(57)【要約】    【課題】  ピント合わせを容易に行うことができる望遠鏡光学系及び撮像装置を提供する。    【解決手段】  対物レンズ１によって結像された像３を観察するための接眼レンズ４を備えている望遠鏡光学系において、射出ひとみ位置における光束の径を絞る開口絞り１１を、対物レンズ１と像３が結像する位置との間に配置した。【選択図】      図１
2006078937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズによって結像された像を観察するための接眼レンズを備えている望遠鏡光学系において、射出ひとみ位置における光束の径を絞る開口絞りを備えていることを特徴とする望遠鏡光学系。
【請求項２】
前記開口絞りは前記対物レンズと前記像が結像する位置との間に配置されることを特徴とする請求項１記載の望遠鏡光学系。
【請求項３】
前記開口絞りは前記対物レンズの物体側に配置されることを特徴とする請求項１記載の望遠鏡光学系。
【請求項４】
前記開口絞りは前記対物レンズの鏡筒から取り外し可能であることを特徴とする請求項３記載の望遠鏡光学系。
【請求項５】
前記開口絞りを前記対物レンズの光軸に沿って移動させる移動手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の望遠鏡光学系。
【請求項６】
前記対物レンズと前記像が結像する位置との間に、正立プリズムが配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の望遠鏡光学系。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項記載の望遠鏡光学系の前記接眼レンズの後方に、撮像手段が配置されていることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は望遠鏡光学系及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は従来の地上望遠鏡の断面を示す概念図である。
【０００３】
この地上望遠鏡の鏡筒１０５Ａ内に観察対象物（図示せず）から対物レンズ１０１、正立プリズム１０２及び接眼レンズ１０４が配置されている。
【０００４】
対物レンズ１０１によって接眼レンズ１０４の手前に像１０３が結像され、この像１０３は接眼レンズ１０４を介して観察される。反転した像は正立プリズム１０２によってもとに戻されている。
【０００５】
例えばバードウォチング等の自然観察は、２０〜８０倍程度の倍率の地上望遠鏡を用いて、眼視により行われる。
【０００６】
近年、デジタルカメラが普及し、地上望遠鏡にデジタルカメラを組み合わせて野鳥等の観察対象物を撮影する人が増加している。
【０００７】
地上望遠鏡の接眼レンズの後方にデジタルカメラを配置することによって、超望遠による撮影が可能になる。このときの撮影光学系の焦点距離は、デジタルカメラの焦点距離に地上望遠鏡の倍率を掛けた値となる。
【０００８】
視野周辺までケラレなく撮影するためには、デジタルカメラの入射瞳位置と望遠鏡の射出瞳位置（アイポイント）とを一致させる必要がある。ズームタイプのデジタルカメラでは視野周辺までケラレなく撮影するために、入射瞳位置が出来るだけレンズの物体側に来るように、通常望遠側で撮影を行う。
【０００９】
デジタルカメラの撮像素子のサイズは３５ｍｍ判フィルムのサイズに比較して非常に小さいため、撮影光学系全体の焦点距離を３５ｍｍ判カメラレンズの焦点距離に換算した場合、焦点距離が数千ｍｍの超望遠レンズに相当する。
【００１０】
焦点距離の長いレンズによれば観察対象物を大きく撮影できるが、被写界深度が浅くなる（観察対象物が近い場合、被写界深度は数ｃｍ程度となる）。
【００１１】
撮影光学系の焦点距離と被写界深度との関係の一例を以下に示す。
地上望遠鏡倍率                          ３０倍
地上望遠鏡対物レンズ径（開口絞り径）    ８０ｍｍ
デジタルカメラ焦点距離                  １５ｍｍ
撮影光学系焦点距離                      ４５０ｍｍ
デジタルカメラ画素サイズ                ３μｍ
撮像素子上での像高                      ６μｍ
撮影距離                                ２０ｍ
被写界深度                            ±６．４ｃｍ
【００１２】
開口絞り径は地上望遠鏡の対物レンズの位置における視野中心光束径とした。
【００１３】
また、被写界深度の計算では撮像素子上での像高を２点間に１画素を挟んだ場合の間隔での値とした。
【非特許文献１】特開平４―６７１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、被写界深度が浅くなると、ピントの合う範囲が狭いため、野鳥等のように動く観察対象物や奥行きのある観察対象物のピント合わせが難しい。
【００１５】
これに対し、被写界深度を深くすると、ピントの合う範囲が広がるため、野鳥等のように動く観察対象物や奥行きのある観察対象物のピント合わせが容易となる。
【００１６】
開口絞りの径を小さくする（絞る）ことによって被写界深度を深くすることができる。
【００１７】
しかし、地上望遠鏡では対物レンズの開口部（有効径）が開口絞りの役目をしているので、開口絞りの径を小さくすることができず、被写界深度をコントロールすることはできなかった。
【００１８】
この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題はピント合わせを容易に行うことができる望遠鏡光学系及び撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、対物レンズによって結像された像を観察するための接眼レンズを備えている望遠鏡光学系において、射出ひとみ位置における光束の径を絞る開口絞りを備えていることを特徴とする。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の望遠鏡光学系において、前記開口絞りは前記対物レンズと前記像が結像する位置との間に配置されることを特徴とする。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の望遠鏡光学系において、前記開口絞りは前記対物レンズの物体側に配置されることを特徴とする。
【００２２】
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の望遠鏡光学系において、前記開口絞りは前記対物レンズの鏡筒から取り外し可能であることを特徴とする。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は２記載の望遠鏡光学系において、前記開口絞りを前記対物レンズの光軸に沿って移動させる移動手段を備えていることを特徴とする。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の望遠鏡光学系において、前記対物レンズと前記像が結像する位置との間に、正立プリズムが配置されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項記載の望遠鏡光学系の前記接眼レンズの後方に、撮像手段が配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
この発明の望遠鏡光学系及び撮像装置によれば、ピント合わせを容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１はこの発明の第１実施形態に係る地上望遠鏡の断面を示す概念図である。
【００２９】
地上望遠鏡（望遠鏡光学系）５の接眼レンズ４の後方にはデジタルカメラ（撮像装置）８が配置されている。
【００３０】
地上望遠鏡５は対物レンズ１と正立プリズム２と接眼レンズ４と開口絞り１１とを備えている。
【００３１】
デジタルカメラ８は結像レンズ系６と撮像素子（撮像手段）７とを備える。
【００３２】
地上望遠鏡５の射出瞳位置（図示せず）はデジタルカメラ８の入射瞳位置（図示せず）に一致している。
【００３３】
対物レンズ１の有効径はφＳである。
【００３４】
開口絞り１１は対物レンズ１の有効径を変更し、射出ひとみ位置における光束の径を絞る。
【００３５】
開口絞り１１は対物レンズ１と対物レンズ１によって結像された像３の位置との間に配置されている。
【００３６】
開口絞り１１の径を変化させるためのリング部材１２は鏡筒５Ａの外周面に回転可能に設けられている。
【００３７】
リング部材１２は変換機構１３を介して開口絞り１１に接続されている。変換機構１３はリング部材１２の回転を開口絞り１１の径の変化に変換する。
【００３８】
なお、リング部材１２に代えて開口絞り１１の径を変化させるレバー（図示せず）を鏡筒５Ａの外周面に設けてもよい。
【００３９】
対物レンズ１によって接眼レンズ４の手前に像３が結像される（反転した像は正立プリズム２によってもとに戻される）。接眼レンズ４を介して地上望遠鏡５から射出した光束は射出瞳（入射瞳）を通過し、接眼レンズ６を介して撮像素子７に再結像される。
【００４０】
デジタルカメラ８を用いて撮影を行うとき、必要に応じてリング部材１２を回転させる。
【００４１】
リング部材１２を回転させたとき、リング部材１２の回転に応じて開口絞り１１の径が絞られる。その結果、対物レンズ１の有効径（φＳ）が絞られ（地上望遠鏡５の射出瞳位置における光束の径が絞られ）、被写界深度が深くなる。
【００４２】
開口絞り１１の径を変化させたとき、被写界深度は以下のように変化した。
撮影距離：２０ｍ
開口絞り径      ８０ｍｍ      ７０ｍｍ      ６０ｍｍ
被写界深度    ±６．４ｃｍ    ±７．３ｃｍ    ±８．５ｃｍ
【００４３】
なお、地上望遠鏡５及びデジタルカメラ８の使用は以下のとおりである。
地上望遠鏡倍率                          ３０倍
地上望遠鏡対物レンズ径                  ８０ｍｍ
デジタルカメラ焦点距離                  １５ｍｍ
撮影光学系焦点距離                      ４５０ｍｍ
デジタルカメラ画素サイズ                ３μｍ
【００４４】
この実施形態によれば、開口絞り１１の径に応じて被写界深度を深くしてピントの合う範囲を広げることができるので、ピント合わせを容易に行うことができる。
【００４５】
図２は開口絞りの一例を示す平面図である。
【００４６】
開口絞り１１は複数（図２では５枚）の絞り羽根１１ａ〜１１ｅを組み合わせて構成されている。絞り羽根１１ａ〜１１ｅの一端部を中心として回転させることによって開口１１Ａの面積が変化する。開口１１Ａの面積が最大のとき、図示のようにほぼ円形になる。
【００４７】
図３はこの発明の第２実施形態に係る地上望遠鏡の断面を示す概念図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
この実施形態は開口絞り２１を対物レンズ１の物体側（地上望遠鏡（望遠鏡光学系）１５の鏡筒１５Ａの物体側）に配置した点で第１実施形態と相違する。
【００４９】
地上望遠鏡１５は対物レンズ１と正立プリズム２と接眼レンズ４と開口絞り２１とを備えている。
【００５０】
開口絞り２１は第１実施形態と同様に複数の絞り羽根を組み合わせたものである。
【００５１】
開口絞り２１の径を変化させるためのリング部材２２は鏡筒１５Ａの外周面に回転可能に設けられている。
【００５２】
リング部材２２は変換機構２３を介して開口絞り２１に接続されている。変換機構２３はリング部材２２の回転を開口絞り２１の径の変化に変換する。
【００５３】
なお、リング部材２２に代えて開口絞り２１の径を変化させるレバー（図示せず）を鏡筒１５Ａの外周面に設けてもよい。
【００５４】
デジタルカメラ８を用いて撮影を行うとき、必要に応じてリング部材２２を回転させる。
【００５５】
この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、開口絞り２１を対物レンズ１の前面に近接して配置したので、撮影の際、有効に周辺光束を使用することができる。
【００５６】
図４はこの発明の第３実施形態に係る地上望遠鏡の断面を示す概念図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
この実施形態は開口絞り３１を対物レンズ１の物体側（地上望遠鏡（望遠鏡光学系）２５の鏡筒２５Ａの物体側）に取り外し可能に配置した点で第１実施形態と相違する。
【００５８】
地上望遠鏡２５は対物レンズ１と正立プリズム２と接眼レンズ４と開口絞り３１とを備えている。
【００５９】
開口絞り３１は鏡筒２５Ａの内周面に対して摺動可能な円筒部３１ａと円筒部３１ａの一端に一体に形成されたドーナツ状の円板部３１ｂとで構成される。円板部３１ｂによって対物レンズ１の有効径（φＳ）（地上望遠鏡２５の射出瞳位置における光束の径）が絞られる。
【００６０】
デジタルカメラ８を用いて撮影を行うとき、必要に応じて対物レンズ１の物体側に開口絞り３１を取り付ける。
【００６１】
なお、この実施形態は第１、２実施形態のように連続的に絞り径を変更するものではないが、絞り径（円板部３１ｂの開口部の径）の異なる開口絞り３１を予め複数用意しておけば実用上問題なく撮影することができる。
【００６２】
この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。また、撮影をしないで眼視観察だけを行う場合には開口絞り３１を点線で示したように取り外すことができるので、地上望遠鏡２５の軽量化を図ることができ、持ち運び易い。更に、開口絞り１１等の径を変化させるための機構を必要としないので、地上望遠鏡２５を安価に提供することができる。また、開口絞りを内蔵していない従来の地上望遠鏡に対しても開口絞り３１を取り付けることができるので、多くの費用をかけることなく撮影対象を広げることができる。
【００６３】
図５はこの発明の第４実施形態に係る地上望遠鏡の断面を示す概念図であり、第１実施形態と共通する部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
この実施形態は開口絞り４１を対物レンズ１の光軸に沿って移動可能とした点で第１実施形態と相違する。
【００６５】
地上望遠鏡（望遠鏡光学系）３５は対物レンズ１と正立プリズム２と接眼レンズ４と開口絞り４１とを備えている。
【００６６】
開口絞り４１はドーナツ状の円板であり、光軸Ｌ上の位置ａと位置ｂ（光束を制限しない位置）との間を移動する。開口絞り４１を移動させることによって対物レンズ１から入射する光束の径を小さくすることができる。
【００６７】
鏡筒３５Ａの外周面には、開口絞り４１を移動させるための回転リング４２が回転可能に設けられている。鏡筒３５Ａ内には、回転リング４２の回転力を開口絞り４１の直線運動に変換する変換機構４５が配置されている。
【００６８】
回転リング４２と変換機構４５とで請求項５の移動手段が構成される。この移動手段は望遠鏡や双眼鏡のピントリング（回転リング４２に対応）を用いて光学系内部の合焦レンズを光軸方向へ移動させて合焦させるための機構と同様である。
【００６９】
なお、リング部材４２に代えてレバー（図示せず）を設けてもよい。
【００７０】
撮影を行うとき、必要に応じてリング部材４２を回転させる。
【００７１】
この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００７２】
なお、第１、４実施形態において、開口絞り１１，４１の位置が像面３に近い場合、撮影時、被写界深度に主に影響する視野中心光束が減少しないで、視野周辺光束だけを減少させてしまうおそれがあるので、視野中心光束から減少させることができる位置（開口絞り１１，４１が像面３から遠い位置）とするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態に係る地上望遠鏡の断面を示す概念図である。
【図２】図２は開口絞りの一例を示す平面図である。
【図３】図３はこの発明の第２実施形態に係る地上望遠鏡の断面を示す概念図である。
【図４】図４はこの発明の第３実施形態に係る地上望遠鏡の断面を示す概念図である。
【図５】図５はこの発明の第４実施形態に係る地上望遠鏡の断面を示す概念図である。
【図６】図６は従来の地上望遠鏡の断面を示す概念図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  対物レンズ
２  正立プリズム
３  像
４  接眼レンズ
５，１５，２５，３５  地上望遠鏡（望遠鏡光学系）
５Ａ，１５Ａ，２５Ａ，３５Ａ  鏡筒
７  撮像素子（撮像手段）
８  デジタルカメラ（撮像装置）
１１，２１，３１，４１  開口絞り
１２  リング部材（径変更手段）
４２  回転リング
４５  変換機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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