JP2005141005A - 望遠鏡本体および望遠鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、周囲の明るさの度合いにかかわらず、ピントが合った撮影画像を得ることができる望遠鏡本体および望遠鏡を提供すること。
【解決手段】本発明の地上望遠鏡本体１は、対物光学系１１、フォーカスレンズ３１、ビームスプリッター５６、縮小光学系１８および光学フィルターユニット１７からなる撮像光学系と、撮像光学系を介して形成される被写体像を撮像するＣＣＤ撮像素子１６と、被写体像の結像位置を移動させるフォーカス駆動手段としての縮小光学系駆動機構１９と、周囲の明るさを検出する明るさセンサー７１と、明るさセンサー７１により検出された明るさに基づいて縮小光学系駆動機構１９の駆動位置を制御する制御手段とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、望遠鏡本体および望遠鏡に関する。

アイピースから覗いた観察像と同じ電子画像を撮影可能なデジタル撮影機能付きの望遠鏡（地上望遠鏡）が知られている（例えば、特許文献１参照）。デジタル撮影機能付き望遠鏡は、対物光学系およびフォーカスレンズを経た光をビームスプリッターで分岐させ、分岐した一方の光を接眼光学系へ導き、他方の光を例えばＣＣＤ等の撮像素子へ導くように構成されている。

このようなデジタル撮影機能付き望遠鏡では、使用者がピントリングを回すことによってアイピースから覗いた観察像のピントを合わせたとき、撮像素子の受光面上の被写体像にもピントが合うように設計されている。よって、通常は、観察像のピントを合わせた状態で撮影すれば、ピントが合った撮影画像を得ることができる。

しかしながら、夜間など、周囲が暗い状態で撮影した場合には、撮影画像のピントがずれ、ボケた画像になることがあった。

登録実用新案第３０７４６４２号公報

本発明の目的は、簡単な構成で、周囲の明るさの度合いにかかわらず、ピントが合った撮影画像を得ることができる望遠鏡本体および望遠鏡を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（１０）の本発明により達成される。
（１） 対物光学系と、
ピント合わせを行う際に操作するピント操作部材と、前記ピント操作部材の操作によって光軸方向に移動するフォーカスレンズとを有する合焦手段と、
前記対物光学系および前記フォーカスレンズを介して形成される被写体像を撮像する撮像素子と、
前記フォーカスレンズを経た光路を、接眼光学系へ向かう第１光路と前記撮像素子へ向かう第２光路とに分岐させるビームスプリッターと、
前記被写体像の結像位置を前記撮像素子の受光面に対し光軸方向に相対的に移動させるフォーカス駆動手段と、
周囲の明るさを検出する明るさ検出手段と、
前記明るさ検出手段により検出された明るさに基づいて前記フォーカス駆動手段の駆動位置を制御する制御手段とを備えることを特徴とする望遠鏡本体。

これにより、簡単な構成で、周囲の明るさの度合いにかかわらず、ピントが合った撮影画像を得ることができる望遠鏡本体を提供することができる。

（２） 前記制御手段は、周囲の明るさに応じて視感度のピーク波長が変化することに起因して使用者が前記接眼光学系を介して観察する観察像のピントが合ったと認識したときの前記フォーカスレンズの位置が変化するのに対応して、前記被写体像が前記受光面上に合焦するように前記フォーカス駆動手段の駆動位置を補正する上記（１）に記載の望遠鏡本体。

これにより、周囲の明るさに応じて視感度のピーク波長が変化することに起因する撮影画像のピントずれを確実に補正することができる。

（３） 前記制御手段は、前記明るさ検出手段により検出された明るさが所定のしきい値より大きい場合と小さい場合とで、前記フォーカス駆動手段の駆動位置を変更する上記（１）または（２）に記載の望遠鏡本体。
これにより、簡単な制御で上記効果を達成することができる。

（４） 前記明るさ検出手段は、受光した光を光電変換する受光素子を有し、該受光素子は、前記対物光学系を通って入射した光の一部を受光する位置に設置されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の望遠鏡本体。

これにより、明るさ検出手段は、実際の撮影画像により近い明るさを検出することができる、という利点がある。

（５） 前記明るさ検出手段は、受光した光を光電変換する受光素子を有し、該受光素子は、前記対物光学系を通らない外部の光を受光する位置に設置されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の望遠鏡本体。

これにより、明るさ検出手段が外付けとなることにより、より簡易な構成となり、また、明るさ検出手段への光量がビームスプリッタなどで減ることがない、という利点がある。

（６） 前記明るさ検出手段は、前記撮像素子の出力信号を利用して明るさを検出するものである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の望遠鏡本体。

これにより、部品点数を増やすことなく明るさ検出手段を構成することができるので、製造コストの低減が図れる。

（７） 前記第２光路に配置された焦点調節光学系をさらに備える上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の望遠鏡本体。
これにより、簡単な構造でフォーカス駆動手段を構成することができる。

（８） 前記フォーカス駆動手段は、前記撮像素子に対し前記焦点調節光学系を相対的に光軸方向に移動させるものである上記（７）に記載の望遠鏡本体。
これにより、簡単な構造でフォーカス駆動手段を構成することができる。

（９） 前記対物光学系を含む前記対物光学系から前記撮像素子の受光面までの間に配置された光学系全系で前記撮像素子の撮像光学系が構成され、この撮像光学系の焦点距離が、３５ｍｍフィルム判換算で８００ｍｍ以上である上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の望遠鏡本体。

撮像光学系の焦点距離が上記のような範囲にある場合、本発明の効果がより顕著に発揮される。

（１０） 上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の望遠鏡本体と、接眼光学系とを有することを特徴とする望遠鏡。

これにより、簡単な構成で、周囲の明るさの度合いにかかわらず、ピントが合った撮影画像を得ることができる望遠鏡を提供することができる。

本発明によれば、簡単な構成で、周囲の明るさの度合いにかかわらず、ピントが合った撮影画像を得ることができる望遠鏡本体および望遠鏡を提供することができる。

以下、本発明の望遠鏡本体および望遠鏡を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の望遠鏡本体を地上望遠鏡本体に適用した場合の実施形態を示す斜め前方から見た斜視図、図２は、図１に示す地上望遠鏡本体を斜め後方から見た斜視図、図３は、図１に示す地上望遠鏡本体の断面側面図、図４は、本発明の地上望遠鏡の光学系を示す斜視図、図５は、プリズムユニットを図３と反対側から見た側面図、図６は、図１に示す地上望遠鏡本体のブロック図である。

これらの図に示す本発明の地上望遠鏡本体１は、アイピース２と組み合わせることにより、地上望遠鏡（スポッティングスコープ）１０を構成するものである。地上望遠鏡１０は、例えば野鳥観察などの目的に好適に用いることができる。

図１に示すように、地上望遠鏡本体１は、対物光学系１１を内蔵した鏡筒１２と、鏡筒１２の基端側に設けられた筐体１３とを有している。筐体１３の正面側上方には、ピント操作部材としてのピントリング３２が回転可能に設置されている。

さらに、筐体１３の正面側上方には、周囲の明るさ（照度）を検出する明るさ検出手段としての明るさセンサー７１が設置されている。明るさセンサー７１は、対物光学系１１を通らない外部の光を受光し、この受光光を受光素子で光電変換して、周囲の明るさに応じた信号を出力する。

図２に示すように、筐体１３の背面側には、アイピース２を着脱自在に装着可能な円筒状のアイピース取付口１４と、ディスプレイ１５と、各種の操作スイッチ類４とが設置されている。

アイピース取付口１４には、図４に示すような、接眼光学系２１を内蔵したアイピース２を着脱自在に装着することができる。アイピース２を焦点距離の異なる他のアイピースに交換することにより、地上望遠鏡１０の倍率を変更することができる。また、アイピース取付口１４には、可変焦点式（ズームタイプ）のアイピースを装着することもできる。

図示の構成では、アイピース取付口１４に装着されたアイピース２の光軸が対物光学系１１の光軸に対し上向きに所定角度傾斜するアングルタイプの地上望遠鏡となっているが、これに限らず、本発明は、両者が平行とされたストレートタイプのものにも適用することができる。

また、本実施形態の地上望遠鏡１０は、アイピース２が地上望遠鏡本体１から着脱自在で交換可能なものであるが、本発明では、これに限らず、アイピースが一体化していて交換できないものであってもよい。

ディスプレイ１５は、例えば液晶表示素子などで構成されている。ディスプレイ１５には、メニュー画面、各種モードの設定画面や、後述するＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子１６で撮像した画像などを表示することができる。

操作スイッチ類４としては、電源のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるメインスイッチ４１と、レリーズボタン４２と、メニューキー４３と、ディスプレイ１５のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるディスプレイキー４４と、ディスプレイ１５に表示されるカーソル等を移動させる上方向キー４５１、下方向キー４５２、左方向キー４５３および右方向キー４５４からなる４方向キー４５と、選択した内容を確定するＯＫボタン４６とが設けられている。

図３に示すように、鏡筒１２の先端付近には、対物光学系１１が設置されている。また、筐体１３内には、フォーカスレンズ（焦点調節レンズ）３１が対物光学系１１と同軸上に設置されている。フォーカスレンズ３１は、ピントリング３２を回転操作することによって光軸方向に移動し、これによりピント合わせを行うことができる。ピントリング３２の回転運動をフォーカスレンズ３１の直進運動に変換するフォーカスレンズ移動機構３３（図示せず）としては、例えば円筒カム機構や送りねじ機構などを用いることができる。フォーカスレンズ３１と、ピントリング３２と、フォーカスレンズ移動機構３３とで、合焦手段３が構成される。

筐体１３内におけるフォーカスレンズ３１の後方には、プリズムユニット５が設置されている。プリズムユニット５は、第１の直角プリズム５１と、第２の直角プリズム５２と、第３の直角プリズム５３と、第４の直角プリズム５４と、プリズム５５とを有している。

第１の直角プリズム５１の短辺側の面と第２の直角プリズム５２の長辺側の面とは接合されており、この接合面がビームスプリッター５６を構成している。また、図４に示すように、プリズム５５には、接眼光学系２１（アイピース取付口１４）へ向かう光が出射する出射面５５１が設けられている。

図３に示すように、対物光学系１１およびフォーカスレンズ３１を経た光は、まず、第１の直角プリズム５１へ入射する。この光の光路Ｌ_１は、ビームスプリッター５６にて、接眼光学系２１へ向かう第１光路Ｌ_２と、ＣＣＤ撮像素子１６へ向かう第２光路Ｌ_３とに分岐する。

接眼光学系２１へ向かう第１光路Ｌ_２は、ビームスプリッター５６での反射と、第１の直角プリズム５１の他方の短辺側の面での反射とにより、１８０°向きが変わる。図５に示すように、第１光路Ｌ_２は、第３の直角プリズム５３にて２回反射して再度１８０°向きが変わり、さらにプリズム５５にて２回反射することにより上向きに傾斜し、出射面５５１より出射して接眼光学系２１へ向かうように構成されている。

第１の直角プリズム５１と第３の直角プリズム５３とは、正立光学系（ポロプリズム）を構成する。これにより、アイピース２において正立像を観察することができる。

図３に示すように、ＣＣＤ撮像素子１６へ向かう第２光路Ｌ_３は、ビームスプリッター５６を透過して第４の直角プリズム５４内へ進み、第４の直角プリズム５４にて２回反射することにより１８０°向きが変わって前方へ進む。

筐体１３内には、さらに、ＣＣＤ撮像素子１６と、光学フィルターユニット１７と、縮小光学系１８とが設置されている。

ＣＣＤ撮像素子１６は、第２光路Ｌ_３に沿って進んだ光を受光する位置に配置されており、対物光学系１１およびフォーカスレンズ３１により得られた像を撮像可能になっている。これにより、地上望遠鏡１０では、アイピース２での観察像と同じ電子画像をＣＣＤ撮像素子１６によって撮影することができる。なお、撮像素子としては、ＣＣＤ撮像素子１６に限らず、例えばＣＭＯＳセンサー等を用いてもよい。

光学フィルターユニット１７は、ＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１側に重ねて設置されている。この光学フィルターユニット１７は、光学ローパスフィルターと、赤外線カットフィルターとが積層されてなるものである。光学ローパスフィルターは、被写体光の空間周波数の中から、ＣＣＤ撮像素子１６の画素間隔で決まる標本化空間周波数に近い空間周波数成分を低減させるものである。光学ローパスフィルターを設けたことにより、偽色（モアレ）が生じるのを防止することができる。

また、赤外線カットフィルターは、赤外波長成分を除去するものである。赤外線カットフィルターを設置したことにより、ＣＣＤ撮像素子１６が人間の目に見えない赤外光を受光してしまうのを防止することができる。この赤外線カットフィルターとしては、例えば図８に示すような分光透過率特性のものを用いることができる。

第４の直角プリズム５４と、ＣＣＤ撮像素子１６および光学フィルターユニット１７との間には、縮小光学系１８が設置されている。フォーカスレンズ３１からの、第２光路Ｌ_３を通った光束は、縮小光学系１８によってＣＣＤ撮像素子１６のサイズに合うように縮小され、ＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１上に結像する。

以上説明したように、地上望遠鏡本体１では、対物光学系１１を含む対物光学系１１からＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１までの間に配置された光学系全系、すなわち、対物光学系１１、フォーカスレンズ３１、ビームスプリッター５６、縮小光学系１８および光学フィルターユニット１７によって、ＣＣＤ撮像素子１６に対する撮像光学系が構成される。

この撮像光学系の焦点距離は、３５ｍｍフィルム判換算で８００ｍｍ以上であるのが好ましい。ここで、３５ｍｍフィルム判換算の焦点距離とは、ＣＣＤ撮像素子１６の有効受光面を３５ｍｍ銀塩フィルムカメラのフィルム露光面（３６ｍｍ×２４ｍｍ）の面積に拡大したとき、その拡大受光面に同じ画角で被写体像を結像させるような焦点距離を言う。

また、この撮像光学系の焦点距離の上限は特にないが、実際に実用されると想定される本発明の望遠鏡における撮像光学系の焦点距離としては、３５ｍｍフィルム判換算で２００００ｍｍ以下程度である。

縮小光学系１８は、その光軸方向へ移動可能に設置されており、縮小光学系駆動機構１９の駆動により縮小光学系１８が光軸方向へ移動するように構成されている（図６参照）。本実施形態における縮小光学系駆動機構１９は、その詳細な図示を省略するが、送りねじとこれを回転させるステッピングモータとを用いて縮小光学系１８を直進駆動する構造になっている。縮小光学系駆動機構１９の作動は、縮小光学系駆動コントローラ（制御手段）６８により制御される。

縮小光学系１８が光軸方向に移動すると、対物光学系１１およびフォーカスレンズ３１を介して形成される被写体像の結像位置がＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１に対して光軸方向に移動する。すなわち、縮小光学系１８は、撮像素子１６の受光面１６１上における被写体像の合焦状態を調節するＣＣＤ撮像素子１６用の焦点調節光学系として機能する。また、縮小光学系駆動機構１９は、被写体像の結像位置を受光面１６１に対し光軸方向に相対的に移動させるフォーカス駆動手段として機能する。

なお、本発明におけるフォーカス駆動手段としては、上記の構成に限らず、ＣＣＤ撮像素子１６を光軸方向に移動することによって被写体像の結像位置を受光面１６１に対し相対的に移動させるように構成されたものでもよい。本実施形態においては、構成の簡単化を優先し、縮小光学系１８を移動させて焦点調節を行うようにしている。

縮小光学系１８に対しては、縮小光学系１８が基準位置Ｐｓにあるのを検出する位置センサ６９が設けられている。位置センサ６９の出力信号は、縮小光学系駆動コントローラ６８に入力される。縮小光学系１８が基準位置Ｐｓにあるとき、受光面１６１は、アイピース２の視野枠２２（予定焦点位置）と光学的に等価な位置に位置する。

図６に示すように、地上望遠鏡本体１は、電気的回路構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）６１と、記憶手段としてのＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）６２と、撮像信号処理回路６３と、タイミングジェネレータ６４と、画像データ圧縮回路６５と、メモリインターフェース６６と、記憶手段としてのＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）６７とを有している。また、筐体１３内には、メモリーカード（記録媒体）１００を装填可能なスロット（図示せず）が設けられている。

ＣＰＵ６０は、予め記憶されたプログラムや操作スイッチ類４からの入力信号に基づいて地上望遠鏡本体１を統括的に制御する制御手段であり、撮影制御、縮小光学系駆動コントローラ６８に対する制御等の各種動作制御を行う。

ＤＳＰ６１は、ＣＣＤ撮像素子１６の駆動制御およびＣＣＤ撮像素子１６からの画素信号から画像データを生成する画像生成手段として機能したり、画像データの圧縮処理やメモリーカード１００への画像データ記録処理など、画像処理および画像記録の処理動作を統括して制御する制御手段として機能したりするプロセッサであり、ＣＰＵ６０と接続され相互に通信して制御の連携が可能な構成となっている。

ＳＤＲＡＭ６２には、画像データ生成等の作業を行う作業領域や、ディスプレイ１５用領域等が予め定められている。

タイミングジェネレータ６４は、ＤＳＰ６１の制御に基づき、ＣＣＤ撮像素子１６、撮像信号処理回路６３および縮小光学系駆動コントローラ６８に対してサンプルパルスなどを出力し、これらの動作制御を行う。

ディスプレイ１５には、次のようにして、アイピース２から覗く観察像と同様の、ＣＣＤ撮像素子１６で撮像したリアルタイムの画像をライブビュー表示（モニター表示）することができる。ＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１上に結像した被写体像は、光電変換されて電荷データとなり、この電荷データ（信号）は、ライブビュー画像データ作成のため、ＣＣＤ撮像素子１６から所定画素分ずつ間引かれて順次読み出され、撮像信号処理回路６３にて相関二重サンプリング（ＣＤＳ）、自動利得制御（ＡＧＣ）およびアナログ−デジタル変換がなされた後、ＤＳＰ６１へ入力される。ＤＳＰ６１においては、入力された信号に対して所定のカラープロセス処理やγ補正等の信号処理が施され、ライブビュー画像データ（輝度信号データＹ、二つの色差信号データＣｒ、Ｃｂ）が生成される。このライブビュー画像データは、ディスプレイ１５の表示画素数に対応して、ＣＣＤ撮像素子１６の有効画素数よりも少ない画素数（間引きしたデータ数）の画像データであり、このライブビュー画像データに基づいてディスプレイ１５の表示がなされる。ライブビュー画像データの生成処理は、ＣＣＤ撮像素子１６の読み出しとともに周期的に更新され、ディスプレイ１５上では、リアルタイムの動画として表示される。

このような地上望遠鏡１０の使用者は、アイピース２を覗いて観察を行う際、観察対象物までの距離に応じてピントリング３２を操作することにより、観察像のピントを合わせることができる。このとき、観察像の結像位置（空中像）が視野枠２２の位置に来たときにアイピース２から覗いた観察像のピントが合うと認識できるように設計されている。別言すると、使用者は、視野枠２２の位置（予定焦点位置）に形成される像が明瞭に見えるように、ピントリング３２を回してピント合わせを行うように設計されている。

そして、使用者は、撮影・記録しておきたい観察像に出会った場合、レリーズボタン４２を操作して撮影を行うことにより、その観察像と同じ電子画像を撮影・記録することができる。前述したように、縮小光学系１８が基準位置ＰｓにあるときのＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１は視野枠２２の位置（予定焦点位置）と光学的に等価な位置にあるので、この状態ではＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１上でも被写体像が結像しており、ピントの合った画像を撮影することができる。

しかしながら、従来のデジタル撮影機能付き望遠鏡では、夜間など、周囲が暗い状態で撮影した場合には、撮影画像のピントがずれ、ボケた画像になるという問題があった。本発明者は、この問題が以下に述べるような原因によるものであることを見出した。

撮像光学系を介して形成される被写体像には縦色収差があることから、被写体像の結像位置は光の波長によって光軸方向に異なる位置になる。縦色収差は焦点距離に比例するので、地上望遠鏡１０のような長焦点光学系においては、光の波長の違いよる、被写体像の結像位置のずれが大きい。

一方、人間の目は一定のエネルギーの光を当てた場合であっても波長によって明るさの感じ方（視感度）が異なり、図８に示す明順応比視感度（明所視の比視感度）特性から分かるように、周囲が明るい場合には、波長が５５５ｎｍ付近の光に対して最も感度が高く、よって、人間の目には波長が５５５ｎｍ付近の光が最もよく見える。したがって、周囲が明るい場合、使用者がピントリング３２を操作してアイピース２からの観察像のピント合わせをした場合、被写体像のうちの波長が５５５ｎｍ付近の光に対応する色の被写体についての結像位置が視野枠２２の位置に合った状態のときに、使用者は観察像のピントが合ったものと認識する。

また、上記の視感度特性は周囲の明るさによって変化し、周囲が暗い場合には、図８に示す暗順応比視感度（暗所視の比視感度）特性のようになる。この場合には、波長が５０７ｎｍ付近の光に対して最も感度が高く、よって、人間の目には波長が５０７ｎｍ付近の光が最もよく見える。したがって、周囲が暗い場合、使用者がピントリング３２を操作してアイピース２からの観察像のピント合わせをした場合、被写体像のうちの波長が５０７ｎｍ付近の光に対応する色の被写体についての結像位置が視野枠２２の位置に合った状態のときに、使用者は観察像のピントが合ったものと認識する。

このように、同じ距離にある観察対象物を観察したときであっても、周囲が明るい場合と暗い場合とでは、使用者が観察像のピントが合ったものと認識したときのフォーカスレンズ３１の位置が異なる。このため、従来のデジタル撮影機能付き望遠鏡では、周囲が明るい場合のフォーカスレンズ３１の位置のときに被写体像がＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１上に合焦するように設計されているので、周囲が暗かった場合には、フォーカスレンズ３１の位置の違いによって受光面１６１上での被写体像のピントがずれ、撮影画像がボケてしまう。

以上のような原因によって夜間撮影時の撮影画像のピンボケが生じることを見出した本発明者は、この問題を解決するために鋭意研究を続けた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明の地上望遠鏡本体１は、前述した明るさセンサー７１によって周囲の明るさを検出し、検出された明るさに基づいて周囲が明るいときには縮小光学系駆動機構１９による縮小光学系１８の駆動位置を基準位置Ｐｓとし、暗いときには基準位置Ｐｓから所定量ＤＤだけ縮小光学系１８をＣＣＤ撮像素子１６に近づけた補正位置Ｐｃへ移動することにより、周囲の明るさの度合いにかかわらず、ピントが正確に合った撮影画像を得ることができる。

ここで、上記所定量ＤＤは、視感度特性が図８に示す明順応比視感度特性のようになるときと暗順応比視感度特性のようになるときとでの、フォーカスレンズ３１の位置の違いによる被写体像の結像位置のずれを補正するような量として、撮像光学系の縦色収差特性等に基づき予め算出・決定される。

以下、上述した本発明の特徴点を含め、地上望遠鏡本体１の制御動作について詳細に説明する。
図７は、本発明の地上望遠鏡におけるメイン制御動作を示すフローチャートである。電源オフ状態からメインスイッチ４１が押されてオンすると（図７中のステップＳ００１）、ＣＰＵ６０が起動して各種設定値の読み込みを行う。

ＣＰＵ６０は、縮小光学系１８を基準位置Ｐｓから補正位置Ｐｃへシフト駆動したか否かをフラグF_Dを用いて管理しており、F_D＝０はシフト駆動の非実行すなわち縮小光学系１８が基準位置Ｐｓにあることを示し、F_D＝１はシフト駆動が実行されたこと、すなわち縮小光学系１８が補正位置Ｐｃにあることを示す。電源オン後の初期値は、F_D＝０とされる（ステップＳ００２）。

次いで、ＣＰＵ６０は、縮小光学系駆動コントローラ６８を介して縮小光学系駆動機構１９を駆動制御することにより、縮小光学系１８を基準位置Ｐｓに移動させ（ステップＳ００３）、初期化する。

なお、ＣＰＵ６０は、縮小光学系１８を移動させたとき、その駆動方向Ｋおよび駆動量Δを管理することにより、縮小光学系１８の絶対位置（現在位置）Ｐを把握する。駆動方向Ｋは、所定方向（例えばＣＣＤ撮像素子１６に近づく方向）をプラス（＋）、その反対の方向をマイナス（−）の符合として、管理する。駆動量Δは、縮小光学系駆動機構１９のステッピングモータに対する駆動パルス数で管理する。

なお、縮小光学系駆動機構１９は、１駆動パルスの入力で、縮小光学系１８を前記撮像光学系の焦点深度の半分の長さだけ移動させるものとして設計されている。例えば、撮像光学系の焦点深度が１２μｍだとすると、縮小光学系駆動機構１９への１駆動パルスの入力で縮小光学系１８は６μｍ移動し、縮小光学系１８を焦点深度分の距離だけ駆動するには、２駆動パルスを必要とする。

レリーズボタン４２が半押しされて測光スイッチ４２１がオンすると（ステップＳ００４）、ＣＰＵ６０は、明るさセンサー７１の出力信号を取り込み（ステップＳ００５）、明るさセンサー７１の出力信号で示される輝度が所定のしきい値Ｂ_ｔｈより大きいか否かを判断する（ステップＳ００６）。しきい値Ｂ_ｔｈは、周囲の明るさが、視感度特性が図８に示す明順応比視感度特性のようになる範囲と暗順応比視感度特性のようになる範囲との境界の明るさ（ほぼ１０^−２ルクス程度）であるときの明るさセンサー７１の出力値に対応している。すなわち、輝度＞Ｂ_ｔｈである場合には、視感度特性は明順応比視感度特性となり、輝度≦Ｂ_ｔｈである場合には、視感度特性は暗順応比視感度特性となる。

ステップＳ００６で輝度＞Ｂ_ｔｈである場合には、ＣＰＵ６０は、F_D＝０すなわち縮小光学系１８が基準位置Ｐｓにあるのを確認した後（ステップＳ００７）、ＣＣＤ撮像素子１６の出力信号に基づいて露出演算（ステップＳ００８）を行う。さらにレリーズボタン４２が全押しされてレリーズスイッチ４２２がオンすると（ステップＳ００９）、ＣＰＵ６０は、ＤＳＰ６１へ本露光動作を指示する。本露光指令を受けたＤＳＰ６１は、ＣＣＤ撮像素子１６の不要電荷掃き出し制御や露出制御（電荷蓄積時間制御）を行った後、前記と同様に撮像信号処理回路６３を介し、ＣＣＤ撮像素子１６から画素間引きせずに電荷データを読み出し、ＳＤＲＡＭ６２に一旦保持する。そして、ＤＳＰ６１は、ＳＤＲＡＭ６２から読み出した電荷データに対し所定の信号処理を施すことにより、画素データ数の多い記録用静止原画像データを生成する（ステップＳ０１０）。

さらに、ＤＳＰ６１は、生成された記録用静止原画像データから画素データ間引き処理をして、表示用静止画像のスクリーンネイル（例えば６４０×４８０画素）を生成し、一定時間、ディスプレイ１５に表示させる（ステップＳ０１１）。また、ＤＳＰ６１は、生成された記録用静止原画像データに画像データ圧縮回路６５にて画像データ圧縮処理を施し、これにより得られた例えばＪＰＥＧ、ＴＩＦＦ等の所定のフォーマットの圧縮画像データをメモリインターフェース６６を介して出力して、メモリーカード１００に記録する（ステップＳ０１２）。

なお、ステップＳ００７においてF_D＝１だった場合、すなわち、前回撮影時に縮小光学系１８が補正位置Ｐｃへ駆動されていた場合には、F_D＝０にフラグの値を変更するとともに（ステップＳ０１３）、縮小光学系１８を補正位置Ｐｃから所定量ＤＤだけ逆方向に駆動して、縮小光学系１８を基準位置Ｐｓへ戻した後（ステップＳ０１４）、上記ステップＳ００８〜Ｓ０１２を行う。

以上のようにして、周囲が明るい場合には、縮小光学系１８が基準位置Ｐｓにある状態で撮影することにより、ピントが合った撮影画像が得られる。

これに対し、ステップＳ００６において明るさセンサー７１から得られた輝度がしきい値Ｂ_ｔｈ以下（輝度≦Ｂ_ｔｈ）である場合には、使用者の視感度特性は暗順応比視感度特性となるので、使用者がアイピース２から覗いた観察像のピントを合わせたときのフォーカスレンズ３１の位置は、周囲が明るいときに比べてずれている。よって、この場合には、縮小光学系１８を補正位置Ｐｃに位置させた状態で撮影することにより、ピントが合った撮影画像が得られる。したがって、ＣＰＵ６０は、F_D＝１であるか否かを判断し（ステップＳ０１５）、F_D＝１でない場合にはF_D＝１にフラグの値を変更するとともに（ステップＳ０１６）、縮小光学系１８を基準位置Ｐｓから所定量ＤＤだけ正方向に駆動して補正位置Ｐｃへ移動させた後（ステップＳ０１７）、上記ステップＳ００８〜Ｓ０１２を行う。また、ステップＳ０１５でF_D＝１だった場合、すなわち、前回撮影時に縮小光学系１８が補正位置Ｐｃへ駆動されており、縮小光学系１８がすでに補正位置Ｐｃにある場合には、そのまま続けて上記ステップＳ００８〜Ｓ０１２を行う。

使用者が観察および撮影を終えて、メインスイッチ４１が再度押してオフした場合には、ＣＰＵ６０は電源オフ状態となる（ステップＳ０１８）。

なお、縮小光学系１８の駆動は、レリーズスイッチ４２２がオンした後に行ってもよいが、本実施形態のように測光スイッチ４２１のオンを契機として行うのが好ましい。これにより、レリーズボタン４２が全押しされてから実際に撮影がなされるまでのレリーズタイムラグを短くすることができ、シャッターチャンスを逃さずに撮影することができる。

また、本実施形態では、明るさ検出手段として、対物光学系１１を通らない外部の光を受光・検出する明るさセンサー７１を用いたが、これにより、簡易な構成となり、またビームスプリッタなどで光量を減らすことがない、という利点がある。

また、図６に示すように、本発明では、明るさ検出手段としては、明るさセンサー７１に代えて、対物光学系１１を通って入射した光の一部を受光・検出する明るさセンサー７２を用いてもよい。このような明るさセンサー７２を用いた場合には、より撮影画像に近い明るさを得ることができる、という利点がある。なお、この場合の明るさセンサー７２の設置個所は対物光学系１１を通って入射した光の一部を受光できる場所であればいかなる場所でもよく、例えばプリズムユニット５の近傍に配置することができる。

また、本発明における明るさ検出手段としては、独立の明るさセンサーを設けることなく、撮像素子の出力信号を利用し、この出力信号に所定の処理・演算を施すことによって明るさを検出するように構成してもよい。この場合には、部品点数を増やすことなく明るさ検出手段を構成することができるので、製造コストの低減が図れる。

また、上述した実施形態においては、明るさ検出手段の検出結果に基づいてフォーカス駆動手段の駆動位置を２段階に切り替えているが、駆動位置を３段階以上に切り替えたり、無段階に調整するように構成してもよい。

以上、本発明の望遠鏡本体および望遠鏡を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、望遠鏡本体および望遠鏡を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。

また、上述した実施形態において本発明を地上望遠鏡に適用した場合について説明したが、本発明は、これに限らず、天体望遠鏡を含めた各種の望遠鏡に適用することができる。

本発明の望遠鏡本体を地上望遠鏡本体に適用した場合の実施形態を示す斜め前方から見た斜視図である。 図１に示す地上望遠鏡本体を斜め後方から見た斜視図である。 図１に示す地上望遠鏡本体の断面側面図である。 本発明の地上望遠鏡の光学系を示す斜視図である。 プリズムユニットを図３と反対側から見た側面図である。 図１に示す地上望遠鏡本体のブロック図である。 本発明の地上望遠鏡におけるメイン制御動作を示すフローチャートである。 分光透過率特性および分光感度特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 地上望遠鏡本体
１０ 地上望遠鏡
１１ 対物光学系
１２ 鏡筒
１３ 筐体
１４ アイピース取付口
１５ ディスプレイ
１６ ＣＣＤ撮像素子
１６１ 受光面
１７ 光学フィルターユニット
１８ 縮小光学系
１９ 縮小光学系駆動機構
２ アイピース
２１ 接眼光学系
２２ 視野枠
３ 合焦手段
３１ フォーカスレンズ
３２ ピントリング
３３ フォーカスレンズ移動機構
４ 操作スイッチ類
４１ メインスイッチ
４２ レリーズボタン
４２１ 測光スイッチ
４２２ レリーズスイッチ
４３ メニューキー
４４ ディスプレイキー
４５ ４方向キー
４５１ 上方向キー
４５２ 下方向キー
４５３ 左方向キー
４５４ 右方向キー
４６ ＯＫボタン
５ プリズムユニット
５１ 第１の直角プリズム
５２ 第２の直角プリズム
５３ 第３の直角プリズム
５４ 第４の直角プリズム
５５ プリズム
５６ ビームスプリッター
６０ ＣＰＵ
６１ ＤＳＰ
６２ ＳＤＲＡＭ
６３ 撮像信号処理回路
６４ タイミングジェネレータ
６５ 画像データ圧縮回路
６６ メモリインターフェース
６７ ＥＥＰＲＯＭ
６８ 縮小光学系駆動コントローラ
６９ 位置センサ
７１、７２ 明るさセンサー
１００ メモリーカード
Ｌ_１ 光路
Ｌ_２ 第１光路
Ｌ_３ 第２光路
Ｓ００１〜Ｓ０１８ ステップ

Claims (10)

1. 対物光学系と、
   ピント合わせを行う際に操作するピント操作部材と、前記ピント操作部材の操作によって光軸方向に移動するフォーカスレンズとを有する合焦手段と、
   前記対物光学系および前記フォーカスレンズを介して形成される被写体像を撮像する撮像素子と、
   前記フォーカスレンズを経た光路を、接眼光学系へ向かう第１光路と前記撮像素子へ向かう第２光路とに分岐させるビームスプリッターと、
   前記被写体像の結像位置を前記撮像素子の受光面に対し光軸方向に相対的に移動させるフォーカス駆動手段と、
   周囲の明るさを検出する明るさ検出手段と、
   前記明るさ検出手段により検出された明るさに基づいて前記フォーカス駆動手段の駆動位置を制御する制御手段とを備えることを特徴とする望遠鏡本体。
2. 前記制御手段は、周囲の明るさに応じて視感度のピーク波長が変化することに起因して使用者が前記接眼光学系を介して観察する観察像のピントが合ったと認識したときの前記フォーカスレンズの位置が変化するのに対応して、前記被写体像が前記受光面上に合焦するように前記フォーカス駆動手段の駆動位置を補正する請求項１に記載の望遠鏡本体。
3. 前記制御手段は、前記明るさ検出手段により検出された明るさが所定のしきい値より大きい場合と小さい場合とで、前記フォーカス駆動手段の駆動位置を変更する請求項１または２に記載の望遠鏡本体。
4. 前記明るさ検出手段は、受光した光を光電変換する受光素子を有し、該受光素子は、前記対物光学系を通って入射した光の一部を受光する位置に設置されている請求項１ないし３のいずれかに記載の望遠鏡本体。
5. 前記明るさ検出手段は、受光した光を光電変換する受光素子を有し、該受光素子は、前記対物光学系を通らない外部の光を受光する位置に設置されている請求項１ないし３のいずれかに記載の望遠鏡本体。
6. 前記明るさ検出手段は、前記撮像素子の出力信号を利用して明るさを検出するものである請求項１ないし３のいずれかに記載の望遠鏡本体。
7. 前記第２光路に配置された焦点調節光学系をさらに備える請求項１ないし６のいずれかに記載の望遠鏡本体。
8. 前記フォーカス駆動手段は、前記撮像素子に対し前記焦点調節光学系を相対的に光軸方向に移動させるものである請求項７に記載の望遠鏡本体。
9. 前記対物光学系を含む前記対物光学系から前記撮像素子の受光面までの間に配置された光学系全系で前記撮像素子の撮像光学系が構成され、この撮像光学系の焦点距離が、３５ｍｍフィルム判換算で８００ｍｍ以上である請求項１ないし８のいずれかに記載の望遠鏡本体。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の望遠鏡本体と、接眼光学系とを有することを特徴とする望遠鏡。
    

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