アクロマートAF

更新情報 ２０１２

新年あけましておめでとうございます。今年も元気に鳥達をはじめとした自然とつきあっていきましょう。

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＜2011-12-27＞
ＢＯＲＧ　１２５ＳＤ　ＡＦ化検証レポート　が追加されています。
入れ子アダプタを使った中間配置のテレコンレンズ　作例の小鳥たちもかわいい。








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アクロマートＡＦ発案の背景と今後

野鳥撮影には超望遠レンズを必要としますが、それには天体望遠鏡を転用するのがよいという理解が周知のものでした。ところがやり始めてみると、無限遠の距離にあって微動だにしない天体の観察・撮影に開発された機材を、それがいかに優れたものであっても、眼前でちょこまか動く小さな生き物を撮るのに転用するには相当の無理があることを思い知らされました。それを容易にするための補助機材もあるにはあっても、わたしとしては到底満足できるものではありません。

野鳥の撮影をＭＦで行うためには、高度な職人的能力とたゆまぬ修練が要求され、誰にでもおいそれとできるものではありませんが、練習を重ねればそれなりにうまくなることも事実で、そこにはあたかも、スポーツとしての弓道やクレー射撃に通ずる面白さが見出され、それはそれとして楽しまれておられるかたも少くありません。

しかし、そのことと、この高度に発達した技術社会において、技術で解決できるものは技術で解決する方策を求める努力をすることとは矛盾しません。手ノコギリで板を真っ直ぐに直角に切り落とすまでには数年の修行が必要です。しかし今の時代、それでは間に合わないのです。 誰でも使える卓上切断機なしには現代の建築作業は成り立ちません。天体望遠鏡の完全ＡＦ化の発想の根底はこれです。技術によって困難を解決し、野鳥撮影を快適なものにし、その恩恵が多くのひとによって享受されることです。

かなしいかなわれわれアマチュアは、それに必要な機材を望んだとしても、レンズ一個磨けないのです。そこでいきおい既存の市販機材を自分なりに改造することで道を開かざるをえません。オリンパスＺＤ７０－３００を改造した「アクロマートＡＦ」はこうして実用化にこぎつけたものです。改造は、レンズ前群は除去しますが残余のレンズ群はすべてそのまま流用するものでした。しかし、このほど ＨＮ rinoさん によって、すべてのレンズを除去して、ＡＦ機構のみを独立して利用するという大胆、かつ、革新的な手法が編み出され、その高性能が実写検証されました。これによって、天体望遠鏡の完全ＡＦ化という課題は広大な自由度と拡張性を獲得したことになります。現段階では改造作業がだれにでも簡単にというわけにはいきませんが、これの克服も時間の問題だと思っています。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010.06.21　　　Secnat

アクロマートＡＦの可能性

今回、Secnatさんのご協力もあってアクロマートAFという新しく実用化された望遠レンズのシステムについて解説した物をブログ形式で発表させて頂きます。
これをやって見たいと願うシューターの一助となればとの動機です。
このブログでは、其の概念から製作方法などを記録していきたいと思います。
何も予備知識無くZD70-300mmを利用したアクロマートＡＦシステムを見た時に、これは何だろう？どこのメーカのレンズなのかと思われることと思います。
フォーサーズ系のレンズで超望遠レンズって無いですものね。
※ここで、35mm換算で焦点距離1000mm以下は超望遠とは言わないそうです（笑）。
「アクロマートAF」って何ですかと聞かれるので何を持ってこの呼び名とするかを提示しておきたいと思います。
天体望遠鏡の前玉などを利用し、アウターフォーカスの一眼用レンズを外部鏡筒に接続しインナーフォーカス化して望遠レンズとなした物です。
フォーカスレンズとして元の一眼用レンズ先端にアクロマートレンズを採用した事からこの名称をSecnat氏が名付けた物です
前玉や使用する鏡筒、AFユニットとなすレンズにはどれこれで無ければならないという制約は無く、作動原理を理解された諸氏が他メーカーの一眼レンズを改造されて成果を上げておられます。
尚、アクロマートレンズはネガティブアクロマートでも作動成功しており、ED・SDレンズもアクロマートレンズという総称としています。

※尚、コメント可能の設定で行きますので「説明が判り難い」「間違いがある」その他が有りましたらご指摘等いただければ幸いです。
「天体は微動だ！」は判っておりますので突っ込は禁止です（笑）

ＢＯＲＧ １２５ＳＤ ＡＦ化検証レポート

１．　はじめに

天体望遠鏡のＡＦ化の手法は現在のところごく限られています。私のとった手法は「アクロマートＡＦ」と名づけているもので、既存のカメラレンズ（単焦点もしくはズーム）で前玉フォーカスを行っているものから光学系を除去し、ＡＦ機構のみを利用して、本来ＭＦ作動している天体望遠鏡をＡＦ化するものです。名称は便宜上のもので、技術仕様を規定するものではありません。アクロマートレンズを多用することからそうしたまでです。もちろんアポクロマートレンズを含み、さらにはネガティブアクロマチックレンズ（テレコン、エクステンダーなど）を使う場合もあります。

市販の超望遠カメラレンズのＡＦ機構は、質量の大きい前玉系を動かすのを避けて、前群以外の光学系をフォーカス群とするインナー/リアフォーカス方式（キャノンさんの用語によります）が採用されています。そして、インナーフォーカス方式では凸レンズが使われ、リアフォーカス方式では凹レンズが使われます。ここで「アクロマートＡＦ」との関連で問題なのは、両方式はそれぞれＡＦ駆動アルゴリズムは正反対であって、カメラ側がそれを規定していることです。つまり、上述の前玉フォーカスを行っているカメラレンズを利用するかぎり、カメラ側の規定に従う外なく、そのカメラが位相差検出タイプであれば、フォーカスレンズとしては凸レンズを使うことになり、凹レンズを使うと動作不能となります。コントラスト検出タイプでは原理的に両者に適応します。
以上のことから、「アクロマートＡＦ」は、ＭＦ天体望遠鏡に、前玉フォーカスを行っているカメラレンズを組み込んで、天体望遠鏡をインナーフォーカス化しているわけで、この意味では別段に特殊なことをやっているものではありません。

１２５ＳＤのすぐれた光学的性能については、多くの方々がすでに検証されていますので、私はそれに屋上屋を重ねる任ではなく、手持ちの機材、ソニーさんのα５５、を使ってどのようにＡＦ化したかに限定して、結果を報告することとします。基本となるコンセプトは同じですから、他の機材を使った場合も類推していただけるものと思います。また、作業を進めるほうとしても、報告を読んでいただく側にも、直感的に把握し易いと思いますので、市販の超望遠カメラレンズに倣って、「ゴーヨン相当」「ロクヨン相当」「ハチゴロー相当」などという枠組みを設定して報告します。
（添付　Image 1-1.jpg）




２．　ゴーヨン相当

１２５ＳＤの素の仕様は、７５０ｍｍ　Ｆ６　ですが、これを５００ｍｍにＲｅｄｕｃｅしますと、実効Ｆ４　となり、まさにゴーヨンで、技術的に問題となることはなく、とくに実施検証はしておりません。


３．　ロクヨン相当

この場合は、６００ｍｍＦ４．８となり、おおまかにロクヨン相当といってよく、もっとも汎用性があります。使ったＡＦユニットはトキナーズーム１００－３００ｍｍです。超望遠の場合、ほとんど絞り開放で使うことが多いですが、場合によって少し絞ることによって、薄すぎる焦点深度を緩和することができます。これがトキナーでは可能です。
（添付　Image 3-1,2,3,4,5）








４．　”シチゴロウ”（７００ｍｍＦ５．６）は可能か

”シチゴロウ”と呼ばれるカメラレンズは存在しませんが、１２５ＳＤで実施、検証してみました。方法としては、私のいう「重畳仕様」で、テレコンでＥｘｔｅｎｄしてレデューサーでＲｅｄｕｃｅするという方法です。具体的には、ボーグテレコン７２１４とアクロマート２５０ｍｍを使っています。ＡＦユニットはバックフォーカスの短いＳＡＬ８５Ｆ２８を使います。（添付　Image 4-1,2,3　）






５．　ハチゴロー相当

１２５ＳＤでこれを行うにはもちろん重畳仕様によりますが、計算上、８００ｍｍＦ６．４となり、位相差ＡＦが不安定となる領域に入ってしまいます。検証は７９０ｍｍＦ６．３で行いましたが、この限りではとくに障害はありませんでした。テレコン７２１４とアクロマート３００ｍｍを使いました。
（添付　Image 5-1,2）





以上　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2011.06.05　Secnat 記

現在のアクロマートＡＦシステム 四形態

その後、紆余曲折がありましたが、現在のところ下図で落ち着いています。
１２５ＳＤ　実焦点距離６００ｍｍと７７ＥＤＩＩ　４８０ｍｍは止まり物用、４５ＥＤＩＩ　２８０ｍｍは望遠マクロ用、７１ＦＬ　３００ｍｍは飛び物用です。７７ＥＤＩＩと４５ＥＤＩＩは図示の接続位置でベースユニットを共用し、カメラα５５は全システム共用です。（2011.05.20　Ｓｅｃｎａｔ　記）


飛び物用は５０ＥＤＩＩに変更しました。（2011.05.27）


飛び物用をさらにWilliam Optics製６６ＳＤに変更しました。（2011.06.01）


こういうのもあります。ワインオープナーを使って（改造して）”トキナーズーム・オープナー”にしています（１００－３００直進タイプ）。恰好は仰々しいですが、そのぶん使い勝手は最高です。仰角、俯瞰でも自重でズームが勝手に動くことはありません。(2011.6.24)

ボーグ補正レンズ【7870】をＡＦレンズとして使う

ボーグさんから商品名「マルチレデューサー0.7×DGT　品番：【7870】」が発売されました。このほどこの補正レンズをＡＦレンズとして使って好結果を得ましたので報告します。この補正効果というのは、画面周辺で像が甘くなるのを補正するもので、通常、野鳥や花などを個体として中央重点で撮影するときには必須ということはありませんが、被写体の状況によっては画面の隅々まで均一なピントを求めるとき有効となります（たとえば、白鳥の編隊飛行など）。

アクロマートレンズと違って、適正な補正が行われる固有のレンズ位置が限定されていて、この補正レンズの場合、実験的にマウント面から１００ｍｍくらいにレンズ群の天面が来るようにしなければならず、また、レンズセルの径が（フルサイズ対応とかで）４８ｍｍありますので、ＡＦユニット内筒への埋め込みはままなりません。実際には、ソニー純正の８５ｍｍＦ２．８ＳＡＭ（改）を使って実現しています。改造記事はこのブログにあります。

Ｐ．Ｓ．
その後、このＡＦベースユニットでは７８７０の重量に耐えきれず、不具合が発生しました。より強靭なＡＦベースユニットが必要です。





写真のように画面全体にわたって適切な補正が行われています。もちろんですが、中央重点の画像であっても、補正されていて悪いとうようなことはなく、花の写真など周辺のＤｅｆｏｃｕｓのボケが安定しているという効果があります。
（７１ＦＬ　ＡＦ＠Ｂｏｒｇ７８７０）

４５ＥＤＩＩによる望遠マクロ

名レンズといわれる４５ＥＤＩＩ（３２５ｍｍ）を使って合成で２８０ｍｍを達成し、懸念された無限遠でのレンズのクラッシュもなく、首尾は上々です。写真のように、画面端での流れもなく、ぼくの目ではカンペキです。（Ｓｅｃｎａｔ　記）

Ｒｅｄｕｃｅ率と周辺画質

アクロマートＡＦではこれまで、原則、フルレンジＡＦを目指してきましたが、これはあくまで市場にある望遠カメラレンズを模してきたものです。その限りでは一定の実用性が確立されていると思います。
このほど、Ｒｅｄｕｃｅ率を高くする（合焦効率を上げる）と画像周辺が流れる（ことがある）という現象が観察されるに及んで、この基本ポリシーの改変も在り得るということにしました。つまり、効率には一歩譲って、画質を優先するという独自の方向です。具体的には、おおまかな撮影距離をあらかじめ設定するという手間をかけることになって利便性がやや落ちますが、そのかわり、画像全体で均質な画質が確保されます。
７７ＥＤＩＩを使って、Ｅｘｔｅｎｄ、Ｒｅｄｕｃｅの重畳仕様でＥＦＬ４８０ｍｍはすでに達成しておりますが、おなじＥＦＬをＲｅｄｕｃｅ＠１０００ｍｍ単独でも可能になります。（Ｓｅｃｎａｔ　記）



この重畳仕様というのは、Ｒｅｄｕｃｅ　ＡＦではマスターレンズの焦点距離は多かれ少なかれ縮小しますが、それを補うためにＥｘｔｅｎｄレンズ（テレコン）を挿入するものです。ただし鏡筒内に固定していて、ＡＦレンズと一緒に動かすわけではありませんので、方式としてＲｅｄｕｃｅ　ＡＦにかわりはありません。

トキナー２８－８０ｍｍの玉抜き改造

例によって玉抜きは簡単で、５分間で終わります。
最短長７５ｍｍ、ＡＦストローク５ｍｍ、ズームストローク１２ｍｍ、絞り位置ストローク５０ｍｍ　でした。ズームと絞りは連動ですが、ズームは途中から逆進するのでこうなっています。回転ズームなので８０φ取り付けには一工夫が必要です。目下、特定の用途は予定していません。（Ｓｅｃｎａｔ　記）

BORG 125SDをAF化するに当たって１１５Φ→８０Φ変換の方法

眼視ユニットＮの内筒の先端に７３００２を接着するだけで済みます。接着で十分だとは思いますが、心もとなければ２ｍｍネジで３箇所くらいネジ止めされれば完璧です。ただし、いずれの場合も、光軸がキープされるよう注意してください。

ＡＦレンズとしてスコープタウンの対物レンズを使う方法

ＡＦレンズに何ミリを使うかは、往々にして試行錯誤を伴います。スコープタウンの対物レンズは安価で種類もそろっています。

D50mmFL800mmアクロマートレンズ/セル付き
D50mmFL600mmアクロマートレンズ／セル付き
D50mmFL420mmアクロマートレンズ／セル付き
D50mmFL300mmアクロマートレンズ／セル付き

写真のように５５→５８ｍｍのステップアップ・リングを接着すれば５５ｍｍ用としてすぐに使えます。５８ｍｍネジに使うときは、さらに、５８→５５ｍｍのステップダウン・リングを加えます。

トキナーＥＭＺ１３０ １００－３００ の８０Φ固定 改良版

直進型ズーム　ＥＭＺ１３０　を８０Φ延長筒に固定するやり方について、まえに述べた内容と大きく変わるものではありませんが、ホーローネジなどを使う工作を避けて、圧入の方法が誰にでもできると思いますので報告します。加えて、ズーム内筒が自重で動くことを防止するロックネジの付加も試みました。

写真のように、２５ｍｍ延長筒の両サイドに７３００２を嵌めます。Ｐ０．７５が対物側、Ｐ１．２５がカメラ側です。このままではユルユルですので、ビニールテープを一重だけ巻きます。個体差がありますから巻きつけ量はプラスマイナスあります。さいしょ手で押し込めますが、最後まではきつくて押し込めません。そこで、写真のペンチで、極わずかづつ、慎重に押し込みます。この操作は、出来上がってから、光軸の修正にも使います。それは絞りをＦ３２まで絞りますと、装着レンズにもよりますが、なんらかの周辺減光が出ますから、それを’あぶり出して’、真ん中に収まるように（根気良く）調整します。


つぎにロックネジの敷設ですが、ふつうは省略していいと思いますが、たとえば花マクロなど大きく地上に俯瞰撮影するときにズームが自重で動くのをロックするものです。Ｍ４ナットを２５ｍｍ延長筒端に埋め込んで、エポキシ固定しています。実際の花マクロ撮影の経験から生まれたものです。（Ｓｅｃｎａｔ記）

小さなアイデア － ８０Φ入れ子アダプター

７３００２の上にステプダウンリング７２→５８をそっと置いて接着剤仮止めして、硬化してからじゅうぶん塗布します。このアダプターの用途は広く、ミニボーグ対物レンズの８０Φ先端装着、さらに伸ばしてフードにすること、対物絞り、フィルターの装着、鏡筒内の遮光バッフル、などなどです。（Ｓｅｃｎａｔ記）

トキナー１００－３００ｍｍレンズによる試作と試写

マウントは各社あるようですが、私の所有するソニーα５５用として、野鳥撮影目的と花マクロ専用機の二つを試作しました。前者は∞から２、３メートルまで可能ですが、後者は専用機ですので、無限遠は出ず、野鳥撮影には適しません。
このズームレンズを使う特徴とメリットは、玉抜き作業がレンズ両側から行えて、レンズ分解の必要がなく、失敗のリスクがないこと、絞り機構を残すことができ、かつ、それが正常に動作することです。
改造工作など、細かいことは追って追加します。


これは回転ズームタイプですが、花マクロ用として可能な限りコンパクトに仕上げています。


野鳥バージョン　試写の一例


花マクロ　バージョン　試写の一例　

花マクロ専用　Ｏｔｏｔｏ　Ｖｅｒｓｉｏｎ
Ｏｔｏｔｏさんのご意向に応えて組み上げました。写真のとおりですが、手持ちの１００－３００は８０Φとの結合リングがすでに接着加工してあり簡単にとれませんので、そのまま流用しています。したがって、この部分は２５ｍｍ延長筒が置き換わるものとしてご覧ください。新しい結合方法はいたって簡単で、ドローチューブ・ホールダーを利用します。ズームリングにテープを二巻きもすればしっくり収まります。その上で、ロックネジ２本と、三脚座用の５ｍｍネジ穴２個を使って固定すれば万全です。

回転ズームタイプはズームポジションを選択するとき、カメラが回転しますので、やや扱いにくいのですが、半固定と考えて、その都度鏡筒を回転すればよろしいです。そのためには、写真のような鏡筒バンドで三脚に固定するのがよいと思います。花マクロの場合、絞りを多用しますので、いい写真を撮るためには三脚は必須です。

ズームポジションは、この場合、光路長調整機構と同じ役目を担います。撮影対象となる花によって、撮影位置を前後して決め、その上でズームポジションを探し、ジャスピンより少し手前で止めて（ピントは花のうしろ）ＡＦすれば、なんなく撮れます。絞りは開放のＦ５．６は露光不正のように思います。また、Ｆ３２は最小絞りボケが出ます。Ｆ１１かＦ１６あたりが無難ですね。


ＡＦレンズには、スコープタン４２０ｍｍを使いましたが、３００～５００ｍｍくらいの範囲でそれほどシビアではありませんが、そぞれ個別に光路長をアジャストする必要があります。写真はＦ１１で撮ったものです。


８０Φとの結合方法は、上の花マクロバージョンに述べたドローチューブホールダーによるほかに、上掲野鳥バージョンで使った２５ｍｍ延長筒による方法があります。これは２５ｍｍ両端に７３００２を装着し、Ｐ１．２５側（カメラ側）を２ｍｍΦのホーローネジ３本で固定するものです。


玉抜きの方法と注意

玉抜きというと吸盤レンズオープナーが登場しますが、難なく抜けるときもありますが、難渋するときがあります。私は写真のような金属コンパス（先端をすこしグラインダーで加工してあります）を使います。必要ならレンズ端にドリルで小穴をほじってもよろしいです。また、老婆心ですが、前玉を抜くとき鏡筒が滑って捉えにくいことがありますから、写真のようなホースバンドがあると助かります。ズームヘリコイドに力が加わって、痛めることのないように注意です。


参考情報

類似の３００ｍｍズームレンズに、Ｍｉｎｏｌｔａ　７５－１００ｍｍ　と　Ｍｉｎｏｌｔａ　１００－３００ｍｍ　がありますが、両者共、絞り直近のレンズが絞り機構と一体成型されていますので、ズーム内筒を全分解しないかぎり、外部からは除去できません。

「仮想背景法」とは？

写真撮影において背景というのは、空や山や、川辺であれば対岸の木立などですが、任意の位置に人工的な仮想の背景を設定することができます。これは市販の望遠カメラレンズでは不可能なことで、光路長調節可能な、もしくは、ＡＦレンズのバックフォーカス調節可能な、アクロマートＡＦシステムにおいてはじめて可能です。方法は光路長を延伸して遠点を手前もってくることによります。この仮想背景というのは、任意の位置に目に見えない衝立を立てるようなもので、この衝立は実体がありませんから合焦はしませんが、それより手前に現れたターゲットにはすばやく合焦できます。

この機能の効用は、動体撮影において、フレームからターゲットを見失ったときなど、ふつうならピントはほとんど無限遠に位置する背景に引っ張られてしまいますが、仮想背景なら復帰が迅速にできるという利点をもたらします。これは実際にも価値ある効用です。

もうひとつの応用は実験的なものですが、自動撮影です。現われるであろうターゲットの位置に近接して仮想背景を設定して、カメラをＡＦ－Ｃ、連写にして、ケーブルレリーズ全押しでロックしておきますと、その設定位置より手前にターゲットが現れると、ただちに合焦して自動的に連写撮影します。ターゲットがいなくなれば撮影を停止します。この方法によれば、ふつうにカメラを構えて待っていては撮影できないようなシーンが撮影できます。具体的な結果は「アクロマート作品集　仮想背景法による撮影事例」に掲示してありますのでご覧ください。

また、これは撮影技法のひとつですが、一箇所に長くと止まらない小鳥、カラ類などは、ＡＦ－Ｓで狙ってピントをとっている時間もなく飛び去ることが多いですが、この仮想背景法を設定してからＡＦ－Ｃで狙えば、瞬時にシャッターが切れますから歩留まりがはるかに向上します。ただし、込み入った茂みの中でなく、ターゲットの周りが背景に抜けているようなシチュエーションが適しています。ＡＦ－Ｃはなにも動体に限らず止まり物にも有効です。α５５＋７７ＥＤＩＩ、Ｓｃｐｔｗｎ７００ｍｍ　（Ｓｅｃｎａｔ　記）


～　以下　rino　～

私も「仮想背景法」は常用していますので失礼ながら横からごにょごにょ追記したいと思います。
※カメラの機能によって作動は変化するかも知れません。
１．撮影範囲について
設置した最長被写体距離からシステムの最短合焦位置までの範囲を撮影出来ます。
これが置きPINとの違いです。撮影例では一瞬の小鳥の通過を撮るために仮の合焦ポイントを設けていますが、たとえばもっと近くで何かがホバったとかカメラを熊さんが覗きに来たとか（笑）と行った場合でもチチーっと合焦して撮れます。
２．最長写距離の設定の自由度
アクロマートAFでは光路を変化させたり、改造したAFユニットに付いているZOOMリングを有効利用してバックフォーカスを変更する機能を実装しています。
これは市販のレンズに付いているフォーカスリミッタと違って「自由且つ連続的」に最長合焦距離を固定出来る事を意味しております。あと、これ以上遠くでは撮らないと決めてシャッターを手で押しっぱなしにしておくと其の距離に入って来た時にシャッターが切れると言った使い方が便利です。