JP4277422B2 - 光学装置 - Google Patents
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Description
【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
Claims (3)
- 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。 - 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。
- 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。
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