JPS6037444B2 - 拡大された視野を有する極めて明るいレンズ系 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、著しい簡単化を目的とした、殊にいわゆる広
角実施形が約３５〜５００の角度範囲に在る視野を必要
とするにすぎない映画撮影用の特関昭４９−１１３６２
３号公報記載の極めて明るいレンズ系を更に改良するこ
とを目的とし、しかも前記視野内で前記発明の課題設定
と一致して前記簡単化の他になおこの種の極めて明るい
レンズ系の最外周辺の大きな光東横断面を使用する際に
も特に高次収差を著しく減少させることにより結像性能
を極度に高めることを目的とする。

この場合に、前記議題を解決するための新規構成原理（
前記発暁思想）を後述の上位概念の構成に応用する、従
って前記特許公開公報の目的に対して新規レンズ系は、
簡単化された前群を長い共役側に有しており、該前群に
おいて両側が空気で制限された外面が短かし、共役側に
向って於面を向けた、有限厚さのメニスカスＭの前方に
まず集光性部材Ｂが、更にその前方に有限の間隔を置い
て全体で拡散性の部材Ａが配置されており、この都材Ａ
は単レンズないいまダブレットとして、夫々その強度に
湾曲せしめられかつ空気媒体で制限された外面を短い共
役側に凹面を向けるように構成されており、一方短い共
役側でレンズ系後群が集光性空間によって分離された２
つの正の部材によって制限されており、これらのうちで
光線方向で見て、前記両正の部材の内側に在るものは有
利にはそれに先行せる最後部の拡散性部材と接合されて
いる。本発明による新規レンズ系はｆ／１．２の口径比
まで高められた結像性能をもって構成可能であるので、
収差、この場合には特に全レンズ系の合成焦点距離Ｆの
８０％を越える入射瞳直径に相応する極めて大きな光東
横断面に対して高次収差の所望の減少が行われるべきで
ある。

このような極めて大きな光東横断面においては、そのよ
うな大きな光東間口を越えてまた有効な側方視野の帯域
範囲でも高次収差を適切に減少させる、しかもその場合
全く特別に長い共役側で特に所望されるレンズ構成の簡
単化を達成しようとする目的を考慮した上で、広く開口
された斜光東における極めて有害なコマ収差成分を極度
に小さく保持することは極めて困難である。しかし、上
記のような簡単化は特に所望される、それというのも無
限遼被写体に向った前方側に側方視野部分のための口径
食を小さく保持するために極めて大きなレンズ直径が必
要となり、従って一般にこのような系では頭部分が著し
く重くなるからである。このことは新規構成原理によっ
て効果的に排除することができる。この目的のために、
特許請求の範囲の記載した特徴部分と一致して、本発明
のための系の外側部材の屈折力の下記配分が実現される
、それによって構造上の簡単化並びにその結像性能の著
しい改良が同時に達成される。しかも、常に短い共役側
、ひいてはその種のレンズ系の後群にできるだけ弱い集
光性レンズ成分を使用しようとした公知技術水準の従来
の提案とは厳密に異なっている。それに対して、本発明
によれば冒頭に記載した形式の構成の範囲内で、被写体
側と画像側の成分間の面屈折力の和めを次のように配分
する、すなわち両外側の部材、一方では被写体側の部材
Ａ並びに他方では短い共役側の部材ＬＰを相対的に、最
後部の部村の近軸的レンズ屈折力ＪＬＰを前面側の負の
部村Ａの面屈折力の和ぐＡで割った商Ｑの絶対値が限界
値一方では１．３７０及び他方では２．０１５の間にあ
りかつこの場合に更に最後部の正の部材ＬＰの前に集光
性空間６が配置されており、この空間は、空気レンズ６
を制限する両隣姿面の面屈折力の和が全レンズ系の合成
屈折力少の１．３７０倍よりも大きく、但し１．７９５
◇の上限値を越えないように選択された空気レンズ屈折
力Ｊ６を有している。本発明による全ての組合せの個々
の特徴は式で表わせば次のようになる：１．３７０＜ｉ
ＱＩ＜２．０１５ 【ａ’１．３
７００＜？６＜１．７９５０ ‘ｂ）
この場合にまた商Ｑ＝めしＰ／◇＾は上記条件に一致す
るように規定されている。

本発明において、前記特関昭４９−１１３６２３号公報
によるレンズ系を更に簡単にするためには、まさに該先
願発明の構成原理に基づく結像性能を改良するために極
めて重要である個個の構成要件を同機な形成で満すこと
が極めて重要である。

従って、新規レンズ系の基本構成は所望の簡単化を配慮
して次のように実施される、すなわち前面側の負の部材
（１＝Ａ）に短い共役側の方向で集光性部村（ローＢ）
が後続されており、その場合に前記両部材間にメニスカ
ス状空間Ｑが設けられており、その両境界面は屈折力の
極めて弱い空気レンズ屈折力◇Ｑ、すなわち前記先願の
構成原理と一致していかなる場計もその絶対値が全レン
ズ系の合成屈折力ぐの０．１８５倍より少さし、屈折力
を有しており、かつ更に同じ光線方向で正の部材の後に
同様に極く弱い屈折力を有しかつその外面が長い共役方
向に凸面を向けたメニスカス（ｍ＝Ｍ）が配置されてお
り、更に該メニスカスの後に両側を空気で制限された負
の部材Ｗと、その後に拡散作用空間によって分離された
もう１つの負の部材Ｖが配置されており、この場合に部
材Ｖは先行せる負の部材Ｗに比較して著しく強い近隣的
レンズ屈折力◇ｖを有しており、すなわちこの屈折力◇
ｖは先行せるレンズ屈折力マＷに相対して、前記構成原
理と一致してレンズ屈折力少Ｎがいわゆるレンズ系の後
群に在る第２の負の部材のレンズ屈折力◇Ｖの０．針苔
より少さ〈選択されており、かつ前記部材Ｖに対して画
像方向に向って集光性部材町が近接して、有利には隣接
せる負の部材Ｖに接合された状態で配置されており、か
つ全レンズ系は最後に強い集光性作用空間（すなわち空
気レンズ６）を置いて短い共役側で最後部の正一レンズ
ＬＰで制限されており、この最後部レンズは本発明に基
づき全組合せの上記部分特徴ａの条件を満足する近軸的
レンズ屈折力でＬＰを有している、すなわち最後部村の
近軸的レンズ屈折力ＯＬＰを前面の負の部材Ａの全ての
面屈折力の和ぐＡで割った商の絶対値が前記部分特徴ａ
の条件を満してし、る。次に、本発明で規定した条件式
の作用を個々に説明する。

本発明で規定した条件において、ＩＱＩ＝◇ＬＰノーＪ
＾ｌの前記条件が満されなければ、レンズ系の性能を維
持した上で構造の簡単化と同時に頭部重量の減少を達成
することはもはや不可能である。

すなわち、上記条件式から明らかであるように、ＯＬＰ
が相対的に小さくかつｌ？＾ｌが相対的に大きければ、
ＩＱＩの値は４・さくし、かつＯＬＰが相対的に大きく
かつｌマ＾ｌが相対的に小さければ、ＩＱＩの値は大き
く設計すべきである。第１に、比較的大きなＪＬＰは大
きな口径比を得るために有利に作用するが、比較的大き
なバックフオーカスを得るためには不利に作用しかつそ
の反対のことも言える。また、レンズ構造全体の非対称
性ｌ少＾ｌが増大するにつれて大きくなり、しかもその
際常にコマ収差（特に高次の非対称収差）及び歪曲残留
収差はそのままである。更に、ｌぐ＾ｌが大きくなりす
ぎるとしンズ系の前面部材Ａのレンズ費用が高くなり、
ひいては頭部重量が大きくなる。画像収差の特殊な考察
において、ＩＱＩの下限を下回ると、特に球面帯域収差
及び斜めの球面収差及び／又は高次の非対称収差は大き
くなりすぎる。

ＩＱＩが上限を上回ると、特にレンズ系構造をコンパク
トにした上で本発明の課題のために十分に長いバックフ
オーカス、画像面わん曲の十分な良好な平坦化並びにメ
リジオナル及びサジツタル断面の高次の像収差の補正は
もはや達成されない。

Ｊ６に対する条件は、ＩＱＩに対する条件を考慮して、
３つの面の最後方のものの個々の収差値の調和した分布
及び縮小化のために考慮されている。

◇６が下限を下回れば、球面帯域収差は大きくなりすぎ
る、それというのもその際にはしンズ系の最後方の面に
大きすぎる屈折力が付与されねばならないからである。

０６が上限を上回れだ、歪曲収差（最後から２番目の面
が過負荷になる場合）又は同様に球面帯城収差（３番目
の最後の面が過負荷になる場合）が大きくなりすぎる。
なお、特許請求の範囲に記載した条件式：ｌでＷＩ＜○
‐９０ｌＯＷｌ Ｉ◇ＱＩ＜０．１８５０ の収差に関する数値限定の意味は、協同作用によってレ
ンズ系の結像性能を生じる他の記載の構成原理と組合せ
て理解されるべきである。

条件式：ｌＯＷｌ＜０．９０ｌ◇ＶＩの意味する主旨点
は、この条件が満足されると極めて敏感なしンズＮの負
荷が軽減されることにある。

条件式：ｌめＱＩ＜１．１８５◇を上回ると、斜めの球
面収差又はコマ収差は後続のレンズ系部分においては所
属高次の画像収差に不利な作用をおよぼすことなく排除
され得ない。

条件式：ｌＣＭＩ＜０．１６０並びにメニスカス部材（
Ｍ＝ｍ）を構成する２つの部分レンズの屈折率差を０．
０６６より大きくするという要求は、レンズ系の口径比
が極めて大きい場合周辺の視野における接線方向（メリ
シオナル）の像殻（イメージシェル）の収差負荷を軽減
させることにある。

本発明による前記部分特徴により、前述の広角レンズ系
のために系構成の著しい簡単化、ひいては頭部の重量を
著しく小さくすることができる。しかも同時に驚異的か
つ著しく進歩した形式で側方視野における特に望ましい
画像の質を高める結像性能が広く開放された内側及び外
側の軸上光東における残留収差の極度に帯城の狭い補正
と共にもたらされ、ひいては本発明の課題が同時に光学
部材に対する僅かな費用で解決され、この光学部村の許
容差感性は同時になお著しく減少せしめられる。次に、
本発明による新規レンズ系のために８つ実施例を挙げる
。

この場合に実施例は全て前記構成原理に基づいており、
合成焦点距離Ｆ：１を全ての尺度の単位としている。当
該データ表には個々のレンズの前面及び背面の曲率半径
Ｒ・Ｒには長い共役側から画像面に向って通し番号が付
されておりかつ後群は背面側部材ＲＧと記載されている
。このレンズ系が所定の作業目的に適する非常に狭いス
ペクトル範囲に対してのみ使用される場合、それぞれの
ガラス屈折率ｎはこの狭いスペクトル範囲に関する。

新規レンズ系が有限幅のスペクトル範囲をカバーする結
像目的に使用される場合、顔収差のいわゆるモノクロマ
チック補正の代りに所要の広いスペクトル範囲にわたる
アクロマチック補正を行なわなければならず、そのため
公知のようにガラスは夫々のニュー値（アッべ数）によ
って、使用ガラスの所要の色分散がカバーする波長に基
づく色収差を除去するために役立つように決定されなけ
ればならない。本発明の研究過程で、本発明による明る
い広角レンズ系のいわゆる原形の開発のため、次にザィ
デル領域（３次）内の常用の第１補正を行なう引続く工
業的組形成の経過中に光学ガラスメーカーのガラスカタ
ログに示されるような標準屈折率（例えば波長入ｄ＝５
８７６Ａの可視ヘリウムスペクトルの黄色ｄ線に対する
）をいつでも公知法により使用しうろことが確認された
。

下記実施例の夫々には、概略的に示されたレンズ横断面
図のいずれの図面が夫々の実施例に該当するかが記載さ
れている。

この場合に、通例の光線方向は光軸の端部に記入された
矢印によって示されている。これらの図面の符号と下記
データ表との符号は同じである。まず実施例１（第１図
）においては、無限遠被写体に向った前面側の部材（１
＝Ａ）は同一の屈折力の符号を有する２つの部分を有す
る２つの部分レンズに分割されている。

また、後続の正の部材（ロ＝Ｂ）並びにそれから集光性
空間によって分離された、弱い面屈折力和のメニスカス
（ｍ：Ｍ）はダブレットとして構成されている。これに
対して、実施例２（第２図）では前方部材Ａは夫々反対
の屈折力の符号を有する２つの部分レンズから成るダプ
レツトとして構成されている。実施例３は前群の簡単化
された構成を示すものであり、この場合には第３図に示
されているように、前方側の部材は単レンズから成って
おり、その後に短いバックフオーカスの方向で、但し後
群（ＲＧ）の前に組合されたダブレットが内部部材（Ｂ
及びＭ）として配置されている。実施例４並びに実施例
８は本発明による最も簡単な構成を示すものであり、こ
の場合には被写体側における全ての部材（ＡＢ．Ｍ）は
第４図に示されているように単レンズから成っている。
実施例５（第５図）は実施例６及び実施例７と同様にメ
ニスカス（ｍ；Ｍ）が反対の屈折力符号を有する２つの
部分レンズから構成されており、これらは有利には相互
に接合されていてもよく、その場合には当該の軸上頂点
間隔はＳね，ｂ＝０（ゼ。）で表わされる。なお第６図
には、上記実施例５に基づいて構成されたレンズ系の夫
々の収差補正状態が示されている。例 １ 例 ２ 例 ３ 例 ４ 例 ５ 例 ６ 例 ７ 例 ８ 本発明による新規レンズ系は、この場合に少なくとも１
つのレンズ表面を技術的に“非球面”として成形するた
めに極めて好適である、その場合には非球面成形のため
に、できるだけ絞り空間の周囲、ひいては有利には小さ
なレンズ直径の位置に在るレンズ面を選択することが本
発明の構成要件の１つである。

実地においては、原則的には任意の所望のレンズ表面を
変形のために使用することができるが、しかしながら単
一的な比較の上において、前記実施例では内側の負の部
材Ｗの、長い共役側に面した前面が非球面として成形さ
れている。この形態は公知のようにチヱンバ−の（ｃａ
ｍｂｅｒ）式：Ｐ＝ｃ．・日２十ｃ２１日４十ｃ３・日
６十Ｃ４・日８十Ｃ５・ＨＩＯ で規定される。

前記式中刊ま夫々の表面貫通点における鍬線に対する垂
線の高さでありかつ、これと関係して全ての場合に、Ｒ
４は非球面の頂点半径であり、従ってｃ，＝（駅４）‐
１が厳密に当てはまる。従って他のｃの値は次にように
なる：更に、メニスカス部村（山＝Ｍ）において全レン
ズ系の口径比が極めて高い場合に特に側方視野における
接線方向（メリジオナル）の像曲面状態の収差排除のた
めに、このメニスカス部材Ｍを１／３より大きな全厚さ
で構成するだけでなく、ダブレットとして組合せ、その
内側の隣接面対に標準波長入ｄ＝５８７６Ａのために０
．０６６を上回る屈折率差を導入することも本発明の有
利な実施態様の１つである。

この場合には、この部材Ｍのための簡単に算出される面
屈折力の和の代りにレンズの厚さ及びこのようなダブレ
ットに使用するガラスの屈折力差を考慮して限界範囲を
、前記部材の近軸的固有屈折力に関係せしめるべきであ
り、従って特許請求の範囲第２項記載と一致して、この
構成（例７に数値で記載されている）の場合にはメニス
カス状ダブレットの屈折率はその絶対値で条件：ｌ○Ｍ
Ｉ＜０．１６や （式中では全レンズ系の合成屈折力である）を満してい
る。

記載例７にはＪＭ＝０．０００９９斑◇が小数点以下７
位で籾捨た相応するディジタル計算機による結果として
記載されている。下記第１表には、空気レンズＱ並びに
部材Ｂ、Ｍ、肌及び絶対値に関する最も重要な屈折力？
が前記例及びそれらの設計コードナンバーのために小数
点以下５位で切捨た値として記載されている。

第２表には、所定の口径比数の欄に加えて、レンズ屈折
力が部材ＬＰ及びＡ並びに空気レンズＱに関する当該の
面屈折力の和として記載されている。

右から２番目の欄には本発明の部分特徴の１つとしての
商の絶対値が示されており、この場合にもこれらの数値
はディジタル計算機の結果として小数点以下５位まで記
載されている。第 １ 表 第 ２ 表

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明のレンズ系の種々の美施例の構
成図及び第６図は実施例５の収差補正状態を示す線図で
ある。 Ｆｉ９．１ Ｆｉ９．２ Ｆｉｇ．３ Ｆｉ９・ム 一〇． 〇 山 ○ ｑ ］

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 拡大された視野を有する極めて明るいレンズ系であ
   つて、長い共役側から短かい共役側に向つて、レンズ系
   の前群において順次に前面側の負の部材Ａ、次いで不等
   辺の正のレンズの空間（空気レンズα）によつて分離さ
   れた集光性部材、その後方に長い共役側に凸面を向けた
   メニスカス部材（III＝Ｍ）が配置されており、上記前
   群の後方に後群ＲＧが画像面に向つて配置されており、
   該後群が光線方向で見てまず両側が空気媒体内に在る負
   の部材IVで始まり、その後方に拡散作用空間を置いても
   う１つの負の部材Vが配置されており、該部材がその前
   方の負の部材に比較して｜φIV｜＜０．９０｜φV｜（
   この場合にφは当該部材の面屈折の和を表わす）の著し
   く強いレンズ屈折力を有しておりかつこの場合に第２の
   負の部材Vの後方に正の部材VIが近接して配置されてお
   りかつその後方に全レンズ系の最後の正の部材（VII＝
   ＬＰ）として最後に同様に集光性部材が配置されている
   形式で構成されており、一方同時に上記両部材の間に集
   光性空間（空気レンズδ）が配置されており、該空気レ
   ンズδに対して、全レンズ系の長い共役側に、しかも前
   面の負の部材Ａの後方でかつ集光性部材Ｂの前方に、不
   等辺のかつ物体側に凸面を向けた空間（空気レンズα）
   が設けられており、空気レンズαの両境界面の面屈折力
   の和φαの絶対値が０．１８５φ（この場合にφはレン
   ズ系の全屈折力を表わす）よりも小さい形式のものにお
   いて、最後部の部材の近軸的レンズ屈折力φ＿Ｌ＿Ｐの
   前面側の負の部材Ａの全ての面の面屈折力の和φ＿Ａで
   割つた商の絶対値｜Ｑ｜が一方では１．３７０と他方で
   は２．０１５の限界値の間にありかつこの場合に同時に
   画像面に向つた空気レンズ屈折力φδが１．３７０φよ
   りも大きく、但し１．７９５φの上限を越えないことを
   特徴とする。 拡大された視野を有する極めて明るいレンズ系。２ 前
   群の、短かい共役側に向つたメニスカス部材（Ｍ＝III
   ）が２つの部分レンズから構成されており、該部材のガ
   ラスが波長λ＿ｄ＝５８７６Åを有するヘリウム光線の
   黄色スペクトル線に対して、０．０６６よりも大きい屈
   折率差を有しており、かつそれらの屈折力が両者の部分
   レンズの面間隔を計算に入れて、該ダブレツトφ＿Ｍの
   固有屈折力の絶対値が０．１６φ（この場合にφはレン
   ズ系の合成屈折力を表わす）よりも小さいように設計さ
   れている、特許請求の範囲第１項記載の拡大された視野
   を有する極めて明るいレンズ系。 ３ 焦点距離（Ｆ＝１）を単位とした場合に下記データ
   ：Ｆ＝１．００００ ｆ／１．２５ ２ω＿Ｏ＝４５．
   ５° ｓ′∞＝＋０．７１７９６Ｆ▲数式、化学式、表
   等があります▼を有する、特許請求の範囲第１項記載の
   拡大された視野を有する極めて明るいレンズ系。 ４ 焦点距離（Ｆ＝１）を単位とした場合に下記データ
   ：Ｆ＝１．０００００ ｆ／１．２５ ２ω＿Ｏ＝４３
   ° ｓ′∞＝＋０．７１７８４Ｆ▲数式、化学式、表等
   があります▼を有する、特許請求の範囲第１項記載の拡
   大された視野を有する極めて明るいレンズ系。 ５ 焦点距離（Ｆ＝１）を単位とした場合に下記データ
   ：Ｆ＝１．００００ ｆ／１．２４ ２ω＿Ｏ＝４４°
   ｓ′∞＝＋０．７１７８４Ｆ▲数式、化学式、表等が
   あります▼を有する、特許請求の範囲第１項記載の拡大
   された視野を有する極めて明るいレンズ系。 ６ 焦点距離（Ｆ＝１）を単位とした場合に下記データ
   ：Ｆ＝１．０００００ ｆ＝１．２１ ２ω＿Ｏ＝４５
   ° ｓ′∞＝＋０．７１４２９Ｆ▲数式、化学式、表等
   があります▼を有する、特許請求の範囲第１項記載の拡
   大された視野を有する極めて明るいレンズ系。 ７ 焦点距離（Ｆ＝１）を単位とした場合に下記データ
   ：Ｆ＝１．０００００ ｆ／１．２４ ２ω＿Ｏ＝４５
   ．５° ｓ′∞＝＋０．７１７８４Ｆ▲数式、化学式、
   表等があります▼を有する、特許請求の範囲第１項記載
   の拡大された視野を有する極めて明るいレンズ系。 ８ 焦点距離（Ｆ＝１）を単位とした場合に下記データ
   ：Ｆ＝１．００００ ｆ／１．２１ ２ω＿Ｏ＝４５．
   ５° ｓ′∞＝０．７３１４６Ｆ▲数式、化学式、表等
   があります▼を有する、特許請求の範囲第１項記載の拡
   大された視野を有する極めて明るいレンズ系。 ９ 焦点距離（Ｆ＝１）を単位とした場合に下記データ
   ：Ｆ＝１．０００００ ｆ／１．２０ ２ω＿Ｏ＝４５
   ．５° ｓ′∞＝０．７３０７９Ｆ▲数式、化学式、表
   等があります▼を有する、特許請求の範囲第２項記載の
   拡大された視野を有する極めて明るいレンズ系。 １０ 焦点距離（Ｆ＝１）を単位とした場合に下記デー
   タ：Ｆ＝１．０００００ ｆ／１．２０ ２ω＿Ｏ＝４
   ６° ｓ′∞＝０．７２２３６Ｆ▲数式、化学式、表等
   があります▼を有する、特許請求の範囲第１項記載の拡
   大された視野を有する極めて明るいレンズ系。