JP2012013730A

JP2012013730A - 望遠レンズユニット

Info

Publication number: JP2012013730A
Application number: JP2010147108A
Authority: JP
Inventors: Yasunari Oguchi; 泰成大口
Original assignee: Kowa Co Ltd
Current assignee: Kowa Co Ltd
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-01-19
Also published as: WO2012002241A1; US20130094101A1; EP2590016A4; EP2590016A1

Abstract

【課題】望遠撮影用に交換レンズとしても使用でき、地上望遠鏡としても使用可能な望遠レンズユニットを提供する。
【解決手段】望遠レンズを支持する鏡筒を有し、カメラボディ１６に着脱可能な望遠レンズユニット１は、その鏡筒が被写体側を前方として望遠レンズを支持する前方鏡筒部１１と、該前方鏡筒部と着脱可能な後方鏡筒部１３からなっている。望遠レンズの最も像側の面から望遠レンズの結像面までの距離が十分長く確保されており、後方鏡筒部１３に代えて焦点距離を長短させるコンバーターレンズユニット１２、１４を前方鏡筒部１１に装着することにより焦点距離が異なるカメラ用望遠交換レンズが得られる。また、後方鏡筒部に代えて正立プリズムユニット１５と接眼レンズユニット１７を接続して望遠レンズを地上望遠鏡とすることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、カメラ用望遠交換レンズ、および地上望遠鏡として利用可能な望遠レンズユニットに関する。

カメラで望遠撮影する場合、一眼レフカメラであればいわゆる交換レンズと呼ばれる各社に適合したマウントを持つレンズユニットを装着して行うことになる。あるいは別の手段として地上望遠鏡にカメラアダプターを介してカメラを取り付けて撮影を行うというものがある。また天体望遠鏡にマウントアダプターを介していわゆる直焦点撮影と呼ばれる撮影方法がある。各方式にはそれぞれ長所短所がある。

交換レンズを使用する場合、カメラ本体からオートフォーカス（ＡＦ）や絞りの制御が可能であり、ズーム機能を有するものもあるので快適な操作性で所望の望遠画像を撮影することができるが、光学性能に優れた望遠用交換レンズのネックは価格の高さである。また、十分な視野を持つ正立用プリズムを交換レンズの後部に挿入できないため地上望遠鏡として機能しない。

天体望遠鏡の場合、レンズ構成が少ないために比較的安価に望遠撮影が可能であるがＡＦや絞りといったものが構成されておらず、またフォーカスの際に全長が伸び縮みするためにカメラも含めた重心位置のバランスが崩れ、使い勝手が悪い。

地上望遠鏡にカメラアダプターを用いた構成の場合、交換レンズよりも低価格で望遠撮影システムを構築することが可能であり、地上望遠鏡としての観察と望遠撮影が両立するが、そもそも望遠鏡であるためＡＦや絞りといったものが構成されることはなく、撮影性能や操作性という点では交換レンズに及ばない。

カメラ用交換レンズとしても使用でき、地上望遠鏡として使用したいときに即座に対応できるような望遠レンズであって、価格も通常の地上望遠鏡並みのものがあればいい、という要望がある。

下記特許文献１においてはカメラを簡単に装着し、さらに微妙な焦点調整が可能な望遠撮影システムが開示されており、また特許文献２にはいわゆるデジスコとよばれる接眼レンズを取り付けた状態での撮影手法が開示されている。

特開平９−３３８２３号公報特開２００７−１９３０８１号公報

地上あるいは天体望遠鏡と望遠用交換レンズは大きな違いはなく、極論すると凸と凹の１組のトータルとして正の群だけで最もシンプルな望遠レンズが構成可能である。地上望遠鏡や望遠用交換レンズは全長を短くするために前記正の群の後ろに凹の群を入れたテレフォトタイプが主流になっている。用途上フォーカス機能は欠かせない。上記構成のままではフォーカスの際に全長が変わるため使い勝手が悪い。これを避けるため一部のレンズ（あるいはプリズム）を移動させてフォーカスする必要がある（インナーフォーカス）。

また、通常の交換レンズをそのまま地上望遠鏡として使えないのには以下の理由がある。

地上望遠鏡は正立像として観察できなければならないため、構成されるレンズの最も像側の面から像面までの距離（オプティカルフランジバック《ＯＦＢ》と呼ばれる）に正立像にするためのプリズム等の正立像化手段を入れなければならない。地上望遠鏡として十分な視野を得るためには、大型のプリズムが必要となり十分な長さのＯＦＢが必要となる。またユーザーの都合で倍率（焦点距離）を変えるためのコンバーターユニットが入るのはこのＯＦＢの部分であり、ここに十分なスペースがあると各種倍率のコンバーターが作成可能である。望遠レンズは焦点距離が長いためにこのスペースがある程度確保できるが、交換レンズの場合、各社のカメラマウントはセンサまでの距離が決まっているため後部をユニットとして取り外しできない構成となっているのが通常である。

本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、望遠撮影用に交換レンズとしても使用でき、地上望遠鏡としても使用可能な望遠レンズユニットを提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明（請求項１）は、
望遠レンズを支持する鏡筒を有し、カメラボディに着脱可能な望遠レンズユニットであって、
被写体側を前方として前記鏡筒が望遠レンズを支持する前方鏡筒部と、該前方鏡筒部と着脱可能な後方鏡筒部からなっており、
望遠レンズの最も像側の面から望遠レンズの結像面までの距離が、前記後方鏡筒部に代えて焦点距離を短縮させるコンバーターレンズユニットを前記前方鏡筒部に装着して焦点距離を短縮した撮影が可能な距離となっていることを特徴とする。

また、本発明（請求項３）は、
望遠レンズを支持する鏡筒を有し、カメラボディに着脱可能な望遠レンズユニットであって、
被写体側を前方として前記鏡筒が望遠レンズを支持する前方鏡筒部と、該前方鏡筒部と着脱可能な後方鏡筒部からなっており、
望遠レンズの最も像側の面から望遠レンズの結像面までの距離が、前記後方鏡筒部に代えて正立像化手段と接眼レンズユニットを接続して望遠レンズを地上望遠鏡として機能できる距離となっていることを特徴とする。

本発明では、望遠レンズの最も像側の面から望遠レンズの結像面までの距離を長く確保でき、望遠レンズユニットの後方鏡筒部を切り離して、それに代えて、倍率の異なるコンバーターレンズユニットを接続できるので、望遠レンズユニットをカメラボディに接続することにより異なる焦点距離（すなわち異なる倍率）で被写体の望遠像を撮影することができる。

また、切り離した後方鏡筒部に代えて、正立像化手段と接眼レンズユニットを接続して望遠レンズを地上望遠鏡として用いることができる。

望遠レンズユニットの構成を、望遠レンズユニットが装着されるカメラボディと切り離した状態で示した側面図である。望遠レンズユニットの光学系を、カメラボディに装着した状態で示した光学図である。望遠レンズユニットを用いた種々の光学構成を説明する説明図である。０．７倍コンバーターレンズユニットを接続したときの構成を示す光学図である。１．７倍コンバーターレンズユニットを接続したときの構成を示す光学図である。正立プリズムユニットと接眼レンズユニットを接続して地上望遠鏡として機能させたときの構成を示す光学図である。望遠レンズユニットの後方鏡筒部にフォーカスレンズを配置したときの構成を示す光学図である。

以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１には、本発明の一実施例を示す望遠レンズユニット１が一眼レフカメラとして構成されたカメラボディ１６と切り離された状態で図示されており、図２には、望遠レンズユニット１がカメラボディ１６に装着された状態でその内部光学系が図示されている。

望遠レンズユニット１は、被写体側（図１で左側）を前方として望遠レンズを支持する前方鏡筒部１１（望遠レンズユニット本体）と後方鏡筒部１３とから構成されており、前方鏡筒部１１と後方鏡筒部１３は、後述するように切り離し可能で、互いに着脱可能となっている。

望遠レンズユニット１には三脚座１１ａが取り付けられており、この三脚座１１ａを三脚に取り付けることにより望遠レンズユニット１を安定して所定位置に設置することができる。

望遠レンズユニット１の前方鏡筒部１１の内部には、図２に示すように対物レンズ系１１ｃ、絞り１１ｄ、フォーカスレンズ１１ｅが支持されており、フォーカスレンズ１１ｅは、図１のフォーカスリング１１ｂを回転させることにより光軸に沿って前後に移動し、被写体の結像位置を調節することができる。絞り１１ｄはフォーカスレンズ１１ｅより被写体側に配置されているが、像側に配置することもできる。

望遠レンズユニット１の後方鏡筒部１３の像側には、各種カメラメーカーのカメラボディに望遠レンズユニット１が装着できるようなマウント１３ｂが取り付けられており、これにより望遠レンズユニット１はカメラ用の望遠交換レンズとして用いることが可能となる。マウント１３ｂは、各カメラメーカーや、同じメーカーであっても機種のシリーズによって異なる専用の形状となっている。

カメラボディ１６には、マウント１３ｂと嵌合する嵌合部（マウント）１６ａが取り付けられており、内部には公知の跳ね上がり式ミラー１６ｂ、ペンタプリズム１６ｃ、固体撮像素子（ＣＣＤなど）１６ｄ、レンズ１６ｅが配置されている。

対物レンズ系１１ｃとフォーカスレンズ１１ｅは望遠レンズユニット１の望遠レンズ（群）を構成する。図中のレンズ構成は一例を示したものであり、枚数や構成を限定するものではない。本実施例では、これらのレンズ構成により焦点距離５００ｍｍ、口径比Ｆ５．６の光学系が得られる。

このような構成で、フォーカスリング１１ｂによる手動のフォーカス調整を行ってカメラボディ１６に設けられたシャッターボタン（不図示）を押すと、ミラー１６ｂが跳ね上がり、ピントの合った被写体の望遠像を固体撮像素子１６ｄに撮像することができる。

本発明では、望遠レンズの最も像側の面（フォーカスレンズ１１ｅの最も像側の面）から望遠レンズの結像面、つまり固体撮像素子１６ｄの撮像面までの距離、いわゆるオプティカルフランジバック（ＯＦＢ）が十分長く確保されており、これにより後方鏡筒部１３を前方鏡筒部１１から切り離して、それに代え、各種倍率のコンバーターレンズユニットを前方鏡筒部１１に接続して焦点距離を変えて望遠被写体像を撮影したり、あるいは正立像化手段と接眼レンズユニットを接続して望遠レンズを地上望遠鏡として用いることが可能となる。

図３はＯＦＢを長くしたことによる種々の光学構成を示している。望遠レンズユニット１の前方鏡筒部１１と後方鏡筒部１３を切り離し可能とし、後方鏡筒部１３を前方鏡筒部１１に結合できるようにするために、前方鏡筒部１１にコネクター１１ｆが、後方鏡筒部１３にコネクター１１ｆに嵌合するコネクター１３ａが取り付けられる。コネクター１１ｆとコネクター１３ａを嵌合させることにより、望遠レンズユニット１を図１、図２に示した構成とすることができる。

以下に、本発明の望遠レンズユニット１の長いＯＦＢ空間を利用して得られる種々の光学構成を説明する。

図３において、後方鏡筒部１３に代えて０．７倍コンバーターレンズユニット１２を前方鏡筒部１１に接続することにより、後方鏡筒部１３を接続したときに得られる焦点距離を０．７倍にでき、縮小倍率（すなわち短焦点かつ、明るいＦ値）で被写体を望遠撮影することができる。この０．７倍コンバーターレンズユニット１２は、後方鏡筒部１３のコネクター１３ａ、マウント１３ｂに対応するコネクター１２ａ、マウント１２ｂを備えており、０．７倍コンバーターレンズユニット１２を介して前方鏡筒部１１とカメラボディ１６を接続することができる。また、０．７倍コンバーターレンズユニット１２の内部には、図４に示すように、焦点距離を０．７倍にする正のパワーを持つコンバーターレンズ１２ｃが配置されている。

基本的な技術としては、天体望遠鏡のレデューサーと呼ばれるものと同じ原理であるが、従来のインナーフォーカス式のカメラ交換レンズで１．０倍未満のコンバーターを作ることは不可能である。オリジナルの焦点距離よりも短くするコンバーターを作成するためには、初期の望遠レンズと固体撮像素子の撮像面間に全体として正のレンズ群を挿入する必要がある。その際、望遠レンズのレンズ最終面からコンバーターを含め撮像面までの全長を前記ＯＦＢよりも短くしなければならない。図３からも分かるように、０．７倍コンバーターレンズユニット１２は後方鏡筒部１３よりも光軸方向に短いので、後方鏡筒部１３が一体となっていると、焦点距離を短くすることができない。

本発明では、ＯＦＢ距離は十分確保されており、後方鏡筒部１３が切り離せるようになっているので、後方鏡筒部１３に代えて０．７倍コンバーターレンズユニット１２を接続することにより、インナーフォーカス式であっても、縮小倍率で、つまり焦点距離を短くして被写体を望遠撮影することができる。

０．７倍コンバーターレンズユニット１２を接続した図４の構成により、焦点距離３５０ｍｍ、口径比Ｆ４．０のカメラ用の望遠交換レンズが実質的に得られ、図２の構成のカメラ用望遠交換レンズよりもう少し広い画角で使用したいというときに効果を有する。特にデジタル一眼レフカメラの普及機では、従来の銀塩カメラで使われていた３５ｍｍフィルムのサイズに対して、小さなサイズの撮像素子が使われるため、画角が小さくなるという問題がある。たとえば、よく採用される撮像素子のサイズであるＡＰＳ−Ｃサイズでは、３５ｍｍフィルムでの焦点距離を約１．５倍した値で画角を考えなければならない。すなわち、撮影対象によっては、従来の感覚から考えてカメラを向けると、画角からはみ出してしまうという不都合が生じる場合があるため、本実施例のような焦点距離を短くすることのできるコンバーターレンズユニットは有用である。

なお、上述した実施例では、０．７倍コンバーターレンズユニットを例示したが、０．７倍でなく、他の縮小倍率のコンバーターレンズユニットとすることができることはもちろんである。

また、後方鏡筒部１３に代えて１．７倍コンバーターレンズユニット１４を前方鏡筒部１１に接続することにより、後方鏡筒部１３を接続したときに得られる焦点距離を１．７倍に長伸でき、拡大倍率で被写体を望遠撮影することができる。この１．７倍コンバーターレンズユニット１４は、後方鏡筒部１３のコネクター１３ａ、マウント１３ｂに対応するコネクター１４ａ、マウント１４ｂを備えており、１．７倍コンバーターレンズユニット１４を介して前方鏡筒部１１とカメラボディ１６を接続することができる。また、１．７倍コンバーターレンズユニット１４の内部には、図５に示すように、焦点距離を１．７倍にする負のパワーを持つコンバーターレンズ１４ｃ、１４ｄが配置されている。このような構成により、焦点距離８５０ｍｍ、口径比Ｆ９．５のカメラ用の望遠交換レンズが実質的に得られる。

また、上述した実施例では、１．７倍コンバーターレンズユニットを例示したが、１．７倍でなく、他の拡大倍率のコンバーターレンズユニットとすることができることはもちろんである。

また、本実施例では、ＯＦＢが十分確保されており、後方鏡筒部１３が切り離せるようになっているので、後方鏡筒部１３に代えて、正立像化手段としての正立プリズムユニット１５と接眼レンズユニット１７を接続して望遠レンズユニット１を地上望遠鏡として機能させることができる。

正立プリズムユニット１５には、後方鏡筒部１３のコネクター１３ａに対応するコネクター１５ａが設けられており、正立プリズムユニット１５を前方鏡筒部１１に接続することができる。また、正立プリズムユニット１５のコネクター１５ｂと接眼レンズユニット１７のコネクター１７ａを結合することにより両者を接続することができる。図６に示したように、正立プリズムユニット１５の内部には、補正レンズ１５ｃ、正立プリズム１５ｄが、また接眼レンズユニット１７内部には、レンズ１７ｂ、絞り１７ｃ、接眼レンズ１７ｄが配置されている。正立プリズム１５ｄは、ポロあるいはダハプリズムとして構成され、十分な視野を確保するために余裕のあるＯＦＢのスペースに適宜収まる大きさとなっている。

光の全反射が利用できるプリズムによる正立像化手段では、光の反射ロスがないために明るい光学系が実現可能であるが、その反面プリズムが挿入されることによって、その材質が持つ光の分散特性により軸上色収差やコマ収差が発生する。正立像化手段としてプリズムを使用する際は、その収差補正用のレンズを入れて性能の悪化を防ぐ必要がある。図６で示す補正レンズ１５ｃが、収差補正用レンズの機能を果たしている。ただし、ある程度の性能劣化を許容すればこの補正用レンズは不要となる。ミラーで構成された正立像化手段においては、補正用レンズは不要である。

図１、図２の構成での焦点距離をｆ（ｍｍ）、固体撮像素子１６ｄの対角サイズをφ（ｍｍ）、望遠鏡としての視野をθ１（度）とすると、カメラ撮影時の対角の画角θ２（度）は、θ２＝２×ＡＴＡＮ（φ／（２×ｆ））となる。但し、ＡＴＡＮはアークタンジェントである。θ１＞＝θ２の視野が得られるのが理想的であるが、実際には正立像化手段において大型化しすぎる欠点がある。そのためθ１＞＝θ２×０．４が現実的に好ましいサイズとなる。θ１＜θ２×０．４では撮影視野に対して望遠鏡としての視野が狭すぎるため快適な観察が困難になる。

このようにして、望遠レンズユニット１は、地上望遠鏡として利用することができ、バードウォッチングなどを楽しんだ後に、撮影も行うといった状況において、交換レンズを別途用意することなく、また簡単な交換作業によりカメラ用望遠レンズとして使用することができる。

上述した実施例では、フォーカスレンズ１１ｅは前方鏡筒部１１に配置されている。このフォーカスレンズ１１ｅがフォーカスリング１１ｂにより手動でしか調節できない場合には、図７に示したように、後方鏡筒部１３にフォーカスレンズ１３ｃおよび不図示のＡＦ機構を追加し、このフォーカスレンズ１３ｃをカメラ側からの制御信号により、光軸方向に前後に移動させて部分的なオートフォーカス機能を実現するようにしてもよい。

１望遠レンズユニット
１１前方鏡筒部
１１ｃ対物レンズ系
１１ｄ絞り
１１ｅフォーカスレンズ
１２０．７倍コンバーターレンズユニット
１３後方鏡筒部
１４１．７倍コンバーターレンズユニット
１５正立プリズムユニット
１６カメラボディ
１７接眼レンズユニット

Claims

望遠レンズを支持する鏡筒を有し、カメラボディに着脱可能な望遠レンズユニットであって、
被写体側を前方として前記鏡筒が望遠レンズを支持する前方鏡筒部と、該前方鏡筒部と着脱可能な後方鏡筒部からなっており、
望遠レンズの最も像側の面から望遠レンズの結像面までの距離が、前記後方鏡筒部に代えて焦点距離を短縮させるコンバーターレンズユニットを前記前方鏡筒部に装着して焦点距離を短縮した撮影が可能な距離となっていることを特徴とする望遠レンズユニット。
前記後方鏡筒部に代えて焦点距離を長伸させるコンバーターレンズユニットを前記前方鏡筒部に装着して焦点距離を長伸した撮影が可能なことを特徴とする請求項１に記載の望遠レンズユニット。
望遠レンズを支持する鏡筒を有し、カメラボディに着脱可能な望遠レンズユニットであって、
被写体側を前方として前記鏡筒が望遠レンズを支持する前方鏡筒部と、該前方鏡筒部と着脱可能な後方鏡筒部からなっており、
望遠レンズの最も像側の面から望遠レンズの結像面までの距離が、前記後方鏡筒部に代えて正立像化手段と接眼レンズユニットを接続して望遠レンズを地上望遠鏡として機能できる距離となっていることを特徴とする望遠レンズユニット。
前記正立像化手段が、地上望遠鏡としての視野をθ１、カメラ撮影時の対角の画角をθ２として、θ１＞＝θ２×０．４の視野を持つことを特徴とする請求項３に記載の望遠レンズユニット。