠鏡本体の操作スイッチ類の配置を示す図である。 図１に示す地上望遠鏡本体の断面側面図である。 本発明の地上望遠鏡の光学系を示す斜視図である。 プリズムユニットを図４と反対側から見た側面図である。 図１に示す地上望遠鏡本体のブロック図である。 本発明の地上望遠鏡におけるメイン制御動作を示すフローチャートである。 メニュー設定処理サブルーチンを示すフローチャートである。 メニュー設定処理の際のディスプレイの表示画面を示す図である。

符号の説明

１ 地上望遠鏡本体
１０ 地上望遠鏡
１１ 対物光学系
１２ 鏡筒
１３ 筐体
１４ アイピース取付口
１５ ディスプレイ
１６ ＣＣＤ撮像素子
１６１ 受光面
１７ 光学フィルターユニット
１８ 縮小光学系
１９ 縮小光学系駆動機構
２ アイピース
２１ 接眼光学系
２２ 視野枠
３ 合焦手段
３１ フォーカスレンズ
３２ ピントリング
３３ フォーカスレンズ移動機構
４ 操作スイッチ類
４１ メインスイッチ
４２ レリーズボタン
４２１ 測光スイッチ
４２２ レリーズスイッチ
４３ メニューキー
４４ ディスプレイキー
４５ ４方向キー
４５１ 上方向キー
４５２ 下方向キー
４５３ 左方向キー
４５４ 右方向キー
４６ ＯＫボタン
４７ 使用者特定キー
４７１ Ｕ１ボタン
４７２ Ｕ２ボタン
４７３ Ｕ３ボタン
５ プリズムユニット
５１ 第１の直角プリズム
５２ 第２の直角プリズム
５３ 第３の直角プリズム
５４ 第４の直角プリズム
５５ プリズム
５６ ビームスプリッター
６０ ＣＰＵ
６１ ＤＳＰ
６２ ＳＤＲＡＭ
６３ 撮像信号処理回路
６４ タイミングジェネレータ
６５ ＪＰＥＧ回路
６６ メモリインターフェース
６７ ＥＥＰＲＯＭ
６８ 縮小光学系駆動コントローラ
６９ 位置センサ
９１ メインメニュー画面
９２ カーソル
９３ ユーザー選択画面
９４ 視度調整実行指示画面
９５ 視度調整完了画面
１００ メモリーカード
Ｌ_１ 光路
Ｌ_２ 第１光路
Ｌ_３ 第２光路
Ｓ００１〜Ｓ０１７、Ｓ１０１〜Ｓ１１６ ステップ

Claims (12)

1. 対物光学系と、
   ピント合わせを行う際に操作するピント操作部材と、前記ピント操作部材の操作によって光軸方向へ移動するフォーカスレンズとを有する合焦手段と、
   前記対物光学系および前記フォーカスレンズを介して形成される被写体像を撮像する撮像素子と、
   前記フォーカスレンズを経た光路を、接眼光学系へ向かう第１光路と前記撮像素子へ向かう第２光路とに分岐させるビームスプリッターとを備えた望遠鏡本体であって、
   使用者の視度の違いによって生じた、前記被写体像の結像位置と前記撮像素子の受光面との位置ずれを較正する較正手段を備え、
   前記較正手段は、前記結像位置を前記受光面に対し光軸方向に相対的に移動させるフォーカス駆動手段と、前記結像位置が前記受光面に合う状態を検出する焦点検出手段と、前記フォーカス駆動手段の作動を制御する制御手段とを有し、使用者が前記ピント操作部材を操作することにより前記接眼光学系を介して観察する観察像のピントを合わせた状態で、前記焦点検出手段の検出結果に基づき前記結像位置が前記受光面に合うように前記フォーカス駆動手段を作動させることにより、較正を行うことを特徴とする望遠鏡本体。
2. 前記結像位置と前記受光面との位置ずれを較正する較正モードに設定可能なモード設定手段と、使用者が前記接眼光学系を介して観察した観察像のピント合わせをし終えたことを入力する入力手段とをさらに備え、
   前記較正モードに設定されているとき、前記較正手段は、使用者が前記接眼光学系側のピント合わせをし終えたことが前記入力手段を介して入力されるのを待って、較正を行う請求項１に記載の望遠鏡本体。
3. 前記焦点検出手段は、前記撮像素子の出力信号に基づくコントラスト検出方式により、前記結像位置が前記受光面に合う状態を検出する請求項１または２に記載の望遠鏡本体。
4. 前記第２光路に配置された焦点調節光学系をさらに備える請求項１ないし３のいずれかに記載の望遠鏡本体。
5. 前記フォーカス駆動手段は、前記撮像素子に対し前記焦点調節光学系を相対的に光軸方向へ移動させるものである請求項４に記載の望遠鏡本体。
6. 前記撮像素子は、その受光面の位置が、第１光路内の所定位置に定めた予定焦点位置と光学的に等価な位置になるように配置されている請求項５に記載の望遠鏡本体。
7. 前記較正手段が行った較正の較正量を記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記較正手段は、前記記憶手段に記憶された較正量に基づいて前記フォーカス駆動手段を作動可能である請求項１ないし６のいずれかに記載の望遠鏡本体。
8. 前記記憶手段は、複数人の使用者に対する較正量を記憶可能であり、
   前記複数人の使用者のうちのいずれが使用するかを特定する使用者特定手段をさらに備え、
   前記使用者特定手段によって使用者が特定されたとき、前記較正手段は、前記記憶手段に記憶された当該使用者に対応する較正量に基づいて前記フォーカス駆動手段を作動させる請求項７に記載の望遠鏡本体。
9. 前記対物光学系を含む前記対物光学系から前記撮像素子の受光面までの間に配置された光学系全系で前記撮像素子の撮像光学系が構成され、この撮像光学系の焦点距離が、３５ｍｍフィルム判換算で８００ｍｍ以上である請求項１ないし８のいずれかに記載の望遠鏡本体。
10. 対物光学系と、
    ピント合わせを行う際に操作するピント操作部材と、前記ピント操作部材の操作によって光軸方向へ移動するフォーカスレンズとを有する合焦手段と、
    前記対物光学系および前記フォーカスレンズを介して形成される被写体像を撮像する撮像素子と、
    前記フォーカスレンズを経た光路を、接眼光学系へ向かう第１光路と前記撮像素子へ向かう第２光路とに分岐させるビームスプリッターとを備えた望遠鏡本体であって、
    前記第１光路を介して形成される観察像の結像位置と、前記第１光路内に定めた所定の予定焦点位置とのずれ量に対応して、前記第２光路を介して形成される被写体像の結像位置と前記撮像素子の受光面との位置ずれを較正する較正手段を備え、
    前記較正手段は、前記被写体像の結像位置を前記受光面に対し光軸方向に相対的に移動させるフォーカス駆動手段と、
    前記受光面上における前記被写体像の合焦状態を検出する焦点検出手段と、前記フォーカス駆動手段の作動を制御する制御手段とを有し、
    使用者が前記ピント操作部材を操作することにより前記接眼光学系を介して観察する観察像のピントを合わせた状態で、前記焦点検出手段の検出結果に基づき前記被写体像の結像位置が前記受光面に合うように前記フォーカス駆動手段を作動させることにより、較正を行うことを特徴とする望遠鏡本体。
11. 前記撮像素子は、その受光面の位置が前記予定焦点位置と光学的に等価な位置になるように配置される一方、
    前記フォーカス駆動手段は、前記ビームスプリッターと前記撮像素子との間に配置された焦点調節光学系を有し、この焦点調節光学系を駆動する請求項１０に記載の望遠鏡本体。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の望遠鏡本体と、接眼光学系とを有することを特徴とする望遠鏡。

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