(57)【要約】【課題】アフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズの極端な長さにより、比較的高被写界深度を保ちつつ、離れて撮影が難しい物体の写真や映像を撮ることができる。【解決手段】アフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズが開示されており、同レンズは、光軸に沿って配された、全体が負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体が正の屈折力を有する第２レンズ群とを備える。第１および第２レンズ群は、ガリレアン式構成となるように配されている。レンズはまた、瞳倍率ＰＭ＝ＤEX／ＤEN＞４を満たす径ＤEXおよびＤENをそれぞれ有する射出瞳と入射瞳とを有し、実施例によってはＰＭ＞１０である。アフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズはまた、ＬＰ＞２００、実施例によってはＬＰ＞７００を満たす長さパラメータを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸に沿って配された、
全体が負の屈折力を有する第１レンズ群と、
全体が正の屈折力を有し、ガリレアン式構成となるように前記第１レンズ群に対し配されている第２レンズ群と、
瞳倍率ＰＭ＝ＤEX／ＤEN＞４を満たす径ＤEXおよびＤENをそれぞれ有する射出瞳および入射瞳と、
を備える、アフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項２】
ＰＭ≧６である、請求項１に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項３】
ＰＭ≧８である、請求項１に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項４】
ＰＭ≧１０である、請求項１に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項５】
前記第１レンズ群は第１面を有し、前記第２レンズ群は最終面を有し、頂点間距離ＶＬは、前記第１面および前記最終面間の軸距離によって決められ、
光軸より１度の角度で光学系に入り、光軸から高さＨ１で前記前面に交差し、光軸で最終面ＳＬに交差する軸外光線ＯＲ１は、長さパラメータＬＰ＝｜ＶＬ／Ｈ１｜＞２００を満たす、
請求項１に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項６】
ＬＰ＞３００である、請求項５に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項７】
ＬＰ＞５００である、請求項６に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項８】
ＬＰ＞７００である、請求項７に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項９】
前記第１レンズ群は第１面を有し、前記第２レンズ群は最終面を有し、頂点間距離ＶＬは、前記第１面および前記最終面間の軸距離によって決められ、
光軸より１度の角度で光学系に入り、光軸から高さＨ１で前記前面に交差し、光軸で最終面ＳＬに交差する軸外光線ＯＲ１は、長さパラメータＬＰ＝｜ＶＬ／Ｈ１｜＞３００を満たす、
請求項６に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項１０】
さらに、選択撮像波長において、約０．２波から２．５波の間の球面収差量ＳＡを有する、請求項２に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項１１】
さらに、約０．７から１波の間の球面収差量ＳＡを有する、請求項１０に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項１２】
前記第１レンズ群は、一以上の負メニスカスレンズ要素を備えてなる、請求項１に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項１３】
前記第２レンズ群は、一以上の負レンズ要素と一以上の正レンズ要素とを備えてなる、請求項１２に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項１４】
前記第２レンズ群は、二つの負レンズ要素と二つの正レンズ要素とからなる、請求項１３に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項１５】
常用レンズを有するカメラと、
前記常用レンズに動作可能に取り付けられた請求項１に記載のアフォーカルアタッチメントレンズと、
を備える、撮像システム。
【請求項１６】
前記常用レンズは、短い方の端部と長い方の端部を有するズーム範囲を有し、前記常用レンズは、そのズーム範囲の短い方よりも長い方の端部寄りに配されている、請求項１５に記載の撮像システム。
【請求項１７】
常用レンズを有するカメラと、
前記常用レンズに動作可能に取り付けられた請求項４に記載のアフォーカルアタッチメントレンズと、
を備える、撮像システム。
【請求項１８】
常用レンズを有するカメラと、
前記常用レンズに動作可能に取り付けられた請求項５に記載のアフォーカルアタッチメントレンズと、
を備える、撮像システム。
【請求項１９】
常用レンズを有するカメラと、
前記常用レンズに動作可能に取り付けられた請求項７に記載のアフォーカルアタッチメントレンズと、
を備える、撮像システム。
【請求項２０】
常用レンズを有するカメラと、
前記常用レンズに動作可能に取り付けられた請求項９に記載のアフォーカルアタッチメントレンズと、
を備える、撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、デジタルカメラ、ビデオカメラをはじめとするスチルカメラまたは動画カメラのための光学レンズ系に関し、更に詳しくは、アフォーカルアタッチメントレンズに関し、具体的には瞳孔が高倍率のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９８年３月１０日にフレイジャー（Ｆｒａｚｉｅｒ）に対して発行された米国特許第５，７２７，２３６号明細書には、広角レンズ、被写界の深いレンズ、近焦点レンズの特徴を有する光学系が記載されている。この光学系は、ディープフォーカス像を実現すること、つまり、無限遠にも焦点を合わせながら前景でマクロ被写体に焦点を合わせた撮像を可能にすることを目的としたものである。米国特許第５，７２７，２３６号明細書の光学系は、光軸上に順に整列され、レンズシリンダーまたはレンズ鏡筒に配置された対物レンズ、視野レンズ、リレーレンズを備えている。対物レンズは、視野レンズにおいてまたは視野レンズの近辺で、視野レンズの前方または後方のいずれかにおいて中間像を形成する。
【０００３】
対物レンズは、無限遠の焦点に固定されていてもよく、また中間像はその焦点距離の対物レンズとしては標準よりも大きいサイズの中間像を形成するために大きい開口を有していてもよい。視野レンズおよびリレーレンズはこの像を送り、フィルム面においてこれよりも小さい最終像にする。リレーレンズはマクロレンズであり、虹彩（アイリス）絞りおよび合焦（フォーカス）機構を有していてもよく、これにより開口の制御および合焦を行うのに対物レンズおよび視野レンズを用いる必要がない。視野レンズとリレーレンズとの間の鏡筒には、中間像を反転させ、逆にする（元に戻す）ためにペカンプリズム、屋根型プリズム、ミラーが設けられている。ペカンプリズム、屋根型プリズム、ミラーは、フィルム面における最終像が最終像の正常な向きとなることを確実にするものである（反転され、逆にされることなく）。このような光学系は、良好な被写界深度をもたらすのに相当な光量を必要とする。また、光学系は、相当な数の光学表面（つまり、空気から光媒体への面）をも有する。光線が空気からガラスへ、再び空気へ移動する必要がある度に、像がいくらか劣化する。このような光学系では、空気−ガラスの表面が５０もあることがある。
【０００４】
さらに、ペカンプリズムまたはこれに光学的に相当するもの、および屋根型プリズムは、大きく、重いため、他の方法による場合よりも光学系を大きく重いものにしている。スノーケル型レンズが長い間用いられていたが、どんな種類であってもカメラのセットアップの変更を必要とし、レンズ系を個々にカメラ本体に直接取り付けるものであった。スノーケルレンズにより、卓上撮影または地面レベルに接近した撮影を含め、難しい撮影状況に近づくことができる。被写界深度は、標準レンズを用いたものと基本的に同一である。
【０００５】
このようなレンズは、不利なことに、カメラからズームレンズを取り外す必要がある。さらに、これによりカメラをセットアップする時間が必要となる。またさらに、このようなスノーケル型レンズは高い光源レベルを要し、その結果照明コストが多大になる。難しい状況での配置および撮影に対処するには、像回転装置を有する二軸スイベル光学レンズ系が用いられてきた。像回転装置は、カメラが逆さまであっても横に向いていても、像の向きを補正してカメラの幾何学的位置関係を補正するものである。光学レンズ系のスイベル先端部により、カメラを水平の向きに保ちながら、カメラを地面から離すことにより低い地面レベルの撮影が容易になり、あるいは吊り下げ撮影や頭上撮影が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，７２７，２３６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、不利なことに、このような二軸スイベル光学レンズ系は非常に多数のレンズ素子およびプリズムを有するため、製造に費用がかかる。典型的には、このような光学系は、種々の受光角を扱うために最高で１５個ほどの対物レンズを有する。さらに、このような光学レンズ系は、ズームレンズを系の前部に置く。種々のレンズにより、レンズが取り付けられるカメラの前端部に多大な重量が付加されることになり、全長も長くなり、スイベルが後方に離れすぎてしまう。これにより、光学レンズ系およびカメラが使用しにくくなる。このため、このようなレンズは経済的に製造するのが難しく、使用しにくい。さらに、このようなレンズを機能させるには多量の光が必要である。典型的には、光学レンズ系は、Ｆ５．６以下のＦストップ（例えば、Ｆ８）を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、アフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズである。同レンズは、光軸に沿って物体側から像側の順に、全体的に負の屈折力を有する第１レンズ群と、全体的に正の屈折力を有し第１レンズ群と相対的に配され、ガリレアン形態を形成する第２レンズ群とを含む。またレンズは、瞳倍率ＰＭ＝ＤEX／ＤEN＞４を満たす径ＤEXおよびＤENをそれぞれ有する射出瞳と入射瞳を含む。
【０００９】
本発明の他の態様は、先に簡単に説明したアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズであり、ＰＭ≧６、より好ましくはＰＭ≧８、さらに好ましくはＰＭ≧１０である。
【００１０】
本発明の他の態様は、先に簡単に説明したアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズであり、第１レンズ群は第１面を有し、第２レンズ群は最終面を有する。頂点間距離ＶＬは、第１および最終面間の軸距離によって決められる。光軸より１度の角度で光学系に入り、光軸から高さＨ１で前面に交差する軸外光線は光軸で最終面ＳＬに交差する。そして、頂点間距離ＶＬと共に長さパラメータＬＰは、ＬＰ＝｜ＶＬ／Ｈ１｜＞２００として定義され、より好ましくはＬＰ＞３００、もっと好ましくはＬＰ＞５００、さらに好ましくはＬＰ＞７００である。
【００１１】
本発明の他の態様は、常用レンズを有するカメラを含み、常用レンズと動作可能に連結された本発明のアフォーカルアタッチメントレンズを有する撮像系である。
【００１２】
本発明に係る上記概要的説明および以下に述べる詳細な実施形態の記載は、請求の範囲にあるように本発明の本質および特徴を理解するための概観または構成であることを意図されたものであることは理解すべきである。添付の図面は本発明をより理解させるために含まれるものであり、本願明細書に含まれ、あるいはその一部を構成する。図面は本発明の多様な実施形態を示し、明細書の記載と共に本発明の原理や動作を説明するためのものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】負レンズユニットの部分断面図を含む、本発明の実施形態による広角で、被写界の深い、近焦点の光学系の側面図である。
【００１４】
【図２】負レンズユニットの部分断面図を含む、本発明の別の実施形態による広角で、被写界の深い、近焦点の光学系の側面図である。
【００１５】
【図３】負レンズユニットの部分断面図を含む、本発明のさらに他の実施形態による広角で、被写界の深い、近焦点の光学系の側面図である。
【００１６】
【図４】本発明のさらに他の実施形態による広角で、被写界の深い、近焦点の光学系の側面図である。
【００１７】
【図５】本発明のさらに別の実施形態による二重の、広角で、被写界の深い、近焦点の光学系の側面図である
【００１８】
【図６】ビデオカメラまたはフィルムカメラとともに用いるのに適した、本発明の実施形態による二つの光学レンズアタッチメントの側面図である。
【００１９】
【図７】ビデオカメラまたはフィルムカメラとともに用いるのに適した、本発明のさらに別の実施形態による光学レンズアタッチメントの側面図である。
【００２０】
【図８】ビデオカメラまたはフィルムカメラとともに用いるのに適した、本発明の実施形態による二重スイベル光学レンズ系の側面図である。
【００２１】
【図９】ビデオカメラまたはフィルムカメラとともに用いるのに適した、本発明の別の実施形態による二重スイベル光学レンズ系の側面図である。
【００２２】
【図１０】アフォーカルアタッチメントを特徴付けるのに有効な主要なパラメータを複数示した、アフォーカル系アタッチメントの第１例（実施例１）の概略図である。
【００２３】
【図１１】図１０の実施例１に関する、タンジェンンシャル（Ｔ）およびサジタル（Ｓ）光線の２５ラインペアー・パー・ミリメートル（ｌｐ／ｍｍ）における像の高さに対するＭＴＦ（相対コントラスト）のプロット図である。
【００２４】
【図１２】実施例１に関し、像の高さＩＨ＝３ｍｍにおける歪曲収差のプロット図である。
【００２５】
【図１３】本発明のアフォーカルアタッチメントの第２例（実施例２）の概略図である。
【００２６】
【図１４】実施例２に関する、タンジェンンシャル（Ｔ）およびサジタル（Ｓ）光線の２５ラインペアー・パー・ミリメートル（ｌｐ／ｍｍ）における像の高さに対するＭＴＦ（相対コントラスト）のプロット図である。
【００２７】
【図１５】実施例２に関し、像の高さＩＨ＝３ｍｍにおける歪曲収差のプロット図である。
【００２８】
【図１６】無限焦点における本発明のアフォーカルアタッチメントの第３例（実施例３）の概略図である。
【図１７】近焦点における本発明のアフォーカルアタッチメントの第３例（実施例３）の概略図である。
【００２９】
【図１８】実施例３に関し、無限焦点位置においてタンジェンンシャル（Ｔ）およびサジタル（Ｓ）光線の２５ラインペアー・パー・ミリメートル（ｌｐ／ｍｍ）における像の高さに対するＭＴＦ（相対コントラスト）のプロット図である。
【図１９】実施例３に関し、近焦点位置においてタンジェンンシャル（Ｔ）およびサジタル（Ｓ）光線の２５ラインペアー・パー・ミリメートル（ｌｐ／ｍｍ）における像の高さに対するＭＴＦ（相対コントラスト）のプロット図である。
【００３０】
【図２０】実施例３に関し、無限焦点位置において像の高さＩＨ＝３ｍｍにおける歪曲収差のプロット図である。
【図２１】実施例３に関し、近焦点位置において像の高さＩＨ＝３ｍｍにおける歪曲収差のプロット図である。
【００３１】
【図２２】本発明のアフォーカルアタッチメントの第４例（実施例４）の概略図である。
【００３２】
【図２３】実施例４に関し、タンジェンンシャル（Ｔ）およびサジタル（Ｓ）光線の２５ラインペアー・パー・ミリメートル（ｌｐ／ｍｍ）における像の高さに対するＭＴＦ（相対コントラスト）のプロット図である。
【００３３】
【図２４】実施例４に関し、像の高さＩＨ＝３ｍｍにおける歪曲収差のプロット図である。
【００３４】
【図２５】本発明のアフォーカルアタッチメントの第５例（実施例５）の概略図である。
【００３５】
【図２６】実施例５に関し、タンジェンンシャル（Ｔ）およびサジタル（Ｓ）光線の２５ラインペアー・パー・ミリメートル（ｌｐ／ｍｍ）における像の高さに対するＭＴＦ（相対コントラスト）のプロット図である。
【００３６】
【図２７】実施例５に関し、像の高さＩＨ＝３ｍｍにおける歪曲収差のプロット図である。
【００３７】
【図２８】本発明のアフォーカルアタッチメントの第６例（実施例６）の概略図である。
【００３８】
【図２９】向上させたフォーカス深度を球面収差の２つの波形と共に示す、収差がない場合の実施例６のスルーフォーカスのＭＴＦ曲線をプロットしたものである。
【００３９】
【図３０】カメラＣＡの常用レンズに動作可能に連結されたアフォーカルアタッチメントの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下の説明においては、同一または同様の要素の参照には同様の符号を用いている。
【００４１】
ここで、添付の図面に示した本発明の好適な実施例について詳細に説明する。図面を通して同様の部分の参照には可能な範囲で同様の符号を用いている。以下の例に対しては本発明の範囲内で多様な変形や変更を行ってもよく、各例の態様は異なる方法で組み合わせることにより別の例を実現することも可能である。したがって、本発明の真の範囲は、本願の開示全体から解釈されるべきであって、ここで説明する実施形態を考慮してもこれらに限定されるべきではない。
【００４２】
広角で、被写界の深い、近焦点の光学系を以下に開示する。光学レンズアタッチメントおよび光学レンズアタッチメントを備えるカメラについても以下に説明する。さらに、二重スイベル光学レンズ系およびかかる二重スイベル光学レンズ系を備えるカメラについては後述する。以下の説明では、特定のフィルムのフォーマット、レンズ材料、特定の角度が付いたプリズムユニット、結合機構、バレルの長さ、プリズムユニットなどを含む多数の特定項目を採り上げる。しかし、この開示から、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく変形および／または代替が可能であることは当業者には自明であろう。他の事情により、本発明を不可解なものにしないように特定の項目を省くことがある。一つ以上の添付の図面のいずれにおいても同一かまたは類似の参照符号を有する特徴に言及する場合には、これらの特徴は、反対の意図を示していない限り、この説明のためには同一の機能（複数の機能）または動作（複数の動作）を有するものである。簡潔にするため、図面では類似する特徴には類似の参照符号（例えば、図１、図２の負レンズ群１１１０、負レンズ群１２１０）を付してある。
１．１ 広角、高被写界、近焦点の光学系
【００４３】
図１は、本発明の実施形態による広角で、被写界の深い、近焦点の光学系１１００を図示したものである。光学系１１００は、負レンズユニット１１１０と、任意のレンズ円筒部１１５０（種々の長さであり得る）と、リレーレンズ１１６０とを備えており、これらはこの順に構成されている。リレーレンズ１１６０は、マクロレンズであってもよい。光学系１１００は、カメラ（図示せず）の前面に取り付けられ得る。カメラは、スチルカメラまたは動画カメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラなどである。（マクロ）リレーレンズ１１６０の後方には、カメラのフィルム面１１７０が距離を置いて位置しており、光学系の最終像がフィルム面１１７０に合焦される。フィルム面１１７０は、カメラのフィルム、あるいはデジタルカメラまたはビデオカメラの電荷結合素子（「ＣＣＤ」）の像平面を象徴的に表している。レンズバレル１１５０およびリレーレンズ１１６０は、これらの種類の多数の構成要素が本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく使用され得るため、単に一まとまりの素子として表されている。例えば、複数の標準マクロレンズのうちいずれを用いてよい。さらに、系１１００の構成要素は使用するマクロレンズに合わせて構成され得る。このような構成要素は、当業者にはよく知られたものである。また、レンズバレル１１５０の長さが、ここにおいても本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、多くの種々の長さのうちいずれであってもよいことを示すために、レンズバレル１１５０の中央領域に破線を用いて表してある。長いレンズほど好ましい場合がある。レンズバレルの標準の長さには、例えば、１フィート（１’）、１８インチ、２フィート（２’）が含まれ得る。使用する長さは、負レンズユニットの開口の直径、（マクロ）リレーレンズの倍率、使用するフィルムまたはビデオのフォーマットを含む要素によって決まる（例えば、フォーマットが小さいほど長いレンズになる）。本発明の実施形態では、非常に長い光学系を構成できる。このような系は、負レンズ群または負レンズ（対物レンズとして作用する）とマクロリレーレンズとの間に２フィート（２’）長の円筒部を備え得る。負レンズユニット１１１０は、対物レンズとして機能する。種々の倍率の負レンズ１１１０が使用可能であるため、受光角が選択可能である。負レンズユニット１１１０は、機能が負のままであれば、種々の方法で作用させることができる。つまり、負レンズユニットは、負レンズユニットの入射側の焦点から光線が発せられたように、負レンズユニットから入射平行光線を出射させる。さらに、系１１１０は、組み合わせたものが全体の機能として負であれば、正レンズ素子および負レンズ素子の両方を備えてよい。いかなる正レンズ（単数も複数も含む）も低倍率の正レンズ素子であり、負レンズユニットの全体の機能は負のままである。
【００４４】
図１に示した実施形態では、負レンズユニット１１１０は負レンズ群を備えている。負レンズ群は、（図１では左から右に）平凹レンズ１１１４、両凹レンズ１１１６、およびダブレットレンズ１１１８を備え得る。ダブレットレンズ１１１８は、平凸レンズに接合された両凹レンズを備え得る。本実施形態では、負レンズユニット１１１０はさらに、レンズ１１１４、１１１６、１１１８を収容するバレルハウジング１１１２を備えている。レンズ１１１４およびレンズ１１１６はいずれも、相補的に取り付けるためのバレルハウジング１１１２の内面に形成された環状の溝部に固定されている。
【００４５】
光学系１１００は、対物レンズとしての負レンズユニット１１１０およびリレー（マクロ）レンズ１１６０を備えるのみである。系１１００は、視野レンズを必要としない。系１１６０はまた、ペカンプリズムまたはこれに相当するもの、屋根型プリズム、ミラーをも必要としない。本発明の実施形態は、正レンズよりもむしろ、負レンズ群または負レンズを利用するものである。これは、逆さまの像を形成し、この像の向きを補正するのにミラーおよびプリズムの使用を要する正レンズを用いる現存の系とは対照的である。代わりに、等間隔に置いた一連の正視野レンズまたは正リレーレンズを用いてこれを成してもよい。また、正レンズを現存の系に使用すると、（正）対物レンズの像を拡大するための視野レンズの使用が必要となる。対物レンズとして負レンズユニット１１１０を用いると、（マクロ）リレーレンズ１１６０によって合焦された像はすでに正しい向きになっているため、光学系１１００が簡素化される。
【００４６】
負レンズ像の大きさにより、像を拡大するのに視野レンズを要しない。負対物レンズユニット１１１０の大きさの要件は、マクロリレーレンズ１１６０の倍率および必要となる作動距離、負レンズユニットの開口の大きさ、マクロリレーレンズの倍率、使用するフィルムまたはビデオのフォーマットによるところが大きい。１対１の１００ｍｍマクロリレーレンズが１フィート（１’）の作動距離をもたらす場合、１対１の２００ｍｍマクロリレーレンズは２フィート（２’）の作動距離をもたらすことになる。例えば、５５ｍｍまたは６０ｍｍのマクロリレーレンズが、良好なディープフォーカスをもたらすことができる。このような実施形態では、負レンズユニット１１１０はマクロリレーレンズ１１６０に近い。負レンズユニット１１１０（つまり、対物レンズとして作用する）は簡素なねじ取り付けにできるため、これは、例えばスチル撮影に適用する実施形態において明らかな利点となり得る。本発明の他の実施形態では、マクロリレーレンズ１１６０はズームレンズまたはズームレンズ構成要素を備え得る。本発明の実施形態では、空気−ガラス−空気の面が大幅に少なくなり、このため像の劣化がほとんどないかまたは実質的に皆無である。例えば、本発明の一実施形態では、このような空気−ガラス−空気の面が二つまたは三つしかない場合がある。
【００４７】
正の素子が縦並びに使用される場合、負レンズの広角度は小さくなる。負レンズユニット１１１０はズームレンズで用いられる可動ズーム構成要素を備えてもよく、対物レンズとして極めて十分に機能する。負レンズ群１１１０は、正レンズ素子および負レンズ素子を組み合わせたものであるが、機能的には負のままである。
１．２ 広角、高被写界、近焦点の別の光学系
【００４８】
図２は、本発明の別の実施形態による広角で、被写界の深い、近焦点の光学系１２００を図示したものである。光学系１２００は、負レンズユニット１２１０と、任意のレンズ円筒部１２５０と、マクロリレーレンズ１２６０とを備え、これらもまたこの順に構成されている。光学系１２００は、上記の種類に属するカメラ（図示せず）の前面に取り付けられ得る。負レンズユニット１２１０は、機能が負のままであれば、種々の方法により作用させることができる。つまり、負レンズユニットは、負レンズユニットの入射側の焦点から光線が発せられたように、負レンズユニットから入射平行光線を出射させる。
【００４９】
ユニット１２１０は、組み合わせたものが全体の機能として負のままであれば、正レンズ素子および負レンズ素子の両方を備えてよい。いかなる正レンズ（単数も複数も含む）も低倍率の正レンズ素子であり、負レンズユニットの全体の機能は負のままである。図２に示した実施形態では、負レンズユニット１２１０は負レンズ群を備えている。負レンズ群は、ここでもまた、平凹レンズ１２１４、両凹レンズ１２１６、およびダブレットレンズ１２１８を備え得る。ダブレットレンズ１２１８は、平凸レンズに接合された両凹レンズを備え得る。これらの構成要素は、バレルハウジング１２１２に収容されている。
【００５０】
マクロリレーレンズ１２６０の後方には、カメラのフィルム面１２７０が距離を置いて位置しているため、光学系の最終像がフィルム面１２７０に合焦される。図２に示す系１２００は、３５ｍｍビデオフォーマット、１６ｍｍビデオフォーマット、種々のビデオフォーマットを含む、ビデオカメラおよび映画用カメラに用いられ得る簡素な「プローブ」型のディープフォーカスレンズである。
【００５１】
負レンズ群１２１０は図１に示したものと同様に構成されてもよく、像を拡大縮小するズームレンズで用いる種類のものであり得る。任意のアスフェロン（Ａｓｐｈｅｒｏｎ）またはアスフェロン（Ａｓｐｈｅｒｏｎ）型のアタッチメント１２８０を用いてもよい。任意のアスフェロン（Ａｓｐｈｅｒｏｎ）またはアスフェロン（Ａｓｐｈｅｒｏｎ）型のアタッチメント１２８０は、直線ひずみを補正でき、広角を増大できる。アスフェロン（Ａｓｐｈｅｒｏｎ）型の負レンズ１２８０は、受光角を増大させるほか、像を大きくひずませることなく直線状に保つ。ここでもまた、長いレンズバレル１２５０およびマクロリレーレンズ１２６０は、単に一まとまりの素子として表してある。本発明の本実施形態では、長い光学系を提供する。マクロリレーレンズ１２６０は、５５ｍｍレンズ、６０ｍｍレンズ、１０５ｍｍレンズ、または２００ｍｍレンズであり得る。マクロリレーレンズモジュールは、焦点制御機構１２６２および開口制御機構１２６４を備え得る。
【００５２】
本発明の他の実施形態では、マクロリレーレンズ１２６０は、ズームレンズまたはズームレンズ構成要素を備え得る。任意で、系１２００は、バレル１２５０とマクロリレーレンズ１２６０との間に連結されたアタッチメントレンズ１２６６を有してもよい。アタッチメントレンズ１２６６により、さらに短いレンズバレルが使用可能となる。アタッチメントレンズ１２６６は、マクロレンズが失う光を他の場合よりも少なくさせるため、有用であり得る。
１．３ さらに別の、広角、高被写界、近焦点の光学系
【００５３】
図３は、本発明のさらに別の実施形態による広角で、被写界の深い、近焦点の光学系１３００を図示したものである。光学系１３００は、負レンズユニット１３１０およびマクロリレーレンズ１３６０をこの順に構成して備えている。負レンズユニット１３１０は、機能が負のままであれば、種々の方法により作用させることが可能である。つまり、負レンズユニットは、負レンズユニットの入射側の焦点から光線が発せられたように、負レンズユニットから入射平行光線を出射させる。ユニット１３１０は、組み合わせたものが全体の機能として負のままであれば、正レンズ素子および負レンズ素子の両方を備えてよい。いかなる正レンズ（単数も複数も含む）も低倍率の正レンズ素子であり、負レンズユニットの全体の機能は負のままである。
【００５４】
図３に示した実施形態では、負レンズユニット１３１０は負レンズ群を備えている。負レンズ群は、平凹レンズ１３１４、両凹レンズ１３１６、およびダブレットレンズ１３１８を備え得る。ダブレットレンズ１３１８は、平凸レンズに接合された両凹レンズを備え得る。これらの構成要素は、バレルハウジング１３１２に収容されている。光学系１３００は、先に記載されたタイプのカメラ（図示せず）、例えば、スチルカメラの前面に取り付けられ得る。マクロリレーレンズ１３６０の後方にはカメラのフィルム面１３７０が距離を置いて位置しているため、光学系の最終像がフィルム面１３７０に合焦される。図３に示す系１３００は、デジタルカメラおよびスチルカメラ（例えば、３５ｍｍ）のアタッチメント型ディープフォーカスレンズとして用いられ得る。
【００５５】
負レンズ群１３１０は、図１に示したものと同様に構成されてもよく、像を拡大縮小するズームレンズで用いる種類のものであり得る。負レンズユニット１３１０は、噛合するねじアセンブリを用いてマクロリレーレンズ（例えば、５５ｍｍまたは６０ｍｍ）に直接連結されている。本実施形態では、負レンズユニット１３１０は雄ねじ部材を有しており、マクロリレーレンズ１３６０は焦点制御部１３６２に接続された対応する雌ねじ差込口を有している。焦点制御部１３６２および開口制御部１３６４は、マクロリレーレンズに設けられている。本発明の他の実施形態では、マクロリレーレンズ１３６０はズームレンズまたはズームレンズ構成要素を備え得る。
１．４ さらに別の、広角、高被写界、近焦点の光学系
【００５６】
図４は、本発明のさらに別の実施形態による広角で、被写界の深い、近焦点の光学系１４００を図示したものである。光学系１４００は、負レンズユニット１４１０、分光プリズム１４８０、レンズバレル１４５０、およびマクロリレーレンズ１４６０をこの順に構成して備えている。負レンズユニット１４１０は、機能が負のままであれば、種々の方法により作用させることができる。つまり、負レンズユニットは、負レンズユニットの入射側の焦点から光線が発せられたように、負レンズユニットから入射平行光線を出射させる。ユニット１４１０は、組み合わせたものが全体の機能として負であれば、正レンズ素子および負レンズ素子の両方を備えてよい。いかなる正レンズ（単数も複数も含む）も低倍率の正レンズ素子であり、負レンズユニットの全体の機能は負のままである。本実施形態では、図４に示すように、負レンズユニット１４１０は単一の負レンズを備えている。
【００５７】
代わりに、負レンズユニットは、図１〜３のいずれかに示したような負レンズ群を備えてもよい。本実施形態では、６０度の分光プリズムが実施され得る。さらに、レンズバレル１４５０はマクロリレーレンズ１４６０に回転可能に連結されており、その後方にはフィルム面１４７０が配置されている。マクロリレーレンズ１４６０は、開口制御機構および焦点制御機構を備え得る（図２および図３には個々に示してはいない）。
【００５８】
本発明の他の実施形態では、マクロリレーレンズ１４６０はズームレンズまたはズームレンズ構成要素を備えている。図４に示すように、負レンズユニット１４１０はプリズム１４８０の斜面に接続されているため、ユニット１４１０はレンズバレル１４５０の中央縦軸から外れている。この偏った態様により、レンズバレル１４５０を回転させて、ある難しい位置、例えば床位置からの、カメラの正確な幾何学的配置を可能にする。このため、例えば、難しい角度で撮像を行うためにカメラを地面に据えることができる。これにより、難しい角度を簡単に利用できる。レンズバレルを回転させるとこの態様がさらに向上し、例えば、頭上撮影および吊り下げ撮影が可能となる。
１．５ さらに別の、広角、高被写界、近焦点の光学系
【００５９】
図５は、本発明のさらに別の実施形態による二重の、広角の、被写界の深い、近焦点の光学系１５００を図示したものである。二重レンズ構成１５００は、航空機の機体（図示せず）内の大きさが固定された室内またはカメラポートでの利用に適応させたものである。二つのマクロリレーレンズ１５１０、１５１０、１５１は所定の位置に固定されており、それぞれが各負レンズユニット１５２０、１５２０、１５２２と向かい合い、光学的に整列されている。例えば、マクロリレーレンズ１５１０、１５１０、１５１２はＦ２．８マイクロニコンマクロリレーレンズで、Ｆ２．８の性能で、日中はシャッターを優先にしたカメラ設定を、夜間は開口の優先を提供し得る。例えば、負レンズユニットは５５ｍｍの負レンズ群であり得る。マクロリレーレンズおよび負レンズユニットは、上述のように機能し構成され得る。負レンズユニット１５２０、１５２０、１５２２はそれぞれが、各マクロリレーレンズ１５１０、１５１０、１５１２に対して所定の位置に、金属製などの支持フレーム１５３０によって固定されている。このように、レンズバレルは必要としない。支持フレーム１５３０の下方に吊り下げられたガラスパネル１５４０は、航空機の機体の内部に二重レンズ構成１５００が入るよう取り囲んでいる。本実施形態では、マクロリレーレンズと負レンズユニットとの組み合わせ１５１０、１５１０、１５１２、および１５２０、１５２０、１５２２はそれぞれ、１００度の画角を形成する。画角は重なっている。本発明の実施形態により、例えば、二つの３５ｍｍカメラが７０ｍｍカメラの代わりに用いられてもよい。負レンズユニットおよびマクロリレーレンズは、ピンで位置合わせされた位置決めフレーム内で軸上に保持され得る。本実施形態では二つの負レンズユニットとマクロリレーレンズとの組み合わせを示したが、単一の負レンズユニットとマクロリレーレンズとの組み合わせを含め数は異なっていても実施できることは、本開示の観点から当業者に理解されるものである。本発明の他の実施形態では、マクロリレーレンズ１５１０、１５１２はそれぞれズームレンズまたはズームレンズ構成要素を備え得る。図１〜５に示した実施形態では、マクロリレーレンズは可動ズームレンズまたは可動ズームレンズ構成要素を備え得る。
【００６０】
上記の本発明の実施形態により、構成要素が少ないことにより像の劣化を低減し、よって空気−ガラス−空気による劣化が低減する。また、対物レンズとしての負レンズ群は結果として生じる像を正しい向きに反転し、これにより本発明の実施形態が、現存の系に必須のミラーおよびプリズムを取り除くことを可能にする。本発明の実施形態では、種々のレンズの長さが使用可能であるため、レンズを種々のカメラフォーマットおよびフィルムフォーマットに適したものにできる。
２．０ バレル−レンズアタッチメントの概要
【００６１】
以下に説明する本発明の実施形態は、超高被写界深度を提供できる。つまり、本発明の実施形態は、広角で、被写界の深い、近焦点の光学系を提供する。本発明の実施形態の一部は、ズームレンズに光学レンズアタッチメントを取り付けることによりカメラからズームレンズを取り外す必要をなくし、それによりカメラのセットアップ時間を節約する。さらに、本発明の実施形態は被写界深度を増大させるものであり、卓上のマクロ撮影に有用である。またさらに、本発明の実施形態は、大幅に低下させた光源レベルでこれを実行するものであり、これにより必要となる光量が低減するため、照明コストが節約される。
【００６２】
ズームレンズの「望遠」端部の部分的な利用も、対象の視野の大きさおよび受光角を変更するのに用いることができる。部分的なズームが実行可能であり、撮影中に実現できる。
【００６３】
二形態の光学レンズアタッチメント、すなわち、直線前方視野のユニットおよび傾斜角（例えば、６０度）視野のユニットを以下に説明する。主軸を中心とした回転により、傾斜角視野のユニットは難しいレンズ配置環境を利用できる。合焦、開口、ズームなどの制御は、カメラに備わった専用レンズで実行可能である。
２．１ 直線前方視野のバレル−レンズアタッチメント
【００６４】
図６は、カメラ１６００、例えば、ビデオカメラまたはフィルムカメラとともに用いるための二つの光学レンズアタッチメント１６３０、１６６０を図示したブロック図である。カメラ１６００は、その光軸に沿って整列されたズームレンズ１６１０を有している。このようなカメラの例としては、ズームレンズを備えたソニー、ＪＶＣ、キャノンのビデオカメラ、またはズームレンズを備えた１６ｍｍまたは３５ｍｍの映画用フィルムカメラがある。光学レンズアタッチメント１６３０のうち一つは、本発明の実施形態による直線前方視野のレンズアタッチメントである。このアタッチメント１６３０は、カメラ１６００のズームレンズ１６１０と噛合するための結合機構１６３２を備えている。図６に示したように、結合機構１６３２自体は、カメラのズームレンズ１６１０の内部ねじ付き円筒形雌部材（図示せず）と噛合するための外部ねじ付き円筒形雄部材を備えている。本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく他の結合機構が使用可能である。例えば、差し込み式クリップ構造を図６のねじ付き雄／雌結合機構１６３２の代わりとし、対応するズームレンズフードを用いてもよい。結合機構１６３２には、レンズシリンダーまたはレンズバレル（以下、単に「バレル」とする）１６３８の一端部が結合されている。例えば、バレル１６３８は１２から１８インチの長さを有していてもよいが、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく他のバレルの長さを用いてもよい。
【００６５】
図６に示すように、バレル１６３８は細長い円筒部材であり、ズームレンズ１６１０と係合するための結合機構１６３２よりも小さい直径を有している。このため、円筒形のすそ部を有する円錐台部が、細長いバレル１６３８を結合機構１６３２に接続し得る。結合機構１６３２およびバレル１６３８が同一の直径または実質的に同一の直径である場合、円錐台部およびすそ部は省いてよいのは明らかである。これらの部品の利用は結合機構１６３２の要件により決まるものであるため、以下では円錐台部およびすそ部を説明のため結合機構の一部として考慮する。
【００６６】
本実施形態では、バレル１６３８と結合機構１６３２との間に、クローズアップレンズまたはディオプター１６３４（以下、単に「ディオプター」または「ディオプターレンズ」とする）である補助レンズが配置されている。ディオプター１６３４は、以下に説明するように、ズームレンズの焦点を負レンズユニット１６４０に合わせるものである。ディオプター１６３４は直径がバレル１６３８よりも大きいが、結合機構１６３２よりも小さいため、ディオプター１６３４は本実施形態の円錐台部およびすそ部内に収容される。しかし、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、ディオプター１６３４の位置および収容の変更は可能である。
【００６７】
負レンズユニット１６４０は、細長いバレル１６３８の他端部に結合されている。当業者によく知られた多数の負レンズ素子および／または負レンズ群のうちいずれでも、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく実施可能である。
【００６８】
任意で、バレル１６３８の端部の負レンズユニット１６４０を保護するために、アタッチメント１６３０はレンズフード（図６に示すような）を有してもよい。結合機構１６３２、ディオプター１６３４、細長いバレル１６３８、負レンズユニット１６４０はすべてカメラ１６１０の光軸と同軸に並べられている。このように、本実施形態による光学レンズアタッチメント１６３０は、直線前方視野のバレル−レンズアタッチメントを形成している。負レンズユニット１６４０は、負レンズユニットの入射側の焦点から光線が発せられたように、負レンズユニットから入射平行光線を出射させる。同ユニットは、組み合わせたものが全体の機能として負のままであれば、正レンズ素子および負レンズ素子の両方を備えてよい。いかなる正レンズ（単数も複数も含む）も低倍率の正レンズ素子であり、負レンズユニットの全体の機能は負のままである。
２．２ 斜め視野のバレル−レンズアタッチメント
【００６９】
図６の他方の光学レンズアタッチメント１６６０は、本発明の別の実施形態による斜め視野のレンズアタッチメントである。このアタッチメント１６６０も、カメラ１６００のズームレンズ１６１０と噛合するための結合機構１６６２を備えている。この結合機構１６６２は、結合機構１６３２と同一の構造および構成を有することができ、結合機構１６３２を参照して説明したように適宜変更および代替を行ってよい。結合機構１６６２には、バレル１６６８の一端部が直接（図示せず）結合されている。
【００７０】
ここでもまた、例えば、バレル１６６８は１２インチから１８インチの長さを有し得るが、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、他のバレルの長さを用いてもよい。しかし、以下にさらに詳細に説明するように、バレル１６６８は回転機構１６６６によって結合機構１６６２に結合されることができ、これによりバレル１６６８は３６０度回転可能となっている。回転機構１６６６は、細長いバレルを３６０度回転させる回転リングアセンブリを備え得る。ここでもまた、図６に示すように、バレル１６６８は、ズームレンズ１６１０と係合するための結合機構１６２よりも小さい直径を有している。このため、円筒形のすそ部を有する円錐台部が、細長いバレル１６６８または回転機構１６６６を結合機構１６６２に接続し得る。本実施形態では、バレル１６６８と結合機構１６６２との間にディオプター１６６４が配置されている。ディオプター１６６４は、以下に説明するように、ズームレンズの焦点を負レンズユニット１６４０に合わせるものである。
【００７１】
細長いバレル１６６８の他端部には、傾斜プリズム部材１６７２が結合されている。図６に示す実施形態では、このプリズム部材１６７２は６０度の傾斜プリズムであるが、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、他の角度が付いたプリズムを用いてもよい。バレル１６６８の縦軸に対するプリズム１６７２の傾斜した面に、負レンズユニット１６７０が配置されている。ここでもまた、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者によく知られた多数の負レンズ素子および／または負レンズ群のいずれも用いることができる
【００７２】
また、アタッチメント１６６０は、バレル１６６８のこの端部の負レンズユニット１６７０を保護するために、レンズフード（図６に示すような）を有してもよい。回転機構１６６６により、傾斜プリズム１６７２が３６０度まで回転可能となり、これにより負レンズユニット１６７０も３６０度まで回転可能となる。このように、本実施形態による光学レンズアタッチメント１６３０は斜め視野のバレル−レンズアタッチメントを形成している。
【００７３】
負レンズユニットは、負レンズユニットの入射側の焦点から光線が発せられたように、負レンズユニットから入射平行光線を出射させる。同ユニットは正レンズ素子および負レンズ素子の両方を備えてもよく、その組み合わせは全体の機能として負のままである。いかなる正レンズ（単数も複数も含む）も低倍率の正レンズ素子であり、負レンズユニットの全体の機能は負のままである。
２．３ 別の斜め視野のバレル−レンズアタッチメント
【００７４】
本発明の別の実施形態による斜め視野のレンズアタッチメントを備えるさらに別の光学レンズアタッチメント１７６０を図７に示す。このアタッチメントＣ３６０は、カメラ（図示せず）と噛合するための結合機構１７６２を備えている。この結合機構１７６２は結合機構１６３２と同一の構成および配置であることができ、結合機構１６３２を参照して説明したように適宜変更および代替が可能である。
【００７５】
種々のカメラに適応させるために、他の実施形態と同様に多様な結合を用いることができる。例えばＦ２．８の１００ｍｍマクロレンズであるズーム機能を有するマクロレンズユニット１７８０に、バレル１７６８の一端部を直接（図示せず）結合することができる。ここでは、ズーム機能を有するマクロレンズユニット１７８０は結合機構１７６２に接続されている。しかし、バレル１７６８は、バレル１７６８を３６０度回転可能にする適当な回転機構によってマクロレンズユニット１７８０に結合されてもよい。ズーム機能を有するマクロレンズユニット１７８０は、マクロモードを有するズームレンズではない。本実施形態では、ズーム機能を有するマクロレンズユニット１７８０は、負レンズユニット１７７０に焦点を合わせるものである。本実施形態は、専用のマクロレンズユニットを有している。
【００７６】
図７に示すように、本実施形態では、バレル１７６８とズーム機能を有するマクロレンズユニット１７８０との間にドロップインフィルタ１７８２を配置できる。これは、外側に回転可能なワンストップ偏光子であり得る。マクロレンズユニット１７８０は、フォーカスリング１７６６と、カメラ自体のもつズーム制御スイッチへの結合を選択可能な手動ズーム制御リング１７６３とを備え得る。バレル１７６８は、バレル１７６８を封止するために、光学平面を封止機構１７６７として備え得る。また、バレル１７６８は、マクロレンズユニット１７８０に迅速に取り付けられるようにすることができる。
【００７７】
種々のフォーマットに適するように、種々のバレルの長さを用いることができる。例えば、３５ｍｍフィルム用に一つのユニットがあり、他のフォーマット用に別のユニットがあってもよい。一実施形態では、バレル１７６８および傾斜プリズム１７７２は長さが約３００ｍｍであってもよく、水中に沈め得るように防水性となっていてもよい。
【００７８】
傾斜分光プリズム１７７２は、細長いバレル１７６８の他端部に結合されている。本実施形態では、プリズム部材１７７２は６０度の傾斜プリズムであるが、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、他の角度が付いたプリズムを用いることもできる。プリズム１７７２の、バレル１７６８の縦軸に対して傾斜した面に、負レンズユニット１７７０が配置されている。バレル１７６８は３６０度回転可能であり、これにより傾斜プリズム１７７２および負レンズユニット１７７０も３６０度回転可能である。負レンズユニット１７７０は、非球面の負レンズであり得る。
【００７９】
図７の実施形態を斜め視野のユニットとして説明したが、図６のように直線前方視野のユニットを用いて別の実施形態が実施可能であることは当業者に理解されるであろう。負レンズユニットは、負レンズユニットの入射側の焦点から光線が発せられたように、負レンズユニットから入射平行光線を出射させる。同ユニットは、組み合わせたものが全体の機能として負のままであれば、正レンズ素子および負レンズ素子の両方を備えてよい。いかなる正レンズ（単数も複数も含む）も低倍率の正レンズ素子であり、負レンズユニットの全体の機能は負のままである。
【００８０】
またさらに、カメラのズームレンズを有する上述の光学レンズアタッチメント、またはズーム機能を有するマクロレンズユニットを有する光学レンズアタッチメントを備える本発明の実施形態に応じてカメラを実施することができる。ビデオカメラまたはフィルムカメラの例は当業者にはよく知られているものである。
３．０ 二重スイベル光学レンズ系の概要
【００８１】
本発明の以下の実施形態は、超高被写界深度を提供できるものであり、これにより前景および背景の両方の被写体に焦点を集めることが可能となる。これは、卓上のマクロ撮影に有用である。またさらに、本発明の以下の実施形態は大幅に低下させた光源レベルでこれを行うことが可能であり、これにより必要な光量が低減するため、照明コストが節約される。
【００８２】
本発明の実施形態の一部は、ズームレンズまたはマクロレンズに二重スイベル光学レンズアタッチメントを取り付けることにより、ズームレンズまたはマクロレンズをカメラから取り外す必要がなく、これによりカメラのセットアップ時間が抑えられる。本発明の実施形態の一部はカメラの現存のズームレンズまたはマクロレンズに簡単に取り付けられ、光学素子の追加およびこれに伴うコストの増大をなくすことができる。ズームレンズの「望遠の」端部の部分的な利用も、対象の視野の大きさおよび受光角を変更するのになお用いることができる。部分的なズームが実施可能であり、撮影中に実現できる。
３．１ 二重スイベル光学レンズアタッチメント
【００８３】
図８は、本発明の実施形態による二重スイベル光学レンズ系１８７０の１８００の構成を図示したものである。アタッチメント１８７０は、カメラ１８１０、例えば、ビデオカメラまたはフィルムカメラとともに使用可能である。この系１８７０は、カメラ１８１０に取り付けられたズームレンズまたはマクロレンズ１８１２を有するカメラ１８１０用の二重スイベル光学レンズとして利用するものであり、カメラの光軸に沿って整列されている。このようなカメラの例としては、ズームレンズを有するソニー、ＪＶＣ、キャノンのビデオカメラ、またはズームレンズを有する１６ｍｍまたは３５ｍｍの映画用フィルムカメラがある。これらは、本発明の本実施形態および他の実施形態を実施し得るのに用いるカメラの例にすぎない。
【００８４】
アタッチメント１８７０は、カメラ１８１０の現存のズームレンズまたはマクロレンズ１８１２と噛合するための結合機構１８２０を備えている。図８に示すように、本実施形態の結合機構１８２０は、ズームレンズまたはマクロレンズ１８１２の内部ねじ付き雌円筒部材（図示せず）と係合するための外部ねじ付き雄円筒部材である。しかし、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者によく知られた他の結合機構が実施可能である。例えば、差し込み式クリップ構成を図８のねじ付き雄／雌結合機構１８２０の代わりとし、カメラ１８１０のズームレンズまたはマクロレンズ１８１２を相応に適応させてもよい。
【００８５】
系は、クローズアップのディオプターアタッチメントレンズ１８８０またはマクロレンズ１８１２を有する現存のズームレンズを備えている。ディオプターレンズ１８８０はズームレンズ内に取り付けられてもよいし、ズームレンズ１８１２に結合されてもよい。以下に論じるように、現存のズームレンズ１８１２の焦点を負レンズユニット１８６０に合わせるようにディオプターレンズ１８８０が配されれば、他の構成を実施してもよい。ディオプター１８８０は、ズームレンズ１８１２の焦点を負レンズユニット１８６０の虚像に合わせている。そうでない場合、マクロレンズ１８１２が焦点を負レンズユニットに合わせている。ズームレンズまたはマクロレンズ１８１２は、系１８７０におけるリレーレンズである。
【００８６】
結合機構１８２０には円筒形ハウジング１８３４が結合されている。任意で、円筒形ハウジング１８３４は、結合機構１８２０に隣接した端部がドロップインフィルタ系１８２２を受けるようになっており、ドロップインフィルタ系１８２２は、図８に示すようにハウジング１８３４の上面から入れるのが好ましい。円筒形ハウジングは、像回転装置１８３０の一部をも形成している。像回転装置１８３０は、像回転装置１８３０内に配置されたペカンプリズム１８３２を備えているのが好ましい。ペカンプリズム１８３２は、像を回転できる光学レンズ素子である。像回転装置１８３０はペカンプリズムに結合された回転外側スリーブを有しており、同スリーブは、ペカンプリズム１８３２を用いて像を回転させるために、その縦軸を中心に手動で回転可能である。代わりの実施形態では、像回転装置１８３０においてペカンプリズムの代わりにドーブプリズム（当業者によく知られている）を用いてもよい。
【００８７】
ドーブプリズムは、像を反転できる先端を切り取った直角プリズムから形成された反射プリズムである。二重スイベルアタッチメント１８７０はさらに、二つの回転機構１８４０を備えており、これらは回転リングであるのが好ましい。一方の回転リング１８４０は像回転装置１８３０を、三角形またはほぼ三角形であり得る（側面図において）角度が付いたハウジング１８４２に結合する。角度が付いたハウジング１８４２は、ハウジング１８４２内に配置されたアミシ屋根型プリズム１８４４を有している。プリズム１８４４は、角度が付いたハウジング１８４２を介して光を９０°偏向でき、同時に像を反転できる。
【００８８】
このため、像回転装置１８３０およびズームレンズ（ディオプターを有する）またはマクロレンズ１８１２を通る、図面では水平である縦方向の光軸は、アミシ屋根型プリズム１８４４によって９０°回転されており、このため光軸は図面では真っ直ぐ下方に向いている。
【００８９】
図８に示すように、角度が付いたハウジング１８４２には、別の角度が付いたハウジング１８５０が第２の回転リング１８４０を介して連結されている。角度が付いたハウジング１８５０の角度が付いた面１８５４に、前面ミラー１８５２が取り付けられている。角度が付いたハウジング１８５４は、ミラー１８５２とは反対側の面が負レンズユニット１８６０と連結されている。負レンズユニット１８６０は対物レンズとして機能するものであり、封止されたユニットである。当業者によく知られた多数の負レンズ素子および／または負レンズ群はいずれも、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、負レンズユニット１８６０において用いることが可能である。負レンズユニットの全体の機能は負レンズである。つまり、負レンズユニットは、負レンズユニットの入射側の焦点から光線が発せられたように、負レンズユニットから入射平行光線を出射させる。負レンズユニットの素子の一部は、それらが低倍率の正レンズであり且つ負レンズユニット１８６０の全体の機能が負のままであれば、正レンズ素子（単数も複数も含む）でもよい。
【００９０】
負レンズユニット１８６０では種々の倍率の負レンズ素子が使用可能であるため、受光角が選択できる。負レンズユニット１８６０は、機能が負のままであれば、種々の方法により作用させることができる。図８に示す実施形態では、負レンズユニット１８６０は負レンズ群を備えている。図８では、負レンズユニット１８６０は、（左から右に）平凹レンズ１８６２、両凹レンズ１８６４、およびダブレットレンズ１８６６、１８６８を備えている。ダブレットレンズ１８６６、１８６８は、平凸レンズ１８６８と接合された両凹レンズ１８６６を備え得る。
【００９１】
負レンズユニット１８６０は非球面の負レンズであり得る。角度が付いたハウジング１８４２と像回転装置１８３０との間の回転リング１８４０により、負レンズユニット１８６０、角度が付いたハウジング１８５４、角度が付いたハウジング１８４２は、像回転装置１８３０を通って延びる図８では水平の向きの縦軸を中心に回転可能である。角度が付いたハウジング１８４２と角度が付いたハウジング１８５４との間の他方の回転リング１８４０により、角度が付いたハウジング１８５４および負レンズユニット１８６０は垂直軸を中心に回転可能である。
【００９２】
負レンズユニット１８６０の入射側の焦点から「発せられる」光線は、アミシ屋根型プリズム１８４４に対し（水平から垂直に）９０°反射される。プリズム１８４４はその光線を９０°回転させて像を反転させる。ペカンプリズム１８３２は、像が、負レンズユニット１８６０における場合と同様の正しい（反転していない）向きとなるように、像を回転させるのに用いることができる。このように、像回転装置１８３０を調節することにより、正しい向きにされた像を常に調整して得ることができる。ディオプター１８８０は、ズームレンズ１８１２の焦点を負レンズユニット１８６０の入射側の像に合わせるものである。ディオプター１８８０は、マクロレンズ１８１２の焦点を負レンズユニットに合わせるのに必要とされるものではない。
【００９３】
本発明の上記の実施形態では、ズームレンズ（ディオプターを有する）またはマクロレンズ１８１２はアタッチメント１８７０の後方に配置されるため、アタッチメント１８７０の前端部に重みが加わることがない。さらに、ズームレンズ１８１２は、系１８７０の前端部に多数の高価な対物レンズを必要とせずに、視野を調整できる。アタッチメント１８７０はコンパクトなままであり非常に軽いという利点がある。
３．２ 別の二重スイベル光学レンズ系
【００９４】
図９は、本発明の別の実施形態による二重スイベル光学レンズ系１９００を図示したものである。ここでもまた、アタッチメント１９００は、カメラ（図示せず）、例えば、ビデオカメラまたはフィルムカメラとともに使用可能である。図９について、図８の参照符号と同一の参照符号を有する特徴は、反対の意図を示していない限り、同一の特徴であり、同一の機能（単数も複数含む）または動作（単数も複数含む）を有する。このような特徴およびこれらの構成の説明は、簡潔化のため、図９の説明では繰り返さない。
【００９５】
また、特徴の相応の変形および／または代替が図８を参照して説明したように可能である。アタッチメント１９００は負レンズユニット１８６０、角度が付いたハウジング１８５０およびミラー１８５２、二つの回転機構１８４０、別の角度が付いたハウジング１８４２および屋根型プリズム１８４４、像回転装置１８３０およびペカンプリズムまたはドーブプリズム１８３２を備えている。アタッチメント１９００は図１８に示すようなドロップインフィルタ１８２２を任意で有してもよく、あるいはこの特徴を省いてもよい。図８の結合機構１８２０は省略している。
【００９６】
アタッチメント１９００はさらに、例えばＦ２．８の１００ｍｍマクロレンズであり得る、ズーム機能を有するマクロレンズユニット１９１０を備えている。ここでは、ズーム機能を有するマクロレンズユニット１９１０は、結合機構１９２０に接続されている。マクロレンズユニット１９１０は適当な回転機構によって像回転装置１８３０に結合されてもよく、この場合は像回転装置１８３０と角度が付いたハウジング１８４２との間の回転機構１８４０を省いてもよい。ズーム機能を有するマクロレンズユニット１９１０は、マクロモードを有するズームレンズではない。本実施形態では、ズーム機能を有するマクロレンズユニット１９１０は負レンズユニット１８６０に焦点を合わせている。本実施形態は、専用のマクロレンズユニットを有する。
【００９７】
本実施形態では、像回転装置１８３０とズーム機能を有するマクロレンズユニット１９１０との間にドロップインフィルタ１９５０を配置できる。これは、外側から回転可能なワンストップ偏光子であり得る。マクロレンズユニット１９１０は、フォーカスリング１９４０と、カメラ自体が持つズーム制御スイッチへの結合を選択できる手動ズーム制御リング１９３０とを備え得る。
【００９８】
本発明の実施形態は、カメラの現存のズームレンズ（ディオプターを有する）またはマクロレンズに簡単に取り付けられる二重スイベル光学レンズ系を提供するものであり、これにより追加の光学素子のコストがかからなくなる。負レンズユニットは、レンズ素子の数量が大幅に少なくなり、非常に簡素なものとなっている。さらに、この系に必要とされる光量は大幅に低減される。例えば、Ｆ２．８またはＦ４のＦストップが、ズームレンズの有効最大開口に応じて実現し得る。開口、焦点、ズームなどのあらゆる制御が、カメラのズームレンズまたはマクロレンズで実行可能である。二重スイベル先端部の光学レンズ系により、他の方法では扱いにくいカメラおよびレンズユニットについて融通性が高まる。
【００９９】
スイベルおよび像回転装置の軸はモーター化されてもよい。例えば、これを繰り返し連続撮影を行うのに実施してもよい。像回転装置は、カメラまたは三脚台の全体を調整することなく、カメラを「ダッチアングルにする」（角度をつける）のに用いられ得る。本発明の実施形態による有効被写界深度は他の系よりも大幅に低い光源レベルで実現可能であり、これにより時間および費用の両方が抑えられる。
【０１００】
またさらに、本発明の実施形態により、カメラ１８１０のズームレンズまたはマクロレンズ１８１２を有する上述したような二重スイベル光学レンズ系を備えるカメラが実施可能である。ビデオカメラまたはフィルムカメラの例は、当業者によく知られたものである。
【０１０１】
またさらに、本発明の実施形態により、カメラのズームレンズまたはマクロレンズを有する上述したような二重スイベル光学レンズアタッチメント、またはズーム機能を有するマクロレンズユニットを有する二重スイベル光学レンズアタッチメントを備えるカメラが実施可能である。ビデオカメラまたはフィルムカメラの例は、当業者によく知られたものである。
３．３  瞳孔が高倍率のアフォーカルなガリレアン式アタッチメント
【０１０２】
本願レンズ系発明の一態様は、瞳孔が高倍率のアフォーカルなガリレアン式アタッチメント光学系（「アフォーカルアタッチメント」）である。先行技術の広角のアフォーカルアタッチメントは、取り付ける対象である常用レンズの広角性能を向上させることを目的としている。常用レンズがズームレンズである場合、ほとんどの場合、広角アタッチメントは、ズーム範囲の極値である短い焦点距離において有効視野を増大させることを目的とする。「有効視野」は、短い焦点距離位置において、口径食がさほど増大しないことを意味する。
【０１０３】
一方、本発明のアフォーカルアタッチメントは、概して、ズーム範囲が長くなるほど、つまり短いズーム端に向かってではなく長いズーム端に近づくにつれ、調整される常用ズームレンズと用いることを目的とする。これは、アフォーカルアタッチメントが非常に大きな瞳倍率を有し、短いズーム端では口径食を引き起こすからである。さらに、アフォーカルアタッチメントは、常用ズームレンズに短い有効焦点距離（ＥＦＬ）機能を与えず、対象物の位置によって撮影が難しくならないよう対象物に近づくために比較的長くなっている。
【０１０４】
先行技術の広角アフォーカルアタッチメントは、できるだけコンパクトに設計されている。一方、本発明のアフォーカルアタッチメントは、より良い撮影ができるよう、また視野の角度を付けるおよび／または視野を回転させるプリズムおよび／またはミラーのスペースを設け、そして比較的高被写界を設けるため、意図的に非常に長くつくられている。
【０１０５】
さらに、先行技術の広角アタッチメントの瞳倍率ＰＭ（つまり、入射瞳径に対する出射瞳径の比率）は、総じて、歪曲収差マッピングが補正されている場合２未満であり、極端な場合は４または５まで増加する。一方、本発明のアフォーカルアタッチメントの瞳倍率ＰＭは、以下において詳細に説明するように、実質的にはもっと大きい。
【０１０６】
図１０は、アフォーカルアタッチメントを特徴付けるのに有効なパラメータ、つまり以下に述べる瞳倍率ＰＭおよび長さパラメータＬＰに関し、主要なパラメータを複数示した、アフォーカルアタッチメント１０の第１例（実施例１）の概略図である。レンズの「物体側」と「像側」が参照のため付されている。
【０１０７】
図１０を参照すると、アフォーカルアタッチメント１０は、光軸Ａ１に沿って配された、最も物体側に「第１」つまり「前」面ＳＦを有する前部負レンズ群１０８と、最も像側に「最終」つまり「後」面ＳＬを有する後部正レンズ群１０９とを有する。レンズ群1１０８および１０９は、アフォーカルアタッチメント１０がガリレアン式構成となるように構成されている。アフォーカルアタッチメント１０は、前部レンズ面ＳＦおよび最終レンズ面ＳＬ間の軸距離（例えば、ミリメータ）で決まる頂点間距離ＶＬを有する。また、アフォーカルアタッチメント１０は、物体空間の光軸に対する視野の角度として定義される、半視野ＨＦＯＶを有する。全視野（ＦＦＯＶ）は２ＨＦＯＶである。アフォーカルアタッチメント１０は、最終面ＳＬまたは最終面ＳＬの像側つまり最終面ＳＬの常用レンズ側に位置する開口絞り１１０を有する（例えば、図２８を参照）。
【０１０８】
当業者であれば、出射瞳および入射瞳の位置および大きさが、開口絞り１１０の位置および大きさによって決まることは理解するであろうし、またアフォーカルアタッチメント１０の特定のレンズ設計パラメータからそれぞれの大きさや位置がどのようにして決定されるかも理解するであろう。出射瞳および開口絞り１１０は、開口絞りが最終レンズ面ＳＬの像側に位置するとき同じ大きさおよび位置を有する。したがって、以下の説明では、開口絞りおよび出射瞳は双方とも符号１０によって示される。
【０１０９】
入射瞳は、アフォーカルアタッチメント１０の前側から見た開口絞りの像である。その位置は、主光線がレンズの前部に入って光軸Ａ１と交差するまで、その経路を拡張することにより求められる。アフォーカルアタッチメント１０では、その経路は、前部の要素１０１の像側に短く存在するので、図示を簡略化するため示されていない。しかし、入射および出射瞳の位置は、瞳倍率を計算するためのものではなく、入射および出射瞳の径が関係するに過ぎない。アフォーカル系の入射および出射瞳のそれぞれの径ＤENおよびＤEXは、入射および出射境界の光線高さのそれぞれ倍であるため、当業者によって容易に計算できる。
【０１１０】
アフォーカルアタッチメント１０は、その前面ＳＦの径に対して著しく長いことを特徴とする。前面ＳＦの径は、ＦＦＯＶに大きく依存する。したがって、図１０の拡大挿入図を参照すると、パラメータＨ１を次のように定義すると便利である。パラメータＨ１は、前面ＳＦと、光軸Ａ１に対し１度の角度で系に入り最終面ＳＬと光軸で交差する光軸外光線ＯＲ１（原寸では示されていない）との交差の高さである。開口絞りＡＳが最終面ＳＬに位置する場合は、ＯＲ１が１度の視野角の主光線となる。
【０１１１】
瞳倍率ＰＭは、入射瞳径ＤENで出射瞳径ＤEXを割り算することによって求められる。ＤEXおよびＤENは、系を通る近軸光線ＰＲ１をトレースすることにより便宜上計算できる。同光線はＰEN＝１の高さで光軸に平行に系に入る。近軸光線ＰＲ１の交差高さはＰENによって求められる。すると瞳倍率は、ＰＭ＝ＰEX／ＰEN＝ＰEXと算出できる。
【０１１２】
本発明のアフォーカルアタッチメント１０は、ＰＭ＞４、好ましくはＰＭ≧６、より好ましくはＰＭ≧８、さらに好ましくはＰＭ≧１０であることを特徴とする。
【０１１３】
本発明のアフォーカルアタッチメント１０はさらに、次の式を満たす長さパラメータＬＰを特徴とする。
ＬＰ＝｜ＶＬ／Ｈ１｜
ここで、標記｜ｘ｜は、「Ｘの絶対値」を意味する。実施形態では、ＬＰ＞２００、好ましくはＬＰ≧３００、より好ましくはＬＰ≧５００、さらに好ましくはＬＰ≧７００である。長さパラメータは、アフォーカルアタッチメント１０の相対長さの量的測定値である。
【０１１４】
レンズ設計の分野の当業者は、先に例示したすべてのレンズのパラメータＰＭおよびＬＰをすぐに算出することができ、当該設計を利用できるいずれのアフォーカルアタッチメントについても同様であり、あるいはレンズに用いられる標準的なリバースエンジニアリングからすぐに確かめられる。
【０１１５】
アフォーカルアタッチメント１０の６つの設計例を、ＭＴＦおよび歪曲収差のプロットとともに以下に述べる。ＭＴＦおよび歪曲収差は、１００ｍｍの近軸レンズ（図示せず）をアフォーカルアタッチメント１０の出射瞳（１１０、２１０など）に配置し、近軸レンズから１００ｍｍに位置する面の収差を評価することによって計算された。６つのアフォーカルアタッチメント例はいずれもガリレアン式負―正レンズ群構成である。すべての例に共通しているのは、出射瞳が最後部のレンズ面ＳＬから１６０ｍｍに位置していることである。これにより、アフォーカルアタッチメントの出射瞳とアフォーカルアタッチメントが取り付けられる常用レンズの入射瞳とを合わせるのに広いスペースが得られる（図２８を参照）。
【０１１６】
以下の例では、Ｓ＃＝面番号、ＴＹＰＥ＝面のタイプ（つまり、標準ＳＴか非球面ＡＳＰＨか）、Ｒ＝半径、Ｔ＝厚み、ＤＩＡ＝レンズ径、ＯＢＪ＝物体、ＩＭ＝像、ＩＮＦ＝無限、ＳＴＯ＝開口絞り、およびＰＡＲ＝近軸である。全ての測定値は特にことわらない限りミリメータ単位である。
【０１１７】
非球面は次の式により表される。
Ｚ＝ｒ2/(Ｒ(1+(1-(1+ｋ)ｒ2/Ｒ2)1/2)) + Ｃ4・ｒ4 + Ｃ6・ｒ6 + Ｃ8・ｒ8 + Ｃ10・ｒ10 + Ｃ12・ｒ12 + Ｃ14・ｒ14 + Ｃ16・ｒ16
ここで、Ｚは極接線の面から測定された光軸方向におけるずれであり、ｒは動径座標、Ｒはベース曲率半径、ｋは円錐定数、Ｃｉはｉ番目オーダの非球面変形定数である。
実施例１
【０１１８】
アフォーカルアタッチメント１０の実施例１は、図１０に示すとおりであり、レンズ処方は以下の通りである。
【表１】
2010256846.tif 000003
【０１１９】
実施例１はまた以下の明細を有する。
【表２】
2010256846.tif 000004
【０１２０】
実施例１においては、正レンズ群１０９は単純に接着されたタブレットであるため、主として球面収差、コマ収差および軸上の色収差を補正する。５つの要素からなる負レンズ群１０８は、主として歪曲収差、非点収差および倍率色収差を補正する。
【０１２１】
図１１は、タンジェンンシャル（Ｔ）およびサジタル（Ｓ）光線の２５ラインペアー・パー・ミリメートル（ｌｐ／ｍｍ）における像の高さに対するＭＴＦ（相対コントラスト）のプロット図である。図１２は、像の高さＩＨ＝３ｍｍにおける歪曲収差のプロット図である。双方のプロット図とも卓越した撮像性能を示している。
実施例２
【０１２２】
アフォーカルアタッチメント１０の実施例２は図１３に示す通りであり、レンズ処方は以下の通りである。
【表３】
2010256846.tif 000005
【０１２３】
実施例２もまた以下の明細を有する。
【表４】
2010256846.tif 000006
【０１２４】
正レンズ群２０９は４つの要素（２０４，２０５，２０６および２０７）を備え、非点収差に実質的に影響を与える。２０９の基本構造は顕微鏡によく使われているチューブレンズに類似する。負レンズ群２０８は比較的シンプルで、３つの要素のみを備える。アフォーカル系は非常によく補正され、どのような常用レンズが取り付けられてもその収差バランスにもごくわずかな影響しか及ぼさない。
【０１２５】
実施例＃２は、本ＧＢＯ特許出願の一極に近い設計を示し、ＰＭおよびＬＰは比較的小さい。
【０１２６】
図１４は、タンジェンンシャル（Ｔ）およびサジタル（Ｓ）光線の２５ラインペアー・パー・ミリメートル（ｌｐ／ｍｍ）における像の高さに対するＭＴＦ（相対コントラスト）のプロット図である。図１５は、像の高さＩＨ＝３ｍｍにおける歪曲収差のプロット図である。双方のプロット図とも卓越した撮像性能を示している。
実施例３
【０１２７】
アフォーカルアタッチメント１０の実施例３は、図１６および図１７に示すとおりであり、無限焦点位置および近焦点位置それぞれにおけるものである。レンズ処方は以下の通りである。
【表５】
2010256846.tif 000007
【０１２８】
実施例３は、近接フォーカシングが本発明においてなされる方法を示す。実施例３において、近接フォーカシングは正レンズ群３０９から負レンズ群３０８を離すエアギャップを大きくすることによってなされる。特に、無限位置にある物体から前面に接する物体までのフォーカシングは、厚み＃６を４５３．１１８２ｍｍから５３０．４５８７ｍｍまで増やすことによってなされる。像の質はすべてのフォーカス距離において極めて良好に保たれる。
【０１２９】
実施例３は、以下の明細を有する。
【表６】
2010256846.tif 000008
【０１３０】
図１８および図１９は、無限焦点位置および近焦点位置それぞれにおいてタンジェンンシャル（Ｔ）およびサジタル（Ｓ）光線の２５ラインペアー・パー・ミリメートル（ｌｐ／ｍｍ）における像の高さに対するＭＴＦ（相対コントラスト）のプロット図である。
【０１３１】
図２０および図２１は、無限焦点位置および近焦点位置それぞれにおいて像の高さＩＨ＝３ｍｍにおける歪曲収差のプロット図である。プロット図は卓越した撮像性能を示している。
実施例４
【０１３２】
アフォーカルアタッチメント１０の実施例４は、図２２に示すとおりであり、レンズ処方は以下の通りである。
【表７】
2010256846.tif 000009
【０１３３】
面Ｓ３の非球面パラメータの値は、以下の通りである（挙げられていないパラメータは値がゼロである）。
【表８】
2010256846.tif 000010
【０１３４】
実施例４は以下の明細を有する。
【表９】
2010256846.tif 000011
【０１３５】
実施例＃４では、ＰＭおよびＬＰはそれぞれ１３．３３および７７６まで増加した。適切に歪曲収差を補正するため、第１要素４０１の第２面は非球面とされた。第１要素４０１はアクリル製であり、大量生産における低コストが可能となる。しかし、この前部要素４０１はガラス製であってもよい。
【０１３６】
図２３は、タンジェンンシャル（Ｔ）およびサジタル（Ｓ）光線の２５ラインペアー・パー・ミリメートル（ｌｐ／ｍｍ）における像の高さに対するＭＴＦ（相対コントラスト）のプロット図である。
【０１３７】
図２４は、像の高さＩＨ＝３ｍｍにおける歪曲収差のプロット図である。系が確実に良好で直線的な表現が可能となるように歪曲収差の曲線形状に特に注意が払われた。これは、実像の高さを、全視野実像高さの０．７倍に等しくなるように視野の０．７に抑制することで達成される。プロット図は卓越した撮像性能を示している。
実施例５
【０１３８】
アフォーカルアタッチメント１０の実施例５は、図２５に示すとおりであり、レンズ処方は以下の通りである。
【表１０】
2010256846.tif 000012
【０１３９】
面Ｓ３の非球面パラメータの値は、以下の通りである（挙げられていないパラメータは値がゼロである）。
【表１１】
2010256846.tif 000013
【０１４０】
実施例５は以下の明細を有する。
【表１２】
2010256846.tif 000014
【０１４１】
実施例＃５では、ＰＭ＝２０およびＬＰ＝９６３は双方とも比較的大きい。にもかかわらず、第１レンズ群５０８は非常にシンプルである。実施例＃４にあるように、レンズ要素５０１の非球面（Ｓ＃＝Ｓ３）は、歪曲収差を容認できる程度の低い値に制御するために用いられる。
【０１４２】
図２６は、タンジェンンシャル（Ｔ）およびサジタル（Ｓ）光線の２５ラインペアー・パー・ミリメートル（ｌｐ／ｍｍ）における像の高さに対するＭＴＦ（相対コントラスト）のプロット図である。図２７は、像の高さＩＨ＝３ｍｍにおける歪曲収差のプロット図である。プロット図は卓越した撮像性能を示している。
実施例６
【０１４３】
アフォーカルアタッチメント１０の実施例６は、図２８に示すとおりであり、レンズ処方は以下の通りである。
【表１３】
2010256846.tif 000015
【０１４４】
面Ｓ３の非球面パラメータの値は、以下の通りである（挙げられていないパラメータは値がゼロである）。
【表１４】
2010256846.tif 000016
【０１４５】
実施例６は以下の明細を有する。
【表１５】
2010256846.tif 000017
【０１４６】
実施例６は、補正し過ぎた球面収差ＳＡの２波（つまり、λ＝５８８ｎｍの場合の２λ）が意図的に設計に加えられ、被写界深度（または焦点深度）特性を向上させるとともに、焦点ずれの像の表現の質を修正することを除いては、実施例３と同様である。この実施例では、デフォーカス像は、鮮鋭に見せるためには、１００ラインペア・パー・ミリメータで少なくとも０．１のコントラストを有しなければならない。
【０１４７】
図２９は、実施例６の収差のない場合に対する、実施例６のスルーフォーカスＭＴＦ曲線をプロットしたものである。図２９のプロットは、球面収差の２波（２λ）がある場合の焦点深度は、収差のないアフォーカルアタッチメントの場合に比して一方向における大きさが約２倍であることを示している。アフォーカルアタッチメント１０の実施例は、約０．２波から約２．５波までの球面収差量を選択することを含む。大抵の場合、球面収差ＳＡの約０．７波から１波までの間が、像品質（例えば、ＭＴＦ）を十分に高いものにしつつ焦点深度を実質的に向上させるのに十分である。当業者であれば理解するように、許容できる球面収差量は、アフォーカルアタッチメント１０が使用される特定の用途による。特定の例では、「ソフトフォーカス」または「肖像写真」」の効果を得るのに１０波までの球面収差であれば用いてもよい。
【０１４８】
図３０は、カメラＣＡの常用レンズＰＬに動作可能に連結されたアフォーカルアタッチメントの概略図である。
高被写界深度
【０１４９】
一定の物体距離や錯乱円では、被写界深度は、Ｎ／ｆ２に略比例する。ここで、Ｋｉｎｇｓｌａｋｅの“Ｏｐｔｉｃｓ  ｉｎ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ”（１９９２年ＳＰＩＥ発行）の９６ページに記載されているように、ＮはＦ／＃であり、ｆは焦点距離である。したがって、被写界深度を最大にするには、非常に短い焦点距離のレンズを用いると非常に良い。アフォーカルアタッチメントは、ｆ´＝ｆ／ＰＭにより取り付ける常用レンズＰＬの焦点距離を修正する。ここで、ｆは常用レンズの焦点距離、ＰＭはアフォーカルアタッチメントの瞳倍率、ｆ´はセットされた系の焦点距離である。本発明に係るアタッチメントはＰＭが非常に大きな値であるため、常用レンズの焦点距離を大幅に削減するよう作用し、その結果非常に高い被写界深度となる。実用レベルでは、これにより、物体は、レンズから近くても遠くても良好なフォーカス状態に保つことができ、アタッチメントを極端に長くすることによる到達しにくいスペースを利用して、ドラマチックな写真および映像を提供することができる。
【０１５０】
本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく多様な変更および代替が可能であることは当業者には自明である。したがって、付随する請求の範囲およびその均等の範囲内であれば、本発明はその変更および代替をその範囲に含むものであることを意図するものである。
本願は、２００８年２月１１日出願の「光学レンズ系」と題された米国特許出願第１２／０６３，５２３号の一部継続であって且つその優先権を主張するものである。同米国出願は、ここに参照することにより本願の一部となり、且つ２００６年８月１０日出願の国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ２００６／００１１３７の優先権を主張するものであり、同国際特許出願もここに参照により本願の一部となる。
【図１】
2010256846.tif 000018
【図２】
2010256846.tif 000019
【図３】
2010256846.tif 000020
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010256846.tif 000024
【図８】
2010256846.tif 000025
【図９】
2010256846.tif 000026
【図１０】
2010256846.tif 000027
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2010256846.tif 000030
【図１４】
2010256846.tif 000031
【図１５】
2010256846.tif 000032
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2010256846.tif 000037
【図２１】
2010256846.tif 000038
【図２２】
2010256846.tif 000039
【図２３】
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【図２４】
2010256846.tif 000041
【図２５】
2010256846.tif 000042
【図２６】
2010256846.tif 000043
【図２７】
2010256846.tif 000044
【図２８】
2010256846.tif 000045
【図２９】
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【図３０】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年5月14日(2010.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸に沿って配された、
全体が負の屈折力を有する第１レンズ群と、
全体が正の屈折力を有し、ガリレアン式構成となるように前記第１レンズ群に対し配されている第２レンズ群と、
瞳倍率ＰＭ＝ＤEX／ＤEN＞４を満たす径ＤEXおよびＤENをそれぞれ有する射出瞳および入射瞳と、
を備える、アフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項２】
ＰＭ≧６である、請求項１に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項３】
ＰＭ≧８である、請求項１に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項４】
ＰＭ≧１０である、請求項１に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項５】
前記第１レンズ群は第１面を有し、前記第２レンズ群は最終面を有し、頂点間距離ＶＬは、前記第１面および前記最終面間の軸距離によって決められ、
光軸より１度の角度で光学系に入り、光軸から高さＨ１で前記第１面に交差し、光軸で最終面に交差する軸外光線は、長さパラメータＬＰ＝｜ＶＬ／Ｈ１｜＞２００を満たす、
請求項１に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項６】
ＬＰ＞３００である、請求項５に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項７】
ＬＰ＞５００である、請求項６に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項８】
ＬＰ＞７００である、請求項７に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項９】
さらに、選択撮像波長において、約０．２波から２．５波の間の球面収差量ＳＡを有する、請求項２に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項１０】
さらに、約０．７から１波の間の球面収差量ＳＡを有する、請求項９に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項１１】
前記第１レンズ群は、一以上の負メニスカスレンズ要素を備えてなる、請求項１に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項１２】
前記第２レンズ群は、一以上の負レンズ要素と一以上の正レンズ要素とを備えてなる、請求項１１に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項１３】
前記第２レンズ群は、二つの負レンズ要素と二つの正レンズ要素とからなる、請求項１２に記載のアフォーカルなガリレアン式アタッチメントレンズ。
【請求項１４】
常用レンズを有するカメラと、
前記常用レンズに動作可能に取り付けられた請求項１から１３のいずれかに記載のアフォーカルアタッチメントレンズと、
を備える、撮像システム。
【請求項１５】
前記常用レンズは、短い方の端部と長い方の端部を有するズーム範囲を有し、前記常用レンズは、そのズーム範囲の短い方よりも長い方の端部寄りに配されている、請求項１４に記載の撮像システム。
【外国語明細書】
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