【発明の詳細な説明】
高シンメトリー光学システム
本考案は曲面シンメトリーを持つレンズシステムを前提とする。この様なシステ
ムは既に特許公報１）に特許ＵＳ ５００４３２８としてに明細されており、こ
の公報で扱われているのは共心的に配置された球体や空洞の球体の特殊なケース
である。本考案の目的は共心性シンメトリーをそれほど特別ではないケースにも
使用し、更に応用範囲を広げ、色波長の誤差、及び曲面光彩の収差をもっと精密
に修正出来るようにすることである。その際光力を高める事も可能とし、そして
光学上の設計の自由を獲得することが目的であり、例えば太陽熱の収集等、特殊
な目的には光学的設計の適応がどうしても必要となってくる。特許公報１）のケ
ースでは常に二つの半径が一対ごとに実数的に同じであるため、曲面光彩収差の
修正は限度があるが、本考案が特に意図している事はこの収差をずっと低い水準
にもたらすことである。
本考案が特に意図していることは、レンズシステムの開口数５で色波長誤差の修
正後まだ残っている球面光彩誤差を出来るだけ少なくし、最高焦点距離２００mm
のシステムも屈曲制限された像を写せる様にすることが目的で、この際結像され
る対象領域は２０６００平方度以上を包括し、そして例えば直径４００mmの半球
上に結像を行う。これに相応し本考案の同じ開口数で最高焦点距離５００mmのシ
ステムでの映像の質は、光スペクトルのｃ−Ｆライン間で散光小板が0.02mm以下
であるものに相当するものでなくてはならない。
そうすれば現在の技術水準のデテクターモジュールの解像機能、・・・・例えば
ＣＣＤ−画素の幅・・に適応出来るであろう。この場合像は直径１０００mmの半
球上に結ばれる事となる。その際この目標は出来るだけ少ない面で達成されるべ
きである。本考案の他の目的はレンズシステム（１）の湾曲した画像領域が少な
くとも少量毎でも複数のデテクター（６）の平らな表面に常時適応し、この際に
このシステムの持つ均衡性が適応する事によっても、出来るだけ壊され無い様に
することである。
球状ゾーン誤差の修正を精密化することも本考案の目的の一つである。
更に、本考案で得た情報を伝達する方法を、・・ここでは特に本考案のレンズシ
ステム（１）を映画技術の映写システムとして応用している例を挙げ・・説明す
る。
レンズシステム（１）の焦点を様々な対象距離に合わせることが出来るように、
色々な可能性を持たすことも無論大切である。
そこで対象面（０）から来る光が、内部に絞り（２）が取り付けられているレン
ズシステム（１）に入るような光学システムが作られた。
レンズシステム（１）、デテクター（６）が取り付けられている湾曲画面（３）
のすべての半径は実質的に同じ定点、・・つまり絞り（２）の定点・・を共有す
る。この様に共心的に形成された半径の間にある光学的素材は総て、原則的には
それぞれ違った物であってかまわない。ということは絞り（２）の右左に取り付
けられた幾何的に同形のシャーレも違った光学素材でかまわないことを意味する
。ただ、絞り（２）の自由開口のすぐ左右に取り付けられた光学素材だけは同じ
ものであることが望ましく、色の拡大誤差が出ない様にすべきである。
やはり絞り（２）の定点を共心するように反射面（４）を取り付ける事が出来、
光を屈折し、必要な場合には光学システムの光力を増大する事が出来る。
球状ゾーン誤差修正を更に精密化するために、絞り（２）の平面に球面では無い
補正板（５）を取り付けることが出来、この表面にはシュミット反射鏡システム
のシュミットプレートを応用している。レンズシステム（１）の湾曲した画像領
域（３）を平らにするため、小さい平坦化レンズ（７）を画像領域（３）平面の
少し前に取り付ける事が出来、平らなデテクター（６）上に平坦化レンズ（７）
の像とほとんど同寸法の投影を可能とする。この際デテクター（６）の表面は湾
曲した画像領域（３）の接面に平行する平面を形成する様にする。
湾曲した画像領域上の画情報をＣＣＤ−受像体のマトリックス配列を利用し録画
・処理する事が特許請求の範囲（１０）となる。この際情報の記録はＶＩＤＥＯ
テープや他の情報機への録画と同様に通常の電子的方法で行うことが出来る。
様々な対象距離に対応した様々な画像距離の焦点を合わせる事を可能にすること
が本考案の目的であるが、その際重要なことは、絞り（２）の定点を共有するよ
うに取り付けられた画像領域（３）、・・この画像領域は映像距離によって湾曲
半径が違ってくるが、・・この画像領域からあまり外れること無しに、またこれ
によりシンメトリーを壊すことがあまり無いようにする事である。この為にそれ
ぞれの画像領域（３）にぴたっと合ったデテクター面の湾曲半径をほとんど継続
的に変更する操作が行われる。この解決法が特許請求の範囲（１１）で、絞り（
２）の定点を通り、その表面に垂線上に立つ軸の回転軌道とシンメトリーにシリ
ンダージャケット型のセクション（８）が取り付けられる。このセクションは軸
の方向に、そして又相互間でもかなり移動させることが出来る。
このシリンダージャケット型セクション（８）の前面は画像領域（３）に密接し
ているが、ここにデテクターモジュール（６）を付ける事も、又はシリンダージ
ャケット型セクション自身、光導性のファーザーにする事もも可能で、このファ
ーザーで映像を例えば平らなデテクター（６）に伝送し、映像を更に処理出来る
ようにも出来る。湾曲の度合いが異なる画像領域（３）に焦点を合わす際、シリ
ンダージャケット型セクション（８）を相互間で色々ずらしていくことが必要と
なるが、この為には例えばメカニカル装置をうまく使って可能にすることが出来
る。この装置はその都度の位置や位置をずらす動作の大きさ・・この動作は軸上
のデテクターモジュール（６）が焦点を合わせるのに必要とするものだが・・等
から制御規模を導出し、例えばカーブ制御のような方法で、軸外にあるシリンダ
ージャケット型のモジュール（８）に自動的に正しい移動をさせるよう指令する
。
この際望ましいのは、シリンダージャケット型セクション（８）を中間のフォー
カスに調節し、前面の形を・・最大の調節領域を処理する際にシリンダージャケ
ット型セクション（８）の一つ一つの前面の間隔が出来るだけ小さくなるように
・・選ぶ。
共心的な光学システムには大きな弱点があり、対象領域（０）が非常に離れ、ま
た遠隔距離が様々である場合、様々に湾曲した画像領域（３）に焦点を合わすと
言う機能を備えていない。この大きな弱点もこの様な方法で共心配列の均衡をあ
まり損なわず、補うことが出来る。
様々に湾曲した画像領域（３）へほとんど継続的に半径を調整し、これをより精
密にするという機能は単に、その問題となる画像領域（３）に対するシリンダー
ジャケット型セクションの数と、その前面の形寸法を効果的に適応させる、とい
うだけの操作である。もし焦点を合わせるためのこの様な機能を付けない場合は
、最も映像頻度の多い対象距離に合わせたレンズシステム（１）の画像距離と画
像領域（３）半径を同じに取るが望ましい。本考案システムの良い点は、軸外の
画像も軸上の画像と同様の画質が得られることであり、また周辺でも光の無駄が
少ないことである。
例えば平坦画像領域附きの普通の対眼レンズでは１２０度の対象領域に対する昭
光力は、絞り面に対し垂線上にある軸に於ける昭光力の１／６にしかすぎず、そ
れに対し本考案では結合された画像領域の周辺の昭光度は、対象領城が同じであ
る場合、絞り（２）と画像領域（３）の平面垂線の交差点での照明度の１／２で
ある。このことから”絞り面の垂線上にある軸上の画質は、直径１８０度までの
視野では少なくとも達成できる画質てある”と定義づけられる。
言い換えれば、非常に驚くべき事が可能となる：つまり絞り垂線と画像領域（３
）のインターフェイスで屈曲制限された画質が得られれば、同時に全画像領域（
３）でも屈曲制限され、しかもひずみが全く無い画質が得られると言うことを意
味する。この事からこのシステムが、例えば地球上のある地点で、ある決まった
時間に目に見える星空全体を屈曲制限し、ゆがみ無しに映し出す事が出来る、と
はっきりと言える。これによりこの点では少なくとも、完璧である、と言える。
特許請求の範囲（１０）は、本考案システムがマトリックス型に配列されたデテ
クターモジュール（６）、・・例えばＣＣＤから成り立つ・・で形成されている
ことである。
デテクターモジュール（６）の前に平坦化レンズ（７）が取り付けられている事
も請求の範囲（１０）である。各デテクターモジュール（６）に平坦化された画
像を得るために、それぞれの平坦化レンズの半径は、要請範囲（１０）に記され
ているように選ぶ。
これらのレンズを適切に湾曲する、つまり平坦化レンズ（７）の湾曲半径をR1el
とR2elの比にすることで、このレンズ自身がもたらした、特にゆがみをもたらす
原因とされる収差を最低限に押さえることが出来る。特殊な場合、平坦化レンズ
（７）をデテクターモジュールに向かった面が平面であるように設置すると、レ
ンズシステム（１）に面したそれぞれの平坦化レンズ（７）の半径は
Ｒ１ｅｌ＝（ｎｅｌ−１）／ｎｅｌ＊Ｒ 画像領域 となり ［１］
この際Ｒ画像領域は画像領域（３）の湾曲半径を表す。この値がマイナスの場合
は、入力光に対し凹であることを示す。というわけでこの特殊なケースの場合レ
ンズシステム（１）に面した半径R1elもやはりマイナスで入力光に対して凹とな
る。平坦化レンズ（７）の材質は出来るだけ低い分散性の屈折率ｎｅｌ、つまり
アッベ指数が高い材質を選ぶ事が望ましい。本考案は宇宙観測にも利用でき、こ
の際システムは必要と思われる平均対物距離に調整設計すべきである。
この様に映像された対象物の位置をこの様に受信画素で直接とらえることが出来
、通常の対眼レンズを使用する場合のようにゆがみ修正器を取り付ける必要も、
又は動く対象物の観測の際、ゆがみ修正する必要も無い。
本考案はその他、映画の”ぐるっと囲むカメラ”撮影に応用できる。同時に、例
えば本考案システムを応用したカメラで撮影された映画を映写する際にも応用で
きる。この為には特許請求範囲１５で記されたようにレンズシステム（１）の対
象面（０）に一つ一つのモジュールの制御が可能な送光性ののユニットを取り付
ける。例を取ればＬＣＤ，ＬＥＤ又は画像再生管などを利用することが出来る。
本考案の他の応用分野には内視鏡がある。本考案の利用で内視鏡の体内での方向
づけという目的で新たな、より良い活躍の道が開けるだけでなく、この二つの”
人工の目”で立体的な方向が得られ、ここで得られた画像を演算機で処理する事
が出来る。
特許公報１）によるレンズシステムも部分的には本考案のような良い機能がある
ことを示しているが、ただ、広報されたものの場合は、一つ一つの媒体が球又は
空洞球の共心的配置の為に、設計の自由が多大に制限されてしまい、それぞれの
目的にかなった理想的な設計と言う観点からみると、設計の自由が制限されると
言うことは、一連のケースでは最初から設計上の弱点となってしまう。本考案が
どの共心的に固定された対象シャーレ（０）に対し、やはり共心している結合画
像シャーレ（３）上にゆがみの全くない結像をし、提供出来ることが証明されて
いる。湾曲した画面（３）上のゆがみが全くない映像をそのままゆがみのまった
く無い、平面上の映像に変えることが可能で、その為には湾曲した画像シャーレ
の画像の一点一点と、平面に投影された画像の一点一点、湾曲画像領域（３）で
造られる一点一点、及び絞り（２）の定点がまっすぐな線で結ばれるように投影
される必要がある。この条件を満たそうとすれば、もし平面でもゆがみのない画
像を得たいと思えば、湾曲し共心的に配置された画像シャーレ（３）と結像され
るべき平面面像を結ぶ光導線の始点と終点が定着されることになるであろう。ど
ちらにしてもこの様な”映写”をする場合光導線の直径が一定している事は弱点
であり、平面上の画像の点が外側にずっと離れれば離れるほど、隣の点との密度
が薄れ、つまり”暗い”部分が出来てしまう。例えば非常に顕著なケースで光導
線の始点と終点を結ぶ直線を絞り平面の垂線に平行するように設置すると、平面
化された映像にマイナスなひずみが出来、場合によっては電子的にひずみを取ら
なければならな〈なる。レンズシステム（１）の湾曲した画像領域（３）をガラ
スファイバーのような光導物質を使い、出来るなら平らなデテクターに伝送する
という可能性が請求範囲（１１）である。
本考案のその他の構成については他の特許請求の範囲で説明されている。
次に本考案を色々な実施例をあげ説明する。
これに付属する図表（実施例（１）参照）を説明すると：
図１ 本考案光学システムモジュールの配置
図２ レンズシステム１を顕著に示す二、三の例
図３ 視野の直径が０、４０、８０、１２０と１６０度とした場合、実施例１
によるスポットダイヤグラム
図４ 視野の直径が０、４０、８０、１２０、１６０度とした場合、実施例２
によるスポットダイアグラム
図５、６、７
視野の直径を０度とし、ナノメーターが486,13 ;546,07 ; 656,27の
時、実施例２による波長収差。
図８、９視野の直径を０度、１６０度とし、図５、６、７、の波長の際、実施例
２による点のぼやけ
図１０ 波長486,13ナノメーターとし、視野の直径が０、２、４、６度の時の実
施例３でのスポットダイアグラム
図１１ 実施例４スポットダイアグラム、視野直径２度以下
図１２ 実施例４スポットダイアグラム、視野直径４度以下
図１３ 実施例４スポットダイアグラム、視野直径８度以下
図１４ 実施例４スポットダイヤグラム、視野直径１６度以下
図１は特別な実施例を拡大したもので、この図は後に説明する実施例２のおおよ
その寸法を表す。対象面（０）の一点（この部分は描かれていない）から来る光
が絞り（２）が取り付けられたレンズシステム１に当たり、最後に画面（３）に
当たる。
絞り（２）の定点はレンズシステム（１）、湾曲した画像領域（３）及び対象領
域（０）の光学的に作用する領域すべての定点であることが望ましい。画面（３
）にはデテクター（６）が配置されている。画面（３）の前に１個または複数の
画像領域平坦化レンズ（７）を配置し平坦化を図る事が出来る。この平面修正レ
ンズ（７）は湾曲画域（３）の接面に平行につける。
絞り（２）の定点に共心するように配置された反射面（４）が光（記されていな
い）を屈折する。絞り（２）の平面に曲面では無い補正版（５）を設置すること
が出来る。画域（３）の平坦部には光導性のモジュール（８）が取り付けられて
いる。アフォーカルなアダプターシステム（９）がレンズシステム（１）の前に
取り付けることが出来、この際その絞り（２）はアフォーカルなアダプターシス
テム（９）の実際の出光どう孔の位置と重なる。画面（３）は反射鏡（１０）と
することが出来、この様にすることで逆行レフレクターが生まれる。
実施例１
表１に示されているのは実施例１で使用されるガラスの種類の波長の長さに係り
想定される屈折率を付記した設計データである。
”間隔”と書かれた項目は該当する面から入光方向に向かって次の面までの間隔
を示す。
これにより湾曲域（３）の半径は ： Ｒ 画像領域＝-499.788mm とな
る。
実施例の構成は入光から順番に、絞り（２）の定点に共心するように配置された
ＺＫ１、ガラス標識533580製の半球シャーレ、続いてFluorit（ガラス標識43495
4）製レンズ、このレンズは絞り（２）の平坦面の左右で絞りの定点と共心する
二つの半径で境が限定される。この２つの半径は実数的には大きさが異なるもの
である。これに続いてガラス標示540511のＫＦ１製の、やはり絞りの定点に共心
的に並べられた半球シャーレが続〈。事を簡単にするために実施例の境を限定す
る外側の両半径を実数的に同じものを選び、全システムを出来るだけ簡単に検査
できるようにしてある。
しかしながら本考案ではこの半径を同じにすることは通常条件ではなく、この半
径を同じにしなければ、例えば球面光彩上の残りの球面誤差を精密修正するにあ
たって、設計上の自由を広げる事が出来る。外の半径を実数的に同じにしたとし
ても本考案実施例が公報１）で請求されているシステムとは異なることがはっき
りしている。
絞り（２）開口の左右を囲む光学素材、つまりここではＦｌｕｏｒｉｔであるが
、は実数的にはっきり異なる二つの半径によって境が限定され、更にこれに続く
半球シャーレは厚さが異り、また材質も違う。これにより本考案実施例１にとっ
ても特許公報１）請求範囲の共心配置の球形、空洞球形からなるシステムとは異
なることが明白である。
システムの直径100mmの自由開口はe−ラインの関係上、実施例１の絞り（２）の
自由開口を69.689mmにする事で実現化されている。
実施例 ２
実施例１での波長546nmとした場合、光波前面収差は 1.044hz／486nm、0.592hz
／546nmそして0.581hz／656nm となる。
実施例２では本考案が特許公報の範囲に対しより設計の自由があるため、どのよ
うな可能性があるを説明する。本考案ではスポット直径を更にちじめる事に成功
し、もっと重要なことは光波前面収差を際立って減少出来た事である。図５、６
、７、参照屈曲制限された画像のＲａｙｌｅｉｇｈ基準は１／４波長であるが、
これを見るとこの基準が平均波長で満たされていることが判る。図４ではこれに
附属するスポットダイアグラムを示している。
小円は波長５４６ｎｍの際のＡｉｒｙ−ｄｉｓｋである。
焦点距離が２００mmに縮小された実施例では、絞り数が同じ５でも非常に明白に
屈曲制限されている。というのは光波前面収差はシステム規模にリニアルに依存
するからである。
このことから開口数をもっと下げても屈曲制限できる事となる。
次の表２は実施例２の設計データーを示す。
これにより湾曲画像領域（３）の半径は： Ｒ画像領域＝-499.9003mmとなる。
絞り（２）の自由直径は73.695mmとし、直径１００mmの平行光束が実施例（２）
のレンズシステム（１）に入ることが出来るようにする。
画像領域の焦点距離は５００mmで、これにより実施例（２）での開口数は５とな
る。
実施例 ３
実施例３では特許請求範囲（６）である球面では無い補正ばんの応用について説
明する。
実施例（３）に於ける補正板（５）はエアレンスである。球面では無い補正板（
５）の表面は絞り（２）に隣接するレンズシャーレ面に形成される。ここではた
った一種類のガラスで出来ている単純な例でも、視野直径６度、波長４８６ｎｍ
には理想的であることが判る。散光小板は0、0078mm以下である。色波長誤差は
更に他の光学的素材を使った共心的なシャーレを補足し修正する事が出来る。面
（２）とされているのは光の入り口に向かって絞り平面（２）の直前にある面を
指す。面（３）とされているのは光の入り口に向かって絞り平面（２）のすぐ後
に続く面を指す。
これら二つの置は球面ではないゆがめられたた平面ではあるが、通常星半径を持
つこともでき、レンズを配列したユニットである場合球面光彩収差を逆行の色波
長誤差を使い最低限に押さえることが出来る。
実施例３ではこの二つの面はエアレンズで分離されている。注意すべき点はこの
間隔を出来るだけ少なく保つようにし、共心性シンメトリーを出来るだけ壊さな
いようにする。絞り（２）の左右に付いた二つのレンスシャーレは同じ光学素材
を使い、色の拡大誤差が出ないようにする。この実施例ではＢＫ７が使われてい
る。
２と３の面はこれにより下記のような結果となる。
面２：ｚ＝ 1,123535*10-7*mm-3*r4-8,06055*10-11*mm-5*r6
面３：ｚ＝ 8,314804*10-8*mm-3*r4-8,223996*10-11*mm-5*r6
この際ｒは平面上の座標半径をｍｍで示しており、この平面は光学軸に垂直に立
ち、それぞれ面の頂点があり、この際ｚは数学的意味を示す。下記の表は実施例
３のデーターを示す。
理想的に調整された画像領域（３）の湾曲半径は： Ｒ画像領域＝-372.7853mm
となる配置は補正板（５）では高位数収差である為、もはや完全には共心ではな
い。絞り（２）の自由直径は66.051mmとなる。
実施例 ４
実施例４では実施例２の画像領域平坦化レンズ（７）のデータを実際に供給可能
なデテクターモジュール（６）を基に計算している。
事を簡単にするため、それぞれのデテクターモジュール６に向かっている画像領
域平坦化レンズ（７）の半径は平面を形成するものとする。これにより同等化〔
２〕からレンズシステム（１）に向かっている画像領域平坦化レンズの半径はす
ぐに下記の様になる：
ＢＫ７／波長486.13mmの場合 Ｒ１ｅｌ＝171.5321mm
この値をみればレンズシステム（１）が映し出す画像領域全体（３）を唯一の大
型画像領域平坦化レンズ（７）で平坦化するのは不可能であることが良く判る。
しかしながら特許申請範囲（１０）に示されたように、複数の平面修正レンズ（
７）を取り付けることが出来、その際修正レンズはレンズシステム（１）の湾曲
した画像領域（３）にそれぞれ接面するように取り付ける。つまり平面修正レン
ズ（７）はある対象物から出、絞り（２）の定点を通る幹光線にそれぞれ垂直に
立っていることになる。画像領域平坦化レンズ（７）の中央の厚みは通常薄くす
べきである。平面修正レンズ（７）の平坦面は実施例４ではデテクターモジュー
ル（６）の表面に直接被せるが、これは一般的な条件ではない。平坦化レンズ（
７）を適切に湾曲させることで、もたらされたゆがみもほとんど消すことが出来
る。
次の表（４）は画像領域平坦化レンズ（７）のデータを示したもので、その間隔
は実施例２のレンズシステム（１）の最後のレンズ頂点からのものである。平坦
化レンズの中央の厚さはそれぞれ１mmである。その後部半径Ｒ２ｅｌはそれぞれ
平面となる。間隔という項目は実施例２のそれぞれの平坦化レンズ（７）の前部
頂点からレンズ（１）の最後の面の頂点までの距離を示す。画面は平坦化レンズ
の面と重なる。
平坦化レンズ（７）は対象領域２、４、８、と１６度に調節されている。
附属する図１１から１４を参照すると平坦化された面像領域での画質が驚く程良
いことが判る。
実施例 ５
実施例５では特許申請範囲１５で示すように本考案を映画映写機に応用するもの
である。
この為実施例２を基にすると、その画面（３）は対象面（０）となり、ここでは
一個一個制御可能な出光性のモジュールをマトリックスに配列される。実施例５
では映写距離を４０メーターと想定している。これにより映写機として活用され
る本考案システムの絞りの定点との関係から、上映ホールも半径４０メーターあ
ることとする。この為に実施例２は決められた映写距離に理想的に合うように調
整される。更に光道方向はレンズシステム（１）により実施例２とは反対方向に
される。この実施例の画面（３）は対象面（０）となる。いずれにしてもその湾
曲度は少し大きめにし、４０ｍの映写距離に適合するようにする。この実施目的
にはその他のレンズシステム（１）の変更は必要ないが、場合によっては更に手
を加えることで映像補正を精密化する事が可能である。
対象領域半径は： 画像領域半径を、Ｒ画像領域＝40.000mmとした場合
Ｒ対象領域＝-506.1935mmとなる。
これにより Ｒ画像領域／Ｒ対象領域とする映像寸法 ｍ は
ｍ＝79.021165 となる ［２］
実施例 ６
実施例６は本考案の申請範囲１６を示す。
この為に画像面（３）には反射鏡が使われる。レンズシステム（１）としては実
施例２のものが使われる。ここではレンズシステム（１）の画像領域（３）平面
に球面状の空洞反射鏡（１０）が取り付けられる。この際空洞反射鏡（１０）の
湾曲半径 Ｒ１sphは実施例２のレンズシステム１の画像領域半径と同じとする
。これにより：
Ｒ１sph ＝ -499.9003mm となる。
次に、本発明の実施態様を列記しておく。
１．絞り（２）が配置されたレンズシステム（１）とデテクター（６）が配置さ
れかつ前記絞り（２）の定点に共心する画像領域（３）とを備える光学システム
において、
レンズシステム（１）を構成する総ての半径は実質的に共通の一点に共心する
様に配置され、この共通点は絞り（２）やレンズシステム（１）の湾曲した画像
領域及びこれに関係する湾曲した対象領域の定点でもあり、これらの半径の最大
角度は１８０度を有し、絞り（２）の平面で終わる半径シャーレの最大の境を限
定すること、
共心するシャーレの間にあり、それぞれ共心的半径によって形成され、又絞り
（２）の左か右に一対となって付いている総ての光学的物質は、それぞれ異なっ
たものでも良く、この際絞り（２）の自由開口の左右に直接隣接する、共心する
半径間にある光学的素材は絞り（２）の左右で同一のものであること、
絞り（２）の自由直径はレンズシステム（１）の実数値が最小である共心性半
径を２倍した長さより小さいか、又は最高でも同じ長さであること、
絞り（２）に直接隣接する共心半径の間にある光学物質の屈折率は実質的に１
より大きいことを特徴とする光学システム。
２．絞り（２）定点から更に離れた固体光学物質製の共心性シャーレにより境が
限定される、共心するシャーレの中にある光学物質は液体または気体であること
を特徴とする、請求項１に記載の光学システム。
３．境を限定する半径間に使われている光学物質の屈折率は、恒久的でも又はそ
のポジションの関数として形成されることが可能で、その際レンズシステム（１
）の絞り（２）の定点にシンメトリーにあるポジションに対する屈折依存度は、
該当するシャーレ内で形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の
光学システム。
４．この光学システムを特にエネルギー収集、ここでは特に太陽エネルギー収集
機として応用する場合はレンズシステム（１）の絞り（２）を用いないことを特
徴とする、請求項１ないし３の１つに記載の光学システム。
５．反射面（４）はレンズシステム（１）に付属するものであり、言け換えけば
レンズシステムに統合されたエレメントであり、この際この反射面はレンズシス
テム（１）の絞り（２）の定点に共心する位置に配置されることを特徴とする、
請求項１ないし４の１つに記載の光学システム。
６．レンズシステム（１）の絞り（２）の平面には球面収差の修正用に補正板（
５）が配置されており、この補正板（５）は球面でない表面を少なくとも一つ保
有し、その面の形状は下記のような関数で示される：
この際 ｊ＝２＊ｉ は有効とする。この際繊正板（５）に隣接する面は平面
か、又は補正板の形にぴたっと合わせる。この場合補正板（５）はエアレンズと
なることを特徴とする、請求項１ないし５の１つに記載の光学システム。
７．絞り（２）の平面にはカラーフィルター、偏光器、又は技巧的、電気的、電
子光学的に機能するダイアフラグやシャッター、屈曲柵、網目スクリーン、混信
フィルターのような、光線に影響をあたえるたのモジュールを取り付けることが
出
来ることを特徴とする、請求項１ないし６の１つに記載の光学システム。
８．レンズシステム（１）の一面又は複数の面、または画像領域（３）の平面は
球面でない形にも出来ることを特徴とする、請求項１ないし７の１つに記載の光
学システム。
９．レンズシステムを収集的、アフォーカル、又は散光的に形成することが可能
であることを特徴とする、請求項１ないし８の１つに記載の光学システム。
１０．画像領域（３）の湾曲面に取り付けられた湾曲デテクター（６）はＣＣＤ
受信体がマトリックス式に配列され形成されたものであり、この際デテクター（
６）マトリックスの各モジュールは平らにする事もでき、平らにする場合にはこ
れらモジュールの前に画像領域平坦化レンズ（７）を置くことができ、その際こ
れらの半径はレンズシステム（１）のペッツヴァル総値をそれぞれ相殺するよう
な寸法とし、画像領域平坦化レンズ（７）の半径の寸法は次の関係式
１／Ｒ１ｅｌ−１／Ｒ２ｅｌ＝ｎｅｌ／（ｎｅｌ−１）（１／Ｒ画面領域）
から出され、この際Ｒ１ｅｌはレンズシステム（１）に向かい合った各画像領
域平坦化レンズ（７）の半径であり、Ｒ２ｅｌはデテクター（６）モジュールに
向かい合った各平坦化レンズ（７）の半径、そしてｎｅｌは平坦化レンズ（７）
の屈折率であり、Ｒ画像領域はレンズシステム（１）が造る湾曲した画像領域（
３）の半径を示し、この際デテクター（６）のマトリックスモジュールはレンズ
システム（１）の湾曲画面（３）に接面する平面に平行する様に向けられた平面
に配列され、デテクター（６）としては内外の光電現象により作動する録画管や
他の感光性のシステムを応用することが出来、デテクター（６）のマトリックス
配置は、湾曲した画像領域（３）を均等に覆うように、蜂の巣型やサッカーボー
ルの皮のパッチワーク構成ではも良いことを特徴とする、請求項１ないし９の１
つに記載の光学システム。
１１．湾曲された画面（３）にガラスファイバーか他の光導性のモジュール（８
）で成り立つ構造物が取り付けられ、湾曲された画面（３）を更に処理する為に
伝送し、この構造物は絞り（２）の中央を通り、絞りに垂直である軸に共心する
ように配置された、出来れば空洞シリンダー状のセクションからなり、この空洞
シリンダーセクションはこの軸間、又相互間で比較的移動することができ、これ
により様々に湾曲をしている画像領域（３）が様々な対象距離に対しても適応す
ることが出来るようになり、画面（３）を絞り（２）の定点へ共心させる事を妨
げることなしに、レンズシステムが焦点を合せられることを特徴とする、請求項
１ないし１０の１つに記載の光学システム。
１２．レンズシステム（１）が絞り（２）の平面で二分され、二分された半体は
相互間又画像領域（３）の平面に向かってずらす事が可能で、様々な対象距離の
焦点を合わすことを可能とし、この際一つ一つのシャーレも相互間で、又は画像
領域（３）の平面に向ってすらすことが出来、又その際レンズシステム（１）の
全モジュールが絞り（２）の左側、又は右側だけに配置がなされるようにレンズ
システム（１）を形成することが出来、ただその際には色拡大誤差が発生するこ
とを特徴とする、請求項１ないし１１の１つに記載の光学システム。
１３．レンズシステム（１）の前には出来るなら分散性のアダプターシステム（
９）を取り付け、アフォーカルを優先とするアダプターシステム（９）の実際の
出光どう孔の位置がレンズシステム（１）の絞り（２）の位置に実質的に重なり
、特に拡散性であるアダプターシステム（９）の拡大性は変化できるように形成
可能で、これにより分散性であることを優先とするアダプターシステム（９）と
それ
に続くレンズシステム（１）から成る光学システムの全焦点距離も変化が効くよ
うになり、平坦な画像領域（３）は維持され、拡散性であることを優先とするア
ダプターシステム（９）のペッツヴァル総値がレンズシステムのペッツヴァル総
値を相殺することを特徴とする、請求項１ないし１２の１つに記載の光学システ
ム。
１４．レンズシステム（１）の外側の境を限定するレンズ面は実質的に画面（３
）または対象面（０）と、又は画面（３）と対象面（０）と重なることを特徴と
する、請求項１ないし１３の１つに記載の光学システム。
１５．対象面（０）、場合によっては画面（３）には発光性のモジュール、例え
ば液晶（ＬＣＤ）、出光性ダイオード（ＬＥＤ）や昭光性の蛍光面付き画像再生
管、又は他の発光性のモジュールが配置され、画像、映画や他の情報の映写をす
ることが出来ることを特徴とする、請求項１ないし１４の１つに記載の光学シス
テム。
１６．画面（３）を反射鏡（１０）とし、これによりレンズシステム（１）と反
射鏡（１０）から形成されるシステムが逆反射装置として作用し、その際絞り（
２）の平面に取り付け出来るシャッターが光学システムの応答機能を調節出来る
ことを特徴とする、請求項１ないし１５の１つに記載の光学システム。Detailed Description of the Invention
High symmetry optical system
The present invention is premised on a lens system having curved surface symmetry. Such a system
This is already described in patent publication 1) as patent US 5004328.
The special case of concentrically arranged spheres and hollow spheres is dealt with in this publication.
It is. The purpose of the present invention is also for cases where concentric symmetry is not so special.
Used to further widen the range of application and more accurate color wavelength error and curved surface chromatic aberration
It is to be able to correct it. In that case, it is possible to increase the light power, and
The purpose is to gain the freedom of optical design, for example, the collection of solar heat, etc.
Optical design is inevitably needed for such purposes. Patent Publication 1)
Since the two radii always have the same numerical value in each pair,
The correction is limited, but what the present invention specifically intends is that this aberration is at a much lower level.
Is to bring to.
The present invention is specifically intended to correct the color wavelength error with a numerical aperture of 5 in the lens system.
The maximum spherical focal length of 200 mm is reduced by reducing the spherical illumination error that remains after correction as much as possible.
The purpose of the system is to make it possible to project an image whose bending is limited.
The area of interest covers more than 20600 square degrees and is, for example, a hemisphere with a diameter of 400 mm.
Image on top. Correspondingly, with the same numerical aperture of the present invention, the maximum focal length of 500 mm
The image quality at the stem is 0.02 mm or less between the c-F line of the light spectrum and the scattering plate.
Must correspond to what is.
Then, the resolution function of the current state-of-the-art detector module ...
CCD-pixel width could be adapted. In this case, the image is half with a diameter of 1000 mm
It will be tied on the ball. This goal should be achieved in as few areas as possible.
It is. Another object of the present invention is to reduce the curved image area of the lens system (1).
Always adapt to the flat surface of multiple detectors (6), even in small quantities, at this time
Even if the balance of this system adapts, it will not be destroyed as much as possible.
It is to be.
It is also an object of the present invention to refine the correction of the spherical zone error.
In addition, the method of transmitting the information obtained by the present invention, especially the lens system of the present invention,
Give an example of applying the system (1) as a projection system for movie technology.
You.
In order to focus the lens system (1) on various target distances,
Of course, it is also important to have various possibilities.
Therefore, the light coming from the target surface (0) is reflected by the lens inside which the diaphragm (2) is attached.
An optical system was created that fits in the system (1).
Curved screen (3) with lens system (1) and detector (6) attached
All radii of share substantially the same fixed point, ie the fixed point of the aperture (2)
You. In principle, all optical materials between these concentrically formed radii
It doesn't matter if they are different things. That means mounting on the left and right of the aperture (2)
This means that petri dishes with the same geometrical shape can be made of different optical materials.
. However, the optical materials attached to the right and left of the free aperture of the diaphragm (2) are the same.
It is desirable that it should be one that does not cause color expansion error.
After all, the reflecting surface (4) can be attached so that the fixed point of the diaphragm (2) is concentric,
It can refract light and increase the optical power of the optical system if necessary.
To make the spherical zone error correction more precise, the plane of the diaphragm (2) is not spherical
A compensator plate (5) can be mounted on this surface, the Schmidt reflector system
The Schmid plate of is applied. Curved image area of lens system (1)
To flatten the area (3), a small flattening lens (7) is placed in the plane of the image area (3).
Can be mounted a little while ago, with a flattening lens (7) on a flat detector (6)
It enables the projection of almost the same size as the image of. At this time, the surface of the detector (6) is a bay
A plane parallel to the contact surface of the curved image area (3) is formed.
Image information on a curved image area is recorded using a matrix arrangement of CCD-image receptor
-The processing becomes the claim (10). At this time, the recording of information is VIDEO
It can be done by the usual electronic methods as well as recording on tape or other information devices.
Allowing to focus different image distances for different target distances
Is the purpose of the present invention, but the important thing is to share the fixed point of the aperture (2).
Image area (3) attached so that this image area is curved depending on the image distance
The radii will be different, but ...
It is important not to break the symmetry. It for this
Most of the radius of curvature of the detector surface that closely fits each image area (3) is continued
The operation to change the target is performed. This solution is claimed in Claim (11), and the aperture (
It passes through the fixed point of 2) and is symmetrical with the rotational trajectory of the axis standing on the surface perpendicular to it.
A lower jacket type section (8) is fitted. This section is axis
You can move quite a bit in the direction of, and also between each other.
The front side of this cylinder jacket type section (8) is in close contact with the image area (3).
However, it is also possible to attach a detector module (6) here, or use a cylinder
The jacket section itself can also be a light-transmitting father.
User can send the image to a flat detector (6) for further processing.
You can also do When focusing on image areas (3) with different degrees of curvature,
It is necessary to shift the under jacket sections (8) in various ways.
However, for this purpose, it is possible to make it possible, for example, by making good use of mechanical devices.
You. The position of this device and the size of the movement that shifts the position each time ... This movement is on-axis
The detector module (6) is required for focusing ... but etc.
Derives the control scale from the
-Instruct the jacket type module (8) to automatically move correctly
.
At this time, it is desirable to install the cylinder jacket type section (8) in the middle four.
Adjust the dust to the shape of the front surface ... Cylinder jacket when processing the maximum adjustment area
Make sure that the front spacing of each of the hoods (8) is as small as possible
··Choose.
The concentric optical system has a major weakness: the region of interest (0) is very distant and
Focusing on differently curved image areas (3) when the remote distances are different
It does not have the function to say. This big weakness also balances the concentric array in this way.
You can make up for it without spoiling it.
Adjust the radius almost continuously to differently curved image areas (3) to make this more precise.
The function of densification is simply the cylinder for the image area (3) in question.
Effectively adapting the number of jacketed sections and their front geometry
It is just an operation. If you don't have this kind of feature to focus
, The image distance and image of the lens system (1) according to the target distance with the highest video frequency.
It is desirable to have the same radius of the image area (3). The advantage of this system is that
The image quality is similar to that of the on-axis image, and light is wasted in the surrounding area.
That's a few.
For example, with an ordinary eye lens with a flat image area,
The light power is only 1/6 of the light power on the axis perpendicular to the diaphragm surface.
In contrast, in the present invention, the brightness of the periphery of the combined image area is the same for the target territory.
In the case of illuminating, 1/2 of the illuminance at the intersection of the plane perpendicular to the aperture (2) and the image area (3)
is there. From this, "on the axis perpendicular to the diaphragm surface, the image quality is up to 180 degrees in diameter.
It is defined as "at least the image quality that can be achieved in the field of view".
In other words, a very surprising thing is possible: the aperture normal and the image area (3
) If the image quality with the bending limited is obtained by the interface of
Even in 3), it is meant that the image quality can be obtained without being bent and with no distortion.
To taste. From this fact, this system was decided at a certain point on the earth, for example.
It is possible to limit the bending of the entire starry sky visible at time and project it without distortion.
I can say clearly. This makes it at least perfect in this respect.
Claim (10) claims that the system of the present invention is arranged in a matrix form.
The module (6), for example made up of a CCD
That is.
The flattening lens (7) is installed in front of the detector module (6)
Is also the scope of claim (10). Image flattened on each detector module (6)
To obtain the image, the radius of each flattening lens is marked in the required range (10).
Choose as you see.
Curve these lenses appropriately, that is, set the radius of curvature of the flattening lens (7) to R1el.
And the ratio of R2el brings about the distortion that this lens itself brought about, especially
Aberration that is the cause can be suppressed to the minimum. Flattened lens in special cases
Install (7) so that the surface facing the detector module is flat.
The radius of each flattening lens (7) facing the lens system (1) is
R1el = (nel-1) / nel * R image area [1]
At this time, the R image area represents the curvature radius of the image area (3). If this value is negative
Indicates that the input light is concave. So in this special case
The radius R1el facing the lens system (1) is also negative and is not concave with respect to the input light.
You. The material of the flattening lens (7) is as low as possible the refractive index nel, that is,
It is desirable to select a material with a high Abbe index. The present invention can also be used for space observation.
In this case, the system should be designed and adjusted to the average objective distance that is considered necessary.
The position of the object imaged in this way can be directly detected by the receiving pixel in this way.
, It is also necessary to install a distortion corrector like when using a normal eye lens,
Or, there is no need to correct the distortion when observing a moving object.
The present invention can also be applied to the filming of a "surrounding camera" in movies. At the same time, an example
For example, it can be applied when projecting a movie shot with a camera to which the system of the present invention is applied.
Wear. For this purpose, as described in claim 15, a pair of lens systems (1)
Mounts a light-transmitting unit that can control each module on the quadrant (0)
I can. For example, an LCD, an LED or an image reproducing tube can be used.
Another field of application of the invention is in endoscopes. Direction of the endoscope in the body by using the present invention
Not only does it open up new and better ways to play, but also these two
Artificial eyes "can be used to obtain a three-dimensional direction, and the images obtained here can be processed by a computer.
Can be done.
The lens system according to the patent publication 1) also partially has the good function as in the present invention.
However, in the case of publicity, each medium is a sphere or
Due to the concentric arrangement of the hollow spheres, design freedom is greatly restricted,
From the perspective of an ideal design that fits the purpose, if design freedom is limited
This means that in a series of cases, it becomes a design weak point from the beginning. The present invention
A joint image that is also concentric with respect to which concentrically fixed target petri dish (0)
It has been proved that the image can be provided without distortion on the image dish (3).
I have. The image without any distortion on the curved screen (3) is distorted as it is
It is possible to change it to a flat image, and for that purpose a curved image petri dish
Each point of the image of, and each point of the image projected on the plane, the curved image area (3)
Projected so that each point created and the fixed point of the diaphragm (2) are connected by a straight line
Needs to be done. If you try to satisfy this condition, the image will not be distorted even on a flat surface.
If you want to get an image, it is imaged with a curved and concentrically arranged image dish (3).
The starting point and the ending point of the optical line connecting the two-dimensional image should be fixed. Th
Even if you do such a "projection", it is a weak point that the diameter of the light guide is constant.
And the farther the points of the image on the plane are, the closer they are to the neighboring points.
Disappears, that is, a "dark" part is created. Light in a very prominent case, for example
If you install the straight line connecting the start and end points of the line parallel to the perpendicular of the diaphragm plane,
Negative distortion can be generated in the converted image, and in some cases electronic distortion can be removed.
It must be Raise the curved image area (3) of the lens system (1)
Use an optical material such as sfiber and transmit to a flat detector if possible
The possibility is that the claim (11).
Other configurations of the invention are set forth in the other claims.
Next, the present invention will be described with reference to various embodiments.
To explain the charts attached to this (see Example (1)):
Figure 1 Layout of the optical system module of the present invention
Figure 2 A few examples showing the lens system 1 prominently
Fig. 3 Example 1 when the diameter of the visual field is 0, 40, 80, 120 and 160 degrees
Spot diagram by
FIG. 4 Example 2 where the diameter of the visual field is 0, 40, 80, 120, 160 degrees
Spot diagram by
5, 6, 7
The diameter of the field of view is 0 degree and the nanometer is 486,13; 546,07; 656,27.
Sometimes, the wavelength aberration according to the second embodiment.
8 and 9, the diameter of the visual field is set to 0 degree and 160 degree, and when the wavelengths of FIGS.
Blurring of points due to 2
Fig. 10 Wavelength is 486,13 nanometers, and the field of view is 0, 2, 4, and 6 degrees.
Spot diagram in Example 3
Figure 11 Example 4 spot diagram, visual field diameter less than 2 degrees
Figure 12 Example 4 spot diagram, field of view diameter less than 4 degrees
Figure 13 Example 4 spot diagram, field of view diameter less than 8 degrees
Figure 14 Example 4 spot diagram, field of view diameter less than 16 degrees
FIG. 1 is a magnified view of a special embodiment.
The size is shown. Light coming from a point on the target surface (0) (this part is not drawn)
Is the lens system 1 with the aperture (2) attached, and finally the screen (3)
Hit
The fixed point of the diaphragm (2) is the lens system (1), the curved image area (3) and the target area.
It is desirable that the fixed points are all the optically active regions of the region (0). Screen (3
) Has a detector (6). One or more in front of screen (3)
An image area flattening lens (7) can be arranged to achieve flattening. This plane correction
The lens (7) is attached parallel to the contact surface of the curved image area (3).
The reflecting surface (4) arranged so as to be concentric with the fixed point of the diaphragm (2) emits light (not shown).
Refraction). Install a correction plate (5) that is not a curved surface on the plane of the diaphragm (2)
Can be done. A light-conducting module (8) is attached to the flat part of the area (3)
I have. The afocal adapter system (9) is in front of the lens system (1)
It can be attached, and the diaphragm (2) is an afocal adapter system.
It overlaps with the actual exit hole position of the tem (9). The screen (3) has a reflector (10)
You can do it, and by doing this, a retrograde reflector is born.
Example 1
Shown in Table 1 is the wavelength length of the type of glass used in Example 1.
It is design data in which an assumed refractive index is added.
The item "Space" is the distance from the relevant surface to the next surface in the direction of light incidence
Is shown.
As a result, the radius of the curved area (3) is: R Image area = -499.788mm
You.
The structure of the embodiment is arranged so as to be concentric with the fixed point of the diaphragm (2) in order from the incident light.
ZK1, hemispherical dish made of glass labeled 533580, followed by Fluorit (glass labeled 43495
4) Lens made of this lens, which is concentric with the fixed point of the diaphragm on the left and right of the flat surface of the diaphragm (2)
The boundary is limited by the two radii. These two radii have different sizes in real numbers.
It is. Following this, the glass marking 540511 made of KF1 is also concentric with the fixed point of the diaphragm.
The hemispherical petri dishes arranged in series are followed. Limit the boundaries of the examples to make things easier
Select both outer radii that are numerically the same, and inspect the entire system as easily as possible
I can do it.
However, in the present invention, it is not a normal condition to make the radius the same, and
If the diameters are not the same, for example, to precisely correct the remaining spherical error on the spherical iris.
Therefore, the freedom of design can be expanded. If the outer radii are made the same in real numbers,
However, the embodiment of the present invention may differ from the system claimed in the publication 1).
I am
The optical material that surrounds the left and right of the aperture (2), that is, Fluorit here,
, Is bounded by two radii that are distinctly different in real numbers, followed by
Hemispherical petri dishes have different thickness and different materials. As a result, according to the first embodiment of the present invention,
However, it differs from the system consisting of concentric spheres and hollow spheres in the patent publication 1).
It is obvious that
The free aperture of the system with a diameter of 100 mm is the same as that of the diaphragm (2) of Example 1 due to the e-line.
It is realized by setting the free opening to 69.689 mm.
Example 2
When the wavelength is 546 nm in Example 1, the light wave front aberration is 1.044 hz / 486 nm, 0.592 hz.
/ 546nm and 0.581hz / 656nm.
In the second embodiment, the present invention has more design freedom than the scope of the patent publication.
Explain the possibilities. The present invention succeeded in further reducing the spot diameter
However, more importantly, the front wave aberration can be reduced significantly. 5 and 6
, 7, the Rayleigh standard of the reference bending limited image is ¼ wavelength,
From this, it can be seen that this criterion is satisfied at the average wavelength. In Figure 4 this
The attached spot diagram is shown.
A small circle is an Airy-disk at a wavelength of 546 nm.
In the embodiment in which the focal length is reduced to 200 mm, it becomes very clear even with the same aperture number of 5.
Bending is restricted. This is because the front aberration of the light wave depends linearly on the system scale.
Because it does.
Therefore, even if the numerical aperture is lowered, the bending can be restricted.
Table 2 below shows the design data for Example 2.
This gives a radius of the curved image area (3): R image area = -499.9003 mm.
The free diameter of the diaphragm (2) is 73.695 mm, and a parallel light beam with a diameter of 100 mm is used in the embodiment (2).
To be able to enter the lens system (1).
The focal length of the image area is 500 mm, which gives a numerical aperture of 5 in the embodiment (2).
You.
Example 3
In the third embodiment, the application of the correction surface which is not the spherical surface which is the scope of claim (6) is explained.
I will tell.
The correction plate (5) in the embodiment (3) is an aerence. Correction plate that is not spherical (
The surface of 5) is formed on the lens petri dish surface adjacent to the diaphragm (2). I was here
Even a simple example made of just one type of glass has a field of view of 6 degrees and a wavelength of 486 nm.
It turns out to be ideal. The diffuser plate is 0,0078 mm or less. Color wavelength error
You can also supplement and correct a concentric petri dish using other optical materials. surface
(2) is the surface just before the diaphragm plane (2) toward the entrance of light.
Point. The surface (3) is directly behind the diaphragm plane (2) towards the entrance of the light.
Refers to the surface that follows.
These two positions are distorted planes that are not spherical, but usually have a star radius.
In the case of a unit in which lenses are arranged, spherical chromatic aberration can be reversed to produce a chromatic wave.
It is possible to minimize it by using long error.
In Example 3, the two surfaces are separated by an air lens. The point to note is this
Try to keep the spacing as small as possible and avoid concentric symmetry as much as possible.
To be. The two Lens Petri dishes on the left and right of the diaphragm (2) are made of the same optical material.
Use to prevent color expansion error. In this embodiment, BK7 is used
You.
Surfaces 2 and 3 have the following results.
Surface 2: z = 1,123535 * 10-7* mm-3* rFour-8,06055 * 10-11* mm-Five* r6
Surface 3: z = 8,314804 * 10-8* mm-3* rFour-8,223996 * 10-11* mm-Five* r6
In this case, r indicates the coordinate radius on the plane in mm, and this plane stands perpendicular to the optical axis.
There are vertices on each surface, and z has a mathematical meaning. The table below is an example
The data of 3 are shown.
The ideally adjusted radius of curvature of the image area (3) is: R image area = -372.7853mm
Since the arrangement which becomes is a high order aberration on the correction plate (5), it is no longer completely concentric.
Yes. The free diameter of the diaphragm (2) is 66.051 mm.
Example 4
In the fourth embodiment, the data of the image area flattening lens (7) of the second embodiment can be actually supplied.
It is calculated based on the new detector module (6).
To make things easier, the image area going to each detector module 6
The radius of the area flattening lens (7) shall form a plane. This makes equalization [
2] to the lens system (1)
It becomes as follows:
In the case of BK7 / wavelength 486.13 mm R1el = 171.5321 mm
Looking at this value, the entire image area (3) projected by the lens system (1) is the only large
It can be seen that it is impossible to flatten with the mold image area flattening lens (7).
However, as shown in the patent application range (10), a plurality of plane correction lenses (
7) can be attached, the correction lens then being the curvature of the lens system (1)
The image areas (3) are attached so as to be in contact with each other. That is, plane correction lens
Z (7) emerges from a certain object and is perpendicular to the main ray passing through the fixed point of the diaphragm (2).
You are standing. The central thickness of the image area flattening lens (7) is usually thin.
Should be. The flat surface of the plane correction lens (7) is the detector module in the fourth embodiment.
Directly over the surface of the ruler (6), but this is not a common condition. Flattening lens (
Properly curving 7) can almost eliminate the distortion caused.
You.
The following table (4) shows the data of the image area flattening lens (7), and the interval
Is from the last lens vertex of the lens system (1) of Example 2. flat
The thickness of the central part of each photographic lens is 1 mm. The rear radius R2el is
It becomes a plane. The term "spacing" refers to the front portion of each flattening lens (7) of Example 2.
The distance from the apex to the apex of the last surface of the lens (1) is shown. The screen is a flattened lens
Overlap with the surface of.
The flattening lens (7) is adjusted to the regions of interest 2, 4, 8 and 16 degrees.
With reference to the attached FIGS. 11 to 14, the image quality in the flattened image area is surprisingly good.
I understand that
Example 5
In the fifth embodiment, the invention is applied to a movie projector as shown in the scope of patent application 15.
It is.
Therefore, based on the second embodiment, the screen (3) becomes the target surface (0), and here,
Light-emitting modules that can be controlled one by one are arranged in a matrix. Example 5
Assumes a projection distance of 40 meters. This will be used as a projector
Due to the relationship with the fixed point of the diaphragm of the present invention system, the screening hall also has a radius of 40 meters.
Shall decide. For this reason, the second embodiment is adjusted to ideally match the determined projection distance.
Be adjusted. Further, the optical path is directed in the opposite direction to that of the second embodiment by the lens system (1)
Is done. The screen (3) of this embodiment is the target surface (0). In any case the bay
The curvature should be slightly higher to fit a projection distance of 40m. Purpose of this implementation
Does not require any other lens system (1) changes, but in some cases further
By adding, it is possible to refine the image correction.
Target area radius: When the image area radius is R image area = 40.000 mm
R target area = -506.1935 mm.
As a result, the image size m of R image area / R target area is
It becomes m = 79.021165 [2]
Example 6
Example 6 shows an application range 16 of the present invention.
For this purpose, a reflecting mirror is used on the image plane (3). As a lens system (1)
The thing of Example 2 is used. Here the image area (3) plane of the lens system (1)
A spherical cavity reflecting mirror (10) is attached to. At this time, the cavity mirror (10)
The radius of curvature R1sph is the same as the radius of the image area of the lens system 1 of the second embodiment.
. This gives:
R1sph = -499.9003mm.
Next, embodiments of the present invention will be listed.
1. The lens system (1) with the diaphragm (2) and the detector (6) are arranged.
And an image area (3) concentric with a fixed point of the diaphragm (2)
At
All radii that make up the lens system (1) are substantially concentric to a common point
Are arranged in a similar manner, and this common point is the curved image of the diaphragm (2) and lens system (1).
It is also the fixed point of the region and its associated curved region of interest, and the maximum of these radii
It has an angle of 180 degrees and limits the maximum boundary of the radial petri dish ending in the plane of the diaphragm (2).
Setting
Located between concentric petri dishes, each formed by a concentric radius, and squeezed
All optical materials attached to the left or right side of (2) are different.
It is also possible to use the one that is directly adjacent to the left and right of the free aperture of the diaphragm (2), and is concentric.
The optical material between the radii is the same on the left and right of the diaphragm (2),
The free diameter of the iris (2) is the concentric half of which the real value of the lens system (1) is the smallest.
Less than twice the diameter, or at most the same length,
The index of refraction of the optical material between the concentric radii directly adjacent to the stop (2) is substantially 1
Optical system characterized by being larger.
2. Diaphragm (2) The boundary is further separated by a concentric petri dish made of solid optical material further away from the fixed point.
Limited, the optical material in the concentric dish should be a liquid or gas
An optical system according to claim 1, characterized in that
3. The refractive index of the optical material used between the bounding radii may be permanent or
Can be formed as a function of the position of the lens system (1
) The refraction dependence for the position in symmetry at the fixed point of the diaphragm (2) is
It is formed in the corresponding petri dish, The said of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
Optical system.
4. This optical system is especially for energy collection, here especially for solar energy collection
When it is applied as a machine, it is special that the diaphragm (2) of the lens system (1) is not used.
Optical system according to one of the claims 1 to 3, characterized in that
5. The reflective surface (4) is attached to the lens system (1), in other words
It is an element integrated into the lens system, where this reflective surface is the lens system.
It is arranged at a position concentric with the fixed point of the diaphragm (2) of the system (1),
Optical system according to one of the claims 1 to 4.
6. On the plane of the diaphragm (2) of the lens system (1), a correction plate (
5) is arranged, and the correction plate (5) retains at least one non-spherical surface.
And the shape of the surface is represented by a function such as:
At this time, j = 2 * i is valid. At this time, the surface adjacent to the fiber plate (5) is a flat surface.
Or, just fit the shape of the correction plate. In this case, the correction plate (5) is an air lens.
Optical system according to one of claims 1 to 5, characterized in that
7. The plane of the diaphragm (2) has a color filter, a polarizer, or a technical, electrical or
Sub-optically functioning dia flag, shutter, bent fence, mesh screen, interference
It is possible to install a module that affects the rays, such as a filter.
Out
Optical system according to one of claims 1 to 6, characterized in that it comes.
8. One or more surfaces of the lens system (1) or the plane of the image area (3)
Light according to one of claims 1 to 7, characterized in that it can also have a non-spherical shape.
Science system.
9. Lens system can be formed as collective, afocal or diffuse
Optical system according to one of claims 1 to 8, characterized in that
10. The curved detector (6) attached to the curved surface of the image area (3) is a CCD
The receivers are arranged and formed in a matrix, and the detector (
6) Each module of the matrix can also be flattened,
An image area flattening lens (7) can be placed in front of these modules, in which case
These radii should offset the Petzval totals of the lens system (1) respectively.
The radius of the image area flattening lens (7)
1 / R1el-1 / R2el = nel / (nel-1) (1 / R screen area)
The R1el is the image area facing the lens system (1).
R2el is the radius of the area flattening lens (7), and the detector (6) module
The radius of each facing flattening lens (7), and nel is the flattening lens (7)
The R image area is the curved image area ((1) created by the lens system (1) (
3) shows the radius, where the matrix module of the detector (6) is the lens
A plane oriented parallel to the plane facing the curved screen (3) of the system (1)
The detectors (6) are arranged in the
Other photosensitive systems can be applied, the detector (6) matrix
The arrangement is such that a honeycomb shape or a soccer bow is evenly covered so as to cover the curved image area (3).
1 to 9, characterized in that it may be a patchwork construction of leather skin.
Optical system according to item 1.
11. Curved screen (3) with glass fiber or other light-conducting module (8
In order to further process the curved screen (3) fitted with a structure consisting of
Transmitting, this structure passes through the center of the diaphragm (2) and is concentric with the axis perpendicular to the diaphragm
This cavity consists of preferably cylindrical sections, arranged like
The cylinder section is relatively movable between this axis and also between
The image area (3) having various curvatures is adapted to various target distances due to
It becomes possible to prevent the screen (3) from concentrating on the fixed point of (2).
The lens system can be brought into focus without defocusing.
The optical system according to one of 1 to 10.
12. The lens system (1) is bisected in the plane of the diaphragm (2) and the bisected halves are
It is possible to shift between each other and toward the plane of the image area (3), and
It is possible to focus on each petri dish, either between each other or in the image.
It can be slid towards the plane of the area (3) and in that case the lens system (1)
Lens so that all modules are placed only on the left or right side of the diaphragm (2)
The system (1) can be formed, but in that case, color expansion error may occur.
Optical system according to one of claims 1 to 11, characterized in that
13. In front of the lens system (1), if possible, a dispersive adapter system (
9) is attached and the actual afocal adapter system (9)
The position of the exit aperture substantially overlaps the position of the diaphragm (2) of the lens system (1)
, The expandability of the adapter system (9), which is particularly diffusive, is made variable
With an adapter system (9) that is possible and thus prioritizes decentralization
That
The total focal length of the optical system consisting of the lens system (1) that follows is also effective.
The flat image area (3) is maintained and the diffused area is prioritized.
The Petzval total value of the Daptor system (9) is the lens system Petzval total
Optical system according to one of claims 1 to 12, characterized in that the values are canceled out.
M
14． The lens surface that bounds the outer boundary of the lens system (1) is substantially the screen (3
) Or the target surface (0) or the screen (3) and the target surface (0) overlap.
Optical system according to one of the preceding claims, characterized in that
15. On the target surface (0), and in some cases the screen (3), a luminescent module, eg
For example, liquid crystal (LCD), light emitting diode (LED), and image reproduction with a fluorescent screen.
A tube, or other luminescent module, is placed to project images, movies or other information
15. The optical system according to claim 1, characterized in that
Tem.
16. The screen (3) is set to the reflecting mirror (10) so that it is opposite to the lens system (1).
The system formed by the mirror (10) acts as a retro-reflecting device, the diaphragm (
The shutter that can be mounted on the flat surface of 2) can adjust the response function of the optical system.
Optical system according to one of claims 1 to 15, characterized in that
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【要約の続き】
ダプター（９）の拡大度が変化可能であるため、光学シ
ステムの全焦点距離も変化づけできる。面面（３）は反
射鏡（１０）とすることが出来、これにより逆リフレク
ターが発生する。────────────────────────────────────────────────── ───
[Continued summary]
Since the magnification of the adapter (9) can be changed, the optical system
The total focal length of the stem can also be changed. Face (3) is the opposite
It can be used as a reflecting mirror (10), which allows reverse reflection.
Occurs.