JP2008003614A - 複数の光学構造単位から形成されかつ固定焦点距離を持つディジタル投影用投影対物レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】構造的に簡単に形成されかつ簡単で精確な組立てを可能にする投影対物レンズを提供する。
【解決手段】ディジタル投影のための固定焦点距離を持つ投影対物レンズ（１１）は、第１の対物レンズハウジング（１２）に収容されかつ複数のレンズ（１，２，３，４）を持つ第１の光学構造単位（１５）、第２の対物レンズハウジング（１３）に収容されかつ複数のレンズ（５，６，７，８，９）を持つ第２の光学構造単位（１６）、一方の端部の範囲に第１の対物レンズハウジング（１２）を受入れかつ他方の端部の範囲に第２の対物レンズハウジング（１３）を受入れる第３の対物レンズハウジング（１４）を有する投影対物レンズを含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ディジタル投影特にディジタル映画のための固定焦点距離を持つ投影対物レンズに関する。投影対物レンズは、例えばアナモルフィックアダプタを持つ基本対物レンズとして使用される。

ディジタル映画において使用される映写機は、チップと対物レンズとの間のビームスプリッタプリズムの点ですぐれている。ガラス行程は１１９．５ｍｍであり、それにより色縦誤差及び口径誤差が生じる。これらの誤差は投影対物レンズにより修正せねばならない。従って他の場合計算される対物レンズは原則的に不適当である。

市場には、大体においてズーム対物レンズが提供される。しかし固定設備に対してズーム対物レンズは必要でない。更にディジタル映画において映像フォーマット２．３５：１へのチップフォーマットの変換は、アナモルフィックアダプタにより有利に行われる。アダプタの寸法従って価格を少なくするため、対物レンズのスクリーン側開口絞りが正面レンズからあまり大きく離れていないことが必要である。この目的はズーム対物レンズでは実現困難である。

ドイツ連邦共和国特許第１０３５３５６号明細書には、９個のレンズを持つディジタル投影用の固定焦点距離を持つ対物レンズが記載されている。しかしこの対物レンズは、示されているすべての実施例において、製造費を高くする非球面を含んでいる。この明細書の開示は、投影対物レンズの物理的考察に限られている。その構造的構成についての記載は、この明細書からはわからない。

投影対物レンズにより際最適な写像品質を実現するため、投影対物レンズの光軸に関してレンズを最も精確に心出しすることが必要である。この場合少なくとも１／１０００ｍｍの心出しを保証すべきである。こうしてのみすぐれた明澄度が得られる。

目的は、構造的に簡単に構成されかつ簡単かつ精密に組立てられるディジタル投影用の固定焦点距離を持つ投影対物レンズを提供することである。

本発明の目的は、請求項１の特徴に記載の投影対物レンズによって、従って第１の対物レンズハウジングに収容されかつ複数のレンズを持つ第１の光学構造単位、第２の対物レンズハウジングに収容されかつ複数のレンズを持つ第２の光学構造単位、一方の端部の範囲に第１の対物レンズハウジングを受入れかつ他方の端部の範囲に第２の対物レンズハウジングを受入れる第３の対物レンズハウジングを有する投影対物レンズによって達せられる。

最も簡単な構成では、第３の対物レンズハウジングが、第１及び第２の対物レンズハウジング用の結合部分である。投影対物レンズのこの分割構成は、第１の光学構造単位のレンズを第２の光学構造単位のレンズと無関係に組立てるのを可能にする。第１の光学構造単位のレンズが第１の対物レンズハウジング内で組立てられ、従って心出しも行われ、第２の対物レンズハウジング内における第２の光学構造単位のレンズの組立ても心出しを含めて行われた後に、第１の対物レンズハウジング及び第２の対物レンズハウジングを第３の対物レンズハウジングと結合することによって、投影対物レンズを完全に組立てることができる。

個々の対物レンズハウジングの精確な収容により、これらのハウジングが互いに最適に整列されかつ心出しされる。

投影対物レンズは特に最大で９つのレンズを持つ対物レンズである。対物レンズが９つのレンズを持っている場合、光学構造単位の一方は特に４つのレンズを持ち、光学構造単位の他方は特に５つのレンズを持っている。具体的には、対物レンズが拡大側に４つのレンズ即ちレンズ１〜４を含む第１の光学構造単位を持ち、縮小側に第２の５つのレンズ即ちレンズ５〜９を含む第２の光学構造単位を持つように、投影対物レンズを構成することが意図されている。

投影対物レンズにおいて、レンズが影像（拡大側）から対象物（縮小及び照明側）への順序において次のように設けられているのがよい。
第１の負のレンズ、
第２の負のレンズ、
第３のレンズ、
第４の正のレンズ、
第５のレンズ、
第６の正のレンズ、
第７の負のレンズ、
第８の正のレンズ、
第９の正のレンズ。

第４のレンズと第５のレンズとの間に、例えば絞りが設けられている。

第２の光学構造単位の２つのレンズ特に第７及び第８のレンズが互いに接合されていると有利である。

更に投影対物レンズのレンズのすべてのレンズ面が球面又は平らであると、特に価格上の理由から有利とみなされる。

第３の対物レンズハウジングに第３の光学構造単位を収容することも当然可能である。

心出しの観点から、少なくとも１つのレンズ及び／又は接合部材が、その光軸に関して、心出し手段により心出し可能であるようにする。複数の隣接するレンズを一緒に心出しすることも考えられる。

それぞれのレンズ又は接合部材用の心出し手段が、半径方向に向けられる少なくとも３つのねじ付きピンを持ち、これらのねじ付きピンが、それぞれのレンズ又は接合部材に付属する対物レンズハウジングのねじ穴にねじ込まれているのがよい。これらのねじ付きピンは特に同じ角ピッチで設けられている。心出しのため３つのねじ付きピンが設けられている場合、隣接するねじ付きピンが互いに１２０°の角をなしている。４つのねじ付きピンの場合、この角は９０°である。

隣接するレンズの心出しは例えば共通な心出し手段を介して行うことができ、その際２つのレンズが、互いに向き合うレンズ面の範囲で、両側が円錐状の共通な支持環に保持され、この支持環に心出し手段が作用する。

レンズの簡単な組立てのために、少なくとも１つのレンズを光軸の方向に固定する付加的な手段が設けられて、対物レンズハウジングのストッパ及び／又はレンズの間に作用するスペーサ及び／又は対物レンズハウジングにねじ込み可能な環を持っていると、有利である。

本発明のそれ以外の特徴は、従属請求項、ただ１つの図についての以下の説明及びこの図自体に示されており、ここで述べておくべきことは、すべての個別特徴及び個別特徴のすべての組合わせが創造的な構成を示していることである。

実施例が図面を参照して以下に説明される。

９個のレンズを持つ投影対物レンズ１１の半分が示されている。投影対物レンズは、影像（拡大側）から対象物（縮小及び照明側）への順序で、レンズの次の配置で構成されている。
影像側に凸な面を持ちかつ対象物側に凹な面を持つ第１の負のレンズ１、
第２の両凹レンズ２、
影像側に凹な面を持ちかつ対象物側に凸な面を持つ第３のレンズ３、
第４の両凸レンズ４、
影像側に凸な面を持ちかつ対象物側に凹な面を持つ第５のレンズ５、
第６の両凸レンズ６、
第７の両凹レンズ７、
第８の両凸レンズ８、
第９の両凸レンズ９．

レンズ７及び８は互いに接着され、従って接着部材１０である。

投影対物レンズ１１は、第１の対物レンズハウジング１２、第２の対物レンズハウジング１３、及びその一端の範囲に第１の対物レンズ１２を収容しかつその他端の範囲に第２の対物レンズハウジング１３を収容する第３の対物レンズハウジング１４を持っている。第１の対物レンズハウジング１２内には、レンズ１〜４を含む第１の光学構造単位１５が収容され、第２の対物レンズハウジング１３内に、レンズ５〜９を含む第２の光学構造単位１６が収容されている。

両方の光学構造単位１５及び１６は無関係に組立てえられ、この場合レンズが心出しされ、それから投影対物レンズ１１が構成される。

第１の光学構造単位１５の組立ては次のように行われる。即ち２つのレンズ１と２との間に、両側を円錐状に形成される支持環として構成されている心出し環１７が設けられている。支持環の円錐状面にレンズ１及び２が当接している。これら３つの部分は対物レンズハウジング１２の対象物側から差込まれ、レンズ１は、その影像側で、対物レンズハウジング１２の半径方向内方へ向く突起１８に当接している。両方のレンズ１及び２と心出し環１７は、この範囲における対物レンズハウジング１２の内径より少し小さい同じ外径を持っている。この範囲に対物レンズハウジング１２は、対物レンズ１１の光軸１９の周りに１２０°の角をなして設けられている３つのねじ穴を持ち、心出し環１７に作用する心出しピン２０が、これらのねじ穴にねじ込まれている。３つの心出しピン２０の半径方向調節により、光軸１９に関して心出し環１７が精確に心出しされ、具体的には１／１０００ｍの範囲で心出しされ、それにより心出し環１７内に半径方向に保持されるレンズ１及び２も心出しされている。原則的には図示したように、レンズ２にも独立した心出しピンが付属して、このレンズ２の半径方向外側面に直接作用することができる。

レンズ１及び２から形成されるレンズ群は、対物レンズハウジング１２の半径方向外方へずれた引込み部内に保持されかつ影像側をレンズ２の対象物側に支持される第３のレンズにより、軸線方向に固定される。レンズ３とレンズ４との間に間隔環２１が設けられて、レンズ３及び４の半径方向外側範囲において、レンズ３の対象物側及びレンズ４の影像側に支持される。間隔環２１及びレンズ４は、対物レンズハウジング１２の半径方向外方へ更に延びる引込み部内で、軸線方向に案内されている。対物レンズハウジング１２の対象物側端部は、環２２がねじ込まれる雌ねじを備えている。対物レンズハウジング１２へねじ込まれる環２２は、レンズ４の対象物側と直接接触する。それにより第１の光学構造単位１５は、影像側に対応する突起１８、レンズ１、心出し環１２、レンズ２、レンズ３、間隔環２１、レンズ４及び環２１で始まって、軸線方向に固定されている。この構造単位では、レンズ１及び２のみが心出し環２０により心出しされる。

第２の対物レンズハウジング１３の第２の光学構造単位１６も、この対物レンズハウジング１３の対象物側から組立てられる。この対物レンズハウジング１３も、影像側に半径方向内方へ向く突起１８を持ち、突起１８に続く第２の対物レンズハウジング１３の第１の部分に、レンズ５及び６が設けられ、レンズ５は対象物側で、レンズ６の影像側に直接接触している。両方のレンズ５及び６には、光軸１９の周りに１２０°の角をなして設けられるそれぞれ３つの心出しピン２０が付属している。続いて半径方向外方へ向く対物レンズハウジング１３の引込み部は雌ねじを備えており、この雌ねじへ環２２がねじ込まれて、それと突起１８との間にレンズ５及び６を固定している。半径方向外方へ続く対物レンズハウジング１３の別の引込み部には接着部材１０が収容され、接着部材１０のレンズ７の外周面と、対物レンズハウジング１３にあるねじ穴を貫通する心出しピン２０とが、上述したように共同作用する。対物レンズハウジング１３の更に半径方向外方にある引込み部の雌ねじへねじ込まれる別の環２２により、接着部材１０が軸線方向に固定され、接着部材１０はそれとこれに隣接する引込み部１８との間で対物レンズハウジング１３内に固定される。最後にレンズ９は、対物レンズハウジング１３の別の引込み部１８とこのハウジングにねじ込まれる環２２との間に固定されている。このレンズ９の心出しのために、上述したように対物レンズハウジング１３にねじ込まれる３つの心出しピン２０が用いられる。

対物レンズハウジング１３の影像側端部の範囲に、絞り２３特に非対称絞りがねじ止めされている。

両方の光学構造単位１５及び１６は、前述したように個々に組立てられ、レンズが対物レンズ１１の光軸１９従ってそれぞれの構造単位１５又は１６に関して心出しされる。続いてこの対物レンズ１１の最終組立てが行われる。この場合影像側に雄ねじ２４を備えている第３の対物レンズハウジング１４が、第１の対物レンズハウジング１２の雌ねじ２５へ対象物側でねじ込まれ、対物レンズハウジング１２と対物レンズハウジング１４のはまり合いが、対物レンズハウジング１４のフランジ２６及び対物レンズハウジング１２の突片２７を介して行われる。同様に第２の対物レンズハウジング１２と第３の対物レンズハウジング１４が互いに結合され、ここでは差込み結合が考慮されている。そこでもこれらのハウジングのはまり合いが、フランジ２６と突片２７との接触によって行われる。対物レンズハウジング１３と対物レンズハウジング１４との結合は、複数のねじ２８によって行われる。

更にねじ結合（ねじ２９）を介して、投影機との結合部である受入れ部３０が、第２の対物レンズハウジング１３と結合されている。３つの対物レンズハウジング１２，１３及び１４を包囲するカバー３１及び３２は互いに重なり合い、第１の光学構造単位１５の範囲に設けられているカバー３２は、影像側に、付属部品を結合するための雄ねじ３３を備えている。

対物レンズは、例えば１：２．５の口径比及び２ｗ＝３５．１°の画角で５７ｍｍの焦点距離、又は１：２．５の口径比及び２ｗ＝２９．２°の画角で６９ｍｍの焦点距離を持っている。

回転対称に形成される投影対物レンズの縦断面図を示す。

符号の説明

１，２，３，４，５，６，７，８ レンズ
１１ 投影対物レンズ
１２，１３，１４ 対物レンズハウジング
１５，１６ 光学構造単位

Claims (16)

1. ディジタル投影のための固定焦点距離を持つ投影対物レンズ（１１）であって、
   第１の対物レンズハウジング（１２）に収容されかつ複数のレンズ（１，２，３，４）を持つ第１の光学構造単位（１５）、
   第２の対物レンズハウジング（１３）に収容されかつ複数のレンズ（５，６，７，８，９）を持つ第２の光学構造単位（１６）、
   一方の端部の範囲に第１の対物レンズハウジング（１２）を受入れかつ他方の端部の範囲に第２の対物レンズハウジング（１３）を受入れる第３の対物レンズハウジング（１４）を有する投影対物レンズ。
2. 対物レンズ（１１）が最大で９個のレンズ（１〜９）を持っている、請求項１に記載の対物レンズ。
3. 光学構造単位（１５，１６）の一方（１５）が４つのレンズ（１〜４）を持ち、光学構造単位（１５，１６）の他方（１６）が５つのレンズ（５〜９）を持っている、請求項２に記載の対物レンズ。
4. 対物レンズ（１１）が、その拡大側に、４つのレンズ（１〜４）を含む第１の光学構造単位（１５）を持っている、請求項２又は３に記載の対物レンズ。
5. 対物レンズ（１１）が、その縮小側に、５つのレンズ（５〜９）を含む第２の光学構造単位（１６）を持っている、請求項２〜４の１つに記載の対物レンズ。
6. 第１の負のレンズ（１）、
   第２の負のレンズ（２）、
   第３のレンズ（３）、
   第４の正のレンズ（４）、
   及び／又は
   第５のレンズ（５）、
   第６の正のレンズ（６）、
   第７の負のレンズ（７）、
   第８の正のレンズ（８）、
   第９の正のレンズ（９）
   を持つ請求項４又は５に記載の対物レンズ。
7. 対物レンズが絞り（２３）を持ち、この絞りが第４のレンズ（４）と第５のレンズ（５）との間に設けられている、請求項１〜６の１つに記載の対物レンズ。
8. 第２の光学構造単位（１６）の第７及び第８のレンズ（７，８）が互いに接合されていることを特徴とする、請求項１〜７の１つに記載の対物レンズ。
9. すべてのレンズ面が球面又は平らである、請求項１〜８の１つに記載の対物レンズ。
10. 第３の対物レンズハウジング（１４）に第３の光学構造単位が収容されている、請求項１〜９の１つに記載の対物レンズ。
11. 少なくとも１つのレンズ（１，２，５，６，９）及び／又は接合部材（１０）が、その光軸（１９）に関して、心出し可能である、請求項１〜１０の１つに記載の対物レンズ。
12. ２つの隣接するレンズ（１，２；７，８）が、心出し手段（２０，１７）を介して一緒に心出し可能である、請求項１１に記載の対物レンズ。
13. それぞれのレンズ（１，２，５，６，９）又は接合部材（１０）用の心出し手段（２０，１７）が、半径方向に向けられる少なくとも３つのねじ付きピン（２０）を持ち、これらのねじ付きピンが、それぞれのレンズ又は接合部材に付属する対物レンズハウジング（１２，１３）のねじ穴にねじ込まれている、請求項１１又は１２に記載の対物レンズ。
14. ねじ付きピン（２０）が同じ角ピッチで設けられ、隣接するねじ付きピン（２０）が互いに９０°又は１２０°の角をなしている、請求項１３に記載の対物レンズ。
15. 共通な心出し手段（２０，１７）を介して心出し可能な２つのレンズ（１，２）が、互いに向き合うレンズ面の範囲で、両側が円錐状の共通な支持環（１７）に保持され、この支持環に心出し手段（２０）が作用する、請求項１２〜１４の１つに記載の対物レンズ。
16. 少なくとも１つのレンズを光軸（１９）の方向に固定する手段（１７，１８，２１，２２）が設けられて、対物レンズハウジング（１２，１３）のストッパ（１８）及び／又はレンズの間に作用するスペーサ（１７，２１）及び／又は対物レンズハウジング（１２，１３）にねじ込み可能な環（２２）を持っている、請求項１〜１５の１つに記載の対物レンズ。

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