JPS6029717A - 水陸両用カメラの光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、防水構造を施されており空気中、水中どちら
でも撮影可能な水陸両用カメラの光学系に関する。

従来防水構造を施され、空気中と水中のいずれでも撮影
することのできる所謂水陸両用カメラは種々提案されて
いるが、この種のカメラでは撮影光学系のピント調節に
関し以下の様な問題があった。

１、　ピント調節用の距′離環をもつ撮影光学系の場合
、これは、目測で被写体距−を測り、そ五に応じて、−
手で距離環を操作することによりピント調節用のレンズ
を移動させてピント調節を行なうものである□。この場
合、レンズを動かすのでピントはかなシシャープに合う
が、水中撮影の場合、撮影者は息をこらえて撮影しなけ
ればならず、しかも水中では体が不安定な状態となる為
、手で距離環を操作している余裕などほとんどなく撮影
者にとっては大変煩しいものになる。

２、　ピント固定の撮影光学系の場合、これは、撮影光
学系のピント位置が最初から固定されているものである
。この場合、上述の様なビン）１１１節の煩し市は、無
くなるが以下に示す様な問題が生じていた。即ち水陸両
用カメラであっても撮影は一般に空気中が主となる為上
記ピントの固定位置も空気中の撮影に適した位置となる
。つまり、空気中で約３ｍ離れた所にある被写体にピン
トが合う様に撮影光学系のピント位置を固定し、被写界
深度によって約１，５ｒｎ−ｏｏまでの被写体をカバー
する様にイ（“４成する。のが空気中の撮影にとっては
もっとも都合良い。

ところが従来、この種の撮影光学系を水中に入れると上
記ピント位置は、空気中にある時より遠くの被写体に合
う様に移動してしまう。これについて説明を加えると、
撮影光学系は全体で凸レンズとなる為、収差等を考＃、
ｄ　した場合、物体側の第１面は凸にした方がよい。従
って一般の撮影光学系では、物体側の第１面は凸か又は
、そのｉ」ｔ１面に上記光学系を保護する為の平板の保
護ガラスを装着したものとなっている。特に水中撮影の
可１１ヒなカメラでは大抵上記平板の保繰ガラスが設け
られており、この場合、第１図に於いて示す様に空気中
よりも水中の万が撮影光学系のピント位置はより遠くの
被写体に合う様Ｏこなる。第１図において伝）は空気中
、（Ｂ）は水中を示すもので、１は平板ガラスよりなる
採番゛、ガラス、２は撮影レンズ、３はフィルム面であ
る。４は空気中での被写体面、４′は水中での被写体面
である。ここで保護ガラス２からピントの合う被写体４
．４′までの距離を空気中、水中でそれぞれｔ　、　ｔ
’とし、水の屈折率をｎｗとするとき、 ｔ’　＝　ｎｗ　ｔ の関係が成り立つ。

今、Ｌ　＝　３　ｍ　水の屈折率０ｗ中１．３３、を考
慮すると　ｔ′中４ｍ　となる。これは保護ガラスが無
く、物体側の第１面が、凸の撮影光学系の場合も同じで
ある。

ところが水中撮影の大部分を占める魚やサンゴ等は一般
に近距離で撮影されるものでありかつ水中では被写体か
ら５〜６Ｔｎ以上離れると水のにとり等によって写真は
不鮮明なものとなってしまう。

つまり水中撮影は近距離撮影が主となり、上述の様に水
中に入ると撮影光学系のピント位置がより遠い被写体に
合う様に移動してしまうことは非常に不都合であった。

本発明は以上の事情に鑑み成されたもので、水中での操
作性を考慮し、ピント位置を固定としながらも、水中に
入った際、空気中でのピント位置よりも、実質的に、よ
シ近い被写体にピントが合う様にし、しかも、空気中、
水中とも良好な描写性能の得られる水陸両用カメラの光
学系を提供しようとするものである。そして、その特徴
とする処は、防水構造を施された水陸両用カメラに装着
される光学系であって、物体側の第１面を第１群、第２
面以降を第２群として該第１面の曲率半径をＶ＋、第２
面の曲率半径を■１、第２群の焦点距離をｆＢとすると
、 （ａ）　−９０ｆＢ　＜Ｒ＋　＜　−２，５ｆｌＩ（ｂ
）　０＜１も／　Ｒ，（２３，４ なる条件を満たす水陸両用カメラの光学系である。

以下本発明を更に詳細に説明する。

第２図は本発明の原理を示すものでそのうち第２図（至
）は本発明に係る撮影光学系が空気中にある場合におい
てである。図中５は被写体仙の第１面が負の屈折力を有
する第ルンズ、６は空気中においてほぼ良好寿収差補正
が行われた後方レンズ群である。そしてこれら第ルンズ
５と後方レンフィルム面、８は被写体面である。被写体
面８から出た光は第ルンズの第１面によって発散され該
後方のレンズ群６によってフィルム面７に結像される。

第２図の）は上記レンズ系を水中で使用した場合の図で
ある。ことで８′は水中での上記レンズ系のピントが合
う被写体の位置である。水中で使用する場合、すガわち
第ルンズの第１面の前方が水である場合、第ルンズの第
１面の前後の屈折率差が減少するため第ルンズ第１ｉ７
ｉＩのＪ１］（折力は空気中での屈折力よりも弱まる。

その結果、水中での第ルンズ第１面からピントの合う被
写***置までの距離ｔ′を水の屈折率で割った４％　ｐ
光路長は、空気中でのピントの合う被写***１０１まで
の距離ｔよシも短くすることができる。

しかしながらｔ′の値自身がｔよりも長いか短いかは第
ルンズ第１面の屈折力に依存している。

以下数式を持って展開する。

今、第１面を第１群、第２面以下を第２群として、第１
群と第２群の換算主点間隔をｅ、前述したように、第１
面からピントの合う被写***置ま第１群の空中での屈折
力をψ１、水中での屈ｕｒカケ９１′、第２群の屈折力
をｆｌ、第２計の焦点距離をｆ厘、空気中での全体の屈
ｖｔ力をψＲＩＦ、水中での全体のＡｌｌ折力をψｗａ
ｔｅｒ、水の屈折率をｎＷ、第ルンズの屈折率をｎ、第
１１１１］の曲率半ａを１６とすると以下のようになる
。

ｆａｉｒ　−ψ、十ψ１　ｅｖｌψ、（１）ψｗａｔａ
ｒ　＝　’１′＋ψ１−　ｅ　１　”ｘ　（２）近軸に
よる像面からの逆追跡より空気中、水中−１ ここで　炉、−□　ψ＋’　”’　Ｒ＋　＜　０　＋Ｒ
，、Ｒ１。

ｔ　＞　Ｏｔ’　＞　０　（５） 空気中よりも水中の方が近距離にピントを結ぶようにす
るには ｔ　＞　ｔ’すなわち、ｔ’＞υより　Ｌ／ｌ’　＞　
１　（６）であればよい。　（６）に（３）　、　（４
）を代入しこの式に前記（１）　（２）　（５）式を代
入し整理すると、（−１＋ｅ（ψｍ−′−））・ｎ（ｎ
ｗ−１）−（＋１　ｗ−１）　（ψ、−ｄ　Ｒ。

−）〉Ｏ 以上より ：）まシ上記（７）式の関係を滴定させるようにすれば
被写体のピント位置はｔ　＞　ｔ’となり空気中よりも
水中の方が近くなる。

ｒ、の下限は焦点距離５００■程度の望遠レンズにおい
ては、（１−１）ユ３．０Ｘ１０−’　ｅニー６００ｗ
　ｎ　：：　１．５〜１．９を考慮すると　Ｒ＋　＞　
−９０ｆ　ａ　。

焦点ｍ　４９２８　ｍ　ｇ度の広角レンズにおいては（
ψ、−Ｌ）ユ１．０Ｘ１（１−”　、　ｅ　＝３Ｑ　ｗ
ａ　ｎユ１．５〜１．９を考慮すると　ａ、＞−３６ｆ
ｔである。

Ｒ＋の上限については　（７）式では特に限定はないが
非点収差の正の方向への増大を一、＞５慮するとＲ，＜
−２，５ｆＩ　が適当である。

以上より、第１而が妥当である範囲は ９０　ｆＩ＜　Ｒ＋　＜−２，５ｆ　Ｉ　（ａ）である
。

また、第２面が像面に凹を向けていて、第２レンズ以降
のレンズが空気中で充分に収差が補正されている場合、
像面彎曲が者しく正の方向に太きくなり、空気中、水中
、いずれも収差が劣化する。

これを防ぐためには、第１面で発生した収差を第２面で
補正することが必要でおる。そのためには、第１面と第
２面の曲率半径Ｒ１，ルの関係を以下のようにすること
が必要である。

０≦Ｒ１／　Ｒ鵞＜２３．４　（ｂ） ここで、下限をこえた場合第ルンズが両凹レンズになり
像面・Ｐ逮曲が正の方向に大きくなり、上限をこえた場
合第ルンズはきつい凸のメンスヵスとなり像面彎曲、非
点収差が負の方向に著しく大きくなる。この結果（ｂ）
式範囲外の場合、空気中、水中とも描写性能が著しく劣
化する。

以下実施例を掲載する。

に 尚、実施例１．２．３．７．０第９面には下式の従う非
球面が導入しである。

光軸方向にＸ軸、光・ｈＩｌと垂直な方向ＶＣＹ軸、光
の進行方向を正とし、レンズの頂点と、Ｘ　４１＋の父
点を原点にとり、Ｒ・を７４’＜　ｇ面の曲率半径とし
たとき、 に従うものである。

又、実施例においてＲｉは物体側より順に第１番目のレ
ンズ面の曲率半径、Ｄｉは物体側より順に第１番目のレ
ンズ厚及び空気間隔、Ｎｉとνｉは夫々物′体側より順
に第１番目のレンズのガラスの屈折率とアツベ数である
。

ａｉは非球面病係数、ｂｉは非球面奇係数である〇／ ／″ ２／ ／′ −へ　の　寸　の 淋　蒸 健　」止 、＋Ｉ　λ　：１　為　為 １−１　ｅｌ＋　ω　寸 −国　の　寸 −２２２２ Ｃフ ！＋囚υ寸りＣト 饗　−削　凶　酩　−鍼　−− 為　為　＾　λ の 、′；Ａ”？、２’２ Ｃつ ＱＱＱＱＱＱＱ　。

四　ｇ５　円　１）１）悶　円　円　両　−亀１　ｄ　
Ω第３図は実施例１に基づく撮影光学系の断面図で、第
４図は実施例４に基づく撮影光学系の断面図である。

第５１伍）は、実施例１において、空気中で被写体がフ
ィル、ム面から３ｔｒＬ離れた時の縦収差曲線である。

第５図外（Ｂｌは実施例１において水中で、被写体がフ
ィルム面から２．４　ｍ離れた時の縦収差曲線である。

いずれも同じバックフォーカスヲモつ。

実施例１については、充分使用に耐えられる性能をもつ
。

第６図（Ａ）は実施例２において、空気中で被写体がフ
ィルム面から３ｍ１ｌれた簡の縦収差曲線である。第６
図（１１）は、実施例２において、水中で被写体がフィ
ルム面から０．４ｍ離れた時の縦収差曲線である。いず
れも同じバックフォーカスをもつ。

実施例２については、第１面の半没ｒ＋が（ａ）式の上
限に近くなっているため、非点収差が正の方へ増大して
いるが、充分使用に耐えられる程度のものである。

第７１囚は実施例３において、空気中で被写体がフィル
ム面から３ｍ離れた時の縦収差曲線である。第７図（Ｂ
）は実施例３において水中で被写体がフィルム面より２
．９５ｍ離れた時の縦収差曲線である。いずれも同じバ
ックフォーカスをもつ。実施例３については、水中の方
が空気中よりわずか近くにピントが合う限界に近いもの
、すなわち（ａ）式の下限に近いものであり、第ルンズ
が、平板に近いため充分良好な性能が得られている。

第８図い）は、実施例４において、ヒ、−気中で被写体
がフィルム面から３ｍ離れた時の縦収差曲線である。第
８図（Ｂ）は実施例４において、水中で、被写体がフィ
ルム面から１．５５ｍ離れた時の縦収差曲線である。い
ずれも同じバックフォーカスをもつ。実施例４において
は、第ルンズが、Ｒ＋　／Ｒｔ＝１でほとんど屈折力が
ないので、充分良好な性能が得られている。

第９１囚は実施例５において、空気中で被写体がフィル
ム面から３ｒｒＬ離れた時の縦収差曲線である。第９図
（Ｂ）は実施例５において水中で被写体がフィルム面か
ら１．１５ｍ１１ｇれた時の縦収差曲線である。いずれ
も同じバックフォーカスをもつ。実施例５については充
分使用に耐えられる性能が得られている。

第１０図（４）は、実施例６において空気中で被写体が
フィルム面から３ｍ離れた時の縦収差曲線である。第１
０図ＦＢ）は実施例６において、水中で被写体がフィル
ム面から１．５５ｍ離れた時の縦収差曲線である。いず
れも同じバックフォーカスをもつ。実施例６については
、充分使用に耐えられる性能をもつ。

第１１１メＪ（Ａ）は、実施例７において、空気中で被
写体がフィルム面から３ｍ離れた時の縦収差曲線である
。第１１図（Ｂｌは実施例７において、水中で、被写体
がフィルム面から２．８ｍ離れだ時の縦収差曲線である
。いずれも同じバックフォーカスを持つ。実施例７にお
いては、第１而と第２面の曲率半径の比Ｒ１／　’Ｒ官
が（ｂ）式の上限に近いものであり、非点収差が負の方
向にやや大きいが充分使用には耐えられるものである。

以上説明した様に、本発明は、防水構造を施された水陸
両用カメラに装着される光学系であって、物体側の第１
面を第１群、第２面以降を第２群として該第１面の曲率
半径をｖｌ、第２面の曲率半径をｖｌ、第２群の焦点距
離をｆｉ　とすると、（ａ）　−９０ｆｉ　＜　Ｒ，＜
−２，５ｂ（ｂ）　０　＜Ｒ，／Ｒ，＜２３．４ なる条件を満たすことを特徴とするもので、空気中から
水中に移行した際、何ら操作することなく近距離撮影が
可能になると共に空気中、水中とも的特徴を要求される
水陸両用カメラ用光学系としてはきわめて有効である。

尚カメラ内に自動焦点調節機構を内蔵させて本発明と同
様の目的を達成することも考えられるが、この様なもの
に対して本願は構成がずっと簡易と又、上記説明では、
水陸両用カメラの光学系として、撮影光学系を示してい
るが、本発明はこれに限られるものでは無く、ファイン
ダー光学系等その他の水陸両用カメラの光学系にも適用
されること（は言う丑でもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の撮影光学系の説明図。 第２図は、本発明に係るｊ）０影光学系の説明図で第２
図（Ａ）は上記撮影ツ０学系が空気中にある状態、第２
図ＣＢ）は上記撮影光学系が水中にある状態を示す。 第３図は実施例１に基づく撮影光学系のＩＩＪ［面図。 第４図は実施例４に基づく撮影９゛Ｌ学糸のＩＩ）＋ｎ
１゜第５図（５）、（Ｂ）〜第１１図（Ａ）　、　（８
１ば、それぞれ実施例１〜７に対する縦収差曲線図。 ５ＩＩ：Ｌ第１面が負の屈折力を有する第ルンズ、６は
空気中において、はば艮好な収）−補正が行われた佐方
レンズ群、７はフィルム面、８は空気中でピントの合う
僅与***Ｉθ、８′は水中でピントの合う被写***：ｌ
ｆ　。 第５図（Ａ） 第５図（Ｂ） 正ｑＬＴｈ停 第０口（Ａ） 第６回（Ｂ） 第７図（Ａ） 第９図（Ｂ） 第８図（Ａ） 第８品（Ｂ） 第９図（Ａ） 第ｑ図ＣＢ） 正箔条件 第１０日（Ｂ） 手続補正書（自発） 昭和５９年４月６日 １　事件の表示 昭和５８年　特許願　第　１　！１８５４３　号２　発
明の名称 水陸両用カメラの光学系 ３　補正をする者 Ｒ１との関係　特１ｒｌ’ｉ１＋屓１人住　所　東京都
人ＩＩＩ区下丸子３−３０−２名称　（＋００）キャノ
ン株式会社 代表と賀来龍三部 ５、補正の対象 明細書及び図面 ６、補正の内容 （１）明細書第５頁第９行中「Ｖｌｏ、第２面の曲率半
径なり２．」を［几１．第２面の曲率半径なＲ２Ｊに訂
正する。 （２）明細書第９頁第１行中「ｒｌ」をｒｆｌＩＪに訂
正する。　− （６）明細書第９頁第２行中ｒ３．０ｘ１０Ｊを１１．
０ＸＩＯＪに訂正する。 （４）明細書第１９頁第１６付中「半径ｒＩＪを「半径
Ｒ１」に訂正する。 （５）明細書第２２　頁第５行中ｒａ１Ｊ　ヲ［ＲＩ　
Ｊ　ＫＩＴ圧する。 （６）明細書第２２頁第４行中「■２」をｒＲ２ＪＫ訂
正する。 （７）特許請求の範囲を別紙の如く補正する。 （８）図面中温２図（Ｂ）を添付図の如く補正する。 特許請求の範囲 防水構造を施された水陸両用カメラに装着される光学系
であって、物体側の第１面を第１も第２面以降を第２群
として該第１面のＩＩＩ率半径をと、第２面の曲率半径
なり第２群の焦点距離なｆＩＩとすると （ａ）　−９０ｆｌ　＜　Ｒ１＜　−２，５ｆｌ（ｂ）
　Ｏ＜　Ｒ１／Ｒ２＜’１５．４なる条件を満たすこと
を特徴とする卒陸１岡用カメラの光学系０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 防水構造を施された水陸両用カメラに装着され第２面の
   曲率半径をＶ、、第２群の焦点距離をｆｌとすると （ａ）　−９０ｆｘ　＜　Ｒ１＜−２，５４ｘ（ｂ）　
   Ｏ＜　＆／Ｒ，＜２３．４ なる条件を満たすことを特徴とする水陸両用カメラの光
   学系。