JP2005142869A - 光学機器、望遠鏡本体および望遠鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ安価な構成で、縦色収差の影響による色にじみが少ない高画質の撮影画像を得ることができる光学機器、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、ＣＣＤ撮像素子１６および縮小光学系駆動機構１９を制御する制御手段とを備える。制御手段は、撮影の際、通常撮影画像と、受光面１６１への入射光のうち縦色収差を生じる特定色成分について合焦が得られる状態となるように縮小光学系駆動機構１９の駆動位置を補正した状態で撮影する特定色ピント位置補正画像とを連写するように制御可能である。
【選択図】図６

Description

本発明は、光学機器、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を含め、一般に光学レンズでは、色消しレンズを用いて、波長が５００〜６００ｎｍ（緑色〜オレンジ色）の光に対して縦色収差が少なくなるように設計するが、その前後の波長（青色、赤色）には縦色収差が残る。この残った縦色収差（これを２次スペクトルという）は、通常の写真撮影用レンズでは許容できる程度であるが、縦色収差は焦点距離に比例して大きくなるので、デジタル撮影機能付き望遠鏡のような長焦点光学系では大きな影響を受ける。

青色光や赤色光の縦色収差が大きくなっても、人がアイピースから肉眼で観察する場合には問題とならない。その理由は、人間の目で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）が異なることにある。人間の目の視感度は、緑色光に対して最も高く、青色光や赤色光に対しては低いので、人間の目には、緑色光が最も明るく見えるのに対し、青色光や赤色光は見えにくい。このため、人がアイピースから直接観察する場合には、青色光や赤色光の縦色収差が大きくても気付かないのである。

これに対し、撮像素子は、青色光や赤色光に対しても緑色光と同様に高い感度を持っているので、青色光や赤色光の縦色収差の影響を受ける。通常、撮像素子の前には赤外線カットフィルターを設けているため、赤色光については縦色収差の影響は目立たないが、青色光については、縦色収差の影響が、撮影した電子画像において青色や紫色の色にじみとなって現れる。

したがって、撮像素子を用いたデジタル撮影機能付き望遠鏡では、アイピースから直接観察したときには縦色収差に気付かないが、撮像素子で撮影した画像には縦色収差の影響によって青色や紫色の色にじみが生じる、という問題がある。青色光についても縦色収差を低減できるような低分散レンズなどの特殊な硝材を使用すれば、色にじみを低減することはできるが、そのような硝材は高価であり、製造コストが増大する。

登録実用新案第３０７４６４２号公報

本発明の目的は、簡単かつ安価な構成で、縦色収差の影響による色にじみが少ない高画質の撮影画像を得ることができる光学機器、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）〜（８）の本発明により達成される。
（１） 撮像光学系と、
前記撮像光学系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、
前記撮像素子および前記フォーカス駆動手段を制御する制御手段とを備えた光学機器であって、
前記制御手段は、静止画像を撮影する際、通常撮影画像と、前記受光面への入射光のうち縦色収差を生じる特定色成分について合焦が得られる状態となるように前記フォーカス駆動手段の駆動位置を補正した状態で撮影する特定色ピント位置補正画像とを連写するように制御する機能を有することを特徴とする光学機器。

これにより、特定色ピント位置補正画像の画像データにおける特定色成分のデータと、通常撮影画像の画像データにおける特定色以外の成分のデータとを当該光学機器または外部機器にて組み合わせることにより、縦色収差の影響による色にじみが低減された高画質の縦色収差低減画像を得ることができる。また、構造を複雑化したり高価な特殊材料を用いたりすることなく、撮影制御方法の変更によって上記効果を達成することができるので、製造コストの上昇を回避することができ、安価で製造可能である。

（２） 青色光成分および／または赤色光成分についての特定色ピント位置補正画像を撮影する上記（１）に記載の光学機器。

これにより、縦色収差による色にじみが特に発生しやすい青色光や赤色光の色にじみを防止することができる。

（３） 前記特定色ピント位置補正画像の画像データにおける前記特定色成分のデータと、前記通常撮影画像の画像データにおける前記特定色以外の成分のデータとを組み合わせることにより、縦色収差の影響が低減された縦色収差低減画像の画像データを生成する画像生成手段をさらに備える上記（１）または（２）に記載の光学機器。

これにより、例えばパーソナルコンピュータ等の外部機器を用いることなく、当該光学機器内で縦色収差低減画像を生成することができるので、利便性を格段に向上することができる。

（４） 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へ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、
前記撮像素子および前記フォーカス駆動手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、静止画像を撮影する際、通常撮影画像と、前記受光面への入射光のうち縦色収差を生じる特定色成分について合焦が得られる状態となるように前記フォーカス駆動手段の駆動位置を補正した状態で撮影する特定色ピント位置補正画像とを連写するように制御する機能を有することを特徴とする望遠鏡本体。

これにより、特定色ピント位置補正画像の画像データにおける特定色成分のデータと、通常撮影画像の画像データにおける特定色以外の成分のデータとを当該望遠鏡本体または外部機器にて組み合わせることにより、縦色収差の影響による色にじみが低減された高画質の縦色収差低減画像を得ることができる。また、構造を複雑化したり高価な特殊材料を用いたりすることなく、撮影制御方法の変更によって上記効果を達成することができるので、製造コストの上昇を回避することができ、安価で製造可能である。

（５） 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（４）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。

（６） 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（５）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。

（７） 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（４）ないし（６）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。

（８） 上記（４）ないし（７）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、特定色ピント位置補正画像の画像データにおける特定色成分のデータと、通常撮影画像の画像データにおける特定色以外の成分のデータとを当該望遠鏡または外部機器にて組み合わせることにより、縦色収差の影響による色にじみが低減された高画質の縦色収差低減画像を得ることができる。また、構造を複雑化したり高価な特殊材料を用いたりすることなく、撮影制御方法の変更によって上記効果を達成することができるので、製造コストの上昇を回避することができ、安価で製造可能である。

本発明によれば、特定色ピント位置補正画像の画像データにおける特定色成分のデータと、通常撮影画像の画像データにおける特定色以外の成分のデータとを当該光学機器または外部機器にて組み合わせることにより、縦色収差の影響による色にじみが低減された高画質の縦色収差低減画像を得ることができる。また、構造を複雑化したり高価な特殊材料を用いたりすることなく、撮影制御方法の変更によって上記効果を達成することができるので、製造コストの上昇を回避することができ、安価で製造可能である。

以下、本発明の光学機器、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、本発明の光学機器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。

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へ移動し、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。

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、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異なるので、上記のようにして撮影した通常撮影画像はすべての波長（すべての色）について正確にピントが合っている訳ではなく、通常は緑色光（波長５２０ｎｍ付近）についてピントが合った状態になっている。これは、図１０に示す人間の目の明順応比視感度（明るい場所での比視感度）特性から分かるように、人間の目の感度が緑色光に対して最も高いことに起因する。

このように、通常撮影画像では、緑色光については正確にピントが合っているが、それより波長の短い青色光や波長の長い赤色光については縦色収差の分だけピントがずれている。縦色収差は焦点距離に比例するので、特に地上望遠鏡１０のような長焦点光学系においては、青色光および赤色光のピントずれが大きい。しかし、使用者がアイピース２から観察する場合には青色光や赤色光のピントずれに気が付くことはない。その理由は、前述した明順応比視感度特性に示されるように、人間の目の感度が青色光や赤色光に対しては低いので、青色光および赤色光のピントずれがあっても人間の目では感知できず、問題とならないからである。

しかしながら、図１０に示すＣＣＤ撮像素子１６の分光感度特性から分かるように、撮像素子は、緑色光だけでなく、青色光および赤色光についても感度が高い。このため、従来、使用者がアイピース２から覗いた観察像では気付かなくても、ＣＣＤ撮像素子１６による撮影画像においては青色光や赤色光のピントずれによって、青色や紫色、あるいは赤色の色にじみが生じるという問題があった。

この問題を解決するため、本発明の地上望遠鏡本体１では、静止画像を撮影するに際し、通常撮影画像と、特定色成分についてのピントを補正するための特定色ピント位置補正画像とを連写するように制御する機能を設けた。特定色ピント位置補正画像は、縦色収差を生じる特定色成分の光がＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１上に正確に合焦するように縮小光学系駆動機構１９による縮小光学系１８の駆動位置を補正した状態で撮影する画像である。この特定色ピント位置補正画像においては、その特定色について正確にピントが合っている。よって、特定色ピント位置補正画像の画像データにおける特定色成分のデータと、通常撮影画像の画像データにおける特定色以外の成分のデータとを組み合わせることにより、縦色収差の影響が低減され、色にじみのない高精細な縦色収差低減画像を得ることができる。

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、図８は、メニュー設定処理サブルーチンを示すフローチャート、図９は、メニュー設定処理の際のディスプレイの表示画面を示す図である。

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（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から離れていく方向）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。

本実施形態では、通常撮影画像のみを撮影する通常撮影モードにするか、通常撮影画像に加えて特定色ピント位置補正画像を連写するピント位置補正モードにするかを使用者が選択できるようになっている。この撮影モードの設定操作は、次のようにして行う。

メニューキー４３を押すと（ステップＳ００４）、メニュー設定処理が開始され（ステップＳ００５）、ＣＰＵ６０は、図示しないオンスクリーンディスプレイ回路を制御して、図９に示すメインメニュー画面９１をディスプレイ１５に表示させる（図８のステップＳ１０１）。このメインメニュー画面９１では、上方向キー４５１または下方向キー４５２を操作してカーソル９２を動かすことにより、「撮影モード」、「画質」、「サイズ」および「測光方式」のうちから設定する項目を選択することができる。「画質」、「サイズ」または「測光方式」の文字の位置にカーソル９２を合わせてＯＫボタン４６を押した場合には、それぞれの項目の設定処理へと進むが（ステップＳ１０２）、その説明は省略する。

メインメニュー画面９１において「撮影モード」の文字の位置にカーソル９２を合わせてＯＫボタン４６を押すと（ステップＳ１０３）、ディスプレイ１５には撮影モード設定画面９３が表示される（ステップＳ１０４）。

撮影モード設定画面９３では、「通常撮影」および「ピント位置補正」の文字が表示されている。ＣＰＵ６０は、撮影モードをフラグF_MDを用いて管理している。フラグF_MDのデフォルトは、通常撮影モードを示すF_MD＝０とされており、カーソル９２は最初は「通常撮影」の文字の位置にある。上方向キー４５１、下方向キー４５２から入力があると（ステップＳ１０５）、カーソル９２が上下し、これに対応してフラグF_MDの値がピント位置補正モードを示す１と、通常撮影モードを示す０とに切り替わる（ステップＳ１０６）。ＯＫボタン４６が押されると（ステップＳ１０７）、ＣＰＵ６０は、フラグF_MDの値を確定して、ＥＥＰＲＯＭ６７に記憶し（ステップＳ１０８）、ディスプレイ１５の表示は、モニター画面に戻る。

以下、図７に戻って、撮影を行う際の制御について説明する。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Ｓ００６）、ＣＰＵ６０は、ＣＣＤ撮像素子１６の出力信号に基づいて測光（ステップＳ００７）、および露出演算（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、フラグF_MDの値によって撮影モードを判断し（ステップＳ０１０）、フラグF_MD＝１すなわちピント位置補正モードである場合には、ＣＰＵ６０は、まず、ＤＳＰ６１へ１コマ目の通常撮影画像の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、ＣＣＤ撮像素子１６から撮像信号処理回路６３を介し画像ＲＡＷデータを画素間引きせずに読み出し、ＳＤＲＡＭ６２に一旦記憶する（ステップＳ０１１）。この画像ＲＡＷデータは、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の各色成分ごとの生の画素データＲ１、Ｇ１およびＢ１よりなるものである。

さらに、ＣＰＵ６０は、２コマ目の特定色ピント位置補正画像としての青色光ピント位置補正画像の撮影を準備するため、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を予め記憶された所定のＢ成分補正量の分だけ所定方向に移動させる（ステップＳ０１２）。この移動後の縮小光学系１８の位置は、被写体像のうちの青色光の結像位置をＣＣＤ撮像素子１６の受光面１６１に一致させるような位置とされる。この縮小光学系１８の移動により、被写体像のうちの青色光成分が受光面１６１上に正確に合焦する状態となる。なお、縮小光学系１８を駆動するＢ成分補正量は、撮像光学系の縦色収差特性に基づき、予め決定されている。

縮小光学系１８の駆動位置を補正した後、ＣＰＵ６０は、ＤＳＰ６１へ２コマ目の青色光ピント位置補正画像の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、ＣＣＤ撮像素子１６から撮像信号処理回路６３を介しＲＧＢの各色成分毎の画像ＲＡＷデータＲ２、Ｇ２およびＢ２を画素間引きせずに読み出し、そのうちのＢ成分のＲＡＷデータＢ２のみをＳＤＲＡＭ６２に一旦記憶する（ステップＳ０１３）。

このようにして１コマ目の通常撮影画像と２コマ目の青色光ピント位置補正画像との連写を終えたら、ＤＳＰ６１は、通常撮影画像のＲ成分データＲ１およびＧ成分データＧ１と、青色光ピント位置補正画像のＢ成分データＢ２とをＳＤＲＡＭ６２から読み出して、これらを組み合わせることにより、縦色収差低減画像の画像ＲＡＷデータを生成する（ステップＳ０１４）。すなわち、縦色収差低減画像の画像ＲＡＷデータは、Ｒ成分データＲ１、Ｇ成分データＧ１およびＢ成分データＢ２からなるものである。この縦色収差低減画像は、通常撮影画像においてピントずれのあるＢ成分データＢ１をピントずれのない青色光ピント位置補正画像のＢ成分データＢ２に入れ替えたものに相当するので、通常撮影画像で生じる青系色の色にじみのない高精細な画像となる。

なお、本実施形態では、赤色光の縦色収差に起因する赤系色の色にじみについては、光学フィルターユニット１７に設けた赤外線カットフィルターによって低減されて目立たないので、赤色光については特定色ピント位置補正画像を撮影しないこととしているが、３コマ目として赤色光ピント位置補正画像を撮影し、そのＲ成分データを組み合わせて縦色収差低減画像を生成することとしてもよい。

次いで、ＤＳＰ６１は、生成した縦色収差低減画像の画像ＲＡＷデータに対し、所定のカラープロセス処理やγ補正等の信号処理を施して、輝度信号データＹ、二つの色差信号データＣｒ、Ｃｂからなる画像データに変換し、さらに、画像データ圧縮回路６５にて圧縮処理を施して、例えばＪＰＥＧ、ＴＩＦＦ等の所定のフォーマットの記録用画像データを生成する（ステップＳ０１５）。以上のようにして、ピント位置補正モードで撮影した場合には、青系色の色にじみのない高精細な記録用画像を得ることができる。

なお、ステップＳ０１０においてフラグF_MD＝０すなわち通常撮影モードであった場合には、通常撮影画像のみを撮影して、その通常撮影画像に基づいて記録用画像データを生成する（ステップＳ０１６）。通常撮影画像と特定色ピント位置補正画像とがブレてしまうような動きの速い被写体を撮影する場合には、通常撮影モードで撮影を行う。

さらに、ＤＳＰ６１は、記録用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Ｓ０１７）。また、ＤＳＰ６１は、記録用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Ｓ０１８）。メインスイッチ４１が再度押されてオフした場合には、電源オフ状態となる（ステップＳ０１９）。

以上、本発明の光学機器、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、光学機器、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、天体望遠鏡等の他種の望遠鏡や、デジタルカメラ専用機、デジタルカメラ付き双眼鏡等の各種の光学機器に適用することができる。

また、上述した実施形態においては、地上望遠鏡本体１の内部において通常撮影画像データと特定色ピント位置補正画像データとを用いて縦色収差低減画像データを生成する場合について説明したが、本発明では、通常撮影画像データと特定色ピント位置補正画像データをパーソナルコンピュータ等の外部機器に取り込み、その外部機器内のソフトウェアによって縦色収差低減画像データを生成することとしてもよい。すなわち、本発明の光学機器は、通常撮影画像と特定色ピント位置補正画像と連写する機能を有しているものであればよく、縦色収差低減画像データを生成する機能は有していなくてもよい。

本発明の光学機器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。 メニュー設定処理サブルーチンを示すフローチャートである。 メニュー設定処理の際のディスプレイの表示画面を示す図である。 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
９１ メインメニュー画面
９２ カーソル
９３ 撮影モード設定画面
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〜Ｓ０１９、Ｓ１０１〜Ｓ１０８ ステップ

Claims (8)

1. 撮像光学系と、
   前記撮像光学系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、
   前記撮像素子および前記フォーカス駆動手段を制御する制御手段とを備えた光学機器であって、
   前記制御手段は、静止画像を撮影する際、通常撮影画像と、前記受光面への入射光のうち縦色収差を生じる特定色成分について合焦が得られる状態となるように前記フォーカス駆動手段の駆動位置を補正した状態で撮影する特定色ピント位置補正画像とを連写するように制御する機能を有することを特徴とする光学機器。
2. 青色光成分および／または赤色光成分についての特定色ピント位置補正画像を撮影する請求項１に記載の光学機器。
3. 前記特定色ピント位置補正画像の画像データにおける前記特定色成分のデータと、前記通常撮影画像の画像データにおける前記特定色以外の成分のデータとを組み合わせることにより、縦色収差の影響が低減された縦色収差低減画像の画像データを生成する画像生成手段をさらに備える請求項１または２に記載の光学機器。
4. 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へ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、
   前記撮像素子および前記フォーカス駆動手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、静止画像を撮影する際、通常撮影画像と、前記受光面への入射光のうち縦色収差を生じる特定色成分について合焦が得られる状態となるように前記フォーカス駆動手段の駆動位置を補正した状態で撮影する特定色ピント位置補正画像とを連写するように制御する機能を有することを特徴とする望遠鏡本体。
5. 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４に記載の望遠鏡本体。
6. 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５に記載の望遠鏡本体。
7. 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４ないし６のいずれかに記載の望遠鏡本体。
8. 請求項４ないし７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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