JPH09159915A - 超広角ズームレンズ - Google Patents
超広角ズームレンズInfo
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- JPH09159915A JPH09159915A JP7323392A JP32339295A JPH09159915A JP H09159915 A JPH09159915 A JP H09159915A JP 7323392 A JP7323392 A JP 7323392A JP 32339295 A JP32339295 A JP 32339295A JP H09159915 A JPH09159915 A JP H09159915A
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Abstract
は従来にない特殊な作画効果が得られる超広角ズームレ
ンズを得る。 【構成】 物体側から順に、負のパワーの第1レンズ群
と、正のパワーの第2レンズ群との少なくとも2つのレ
ンズ群から構成され、各レンズ群を相対的に動かしてズ
ーミングするズームレンズにおいて、該ズームレンズに
よる撮影領域を矩形としたとき、該ズームレンズの最も
短い焦点距離を、該ズームレンズによる円形の結像領域
の少なくとも一部のエッジが矩形の撮影領域内に入る焦
点距離に設定した超広角ズームレンズ。
Description
るいは写真撮影用カメラに用いられるズームレンズに関
し、特にワイド側では魚眼レンズの領域に至る、超広角
ズームレンズに関するものである。
用いられる広角系のズームレンズは知られているが、極
めて広範囲を監視できるものは存在しなかった。また写
真撮影用レンズでは、対角魚眼迄しか存在しなかった。
本出願人は、より広範囲を監視できあるいは撮影できる
超広角レンズとして、既に最短焦点距離では、半画角が
60°を越え、80°以上にもなる魚眼レンズの領域に
まで至る超広角ズームレンズを提案した(特願平6−2
56977号)。
でき、あるいは特殊な作画効果が得られる超広角ズーム
レンズを得ることを目的とする。
から順に、負のパワーの第1レンズ群と、正のパワーの
第2レンズ群との少なくとも2つのレンズ群から構成さ
れ、各レンズ群を相対的に動かしてズーミングするズー
ムレンズにおいて、該ズームレンズによる撮影領域を矩
形としたとき、該ズームレンズの最も短い焦点距離を、
該ズームレンズによる円形の結像領域の少なくとも一部
のエッジが矩形の撮影領域内に入る焦点距離に設定した
ことを特徴としている。最長焦点距離では、円形の結像
領域内に撮影画面が入る。
ンズは、焦点距離を問わず、撮影レンズによる円形の結
像領域から矩形の撮影領域を切り取っていた。つまり、
撮影領域内は、すべて被写体像で満たされていた。これ
に対し、本願発明の超広角ズームレンズは、この従来の
撮影レンズの常識を破り、最も短い焦点距離を、該ズー
ムレンズによる円形の結像領域の少なくとも一部のエッ
ジが矩形の撮影領域内に入る焦点距離に設定したのであ
る。つまり、撮影画面内の円形の結像領域のエッジの外
側は、像が形成されない暗黒領域となる。よってCCT
V用カメラでは画面上で広範囲に監視でき、写真撮影用
では新しい作画効果が得られる。
的には、次の条件式(1)を満足することが好ましい。 (1)0.1<fS /|f1G|<0.6 但し、 fS ;最短焦点距離における全系の焦点距離、 f1G;第1レンズ群の焦点距離、である。
ーの第1レンズ群と、正のパワーの第2レンズ群と、絞
と、正のパワーの第3レンズ群とで構成され、ズーミン
グのとき第1レンズ群と第2レンズ群が移動して、第3
レンズ群は固定されたズームレンズにおいて、次の条件
式(2)を満足することが好ましい。 (2)DW /|f1G|>1.3 但し、 DW ;最短焦点距離における第1レンズ群と第2レンズ
群の空気間隔、である。
例えば、物体側から順に、負の第1−1レンズ、負の第
1−2レンズ、及び正または負のパワーの第1−3レン
ズ群から構成することが好ましく、かつ次の条件式
(3)を満足する。 (3)0.5<f1-2 /f1 <0.9 但し、 f1-2 ;第1−1レンズと第1−2レンズの合成焦点距
離(<0)、 f1 ;第1−1レンズの焦点距離(<0)、である。第
1−3レンズ群は、負レンズと正レンズの貼合せレンズ
から構成することが好ましい。
態様によると、負のパワーの第1レンズ群と、正のパワ
ーの第2レンズ群との少なくとも2つのレンズ群から構
成され、各レンズ群を相対的に動かしてズーミングする
ズームレンズにおいて、該ズームレンズによる撮影領域
を矩形としたとき、最短焦点距離における短辺側での半
画角を60°以上に設定したことを特徴としている。本
発明による超広角ズームレンズは、別の態様によると、
負のパワーの第1レンズ群と、正のパワーの第2レンズ
群との少なくとも2つのレンズ群から構成され、各レン
ズ群を相対的に動かしてズーミングするズームレンズに
おいて、該ズームレンズによる撮影領域を矩形としたと
き、最短焦点距離における長辺側での半画角を75°以
上に設定したことを特徴としている。矩形の撮影領域の
縦横比は、例えば約2:3である。
レンズによる作画状態の例を示すものである。本発明の
超広角ズームレンズによる結像領域10W1 〜10W4
は、通常の撮影レンズと同じく円形である。本発明は、
撮影画面20を、縦横比が約2:3の矩形の標準撮影駒
としたとき、最短焦点距離においては、この円形の結像
領域10Wのエッジの少なくとも一部が撮影画面20内
に位置するようにしたものである。最長焦点距離におい
ては、円形の結像領域内に撮影画面が入る。
像領域10W1 は撮影画面20内に完全に入る(結像領
域10W1 の径が撮影画面20の短辺長さに等しい)。
これを『短辺魚眼系』と呼ぶと、焦点距離を長くするに
従い、結像領域10W2 の径が撮影画面20の長辺長さ
にほぼ等しい『長辺魚眼系』、結像領域10W3 の径が
撮影画面20の対角線長さにほぼ等しい『対角魚眼
系』、及び、結像領域10W4 の径が撮影画面20の対
角線長さを越えるレンズ系というように、監視範囲ある
いは作画態様が変化する。通常のカメラ用レンズでは、
半画角は、矩形の画面の中心から対角線方向の最大半画
角(図23のYc方向の画角)で表現される。これに対
し、本願発明でいう『短辺側での半画角』と『長辺側で
の半画角』はそれぞれ、矩形の画面中心から短辺と長辺
にそれぞれ平行に線YaとYbを引いたとき、そのYa方向と
Yb方向の画角を意味する。
ームレンズの具体的な構成例と、そのズーミングの際の
移動軌跡を示している。フォーカシングはいずれも、物
体側の第1レンズ群を光軸方向に移動させて行なう。図
21は、物体側から順に、負のパワーの第1レンズ群L
11と、絞Sと、正のパワーの第2レンズ群L12との
2つのレンズ群だけから構成した実施例であり、図22
は、物体側から順に、負のパワーの第1レンズ群L11
と、正のパワーの第2レンズ群L12と、絞Sと、正の
パワーの第3レンズ群L13とで構成されている。ズー
ミングは、図21の例では、第1レンズ群L11と第2
レンズ群L12を移動させて行ない、図22の例では、
第1レンズ群L11と第2レンズ群L12を移動させ、
第3レンズ群L13を固定して(移動させずに)行な
う。フォーカシングはいずれも、第1レンズ群L11を
光軸方向に移動させて行なう。絞Sは、図21の例で
は、第2レンズ群L12と一体に設けられており、図2
2の例では、第3レンズ群L13と一体に設けられてい
る。なお、絞Sは、図21の例では第2レンズ群L12
の中に入れ、図22の例では第3レンズ群L13の中に
入れることもできる。
焦点距離において、矩形の結像領域10の短辺側で60
°以上の半画角を有する。あるいは長辺側で75°以上
の半画角を有する。条件式(1)は、このような大きい
半画角を得るための条件である。条件式(1)の下限を
越えると、このような大きい半画角を得ることができな
い。上限を越えると、第1レンズ群で発生する収差の補
正が困難となる。
ズを図22のように、物体側から順に、ズーミング時に
可動の負のパワーの第1レンズ群L11と、正のパワー
の第2レンズ群L12、絞、及び固定の正のパワーの第
3レンズ群L13とで構成した場合に、最短焦点距離に
おいて、矩形の結像領域10の短辺側で60°以上、長
辺側で75°以上の半画角を得るための条件である。条
件式(2)の下限を越えると、このような大きい半画角
を得ることができない。
群の具体的構成に関する条件である。第1レンズ群は、
具体的には、物体側から順に、負の第1レンズ、負の第
2レンズ、及び正または負のパワーの第3レンズ群から
構成することが好ましい。この場合、条件式(3)の上
限を越えると、負の第1レンズの曲率が小さくなり過
ぎ、製造が困難になる。また下限を越えると、矩形の結
像領域10の短辺側で60°以上、長辺側で75°以上
の半画角を得ることができない。
下の実施例1ないし4は、図22の3群タイプの実施例
であり、実施例5は、図21の2群タイプの実施例であ
る。第1レンズ群L11は、実施例1ないし3及び実施
例5では、物体側から順に、負の第1レンズ11−1、
負の第2レンズ11−2、及び貼合せ第3レンズ群11
−3からなっている。第3レンズ群は、物体側の負レン
ズ11−4と像側の正レンズ11−5の貼合せレンズか
らなっている。実施例4では、第1レンズ群L11は、
物体側から順に、負の第1レンズ11−1、及び貼合せ
第2レンズ群11−6からなっており、この貼合せの第
2レンズ群11−6は、物体側の負レンズ11−7と像
側の正レンズ11−8からなっている。いずれの実施例
も、ニュートラルデンシティフィルタ−NDと、カバー
ガラスCGが含まれている。NDフィルターNDは、選
択的に挿入可能なもので、挿入すると、透過光量を数分
の一にして、実質的な絞範囲を増大させる。カバーガラ
スCGは、撮像素子の撮像面の前に置かれるもので、そ
の像側の面が結像面である。銀塩フィルムカメラでは、
このカバーガラスCGは省略される。
超広角ズームレンズの第1の実施例である。図1は短焦
点距離端におけるレンズ構成図、図2、図3、図4はそ
れぞれ、短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端に
おける諸収差図である。このレンズ系の数値データを表
1に示す。諸収差図中、SAは球面収差、SCは正弦条
件、e線、g線、C線は、それぞれの波長における、球
面収差によって示される色収差、Sはサジタル、Mはメ
リディオナルを示している。
焦点距離、Y は像高、W は半画角、Yaは矩形の撮影画面
の短辺方向の像高(一定)、Waはこの像高Yaに対応する
半画角、Ybは矩形の撮影画面の短辺方向の像高(一
定)、Wbはこの像高Ybに対応する半画角、fBはバックフ
ォーカスを表す。Rは曲率半径、Dはレンズ厚またはレ
ンズ間隔、Nd はd線の屈折率、νd はd線のアッベ数
を示す。*は、ズーミングの際に変化するレンズ群間隔
を示す。この実施例では、撮影画面は、1/3”のCC
D(長辺4.8mm、短辺約3.6mm、対角線長約
6.0mm)である。撮影画面の短辺方向での像高Yaと
長辺方向での像高Ybは、短辺長/2=1.8mmまたは
長辺長/2=2.4mm内に入る画角を意味する。
超広角ズームレンズの第2の実施例である。図5は短焦
点距離端におけるレンズ構成図、図6、図7、図8はそ
れぞれ、短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点距離端に
おける諸収差図である。このレンズ系の数値データを表
2に示す。
の超広角ズームレンズの第3の実施例である。図9は短
焦点距離端におけるレンズ構成図、図10、図11、図
12はそれぞれ、短焦点距離端、中間焦点距離、長焦点
距離端における諸収差図である。このレンズ系の数値デ
ータを表3に示す。
明の超広角ズームレンズの第4の実施例である。図13
は短焦点距離端におけるレンズ構成図、図10、図1
1、図12はそれぞれ、短焦点距離端、中間焦点距離、
長焦点距離端における諸収差図である。このレンズ系の
数値データを表4に示す。
は、本発明の超広角ズームレンズの第5の実施例であ
る。図17は短焦点距離端におけるレンズ構成図、図1
8、図19、図撮影画面20はそれぞれ、短焦点距離
端、中間焦点距離、長焦点距離端における諸収差図であ
る。このレンズ系の数値データを表5に示す。
、FNO 、W 、Y 、Wa、Wb、Wcを一覧表にしたものであ
る。
5 としたが、これらを越えるからといって本発明の適用
から外れるものではない。
る値を表7に示す。尚、実施例1ないし4の短焦点距離
端は、ほぼ図23に示す短辺魚眼であり、実施例5の短
焦点距離端は、ほぼ図23に示す長辺魚眼である。
実施例5の数値は、条件式(1)及び(2)を満足し、
実施例1ないし3と実施例5は、条件式(3)も満足し
ている。
ズームレンズの最も短い焦点距離を、該ズームレンズに
よる円形の結像領域の少なくとも一部のエッジが矩形の
撮影領域内に入る焦点距離に設定したので、CCTV用
カメラでは画面上で広範囲な監視ができ、写真撮影用で
は半画角が大きいだけでなく、特殊な作画効果が得られ
る。
例を示すもので、短焦点距離端におけるレンズ構成図で
ある。
図である。
図である。
図である。
例を示すもので、最短焦点距離におけるレンズ構成図で
ある。
図である。
図である。
図である。
例を示すもので、最短焦点距離におけるレンズ構成図で
ある。
差図である。
差図である。
差図である。
施例を示すもので、最短焦点距離におけるレンズ構成図
である。
収差図である。
収差図である。
収差図である。
施例を示すもので、最短焦点距離におけるレンズ構成図
である。
収差図である。
収差図である。
収差図である。
ら順に、可動の負、正のレンズ群からなるときの移動軌
跡例を示す図である。
ら順に、可動の負、正のレンズ群と、固定の正レンズ群
からなるときの移動軌跡例を示す図である。
用カメラや写真撮影用カメラに適用して、最短焦点距離
と最長焦点距離の間でズーミングしたときの画角(撮影
画面、縦横比約2:3)の変化の様子を示す図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 物体側から順に、負のパワーの第1レン
ズ群と、正のパワーの第2レンズ群との少なくとも2つ
のレンズ群から構成され、 各レンズ群を相対的に動かしてズーミングするズームレ
ンズにおいて、 該ズームレンズによる撮影領域を矩形としたとき、該ズ
ームレンズの最も短い焦点距離を、該ズームレンズによ
る円形の結像領域の少なくとも一部のエッジが上記矩形
の撮影領域内に入る焦点距離に設定したことを特徴とす
る超広角ズームレンズ。 - 【請求項2】 請求項1において、下記条件式(1)を
満足する超広角ズームレンズ。 (1)0.1<fS /|f1G|<0.6 但し、 fS ;最短焦点距離における全系の焦点距離、 f1G;第1レンズ群の焦点距離。 - 【請求項3】 請求項1または2において、物体側から
順に、負のパワーの第1レンズ群と、正のパワーの第2
レンズ群と、絞と、正のパワーの第3レンズ群とで構成
され、ズーミングのとき第1レンズ群と第2レンズ群が
移動して、第3レンズ群は固定され、下記条件式(2)
を満足する超広角ズームレンズ。 (2)DW /|f1G|>1.3 但し、 DW ;最短焦点距離における第1レンズ群と第2レンズ
群の空気間隔。 - 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項におい
て、負のパワーの第1レンズ群は、物体側から順に、負
の第1−1レンズ、負の第1−2レンズ、及び正または
負のパワーの第1−3レンズ群から構成されており、下
記条件式(3)を満足する超広角ズームレンズ。 (3)0.5<f1-2 /f1 <0.9 但し、 f1-2 ;第1−1レンズと第1−2レンズの合成焦点距
離(<0)、 f1 ;第1−1レンズの焦点距離(<0)。 - 【請求項5】 請求項4において、第1−3レンズ群
は、負レンズと正レンズの貼合せレンズからなっている
超広角ズームレンズ。 - 【請求項6】 請求項1において、最短焦点距離におけ
る半画角は、矩形の撮影画面の短辺側で60°以上であ
る超広角ズームレンズ。 - 【請求項7】 請求項1において、最短焦点距離におけ
る半画角は、矩形の撮影画面の長辺側で75°以上であ
る超広角ズームレンズ。 - 【請求項8】 物体側から順に、負のパワーの第1レン
ズ群と、正のパワーの第2レンズ群との少なくとも2つ
のレンズ群から構成され、 各レンズ群を相対的に動かしてズーミングするズームレ
ンズにおいて、 該ズームレンズによる撮影領域を矩形としたとき、最短
焦点距離における短辺側での半画角を60°以上に設定
したことを特徴とする超広角ズームレンズ。 - 【請求項9】 物体側から順に、負のパワーの第1レン
ズ群と、正のパワーの第2レンズ群との少なくとも2つ
のレンズ群から構成され、 各レンズ群を相対的に動かしてズーミングするズームレ
ンズにおいて、 該ズームレンズによる撮影領域を矩形としたとき、最短
焦点距離における長辺側での半画角を75°以上に設定
したことを特徴とする超広角ズームレンズ。
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