(57)【要約】【課題】撮影レンズの物体側に着脱可能に配置し光学性能の高いフィッシュアイアタッチメントを得る。【解決手段】マスタレンズＭの物体側に着脱可能に配置されるフィッシュアイアタッチメントＦＥであって、少なくとも１つの負の屈折力を有するレンズを有し、該レンズの像側の面ｒ２を、周辺部にゆくに従い負の屈折力が弱くなる非球面形状とする。【選択図】  図１
2007256602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズの物体側に着脱可能に配置されるフィッシュアイアタッチメントであって、少なくとも１つの負の屈折力を有するレンズを有し、該レンズの像側の面は、周辺部にゆくに従って負の屈折力が弱くなる非球面形状であることを特徴とするフィッシュアイアタッチメント。
【請求項２】
ｆｅを前記レンズの焦点距離、Δ９、Δ７、Δ４を前記非球面が施されたレンズ有効径の９割、７割、４割における非球面量（前記非球面のレンズ頂点と最大有効径を通る球面と前記非球面との光軸に沿った距離）としたとき、
８.０・１０-4＜｜Δ７／ｆｅ｜＜２.０・１０-2
０.３＜｜Δ４／Δ７｜＜０.６５
０.４＜｜Δ９／Δ７｜＜１.０
の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載のフィッシュアイアタッチメント。
【請求項３】
非球面である曲率半径をレンズ頂点と最大有効径を通る球面の曲率半径とし、前記レンズの物体側の面の曲率半径をｒ１、像側の面の曲率半径をｒ２としたとき、
−１.５＜ＳＦａ＜０.２
ＳＦａ＝（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）
の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のフィッシュアイアタッチメント。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載のフィッシュアイアタッチメントを装着した撮影レンズ。
【請求項５】
請求項４に記載の撮影レンズを有する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチルカメラやビデオカメラの撮影レンズの物体側に装着して、魚眼効果を得るためのフィッシュアイアタッチメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮影に際して、特に画面周辺において歪みが目立つような所謂魚眼効果を得たい場合に、例えば特許文献１のように、撮影レンズの広角端の物体側にコンバータ又はアタッチメント等の光学アクセサリを取り付けて、大きい負の歪曲を発生させて撮影する方法が採られる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３０５１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ＨＤＴＶ放送に代表される高精細な放送方式の普及に伴い、撮影レンズが高い光学性能が要求されている中で、それに取り付けて用いるアタッチメント等の光学アクセサリも、より高性能なものが要求されてきている。このような要求を満たすには、光学アクセサリ単体で十分な収差補正がなされている必要がある。
【０００５】
特に、フィッシュアイアタッチメントでは、像高をｙ、光線の入射角をθ、レンズ焦点距離をｆとしたとき、概略次式を満足するような大きい負の歪曲を発生させるように設計されている。
ｙ／（２・ｆ）≒ｓｉｎ（θ／２）                            …（１）
【０００６】
しかし、１枚の負レンズで球面による構成が一般的であり、要求を満たし得る収差補正、特に非点収差や像面湾曲の補正は十分ではない。
【０００７】
本発明の目的は、収差補正、特に非点収差及び像面湾曲を補正し、光学性能の高いフィッシュアイアタッチメントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係るフィッシュアイアタッチメントは、撮影レンズの物体側に着脱可能に配置されるフィッシュアイアタッチメントであって、少なくとも１つの負の屈折力を有するレンズを有し、該レンズの像側の面は、周辺部にゆくに従って負の屈折力が弱くなる非球面形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るフィッシュアイアタッチメントによれば、少なくとも１つの負の屈折力のレンズとし、この負レンズが非球面を有するように構成し、構成レンズの形状、非球面形状等を適切に規定することにより、非点収差及び像面湾曲が改善された光学性能を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明における実施例１の広角端でのレンズ断面図を示している。マスタレンズＭである撮影レンズの前方にフィッシュアイアタッチメントＦＥが取り付けられている。マスタレンズＭにおいては、前方からフォーカス群の前玉レンズ群Ｆ、バリエータＶ、コンペンセータＣ、絞りＳＰ、リレー群Ｒ、色分解プリズム或いは光学フィルタＰが順次に配列されている。
【００１２】
前玉レンズ群Ｆは第１群としての正の屈折力を有し、バリエータＶは第２群としての変倍用の負の屈折力を有し、光軸上を像面側へ単調に移動させることにより、広角端から望遠端への変倍を行っている。コンペンセータＣは負の屈折力を持ち、変倍に伴う像面変動を補正するために光軸上を非直線的に移動するようにされ、バリエータＶとコンペンセータＣとで変倍系が構成されている。リレー群Ｒは固定の第４群として正の屈折力を有している。Ｐは色分解プリズムや光学フィルタ等であり、図１ではガラスブロックとしている。
【００１３】
ここでフィッシュアイアタッチメントＦＥは、像側の面ｒ２が物体側に凸である負レンズであって、マスタレンズＭを短焦点化・広画角化し、かつ大きな負の歪曲を発生して魚眼効果を与える機能を持っている。フィッシュアイアタッチメントＦＥを球面のみで構成すると、特に像側の面ｒ２において非点収差及び像面湾曲が発生し、画面周辺部の光学性能が低下する。そこで本実施例では、面ｒ２が周辺部にゆくに従って、負の屈折力が弱くなる形状の非球面とすることによって、非点収差及び像面湾曲の発生を抑制し、平坦な像面を実現している。
【００１４】
条件式（２）、（３）、（４）は更に望ましい形態であり、フィッシュアイアタッチメントＦＥが有する非球面の形状を規定している。
８.０・１０-4＜｜Δ７／ｆｅ｜＜２.０・１０-2             …（２）
０.３＜｜Δ４／Δ７｜＜０.６５                           …（３）
０.４＜｜Δ９／Δ７｜＜１.０                             …（４）
【００１５】
ただし、ｆｅはフィッシュアイアタッチメントＦＥの焦点距離、Δ９、Δ７、Δ４は非球面が施されたレンズ有効径の９割、７割、４割における非球面量である。なお、この非球面量とは、非球面のレンズ頂点と最大有効径を通る球面と非球面との光軸に沿った距離である。
【００１６】
条件式（２）の下限を下回ると、非点収差の補正効果が小さくなり、正の非点収差の残存が増大してしまう。また式（２）の上限を上回ると、非点収差の補正効果が過剰となり、負の非点収差が著しく大きくなる。
【００１７】
条件式（３）の下限を下回ると、７割像高における非点収差の補正効果に比べ、４割像高における非点収差の補正効果が極端に小さくなり、平坦な像面を実現できない。逆に上限を上回ると、７割像高における非点収差の補正効果に比べて、４割像高における非点収差の補正効果が極端に大きくなり、平坦な像面を実現できない。
【００１８】
条件式（４）の下限を下回ると、７割像高における非点収差の補正効果に比べて、９割像高における非点収差の補正効果が極端に小さくなり、平坦な像面を実現できない。逆に上限を上回ると、７割像高における非点収差の補正効果に比べて、９割像高における非点収差の補正効果が極端に大きくなり、平坦な像面を実現できない。
【００１９】
更に、次の条件式を満足することが好ましい。
−１.５＜ＳＦａ＜０.２                                  …（５）
【００２０】
ただし、非球面の曲率半径はレンズ頂点と最大有効径を通る球面の曲率半径とし、物体側の面の曲率半径をｒ１、像側の面の曲率半径をｒ２として、ＳＦａは次式で表示される。
ＳＦａ＝（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１−ｒ２）                    …（６）
【００２１】
条件式（５）はフィッシュアイアタッチメントＦＥで発生する歪曲収差を適切な値として、適切な魚眼効果を得るための条件である。条件式（５）の下限を下回ると、負の歪曲が過剰となって適切な魚眼効果が得られない。或いは、負レンズの物体側の面への軸外主光線が入射できなくなり、けられが生ずるため好ましくない。逆に上限を上回ると、適切な魚眼効果を得るための負の歪曲が不足となって適切な魚眼効果を得られない。或いは、負レンズの像側の面の曲率が強くなり過ぎ、レンズの製作が困難となり好ましくない。
通常では、撮像用結像光学系は歪曲を抑制して設計される。像高をｙ、軸外主光線の入射角をθ、レンズ焦点距離をｆとしたときの結像関係は、概略次式で表される。
ｙ／（２・ｆ）＝ｔａｎ（θ／２）                          …（７）
【００２２】
ここで、理想的な魚眼効果を得たい場合に、フィッシュアイアタッチメントＦＥの焦点距離変換倍率をβＦＥとしたとき、次式を満足するように、フィッシュアイアタッチメントＦＥで負の歪曲を発生させることが望ましい。
ｙ／（２・ｆ・βＦＥ）≒ｓｉｎ（θ／２）                  …（８）
【００２３】
図２はフィッシュアイアタッチメントＦＥを装着するマスタレンズＭの広角端でのレンズ断面図である。
【００２４】
次に、マスタレンズＭの数値実施例を述べる。以下の表中、ＲはマスタレンズＭのレンズ面の曲率半径、Ｄは面間隔、Ｎはｅ線に対する屈折率、νはアッベ数である。また、ｆは全系の焦点距離、ＦｎｏはＦナンバ、Ｂｆはバックフォーカス、２ωは画角、Ｙは像高を表している。
【００２５】
ただし、画角２ωは歪曲収差を考慮しない場合の画角であり、歪曲収差を考慮した画角Ａは、各収差図の１０割像高における歪曲の値Ｄｉ（％）を用いて、次式により計算できる。
Ａ＝２・ｔａｎ-1｛ｔａｎω×１００／（１００＋Ｄｉ）｝      …（９）
【００２６】
表１はマスタレンズＭの数値例である。
【００２７】
表１
画面サイズ  対角１１ｍｍ
ｆ＝９.５〜１８５.２５  Ｆｎｏ／１.８５０〜２.８５０  ２ω＝６０.１゜〜３.４゜
R1＝  600.261    D1＝  2.20    N1＝  1.7617    ν1＝  27.51
R2＝   81.461    D2＝ 11.42    N2＝  1.4985    ν2＝  81.61
R3＝ -290.956    D3＝  7.63
R4＝   86.701    D4＝  7.86    N3＝  1.6229    ν3＝  60.28
R5＝ 3044.710    D5＝  0.15
R6＝   66.016    D6＝  6.01    N4＝  1.7323    ν4＝  54.68
R7＝  145.709    D7＝  可変
R8＝  111.445    D8＝  0.80    N5＝  1.8881    ν5＝  40.78
R9＝   16.812    D9＝  4.65
R10＝ -47.8421   D10＝ 0.70    N6＝  1.8202    ν6＝  46.62
R11＝  33.779    D11＝ 2.24
R12＝  28.944    D12＝ 5.20    N7＝  1.8126    ν7＝  25.43
R13＝ -29.192    D13＝ 0.54
R14＝ -24.664    D14＝ 0.70    N8＝  1.7920    ν8＝  47.38
R15＝ 132.572    D15＝ 可変
R16＝ -28.806    D16＝ 0.75    N9＝  1.7468    ν9＝  49.31
R17＝  37.218    D17＝ 3.81    N10＝ 1.8550    ν10＝ 23.89
R18＝ 449.023    D18＝ 可変
R19＝  絞り      D19＝ 1.80
R20＝  ∞        D20＝ 3.79    N11＝ 1.7279    ν11＝ 38.03
R21＝ -46.584    D21＝ 0.20
R22＝ 166.702    D22＝ 3.92   N12＝ 1.5131    ν12＝ 60.49
R23＝ -63.568    D23＝ 0.20
R24＝  42.1598   D24＝ 8.34   N13＝ 1.4891    ν13＝ 70.21
R25＝ -33.917    D25＝ 1.66   N14＝ 1.8393    ν14＝ 37.17
R26＝ 172.175    D26＝21.27
R27＝ 111.436    D27＝ 6.19   N15＝ 1.5035    ν15＝ 56.4
R28＝ -44.823    D28＝ 0.20
R29＝  82.661    D29＝ 1.40   N16＝ 1.8393    ν16＝ 37.17
R30＝  20.646    D30＝ 7.09   N17＝ 1.5035    ν17＝ 56.4
R31＝ 284.915    D31＝ 0.20  
R32＝  60.636    D32＝ 7.53   N18＝ 1.5183    ν18＝ 64.15
R33＝ -24.607    D33＝ 1.40   N19＝ 1.8081    ν19＝ 46.58
R34＝ 105.806    D34＝ 0.30
R35＝  44.171    D35＝ 6.68   N20＝ 1.5035    ν20＝ 56.4
R36＝ -37.129    D36＝ 5.00
R37＝  ∞        D37＝30.00   N21＝ 1.6072    ν21＝ 38.01
R38＝  ∞        D38＝16.20   N22＝ 1.5183    ν22＝ 64.15
R39＝  ∞
焦点距離
9.50      38.86    185.25
可変間隔
D7              0.65      35.96     52.03
D15            53.75      13.38      6.33
D18             5.10      10.15      1.15
Ｂｆ  ９.９３６６  Ｙ  ５.５
【００２８】
フィッシュアイアタッチメントＦＥをマスタレンズＭに装着した場合に、マスタレンズＭの面Ｒ２７〜Ｒ３６を一体として光軸方向に平行移動させることで、ピントを合わせる。
【００２９】
また、図３はマスタレンズＭの広角端における収差図を示し、ｅはｅ線における収差、ｇはｇ線における収差、ｍはメリジオナル像面、ｓはサジタル像面を表している。
【００３０】
実施例１のフィッシュアイアタッチメントＦＥは、面ｒ２が非球面の負の屈折力を有するレンズにより構成され、その非球面は光軸方向の座標をｘ、光軸と垂直方向の座標をｙ、基準の曲率半径をｒ、円錐常数をｋ、ｎ次の非球面係数をＣｎとして、次の式（１０）で表される。
ｘ＝（ｙ2／ｒ）／｛１＋（１−ｋ・ｙ2／ｒ2）0.5｝＋C2・ｙ2＋C4・ｙ4＋C6・ｙ6＋C8・ｙ8＋C10・ｙ10                                              …（１０）
【００３１】
図１は上述した実施例１のフィッシュアイアタッチメントＦＥをマスタレンズＭに装着し、マスタレンズＭを広角端とした状態におけるレンズの断面図、図４はその状態における収差図である。
【００３２】
表２は実施例１のフィッシュアイアタッチメントＦＥの数値実施例１である。
【００３３】
表２において、ｎはｅ線に対する屈折率、νはアッベ数である。ｒはフィッシュアイアタッチメントＦＥのレンズ面の曲率半径、ｄは面間隔、ｒ＊は非球面のレンズ頂点と最大有効径を通る参照球面の曲率半径、ｒ＊＊は非球面の光軸上のローカル曲率半径である。
【００３４】
表２
r1＝  -963.909    d1＝   5.00    n1＝  1.6055    ν1＝  60.64
r2＝    51.236    d2＝  17.15
r2*＝   55.399
r2**＝  49.368
非球面係数
C2＝  3.6928・10-4  C4＝  -1.0542・10-6  C6＝  -2.1282・10-11
C8＝  -2.8396・10-14  C10＝  -1.0588・10-16  K＝  0.0000・100
実施例１のフィッシュアイアタッチメントＦＥをマスタレンズＭに装着した場合の諸数値
ｆ＝５.２２４ｍｍ  ２ω＝９２.９゜  Ｙ＝５.５ｍｍ
【実施例２】
【００３５】
図５は実施例２のフィッシュアイアタッチメントＦＥをマスタレンズＭに装着し、マスタレンズＭを広角端とした状態におけるレンズ断面図、図６はその状態における収差図である。
【００３６】
表３は実施例２のフィッシュアイアタッチメントＦＥの数値実施例２である。
【００３７】
表３
r1＝    -284.668    d1＝  5.00  n1＝  1.8881  ν1＝  40.76
r2＝      81.892    d2＝  6.47
r2*＝    244.164
r2**＝   183.488
非球面係数
C2＝  -3.3806・10-3  C4＝  -1.0428・10-6  C6＝  2.2389・10-10
C8＝  -2.8564・10-14  C10＝  -2.1355・10-17  K＝  0.0000・100
実施例２のフィッシュアイアタッチメントＦＥをマスタレンズＭに装着した場合の諸数値
ｆ＝６.６５１ｍｍ  ２ω＝７９.２゜  Ｙ＝５.５ｍｍ  
【実施例３】
【００３８】
図７は実施例３のフィッシュアイアタッチメントＦＥをマスタレンズＭに装着し、マスタレンズＭを広角端とした状態におけるレンズ断面図、図８はその状態における収差図である。
【００３９】
表４は実施例３のフィッシュアイアタッチメントＦＥの数値実施例３である。
【００４０】
表４
r1＝  2948.256    d1＝  5.00    n1＝  1.6055    ν1＝  60.64
r2＝    39.699    d2＝  26.06
r2*＝   39.921
r2**＝  35.253
非球面係数
C2＝  1.5886・10-3  C4＝  3.7774・10-6  C6＝  -1.0319・10-8
C8＝  9.1386・10-12  C10＝  -3.5774・10-15  K＝  0.0000・100
実施例３のフィッシュアイアタッチメントＦＥをマスタレンズＭに装着した場合の諸数値
ｆ＝４.２７５ｍｍ  ２ω＝１０４.３゜  Ｙ＝５.５ｍｍ
【実施例４】
【００４１】
図９は実施例４のフィッシュアイアタッチメントＦＥをマスタレンズＭに装着し、マスタレンズＭを広角端とした状態におけるレンズ断面図、図１０はその状態における収差図である。
【００４２】
表５は実施例４のフィッシュアイアタッチメントＦＥの数値実施例４を示す。
【００４３】
表５
r1＝  -141.812    d1＝  5.00    n1＝  1.4891    ν1＝  70.23
r2＝    96.250    d2＝  7.46
r2*＝  170.220
r2**＝ 113.986
非球面係数
C2＝  -8.0830・10-4  C4＝  -1.5102・10-6  C6＝  -2.8377・10-11
C8＝  2.2062・10-13  C10＝  -1.1604・10-16  K＝  0.0000・100
実施例４のフィッシュアイアタッチメントＦＥをマスタレンズＭに装着した場合の諸数値
ｆ＝６.６５０ｍｍ  ２ω＝７９.２゜  Ｙ＝５.５ｍｍ
【実施例５】
【００４４】
図１１は実施例５のフィッシュアイアタッチメントＦＥをマスタレンズＭに装着し、マスタレンズＭを広角端とした状態におけるレンズ断面図、図１２はその状態における収差図である。
【００４５】
表６は実施例５のフィッシュアイアタッチメントＦＥの数値実施例５である。
【００４６】
表６
r1＝  675.725    d1＝  5.00    n1＝  1.8881    ν1＝  40.76
r2＝   64.469    d2＝  15.46
r2*＝  62.291
r2**＝ 60.330
非球面係数
C2＝  5.3205・10-4  C4＝  5.3502・10-8  C6＝  -1.1670・10-10
C8＝ -4.2160・10-14  C10＝  -2.4278・10-17  K＝  0.0000・100
実施例５のフィッシュアイアタッチメントＦＥをマスタレンズＭに装着した場合の諸数値
ｆ＝５.２２５ｍｍ  ２ω＝９２.９゜  Ｙ＝５.５ｍｍ
【００４７】
表７は数値実施例１〜５における各条件式（２）、（３）、（４）、（５）の対応値を示している。
【００４８】
表７
実施例１      実施例２    実施例３    実施例４    実施例５
fe      -77.418      -124.996     -58.965     -128.365      -74.874
(2) |Δ7/fe|  4.4815・10-3 1.2821・10-3  1.7452・10-2  3.0056・10-3 1.5752・10-3
(3) |Δ4/Δ7|  0.4950       0.5889        0.3757       0.5533       0.3920
(4) |Δ9/Δ7|  0.7046       0.5829        0.8561       0.6107       0.8272
(5) SFa       -0.8913      -0.0766        -1.0275      0.0910      -1.2031
【００４９】
実施例１〜５は面ｒ２が非球面で負の屈折力を有するレンズにより、条件式（２）〜（５）を満足するようにフィッシュアイアタッチメントＦＥが構成されている。これらの条件式を満たすことにより、大きい負の歪曲を発生させ、適正な魚眼効果を持ちながら、非点収差及び像面湾曲について充分に補正されたフィッシュアイアタッチメントＦＥを実現することができる。
【００５０】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例１の広角端でのレンズ断面図である。
【図２】マスタレンズの広角端でのレンズ断面図である。
【図３】マスタレンズの広角端での収差図である。
【図４】実施例１の広角端での収差図である。
【図５】実施例２の広角端でのレンズ断面図である。
【図６】実施例２の広角端での収差図である。
【図７】実施例３の広角端でのレンズ断面図である。
【図８】実施例３の広角端での収差図である。
【図９】実施例４の広角端でのレンズ断面図である。
【図１０】実施例４の広角端での収差図である。
【図１１】実施例５の広角端でのレンズ断面図である。
【図１２】実施例５の広角端での収差図である。
【符号の説明】
【００５２】
Ｍ  マスタレンズ
ＦＥ  フィッシュアイアタッチメント
Ｆ  前玉レンズ群
Ｖ  バリエータ
Ｃ  コンペンセータ
ＳＰ  絞り
Ｒ  リレー群
Ｐ  ガラスブロック
【図１】
2007256602.tif 000003
【図２】
2007256602.tif 000004
【図３】
2007256602.tif 000005
【図４】
2007256602.tif 000006
【図５】
2007256602.tif 000007
【図６】
2007256602.tif 000008
【図７】
2007256602.tif 000009
【図８】
2007256602.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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