(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズの焦点距離を変更する補助レンズであって、第１の撮影レンズの光学系に挿入されると、視野範囲を拡大して像を縮小すると共に撮像エリア内にケラレのない像を結像させるワイドコンバータレンズとして作用し、第２の撮影レンズの光学系に挿入されると、視野範囲を拡大して像を縮小すると共に、撮像エリアのアスペクト比の変更に伴い撮像エリアが縮小された場合に、該縮小された撮像エリア内に元の撮像エリアと略同程度の視野範囲の像を結像させるレシオコンバータレンズとして作用する補助レンズと、
前記補助レンズを前記第１及び第２の撮影レンズの物体側に着脱可能に取り付ける取付手段と、
から成ることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記第２の撮影レンズは前記第１の撮影レンズよりも口径が大きく、前記第２の撮影レンズに前記補助レンズを取り付けると、前記元の撮像エリア内にケラレが発生する一方、前記縮小した撮像エリア内にケラレが発生しないことを特徴とする請求項１の光学装置。
【請求項３】
前記元の撮像エリアは、アスペクト比１６：９の撮像エリアであり、前記縮小した撮像エリアは、前記元の撮像エリアの両側左右の一部をマスクして形成されるアスペクト比４：３の撮像エリアであることを特徴とする請求項１又は請求項２の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学装置に係り、特にテレビカメラ用の撮影レンズに適用される光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、テレビ映像の画面サイズがアスペクト比１６：９と４：３のものが混在していることから、画面サイズの切り換えが可能なスイッチャブル対応カメラが製品化されている。
【０００３】
スイッチャブル対応カメラは、アスペクト比１６：９でイメージサイズ（イメージサークル）φ１１（ｍｍ）の撮像エリア（有効画素領域）を有する固体撮像素子を用い、１６：９の画面サイズ（１６：９モード）が選択された場合には、固体撮像素子の有効画素領域全体を使用して撮像を行い、４：３の画面サイズ（４：３モード）が選択された場合には、１６：９の有効画素領域の左右一部の領域を電気的にマスクし、有効画素領域のうち４：３の撮像エリアを使用して撮像を行うようにしたものである。
【０００４】
このようなモード切換が可能なスイッチャブル対応カメラに対応して近年の撮影レンズでは、約０．８倍（９／１１）のモード切換機能を持ったレシオコンバータを内蔵したものが知られている（特開平８−１７１０４３号公報、特開平１１−１０１９３３号公報）。上述のようにスイッチャブル対応カメラが４：３モードに切り換えられた場合、固体撮像素子の有効画素領域の一部がマスクされるため、撮像エリアが縮小される。従って、１６：９モードのときに比べて視野範囲（画角）が約２０％狭くなる。このため、撮影レンズ本来の諸元を満たした映像を撮像したものとはならず、また、最大広角時の視野範囲が狭くなるという不具合が生じる。そこで、レシオコンバータ内蔵の撮影レンズでは、スイッチャブル対応カメラが４：３モードに切り換えられた場合には、アフォーカル倍率が０．８倍のレシオコンバータレンズを撮影レンズの光学系に挿入することで、１６：９の撮像エリアのイメージサイズφ１１内に結像される視野範囲の像を４：３の撮像エリアのイメージサイズφ９内に縮小して結像させ、上記不具合を解消している。
【０００５】
一方、従来から、撮影レンズの前面（物体側）に簡単に着脱できるワイドコンバータレンズやテレコンバータレンズ等の多種の補助レンズが市販されている。特にワイドコンバータレンズは、撮影レンズの焦点距離を広角側へ拡大すると共に、ワイドコンバータレンズを撮影レンズに装着したときでも撮像エリア（１６：９の撮像エリア）のイメージサイズφ１１の像をケラレなく結像させるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにレシオコンバータ内蔵の撮影レンズでは、レシオコンバータレンズは一般にエクステンダにエクステンダレンズ等と共に設けられているため、レシオコンバータレンズを取り外すことは困難である。このため、レシオコンバータレンズはその撮影レンズ専用のものとなり複数の撮影レンズで共用することができず、有効利用できないという問題があった。
【０００７】
一方、ワイドコンバータレンズのような上述の補助レンズは、容易に撮影レンズの前面に着脱でき、撮影レンズの口径等の規格にあったものであれば複数の撮影レンズに共用することもできるという利点がある。そこで、このような利点を生かして現在市販されているアフォーカル倍率が０．８倍のワイドコンバータレンズをレシオコンバータレンズとして使用することも考えられる。即ち、０．８倍のワイドコンバータレンズは、視野範囲を拡大することによって結果的に１６：９モード時の撮像エリアのイメージサイズφ１１内の像を４：３モード時の撮像エリアのイメージサイズφ９内に結像させるためレシオコンバータレンズとして使用することも可能である。
【０００８】
しかしながら、ワイドコンバータレンズは、撮像エリアのイメージサイズが一定（φ１１）の状態でケラレなくその撮像エリアに像を結像するものであるから、ワイドコンバータレンズを撮影レンズに装着したときでもイメージサイズφ１１が保証されるように設計されている。一方、レシオコンバータレンズとしては、本来４：３モード時の撮像エリアのイメージサイズφ９を確保すれば十分である。このため、撮影レンズの規格にあった０．８倍のワイドコンバータレンズとして現在市販されているものをレシオコンバータレンズとして使用する場合には無駄にレンズ外径が大きいものとなり、その結果、必要以上に撮影レンズ前面側が大きく重いものとなるという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、複数の撮影レンズに共用することができる補助レンズを撮影レンズの口径等に応じてワイドコンバータレンズとして又はレシオコンバータレンズとして使用できるようにして１つの補助レンズの用途を拡大し、補助レンズの有効利用を図り、また、補助レンズをレシオコンバータとして使用する場合には軽量化、コンパクト化の面で優れた光学装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、撮影レンズの焦点距離を変更する補助レンズであって、第１の撮影レンズの光学系に挿入されると、視野範囲を拡大して像を縮小すると共に撮像エリア内にケラレのない像を結像させるワイドコンバータレンズとして作用し、第２の撮影レンズの光学系に挿入されると、視野範囲を拡大して像を縮小すると共に、撮像エリアのアスペクト比の変更に伴い撮像エリアが縮小された場合に、該縮小された撮像エリア内に元の撮像エリアと略同程度の視野範囲の像を結像させるレシオコンバータレンズとして作用する補助レンズと、前記補助レンズを前記第１及び第２の撮影レンズの物体側に着脱可能に取り付ける取付手段と、から成ることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第２の撮影レンズは前記第１の撮影レンズよりも口径が大きく、前記第２の撮影レンズに前記補助レンズを取り付けると、前記元の撮像エリア内にケラレが発生する一方、前記縮小した撮像エリア内にケラレが発生しないことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記元の撮像エリアは、アスペクト比１６：９の撮像エリアであり、前記縮小した撮像エリアは、前記元の撮像エリアの両側左右の一部をマスクして形成されるアスペクト比４：３の撮像エリアであることを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば、補助レンズを撮影レンズの物体側に容易に着脱できるようにすると共に、その補助レンズを撮影レンズの種類（口径等）に応じてワイドコンバータレンズとして又はレシオコンバータレンズとして使用できるようにしたため、補助レンズをワイドコンバータレンズとして又はレシオコンバータレンズとして複数の撮影レンズで共用することができ、また、１つの補助レンズの用途が拡大され、補助レンズの有効利用が図れる。また、所定の撮影レンズにおいてワイドコンバータレンズとして使用される補助レンズを、その撮影レンズより口径が大きくワイドコンバータレンズとして使用できないがレシオコンバータレンズとして使用できる撮影レンズに装着できるようにすることで、補助レンズをレシオコンバータレンズとして使用する場合の軽量化及びコンパクト化が図られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る光学装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１５】
図１及び図２は、本発明に係る光学装置の補助レンズをテレビカメラ用の撮影レンズの前面に装着した場合の断面図である。図１と図２とは撮影レンズの口径が異なり、図１の撮影レンズ２０は図２の撮影レンズ３０よりも口径が小さく撮影レンズ２０の前面側（物体側）の鏡胴２１の外径はφ８５（ｍｍ）である一方、図２の撮影レンズ３０の前面側の鏡胴３１の外径はφ１００である。これらの図において補助レンズ１０はハッチングで示されており、補助レンズ１０は、図１又は図２の撮影レンズ２０、３０の前面にそれぞれ専用の取付アダプター２２、３２によって着脱可能に装着される。
【００１６】
補助レンズ１０には、リング状のマウント１６内に両凹レンズ１２及び両凸レンズ１４の２枚のレンズが保持されており、図３に示すようにこれらのレンズ１２、１４によって補助レンズ１０は、アフォーカル倍率が０．８倍となるように設計されている（ｈ／ｈ′＝０．８）。
【００１７】
図１のようにφ８５の撮影レンズ２０の前面に補助レンズ１０を装着した場合、補助レンズ１０は、０．８倍のワイドコンバータレンズとして作用する。即ち、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すようにテレビカメラにおける固体撮像素子の１６：９の撮像エリアＳがイメージサイズφ１１であるとすると、補助レンズ１０を撮影レンズ２０に装着しない場合には同図（Ａ）に示すようにイメージサイズφ１１の像が保証され、撮像エリアＳに撮影レンズ２０の焦点距離に応じた視野範囲の像がケラレなく結像される。補助レンズ１０を撮影レンズ２０に装着した場合にも同図（Ｂ）に示すようにイメージサイズφ１１の像が保証され、撮像エリアＳに補助レンズ１０によって視野範囲が拡大された像（像は縮小される）がケラレなく結像される。従って、補助レンズ１０は、φ８５の撮影レンズ２０に対してはワイドコンバータレンズとして使用することができる。
【００１８】
一方、図２のようにφ１００の撮影レンズ３０の前面に補助レンズ１０を装着した場合、補助レンズ１０は、レシオコンバータレンズとして作用する。即ち、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すようにテレビカメラ（スイッチャブル対応カメラ）の１６：９モードにおける撮像エリアＳが図４と同様にイメージサイズφ１１、４：３モードにおける撮像エリアＳ′がイメージサイズφ９とすると、補助レンズ１０を撮影レンズ３０に装着しない場合には同図（Ａ）に示すようにイメージサイズφ１１の像が保証され、撮像エリアＳに撮影レンズ３０の焦点距離に応じた視野範囲の像がケラレなく結像される。このとき、カメラを４：３モードにすると、４：３モードにおける撮像エリアＳ′の像は見かけ上１６：９モードにおける撮像エリアＳの像に対して拡大される。
【００１９】
このようにカメラが４：３モードになった場合において、補助レンズ１０を撮影レンズ３０に装着すると、同図（Ａ）のイメージサイズφ１１内の像が同図（Ｂ）に示すようにイメージサイズφ９の像に縮小され、４：３モードにおける撮像エリアＳ′の像が１６：９モードにおける撮像エリアＳの像と略同一となる。また、補助レンズ１０は上述のようにφ８５の撮影レンズ２０に対してはワイドコンバータレンズとして機能するように構成されているため、撮影レンズ２０よりも口径の大きいφ１００の撮影レンズ３０ではイメージサイズφ１１ではケラレが発生するが、イメージサイズφ９ではケラレが発生しないため、撮影レンズ３０に対してはレシオコンバータレンズとしては有効に作用する。
【００２０】
尚、少なくともイメージサイズφ９より大きな径の範囲内でケラレが発生しなければ補助レンズ１０をレシオコンバータレンズとして使用することができるが、レシオコンバータレンズとしての軽量化、コンパクト化のためにできるだけその径が小さい方が望ましい。
【００２１】
次に、上記図１及び図２で示した取付アダプター２２、３２による撮影レンズ２０、３０への補助レンズ１０の取付構造について説明する。図６に示すように補助レンズ１０のマウント１６の外周面後端側にはネジ部４０が形成される。一方、補助レンズ１０をφ８５の撮影レンズ２０の装着する際のφ８５用の取付アダプター２２には、図７に示すように前端側にリング状の補助レンズ係合部４２が形成され、その内周面に上記補助レンズ１０のマウント１６のネジ部４０と係合するネジ部４４が形成される。従って、補助レンズ１０のマウント１６の後端を取付アダプター２２の前端側から挿入し、補助レンズ１０のネジ部４０を取付アダプター２２のネジ部４４にねじ込むことで補助レンズ１０を取付アダプター２２に装着することができる。
【００２２】
また、図７に示すように取付アダプター２２の後端側には内周が略φ８５に形成され、φ８５の撮影レンズ２０と係合する撮影レンズ係合部４６が形成される。この撮影レンズ係合部４６には、周方向に略半周に渡ってスリット４８が形成されると共に、スリット４８中心から後端部にかけて軸方向の割部５０が形成される。これによって弾性変形可能な可動片５２、５４が形成される。可動片５２、５４の先端部にはそれぞれ外側に突出した突片５６、５８が形成され、その一方の突片５８にはネジ６４の軸を挿通する孔６０が形成されると共に、他方の突片５６にはネジ６４と係合するネジ孔６２が形成される。従って、ネジ６４の軸を孔６０から挿入し、ネジ孔６２にネジ込むことによって撮影レンズ係合部４６の内径を縮径する方向に可動片５２、５４を変形させることができる。
【００２３】
一方においてφ８５の撮影レンズ２０の前端には一般的に図８に示すようにワイドコンバータレンズ、テレコンバータレンズ、フィルター等の光学アクセサリーを装着する装着部７０が形成され、また、これらの光学アクセサリーを位置決めする段差７２が形成されている。従って、撮影レンズ２０の装着部７０を取付アダプター２２の撮影レンズ係合部４６の内側に嵌め込み、撮影レンズ２０の段差７２と取付アダプター２２の後端面とを当接させて位置決めした後、上述したように図７のネジ６４によって可動片５２、５４を撮影レンズ２０の装着部７０に圧接することによって取付アダプター２２を撮影レンズ２０に固定することができる。
【００２４】
以上の取付構造により、補助レンズ１０を撮影レンズ２０の前面に容易に取り付けることができ、また、容易に取り外すことができる。尚、φ１００の撮影レンズ３０に補助レンズ１０を取り付ける場合には、図９に示す取付アダプター３２が使用される。このφ１００用の取付アタプター３２は、図７のφ８５用の取付アダプター２２と基本的構造は同じであり、撮影レンズ係合部８０の径が、φ８５用の取付アダプター２２よりもφ１００の撮影レンズ３０の外径に対応して拡径されている点で相違している。
【００２５】
以上、上記実施の形態では、φ８５の撮影レンズ２０ではワイドコンバータレンズ、φ１００の撮影レンズ３０ではレシオコンバータレンズとして使用される補助レンズ１０について説明したが、他の口径の撮影レンズについても上述と同様に機能する補助レンズを構成することは容易に可能である。
【００２６】
また、上記実施の形態において、補助レンズ１０は、既に市販されているワイドコンバータレンズであってもよく、そのワイドコンバータレンズを本来規格外の撮影レンズに取付アダプターによって装着できるようにし、レシオコンバータレンズとして使用できるようにしてもよい。
【００２７】
また、上記実施の形態で示した取付アダプター２２、３２の構造は一例であって、他の構造であってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る光学装置によれば、補助レンズを撮影レンズの物体側に容易に着脱できるようにすると共に、その補助レンズを撮影レンズの種類（口径等）に応じてワイドコンバータレンズとして又はレシオコンバータレンズとして使用できるようにしたため、補助レンズをワイドコンバータレンズとして又はレシオコンバータレンズとして複数の撮影レンズで共用することができ、また、１つの補助レンズの用途が拡大され、補助レンズの有効利用が図れる。従って、撮影者は、複数の異なる撮影レンズに対して、複数の補助レンズを用意することなく、１つの補助レンズを取付アダプターを交換することで、ある撮影レンズにはワイドコンバータレンズとして、他の撮影レンズではレシオコンバータレンズとして使用することができる。
【００２９】
また、所定の撮影レンズにおいてワイドコンバータレンズとして使用される補助レンズを、その撮影レンズより口径が大きくワイドコンバータレンズとして使用できないがレシオコンバータレンズとして使用できる撮影レンズに装着できるようにすることで、補助レンズをレシオコンバータレンズとして使用する場合の軽量化及びコンパクト化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る光学装置の補助レンズをテレビカメラ用のφ８５の撮影レンズの前面に装着した場合を示した断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る光学装置の補助レンズをテレビカメラ用のφ１００の撮影レンズの前面に装着した場合を示した断面図である。
【図３】図３は、補助レンズの説明に使用した説明図である。
【図４】図４は、補助レンズをワイドコンバータレンズとして使用した場合の説明に使用した説明図である。
【図５】図５は、補助レンズをレシオコンバータレンズとして使用した場合の説明に使用した説明図である。
【図６】図６は、補助レンズの外観斜視図である。
【図７】図７は、φ８５用の取付アダプターの外観斜視図である。
【図８】図８は、撮影レンズの前端の外観斜視図である。
【図９】図９は、φ１００用の取付アダプターの外観斜視図である。
【符号の説明】
１０…補助レンズ、１２…両凹レンズ、１４…両凸レンズ、１６…マウント、２０、３０…撮影レンズ、２２、３２…取付アダプター
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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