(57)【特許請求の範囲】
【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、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るズームレンズを有するカメラにおいて、
該カメラは、該ズームレンズによる円形の撮影領域を矩形に切り取る撮影画面を有し、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て、該円形の結像領域の外側が暗黒領域になるようにされており、
上記ズームレンズは、下記条件式（１）を満足することを特徴とする超広角ズームレンズカメラ。
（１）ＤW ／｜ｆ1G｜＞１．３
但し、
ｆ1G；第１レンズ群の焦点距離、
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２】
請求項１記載の超広角ズームレンズカメラにおいて、上記ズームレンズは、下記条件式（２）を満足する超広角ズームレンズカメラ。
（２）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。
【請求項３】
請求項１または２記載の超広角ズームレンズカメラにおいて、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カメラ。
（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４】
請求項３記載の超広角ズームレンズカメラにおいて、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カメラ。
【請求項５】
請求項１記載の超広角ズームレンズカメラにおいて、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カメラ。
【請求項６】
請求項１記載の超広角ズームレンズカメラにおいて、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カメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、ＣＣＴＶ（監視）用、あるいは写真撮影用に用いられるズームレンズカメラに関し、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カメラに関するものである。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
従来、ＣＣＴＶ用カメラに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６−２５６９７７号）。
【０００３】
【発明の目的】
本発明は、矩形の画面上で広範囲に監視でき、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カメラを得ることを目的とする。
【０００４】
【発明の概要】
本発明の超広角ズームレンズカメラは、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るズームレンズを有するカメラにおいて、該カメラは、該ズームレンズによる円形の撮影領域を矩形に切り取る撮影画面を有し、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て、該円形の結像領域の外側が暗黒領域になるようにされており、ズームレンズは、下記条件式（１）を満足する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。
（１）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。
【０００５】
従来のＣＣＴＶ用あるいは写真用の撮影レンズは、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ＣＣＴＶ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。
【０００６】
本発明の超広角ズームレンズカメラのズームレンズは、次の条件式（２）を満足することが好ましい。
（２）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。
【０００８】
負のパワーの第１レンズ群は、具体的には例えば、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。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図２３は、本発明の超広角ズームレンズカメラによる作画状態の例を示すものである。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、カメラ側で設定される撮影画面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。
【００１１】
図２３の例では、最短焦点距離における結像領域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。
【００１２】
図２１と図２２は、本発明による超広角ズームレンズカメラに用いるズ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Ｌ１１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２２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。
【００１３】
本発明による超広角ズームレンズカメラに用いるズームレンズは、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、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からなるズームレンズにおいて、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（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。
【００１４】
条件式（２）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（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。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。
【００１５】
条件式（３）は、負のパワーの第１レンズ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。
【００１６】
次に具体的な実施例について説明する。以下の実施例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。
【００１７】
［実施例１］
図１ないし図４は、本発明の超広角ズームレンズカメラに用いるズームレンズの第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。
【００１８】
表または図面中、FNO はＦナンバー、F は焦点距離、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ＣＣＤ（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。
【００１９】
【表１】
0003709000.tif 000002
【００２０】
［実施例２］
図５ないし図８は、本発明の超広角ズームレンズカメラに用いるズームレンズの第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。
【００２１】
【表２】
0003709000.tif 000003
【００２２】
［実施例３］
図９ないし図１２は、本発明の超広角ズームレンズカメラに用いるズームレンズの第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。
【００２３】
【表３】
0003709000.tif 000004
【００２４】
［実施例４］
図１３ないし図１６は、本発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４に示す。
【００２５】
【表４】
0003709000.tif 000005
【００２６】
［実施例５］
図１７ないし図２０は、本発明の超広角ズームレンズカメラに用いるズームレンズの第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１８、図１９、図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。
【００２７】
【表５】
0003709000.tif 000006
【００２８】
表６は、以上の実施例１〜５について、F 、FNO 、W 、Y 、Wa、Wb、Wcを一覧表にしたものである。
【表６】
0003709000.tif 000007
0003709000.tif 000008
なお、W の最大値は90°、 Y の最大値は対角の像高＋0.5 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。
【００２９】
次に、実施例１ないし５の各条件式に対する値を表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。
【表７】
0003709000.tif 000009
【００３０】
表７から明らかなように、実施例１ないし実施例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。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、撮影領域を矩形としたとき、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超広角ズームレンズの第１の実施例を示すもので、短焦点距離端におけるレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ系の最短焦点距離における諸収差図である。
【図３】図１のレンズ系の中間焦点距離における諸収差図である。
【図４】図１のレンズ系の最長焦点距離における諸収差図である。
【図５】本発明による超広角ズームレンズの第２の実施例を示すもので、最短焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ系の最短焦点距離における諸収差図である。
【図７】図６のレンズ系の中間焦点距離における諸収差図である。
【図８】図７のレンズ系の最長焦点距離における諸収差図である。
【図９】本発明による超広角ズームレンズの第３の実施例を示すもので、最短焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ系の最短焦点距離における諸収差図である。
【図１１】図９のレンズ系の中間焦点距離における諸収差図である。
【図１２】図９のレンズ系の最長焦点距離における諸収差図である。
【図１３】本発明による超広角ズームレンズの第４の実施例を示すもので、最短焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図１４】図１３のレンズ系の最短焦点距離における諸収差図である。
【図１５】図１３のレンズ系の中間焦点距離における諸収差図である。
【図１６】図１３のレンズ系の最長焦点距離における諸収差図である。
【図１７】本発明による超広角ズームレンズの第５の実施例を示すもので、最短焦点距離におけるレンズ構成図である。
【図１８】図１７のレンズ系の最短焦点距離における諸収差図である。
【図１９】図１７のレンズ系の中間焦点距離における諸収差図である。
【図２０】図１７のレンズ系の最長焦点距離における諸収差図である。
【図２１】本発明による超広角ズームレンズが物体側から順に、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。
【図２２】本発明による超広角ズームレンズが物体側から順に、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。
【図２３】本発明による超広角ズームレンズをＣＣＴＶ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。
【図１】
0003709000.tif 000010
【図２】
0003709000.tif 000011
【図３】
0003709000.tif 000012
【図４】
0003709000.tif 000013
【図５】
0003709000.tif 000014
【図６】
0003709000.tif 000015
【図７】
0003709000.tif 000016
【図８】
0003709000.tif 000017
【図９】
0003709000.tif 000018
【図１０】
0003709000.tif 000019
【図１１】
0003709000.tif 000020
【図１２】
0003709000.tif 000021
【図１３】
0003709000.tif 000022
【図１４】
0003709000.tif 000023
【図１５】
0003709000.tif 000024
【図１６】
0003709000.tif 000025
【図１７】
0003709000.tif 000026
【図１８】
0003709000.tif 000027
【図１９】
0003709000.tif 000028
【図２０】
0003709000.tif 000029
【図２１】
0003709000.tif 000030
【図２２】
0003709000.tif 000031
【図２３】
0003709000.tif 000032