(57)【要約】【課題】カメラ付望遠鏡において、ハイアイポイント化が容易で簡単安価かつ小型軽量な接眼レンズを用いることができるようにする。【解決手段】光学系をズーム撮影対物レンズ系１（対物レンズ前群５、撮影対物レンズ後群６）と、ズーム観察対物レンズ系２（対物レンズ前群５、観察対物レンズ後群９）に２分し、撮影対物レンズ系１の焦点距離よりも観察対物レンズ系２の焦点距離の方が長くなるよう設計し、撮影視野と観察視野をほぼ等しく保ちながら接眼レンズの焦点距離を長めに取り、接眼レンズを簡単安価かつ小型軽量化およびハイアイポイント化を容易にする。【選択図】        図１
2004191612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影対物レンズ前群および撮影対物レンズ後群の２群で構成される撮影対物光学系と、前記撮影対物光学系の光軸上に配置される撮像素子を有するカメラ付望遠鏡において、
前記撮影対物レンズ前群および前記撮影対物レンズ後群の間に光路分割素子を配置し、前記光路分割素子によって分割された光路上に、前記撮影対物レンズ前群とともに観察対物光学系を構成する観察対物レンズ後群、分割された光学系を正立像に変換する正立光学素子、視野絞り、および接眼レンズを配置し、
前記撮影対物レンズ後群と前記観察対物レンズ後群のレンズパワーをそれぞれ選択することにより前記観察対物光学系の焦点距離が前記撮影対物光学系の焦点距離よりも長くなるよう構成したことを特徴とするカメラ付望遠鏡。
【請求項２】
撮影対物レンズから成る撮影対物光学系の光軸上に配置される撮像素子を有するカメラ付望遠鏡において、
前記撮影対物レンズと前記撮像素子の間に光路分割素子を配置し、前記光路分割素子によって分割された光路上に、前記撮影対物レンズの１次像を再度結像させるリレーレンズ、前記光路分割素子および前記リレーレンズとともに正立像を形成するミラー、視野絞り、および接眼レンズを配置し、前記撮影対物レンズ、前記リレーレンズ、および前記ミラーにより観察対物光学系を構成し、
前記撮影対物レンズと前記リレーレンズのレンズパワーをそれぞれ選択することにより前記観察対物光学系の焦点距離が前記撮影対物光学系の焦点距離よりも長くなるよう構成したことを特徴とするカメラ付望遠鏡。
【請求項３】
前記光路分割素子がビームスプリッターまたはクイックリターンミラーであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカメラ付望遠鏡。
【請求項４】
前記観察対物光学系および前記撮影対物光学系がズーム光学系として構成されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のカメラ付望遠鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物の観察および撮影が可能なカメラ付望遠鏡に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
望遠鏡の観察像を撮影したい、という需要は古くより存在し、その手法の１つとして望遠レンズ付きのカメラによって撮影するものがある。また、対物レンズの光束の一部を光路分割手段によって取り出し、一方を結像面上に配置された撮像素子に入射させ、もう一方を観察光学系に入射して空中像としてユーザに観察させるカメラ一体型の望遠鏡も提案されている（たとえば出願人による下記の特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特願２００２−４７３０４号  （図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
望遠レンズ付のカメラ、特に一眼レフ方式のカメラは、ファインダ光学系の不鮮明で暗いピントグラス上の像を観察するために、明瞭かつ明るい観察像を得ることができない、という問題がある。
【０００５】
出願人による上記特許文献１は、この問題を解決する構成を提案するものであり、特許文献１のように対物レンズによる光束の一部を光路分割手段によって取り出し、一方を結像面上に配置された撮像素子に入射させ、もう一方を観察光学系で観察する構成によれば、観察性能を大きく向上できる。
【０００６】
ところが特許文献１のような構造を適用しただけでは、観察した通りの視野で画像を撮影、記録するのが困難である場合が多い。すなわち、特許文献１のように撮像素子の結像位置と共役位置に形成される空中像を接眼レンズにより観察する構成、すなわち、撮影光学系と観察光学系が同じ焦点距離である場合には、観察視野と撮影視野を同一に保ちつつ接眼レンズの見かけ視野をある程度広く保とうとすると、接眼レンズの焦点距離を非常に短かくしなければならなくなる。
【０００７】
そして、一般に焦点距離の短い接眼レンズはアイレリーフが短くなる傾向があり、接眼レンズの焦点距離が約１５〜２５ｍｍであればアイレリーフをある程度確保できるが、上記の視野確保のためには焦点距離が８ｍｍ前後のより短焦点の接眼レンズを用いなければならなくなることが多い。
【０００８】
望遠鏡のような光学製品では、ハイアイポイントであること、つまりアイレリーフが長いことが性能上重視されており、昨今では一般ユーザにもカタログ上のアイレリーフの数値が重要な製品選択の基準であることは充分認識されている。
【０００９】
しかしながら、焦点距離が８ｍｍ前後の短焦点の接眼レンズでは、長いアイレリーフを得るために構成枚数を多くしたり、レンズ径を大きくするなどの工夫をする必要があり、これにより製造コストが高くなり、また接眼部が大型化するなどして操作性が低下するという欠点がある。
【００１０】
かといって短焦点の接眼レンズを用いてハイアイポイント化のための工夫を省略してしまえば、状況によっては観察した通りの視野で画像を記録できない、という不便をユーザに強いる結果となる。アイレリーフが短かければ、実際に観察する際、目をレンズに相当近づけなければならないし、また、眼鏡をかけている人は外さなくてはならないので、これにより装置の使い勝手が非常に悪くなる。
【００１１】
本発明の課題は、上記の問題を解決し、カメラ付望遠鏡において、ハイアイポイント化が容易で簡単安価かつ小型軽量な接眼レンズを用いることができるようにすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明によれば、カメラ付望遠鏡の光学系を撮影対物光学系と、観察対物光学系の２つに分け、撮影対物光学系の焦点距離よりも観察対物光学系の焦点距離の方が長くなるように設計する構成を採用した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１および図２に示す本発明によるカメラ付望遠鏡の異なる実施形態につき順次説明する。
【００１４】
［第１の実施形態］
本発明のカメラ付望遠鏡の特徴は、光学系を撮影対物光学系（図１のズーム撮影対物レンズ系１）と、観察対物光学系（図１のズーム観察対物レンズ系２）の２つに分け、撮影対物光学系の焦点距離よりも観察対物光学系の焦点距離の方が長い、すなわち、撮影対物光学系よりも観察対物光学系の方が長焦点になっている点にある。これによって、以下に示す通り、接眼レンズの焦点距離を長めに取ることができるようになり、撮影視野と観察視野をほぼ等しく保ちながら、しかも接眼レンズを簡単安価かつ小型軽量に構成でき、そのハイアイポイント化も容易になる。
【００１５】
図１においてズーム撮影対物レンズ系１は、対物レンズ前群５と撮影対物レンズ後群６から成り、焦点距離が７５ｍｍ〜２２５ｍｍ（以下、焦点距離などの具体的な性能数値はあくまでも一例である）まで変えられるズーム光学系を構成する。
【００１６】
対物レンズ前群５と撮影対物レンズ後群６の間の光軸上にはビームスプリッタ７が配置されており、ビームスプリッタ７を透過した光束は結像面に置かれた受光面が対角７．２ｍｍ（この大きさは任意である）の撮像素子８により撮影される。
【００１７】
また、ビームスプリッタ７で反射した光束は観察対物レンズ後群９を経て、ペンタダハプリズム１０により正立像となる。背後には撮像素子８の撮影画角と同等のアスペクト比になるような四角い視野を得るための視野絞り１１が配置されている。
【００１８】
さらに視野絞り１１の後方には接眼レンズ１２が配置されている。接眼レンズ１２の焦点距離については以下詳述するが、たとえば１５ｍｍの比較的長焦点のものを用いられるよう他の光学系を構成する。
【００１９】
上記構成において、対物レンズ前群５と観察対物レンズ後群９は、ズーム観察対物レンズ系２を構成する。
【００２０】
さて、詳しい計算は省略するが、ズーム撮影対物レンズ系１の焦点距離が７５ｍｍ〜２２５ｍｍの範囲であるとき、撮像素子８に入射する像の画角の範囲は５．５０°〜１．８３°である。
【００２１】
ここで一般的な接眼レンズの見かけ視野を５０°とすると、上記の撮像素子８の画角と比べて９．１倍〜２７．３倍異なっていることが判る。ということは、撮像素子８の画角と接眼レンズの見かけ視野を一致させようとすれば接眼レンズ１２の焦点距離は約８．３ｍｍにしなければならないが、前述のように、このような短焦点の接眼レンズはアイレリーフが短くなりがちで、ハイアイポイント化のために特別な工夫が必要になる問題がある。
【００２２】
たとえば、接眼レンズ１２として焦点距離１５ｍｍ程度のものを用いることができれば、１５ｍｍ〜２０ｍｍ程度の充分長いアイレリーフを達成するのは容易であり、構成も複雑化させずに済む。
【００２３】
そこで、本実施形態においては、接眼レンズ１２の撮影視野と観察視野をほぼ等しく保ちつつ、その焦点距離を８．３ｍｍから１５ｍｍに長焦点化（１．８倍）するために、光学系をズーム撮影対物レンズ系１とズーム観察対物レンズ系２から構成し、ズーム観察対物レンズ系２の焦点距離がズーム撮影対物レンズ系１の焦点距離のほぼ１．８倍となるように設計する。
【００２４】
すなわち、上記のようにズーム撮影対物レンズ系１の焦点距離が７５ｍｍ〜２２５ｍｍであれば、ズーム観察対物レンズ系２の焦点距離が１３５ｍｍ〜４０５ｍｍになるよう観察対物レンズ後群９のレンズパワーを選択すれば良い。
【００２５】
以上のように、光学系を撮影対物光学系と、観察対物光学系の２つに分け、撮影対物光学系の焦点距離よりも観察対物光学系の焦点距離の方が長くなるように設計することにより、接眼レンズの焦点距離を長めに取ることができるようになり、撮影視野と観察視野をほぼ等しく保ちながら、しかも接眼レンズを簡単安価かつ小型軽量に構成でき、容易にハイアイポイント化できる、という優れた効果がある。
【００２６】
［第２の実施形態］
図２は本発明を採用したカメラ付望遠鏡の異なる構成を示している。図２の構成は撮影光学系の後群を省略し、観察光学系をミラーおよびリレーレンズを用いて構成したものである。
【００２７】
図２において、ズーム撮影対物レンズ系３は、対物レンズ５ａ（実際には複数素子であってよい）から成り、焦点距離が７５ｍｍ〜２２５ｍｍまで変えられるようなズーム系として構成されている。
【００２８】
ズーム撮影対物レンズ系３と、受光面が対角７．２ｍｍの撮像素子８との間の光軸上にはビームスプリッタ７が配置されており、ビームスプリッタ７を透過した光束は撮像素子８の結像面に導かれ、この撮像素子８により撮影される。
【００２９】
また、ビームスプリッタ７を反射した光束はミラー１３で反射され、リレーレンズ１４により正立像となる。背後には撮像素子８の撮影画角と同等のアスペクト比になるような四角い視野を得る視野絞り１１が配置され、さらに視野絞り１１の後方には接眼レンズ１２を配置する。
【００３０】
ズーム観察対物レンズ系４は対物レンズ５ａ、ミラー１３、およびリレーレンズ１４から構成される。
【００３１】
第１の実施形態と同様、ズーム撮影対物レンズ系３の焦点距離は７５ｍｍ〜２２５ｍｍまで可変であり、撮影光学系の焦点距離は第１実施形態と同じ、また、撮像素子８のアスペクト比が第１実施形態と同じであるから、本実施形態においても撮影視野と観察視野をほぼ等しく保ちつつ、その接眼レンズ１２の焦点距離は１５ｍｍにできれば好都合である。
【００３２】
そこで、本実施形態においては、ズーム観察対物レンズ系４の焦点距離が１３５ｍｍ〜４０５ｍｍとなるよう、リレーレンズ１４のレンズパワー（リレー倍率）を１．８倍に選択する。
【００３３】
以上のようにして、図２のような構成においても、光学系を撮影対物光学系と、観察対物光学系の２つに分け、撮影対物光学系の焦点距離よりも観察対物光学系の焦点距離の方が長くなるように設計することにより、接眼レンズの焦点距離を長めに取ることができるようになり、撮影視野と観察視野をほぼ等しく保ちながら、しかも接眼レンズを簡単安価かつ小型軽量に構成でき、容易にハイアイポイント化できる、という優れた効果がある。
【００３４】
なお、図１、図２の各実施形態では、各レンズ素子を単レンズとして図示したが、これはあくまでも便宜上のものであり、実際の製品では各レンズ素子の構成は任意である。たとえば図１においては、対物レンズ前群５と撮影対物レンズ後群６のそれぞれがさらに複数のレンズ群に分割されるような構成であっても良い。また、図１、図２に示した光学部品を同等の機能を有する他の部品に置換することも当業者において任意である。たとえば、図１、図２の構成において、ビームスプリッタ７の代わりにクイックリターン機構を有するハーフミラーを用いてもよい。
【００３５】
以上では、光学系に正立光学系を含むいわゆる地上望遠鏡としての構成を例示したが、正立光学系を含まないいわゆる天体望遠鏡などにも同様の構成を実施できるのはいうまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、カメラ付望遠鏡の光学系を撮影対物光学系と、観察対物光学系の２つに分け、撮影対物光学系の焦点距離よりも観察対物光学系の焦点距離の方が長くなるように設計する構成を採用しているので、撮影視野と観察視野をほぼ等しく保ちながら、接眼レンズの焦点距離を長めに取ることができるようになり、接眼レンズを簡単安価かつ小型軽量に構成でき、容易にハイアイポイント化できる、という優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を採用したカメラ付望遠鏡の第１の実施形態を示した説明図である。
【図２】本発明を採用したカメラ付望遠鏡の第２の実施形態を示した説明図である。
【符号の説明】
１  ズーム撮影対物レンズ系
２  ズーム観察対物レンズ系
３  ズーム撮影対物レンズ系
４  ズーム観察対物レンズ系
５  対物レンズ前群
５ａ  対物レンズ
６  撮影対物レンズ後群
７  ビームスプリッタ
８  撮像素子
９  観察対物レンズ後群
１０  ペンタダハプリズム
１１  視野絞リ
１２  接眼レンズ
１３  ミラー
１４  リレーレンズ
【図１】
2004191612.tif 000003
【図２】
2004191612.tif 000004