(57)【要約】【課題】  被写体を見失った時でも簡単に被写体を見つけ出すことを可能にするレンズ鏡筒および撮像装置を提供すること。【解決手段】  第１光学系と第２光学系を有するレンズ鏡筒において、前記第２光学系は少なくとも２つの反射部材を有し、前記第１光学系と前記第２光学系は光軸に対し、互いに平行になるよう配置するとともに、同一の結像面で結像し、第１光学系の焦点距離をｆ１、第２光学系の焦点距離をｆ２としたとき、各々を適切に設定すること。【選択図】図１
2018040996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光学系と第２光学系を有するレンズ鏡筒において、
前記第２光学系は少なくとも２つの反射部材を有し、
前記第１光学系と前記第２光学系は光軸に対し、互いに平行になるよう配置するとともに、同一の結像面で結像し、第１光学系の焦点距離をｆ１、第２光学系の焦点距離をｆ２とすると、以下の条件式を満足することを特徴としたレンズ鏡筒。
０．１＜ｆ２/ｆ１＜０.５           （１）
【請求項２】
前記反射部材のうち、少なくとも１つは第１光学系の光路内に配置することを特徴とした、請求項１に記載のレンズ鏡筒。
【請求項３】
前記第１光学系の光路内に配置された反射部材はハーフミラーであることを特徴とした、請求項１または請求項２に記載のレンズ鏡筒。
【請求項４】
前記第２光学系は遮光する手段を有することを特徴とした、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項５】
前記第２光学系は撮像装置から着脱可能であることを特徴とした、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とした撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、望遠レンズのように画界が狭いレンズでの撮影において、被写体を見失った場合でも容易に被写体を見つけ出すことを可能にするレンズ鏡筒およびこれを用いた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、撮影者から被写体までの距離が遠い場合、被写体を大きく撮影するためには望遠レンズを使う。この時、例えば、野鳥のように動きのある被写体を撮影する場合、画角が狭い望遠レンズでは被写体がフレームアウトしやすく、通常のファインダーや液晶モニターを覗いたまま被写体を探し出すのは困難である。
【０００３】
すなわち、撮影時の画角は望遠レンズの撮影範囲で十分であっても、撮影者がストレスなく撮影するためには、被写体を見失った時でも簡単に被写体を見つけ出せるツールを提供することが重要である。
【０００４】
これを解決する従来技術として、撮影レンズをズームレンズとすれば、被写体を見失った時は一旦広角側にズーミングし、撮影する時に再び望遠端にズーミングすることも可能である。
【０００５】
また、特許文献１は焦点距離の異なる２つの光学系を備え、１つの光学系は光学系と撮像素子を同一直線上に配置、もう一方の光学系は光路内に反射部材を備え、光路を折り曲げることで、２つの光学系を同一撮像素子に結像させる撮像装置が開示されている。
【０００６】
この撮像装置では、撮影者が反射部材の位置を移動させることで、選択的に光学系を切り替えることを可能にしている。具体的には、被写体を見失った場合は画角の広い光学系を選択し、撮影時には望遠系の光学系に切り替えるという使い方が可能である。
【０００７】
また、特許文献２では、撮影レンズの物体側に装着し、撮影レンズの焦点距離を広角化するためのコンバータレンズが提案されている。被写体を見失った場合は、撮影レンズにコンバータレンズを装着し広角化することで、前記課題を解決することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許２５１９２５５号公報
【特許文献２】特許４５５７３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ズームレンズを用いて撮影する場合において、所望の画角がズームレンズの望遠端であったとする。この時、望遠端で所望の構図を決めたとしても、動きのある被写体の場合、被写体を見失うことがある。被写体を見失うたびにズーミング動作を繰り返し、被写体を見つけ出すことは可能であるが、所望の構図を再現させるまでに時間がかかり、決定的瞬間を逃す点で課題がある。
【００１０】
特許文献１では、異なる焦点距離のレンズ系を任意に切り替えられる点において決定的瞬間を逃しにくくはなるが、実質的に常に２本分のレンズを持ち歩く状況となる。どちらか一方の光学系だけで足りる場合においては、もう一方の不要なレンズの分だけ、撮像装置の大型化し、機動性が損なわれる点で課題である。
【００１１】
また、特許文献２では、撮影レンズとコンバータが着脱可能な点で、撮像装置の大型化を避けられる。しかしながら、所望の画角で撮影するためにはコンバータレンズを取り外さなければならず、撮影するまでに時間がかかり、決定的瞬間を逃す点で課題がある。
【００１２】
本発明の目的は、被写体を見失った場合でも、撮影者がファインダーから目を離さず、簡単に被写体を見つけ出すことを可能にするため、決定的瞬間を逃さず、かつ簡単な構成で機動性も損なわない、レンズ鏡筒およびそれを備えた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】
【００１３】
請求項１の発明は、第１光学系と第２光学系を有するレンズ鏡筒において、
前記第２光学系は少なくとも２つの反射部材を有し、
前記第１光学系と前記第２光学系は光軸に対し、互いに平行になるよう配置するとともに、同一の結像面で結像し、第１光学系の焦点距離をｆ１、第２光学系の焦点距離をｆ２とすると、以下の条件式を満足することを特徴としたレンズ鏡筒。
０．１＜ｆ２/ｆ１＜０.５           （１）
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被写体を見失った場合でも、撮影者がファインダーから目を離さず、簡単に被写体を探し出すことを可能にし、決定的瞬間を逃さず、かつ機動性も損なわない、レンズ鏡筒およびそれを備えた撮像装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】数値実施例１のカメラシステム全体図
【図２】数値実施例１のカメラシステムのファインダーでの見え
【図３】数値実施例１の第２光学系が遮光された場合の撮像装置全体図
【図４】数値実施例１の第２光学系が遮光された場合の撮像装置のファインダーでの見え
【図５】数値実施例１における、第２光学系の光路を折り曲げた時のレンズ断面図
【図６】数値実施例１における、第２光学系の光路を展開した時のレンズ断面図
【図７】数値実施例１の第２光学系の収差図
【図８】数値実施例２における、第２光学系の光路を展開した時のレンズ断面図
【図９】数値実施例２の第２光学系の収差図
【図１０】数値実施例３における、第２光学系の光路を展開した時のレンズ断面図
【図１１】数値実施例３の第２光学系の収差図
【図１２】数値実施例１における第２光学系の反射部材２２前後で分離した時のカメラシステム全体図
【図１３】数値実施例１における第２光学系全てを分離した時のカメラシステム全体図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を用いて、本発明のカメラシステム全体の構成について説明する。図１において、Mは撮影光学系としての撮影レンズ（第１光学系）であり、カメラ本体１００に固定、または、カメラ本体１００に着脱可能に装着される。
【００１７】
１０１はクイックリターンミラー（光路折り曲げミラー）で回転軸１０１aを中心に回動可能となっている。１０２は焦点板（ピント板）で、クイックリターンミラー１０１側の面にフレネルレンズ、反対側の面にマット面１０３が設けられ、マット面１０３上に撮影レンズ１による被写体像（ファインダー像、物体像）が形成される。
【００１８】
１０４はペンタダハプリズムであり、マット面１０３上に形成される被写体像を正立正像としている。１０５は接眼レンズ系、１０６はアイポイントの位置を表している。焦点板１０２のマット面１０３上に形成された被写体像はペンタダハプリズム１０４で正立像とされ、接眼レンズ系１０５を介してアイポイント（撮影者の瞳孔の位置）１０６に観察される。
【００１９】
また、アイポイント１０６にて観察される被写体像に相当する像は、クイックリターンミラー１０１を跳ね上げた時は、撮像面IPに形成される。撮像面IPには、CCDセンサやCMOSセンサ等の固体撮像素子、または感光性のフィルム等が撮像手段として設けられる。
【００２０】
ここで、数値実施例１の第２光学系Ａのレンズ構成について、説明する。数値実施例１では、撮影レンズＭは焦点距離４００mmの望遠レンズとし、撮影レンズＭと平行に配置した第２光学系Ａは撮影レンズＭよりも画角が広い、焦点距離１００ｍｍの光学系とした。
【００２１】
一般に、焦点距離と光学全長は相関があり、焦点距離が長いものと比較し、焦点距離が短くなるほど光学全長は短く設計することが可能である。
すなわち、撮影レンズＭと第２光学系Ａでは、第２光学系Ａの方が光学全長は短くなりやすい。
【００２２】
しかしながら、本発明では、第２光学系Ａの方が撮影レンズＭより焦点距離が短いため、第２光学系Ａは焦点距離に対し、光学全長を延ばすレンズ構成が必要である。そこで本発明では、第２光学系Ａを負のレンズ群を先頭とする、いわゆるネガティブリードタイプの光学系とし、像側主点位置を像側へ飛ばすことでバックフォーカスを伸ばしやすい構成とした。
【００２３】
具体的には、物体側から順に、絞りＳ1より物体側にあるレンズ群を第１レンズ群Ｌ１とし、負の屈折力を有するレンズ群とした。そして、絞りS1より像側にあるレンズ群は第２レンズ群Ｌ２とし、正の屈折力のレンズ群という配置とした。
また、絞りＳ１の位置は第２レンズ群の最も物体側に配置し、軸外光線がレンズ面を通過する高さがなるべく小さくなるよう、すなわち前玉径がなるべく小さくなるよう配置した。
【００２４】
次に、第２光学系群Ａの各レンズ構成について説明する。第２光学系Ａの第１レンズ群Ｌ１は負の屈折力を有するレンズ群であり、物体側から順に、負レンズと、負レンズと正レンズの接合レンズで構成した。
【００２５】
最も物体側に負レンズを配置することで、前玉径小型化を図るとともに、屈折力を２枚に分散することで、非点収差および歪曲収差など軸外諸収差を良好に補正している。また、第１レンズ群全体としては、負の屈折力を有するレンズ群であるが、正レンズを配置することで、第１レンズ群内の色収差補正を良好に行っている。
【００２６】
次に、第２光学系Ａの第２レンズ群Ｌ２は、正の屈折力を有するレンズ群であり、物体側から順に、負レンズと正レンズの接合レンズと、正レンズで構成している。第２レンズ群も第１レンズ群と同様に第２レンズ群内で色収差補正を行うため、全体として正の屈折力を有するレンズ群であるが、負レンズを配置した。
【００２７】
第２レンズ群内のレンズ構成については、バックフォーカスを伸ばすため、負レンズを最も物体側に配置し、正の屈折力は２枚の正レンズに分散させることで、球面収差および軸上色収差など軸上光線が支配的な諸収差補正も良好に行っている。
【００２８】
また、第２光学系Ａは２つの反射部材を有し、物体側から順に反射部材２１、反射部材２２である。反射部材２１はミラーであり、これを配置する場所は第２光学系Aの最終レンズの像側とした。反射部材２１は、反射部材２１と第２光学系Aの光軸のなす角が４５°となるよう配置した。
【００２９】
第２光学系Aの光束は反射部材２１で反射した時、光軸と垂直方向に光路を変更し、反射部材２２へ入射する。反射部材２２は透過光と反射光を１：１に分けることができるハーフミラーであり、第２光学系Aの光束と反射部材２２のなす角は４５°となるよう配置した。第２光学系Aの光束は反射部材２１および反射部材２２を経由し、カメラ１００へ導かれる。
【００３０】
カメラ１００内のクイックリターンミラー１０１が撮影レンズMの光路上にある場合、撮影レンズMおよび第２光学系Aの像はともにクイックリターンミラー１０１で反射され、焦点版１０２上のマット面１０３に結像する。
【００３１】
すなわち、撮影者が得られるファインダーの見えは、撮影レンズＭの画角（撮影領域：LayerM）と第２光学系Ａの画角（撮影領域２：Layer2）が重なり合った状態の画である。２つの像が重なり合った状態であれば、被写体を見失った場合でもファインダーから目を離さず被写体を探し出すことが可能となる。
【００３２】
ファインダーで所望の構図を決めた後、撮影を行う。撮影においては、第２光学系Aの絞りＳ１を全閉し遮光手段として利用することで、撮影レンズＭの像だけを撮像する。絞りＳ１を遮光手段として用いるタイミングは撮影者がカメラ１００のシャッターを押すタイミングと同期させることも可能であるが、撮影者が任意に選ぶことも可能である。
【００３３】
なお、本実施例では第２光学系は単焦点レンズとしたが、ズームレンズとすることも可能である。
【００３４】
図８および図１０にて、数値実施例２および３として、第２光学系Ａの焦点距離を８０ｍｍ、１２０ｍｍとした例を述べた。レンズ構成の考え方については数値実施例１と共通であるため、割愛する。
【００３５】
次に、本発明の撮影レンズおよび第２光学系が満足すべき好ましい条件について説明する。本発明において、撮影レンズと第２光学系の焦点距離をどのように配分するかは得られる効果と装置の大きさのバランスから最適な設定が存在する。
最適な設定は以下の条件式を満足した場合である。
０．１＜ｆ２/ｆ１＜０.５           （１）
ここで、f１は前記撮影レンズの焦点距離、ｆ２は第２光学系の焦点距離である。条件式（１）は、撮影レンズに対する、第２光学系の焦点距離を規定した式である。上限値を超えると、第２光学系の焦点距離が過度に長くなり、すなわち、第２光学系の画角が狭くなるため、見失った被写体を探すことが困難となる点で課題を有する。
【００３６】
下限値を超えると、第２光学系の焦点距離が過度に短くなり、すなわち、第２光学系の屈折力が過度に強くなる。その結果、良好な光学性能を実現するためには、屈折力を分散させなければならず必要以上にレンズ構成枚数が増加し光学系全体の大型化を招く点で課題を有する。
【００３７】
さらに望ましくは、本発明の撮影レンズおよび第２光学系の焦点距離は以下の条件を満足している。
０．３＜ｆ２/ｆ１＜０.５           （１A）
本発明の実施例として、撮影レンズは焦点距離４００mmの場合としたが、他の焦点距離の撮影レンズを使用しても適応可能である。
【００３８】
また、第２光学系Ａは撮影者の要望により、図１２に示すように、第２光学系の反射部材２２前後で分離、すなわち反射部材２２を撮影レンズＭの光路内に残した状態で撮像装置から分離可能である。また、図１３に示すように、第２光学系の反射部材２２も含めて、撮像装置から分離することも可能である。
【００３９】
次に、本発明の実施形態を示す。各実施形態において、ｉは物体側からの面の順序を示し、Ｒｉはレンズ面の曲率半径、Ｄｉは第ｉ面と第ｉ＋１面との間のレンズ肉厚および空気間隔、Ｎｉ、νｉはそれぞれｄ線に対する屈折率、アッベ数を示す。＊は非球面であることを示す。また、ｋ、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０は非球面係数である。非球面形状は光軸からの高さｈの位置での光軸方向の変位を面頂点を基準にしてｘとするとき
ｘ＝（ｈ2／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｈ／Ｒ）2｝1/2］＋Ａ４・ｈ4＋Ａ６・ｈ6＋Ａ８・ｈ8＋Ａ１０・ｈ10
で表される。但しＲは近軸曲率半径である。又、前述の各条件式と各実施形態との関係を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2018040996.tif 000003
【００４１】
数値実施例１
単位 mm
面データ             
面番号       r        d      nd         vd       
1        362.134    3.52   1.74100    52.6
2         44.388   10.29                  
3        136.177    3.52   1.60311    60.6
4         46.854    8.03   1.88300    40.8
5        385.474    5.45                  
6(絞り)    ∞      56.31                  
7       -180.127    3.00   1.84666    23.9
8        166.439   10.21   1.74100    52.6
9        -82.737    0.53                  
10        332.563    4.00   1.77250    49.6
11       -235.285   25.00                  
12          ∞      60.00                  
13          ∞      73.91                  
像面        ∞   
各種データ
焦点距離     100.13  
Fナンバー      3.50  
画角          12.19  
像高          21.64  
レンズ全長   263.77  
BF            73.91
各レンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1     -191.17  
2    6     102.77  
数値実施例２
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd
1       -622.239    3.52   1.74100    52.6           
2         37.213    8.57                             
3       1416.404    3.52   1.60311    60.6           
4         40.007    8.87   1.88300    40.8           
5       -346.728    5.19                             
6(絞り)    ∞      56.31                             
7       -224.399    3.00   1.80518    25.4           
8         95.082   11.56   1.74100    52.6           
9        -81.958    0.53                             
10        318.901    4.00   1.77250    49.6           
11       -234.646   25.00                             
12          ∞      50.00                             
13          ∞      83.12                             
像面        ∞   
各種データ
焦点距離      81.21  
Fナンバー      3.50  
画角          14.92  
像高          21.64  
レンズ全長   263.19  
BF            83.12  
各レンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1    -113.95  
2    6      91.55  
数値実施例３
単位 mm
面データ
面番号       r        d      nd         vd
1*      3663.567    3.52   1.76414    49.0           
2         57.414    4.00                             
3       -339.979    3.52   1.56883    56.4           
4         56.458    6.23   1.88300    40.8           
5       -200.036    0.50                             
6(絞り)    ∞      56.31                             
7*      -150.842    3.00   1.90270    31.0           
8        116.385    9.65   1.72916    54.7           
9        -77.690    0.53                             
10        366.517    4.00   1.72916    54.7           
11       -174.780   35.00                             
12          ∞      60.00                             
13          ∞      76.22                             
像面        ∞   
非球面データ
第1面
K =-3.32322e+004  A 4=-5.10682e-007  A 6=-1.53604e-010  A 8= 1.15832e-012  A10=-2.41733e-015  
第7面
K =-5.36838e+000  A 4= 8.93781e-009  A 6= 4.49688e-013  A 8= 4.69650e-014
各種データ
焦点距離     120.00  
Fナンバー      3.50  
画角          10.22  
像高          21.64  
レンズ全長   262.48  
BF            76.22  
各レンズ群データ
群  始面    焦点距離  
1    1    -256.63  
2    6     113.60
【符号の説明】
【００４２】
Ｍ：撮影レンズ（第１光学系）
Ａ：第２光学系
L1：第２光学系の第１レンズ群
L2：第２光学系の第２レンズ群
２１：反射部材１
２２：反射部材２
S１：第２光学系の絞り
１００：カメラ
１０１：クイックリターンミラー
１０１a：回転軸
１０２：焦点板
１０３：マット面
１０４：ペンタダハプリズム
１０５：接眼光学系
１０６：アイポイント
IP：像面
ｄ：ｄ線
ｇ：ｇ線
ΔS：サジタル像面
ΔM：メリディオナル像面
【図１】
2018040996.tif 000004
【図２】
2018040996.tif 000005
【図３】
2018040996.tif 000006
【図４】
2018040996.tif 000007
【図５】
2018040996.tif 000008
【図６】
2018040996.tif 000009
【図７】
2018040996.tif 000010
【図８】
2018040996.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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