JPH09101456A

JPH09101456A - 対物レンズ系

Info

Publication number: JPH09101456A
Application number: JP8157997A
Authority: JP
Inventors: Iain A Neil; イエイン・エイ・ニール
Original assignee: Panavision International LP
Current assignee: Panavision International LP
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1997-04-15
Also published as: CA2178787A1; AU5605596A; EP0750205B1; DE69619304D1; EP0750205A1; DE69619304T2; US5638215A; AU699945B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低重量で、比較的安価で、温度特性が無く、
優秀な多色光学性能を有する可視波長帯域用の大口径、
高性能、長焦点距離の光学系を提供する。【解決手段】液体レンズ要素Ｃ，Ｅは、温度感受性が
高い屈折率と、部分的に異常又は高度に異常のいずれか
少なくとも一つである分散とを持つ、可視伝達性の光学
液体である。固体レンズ要素Ｂ，Ｄ，Ｆのうちの２つ
は、温度感受性が無い屈折率および膨張と、正常な分散
とを持つガラス材料から作られ、残りの第３の固体レン
ズ要素は、温度感受性が緩やかな屈折率および膨張と、
部分的に異常な分散とを持つガラス又は結晶材料のいず
れか少なくとも一つから作られている。光学系６０は、
レンズ要素の屈折率、分散および膨張によって導入され
る色および熱収差と、支持アセンブリ４３の膨張によっ
て引き起こされる変位とが、液体レンズ要素Ｃ，Ｅと上
記第３の固体レンズ要素とによって補償されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カメラその他の
類似物のための光学対物レンズ系に関する。より詳しく
は、固体レンズと液体レンズとの組合せを用いた大口
径、高性能、長焦点距離のレンズ系に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】映画
撮影用のような高性能光学系は、優秀な多色光学性能お
よび無温度特性を要求する。これまで、可視波長帯域用
の大口径、高性能、長焦点距離のレンズ系は、長さ、容
積、重さ、コスト、および大寸法の原材料、特に異常分
散特性を有するガラスの入手可能性に関する実際的な問
題によって制限されてきた。反射屈折光学レンズは全体
の長さにおける大幅な減少を正に提供するが、それらは
物体の焦点外のドーナツ状の像を生ずるという欠点を有
している。それは、映画撮影、高品位テレビジョン
（“ＨＤＴＶ”）および次世代テレビジョン（“ＡＴ
Ｖ”）を含む多くの用途で、不自然で、視聴者の気を散
らし又は精神をかき乱すものでさえある。これに比較し
て、望遠レンズは、長さと容積に関して合理的なコンパ
クトさを提供するが、前部対物群に多数のレンズ要素を
要する。これらの要素は、大重量となることは別とし
て、コスト高で、入手可能性が制限された又は大寸法の
ものが入手できない異常分散ガラス又は結晶材料の使用
を必要とする。要求されるレンズ要素の量を減少させる
ために、前部対物群に非球面を用いることができるが、
非球面は製造するのが困難で、コスト高で、異常分散材
料の必要を無くすわけではない。時に異常分散液体（Ａ
ＤＬ）と呼ばれる、異常および高度に異常な分散特性を
有する液体光学材料は、異常分散ガラス及び結晶を用い
ることの代わりを提供する。しかしながら、液体レンズ
要素は、固体要素によって支持され、封じられることを
必要とする。例えば２つのガラス要素の間で、ガラス／
液体／ガラスセル内にである。このセルは、特に前部対
物群に配置されたとき、その要素の大口径のために、大
重量となる。仮に２つの補償用ＡＤＬが採用されたと
き、その重量は増加し、２つのガラス／液体／ガラス要
素分以上になる。加えて、液体光学材料は、固体レンズ
材料に比して、温度変化によって屈折率が大きな変化を
示す傾向がある。それは、色収差制御の喪失と同様に焦
点ボケ（ｄｅｆｏｃｕｓｉｎｇ）を引き起こし、上昇及
び下降された温度で液体レンズ系を使えなくする。

【０００３】そこで、この発明の一つの目的は、低重量
で、比較的安価で、温度特性が無く、優秀な多色光学性
能を有する可視波長帯域用の大口径、高性能、長焦点距
離のレンズ系を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のレンズ系は、２つの液体レンズ要素、可
動の第１の焦点調節レンズ群団、可動の第２の焦点調節
レンズ群団、および、内部に光学絞り又はアイリスを収
容する静止した補助レンズ群団を、共通の光軸上に全て
１列に並べて合体させた静止した望遠対物レンズ群団を
備えている。単体で球面を持つ第１の対物レンズ要素
と、５枚玉レンズおよび単玉レンズによって形成された
後部望遠レンズ群団とを含む望遠対物設計配置のお陰
で、この系はコンパクト、安価、かつ低重量である。

【０００５】２つの独立に可動の焦点調節レンズ群団
は、無限遠距離から接近した物体対像焦点距離までの焦
点範囲にわたって、物体対像倍率比が３：１未満で、一
定の開口で連続的な焦点調節を提供する。

【０００６】２つの液体要素は、それらの高度に異常な
分散のせいで、光学的屈折力が低く、それ故、この系の
単色収差バランスにはあまり影響しない。しかしなが
ら、この系は色収差については良く補正される。さら
に、２つの液体レンズ要素が逆の屈折力を持つため、そ
れらは、主に液体材料の温度による屈折率のかなり大き
い変化によって引き起こされる、熱によって誘起された
焦点ボケおよび収差変動について、全体としてこの系を
実質的に補償および補正する。５枚玉レンズ群は、３つ
のガラスと２つの液体との５つの要素によって形成され
るけれども、非常に薄い液体レンズ要素は５枚玉レンズ
の全体重量には殆ど寄与しない。第１の対物レンズ要素
から最も遠い、５枚玉レンズのうちの後部要素は、少し
異常な分散と温度による屈折率変化とを示すガラス又は
結晶材料から作られるのが望ましく、これにより、この
系に、全動作温度でより一貫したレベルの高性能を与え
る。上記５枚玉レンズのうちの２つの液体要素および１
つの後部要素は別として、この系の全ての残りの要素
は、低コストで、様々な販売人から容易に入手可能であ
る標準的なガラスその他のタイプの材料から作られ得
る。

【０００７】この発明の別の目的は、２つの異常分散液
体要素と１つの部分的異常分散ガラス要素とを用いるコ
ンパクトな望遠対物レンズ構造を持つ大口径、高性能、
長焦点距離のレンズ系を提供することにある。この発明
のさらに別の目的は、低重量、低コストで、無限遠の物
体距離から最小焦点距離まで、物体対像倍率が３：１未
満の接近した焦点調節能力を備えた長焦点距離レンズ系
を提供することにある。この発明のさらに別の目的は、
像焦点の一定性と、物体対像焦点距離の拡張範囲にわた
る質との両方について実質的に温度特性が不変に無い長
焦点距離レンズ系を提供することにある。

【０００８】この発明の他の目的と利点は、好ましい実
施形態についての以下の記載と添付図面とから明らかに
なる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施形
態を、添付の図面および表を用いて設計例によって説明
する。

【００１０】図１に示すように、光学系６０は対物レン
ズ配置４７を備えている。この対物レンズ配置４７は、
光軸４０上に１列に並んだレンズ群団４８，４９，５４
内に複数の球面レンズ要素を有している。そこでは、屈
折面１，２を有する屈折力が正で静止した第１の望遠対
物レンズ要素“Ａ”が、物体空間４１内の物体面ＯＰか
ら光線を集めて、屈折力が負で静止した第２の望遠対物
レンズ群５０へ上記光線を中継する。この第２の望遠対
物レンズ群５０は、屈折力が正で軸方向に可動の第１の
焦点調節群５２へ上記光線を中継する。この第１の焦点
調節群５２は、屈折力が負で軸方向に可動の第２の焦点
調節群５３へ上記光線を中継する。この第２の焦点調節
群５３は、屈折力が弱く静止した補助レンズ群５４へ上
記光線を中継する。この補助レンズ群５４は、像空間４
２内の像面３４に実像を生成する。像面３４におけるこ
の実像は、常套的手法で、カメラその他の類似物内のフ
ィルムによって受けられる。図面に描かれたレンズ要素
の形状は、以下に議論する予定の、表５〜８に開示され
た正確な形状、半径、厚さおよび寸法の一般的な代表例
にすぎない。図１，３（部分図３Ａ，３Ｂおよび３Ｃを
含む）は、レンズ要素Ａの前部近傍から光学系６０を通
り像面３４まで延びる代表的な光軌跡線を含んでいる。

【００１１】第２の望遠対物レンズ群５０は、図２に拡
大して詳細に描かれているような、屈折面３，４，５，
６，７，８を持つレンズ要素Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを有す
る５枚玉（quintuplet）レンズ小群５１と、屈折面９，
１０を持つ単玉（singlet）レンズＧとを備えている。
参照の便宜のために、２つの液体レンズ要素ＣおよびＥ
の各々の２つの屈折“面”が、その液体を包含する固体
レンズ要素の屈折面と同じ参照数字によって示されてい
るということが注目されるべきである。何故ならば、固
体レンズ要素Ｂの後面４は液体レンズ要素Ｃの前面４で
あり、液体レンズ要素Ｃの後面５は固体レンズ要素Ｄの
前面５である等のように、液体レンズ要素の屈折面は固
体レンズ要素の屈折面と一致し、同一の広がりを持つか
らである。これにより、５つのレンズ要素の１０個の屈
折面のための６個の数字３〜８だけが存在する。レンズ
要素ＣおよびＥは、以下により詳細に述べるように異常
分散液体（ＡＤＬ）として知られる液体光学材料からな
り、レンズ要素Ｂ，ＤおよびＦは固体レンズ材料からな
る。液体レンズ要素Ｃは固体レンズ要素ＢとＤとの間に
溜め込まれ、液体レンズ要素Ｅは固体レンズ要素ＤとＦ
との間に溜め込まれている。５つのレンズ要素が常套的
手法で分離不可能に組み立てられて、５枚玉（すなわち
５つの集積レンズ）のレンズ小群５１を形成している。
液体レンズ要素ＣおよびＥ用の液体材料は、それらの代
表的な光学的特性について相補的または自己補償的であ
るように選択される（系の光学的特性と同様に）。特
に、液体レンズ要素Ｃは、カージレ研究所株式会社（Ｃ
argille Ｌaboratories，Ｉnc．）、セダー・グロー
ブ、ニュージャージ州、アメリカ合衆国によって製造さ
れ、ロックヒード・マーチン（Ｌockheed Ｍartin）に
よってコードＮｏ．６４２１３４の下で販売されている
ＡＤＬのような、色補正を備えたＡＤＬであるのが望ま
しい。しかしながら、液体レンズ要素Ｃ用のそのＡＤＬ
は、ガラスレンズ材料と比べると、温度変化に応じて実
質的な焦点ボケを引き起こす特性も有している。よっ
て、液体レンズ要素Ｅ用のＡＤＬには、温度変化によっ
て液体レンズ要素Ｃによって引き起こされる焦点ボケを
補償する光学的屈折力を備えるように、カージレ研究所
株式会社によって製造され、ロックヒード・マーチンに
よってコードＮｏ．２９５９９０の下で販売されている
ＡＤＬのようなものが選択される。しかしながら、液体
レンズ要素Ｅ用のそのＡＤＬは、レンズ要素Ｃによって
得られた色補正を低下させる。それゆえ、レンズ要素Ｃ
およびＥ用のその特定のＡＤＬは、温度変化（すなわ
ち、系は温度特性が無くはない）と色収差（すなわち像
質）との両方を完全には補償できない。よって、固体レ
ンズ要素Ｆは、オハラ有限会社（Ｏhara Ｃorp．）によ
ってコードＮｏ．４３８９５０と名称ＦＰＬ５３の下で
製造及び販売されているような、比較的部分的に異常な
屈折率と熱膨張を持つガラス若しくは結晶又は同等物か
ら作られるのが望ましい。好ましい実施形態では、５枚
玉レンズ５１のうちの残りのレンズ要素ＢおよびＤは、
安価な光学ガラスから作られるのが望ましい。第２の望
遠対物レンズ群５０のうちの他のレンズ要素Ｂ，Ｄ若し
くはＧの１つ又はそれ以上、または第１の望遠対物レン
ズ要素Ａ、さらには第１の焦点調節群５２でさえも、こ
の発明から離れることなく、液体レンズ要素ＣおよびＥ
によっては補償されない熱、色およびその他の補正を備
えるために、レンズ要素Ｆよりも又はレンズ要素Ｆに加
えて、レンズ要素Ｆの上述の性質を持つガラス又は結晶
材料から作られ得るということが理解されるだろう。さ
らに、光学系６０内の熱、色およびその他の収差を完全
に補償する２つのＡＤＬ（現在未知の）が万一選択され
た場合は、この発明から離れることなく、全ての固体レ
ンズ要素が通常の光学ガラスから作られ得る。

【００１２】第１の焦点調節群５２は屈折面１１，１
２，１３，１４，１５，１６を持つ３つのレンズ要素
Ｈ，Ｉ，Ｊを備え、第２の焦点調節群５３は屈折面１
７，１８，１９，２０，２１を持つ３つのレンズ要素
Ｋ，Ｌ，Ｍを備えている。レンズ要素Ｋ，Ｌは２枚玉
（doublet）レンズ５５を形成している。また、５枚玉
レンズ５１と同様に、レンズ要素Ｋ，Ｌの一致して対向
する面は合体し、単一の屈折面１８として同一視され
る。補助群５４は、屈折面２２，２３を持つ第１の単玉
レンズＮと、光学絞り又はアイリスＰと、屈折面２４，
２５，２６を持つレンズ要素Ｒ，Ｓによって形成された
第１の２枚玉レンズ５６と、視野絞りＴと、屈折面２
７，２８，２９を持つレンズ要素Ｖ，Ｗによって形成さ
れた第２の２枚玉レンズ５７と、屈折面３０，３１を持
つ第２の単玉レンズＸと、屈折面３２，３３を持つ第３
の単玉レンズＹとを備えている。上記したように、全て
のレンズ要素Ｈ〜Ｎ，Ｒ，Ｓ，Ｖ，Ｗ，ＸおよびＹが共
通の光学ガラス材料から作られ得る。光学系６０は、支
持アセンブリとしての構造物４３によって支持されてい
る。この構造物４３は、アルミニウムのような軽量材料
から作られるのが望ましい。

【００１３】光学系６０の構成は、レンズ要素Ａの屈折
面１の頂点から実像面３４までの光軸４０上の距離が固
定され、支持構造物４３内の熱膨張及び熱収縮を除いて
一定に維持されるようなものである。第１の焦点調節群
５２および第２の焦点調節群５３は、光学系６０の長さ
を変化させることなく、常套的機構によって常套的手法
で、図１中にそれぞれ矢印５２Ａ，５３Ａで示すよう
に、光軸４０に沿って軸方向に移動することができる。
支持構造物４３は、全てのレンズ要素（Ａ〜Ｎ，Ｒ，
Ｓ，Ｖ，Ｗ，ＸおよびＹ）を光軸４０上にその順序で直
列に、かつ最大の開口径で支持するように構成されてい
る。

【００１４】図３Ａ，３Ｂおよび３Ｃは、第１の焦点調
節群５２と第２の焦点調節群５３が物体面ＯＰから像面
３４への３つの異なる代表的な距離のためのそれぞれの
位置に移動された状態の光学系６０を概略的に示してい
る。特に、図３Ａは、無限遠の物体対像距離（object t
o image distance）のための、第１および第２の焦点調
節群５２および５３の焦点位置（ｉ）を示している。図
３Ｂは、３８６３．４９２ｍｍという物体対像距離のた
めの、第１および第２の焦点調節群５２および５３の焦
点位置（ii）を示している。そして、図３Ｃは、２１０
５．９２１ｍｍという物体対像距離のための、第１およ
び第２の焦点調節群５２および５３の焦点位置（iii）
を示している。この２１０５．９２１ｍｍという距離
は、光学系６０が高性能光学的特性を提供するための最
小焦点距離である。図３Ａ，３Ｂおよび３Ｃに示した第
１および第２の焦点調節群５２および５３の位置、並び
にそれぞれの物体対像距離は、それぞれ、表５〜８（後
で述べるとともに開示する）に開示された分離（Ｓepar
ation）距離に対応している。図３Ｂおよび３Ｃ中の物
体対像距離のためのそれぞれの数字と、物体面ＯＰとレ
ンズ要素Ａの屈折面１との間の分離とにおける差は、単
に、レンズ要素Ａの屈折面１の頂点から像面３４までの
光学系６０の長さ（６６８ｍｍ）にすぎない。第２の焦
点調節群５３は、光学系６０の焦点調節機能のほとんど
を提供するための約６７ｍｍという実質的な範囲にわた
って移動する。一方、第１の焦点調節群５２は、第２の
焦点調節群５３の実質的な移動からくる収差を補正又は
均衡させることによって焦点を鮮鋭にするための４ｍｍ
未満の少量だけしか移動しない。図３Ａ，３Ｂおよび３
Ｃにレンズ群４８を通る光軌跡線の異なる位置によって
示されているように、これらの距離は、後述の表５〜８
に表現されており、レンズ群４８からのものである。

【００１５】光学系６０の全てのレンズ要素についての
仕様データは、表面分離、半径、材料（タイプ、コード
および名称）および開口径を含んで表５〜８に開示され
ている。そこでは、“分離”は一つの面と次の面（物体
面ＯＰ、屈折面１〜３３および像面３４）との間の距離
であり、“材料”の“タイプ”は、表５〜８において下
方へ進む、その面と次の面との間の材料である。レンズ
要素Ａの面１の頂点から像面３４までの光学系６０の全
長が６６８ｍｍに一定に維持される（すなわち温度変化
を無視している）ことを仮定して、面ＯＰ，１０，１６
および２１についての分離は、３つの代表的な焦点位置
について与えられている。そして、これらの焦点位置
は、物体面ＯＰに対して、分離欄に開示されている。言
い換えれば、例えば、物体面ＯＰからレンズ要素Ａの屈
折面１までの３１９５．４９２ｍｍという中間の焦点距
離について、レンズ要素Ｇの後屈折面１０からレンズ要
素Ｈの前屈折面１１までの距離は８．１６８ｍｍであ
り、レンズ要素Ｈを含む第１の焦点調節群５２が焦点調
節のために軸方向に移動することから、後者の距離は焦
点距離が変化するにつれて変化する。表８に与えられて
いる像面３４での“開口径（Ａperture Ｄiameter）”
は、近軸データに基づく実際の像径である。表５〜８中
の全てのデータは２０℃（６８°Ｆ）について与えられ
ている。

【表５】

【表６】

【表７】

【表８】表５〜８に開示された“曲率半径”の値は、その屈折面
の曲率半径の中心がその屈折面の頂点よりも像空間４２
に接近しているとき正の値をとり、その屈折面の曲率半
径の中心がその屈折面の頂点よりも物体空間４１に接近
しているとき負の値をとる。

【００１６】表５〜８で、全ての固体レンズ要素用の材
料のコードと名称は、オハラ有限会社によって製造及び
販売されるガラスレンズに基づいているが、他の出所の
多くのガラスが入手可能であり、また、仮にそのような
ガラスが光学的及び機械的性質、特に屈折率、分散、熱
膨張および屈折率の温度変化において実質的に類似して
いれば、代替可能でもある。表５中の液体レンズ要素Ｃ
およびＥは、カージレ研究所株式会社によって製造さ
れ、ロックヒード・マーチンによって販売されている
が、どんな等価なＡＤＬも使用可能である。液体レンズ
要素ＣおよびＥ用のそのＡＤＬの屈折率は、実際の試験
データからロックヒード・マーチンによって供給されて
いる通りに、５つの代表的な波長と３つの異なる温度に
ついて次の表９に開示されている。

【表９】光学系６０の像質は、変調伝達関数（一般に頭字語ＭＴ
Ｆによって知られている）の変調すなわちコントラスト
によって像質データを提供する、認められた光学原理お
よびプログラムに従って理論的に計算されており、その
結果は次の表６に示されている。表１０に示すように、
このＭＴＦによる像質データは、３つの焦点距離につい
て２０℃の温度に基づいて、また、公称設計焦点距離に
ついて０℃と４０℃について計算された。これらのデー
タは全てアルミニウム製の支持構造４３を仮定してい
る。ガラスの屈折率および熱膨張の係数は、販売人オハ
ラ有限会社によって作成された一般に入手可能なデータ
から得られた。２つの液体レンズ要素ＣおよびＥの屈折
率は、販売人ロックヒード・マーチンから得られた。周
囲のガラス要素、およびＡＤＬにおける体積変化を調節
するベローズ又は貯槽（使用している光学領域の外の）
を含む常套的な取付要素によってＡＤＬが圧迫されてい
ることから、２つの液体レンズ要素ＣおよびＥのＡＤＬ
の液体熱膨張係数は、全く取るに足らず、考慮されなか
った。これらのパラメータによって、近似的多色ＭＴＦ
性能（全て視野にわたって平均化された最良焦点で）を
表１０に示す。この近似的多色ＭＴＦ性能は、７０，８
０，９０，７５，６０の各重みで６５６．３，５８７．
６，５４６．１，４８６．１および４３５．８ｎｍの波
長についての放射（Ｒ）および接線（Ｔ）方位角でのパ
ーセント（％）変調と、最大視野％ディストーション
と、％相対照度とによって表され、１４．４５ｍｍの最
大像高さについて正規化された視野位置についてのもの
である。

【表１０】表１０は、２０℃（６８°Ｆ）の温度で、約３ｍから無
限遠までの物体対像距離で、光学系６０が最大性能に最
適化されるということを示している。全ての焦点距離お
よび温度について、系の最大開口はｆ／２．７５であ
る。この光学系のスペクトル波長帯域は４３５．８〜６
５６．３ｎｍである。２０℃（６８°Ｆ）の温度で、無
限遠距離にある物体について、この光学系の有効焦点距
離（ＥＦＬ）は約６９２．９ｍｍである。約６６８ｍｍ
の全長（レンズ要素Ａの面１の頂点から像面３４まで測
られた）に対するこのＥＦＬの望遠比は６６８／６９
２．９＝０．９６４である。一般に、望遠と考えられる
レンズについて、望遠比は１．０未満でなければならな
い。この光学系６０の０．９６４という望遠比は１．０
よりもそれほど小さくはないけれども、これは、第１お
よび第２の独立に可動の焦点調節群５２および５３のよ
うな、光軸４０に沿ってかなりの長さを占める内部据え
付け光学素子の任意に選択された設計特性の結果であ
る。この望遠比は、一つ又はそれ以上の上述の光学的設
計特性を排除することによって、簡単に０．９未満に減
少され得る。光学系６０の焦点範囲は、２０℃で物体か
ら像面３４まで測られる如く、無限遠から２．１０６ｍ
（６′１０．９″）までであり、２．５３：１（物体：
像）という接近した焦点倍率をもっている。光学系６０
の温度範囲は、上に設計および記述された如く、２０℃
（６８°Ｆ）の公称設計温度で０℃（３２°Ｆ）から４
０℃（１０４°Ｆ）までである。しかしながら、この光
学系は、いくらかの像質の低下は観測されるかも知れな
いけれども、少なくとも−１０℃から＋５０℃までの拡
張温度範囲にわたって高レベルの性能を維持する。−１
０℃から＋５０℃までの温度範囲内で、液体レンズ要素
ＣおよびＥのＡＤＬは固化せず、当然ながら固体レンズ
要素は液化しないということが注目されるべきである。
表１０に開示された値によって示されるように、多色Ｍ
ＴＦによって、視野にわたって７０％以上で、軸上で好
ましく８０％以上、軸外で６０％〜７０％であると測定
された如く、光学系６０は要求される“高性能”を提供
する。

【００１７】液体レンズ要素ＣおよびＥの液体材料又は
ＡＤＬは部分的に又は高度に“異常”であると述べられ
る一方、固体レンズ要素Ｆの材料は、比較的温度感受性
が緩やかで、かつ比較的部分的に“異常”であるガラス
又は結晶であると述べられてきたが、これらの記述は、
それらの材料の性質における、通常の、古典的な又は標
準的な材料（通常はガラス）からの差に関係していると
いうことが注目されるべきである。ここで、固体レンズ
要素Ｆの材料は、他のガラスに比して高度に異常である
液体レンズ要素Ｃの液体材料との比較によってのみ比較
的部分的に異常である分散を持つように述べられている
が、実際には、固体レンズ要素Ｆは、通常のガラスと比
べたとき実質的に異常である。結果として生ずる光学系
６０が温度特性が無く、かつ色収差その他の収差につい
て補正されている限り、液体レンズ要素および固体レン
ズ要素用の材料において現在または将来入手可能な多く
のバリエーションが、この発明の教えから離れることな
く採用され得るということが、この発明の教えから当業
者には容易に明らかになるだろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の対物レンズ系の光学的ダイヤグラ
ムである。

【図２】図１に示したレンズ系の一部の拡大図であ
る。

【図３】（３Ａ）、（３Ｂ）および（３Ｃ）は、焦点
調節レンズ群団が３つの代表的な焦点位置のための異な
る位置に調節されている、図１に示した光学系の光学的
ダイヤグラムである。

【符号の説明】

Ａ第１の望遠対物レンズ要素ＯＰ物体面３４像面５０第２の望遠対物レンズ群５１第１の焦点調節群５２第２の焦点調節群５４補助レンズ群６０光学系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体空間から発する可視光線を光線検出
装置へ伝達するための対物レンズを備えた可視波長帯域
の光学系であって、上記対物レンズは、共通の支持アセンブリ上に離間した
関係で搭載され、かつ共通の光軸上に１列に並んだ複数
のレンズ群団内に複数のレンズ要素を有し、上記物体空間に隣接した第１のレンズ群団は第１および
第２のレンズ群を備えた望遠対物レンズによって形成さ
れ、この第１のレンズ群団は上記物体空間からの可視光
線を受け入れるように配置され、残りのレンズ群団は、上記第１のレンズ群団からの上記
光線を受け入れて中継するように順に配置され、実像を
外部の像面に形成するようになっており、上記第１のレンズ群は単体レンズ要素によって形成さ
れ、上記第２のレンズ群は５枚玉レンズおよび単玉レンズ要
素によって形成され、上記第１のレンズ群は、屈折力が正で、比較的温度感受
性が無い屈折率および膨張と、比較的正常である分散と
を持つガラス材料から作られ、上記第２のレンズ群は、屈折力が負で、上記５枚玉レン
ズが３つの固体レンズ要素と２つの液体レンズ要素と
の、固体／液体／固体／液体／固体配置のサンドイッチ
によって形成され、上記液体レンズ要素は互いに分離され、上記固体レンズ要素のうちの２つは、比較的温度感受性
が無い屈折率および膨張と、比較的正常である分散とを
持つガラス材料から作られ、上記３つの固体レンズ要素のうちの第３の固体レンズ要
素は、比較的温度感受性が緩やかである屈折率および膨
張と、比較的部分的に異常である分散とを持つガラス又
は結晶材料のいずれか少なくとも一つから作られ、上記２つの液体レンズ要素は、比較的温度感受性が高い
屈折率と、比較的部分的に異常又は高度に異常のいずれ
か少なくとも一つである分散とを持つ、可視伝達性の光
学液体であり、上記第２のレンズ群の上記単玉レンズ要素は、比較的温
度感受性が無い屈折率および膨張と、比較的正常である
分散とを持つガラス材料から作られ、上記光学系は、レンズ要素の屈折率、分散および膨張に
よって導入される色および熱収差と、上記支持アセンブ
リの膨張によって引き起こされる変位とが、上記２つの
液体レンズ要素と上記ガラス又は結晶の第３の固体レン
ズ要素とによって補償され、その結果、上記光学系は、
像位置の一定性と像質との両方において実質的に温度特
性が不活動にされていることを特徴とする光学系。
【請求項２】請求項１に記載の光学系において、さらに内部焦点調節レンズ群を備えたことを特徴とする
光学系。
【請求項３】請求項１に記載の光学系において、さらに２つの内部焦点調節レンズ群を備えたことを特徴
とする光学系。
【請求項４】請求項２又は３に記載の光学系におい
て、上記焦点調節レンズ群は、上記支持アセンブリに対して
内部で可動であり、上記支持アセンブリは固定長を有することを特徴とする
光学系。
【請求項５】請求項４に記載の光学系において、さらに、像を形成するための補助レンズ群を備えたこと
を特徴とする光学系。
【請求項６】請求項５に記載の光学系において、上記レンズ群は、共通の軸上に、上記第１のレンズ群、
上記５枚玉レンズ、上記単玉レンズ要素、上記２つの焦
点調節レンズ群および上記補助レンズ群の順に配置され
ていることを特徴とする光学系。
【請求項７】請求項１に記載の光学系において、上記単玉レンズ要素は、比較的温度感受性が緩やかであ
る屈折率および膨張と、比較的部分的に異常である分散
とを持つガラス又は結晶材料のうちの一つから作られ、上記５枚玉レンズはガラスから作られた３つの固体要素
を有し、そのガラスの屈折率および膨張は比較的温度感
受性が無く、かつそのガラスの分散は比較的正常である
ことを特徴とする光学系。
【請求項８】請求項１に記載の光学系において、上記共通の支持アセンブリはアルミニウムから作られて
いることを特徴とする光学系。
【請求項９】共通の軸上に並び、かつ実質的に互いに
離間した単体レンズ要素と５枚玉レンズとを、上記５枚
玉レンズがより像面に接近した状態で有する対物レンズ
群を備えた可視波長帯域の光学系であって、上記５枚玉レンズは、第１、第２および第３の固体レン
ズ要素と、第１および第２の液体レンズ要素とを、上記
第１の液体レンズ要素が上記第１および第２の固体レン
ズ要素の間に形成され、かつ上記第２の液体レンズ要素
が上記第２および第３の固体レンズ要素の間に形成され
た状態で備え、上記第１および第２の液体レンズ要素は、色および温度
収差の補正を生ずるための、温度感受性が高い屈折率お
よび異常分散を持つ２つの異なる可視伝達光学液体から
なり、上記固体レンズ要素のうちの２つは、正常な屈折率およ
び熱膨張を持つガラス材料からなり、上記３つの固体レンズ要素のうちの残りの１つは、上記
２つの液体レンズ要素によって補正されない色および温
度収差の補正を生ずるための、異常屈折率および熱膨張
を持つことを特徴とする光学系。
【請求項１０】請求項９に記載の光学系において、上記単体レンズ要素は、物体からの光線を受けてこの光
線を上記５枚玉レンズへ伝達するために、屈折力が正で
あることを特徴とする光学系。
【請求項１１】請求項９または１０に記載の光学系に
おいて、上記５枚玉レンズは屈折力が負であることを特徴とする
光学系。
【請求項１２】請求項１１に記載の光学系において、さらに焦点調節レンズ群を備えることを特徴とする光学
系。
【請求項１３】請求項１１に記載の光学系において、さらに２つの焦点調節レンズ群を備え、各焦点調節レン
ズ群は上記共通の軸に沿って独立に可動であることを特
徴とする光学系。
【請求項１４】請求項１３に記載の光学系において、さらに、上記像面上に像を形成するための補助レンズ群
を備えたことを特徴とする光学系。
【請求項１５】請求項１４に記載の光学系において、上記レンズ群は、上記共通の軸上に、屈折力が正の上記
単体レンズ要素、上記５枚玉レンズ、上記２つの焦点調
節レンズ群および上記補助レンズ群の順に配置されてい
ることを特徴とする光学系。
【請求項１６】請求項９に記載の光学系において、上記第１の液体レンズ要素の上記光学液体は、主に色補
正を生ずるための屈折率および異常分散を持ち、上記第２の液体レンズ要素の上記光学液体は、主に熱収
差補正を生ずるための特性をもっていることを特徴とす
る光学系。
【請求項１７】請求項１６に記載の光学系において、上記第２の液体レンズの上記光学液体は、上記第１の液
体レンズによって創出される熱収差を主に補正すること
を特徴とする光学系。
【請求項１８】請求項１６に記載の光学系において、上記第１の液体レンズは、上記第２の固体レンズの、上
記単体レンズ要素に接近した側に位置していることを特
徴とする光学系。
【請求項１９】請求項９または１８に記載の光学系に
おいて、上記３つの固体レンズ要素のうちの上記残りの１つは、
上記５枚玉レンズの、上記単体レンズ要素から上記２つ
の固体レンズ要素よりも遠い側に位置していることを特
徴とする光学系。
【請求項２０】共通の軸上に並び、かつ実質的に互い
に離間した単体レンズ要素と５枚玉レンズとを、上記５
枚玉レンズがより像面に接近した状態で有する対物レン
ズ群を備えた可視波長帯域の光学系であって、上記５枚玉レンズは、第１、第２および第３の固体レン
ズ要素と、第１および第２の液体レンズ要素とを、上記
第１の液体レンズ要素が上記第１および第２の固体レン
ズ要素の間に形成され、かつ上記第２の液体レンズ要素
が上記第２および第３の固体レンズ要素の間に形成され
た状態で備え、上記第１および第２の液体レンズ要素は、色および温度
収差の補正を生ずるための、温度感受性が高い屈折率お
よび異常分散を持つ２つの異なる可視伝達光学液体から
なり、上記対物レンズ群は、第２の単体レンズおよび焦点調節
レンズ群を有し、上記単体レンズ要素、第２の単体レンズ要素、第１、第
２および第３の固体レンズ要素並びに上記焦点調節レン
ズ群の少なくとも１つは、上記２つの液体レンズ要素に
よって補正されない色および熱収差の補正を生ずるため
の屈折率および熱膨張を持つ固体材料からなることを特
徴とする光学系。
【請求項２１】請求項２０に記載の光学系において、上記単体レンズ要素は、物体からの光線を受けてこの光
線を上記５枚玉レンズへ伝達するために、屈折力が正で
あることを特徴とする光学系。
【請求項２２】請求項２１に記載の光学系において、上記第２の単体レンズは上記１つのレンズ要素であるこ
とを特徴とする光学系。
【請求項２３】請求項２２に記載の光学系において、上記レンズ群および要素は、共通の軸上に、上記単体レ
ンズ要素、上記５枚玉レンズ、上記第２の単体レンズお
よび上記焦点調節レンズ群の順に配置されていることを
特徴とする光学系。
【請求項２４】請求項２０に記載の光学系において、上記第１の液体レンズ要素の上記光学液体は、主に色補
正を生ずるための屈折率および異常分散を持ち、上記第２の液体レンズ要素の上記光学液体は、主に熱収
差補正を生ずるための特性をもっていることを特徴とす
る光学系。
【請求項２５】請求項２４に記載の光学系において、上記第２の液体レンズの上記光学液体は、上記第１の液
体レンズによって創出される熱収差を主に補正すること
を特徴とする光学系。
【請求項２６】請求項２４に記載の光学系において、上記第１の液体レンズは、上記第２の固体レンズの、上
記単体レンズ要素に接近した側に位置していることを特
徴とする光学系。
【請求項２７】可視波長帯域の光学系であって、物体に接近した端からこの光学系によって形成される像
に接近した端まで、共通の軸上に支持および配置された
レンズ要素、群および小群を、第１の単体レンズＡ、レンズ要素Ｂ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＦを有する５枚玉レン
ズ、第２の単体レンズＧ、レンズ要素Ｈ、ＩおよびＪを有する第１の焦点調節レン
ズ群、レンズ要素Ｋ、ＬおよびＭを有する第２の焦点調節レン
ズ群、レンズ要素Ｎ、アイリスＰ、レンズ要素ＲおよびＳ、視
野絞りＴ、並びにレンズ要素Ｖ、Ｗ、ＸおよびＹを有す
る補助レンズ群の順で備え、上記レンズ要素ＣおよびＥは光学液体材料からなるとと
もに、残りのレンズ要素は固体材料からなり、上記レンズ要素、群および小群は、物体面と像面に関し
て３つの代表的な焦点距離で次の表１、表２、表３およ
び表４の特性を持つことを特徴とする光学系。【表１】【表２】【表３】【表４】