JPH07505487A - ２個のレンズ群を有する小型対物レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ２個のレンズ群を育する小型対物レンズ発明の分野 本発明は、カメラに用いられる対物レンズ系に関する。さらに詳細にいえば、本 発明は、折り畳み式レフレックス形カメラに用いるための対物レンズ系に関する 。

カメラに対する種々の対物レンズ系が提案されている。２個の素子を用いた実施 例としては、シンプソン、Ｊｒ、ほかの米国特許第４．９３２．７６４号、およ び、米国特許第５．０００．５５２号と、ディビスの米国特許第２，５８６゜４ １８４’！がある。また、下記で説明される、アルディスの米国特許第６８２． ０１７号を参照のこと。カメラではなくて、複写機械に用いるための２素子レン ズは、日本国特許公報第３−２４２６０８号に開示されている。同様に、ロース の米国特許第４，６４５．３１１号は、光学スキャナに用いるための非球面表面 を備えた２素子設計体を開示している。

３素子設計体としては、パーチルの米国特許第２，７２１．５０１号と、グレイ の米国特許第３．７８４，２８７号と、デ・ジャガーの米国特許第３．９６７゜ ８８４号と、非球面表面が用いられたサトーの米国特許第４．５４２，９６１号 と、および、初期のクック／ティラーの３重体およびその変更体がある。キング １１５頁を参照のこと。

対物レンズ系の中に結像素子、または、結像素子群を組み込むことは、下記の特 許、すなわち、ウエストファーエンの米国特許第３．１８５．０６１号および第 ３，３８８．６５０号、ローレントの米国特許第４．１７４．１５３号、ヤマダ の米国特許第４．３９４．０７１号、オーエン、Ｊｒ、ほかの米国特許第４゜４ ４３．０６７号、ワカバヤシの米国特許第４．６６９．８４８号、ニシイはかの 米国特許第４，７９１，４４１号、ナカヤマはかの米国特許第４．　８３０．　 ４７４号、タカセの米国特許第４，９１３．５３７号、および、オガヮほかの米 国特許第５，００５，０３８号に開示されている。ファインダに用いるためのこ の通常の形式の構成は、ワカミャの米国特許第４，８３２，４７０号に開示され ている。カメラの対物レンズに付加するために、非球面表面を用いた拡大レンズ は、べ一力の米国特許第３．６０４．７８６号に開示されており、および、短距 離動作のために補助レンズを用いることは、ノグチの米国特許第４，５０５，５ ６６号に開示されている。

また、アーネスト・アツベに１９０２年４月２２日に付与された米国特許第６９ ７．９５９号は、興味ある特許である。この特許は、非球面表面を用いて、風景 用レンズ（２重体と絞りが接着されている）の大きく離れた軸外の特性をどのよ うに改善できるかを考察している。

これまで種々の対物レンズ系か提案されているにも拘らず、構造が比較的簡単で 、カリ、低いコストで大量生産が可能な、レンズ系がなお要請されている。特に 、このようなシステムは、多目的の携帯用カメラの分野で必要である。この携帯 用カメラは個人または家庭で用いられると共に、広告の作成およびそれと同等な 用途のような、商業目的に用いられる。この商業目的では、品質が優れていてか つ小型の写真が有用であり、かつ、経済的である。

本発明はこの要請に応え、そして、本発明により、（＋）最少個数の素子しか在 さず、（２）低いコストで製造することができ、（３）大量生産されるカメラに 用いるのに適切な光学的性質および物理的性質を存する、対物レンズ系が得られ る。

２、設計原理 光学の基本原理から知られているように、球面表面を存する単純な単一のレンズ 素子でも、物体距離に共役な近軸像位置、および、等価焦点距離を有する。これ らは−緒になって、素子の１次の大きさの「ガウシアン」光学を構成する。回転 性のレンズ系に対し、大量生産を目指す実際的な対物レンズの通常の場合は、２ 次の収差は存在しない。

像の位置と像の寸法との両方の色による変動は、すなわち、縦の色収差と横の色 収差は、３次の大きさであると解釈することができる。単色の３次の近似として 、特に、物体点からの光線が光学系を透過した後像表面上で変わるときのＸおよ びｙ交点を表すべき級数展開に対し、事実上ゼロ、または少なくとも最適化され たゼロでない小さな値にまで小さくすべき条件を表す５個の独立な級数項の数学 的係数があるであろう。これらの「ザイデル」係数は、物理的な意味において、 球面収差、コマ収差、非点収差、フィールドの湾曲、および、歪み、に関係して いる。

関係するべき級数の展開は、物体距離と、もし存在するならば物体表面の曲率と 、物体点の軸外位置と、与えられた光線の入射瞳の中の交点または像空間の中の その等価なものと、および、これらと同等なものとを陽関数化することにより実 行することができる。したがって、与えられた光線の要求された体表面上のＸお よびｙ交点は、５個の変数のべき級数として与えることができる。これらの５個 の変数の中の１個の変数は、波長である。または、単色的ならば、４個の変数の べき級数として与えることができ、そして、もし回転的関係が用いられるならば 、３ｆｌｌの変数のべき級数としてさえ与えることができる。これらの変数は単 純であることかできる。例えば、入射瞳の中心から見た時の物体点の方向（２変 数）、および物体点からの光線の出射瞳の上でのＸおよびｙ交点であり、または これらの単純な変数の選定された関数で表すことができる。もし最も単純な方法 で数式化されるならば、設計の作業は物体点からのすべての光線を像点上の鮮鋭 な焦点に集めることである。像点の位置は厳密には望むところになく、受入れ可 能な許容度に従って、ｘ、　ｙ、およびＺ方向に変位を有するかも知れない。例 えば、像表面の中の横の変位は、ザイデルの条件の１つである歪みの性質におい て、ある程度許容することができる。

５次の近似ては、９つの単色収差が出てくるが、それに加えて、５つのザイデル の条件の色偏差と、縦の変位の中の像位置の２次的な色偏差と、倍率の、もし物 体面か無限遠にあるならば等価焦点距離の、２次的な色偏差とか出てくる。高次 のべき級数近似は多くの理論家により取り扱われているが、解が複雑であるので 光学的構造体を合成するよりは通常はむしろ解析するために高次の項を含む数式 を限定するものとなっている。

前記べき級数は、光学系の構造の基本的パラメータを含んでいる。多数個の表面 の曲率半径、これらの表面の軸の間隔距離、用いられる媒体の屈折率（一定の数 式で表わされる波長依存性を含む）、特定の表面が非球面、すなわち球面てない ときは、近似の次数に応じてこの表面の形状を定める非球面係数などである。

したがって、本発明の目的は、家庭用に、または汎用等にうまく用いることがで きる対物レンズ系を低いコストて製造するのに用いることができるような１組の パラメータを選定することである。

３、歴史的なレンズ設計 従来、いわゆる風景用レンズは、球面表面を備えた単一のメニスカス素子と、レ ンズ・バレル体の中の最適の位置にある絞りとが組み合わせられている。メニス カス素子は絞りの付近で通常の意味で湾曲している。開口比か、例えば、ｆ／１ ６またはそれ以下に非常に制限されていても、このような風景用レンズは歪みの 問題点を有している。絞りが前方にある場合、歪みはすっかりバレル形であり、 絞りがメニスカスの後方にあれば、歪みは針刺し形である。もし絞りが後方にあ れば、したがって、全長は小さくなる。さらに、フィールドの湾曲、色収差、非 点収差、球面収差の残留収差、および、コマ収差と、の妥協を行わなければなら ない。それにも拘らず、非常に多数の家庭写真が複雑な考察により最適化された ものの他にこのような単純化された対物レンズて作成されている。

本発明により、メニスカス素子の少なくとも１つの表面か非球面になることによ り、比較的小さな屈折率および中程度の分散特性を存するプラスチック材料に対 してさえ、光学的特性を改良することができることか分かった。最適な形状の非 球面を用いることにより、歪みが小さくなり、また非点収差か小さくなって平均 像表面を平坦にするのに十分なレベルに小さくなることが分かった。当業者によ く知られている近代的な製造技術により、プラスチック素子当たり少な（とも１ 個の非球面を用いることは大量生産においても実際的である。

下記で詳細に説明されるように、本発明の写真対物レンズは、１つ力沖央に配置 された絞りの前方にあり、他の１つが後方にあるような２つのレンズ群を存する 。したがって、一般的な用語でいえば、この対物レンズは、アルディス・レンズ （アルディスの米国特許第６８２．０１７号、１９０１年９月３日発行、を番地 ）に似ていると考えることができる。

中央絞りを取り囲む２個のメニスカス素子の対称的、または対称に近い対物レン ズは当業者には周知であり、そして多方面に利用されており、特に「遅いＪレン ズを用いることができる広角特性の媒体に対して用いられている。カール・ボー ル・ゴアツの米国特許第７０６，６５０号に開示されている周知の「ハイパーボ ンＪは、ｆ／６０のような高い開口比においてほぼ平坦な像表面の上に非常に広 い角度のフィールドを扱うことができ、この方式を利用する。この配列体の対称 性により、無限遠の物体距離に対してさえ、全くではないにしても、コマ収差の 大部分がなくなる。非常に制限的な中央絞りは、球面収差および縦の色収差を処 理可能な比率にまで小さくし、また残ったコマ収差をも小さくする。薄いハイバ ーボンの作動性は、個々のメニスカス素子の凹面表面と隣接する凸面表面とが光 学的にほぼ相殺することから生じ、そして、屈折力は、その屈折力は低いけれと も、部分的には凸面表面と凹面表面との間の間隔距離から、すなわち個々のメニ スカス素子の厚さから生ずる。最適化により、接線方向の像表面および半径方向 の像表面を平均のほぼ平坦な像表面にかつ相互に接近させる。

はとんど対称的な２重メニスカス形状が有する１つの困難は、主点および当然に 遠近中心がほとんどやや長いレンズ・バレル体の中にあることである。したがっ て、前方表面の頂点から像表面の軸上の点までの対物レンズの焦点距離全長は等 価焦点距離よりも大きい。その結果、通常、カメラ自体の小型化が達成されない 。実際、最近の携帯用カメラに対する１つの重要な要請は小型であることである 。また別の要請は前方表面および後方表面の有効開口か相対的に適度であること である。このことは、適切な視野で扱われるならば、メニスカスか中央絞り、前 方および後方からあまり離れることかできないことを意味する。

絞りの前に少なくとも１つの強いメニスカス部品を用いた非対称対物レンズは、 それは場合によっては唯一の単一の素子であるが、当業者にはまたよく知られて いる。この構造体は、ハイバーボンの前方素子のいくつかの特性を増強する。絞 りに向かい合い、かつ絞りから適度の軸距離にある内側凹面表面により、ある程 度縮少されたベツツヴアル和とメニスカス部品により全体として生ずる非点収差 のか減少が得られ、一方間時に、メニスカス部品の実質の厚さか遠方の物体から 入射する光線を結像するのに必要な正味のレンズ屈折力の大部分を保持する。け れども、これらの歴史的設計は、本発明により得られるような光学的特性を、低 いコストで達成することはできない。

発明の要約 本発明の一定の特徴に従い、本発明により（ａ）　レンズ系の絞りまたは開口の 物体側に存在し、（ｉ）正の光屈折力を有し、（ｉｉ）絞りまたは開口の前方に 近接して凹面表面を存し、（ｉｉｉ）少なくとも１つの非球面を有する第１群と 、 （ｂ）　絞りまたは開口の物体側に存在しただ２個の空気表面および正の屈折力 を有する単一の部品を有する第２群とを有し、かつ、この系全体か（ｉ）　約６ ０度を越えない全対角線視野を有し、（ｉｉ）　比較的平坦なフィールドまたは 弱い凹面のフィールドを有し、（ｉｉｉ）比較的小さな歪みを存し、 （ｉｖ）　横の色収差が少なくとも部分的に補正され、（ｙ）　分散屈折力の異 なるプラスチック材料で作成された少なくとも２個の素子を有し、その中の少な くとも１個の素子がプラスチックであるようなレンズ系が得られる。

ある実施例では、第２群は非球面表面を有する。池の実施例では、第２群は無限 遠からこの系の実効焦点距離の約４，０倍までの範囲の物体距離にわたって、こ の系を結像するための手段を有する。

この最も単純な形式では、このレンズ系はちょうど２個の素子を有する。この程 度の単純さてあっても、この系は特に横のカラーおよび歪みの補正（下記を見よ ）に関して優れた特性を達成する。これは、部分的には、厚い前方素子を用いた ことと、それらの分散のための材料の選定と、それらの順序との結果である。

厚い前方素子で、一方、強く正であるものは、実際にはない。事実、それと第２ 素子との間に介在する空ｒｍの中に、はぼ平行な光線束か存在することにより証 明されるように（例えば、第４Ａ図を見よ）、それはほとんどガリレイ望遠鏡の ように動作する。この系の屈折力は大部分か第２素子の中にある。

実際の絞りのまわりの厚い前方素子の形状または湾曲は、非球面表面を備えるこ とと相俟って、第２素子に非球面表面を使用するのと同じように収差の制御を支 援する。系全体を大量生産のために射出成形することができ、また後方素子の配 置は、後方素子が厚い前方素子よりもさらに正であるか装置全体よりは弱く正で あるから傾斜および偏心誤差に対して比較的鈍感である。

概観をすると、本発明の２素子実施例は、その後方にある実際の絞りのまわりに 湾曲した厚い前方望遠鏡素子を有し、さらにその後方により分散的でより屈折性 の正の素子が配置された、非対称系と考えることができる。

明細書の中に組み込まれ、明細書の一部分を構成する添付図面は、本発明の好ま しい実施例を示し、本明細書の説明と併せれば、本発明の原理を理解するのに役 立つ。もちろん、図面と説明の両方は例示のためのものであって、本発明の範囲 がこれらの実施例に限定されることを意味するものではないことを理解すべき第 １図〜第７図は、本発明に従って構成されたレンズ系の図面である。これらの図 面のおのおのにおいて、系の構成か図面のｒＡＪ図に示され、画角の関数として の残留する非点収差と歪みが「８１図に示され、３つの異なる波長においてフィ ールドにわたる位置の関数としての光線収差（ぼけ）が［６１図に示さ托画角に 対する近軸像表面におけるＭＦＴ（ｒ＝−８０インチ）が［ＤＪ図に示され、お よび、最良の焦点の像表面の位置のその正規位置または近軸位置からの変化に対 する、Ｉサイクル／ｍｍにおける変調のずれがｒＥｊ図に示される。

第８図は、本発明のレンズ系を用いることができる、折り畳み式リフレックス形 カメラの立体図である。この図面に示されているように、カメラは折り畳まれた 状態にある。

！９図および第１０図は、それぞれ展開された状態にある第８図のカメラの、立 体図および側面図である。

第１１Ａ図〜第１１Ｅ図は、クローズ・アップ・レンズを備えた第３図の実施例 を示した第１図〜第７図と同様な図面である。

第１表〜第７表は、第１■〜第７図に対応する実施例に対するデータを与えてい る。第８表は、第１１図に対応する実施例のデータを与えている。

一般的な用語でいえば、本発明の対物レンズ系は、中程度のスピード、例えばｆ ／８またはそれ以下のスピードを有し、フォーマットの対角線全長に対し６２度 より大きくない画角を有する。

図面および表から分かるように、この系は、分散の異なる２１１１１のプラスチ ック素子を有することかできる。１つの素子は中央絞りの前方に配置され、他の １つの素子は中央絞りの後方に配置される。これらのプラスチック素子のおのお のは、１個以上の非球面表面を有しない。必要な時、ガラスまたはプラスチック の付加素子を備えることができ、また後方の素子がガラスであることがてきる。

このレンズ系は、通常、写真フィルムと共に用いられるが、電子カメラや、赤外 線検出器、および、これらと同等な装置のような、他の形式または他の種類の感 光性記録媒体と共に用いることもできる。

このレンズ系は、系からの距離が等価焦点距離の少なくとも４倍にある物体を結 像するのに用いることを目標としている。この系は、内部で、かつ絞りのすぐ後 に配置された結像用装置を有することかでき、また全体として結像作用を行う対 物装置を用いることかできる。風景写真用、またはクローズアップ人物写真用、 または細密な技術的応用または芸術的応用に対する至近結像物体距離のためなど 、物体距離の作動範囲を大きくするために対物装置の外部または内部に補助レン ズを付加することかできる。

設計の全体についていえば、この系は中央絞りの前方に（通常のレンズの図では 、左側に）第１　（前方）レンズ群を存する。この場合、絞りに面した側の表面 は絞りに対して湾曲した凹面「空気」表面であり、第ルンズ群は少なくとも正の 結像屈折力を有する。したがって、この凹面表面を出て絞り付近を通過する近軸 光線束は収束し、それ自身が通常の形式の図面で右側の一定の位置に実像を生ず ることができる。例えば、下記で説明される第１実施例では、第ルンズ群（この 場合には、１個の素子である）の等価焦点距離（ＥＦＬ）は、対物レンズ全体の 焦点距離を単位として２．５５６である。この逆数、すなわち０．３９１が光屈 折力であり、この場合の系全体の光屈折力は１．０００である。

一般的な場合として、もし前方群の光屈折力が非常に小さいならば、後方群の正 の光屈折力はそれに応じて大きくなければならない。このような状況は、歪み補 正と、非点収差と、コマ収差と、さらに球面収差とにさえ不均衡を生ずる。もし 第１群の光屈折力が大き過ぎるならば、種々の補正の間に、再び不均衡が生ずる であろう。したがって、第１群（Ｋ、）の光屈折力の範囲は、レンズ系全体のＥ ＦＬに対し、約ｓ、ｏｏｏから約２．０００までの第１ｍの等価焦点距離の範囲 に対応して、レンズ系の全光屈折力の約０．２００と約０．５００との間になけ ればならない。

弱い正味の正の光屈折力を有する第１群は、強く正である後方群に対する補正器 として見ることができ、設計によるその組み合わせは、平坦な、またはほぼ平坦 な平均像表面を生ずる。この平均像表面を是適化し、カット・フィルムが供給パ ック体の中に順次に積層されている時、または感光表面か平坦である時、または なんらかの理由で感光表面が相対的にのみ平でである時、平均として存在し得る ような周知の非平面フィルム表面に適合することができる。

第１群は、入射瞳により定められる近軸光線束の直径を小さくする役割を果たす １つのメニスカス部品を存する。この部品は、次に望遠写真効果を有し、このこ とは結像装置の小型化に役立つ。したがって、もし近軸光線束の有効横断面が物 体空間の光線束の例えば８４％にまで小さくなるならば、その場合には、開口絞 りは小さく、第２群による光収束作用はさらに小さな光線束に対して作用し、装 置全体に対し必要な正の焦点距離を生ずる。後方焦点はまた小さくなり、それに よりカメラそれ自身の小型化が得られる。

例えば、第１実施例では、前方頂点から無限遠物体距離に対する焦点までの全体 の長さは、レンズ系全体のＥＦＬの０．９６１倍に過ぎない。このことは、対称 形２重メニスカス方式よりも、小型化に関して大幅に改善されることを表す。

絞りから焦点までの距離は、ＥＦＬの０．８７５倍である。このことは再び、前 方メニスカス部品を圧縮することから得られる小型化を再び強調する。

比較的厚い前方メニスカス部品は、レンズ系の収差をできるだけ小さくするため に、後方の正の群と組み合わせて用いられる。後方の正の群それ自身は、ぺ・ソ ッヴアル和に対し、強い正の（不十分に補正された）寄与をする。例えば第１実 施例では、後方群それ自身により、曲率−０，４６１のべ・ノツヴアル像表面が 得られる。この場合、正のベッツヴアル和は、負の曲率に対応する、すなわち、 光が左から右に進む通常のレンズの図において、左に対し曲率の中心を有する出 射瞳のまわりに湾曲した凹面表面に対応する。さらに詳細にいえば、第２群の接 線方向像表面は−２，４３７の曲率を有し、そして、半径方向表面の曲率は−１ ゜１２０である。

補正された前方メニスカス部品は、強く負の（過剰に補正された）非点収差を存 し、そして実際、わずかに負のベッツヴアル和への寄与を有する。組み合わせた 場合、平均フィールドは、必要な弱い円柱型凹面像（例えば、フィルム・パック 体の中の平均シートの曲率の対応する一８０インチの半径）と適切に一致し、性 能上ては近似的に非点収差が補正される。

本発明により、前方レンズ群は、フォーマットの寸法、レンズ系の焦点距離、実 効レンズ速度、レンズ素子に対する要求された材料、全体の複雑性、したがって レンズ系のコスト、などのような変量に対して適合した種々の形式を取ることが できる。要求された弱い収束と一致して、本発明により絞りの前方の構成の複雑 さおよび多数個の部品を許容するけれども、絞りの後方の構成は、その部品の内 部構成がどのようであっても、２個の［空気」表面だけを備えた１個の部品に厳 密に限定される。（前記で用いられたように、１個のｒＦＪＪは１個または複数 個の空気で隔てられた［部品Ｊを有する。ここで、１個の「部品」は、空気に接 する２個の表面を有し、１個または複数個の［素子ｊで構成される。）下記でさ らに詳細に説明されるように、絞りと後方部品との間に、結像装置を挿入するこ とがてきる。このような結像装置の挿入により生ずる小さな再調整を除いて、そ の池の点ては後方部品はその特性を保持する。したがって、結像装置に対する以 外は、本発明は小型性を改良する目的のために中央の厚さの全体が中程度であり 、かつ絞りまたは挿入された結像装置に隣接する「空気」表面を有する１個の後 方部品に限定される。この［空気１表面は、画角またはパラメータの他の組み合 わせに応じて、通常は凸面、またはせいぜい弱い凹面である。

後方部品の全体の厚さは、少なくともその「空気」表面の曲率を許容することが できるような妥当な値でなければならない。もしその部品が比較的絞りの近くに あるならば、下限は小さく、例えば開口比がｆ／１０のように中程度であればレ ンズ系全体のＥＦＬの０．０１倍の程度である。上限は、レンズ系のコストが過 度に増大するような多数個の接着された素子を用いることを避けようとすれば、 ＥＦＬの０．０５倍の程度である。この上限において、絞りまたは挿入された結 像装置があればこれに隣接しかつ向かい合った空気表面は平面になる傾向があり 、最後の空気表面は出射瞳の付近で強い凸面にあるいは多少湾曲する傾向がある 。また、この上限において、対物レンズの全長はカメラの小型構造のためにいく らか長くなる傾向かある。したがって、後方部品に対して厚さの範囲の中央値か ら下端に向けて操作することが通常好ましい。

同様に、小型化を達成するために、絞りに対して第１群の最後の空気表面および 後方部品の最初の空気表面の軸方向の変位は比較的小さく、それぞれの表面が絞 りの近くに配置される。前方群に対しては、そのセルの中のレンズ表面の周縁と シャッタおよび絞りの動作との干渉を防止するために、凹面が絞りから軸方向に 十分に変位していることを要求する。絞りは通常アイリスまたはそれと同等な限 定的でかつ可変な開口部を育する。通常、もし前方部品の絞りに隣接する後方表 面が絞りから中程度の距離にあるならば、その表面の強い負の曲率により最良の 結果が得られる。この表面はハイバーボンに対する場合のように、通常絞りの付 近で湾曲している。

通常、第１群は非球面を備えた少なくとも１個のプラスチック素子を有するであ ろう。最も簡単な場合には、もし付随するレンズ素子がプラスチックで作成され るならば、絞りに隣接しそして絞りに面した凹面表面にこの非球面を限定するこ とができる。

後方群に対して前方群とは異なる考察が適用される。絞りの後方に複雑な構造体 を存するレンズ設計が多いが、その多くは、リード・才）凹面表面を育し、広い 角度特性を達成しようとすると、対物レンズの全長および最後方の表面の透明な 開口部が大幅に大きくなる。本発明の目的のためには、絞りから後方部品のリー ド・オフ表面までの軸方向の変位を非常に大きくすることによるか、またはす− ド・オフ凹面表面を利用することによるかのいずれかにより、絞りの後方の収束 があまりに長く延ばされないことを小型化は要求する。本発明は、後方部品か比 較的薄く絞りの比較的近くにあるにもかかわらず十分に補正された光学的特性か 得られるという事実により先行技術から部分的に区別される。

定量的にいえば、絞りから後方部品の前方表面までの軸方向の隙間は、レンズ系 のＥＦＬの約０．０１５倍の最小値を存しなければならない。小型化を達成する ために、上限が約０．０５０倍に設定されることが好ましい。例えば、第１実施 例において、絞りと後方部品の前方屈折表面との間の軸方向の距離はレンズ系の ＥＦＬの０．０３８倍であり、これは０．０５０の限界の範囲内にある。応用に よってはさらに大きい値も許容されるが、通常本発明の大部分の応用に対しては ０．０５０の値が適切である。

後方部品に関して、全体の厚さと位置とに関する制限を考察する別の方法がある 。もし後方部品の前方表面を平面に近（引すようとすれば、これは凸面後方空気 表面の位置に関して重要である。この場合には、収束屈折力の大部分は凸面の最 後の屈折表面で決まる。出射瞳の付近に結果として生ずる強い曲率は、補正が十 分でない系の非点収差に対し、特に前方部品の収束が弱いときは、この表面の寄 与を小さくするのに好都合である。逆に素子が薄いときは、絞りからの軸方向の 距離は大きくなり、実際に前記の上限もしくは上限の近くになる。部品のこの屈 折力は、歪みの補正に関して好都合に作用する。すなわち内側屈折即ちバレル形 屈折に向って作用して、前方群の外側屈折または糸巻形屈折の全部でないにして も大部分を相殺する。歪みに対する補正は完全である必要はなく、用途に応じて 許容可能な糸巻形値に系全体を保持することができる。

後方部品の軸外の光屈折力に関して、さらに大きな空隙は過度に行われてはなら ない一種のレバー・アーム作用を生ずることに留意しなけれはならない。空隙か さらに大きくなり後方部品がさらに薄くなる時、広角の装置を除いて、後方部品 の第１空気表面はますます凸になる傾向があり、後方表面はさらに弱くなる傾向 かある。この結果は、絞りと後方部品との間に結像装置か挿入されても変らない 。

本発明によれば、前方群の中に少なくとも１個の非球面表面を用いることが好ま しく、後方部品には１個以上の非球面表面を用いないことか好ましい。非球面表 面の物理的形状に対する級数式の中の累乗項の非球面係数は、前方群と後方部品 との両方に対して付加的なパラメータとして作用する。この場合、最適化工程に より、好都合な小型化と小型化の１つの派生物としての比較的短いバレル長とが 得られ、特に前記の多くの低次の収差および高次の収差に対し改良された補正か 得られる。また、この装置の他の光学パラメータと共にこれらのパラメータによ り、構造の経済性と整合のエラーに対する不敏感性と焦点の熱的変動に対して比 較的に敏感でないことと、その他これらに同等な事項とを具体的な用途に応じて 大幅にまたは小幅に達成することができる。

カメラ対物レンズとして用いられる非球面を備えた先行技術によるプラスチック 系は、前記の風景用のプラスチックおよびガラスの単純な系が実際に有している ように、多くの場合に補正されない縦の色収差および補正されない横の色収差を 有する。

中央絞りを存する２重メニスカス系は、通常横の色収差に対して優れた補正が得 られる。即ち、大幅に外れた軸外の像は短いスペクトルであるよりはむしろ点状 であり、２重メニスカス形状は短くなく、また小型でさえない。本発明と同様に 、設計に比較的短い非対称バレルを使用するならば、横の色収差は、もし存在す るならば、大幅に軸から外れた角度において像の品質の劣化を来すことになるで あろう。ｆ／１０程度における縦の色収差の場合には、状況ははるかに許容的で ある。もし過度に行われるのでないならば、焦点深度の改良さえ得ることができ る。

したがって、本発明のある特徴に従い、レンズ系は縦の色収差を無視して横の色 収差を補正する。短いレンズ・バレルはまた、この点に関してを用であり、本明 細書に示された範囲および限界に従かう他の方法による設計の副産物と考えるこ とができる。さらに、前方および後方の材料の選定は作用である。

したがって、少なくとも最も単純な構成に対して前方群は主要光線（主要光線は 、実際の絞りの軸上の点を通るとして定められ、画角のおのおのに対して１つず つある。）の正味の外側分散を生じ、少なくとも最も単純な構成に対して後方部 品は内側の正味の分散を生ずる。材料とレンズの屈折力とレンズの位置との構成 により、視野にわたっての横の色収差に対する全く完全な補正か達成される。

しかし、後方部品が、後方部品の中の正素子に対し、最も単純な場合には孤立し て配置されるような強い分散能を備えた材料を有することか要請される。この要 請は、後方部品が絞りの近くにあるときには、ますます重要である。部分的に改 良するが不完全な補正も要求される像の品質に応じて許容されつるが、とにかく 本発明の目的に対しては、同等の単色補正により補正が全くされていない系に対 して得られるものと比べて、少なくともある程度は系に対する横の色収差を小さ くすることか通常要求される。

したかって、ＣＨＭまたはプレキンガラス（登録商標）のような分散か弱い材料 が後方部品の中の最も強い正の素子のために用いられる場合、特に後方部品が単 一の正の素子だけの最も単純な形式て構成される場合には、部分的であれ前記で 概要を説明した非対称対物レンズ形式の場合の横の色収差に対する補正は通常不 適当である。本発明の目的のためには、後方部品の中の正の素子として用いるた めに通常ある程度の分散性の材料に頼らざるをえない。成型可能なプラスチック か用いられる場合、ＡＮ（アクリロニトリル）、スチレン、または、ポリカーボ ネートのような実行可能な材料を用いることができる。１個または複数個のプラ スチック素子の上に非球面表面を組み込む目的のためだけならば、プレキシガラ ス（登録商標）またはＣＨＭを含むプラスチックの薄い接触素子により支援され た、球面表面を備えた分散性のガラス素子を後方部品が有する場合がまたあるで あろう。これらのすべての場合に、設計の目的は横の色収差をある程度顕著に減 少させることである。このような減少かない対物レンズは一般に本発明の一部分 と考えるへきてはない。

さらに、１貴方部品か高分散力と低分散力との少なくとも２つの材料で合成され て、得られる正味の作用によりハイパークロマティックと呼ぶことができるよう なものであるならば、正の素子に対する最も高い分散力の材料がより単純な非ハ イパークロマティックの組合せ体に使われるものほど分散的でなくても、横の色 収差に対する補正または減少を持続することが可能になる。このことは、ハイパ ークロマティックの対か絞りの近くに存在する場合にも成立する。後方部品の軸 上の位置および光屈折力に関する前記限界と一緒に考える時、本発明が、補正を 実行するため、また存在しない単一の物質の作用をシュミレートするための互に 接合されて光学的に接触した２個以上の素子を備えた系を存するのはこの理由の ためである。

要約をすれば、本発明の目的は、補正されない装置と完全にまたは部分的に補正 された装置とを比較するため、軸外角度とスペクトル・バンド幅に基づいて、そ うでない場合に要求される像点の像表面の中でのスペクトル広がりにより測られ る系全体の横の色収差の減少が少なくとも部分的に達成されることを要求するこ とである。

したかって、本発明の系は、バレル長と全長との両方の意味で小型であり、かつ 、単一の後方部品のみを有する形式の非対称形対物レンズを有する。この対物レ ンズは、ｆ／８またはさらに遅い中程度のスピードの系に対して改良された特性 か得られ、前記の後方部品と絞りとの間に結像装置を組み込むことかできる。

このような対物レンズは、非球面屈折力と構成の複雑さとに応じて、５％を越え ない歪みに対して受け入れ可能な補正能力を存する。

実用上の理由のために、任意に与えられたプラスチックの成形可能な素子は、複 数個の非球面表面を有するか、または、その２個の表面の中の１個より多くの表 面が非球面ではないか、のいずれかであるべきである。別の方法で実行するため には、すなわち、もし両方の表面を非球面に作成しようとすれば、通常は深刻な 調整不良に直面するであろう。特に高次の非球面項が存在するときは、それぞれ の非球面ゾーンの横方向の偏心か問題となるであろ九同様に、異なる材料の隣接 する素子の間で接触して接合された非球面表面を存するような設計は大量生産で は実行可能でない。したがって、本発明の目的のために、もし１個より多い非球 面表面か絞りの前方に（すなわち、絞りの長い共役側に）用いられるならば、ホ スト素子の空気表面に、任意に与えられた非球面を有する対応する数のプラスチ ック素子かあることになるであろう。一般に、紋りの前方の非球面表面の数を２ 個より大きくない数に限定することは、本発明の目的に対して十分である。用途 に応じて、特定の非球面表面かホスト素子の前方表面の上または後方表面の上の いずれかに存在するであろう。単一後方部品の場合、したがって２個の空気表面 のみを有する場合、これらの２つの表面の中のいずれか１つの表面か非球面であ るが通常は両方が非球面であることはない。

この対物レンズは、絞りの直ぐ後で、かつ前記の後方部品の直ぐ前に、一定の形 式の結像手段を挿入することによりさらに変更することができる。シャッタと後 方部品の後方表面の頂点との間の最大軸距離は増加しないが、その代わりに結像 手段の前記挿入のために絞りと後方部品の前方表面の頂点との間に十分な隙間か 残されるように指示される。結像手段については下記でさらに詳細に説明される 。

対物レンズの前方素子から後方部品まで光軸に沿って分離された非球面表面は、 それぞれの表面の上に非球面屈折力をゾーン毎に有するだけでなく、また相互の 間の相互作用で屈折光線に対しレバー・アーム効果を有する。非球面表面が十分 に離れていれば、いずれかの表面のゾーン毎の非球面屈折力が弱くてもよいが、 要求された任意の角度フィールドにわたる相互作用において屈折の強度に変動が 必要とされる。非球面表面が相互に接近しているときは、それぞれの係数は非常 に大きくなる傾向がよくあるが、通常はフィールドにわたっての変動は小さい。

さらに、非常に離れている高次の非球面項は、接線方向の像に対し、それに直角 な方向よりもさらに敏感に影響を与える傾向がある。半径外向き方向に周囲収差 量を有する像は、特にフィールドの中心から遠く離れているときは、像中心部に 一緒に引き寄せられるか、このことは、接線に対する結像効果が改良される一方 、像のスキュ一方向は半径方向に対する結像効果を部分的に改良するだけのまま である。補正されない収差が反対の傾向を存するときは時として補正の方位角方 向の変動は有用であることができるか、この様な場合は余りない。非球面表面か 絞りから比較的近い位置にあれば、像の種々の方位角において高次の項でも扱い やすいであろう。

本発明では、後方部品の単一の非球面は、もしあるとしても、いずれかは空気表 面であるであろう。絞りの前方には、この絞りに最も近い部品の上で、この部品 の前方表面または後方表面のいずれかの上に、少なくとも１個の非球面空気表面 があることが好ましい。

前記説明において、［空気表面」という用語が用いられた。携帯用カメラの対物 レンズは空気の中に浸されているのが通常である。空気は、通常地球の平均的表 面の上方または下方に高さと共にその密度が変動する。しかしながら宇宙技術で は、ある最大値からもし本当に真空が要求されるならばゼロという低い値までの 気体圧力の、乾燥窒素、または乾燥ヘリウム、または他のガスなど何らかの他の 気体媒体を用いることが必要であることが分かっている。明らかに、本発明の表 面の屈折作用は必要なわずかの再結像作用とスケールの較正とを除けばそれによ る影響を事実上受けず、また本発明の範囲内にある支配原理は事実上同じままで ある。したがって、「空気１表面という用語はここでは説明の都合上包括的な意 味で用いられており真空の場合ももちろん含まれる。特に、本明細書および請求 の範囲では、　［空気表面」および［空隙」という用語は本発明を実施する時に 用いられる真空および空気以外の他の媒体を包含するものと理解すべきである。

本発明の１つの重要な特徴は、絞りに隣接しかつ絞りの前方にある凹面表面が非 常に強く湾曲していることである。第１実施例（第１図の一連の図、および、第 １表）の場合、この表面の軸上の曲率（１／Ｒ）は系全体に対する光屈折力を１ ．０００として表すと７．６１である。このように強い曲率は、ｆ１５ないしハ イパーボンに対するようなｆ／６０程度の並の開口比を持った広角装置に対する 場合を除いて、カメラの対物レンズでは異常である。明らかに、絞りに隣接する 凹面表面の前方に少なくとも１つの強く正の補償用表面が存在しない限り、前方 群は前記で説明した弱い正味の正の屈折力を有することができない。

定量的にいえば、絞りに隣接しかつ前方にある凹面表面は、通常、系全体の光屈 折力を１．　０と表すと、代数符号は別にして約４．０から約ｌ０００の範囲内 の曲率を存するべきである。下記で説明される実施例では、この表面に対する範 囲は５．　１と７．７との間にある。さらに広い推奨される範囲により、より広 い画角あるいはより大きなｆ数から生ずる変動やレンズ表面とシャッタ作動部分 との間の隙間のような一定の特別の要請を許容するが、原理的な変更はなにも起 こらない。

第１実施例の特別の場合に、絞りの前方のレンズ群は、絞りに隣接しかつ非球面 である凹面表面を有するプレキシガラス（登録量ｅｌｌ）の単一のプラスチック 素子だけで構成される。これは、本発明の範囲内にある前方群の最も単純な形式 に近い。素子は、軸上の厚さが等価焦点距離の０．０６０であるように、比較的 厚く、前方表面は後方表面とほぼ同じ様に強く湾曲し、正味の屈折力はこれらの 表面の間の距離から生ずる。前記で説明したように、この単一の素子の正味の光 屈折力は０．３９１てあり、この素子の等価焦点距離は２．５５６である。通常 のレンズ図面で、実像が右方に形成される。

第１実施例の場合、絞りの後方にある単一の部品はスチレンの単一の素子だけで 形成され、この素子の後方表面は弱く湾曲しカリ非球面であり、この表面はわず かに凸である。プレキシガラス（登録商標）がこの単一の後方素子としてスチレ ンの代わりに用いられるときは、プレキシガラス（登録商標）の大きなＶ値また は小さな分散屈折力により著しい量の横の色収差が生ずるであろう。単一の後方 のプレキシガラス（登録商標）の正の素子は、絞りの前方のメニスカス素子の横 の色収差に対する反対の寄与を部分的に打ち消すけれども、補正は不十分である 。このような全部かプレキシガラス（登録商標）である装置の正味の横の色収差 を、定量的な意味において、横の色収差を定めるとして採用することができる。

例えば、赤波長と青波長との間の一定の軸外角度において、半径方向に測定され た要求された点像としての代わりに、短いスペクトルのように１つの像の半径方 向の広がりとして採用することができる。未補正の横の色収差は、レンズ開口部 をほぼゼロにまで抑制することができるとしても、主光線に対しても１つの欠陥 である。第１実施例のように後方部品に対してスチレンか用いられる時、短いス ペクトルの半径方向の広がりは事実上ゼロにまで小さくなる。

第３実施例（第３図の一連の図面、および、第３表）は、スチレンの代わりにポ リカーボネート、すなわちＰＣが用いられていることを除けば、全体的な性質か 第１実施例と密接に関連している。ポリカーボネートの分散屈折力はスチレンに 対するものとほぼ同じであり、それぞれのｎｕ値は２９．９　（ＰＣ）および３ ０．８（スチレン）である。比較のために示せば、プレキシガラス（登録商標） に対するｎｕ値は５７２であり、一方ＡＮに対するｎｕ値は約３４．９である。

したがって、３ＦＪの分散性プラスチック材料、すなわち、スチレン、ＰＣ，Ａ Ｎ。

の中のいずれかを用いることにより、プレキシガラス（登録商標）だけを用いた 場合に比べて横の色収差を受入れ可能な残留値にまで小さくするであろう。

横の色収差を小さくする、またはなくすことの必要性の一方で、後方素子の正の レンズに対し分散性の非常に大きい媒体を用いることは、系全体の未補正の縦の 色収差を増大させることに注目すべきである。また、多くの写真対物レンズと同 様に絞りの前方のレンズ群の中で分散性屈折力の異なる素子の入念な合成体が用 いられるならば、また多数個の強い素子が用いられるならば、後方素子にプレキ シガラス（登録量ｅｌ？Ｉ）を使用して得られる横の色収差の補正の程度に、縦 の色収差を小さくすることは可能である。けれども、このように入念に作り上げ られた構成体ではコストが余分にかかり、また複雑さも余分に増し、大量販売を 目指す経済的な写真用対物レンズに対する要請を満たすことはできない。

本発明の範囲内において、前方群の縦の色収差が全部ではないにしても部分的に だけ補正されることが目指され、後方部品の中の正の素子に対し分散性の媒体を 用いることが、系全体の縦の色収差を実際に増加させ得ることか考えられる。

分割ラインは、後方部品に対する分散性媒体の選択次第である。この場合、１つ のプラスチック媒体に対して１個より多い素子があるならば、または単一の素子 だけであるならば、前記の特定材料に対し中間点の付近で４４．０より大きくな いような、後方対に対する平均値を採用することができる。この中間点において 、系全体の縦の色収差が、前方群の中の入念な構成と材料の結果として、横の色 収差が実効的になくなると共に約５０％補正されるか、または、絞りの前方の素 子の群が縦の色収差に対して少しも補正されないときは横の色収差が約半分補正 されるかのいずれかである。

色収差の補正を別にして、前方群の構造の精巧さに対するまた別の理由がある。

プラスチックの成形された素子は経済的であり、大量販売に適している。けれど も、光学ガラスで作成された、したがって通常は球面表面を有するリード・オフ 素子を備える必要が少なくともある程度は存在する。携帯用カメラは、家庭環境 の中で、その前方表面が汚損され、磨耗され、または、腐食されるという乱暴な 取扱いを受けることが非常に多い。したがって、カメラによっては、第１実施例 または第３実施例に用いられた単純な素子で前方球面表面ガラス素子を付加する ことにより保護したものを有することが好ましくなる。レンズ・セルおよび他の 取付は用細部装置に関するコストをできるだけ低くするために、（１個の非球面 表面を有する）単一の随伴プラスチック素子を備えた１個のガラス素子が、第１ 実施例または第３実施例の比較的単純な場合に対するのと同じセルに適合したさ らに精巧な前方レンズ群を有することが好ましい。単一の素子の前方部品に対す るのと同じセルおよび取付は装置に適合するこのような２素子前方群は、必要に 応じて用いたり用いなかったりするので「ドロップ・イン」置き換えと呼ぶこと ができる。したがって、第２実施例および第４実施例（図面および表）は、設計 により、適切な形状のプレキシガラス（登録商標）第２素子と組み合わせてガラ ス前方表面を備えた第１実施例または第３実施例の「ドロップ・イン」等個体を 形成するようなガラス前方素子を有する。光学的特性はほとんど同じままであり 、前記のパラメータの範囲に影響する新しい原理はなにも導入されない。

本発明のいくつかの原理を取り込んだレンズ系は、絞りと後方部品の前方表面と の間に結像装置を挿入することによりさらに変更することができる。種々の形式 の結像方式か当業者に知られている。その中の最も古いものの１つは、物体表面 に対して共役な像がカメラの記録表面の上に結像されるようになるまで対物レン ズ全体を光軸に沿って物理的に移動することである。この種の結像方式は本発明 のレンズ系と共に用いて、近点である対物レンズの等価焦点距離の４倍から無限 遠までの連続範囲にわたって物体平面に対し結像を達成することができる。

前記て説明した対物レンズ全体の物理的移動の代わりに、結像手段を挿入するこ とができる。特に、小型であることとカメラの構造により、対物レンズの位置を 大幅に移動することは困難である。その代わり、ずっと小型の結像手段を挿入す ることができる。ガラスまたはプラスチックの光屈折力の弱い１個または複数個 の素子を直接に挿入することは当業者には知られているが、任意に与えられた物 体距離に一致するために、一度にただ１個だけを挿入することができる。このよ うな光屈折力の弱い素子を、偏心したホイールの上に配置することがでる。そし て、もしそれかプラスチックで作成されるならば、ディスクの角度設定に従って 複数個の交換可能な弱い素子を収容するための装置として成形することができる 。任意に与えられた物体距離に対し、絞りと後方部品との間の光軸上の所定の位 置に、対応する素子の中心が定められるであろう。もしプラスチックで作成され ているならば、物体距離に従って特性を改良するために、ディスク上の弱い素子 のおのおのに対し弱い非球面をまた用いることができる。このような非球面は許 容される。そしてこのような非球面は後方部品の１つの空気表面の前記で説明し た非球面と混同してはならない。

当業者に周知の結像のまた別の方式は、１対の板を挿入する方式である。この１ 対の板のおのおのは、例えば、１９７１年６月８Ｅｌｌこジエームス　Ｇ、ベー カに発行された米国特許第３．５８３，７９０号に開示されているように、外側 が平坦な光学表面を有し、絞りの直ぐ後の光軸上に密接に並べて配置される。こ の板の対の反対側の隣接した内側表面は非球面の形状を有する。この非球面の形 状は、一定のカットオフ項までＸおよびｙに関して非回転形の項の多項式で詳細 に記述される解析数学的表面で表される。この多項式は、カットオフがないなら ば、任意の必要な精度にまで数学的に要求された解析的表面を表すべき級数であ ることができる。この多項式は、純粋に回転形非球面表面に通常付随する非球面 と任意の光屈折力表面との通常の２次および高次の回転形の項を有することがで きる。

挿入されたレンズ・バレル体の通常完全に外側にある光軸から横方向に変位した 軸のまわりに前記板の一方または両方を偏心して回転をすることにより結像作用 が達成される。また別の装置は、前記板の一方または両方を横方向に滑動させる ことである。この滑動の際、板のおのおのの平坦な表面かそれ自身の面内に留ま っている。多項式の定量的な性質は、その応用に対して好ましいと思われる板の 結像のための移動の形式に応じて、結像範囲にわたって最適化される。

具体的な実施例および応用 第１図〜第７図は、本発明により構成された種々のレンズ系である。これらの図 面のデータは、それぞれ第１表〜第７表に示されている。これらの表に与えられ た寸法は、レンズのＥＦＬに対して規格化されている。レンズのこのＥＦＬの名 目値は１００ｍｍである。これらの表に示されている非球面係数は下記の式に用 いられる。

ｃｒ” ここで、ｒ’　＝ｘ”　＋ｙ”であり、Ｃは表面のボールにおける曲率、Ｋは円 錐定数（Ｋ＝−ｅ’）（第１表〜第７表のレンズに対し、これはゼロである。） 、Ａ、Ｂ、　Ｃ１および、Ｄは、それぞれ、４次、６次、８次、および、１０次 の変形項である。

概観すれば、第１図および第３図の実施例は本発明のレンズ系の２部品形式であ る。第１実施例は後方部品に対してスチレンを使用し、第３実施例はＰＣを使用 する。第２実施例および第４実施例はガラスで作成された前方素子と組み合わせ られた「ドロップ・イン」プラスチック・ガラスを使用する。第５実施例〜第７ 実施例は、本発明の原理を実行するためのさらに変更された実施例を示す。第５ 実施例では、フィールドが６２度まで増大する。第６実施例は、ガラスの前方素 子を有すると共に非常に小さな歪みを有する。第７実施例は、結像装置を有する 。

本発明の対物レンズ系の好ましい応用は、第８図〜第１θ図に示されているよう な折り畳み式リフレックス形カメラＩＯに関連した応用である。第１図には、折 り畳まれた状態のカメラＩＯが示されている。第９図および第１０図は完全に展 開されて撮影ができる状態のカメラ１０を示している。もしカメラ１０の底部が 水平に置かれるならば対物レンズはわずかに上を向く。このカメラには、インス タント・フィルム、すなわち、自己処理可能形フィルムを装填できることか好ま しい。このフィルムのフォーマットは、例えば２．１５Ｘ２．８フインチで、対 角線か３．５８６インチであることができる。

撮影する前に、カメラＩＯはシャッタ・ボタンを押すことにより作動され、物体 が２つのゾーンの中のいずれにあるかを自動的に決定し、そして次にそのゾーン に応じて物体か鮮鋭に再生される（下記参照）ことが確実に得られるために、対 物レンズ系を２つの可能な配置の中の１つの配置に設定する。

この両方の配置において、レンズ系は半フィールド範囲か１４．２５ＸＩ８゜７ ６度で半対角線が２３．０５度であるｆ／１０の最大口径を有することが好まし い。を効焦点距離は９９．１ｍｍであることが好ましい。歪みが３％以下である ことが好ましく、すべての収差による不鮮明さの直径がｏ、ｏｏｓインチ以下で あることが好ましい。

レンズ系は、ここで好ましいのは第７Ａ図〜第７Ｅ図および第７表の第７実施例 であるが２個のプラスチック素子を有することが好ましい。第１素子はプレキシ ガラス（登録商標）の成形体であり、非球面の後方表面を有する。この第１素子 の後に絞りか配置される。この絞りは、長方形の形状であることか好ましく、そ の長辺がカメラのＸ軸方向すなわち水平方位方向にあるよりは、ｙ軸方向、すな わちカメラの上下方向にあることか好ましい。

絞りの後に、それに隣接しおよび整合して、開口を有する１対の往復運動可能な 刃（図示されていない）が配置される。この往復運動可能な刃が開閉することに より露光か制御される。Ｘ方向では最大口径はｆ／４であり、一方、全体の平均 口径かｆ／１２であるために、Ｘ方向てはｆ／１０である。したがって、Ｘ方向 の最大値で動作するようにｆ／１０の指定が採用された。

この往復運動可能な刃の後にポリスチレンで作成された第２の正のレンズか配置 される。この第２レンズの第１表面は球面であり、第２表面は非球面である。

第２素子の後に、光路を折り畳むための平面鏡（図示されていない）が配置され る。この平面鏡の後にフィルム表面か配置される。フィルム表面は内側にわずか に湾曲している。すなわち、フィルム表面の端部がカメラＩＯの前方に向って曲 がっている。特に、フィルム表面はＸ−Ｚ面内て湾曲しており、カメラ光学系、 すなわち、対物レンズと湾曲したフィルム表面とを加えたもの、の全体の特性を 評価する際に、これを含めなければならない。これにより、フィールドの曲率を 補正するための対物レンズに対する要求が緩和されるからである。

第２の長い焦点距離の配置のレンズ系は、第１配置の２個の素子の間に介在する 空間の中に補助レンズを入れることにより達成される。このレンズはプレキシガ ラス（登録商標）で作成され、正味の負の屈折力を有し、光軸に沿って絞りとシ ャッタの刃の後に配置されることか好ましい。この素子は、もし必要ならば非球 面表面を有することかできるが、すべて球面であることか好ましい。この素子を 導入することにより、組合せ体の正味の屈折力は減少し、８フイートから無限大 までの焦点の範囲で、名目上１１フイートにそれを結像する。第３表のレンズ系 と共に用いるために、また別の使用法に対し焦点を越えて予め設定された像位置 に結像するための、例えば無限遠に結像するための、この結像レンズに対する適 当なデータは第７表に与えられている。この結像レンズの前方頂点は第７表の中 で絞りの後方０．０１２８に配置される。

前記で説明したように、このレンズの前方プラスチック素子はガラス・プラスチ ック組合せ体で置き換えることができる。ガラス素子は０ＨＡＲＡガラス・カタ ログからのＢＫ７ガラスで作成することができる。近接配置および遠隔配置の両 方において、ガラス・プラスチック対の後方の残りの光学装置は以前と同じであ る。また前記で説明したように、ガラス・プラスチック対はその外側の形状およ び寸法が全部がプラスチックで作成された場合のプラスチック前方素子の外側の 形状および寸法と整合するようにパッケージされることが好ましい。それにより 、製造の際「ドロップ・イン」置換え体としてそれを用いることができる。この ことは、プラスチック形の外側形状に精密に整合した容器の中に、ガラス・プラ スチック組合せ体の外側表面を封止することにより達成される。

全プラスチック形とガラス・プラスチック形の両方の場合、クローズ・アップ・ レンズを備えることができる。手動でかつ外部取付けであるこのクローズ・アッ プ・レンズはプレキシガラス（登録商標）で作成することができ、球面表面を有 することが好ましい。この素子はｆ／４０より大きくない開口部に用いられる傾 向があり、したがって、その形状はその屈折力と同じように決定的ではない。

それは、名目上１２インチにカメラを結像することができ、光学的性能よりは露 光エラーに大幅に依存する一定の範囲の焦点を有することができる。これは、露 光エラーが４乗の逆数として変動するからであり、露光エラーはこの距離範囲内 で大きく（小さな変動が、大きな露光エラーを生ずる）、一方結像エラーはあま り敏感でないからである。換言すれば、露光エラーは急速に顕著になり、存在す るかも知れないすべてのぼけを完全に圧倒するであろう。第３表のレンズ系と共 に用いられるクローズ・アップ・レンズに対する適切なデータは第８表に与えら れている。クローズ・アップ・レンズの後方頂点は第３表のレンズ系の前方頂点 の前にある。

本発明の特定の実施例か説明され、図面に示されたけれども、本発明の範囲内に おいて種々の変更実施例の可能であることは、当業者には前記説明からすぐに理 解されるはずである。例えば、前方群はガラスで作成することができ、後方群は 数値的に１０を越えるそれらのアツベのＶ値の差を存する成形可能プラスチック で作成することができる。本発明の範囲内には前記の特定の実施例だけでなくこ のような変更実施例および等価な実施例はすべて包含されるものと理解されなけ ればならない。

Ｉ　Ｏ，１３６９ ０，０６０４１，４９２５７，２ ２０，１３１４” ０、０２５７ ３　絞り ０、０３８０ ４　０、８４３ ０．０２０３　１．５９２　３０．８ ５　−１８．１８” ０．８１７” 全長＝０．９６１４ ４８．９°、無限遠物体距離 ｆ＝１．０００ °　非球面 （焦点まで） 非球面表面データ 表面　Ａ　Ｂ　ＣＤ ２　０．３４５刈０”　０．１２１ＸＩＯ°　０．１８０ＸＩＯ−’　０．２７ ７Ｘ］０”５−０．４８１ｘ１０＠−０，１０８ｘｌＯ’　−０，３５１ｘｌＯ −”　−０，６０９ｘｌＯ−’第２表 １　０、１３６３ ０．０２２１　＋、５１６　６４．１ ２　０．１６３１ ０、００１０ ３　０、１６６４ ０．０３７４　＋、４９２　５７．２ ４　０、１３１５゜ ０、０２５７ ５　紋り ０．０３８１ ６　０、８４４０ ０．０２０３　１．５９２　３０．８ 全長＝　０．９６１６ ４８．９°、無限遠物体距離 ｆ＝１．０００ “　非球面 °０　後方焦点、無限遠物体距離 （焦点まで） 非球面表面データ 表面　Ａ　Ｂ　ＣＤ ４０．３５４ｘｌＯ”　０．＋３６ｘ１０°　０．７２５ｘｌＯ−’　０．２７ ５ｘｌＯ”？　−０，４７９Ｘ１０°　−０，ｌ０８ｘｌＯ’　−０，３４９ｘ ｌＯ−”　−０，６０５ｘｌＯ−’第３表 １　０．１３５１ ０．０６１０　１．４９２　５７．２ ２　０、１２９７゜ ０、０２６０ ３　絞り ０、０３８４ ４　０、７６２８ ０．０２０５　１．５８６　２９．９ ５　１０．５０゜ ０．８１１” 全長＝　０．９５６９ ４９．４°、無限遠物体距離 ｆ＝１．ｏｏＯ °　非球面 （焦点まで） 非球面表面データ 表面　Ａ　Ｂ　ＣＤ ２　０．３７０Ｘ１０’　０．１１５Ｘ１０＠Ｏ，！６７ＸＩＯ−”　０．２５ ２ＸＩＯ”５　−０．６７６ｘ１０°　−０，ｌ０２Ｘ１０’　−０，３２６Ｘ ＩＯ−”　−０，５５４ＸｌＯ−’第４表 １　０．１３７８ ０、０２２３　１．５１６　６４．１ ０、００１０ ３　０．１６７０ ０．０３７８　Ｊ、４９２　５７．２ ４　０．１３３２゜ ０、０２６０ ５　絞り ０、０３８５ ６　０、８６９４ ０．０２０５　１．５８６　２９．９ 全長＝０．９６０１ ４９．４°、無限遠物体距離 ｆ＝１．０００ ６　非球面 ＃＃　後方焦点、無限遠物体距離 （焦点まで） 非球面表面データ 表面　Ａ　Ｂ　ｃ　Ｄ ４　０．３４６ｘｌＯ”　０．１２９ｘｌＯ’　０．６７１ｘｌＯ−”　０．２ ４９ｘｌＯ”７　−０．６９５Ｘ１０°　−０，９４３ＸＩＯ’　−０，３２３ ＸＩＯ−”　−０，５４８ＸＩＯ−’第５表 １　０．１４４２ ０．０６２７　１．４９２　５７．２ ２　０．１４４８゜ ０、０２９５ ３　絞り ０、０４３８ ４　１．１０８２ ０．０１５１　１．５８６　２９．９ 全長＝０．９６２１ ６２°、無限遠物体距離 ｆ＝１．０００ ０　非球面 ０　後方焦点、無限遠物体距離 （焦点まで） 非球面表面データ 表面　Ａ　Ｂ　ＣＤ ２　０．３２３刈０”　０．１１７ｘｌＯ１ＩＯ，１６７刈０−’　０．２５３ ＸＩＯ”５　−０．＋３６ｘ１０°　−０，４３９ＸｌＯ’　−０，３２７ＸＩ Ｏ−’　−０，５５６Ｘ１０−’第６表 １　０．１６５９ ０．０３３９　＋、６２＋　６０．３ ２　０、２０７０ ０．００１！ ３　０、２０９２ ０．０１６１　１．４９２　５７．２ ４　０．１５１１” ０．０４１６ ５　絞り ０．０４１０ ６　−０．５８３１ ０．０２１８　１５８６　２９．９ 全長＝１．０２９５ ５２．２°、無限遠物体距離 ｆ＝１．０００ ０　非球面 ８°　後方焦点、無限遠物体距離 （焦点まで） ４　０．２８１ｘｌＯ’　０．２３４ｘｌＯ’　０．４５３ｘｌＯ−’　０．２ ２５ｘｌＯ−”７　−０．４３９ｘｌＯ’　−０，８７７ＸＩＯ’　−０，２４ ７ｘｌＯ−’　−０，４８９ｘｌＯ−”第７表 表面番号　半径　分離距離　ｎ（ｄ）　ｎｕｌ　０．１３５１ ０．０６１０　１．４９２　５７．２ ２　０、１２９７゜ ０、０２６０ ３　絞り ０、０１２８ ４　−２６６．１” ０．０１２８　１．４９２　５７．２ ５　平面 ０．０１１９ ６０．７６２８ ０．０２０５　１．５８６　２９．９ 全長＝　０．９５８３ ４９．４°、無限遠物体距離 ｆ＝１．０００ １　非球面 ０　後方焦点、無限遠物体距離 （焦点まて） 非球面表面データ 表面　Ａ　Ｂ　ＣＤ ２　０．３７０ｘｌＯ”　０．１１５ｘｌＯ’　Ｏ，１６７ＸＩＯ−”　０．２ ５２ｘｌＯ”４　０．５３２ｘｌＯ’　０．２１１ｘ１０°　０．１３５ｘｌＯ −’　０．１４８ＸＩＯ−’７　−０．６７６　ｘ　１０°　−０，１０２ｘｌ Ｏ’　−０，３２６ＸＩＯ−’　−０，５５４ＸＩＯ→第８表 １　０．２８５６ ０．０１７＋　１．４９２　５７．２ ２　０．３３１３ ０、０４５３ ３　０、１３５１ ０．０６１０　１．４９２　５７．２ ４　０．１２９７＠ ０、０２６０ ５　絞り ０、０３８４ ６　０、７６２８ ０．０２０５　＋、５８６　２９．９ ７　１０．５０’ ０、８８５５゜ ｆ＝１．ｏｏＯ °　非球面 ０′　後方焦点（体表面まで、クローズ・アップ物体距離＝３．０７５Ｌ）非球 面表面データ 表面　Ａ　Ｂ　ＣＤ ４　０．３７０ｘｌＯ”　Ｏ，ｌｌ５ＸＩＯ’　Ｏ，１６７ＸＩＯ−”　０．２ ５２Ｘ１０”？−０．６７６Ｘ１０＠−０，ｌ０２ＸＩＯ’　−０，３２６Ｘｌ Ｏ−”　−０，５５４Ｘ１０−″Ｏ Ｃ（ 鄭 侃 特表千７−５０５４８７　（１１１） 、　−ＰＣＴＡＩＳ　９３１０１４３６フロントページの続き （７２）発明者　パン　タツセル、ジョンアメリカ合衆国　０１７４２　マサチ ューセッツ州コンコード、レンジ　ロード　１３３

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．半対角線長がＤ１／２である平面または弱い凹面の記録表面の上に像を作成 するのに用いられ、かつ、（ｉ）等価焦点距離ｆｏと、（ｉｉ）光屈折力Ｋｏと 、（ｉｉｉ）絞りまたは開口部とを有する、レンズ系であって（ａ）前記絞りま たは開口部の物体側に配置され、かつＫｏの約０．２倍から約０．５倍までの範 囲内にある正の光屈折力Ｋ１を有し、かつ前記絞りまたは開口部の前方でかつ隣 接して凹面表面を有し、かつ前記凹面表面が球面ならば曲率半径がそして前記凹 面表面が非球面ならば中央の曲率半径がｆｏの約０．１倍から約０．２５倍まで の範囲内にあり、かつ前記凹面表面の頂点、すなわち、前記、凹面表面の軸上の 点が、前記絞りまたは開口部の軸上の点から前記レンズ系の光軸に沿ってｆｏの 約１／２０倍より大きくない距離以内にある第１群と、（ｂ）前記絞りまたは開 口部の像側に配置され、かつ１個または複数個のレンズ素子を備えた単一の部品 を有する第２群であって（ｉ）ただ２個の空気表面と、 （ｉｉ）正の屈折力と、 （ｉｉｉ）前記絞りまたは閉口部の軸上の点の後方の軸上で、ｆｏの約１／２０ 倍より大きくない距離にある、前方頂点と、（ｉｖ）ｆｏの約１／２０倍より大 きくない軸上の厚さと、（ｖ）前記絞りまたは開口部に隣接する前方表面であっ て、もし前記前方表面が球面であるならばその曲率が、もし前記前方表面が非球 面であるならばその中央の曲率が、Ｋｏの約−２．０倍から約＋１．５倍までの 範囲内にある前記前方表面とを有する前記第２群と、 を有し、かつ、前記レンズ系が （ｉ）約６２度を越えない全対角線面角を有し、（ｉｉ）任意の方位角において Ｋｏの約０．１倍を越えない大きさの平均フィールド曲率を有し、 （ｉｉｉ）Ｄ１／２の約５％を越えない歪みを有し、（ｉｖ）横の色収差が少な くとも部分的に補正され、（ｖ）分散屈折力の異なる材料で作成され、かつその 中の少なくとも１個がプラスチックである少なくとも２個の素子を有する、前記 レンズ系。
2. ２．第１項記載のレンズ系において、 （ａ）前記レンズ系の第１表面の頂点から像空間の中の焦点までの全軸長が、外 部付加装置を除外して、無限遠の物体に対しｆｏの約１．０３０倍を越えないこ とと、 （ｂ）前記レンズ系の第１表面の頂点から像空間の中の共役焦点までの全軸長が 、外部付加装置を除外して、物体表面の軸上の点から軸に沿って第１レンズの頂 点までの距離として定められた物体距離が小さいがしかしｆｏの約４倍よりも小 さくない場合にｆｏの約１．３６５倍を越えないことを特徴とするレンズ系。
3. ３．第２項記載のレンズ系において、前記レンズ系の第１表面の頂点からその後 方表面の頂点までの全軸長が、外部付加装置を除外して、約０．１６５ｆｏを越 えないレンズ系。
4. ４．半対角線長がＤ１／２である平面または弱い凹面の記録表面の上に像を作成 するのに用いられ、かつ、（ｉ）等価焦点距離ｆｏと、（ｉｉ）光屈折力０と、 （ｉｉｉ）絞りまたは開口部とを有するレンズ系であって、前記レンズ系が、（ ａ）前記絞りまたは開口部の物体側に配置され、かつＫｏの約０．２倍から約０ ．５倍までの範囲内にある正の光屈折力Ｋｌを有する第１群であって、前記第１ 群が （ｉ）前記絞りまたは開口部の前方でかつ隣接した凹面表面であって、前記凹面 表面が球面ならば曲率半径がそして前記凹面表面が非球面ならば中央の曲率半径 がｆｏの約０．１倍から約０．２５倍までの範囲内にあり、かつ前記凹面表面の 頂点、すなわち、前記凹面表面の軸上の点が前記絞りまたは開口部の軸上の点か ら前記レンズ系の光軸に沿ってｆｏの約１／２０倍より大きくない距離以内にあ る前記凹面表面と、 （ｉｉ）少なくとも１個の非球面表面と、を有する前記第１群と、 （ｂ）前記絞りまたは開口部の像側に配置され、かつ２個の分離した部分群を有 する第２群と、 を有し、かつ、 前記２個の分離した部分群の中の第１部分群が、物体表面の軸上の点から軸に沿 って前記レンズ系の長い共役側の第１レンズ表面の頂点までの距離を物体距離と して、無限通からｆｏの約４．０倍までの物体距離の範囲にわたって、前記レン ズ系を全体として結像するための結像装置を有し、かつ、前記２個の分離した部 分群の中の第２部分群が、１個または複数個のレンズ素子を備えた単一の部品を 有し、かつ、前記単一の部品が（ｉ）ただ２個の空気表面と、 （ｉｉ）正の屈折力と、 （ｉｉｉ）前記絞りまたは開口部の軸上の点の後方の軸上で、ｆｏの約１／２０ 倍より大きくない距離であって前記２個の分離した部分群の中の第１部分群をそ の中に完全に含む距離にある前方頂点と、（ｉｖ）ｆｏの灼Ｉ／２０倍より大き くない軸上の厚さと、（ｖ）もしそれが球面であるならばその曲率が、もしそれ が非球面であるならばその中央の曲率が、Ｋｏの約−２．０倍から約＋１．５倍 までの範囲内にある前方表面と、 を有し、かつ前方レンズ系が （ｉ）約６２度を越えない全対角線画角を有し、（ｉｉ）任意の方位角において Ｋｏの約０．１倍を越えない大きさの平均フィールド曲率を有し、 （ｉｊｊ）Ｄ１／２の約５％を越えない歪みを有し、（ｉｖ）横の色収差が少な くとも部分的に補正され、（ｖ）分散屈折力の異なるプラスチック材料で作成さ れた少なくとも２個の素子を有する、 レンズ系。
5. ５．第４項記載のレンズ系において、 （ａ）前記レンズ系の第１表面の頂点から像空間の中の焦点までの全軸長が、外 部付加装置を除外して、無限遠の物体に対しｆｏの約１．０３０倍を越えないこ とと、 （ｂ）前記レンズ系の第１表面の頂点から像空間の中の共役焦点までの全軸長が 、外部付加装置を除外して、物体距離が小さいけれどもｆｏの約４倍よりも小さ くない場合にｆｏの約１．３６５倍を越えないことを特徴とするレンズ系。
6. ６．第５項記載のレンズ系において、前記レンズ系の第１表面の頂点からその後 方表面の頂点までの全軸長が、外部付加装置を除外して約０．１６５ｆｏを越え ないレンズ系。
7. ７．第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、または、第６項記載のレンズ系 において、前記第１群が単一の素子を有するレンズ系。
8. ８．第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、または、第６項記載のレンズ系 において、前記第２群の前記単一の部品が非球面表面を有するレンズ系。
9. ９．第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、または、第６項記載のレンズ系 において、前記第２群の前記単一の部品の前方表面が前記絞りまたは開口部の方 向に凸であるレンズ系。
10. １０．第１項記載のレンズ系において、分散屈折力の異なるプラスチック材料で 作成された少なくとも２個の素子を有するレンズ系。
11. １１．第１項記載のレンズ系において、第１表に規定されたデータを事実上満た すレンズ系。
12. １２．第１項記載のレンズ系において、第２表に規定されたデータを事実上満た すレンズ系。
13. １３．第１項記載のレンズ系において、第３表に規定されたデータを事実上満た すレンズ系。
14. １４．第１項記載のレンズ系において、第４表に規定されたデータを事実上満た すレンズ系。
15. １５．第１項記載のレンズ系において、第５表に規定されたデータを事実上満た すレンズ系。
16. １６．第１項記載のレンズ系において、第６表に規定されたデータを事実上満た すレンズ系。
17. １７．第１項記載のレンズ系において、第７表に規定されたデータを事実上満た すレンズ系。
18. １８．第１項記載のレンズ系において、第７表に規定されたデータを事実上満た すクローズ・アップ・レンズを前記第１群の前方に有するレンズ系。