魚眼レンズ

魚眼レンズ

導入	1924
著者	ウッド（1905）[ 1 ]ボンド（1922）[ 2 ]ヒル（1924）[ 3 ]
工事	変種グループ内の変種要素

魚眼レンズは、強い視覚的歪みを生み出す超広角レンズであり、広いパノラマ画像または半球状の画像を作成することを目的としています。 ^{[ 4 ] [ 5 ]：145} 魚眼レンズは、あらゆる直線レンズをはるかに超える非常に広い視野角を実現します。魚眼レンズは、直線的な遠近法の画像（直線画像）を生成する代わりに、特殊なマッピング（「歪み」、例えば等立体角、下記参照）を使用し、画像に特徴的な凸状の非直線的な外観を与えます。

アムステルダム旧教会の円周魚眼写真。外縁部では色収差がはっきりと見て取れます。

魚眼レンズという用語は、1906年にアメリカの物理学者で発明家のロバート・W・ウッドによって、魚が水中から超広角の半球状の視野を見る様子（スネルの窓として知られる現象）に基づいて作られた。^{[ 1 ] [ 5 ] : 145} 初めて実用化されたのは1920年代で、気象学の分野で雲の形成を研究するために使われたため、 ^{[ 3 ] [ 6 ]}全天レンズという名前がついた。魚眼レンズの画角は通常100度から180度であるが、^{[ 4 ]}最大280度をカバーするレンズも存在する（下記参照）。焦点距離は、設計されているフィルムフォーマットによって異なる。

写真撮影用の大量生産された魚眼レンズは1960年代初頭に初めて登場し^{[ 7 ]}、その独特な歪んだ外観のために広く利用されている。一般的な35mm フィルムフォーマットでは、魚眼レンズの典型的な焦点距離は以下の通りである。円形画像の場合は8～10 mm、対角線画像がフレーム全体を占める場合は12～18mm。より小型の撮像素子を搭載したデジタルカメラの場合、1/4インチと1/3インチフォーマットのCCDまたはCMOSセンサーでは、「小型」魚眼レンズの焦点距離は最短で1～2mm。

魚眼レンズには、魚眼レンズで撮影した画像やコンピューターグラフィックスで作成した画像を半球状のスクリーンに再投影するなど、他の用途もあります。また、オーロラや流星の記録といった科学写真撮影、植物の樹冠形状の研究、地表付近の太陽放射の計算にも使用されています。日常生活では、おそらく最もよく目にするのは、広い視野を確保するためのドアの 覗き窓としてでしょう。

歴史と発展

魚眼レンズによる歪みのあるパノラマ写真は、写真や魚眼レンズの発明以前から存在していました。1779年、オラース・ベネディクト・ド・ソシュールは、アルプス山脈を下向きに見た魚眼レンズの風景写真を発表しました。「すべての物体は中心から遠近法で描かれている」と記されています。^{[ 8 ]}

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  「氷河のソメットの巡回風景」、オレス＝ベネディクト・ド・ソシュール^{[ 9 ]}
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  ウッドのバケツ（上）と改良されたカメラ（下）（1906年）
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  1905年にウッドのバケツ装置を使用して記録された最初の魚眼画像（1906年）
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  ボンドの半球レンズ（1922年）

1906年、ウッドは水を満たしたバケツの中にカメラを組み立てる実験の詳細を記した論文を発表しました。その実験では、底に写真乾板、バケツの約半分の高さにピンホール絞り付きの短焦点レンズ、そして縁に水面の波紋を抑えるガラス板を配置しました。ウッドはこの実験を「魚にとって外界がどのように見えるかを明らかにする」試みと捉え、論文のタイトルは「魚眼レンズによる視界と水中視覚」となりました。^{[ 1 ]}ウッドはその後、レンズを省略し、代わりに水と写真乾板を満たした水槽の側面にピンホールを開けた、改良された「水平型」カメラを製作しました。論文の中で彼は、真鍮板を使って製作した3つ目の「魚眼レンズ」カメラについても説明しており、このカメラの主な利点は、他の2つのカメラよりも携帯性に優れ、「絶対に漏れない」ことでした。^{[ 1 ]}ウッドは結論として、「この装置は全天を撮影するので、この原理で日照記録装置を作ることができ、緯度や月による調整は不要だ」と考えたが、皮肉にも「この論文の図解に使用した景色は、雑誌に載っているような『奇妙な』写真の匂いがする」とも指摘した。^{[ 1 ]}

W・N・ボンドは1922年にウッドの装置の改良について発表した。この改良では、水槽の代わりに単純な半球状のガラスレンズが使用され、カメラの携帯性が大幅に向上した。焦点距離は半球状レンズの屈折率と半径に依存し、最大絞りは約f /50;色収差が補正されておらず、平面板に湾曲した像を投影していた。ボンドは、この新しいレンズは特定の場所における雲量や落雷を記録するのに使用できると指摘した。^{[ 2 ]}ボンドの半球形レンズは、ピント合わせに必要なピンホール絞りの必要性を減らし、露出時間も短縮した。^{[ 10 ]}

ヒルスカイレンズ

ヒル/ベック・スカイレンズ（1923年、GB 225,398）^{[ 11 ]}

1924年に、ロビン・ヒルは、1923年9月の雲調査で使用された180°をカバーするレンズを初めて説明しました。^{[ 3 ]}ヒルとR. & J. ベック社が設計したこのレンズは、1923年12月に特許を取得しました。^{[ 11 ]}ヒル・スカイ・レンズは現在、最初の魚眼レンズとして認められています。^{[ 5 ]ヒルは} また、半球全体を捉えるように設計されたレンズの3つの異なるマッピング機能（ステレオグラフィック、等距離、および正射影）についても説明しました。^{[ 3 ] [ 12 ]} 125°を超える画角をカバーするレンズでは歪みは避けられませんが、ヒルとベックは特許の中で、ステレオグラフィックまたは等距離投影が好ましいマッピング機能であると主張しました。^{[ 11 ]} 3要素3群レンズ設計では、広い視野に光を取り込むための最初の要素として高度に発散するメニスカスレンズを使用し、次に収束レンズシステムを使用して、その視野を平らな写真乾板に投影します。^{[ 11 ]}

ヒルスカイレンズは全天カメラに取り付けられ、通常は500メートル（1,600フィート）離れたペアでステレオイメージングに使用され、コントラストのために赤いフィルターが装備されていました。元の形式では、レンズの焦点距離は0.84インチ（21 mm）で、直径2.5インチ（64 mm）の像を投影しました。f /8^{[ 13 ]}コンラッド・ベックは1925年に発表した論文でこのカメラシステムについて説明しました。^{[ 14 ]}少なくとも1台は復元されています。^{[ 15 ]}

ドイツと日本の発展

シュルツ/AEG Weitwinkelobjektiv (1932、DE 620538) ^{[ 16 ]}

1932年、ドイツの会社Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft AG（AEG）は、ヒルスカイレンズの5要素4群の発展形であるWeitwinkelobjektiv（広角レンズ）の特許を申請しました。^{[ 5 ]：148 [ 16 ]} 1923年のヒルスカイレンズと比較すると、1932年のWeitwinkelobjektivは、絞りの前に2つの発散メニスカス要素があり、収束セクションで接着されたアクロマートグループを使用していました。^{[ 16 ]}宮本は、 Weitwinkelobjektivの設計をハンス・シュルツに帰しています。^{[ 12 ]}特許を取得した基本設計は、17mmの雲の記録用に製造されました。f /6.3レンズ^{[ 17 ]}とウンボはAEGレンズを芸術目的で使用し、その写真は1937年のVolk und Welt誌に掲載された。^{[ 18 ]}

AEG Weitwinkelobjektivは、後に日本光学（ニコン）のフィッシュアイニッコール16mmの基礎となった。f /81938年に開発されたAEGレンズは、軍事目的および科学目的（雲の覆い）で使用されました。^{[ 17 ] [ 19 ]}旧日本海軍に光学機器を供給する契約を結んでいたニコンは、日帝強占期における日露戦争でAEGの設計図を入手した可能性があります。^{[ 19 ]}

リヒター/ツァイスプレオン(1938、米国 2,247,068) ^{[ 20 ]}

同じく1938年、カールツァイス社のロバート・リヒターは6枚5群のプレオンレンズの特許を取得し^{[ 20 ]}、第二次世界大戦中の航空偵察に使用された。プレオンの後群は対称形で、リヒターが1933年にツァイスのために設計した4枚構成のトポゴンレンズから派生したものである。戦後、鹵獲されたレンズのテストにより、プレオンは約130°の視野をカバーする等距離投影を提供し、歪みを除去するために特殊な整流引き伸ばし機を使用してネガがプリントされたことがわかった[5]。[21]プレオンの^{焦点 距離は約72.5mmで、}最大口径はf /8直径300mm（12インチ）の平凹レンズを使用し、ネガ上の画像の直径は約85mm（3.3インチ）でした。^{[ 21 ]}

35mm現像

Merté/Zeiss Sphaerogon (1935、DE 672 393 ^{[ 22 ]}および US 2,126,126) ^{[ 23 ]}

シュルツがAEGでWeitwinkelobjektivを開発していたのとほぼ同時期に、ツァイスのウィリー・メルテはSphaerogonを開発していた。これも180度の視野をカバーするように設計されていた。^{[ 22 ] [ 23 ]} Weitwinkelobjektivとは異なり、メルテのSphaerogonは中判カメラに限定されず、Contax Iミニチュアフォーマットカメラ用にSphaerogonのプロトタイプ版が製作された。最初に製作されたSphaerogonレンズのプロトタイプの最大絞りはf /8しかし、後の例では半段速く計算され、f /6.8[ ^{24 ]}スフェロゴンレンズのプロトタイプがいくつか、¹⁹⁴⁵年に陸軍通信部隊が戦争賠償として押収したツァイスレンズコレクションの一部として回収された。 ^{[ 25 ]}ツァイス社が設計記録として保管していたこのコレクションは、後に通信部隊の将校エドワード・カプレリアンの下で働いていたCZJの元光学計算責任者であるメルテによって文書化された。^{[ 26 ] [ 27 ]}

戦後、フィッシュアイ・ニッコールレンズは中判カメラに搭載され、若干の改良（焦点距離をわずかに延長し16.3mmに）を施した「天体撮影カメラ」として1957年3月に日本政府向けに製造された。^{[ 28 ]}その後、1960年9月にニコン魚眼カメラ（別名「ニコンスカイカメラ」または「ニコンクラウドカメラ」）として市販され、小売価格は20万円（2024年の123万円に相当）であった。^{[ 29 ]}この改良型レンズは、直径50mm（2.0インチ）の円形像を撮影し、180°の半球状の視野を完全にカバーした。^{[ 30 ]}ニコン魚眼カメラはわずか30台しか製造されず、そのうち18台が主にアメリカの顧客に販売された。ニコンは税金の罰金を避けるために残りの在庫を廃棄した可能性が高い。^{[ 31 ]} 1957年にライフ誌に掲載された魚眼カメラで撮影された写真は、魚眼レンズの歪みを初めて世間に広く知らしめた。^{[ 32 ]}エド・クラークが撮影し1957年4月号に掲載された米国上院議員会議場の写真や^{[ 33 ]}ラルフ・クレインが撮影し1957年7月号に掲載された棒高跳び選手ボブ・グトウスキーの写真などが含まれる。 ^{[ 34 ]}

ジミ・ヘンドリックス・エクスペリエンスのアルバム『 Are You Experienced』（1967年）のカバー。魚眼レンズで撮影されたトリオがフィーチャーされている。

ニコン魚眼カメラは1961年9月に生産中止となり^{[ 28 ]}、ニコンはその後1962年に35mmカメラ用の最初の通常生産魚眼レンズである^{[ 12 ]}フィッシュアイニッコール8mmを発売した。f /8, ^{[ 35 ]}ニコンFとニッコールマットカメラの反射ミラーをレンズを取り付ける前にロックする必要がありました。1960年代初頭以前は、魚眼レンズは主にプロや科学写真家によって使用されていましたが、35mm判用の魚眼レンズの登場により、その使用頻度が高まりました。^{[ 36 ]}フィッシュアイニッコール8mmf /8魚眼レンズは、180°の視野を持ち、5群9枚のレンズを使用しています。固定焦点で、白黒写真用のフィルターが組み込まれています。調査によると、製造されたレンズは1,400枚未満です。^{[ 37 ]}魚眼レンズがより広く入手できるようになったため、特にアルバムカバーでその独特の歪みが人気を博しました。たとえば、イギリスのファッション写真家ティム・ウォーカーは、魚眼レンズを使用して、ハリー・スタイルズの2019年のポップ/ロックアルバム、Fine Lineのカバーを撮影しました。^{[ 38 ]}魚眼レンズの外観を活用した他のジャンルには、パンクロック、ヒップホップ、スケートボードのビデオがあります。^{[ 32 ]}特に、魚眼レンズは、ミュージックビデオ監督のハイプ・ウィリアムズのトレードマークとなり、特に1990年代半ばから後半に、バスタ・ライムス、ミッシー・エリオット、パフ・ダディなどのアーティストのビデオを監督していました。

一色・松木/Nikon Fisheye-Nikkor 6mmf /5.6（米国3,542,697）^{[ 39 ]}

ニコンはその後、1960 年代から 1970 年代にかけて、ニコン F マウントの画期的な円形魚眼レンズをいくつかリリースしました。

• 10ミリメートルf /5.6OP（1968年）は正投影法を採用した最初の魚眼レンズであり、非球面レンズを採用した最初のレンズでもあった^{[ 40 ]}
• 6ミリメートルf /5.6（1969年）、220度の視野角を持つ最初の魚眼レンズです。^{[ 7 ]}このレンズに付随する特許には、270度の視野角を持つレンズの設計が含まれています。^{[ 39 ]} 6.2 mmf /5.6SAP魚眼レンズは後に非球面レンズを搭載し、230°の視野をカバーした限定生産された。^{[ 41 ]}
• 8ミリメートルf /2.8（1970年）、可変焦点、自動絞り、反射視野（ミラーロックアップは不要になった）を備えた最初の円形魚眼レンズ。^{[ 7 ]}

最新のペンタックスK-1デジタル一眼レフに魚眼レンズTakumar 11/18mmを装着

同時期に、他の日本のメーカーも、フィルムの対角線に沿って約180度の視野を捉える、いわゆる「フルサイズ」または対角魚眼レンズを開発していました。このような対角魚眼レンズの最初のものは、フィッシュアイタクマー18mmでした。f /111962年にペンタックス（旭光学工業）から発売された^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]} 、その後、わずかに速いUWロッコールPG18mmが発売された。f /9.51966年にミノルタから発売された^{[ 44 ]。}どちらも反射式で固定焦点だった。ペンタックスとミノルタは1967年に、より高速な可変焦点レンズ（スーパーフィッシュアイタクマー17mm）を発売した。f /4）^{[ 45 ]}および1969年（ロッコール-OK 16mmf /2.8）、^{[ 46 ] [ 47 ]}。16mmロッコールは後にライカの一眼レフカメラ用としてフィッシュアイ・エルマリートR（1974年）として採用され、その後αシステム用にオートフォーカス化（1986年）された。2018年現在でも、同じ基本的な光学設計のレンズがソニーのSAL16F28として販売されている。

デザイン

直線レンズとは異なり、魚眼レンズは焦点距離と絞り値だけで完全に特徴づけられるわけではありません。画角、像径、投影タイプ、センサーのカバー範囲は、これらとは独立して変化します。

画像の直径と範囲

フォーマットの使用タイプ

円形		切り取った円	フルフレーム
3:2	52% センサー	視野率78%、センサー92%	視野率59%
4:3	59% センサー	視野率86%、センサー90%	視野角61%
35mm用円周魚眼レンズ			簡易レンズフード付きフルサイズ魚眼レンズ
円形魚眼レンズで撮影された ESOのVLT画像。		DXフォーマットカメラ搭載の35mm円周魚眼レンズ	閉空間で使う対角魚眼レンズ（ニコン10.5mm）

円周魚眼レンズでは、イメージサークルはフィルムまたはセンサー領域に内接します。一方、対角線（「フルサイズ」）魚眼レンズでは、イメージサークルはフィルムまたはセンサー領域に外接します。これは、魚眼レンズを本来の用途とは異なるフォーマットで使用することが容易であり（直線レンズとは対照的に）、特性が変化する可能性があることを意味します。

さらに、魚眼レンズの種類によって画像の写像（「歪ませる」）の仕方が異なり、その歪ませ方は写像関数と呼ばれます。民生用途で一般的に使用されるのは等立体角写像です。

カメラ内およびコンピュータ ソフトウェアの両方でデジタル魚眼効果を利用できますが、どちらも元の画像の視野角を本物の魚眼レンズの非常に大きな視野角まで拡張することはできません。

焦点距離

焦点距離は、撮影角度、使用するマッピング関数、そして最終画像に必要な寸法によって決まります。一般的なアマチュア用カメラの焦点距離は、以下のように計算されます。

計算された魚眼レンズの焦点距離^{[ a ]}

		ステレオグラフィック	等距離	等立体角	正書法
逆写像関数[ 48 ]		${\displaystyle f={\dfrac {r}{2\tan {\dfrac {\theta }{2}}}}}$	${\displaystyle f={\frac {r}{\theta }}}$	${\displaystyle f={\dfrac {r}{2\sin {\dfrac {\theta }{2}}}}}$	${\displaystyle f={\frac {r}{\sin \theta }}}$
円形[ b ]	APS-C（r = 8.4 mm）	4.2	5.3	5.9	8.4
	135 ( r = 12 mm )	6.0	7.6	8.5	12.0
	6×6 ( r = 28 mm )	14.0	17.8	19.8	28.0
対角線[ c ]	APS-C（r = 15.1 mm）	7.5	9.6	10.6	15.1
	135 ( r = 21.7 mm )	10.8	13.8	15.3	21.7
	6×6 ( r = 39.6 mm )	19.8	25.2	28.0	39.6

注記

1. マッピング関数の最大視野角は180°と仮定し、 ${\displaystyle \theta ={\frac {\pi }{2}}}$
2. 円形魚眼レンズの場合、最大寸法rは最短辺の長さの半分です。
3. フルフレーム魚眼レンズの場合、最大寸法rは対​​角線の長さの半分です。

円形魚眼レンズ

最初に開発されたタイプの魚眼レンズは「円形」レンズでした。これは、180°の半球面を取り込み、それをフィルムフレーム内に円形として投影するレンズです。設計上、円形魚眼レンズは、同じセンサーサイズ用に設計された直線型レンズよりも小さなイメージサークルをカバーします。円形魚眼レンズの画像の四隅は完全に黒くなります。この黒さは、直線型レンズの徐々に変化する周辺減光とは異なり、急激に始まります。

科学用途向けに、正投影モデルで円周魚眼レンズがいくつか提供されていました。これらのレンズは、垂直、水平、対角の視野角が180°です。

APSおよびM43カメラ向けには、クロップボディで180°の視野角を維持するレンズがいくつか登場しています。最初のレンズはシグマ4.5mmでした 。^{[ 49 ]} Sunex社も、 1.5倍ニコンおよび1.6倍キヤノンのデジタル一眼レフカメラで185°の円形視野角を捉える5.6mm魚眼レンズを製造しています。

フィッシュアイニッコール6mmf /2.8ニコンミュージアムにあるニコンF2に取り付けられたカメラ。

ニコンは、当初は南極探検のために設計された35ミリフィルム用の6ミリ円形魚眼レンズを製造しました。このレンズは220度の視野を特徴としており、真上に向けると全天と周囲の地面を捉えられるように設計されています。このレンズは現在は製造されていませんが^{[ 50 ]} 、現在ではQuickTime VRやIPIXなどのインタラクティブなバーチャルリアリティ画像の制作に使用されています。視野が非常に広いため、重量は5.2キログラム（11ポンド）、直径は236ミリメートル（9.3インチ）、長さは171ミリメートル（6.7インチ）、視野角は220度と非常に大きくなります。通常の35ミリ一眼レフカメラをはるかに超えるこのレンズは^{[ 51 ]}、専用の三脚座を備えています。これは通常、レンズマウントの負担を軽減するために大型の長焦点レンズや望遠レンズに見られる機能です。このレンズは非常に希少です。^{[ 52 ]}

魚眼レンズ Laowa  4mmf /2,8メーカーVenus Optics

最近では、日本のメーカーEntaniyaが、 35mmフルサイズで最大250°、より小型のセンサーでは最大280°の画角を持つ魚眼レンズを複数提供しています（下記リスト参照）。2018年には、Venus Opticsがマイクロフォーサーズシステム用の210°魚眼レンズを発表しました。^{[ 53 ]}

ニコン製の 8 mm および 7.5 mm の円形魚眼レンズは、円形画像の半径に沿った距離が天頂角に比例する等距離 (等角) 投影であるため、科学的な目的に有効であることが証明されています。

対角魚眼レンズ（フルフレームまたは長方形とも呼ばれます）

魚眼レンズが一般的な写真撮影で普及するにつれ、カメラメーカーは長方形のフィルムフレーム全体をカバーするようにイメージサークルを拡大した魚眼レンズの製造を開始しました。これらは対角魚眼レンズ、あるいは「長方形」または「フルフレーム」魚眼レンズと呼ばれます。（これはデジタル写真が発明されるずっと前のことであり、魚眼レンズにおける「フルフレーム」という用語の使用は、36×24 mmのデジタルセンサーを指す用語として使用されていることとは全く関係がありません。）^{[ 54 ]}

対角魚眼レンズの画角は、隅から隅まで180°しかありません。対角画角（AOV）は180°ですが、水平画角と垂直画角はそれよりも小さくなります。等立体角15mmフルサイズ魚眼レンズの場合、水平AOVは147°、垂直AOVは94°になります。^{[ 55 ]}

最初に量産された対角魚眼レンズの一つは、ニコンフィッシュアイニッコールF16mmである。f /3.51970年代初頭に作られたもの。

センサーの小さいデジタルカメラで同じ効果を得るには、より短い焦点距離が必要です。ニコンはAPS-DX一眼レフカメラ用に10.5mmの魚眼レンズを製造しています。^{[ 56 ]}他にもいくつかのメーカーがAPSおよびm43カメラ用の「フルフレーム」、つまり対角魚眼レンズを製造しています。次の段落を参照してください。

ポートレートまたはクロップドサークル魚眼レンズ

対角魚眼レンズと円形魚眼レンズの中間に位置するレンズは、フィルムフォーマットの高さではなく幅に合わせて最適化された円形画像で構成されています。そのため、正方形以外のフィルムフォーマットでは、円形画像の上部と下部がトリミングされますが、左右に黒い縁が残ります。このフォーマットは「ポートレート」魚眼レンズと呼ばれています。^{[ 57 ]}歴史的に、このフォーマットは比較的稀で、12mm判カメラでしか使用されていませんでした。f /8Accuraレンズ（下記リスト参照）は、ポートレートの原理をそのまま踏襲しています。しかし今日では、35mmフルサイズカメラにAPS対角魚眼レンズ、またはAPSにM43対角魚眼レンズなど、より小さなセンサーフォーマットをカバーする魚眼レンズを使用することで、ポートレート魚眼効果を簡単に実現できます。

小型魚眼レンズ

小型デジタルカメラ、特に防犯カメラとして使われるものは、撮影範囲を最大化するために魚眼レンズを搭載する傾向がある。小型魚眼レンズは、民生用カメラや防犯カメラで一般的に使われる小型CCD/CMOSイメージセンサー用に設計されている。^{[ 58 ] [ 59 ]}よく使われるイメージセンサーのフォーマットサイズは、1 ⁄ 4インチ、1 ⁄ 3インチ、1 ⁄ 2インチなどである。イメージセンサーの有効領域に応じて、同じレンズで、大きいイメージセンサー（例：1 ⁄ 2インチ）では円形の画像を、小さいイメージセンサー（例：1 ⁄ 4インチ）ではフルフレームの画像を形成することができる。

例と具体的なモデル

現在および過去のすべての魚眼レンズの包括的なリストについては、以下の外部リンクを参照してください。

APS-Cカメラ用注目の魚眼レンズ

キヤノン製カメラに使用されているAPS-Cイメージセンサーのサイズは、22.3 mm × 14.9 mm（0.88インチ × 0.59インチ）、対角線で26.82 mm（1.056インチ）です。これは、富士フイルム、ミノルタ、ニコン、ペンタックス、ソニーなど、APS-Cセンサーを搭載した他の有名メーカーのカメラに使用されているセンサーサイズよりもわずかに小さいです。他の一般的なAPS-Cセンサーのサイズは、長辺が23.6～23.7 mm（0.93～0.93インチ）、短辺が15.6 mm（0.61インチ）、対角線が28.2～28.4 mm（1.11～1.12インチ）です。

円形APS-C魚眼レンズ

• シグマ4.5mmf /2.8
• レンズベビー 5.8mmf /3.5

対角線APS-C魚眼レンズ

• ニコン10.5mmf /2.8ニコンFデジタル一眼レフカメラ用
• サムヤン 8 mmf /3.5様々なAPS-DSLRカメラに対応。立体的な投影が特徴です。
• サムヤン 8 mmf /2.8様々なミラーレスマウントに対応。立体的な投影が特徴です。
• シグマ10mmf /2.8さまざまな APS DSLR 用。

ズームAPS-C魚眼レンズ

• ペンタックス10～17mmf /3.5～4.5=トキナ 10～17 mmf /3.5～4.5（共同開発）各種APS-DSLR用。

35mmフルサイズカメラ用注目の魚眼レンズ

円形魚眼レンズ

ペレング8mmf /3.5円形魚眼レンズ

• アキュラ 12 mmf /8（180°ポートレート魚眼レンズ。フレームの幅ではなく高さに最適化されているため、より大きな直径の円形画像が得られ、上部と下部が切り取られています。1968年。Beroflex、Berolina、Panomar、Sigma、Spiratone、Universa、Upsilon、Vemarなどとして販売されました。非常に悪いです。）^{[ 60 ]}
• C-4 Optics ハイパーフィッシュアイ 4.9 mmf /3.5（270°、2020年、ミラーレスカメラのみ、13kg）^{[ 61 ]}
• キヤノンFD7.5mmf /5.6（180°、1971年、3つのバージョン：初期バージョンは銀色の銃剣リング付き、1973年SSCバージョンは銀色の銃剣リング付き、1979年NewFDバージョンは同じSSCコーティング、黒色の銃剣リング付き。すべてホイールで選択可能なカラーフィルターが内蔵されている）^{[ 62 ]}
• エンタニヤ HAL 200 6 mmf /4（200°、19.9 mmの像径、ミラーレスカメラのみ）^{[ 63 ]}
• エンタニヤ HAL 250 6 mmf /5.6（250°、23.7mmの像径、ミラーレスカメラ専用、固定絞り、2kg（同社は280°モデルも製造しているが、像径は5mmのみ））^{[ 64 ]}
• ニコンF 6mmf /2.8（220°、1972年）^{[ 65 ]}
• ニコンF 6mmf /5.6（220°、1970年）^{[ 65 ]}
• ニコンF 6.2mmf /5.6（230°で当時としては最も広角な魚眼レンズ。鏡筒は前述の6mmに似ている。f /5.66.2 mm 230°と刻印が異なる。現存するニコンレンズの中で最も希少なレンズと言われており、生産本数はわずか3本である。^{[ 66 ]}
• ニコンF 7.5mmf /5.6（220°、1966年）^{[ 65 ]}
• ニコンF8mmf /2.8（180°、1970年）^{[ 65 ]}
• ニコンF8mmf /8（180°、1962年）^{[ 65 ]}
• オリンパス OMオートフィッシュアイ 8mmf /2.4（180°、レア）
• ペレング8 mmf /3.5（180°）
• シグマ8mmf /4.0EX DG（180°）
• シグマ8mmf /3.5EX DG（180°、シグマ8mmの後継機）f /4.0）
• 南オーストラリア州ソールズベリーの兵器研究施設（現在は閉鎖）は、約25mmの像径を持つ186°魚眼レンズを製造しました。光学設計はR・ディクソンによるもので、ベック・ヒルの設計に非常に近いものでした。このレンズの描写と撮影された画像サンプルはオンラインでご覧いただけます。

フルフレーム（対角線）魚眼レンズ

• キヤノンEF15mmf /2.8（下記のFDモデルの光学的にシンプルな後継機。現在は製造中止）^{[ 62 ]}
• キヤノン フィッシュアイ FD 15mmf /2.8（上記の前身機種で、EFマウントには対応していない。1973年にシルバーのバヨネットリング付きのオリジナル、1980年にブラックのバヨネットリング付きのNewFDの2つのバージョンがある。どちらも内蔵カラーフィルターとSSCコーティングを備えている）^{[ 62 ]}
• 富士写真フイルム株式会社 EBCフジノンフィッシュアイ16mmf /2.8（M42マウントおよびX-Fujinonマウントは販売終了）
• ミノルタ AF 16mmf /2.8、その後ソニーAとして継続
• ニコン フィッシュアイニッコール 16mmf /2.8AI-sおよびAF D（1979年以降）
• ニコン フィッシュアイニッコール 16mmf /3.5（1973年、上記の前身）
• ペンタックスSMC17mmf /4魚眼レンズ
• ペンタックス 18mm f/11パンケーキフィッシュアイ（160°）^{[ 67 ]}
• サムヤン 12 mmf /2.8ED AS NCS 対角魚眼レンズ（立体投影で有名。いくつかの SLR およびミラーレス カメラ マウントで利用可能）
• シグマ15mmf /2.8EX DG 対角魚眼レンズ
• TTアーティザン 11mmf /2.8魚眼レンズ（ライカMレンジファインダーマウントや富士GFX（ただし、レンズはGFXフレーム全体をカバーしていない）などで初めて販売された魚眼レンズとして有名です。専門家によると、実際には焦点距離は15mmで、画角はわずか176°です。^{[ 68 ]}）
• ゼニター 16 mmf /2.8魚眼レンズ

ズーム魚眼レンズ

• キヤノンEF8～ 15mmf /4LフィッシュアイUSM  – すべての焦点距離で180°の画角が得られますが、35mmフルサイズカメラでは円形魚眼レンズから対角魚眼レンズに切り替わり、垂直方向の画角が変化します。APS-C/Hサイズセンサーを搭載したクロップカメラでは、クロップされた円形のフルサイズ画像のみが生成されます。クロップセンサーカメラでフルサイズをカバーする焦点距離範囲から外れないように、ズームロック機能が搭載されています。
• ニコン AF-S フィッシュアイニッコール 8–15mmf /3.5～4.5E ED – フルフレームおよび FX カメラ用に設計されたこのレンズは、Canon と同じように動作します。
• トキナーAT-X AF DX =ペンタックス DA ED IF 10–17 mmf /3.4～4.5 – APS-C センサー カメラ用に設計された魚眼ズーム レンズ。レンズフードが一体化されていない NH バージョンとしても販売されており、フル フレーム カメラで使用できます。
• ペンタックス F  17–28mmf /3.5～4.5魚眼レンズ - このレンズは35mmフルサイズフィルムカメラ用に開発され、 AF時代の16mm f/2.8 に取って代わるレンズとして誕生しました。17mm フルサイズ（対角）魚眼レンズから始まり 、28mmに達すると魚眼効果はほぼなくなり、歪んだ広角画像になります。「特殊効果」レンズとして開発されたため、あまり売れなかったと言われています。^{[ 69 ]}

珍品

• キヤノン 5.2mm f/2.8 RF L ^{[ 70 ]} （ 2つの魚眼レンズシステムを備えた190°ステレオ魚眼レンズ：35mmフルサイズイメージセンサー1つに3Dバーチャルリアリティ撮影を行うためのもので、写真撮影にはあまり適していません。36mm幅の1フレームに2つのイメージサークルを収めると、それぞれの直径が18mmしかなく、解像度がかなり無駄になります）
• ペンタックスK「バードアイ」8.4mmf /2.8（プロトタイプ、1982年、魚眼レンズとは全く同じ表現ではない）^{[ 71 ]}

サンプル画像

• 
  ルーブル美術館の入り口を7.5mmで撮影した画像f /5.6円周魚眼ニッコールレンズ
• 
  ウェルズ大聖堂チャプターハウスの部屋全体を魚眼レンズで撮影
• 
  BMW M3の8mmで撮影したキヤノン8-15mm ズーム 
• 
   16mmフルサイズ魚眼レンズで撮影した、直線遠近法への再マッピング前と後の画像。^{[ n 1 ]}
• 
  フルサイズ一眼レフカメラにおける直線焦点距離11mmのレンズと魚眼焦点距離16mmのレンズの比較
• 
  焦点距離が一定である場合の、従来の (直線) マッピング関数と 4 つの異なる魚眼マッピング関数の比較。

その他のアプリケーション

魚眼レンズを通して見たESO本部の曲線。 ^{[ 72 ]}

• 現在、多くのプラネタリウムでは、魚眼投影レンズを使用して、夜空やその他のデジタル コンテンツをドームの内部に投影しています。
• 魚眼レンズは、カメラの目の前にあるものを大きく見せるためにPOV ポルノで使用されます。
• フライト シミュレーターや視覚戦闘シミュレーターでは、パイロット、航空管制官、または軍人が訓練するための没入型環境を作り出すために魚眼投影レンズを使用します。
• 同様に、IMAX ドーム(旧称「OMNIMAX」) の映画フォーマットでは、円形の魚眼レンズで撮影し、同じレンズを通して半球形のスクリーンに投影します。
• 科学者や資源管理者（生物学者、林業家、気象学者など）は、魚眼レンズを用いた半球撮影により、植物群落指数や地表付近の太陽放射を計算しています。その応用分野には、森林の健全性評価、オオカバマダラの冬季ねぐらの特性評価、ブドウ園の管理などがあります。
• 天文学者は魚眼レンズを使って雲量や光害のデータを捉えます。
• 写真家やビデオ撮影者は魚眼レンズを使用して、アクションショットを撮影するためにカメラをできるだけ近づけながら、同時に状況を捉えることができるようにします。たとえば、スケートボードではボードに焦点を合わせながらスケーターのイメージも保持します。
• 2001年宇宙の旅のHAL9000コンピュータの「目」は、フィッシュアイニッコール8mmレンズを使って作られた。f /8レンズ。^{[ 73 ]} HALの視点は、もともとシネラマ360ドームフォーマットの映画用に設計されたフェアチャイルド・カーティスの「バグアイ」レンズを使用して撮影されました。^{[ 74 ]}
• 魚眼レンズで完全に撮影された最初のミュージックビデオは、 1987年のビースティ・ボーイズの曲「Hold It Now, Hit It」でした。
• コンピュータグラフィックスでは、円周魚眼画像を用いて現実世界から環境マップを作成できます。適切なアルゴリズムを用いれば、180度広角の魚眼画像1枚は立方体マッピング空間の半分に収まります。環境マップは、3Dオブジェクトや仮想パノラマシーンのレンダリングに使用できます。
• 世界中の多くの個人用気象観測所のオンラインカメラは、現在の地元の空の状態の魚眼画像や、気温、湿度、風、降雨量などの気象条件を示す前日のタイムラプスシーケンスをアップロードしています。^{[ 75 ]}
• ドアののぞき穴で、内部の観察者が外部からより広い範囲を見ることができるようにします。

マッピング機能

被写体はレンズのマッピング関数に従ってレンズによって像内に配置されます。このマッピング関数は、像の中心からの被写体の位置rを、焦点距離fと光軸からの角度θ （ラジアン単位）の関数として与えます。

マッピング関数の比較

主題	撮影する元のトンネル。カメラは中央内側から左の壁を向いています。
	普通	フィッシュアイ[ 76 ] [ 48 ]
	直線的	ステレオグラフィック[ 77 ]	等距離	等立体角	正書法
その他の名前	観念論的、視点、慣習的	パノラマ、コンフォーム、星座早見盤	線形、線形スケール	等面積	直交
画像
マッピング機能[ 48 ]	${\displaystyle r=f\tan \theta }$	${\displaystyle r=2f\tan {\frac {\theta }{2}}}$	${\displaystyle r=f\,\theta }$	${\displaystyle r=2f\sin {\frac {\theta }{2}}}$[あ]	${\displaystyle r=f\sin \theta }$
注記	ピンホールカメラのように機能します。直線は直線のままです（歪みはありません）。90 °未満である必要があります。開口角は光軸に対して対称に測定され、180°未満である必要があります。開口角が大きいと設計が難しく、価格が高くなります。 ${\displaystyle \theta }$	角度を維持します。このマッピングは、周辺部の被写体をあまり圧縮しないため、写真家にとって理想的です。このタイプの魚眼レンズを製造しているメーカーはSamyangのみですが、様々なブランド名で販売されています。このマッピングはソフトウェアで簡単に実装できます。	角度距離を維持します。角度測定（例：星図）に便利です。PanoToolsはこのタイプのマッピングを使用します。	面関係を維持します。すべてのピクセルは等しい立体角、つまり単位球面上の等面積を占めます。球面鏡像のように見え、特殊効果（単純な距離測定）に最適で、面積比較（雲の等級判定）にも適しています。このタイプは人気がありますが、周辺物体が圧縮されてしまいます。これらのレンズは高価ですが、極端に高いわけではありません。	平面的な照度を維持します。周囲が最大180°未満の開口角に広がる球状の像を呈します。画像の周辺部では歪みが大きくなりますが、中央部では圧縮が少なくなります。
例[ 78 ] [ 79 ] [ 80 ]	（多数の）	サムヤン 8 mmf /2.8 サムヤン 12 mmf /2.8	キヤノンFD7.5mmf /5.6 コースタルオプティカル 7.45 mmf /5.6 ニッコール6mmf /2.8 ニッコール7.5mmf /5.6 ニッコール8mmf /2.8 ニッコール8mmf /8.0 ペレング 8 mmf /3.5 ロッコール 7.5mmf /4.0 シグマ8mmf /3.5 サムヤン 7.5 mmf /3.5	キヤノンEF15mmf /2.8（1988年） ミノルタ 16mmf /2.8（1971年） ニッコール10.5mmf /2.8[ b ] ニッコール16mmf /2.8（1995年） シグマ4.5mmf /2.8 シグマ8mmf /4.0[ c ] シグマ15mmf /2.8（1990年） ズイコー8mmf /2.8	ニコン10mmf /5.6OP 安原まどか180 7.3 mmf /4

1. r = k ₁ f sinの特別なケース⁠θ/k ₂⁠、ただしk ₁ = k ₂ =2。AF Nikkor DX 10.5 mmなどの一部の魚眼レンズでは、f /2.8k ₁とk ₂の値はわずかに異なります。
2. このレンズでは、 k ₁ = 1.47、1 / k 2 ₌ 0.713であり、経験的に決定された。 ^{[ 81 ]}
3. この場合、 k ₁ = 1.88、1 / k 2 ₌ 0.54 である。 ^{[ 81 ]}

その他のマッピング機能 (たとえば、パノモーフレンズ) も、魚眼レンズの軸外解像度を向上させるために使用できます。

適切なソフトウェアを使用すれば、魚眼レンズで生成された曲線画像を従来の直線投影に再マッピングすることができます。フレームの周辺部ではディテールが多少失われますが、この手法により、従来の直線レンズよりも広い視野を持つ画像を作成できます。これは特にパノラマ画像の作成に有効です。

あらゆる種類の魚眼レンズは直線を曲げます。180°以上の絞り角は、樽型歪曲収差が大きい場合にのみ可能です。

参照

• 方位正距図法
• 曲線遠近法
• ダッシュカム
• ミニチュアの偽造
• 立体投影

注記

1. カメラ: 35 mm 判デジタル一眼レフ、編集ツール:パノラマツール

参考文献

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外部リンク

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