第13話：コンバージョンレンズ

今回は、「デジスコ」の名称で最近ですっかりお馴染みになったコンバージョンレンズの解説をしていきます。

「コンバージョンレンズ」「アタッチメントレンズ」「テレコンバーター」「ワイドコンバーター」などの名称で独立した写真レンズの前または後ろに増設する事でマスターレンズの焦点距離を変化させる光学系を言います。
コンバージョンレンズに平行光軸（つまり無限遠）の光線を通すとテレコンバージョンレンズの場合は光束が縮まって、ワイドコンバージョンレンズの場合は光束が広がって同じく平行に射出され、それ自体はまったく焦点を結ばないので「無焦点系（Aforcal)」とも呼ばれます。
ではまず撮影レンズの前に装着するフロントコンバーターから解説します。

フロントコンバーター

↑（図１）フロントコンバージョンレンズの原理	↑(図２）フロントコンバージョンレンズの実際例 コンタフレックスI（１９５３年/ツアイス)用

撮影レンズの前に増設することで撮影レンズの合成焦点距離を変化させる光学系は、レンズ交換式ではないカメラの焦点距離を変える唯一の手段であり、銀塩カメラの創成期よりその種の光学系はありました。当コンテンツでも紹介したドンダースのズームコンバーター（４群ズーム参照）やトランスフォカトール（３群ズーム参照）もその例です。
これは撮影レンズの前にガリレオ式（前凸ー後凹）の望遠鏡または逆ガリレオ式（前凹ー後凸）の広角鏡をレンズの前に被せることで合成焦点距離を変えるもので（図１）、同種の製品はフィルムカメラ時代からも古くから存在します(図2)。

カメラの撮影レンズの前に無焦点系を配置する撮影方式は「コリメート撮影」と呼ばれ、天体望遠鏡の分野では古くから行われております。変わった例ではミノックス用の「双眼鏡アダプター（図３/現行商品）」なるアクセサリーが古くから存在します。マスターレンズの直径（瞳口径＝F値ではなく実口径）やフィルムのイメージサークルが極めて小さいミノックスは眼視用望遠鏡でコリメート撮影するには最適なカメラだったからです。
ただし、現代のデジタルカメラのようなライブビューモニターは無く、構図やピント合わせには職人芸的な勘と経験が要求されるのでおせじにも実用的とは言いがたいアクセサリーです（双眼鏡のもう片方をファインダー代わりにするが、見える映像が全て写っているとは限らない。また双眼鏡は空中像なのでピント合わせの信頼性が低い）。

↑（図３）ミノックス双眼鏡アダプター 引用文献：「ミノックスは誰が創ったのか」 （斉藤正治著/朝日ソノラマ）	↑（図４）実際の使用例 映画「タッカー」(１９８８年） （ルーカスフィルム/フランシスＦコッポラ監督）より

なお、天体望遠鏡に接眼レンズを用いず直接カメラマウントに接続して天体望遠鏡の対物レンズを写真レンズそのものとして使う撮影方は「直焦点撮影」と呼びます。詳細は天体望遠鏡のサイトをご参照下さい。

フロントコンバージョンレンズはただ撮影レンズの前にフィルターのようにねじ込むだけで良い簡便さからスチルカメラよりもむしろムービーカメラの分野で普及が進みました。　ただ、大きなイメージサークルが必要な35ミリカメラではコンバージョンレンズには大きな口径が要求されるため(図８参照）図体が大きい割には実際の焦点距離はさほど変化は少なく、またミノックスの双眼鏡アダプター（図３）の例を見てもわかる通りフロントコンバージョンレンズを装着した場合には焦点移動（Forcal sift)は宿命であり、コンバージョンレンズ側、もしくはマスターレンズ側での補正が不可欠のため一眼レフ方式でなければあまり実用的ではない（レンジファインダー用（図７）や二眼レフ用（図５）のフロントコンバージョンレンズも過去にはありましたがファインダーも連動距離計も使えなくなるので実用的ではなかった）ので低価格のズームレンズの普及と共に1980年代には一度衰退しています。

↑（図５）二眼レフのローライフレックスT用 ４倍テレコンバージョンレンズ 「Magnar4X」 ピント合わせは目測、または上のビューレンズ に着けた状態でピント合わせした後、下の撮影 レンズに着け換える必要があるため動く被写体 の撮影は困難である。 引用文献：カメラレビュークラシックカメラ専科３４	↑（図６）図２でも紹介した レンズシャッター一眼レフ「コンタフレックスI」用 １．７倍フロントコンバージョンレンズ（１９５３年） カメラ側のマスターレンズは無限遠（∞）にセットし コンバージョン側のヘリコイドでピントを合わせる。 引用文献：カメラレビュークラシックカメラ専科８２	↑（図７）ヤシカエレクトロ３５GSゴールドメカニカ （１９７０年/ヤシカ)用 ワイド（左）・テレ(右）フロントコンバーター。 コンバーター装着時にはカメラ側の距離計は 連動しなくなるのでピント合わせは目測。 (コンバーターに補正目盛りが刻まれている） 構図は外付ファインダーを使用する。 機材協力：ヤシカエレクトロ研究

比較的成功した例ではドイツのレンズシャッター35ミリ一眼レフ「コンタフレックス」用コンバージョンレンズがありますが、撮影レンズの結像が直接ファインダーで確認できる一眼レフだったからこそ高倍率のアタッチメントが実用になったのです。
1980年代の製品ではオリンパスＬシリーズやリコーMIRAIがフロントコンバージョンレンズをオプションで用意しておりますがこれはどちらもレンズ固定式の一眼レフです。
しかし、イメージサークルがフィルムカメラに比べて著しく小さいコンパクトデジタルカメラ（詳細：でじかめのレンズ）の時代になると35ミリカメラに比べてコンバージョンレンズのサイズも極めて小型化が可能になり（図８）、元よりコンバージョンレンズの瞳口径がカメラ側のマスターレンズよりも大きければF値が変化しない（暗くならない）、レンズ交換式の一眼レフよりもはるかに長焦点距離を安価に軽量で実現できるという利点が見直され、またコンバージョンレンズの装着による焦点移動やパララックスの問題も撮影レンズの結像を一眼レフ同様に確認できるライブビューモニターの標準装備により問題とはならなくなりバードウォッチャー達の口コミから爆発的に普及しました。

↑（図8） 35ミリカメラ用フロント コンバーターレンズ(上） とコンパクトデジタルカメラ 用フロントコンバーター レンズ(下)の要求される 口径の比較 引用文献） ニッコール千夜一夜物語 (斉藤治夫・大下孝一著 /朝日ソノラマ)	↑(図９） ニコンクールピクス4300 （2002年）用X０．６３ ワイドコンバーター WC-E63 引用文献） ニッコール千夜一夜物語 (斉藤治夫・木下孝一著 /朝日ソノラマ)	↑(図10) ニコンクールピクス4300 (2002年)用X２ テレコンバーター TC-E2	↑（図11) ニコンクールピクス4300 (2002年)用X２ テレコンバーター TC-E3ED

カメラメーカー、用品メーカーが発売しているフロントコンバージョンレンズ（図９〜11）はほとんどが無焦点系の逆ガリレオ型ワイドコンバーターまたはガリレオ型テレコンバーターです。ガリレオ型は低倍率での利用では複雑なダハプリズムや台形プリズムを（天体望遠鏡の分野では地上プリズムと称します）使わずに上下左右正像が得られる利点がありますが、高倍率になると発明者のガリレオ・ガリレイ本人も苦労した視野が極端に狭くなる欠点が現れるため、１０倍以上の倍率になると前も後ろも凸構成のケプラー型が用いられます。
オペラグラスではない本格的な双眼鏡やバードウォッチング用のスポッティングスコープもダハプリズムや台形プリズムで上下左右正像に戻しているケプラー光学系です（鏡胴に段差があるのはそのため）。一般にはガリレオ型テレコンバーターでの望遠撮影は「デジスコ」とは呼ばず、ケプラー型望遠鏡へのコリメート撮影を指して「デジスコ」と称するようです。
反射系のニュートン型やカセグレン型でもコリメート撮影はしますがこのクラスになるともはや天体撮影に限定されるのでデジスコとはあまり呼ばないようです。

ケプラー型光学系のコリメート撮影で注意すべきは周辺画像のケラれです。
ケプラー型は光学系内部で一度結像するため、マスターレンズの入射瞳位置とのマッチングが重要で、ここに大きな誤差があると周辺光束が像面に届かず周辺部のケラれの原因になります。
ここはバードウォッチャーの方々はあまり複雑な光路計算など考えず経験則でカメラ側のマスターレンズをズーミングしてケラれが無くなったところで撮影しているのが実情ですが、ズーミングによりズームレンズ内部での瞳位置も変化するので、実はデジスコでのズーミングによるケラれの調整は無意識のうちに望遠鏡側の結像位置とマスターレンズ側の瞳位置を合わせている行為に他なりません。
望遠鏡の結像位置とマスターレンズの瞳位置が丁度重なった場合、望遠レンズの焦点が丁度マスターレンズが無限大（∞）にしたときに合うはずです。

リアコンバーター

↑（図12）リアコンバーターの原理	↑（図13）リアコンバーターの実際例(ミノルタ）。 MD２００ミリF2.8にMD２Xテレコンバーター３００-S を装着した場合、合成焦点距離４００ミリF5.6の 超望遠レンズになる。

フロントコンバージョンレンズは大きな図体の割にはさして高倍率も得られないためレンズ交換式の一眼レフでは流行らず、一般にマスターレンズとカメラボディの中間に装着するリアコンバーター（図12）が利用されます。
これはマスターレンズの後ろに凹レンズを配する事で即席の凸凹のテレフォト構成にしてしまい合成焦点距離を伸ばすというものです。これにより、合成後の後側主点は前方に、焦点は後方に移動し合成焦点距離が伸びます。
古くはケプラーが水星を観察する際にこの原理を用いました。（註釈：現在でも天体望遠鏡の分野では「バーローレンズ（Barlow-Lenz）」の名で販売されております。ただ、単純に倍率を上げたいだけならばバローレンズを入れるよりもEDガラスを使った高性能な高倍率の接眼レンズ（アイピース）を用いた方が眼視でもコリメート撮影でも分解能が高いので、バーローレンズはあまり流行りません。アイピースを用いない直焦点撮影で焦点距離を上げたい時に使う事が多いようです）。
焦点距離を伸ばすと言うよりもマスターレンズの画像の中央部をトリミングして拡大したと考えた方がわかりやすいでしょう。したがって、先述のフロントコンバーターとは違い、マスターレンズの距離目盛がそのまま使えます。
つまりマスターレンズに２倍のリアコンバーターを装着すると最短撮影距離が同じ分、拡大倍率は２倍になるため、意外に近接（マクロ）撮影にリアコンバーターを使う方法もあります。
ただし、マスターレンズの前玉径が不変なまま合成焦点距離だけが伸びるため（レンズ焦点距離÷レンズ瞳口径＝開放F値）の公式通り、拡大倍率と同じ倍率だけ開放F値も暗くなります。つまり開放F値２．８のマスターレンズに１．４倍のリアコンバーターを装着した場合は「２．８×１．４＝４」でF4に、２倍のリアコンバーターを装着した場合には「２．８×２＝５．６」でF5.6にまで暗くなってしまいます（図13）。
リアコンバーターで特に問題となる収差は像面彎曲です。全体が負の屈折力を持っているためペッツバール和が大きくマイナスに傾きがちになります。そのため初期のリアコンバージョンレンズは周辺部の画質が使い物にならないと言われていました。
ペッツバール和の解決策は、全体が負の光学系ならば異符号の凸レンズを、正の光学系には異符号の凹レンズを配することですが、リアコンバージョンレンズの場合は更に凸レンズには屈折率１．５以下の低屈折ガラスを、凹レンズには屈折率１．８前後の高屈折ガラスを使うという極端な屈折率差を与えることでペッツバール和をゼロに近づけています。
とはいえ、リアコンバージョンレンズの本質はマスターレンズの結像画像の中央部を拡大トリミングしているだけなので、例えリアコンバーター自体がまったくの無収差だとしても（←現実にはありえないが）マスターレンズの結像を拡大した分だけレンズの諸収差も正比例して倍大するため、画質は必ず劣化します。つまりマスターレンズ自体の結像性能が低ければ描写が破綻します。
マスターレンズ側がそれ単体で収差補正を施されている自己完結した光学系（アナスティグマート）のためにそれに付け足すリアコンバーターの側も収差補正が完璧でなければならず（つまり、ズームレンズのように前群で発生した収差を後群で補正する「ルドルフの原理」のような冗長性がない）。リアコンバーターの設計者が意図しないマスターレンズが装着されても性能が保たれることが前提であるので、今日カメラメーカーが供給している純正リアコンバーターは大変複雑な光学系を採用しています。上述の理由で不特定多数のマスターレンズを装着した場合にまで品質保証が出来かねるという理由から、アポクロマートの高級望遠レンズ専用としている例が多いのはこのためです(図１５/１７）。
標準レンズや標準ズームに装着できる汎用リアコンバーター（図１４/１６）は用品メーカー製の（俗にサードパーティと呼ばれる）製品があります。

↑（図１４）標準レンズ向け 汎用リアコンバーターの例 ムターＩ（ツァイス）	↑（図１５） アポクロマート望遠専用 リアコンバーターの例 ムターII（ツァイス） 前玉がフランジ面よりも 前に突き出ているため 標準レンズは装着でき ない。	↑（図16) ケンコーテレプラスX1.5 汎用AFテレコンバーター 汎用とは言え、マスター レンズの明るさF2.8以上 でなければAFは作動せ ずマニュアルでピント合 わせしなければならない 機材協力) 愚濫憎賭＠雪色の流星	↑(図17) 超望遠専用テレコン バーター ペンタックスX1.4X-L(左) と汎用テレコンバーター ケンコーテレプラスMC7 （右） X1.4X-Lの前玉が大きく 突き出している。

かつては２倍から3倍まで倍率を変えられるズームリアコンバーター（図１８/１９）もありました。ズーミングが回転式のため自動絞りが連動せず、絞り込み測光になってしまう欠陥はありましたが、なかなか良好な結像を結びました。現代の技術で復刻してみると面白いかもしれません。

↑（図１８）2倍から3倍まで倍率が 変えられるズームリアコンバーター コムラーテレモアズーム２ｘ−３ｘ （三協光器/１９６４年）	↑（図１９） コムラーテレモアズーム２ｘ−３ｘ（3倍時） マスターレンズはタクマー１３５ミリF3.5

もっとも、デジタルカメラが主流となった今日ではメガピクセル（多画素）にモノを言わせて拡大トリミング（コンパクトデジタルカメラのデジタルズーム機能は本質的にトリミングである）した方が、コンバージョンレンズの収差という余分な光学ノイズが加わらない分画質劣化も少なくF値低下も無いため今日ではリアコンバージョンレンズの意義もやや薄れてきています。

なお、フロントコンバージョンレンズとは異なり、リアコンバージョンレンズにはワイドコンバージョンレンズは存在しません。
なぜならば一般の写真レンズはイメージサークルの大きさに限りがあるため後ろに凸レンズを装着してムリに焦点距離を縮めても周辺がケラれるだけで意味がないからです。
天体望遠鏡の世界では（天体望遠鏡の話が多いな...)中間に凸レンズを挿入し焦点距離を下げてF値を小さくする（つまり明るくする）ワイドコンバーターとも言うべき「レデューサー（Reduser)」が存在し、バーローレンズよりもむしろ需要が大きいようですが、これは天体望遠鏡はイメージサークルに十分な余裕があるためにこのような無理がきくのです（それでも大画面の中判カメラなどで星野写真を撮る場合はレデューサーによるケラレや像周辺の崩れは深刻になる)。
写真レンズで唯一、凸のリアコンバージョンレンズを備えたカメラは1993年のリコーＲ１（図２０）でしょう。

↑（図２０）一般用カメラでは唯一の リアワイドコンバーターの例 （リコーＲ１/1993年/リコー）

このカメラのマスターレンズは30ﾐﾘF2.8でしたが後部に凸のダブルメニスカスを挿入する事で２４ミリＦ８の超広角になりました。ただし、上述のように周辺光量が著しく低下するため像周辺部を切り捨てた「パノラマ専用」となっています。

前群交換式

これはかなり特殊な光学系でコンバージョンレンズの項目で紹介すべきか悩みましたが、過去にはこういう光学系のカメラも確かに存在したので執筆せねばならないでしょう。
これはレンズシャッターカメラの一部で採用された方式で、カメラ内蔵のレンズシャッターとその後ろのレンズ光学系はそのままカメラボディに固定して絞りより前の玉だけを交換式にしたものです。
コダックのレチナIIｃ及びIIIc（1954年/図２１）が有名ですが、レンジファインダー用のフロントコンバージョンレンズと同様、カメラ側の連動距離計もファインダーも使えず実質目測でのピント合わせになってしまうため早々に全群交換式（デッケルマウント）のレチナIIIS（１９５８年）へと移行しています。

↑（図２１）レチナIIc/IIIc用前群交換レンズ （１９５４年/コダック） 左から順に外付けファインダー クセノン３５ミリＦ５．６ クセノン３５ミリＦ４、クセノン８０ミリＦ４ （引用文献：カメラレビュークラシックカメラ専科34）	↑（図２２）キヤノンEX-AUTO/EX-EE用前群交換 レンズ(１９７０年/キヤノン） 下、キヤノンEX５０ミリＦ１．８ 上。キヤノンEX１２５ミリF３．５ （機材協力：ゼットカメラ）

日本ではキヤノンＥＸ-EE（１９６９年/図２２）というシャッター優先ＥＥ一眼レフに採用されました。標準レンズの５０ミリＦ１．８のほか、広角３５ミリＦ３．５、望遠９０ミリＦ３．５、１２５ミリＦ３．５のユニットが用意されていました。フォーカルプレンシャッターカメラなのに前群交換式を採用したのは、当時のキヤノンFLレンズ群がまだ絞り込み測光だったためシャッター速度優先AEに対応できなかったからです。こちらは一眼レフなのでピント合わせに支障はありませんが見ての通りコンパクトな標準レンズに比べて各種交換レンズは後玉の制約のせいで非常に大きくなってしまいました。開放測光対応のFDレンズの出現によりレンズ一体交換でシャッター速度優先AEが可能になるとこの機種は姿を消しています。１９７０年代以降、交換レンズの低価格化やズームレンズの発達によりこのような中途半端なレンズ交換システムは淘汰されていきます。
カメラがまだ高価だった時代に「なんとか普及価格でレンズ交換の魅力をユーザーに与えたい」という当時の技術者達の情熱や苦悩やジレンマが色濃く残っている製品でした。

資料）「レンズ設計の全て[光学設計の真髄を探る]」（辻定彦著/電波新聞社刊/２００６年）
　　　「カメラマンのための写真レンズの科学」（吉田正太郎著/地人書館/１９９７年）
　　　「写真レンズの基礎と発展」（小倉敏布著/朝日ソノラマ刊/１９９５年）
　　　「ミノックスは誰が創ったのか」（斉藤正治著/朝日ソノラマ刊/２００５年）
　　　「ニッコール千夜一夜物語」（佐藤治夫/大下孝一著/２００５年）
　　　「カメラレビュー１９８４年1月号」（朝日ソノラマ/１９８４年）
　　　「カメラレビュークラシックカメラ専科３４」（朝日ソノラマ/１９９５年）
　　　「カメラレビュークラシックカメラ専科８２」（朝日ソノラマ/２００６年）
　　　「コンタックスシステムカタログＶｏｌ３」（１９９５年版）
　　　「アサヒカメラ」1995年4月号（朝日新聞社）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０１０．０３．２４up
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０１２．０８．１９更新