(57)【要約】本発朋は、両側で空気に接する９個のレンズから構成される投映レンズ装置に関する。本発明の目的は、一方では全物体領域にわたって光束分布の効果的な離油を保証し、他方では技術的に有利なガラスを使用する際公知の技術的解決策の一層良いか又は同じ画像品質を持つ、レンズ装置又はレンズ装置系列である。本発明は、全体において次の条件方程式を満たさねばならない、最初にあげた種類の投映レンズ装置を提供する。2004516509.tif 000013ここでｕは、照明側のアパーチュア角（２ｕ−全体角）、ＬＥＰは、物体面からの入射瞳（照明側）の距離（基準点としての物体面からの投映方向における位置は正の値に相当する）、σＲＢａは、物体とレンズ装置の第１レンズ面との間にあって領域縁（物体における外側物点）のため光線束を外方（光軸から離れる、軸線から遠く離れる）に対して限定する物体空間内で光軸に対する光線の傾斜角、σＲＢｉは、領域縁の（物体における外側物点）のため光線束を内方（光軸の方へ、軸線に近づく）に対して限定する光線の傾斜角であり、対応する光線が、物体から見て逆の投映方向にある場所で光軸と交差する時、角のσＲＢａ及びσＲＢｉが正であり、対応する光線が、物体から見て投映方向にある場所で交差する時、角σＲＢａ及びσＲＢｉが負であり、映像（拡大側）から物体（縮小及び照明側）への順序においてレンズの次の配置を持つ映像側に凸な面を持つ第１の負のメニスカス状レンズ（１）、映像側に凸な面を持つ第２の負のメニスカス状レンズ（２）、物体側に凸な面を持つ第３の正のレンズ（３）、映像側に凸な面を持つ第４の正のメニスカス状レンズ（４）、物体側に凹な面を持つ第５の負のレンズ（５）、第６の両側が凸なレンズ（６）、第７の両側が凹なレンズ（７）、物体側に凸な面を持つ第８の正のレンズ（８）、画像側に凸な面を持つ第９の正のレンズ（９）。（図１．１ｂ）
2004516509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側で空気に接する９個のレンズから構成される投映レンズ装置において、すべて満たされねばならない次の条件方程式
2004516509.tif 000004
ここで
ｕは、照明側のアパーチュア角（２ｕ−全体角）、
ＬＥＰは、物体面からの入射瞳（照明側）の距離（基準点としての物体面からの投映方向における位置は正の値に相当する）、
σＲＢａは、物体とレンズ装置の第１レンズ面との間にあって領域縁（物体における外側物点）のため光線束を外方（光軸から離れる、軸線から遠く離れる）に対して限定する物体空間内で光軸に対する光線の傾斜角、
σＲＢｉは、領域縁の（物体における外側物点）のため光線束を内方（光軸の方へ、軸線に近づく）に対して限定する光線の傾斜角であり、
対応する光線が、物体から見て逆の投映方向にある場所で光軸と交差する時、角のσＲＢａ及びσＲＢｉが正であり、対応する光線が、物体から見て投映方向にある場所で交差する時、角σＲＢａ及びσＲＢｉが負であり、
映像（拡大側）から物体（縮小及び照明側）への順序においてレンズの次の配置を持つ
映像側に凸な面を持つ第１の負のメニスカス状レンズ（１）、
映像側に凸な面を持つ第２の負のメニスカス状レンズ（２）、
物体側に凸な面を持つ第３の正のレンズ（３）、
映像側に凸な面を持つ第４の正のメニスカス状レンズ（４）、
物体側に凹な面を持つ第５の負のレンズ（５）、
第６の両側が凸なレンズ（６）、
第７の両側が凹なレンズ（７）、
物体側に凸な面を持つ第８の正のレンズ（８）、
画像側に凸な面を持つ第９の正のレンズ（９）
ことを特徴とする、投映レンズ装置。
【請求項２】
レンズ（１〜９）の次のデータ
2004516509.tif 000005
2004516509.tif 000006
ここで
ｆ′は、系の焦点距離（ｍｍ）、
ｊは、レンズの番号、
ｉは、屈折面の番号、
ｒｉは、ｉ番目の屈折面の半径（ｍｍ）、
ｄｉは、面ｉとｉ−１との間の頂点距離（ｍｍ）、
ｎｄは、ｄ線に対するガラスの屈折率、
ｖｄは、ｄ線に対するガラスのアッベ数を意味する
ことを特徴とする、請求項１に記載の投映レンズ装置。
【請求項３】
レンズ（１〜９の次のデータ
2004516509.tif 000007
2004516509.tif 000008
ｆ′＝４５ｍｍ
Ｓ′＝３２．７ｍｍ（ｓ＝∞に対する最後の交点距離）
口径比：１：１．９
画角：２ｗ＝３４．８°
曲がった物体領域
を特徴とする、請求項１又は２に記載の投映レンズ装置。
【請求項４】
レンズ）１〜９の次のデータ
2004516509.tif 000009
2004516509.tif 000010
ｆ′＝４０ｍｍ
Ｓ′＝３５．０ｍｍ（ｓ＝∞に対する最後の交点距離）
口径比：１：１．９
画角：２ｗ＝３９°
曲がった物体領域
を特徴とする、請求項１又は２に記載の投映レンズ装置。
【請求項５】
レンズ（１〜９）の次のデータ
2004516509.tif 000011
2004516509.tif 000012
ｆ′＝４０ｍｍ
Ｓ′＝３４．９ｍｍ（ｓ＝∞に対する最後の交点距離）
口径比：１：１．９
画角：２ｗ＝３９°
平らな物体領域
を特徴とする、請求項１又は２に記載の投映レンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【利用分野】
本発明の主要利用分野は、映画投映特に３５ｍｍフィルムの映画投映である。
【０００２】
【公知の技術的解決策及び問題設定の特徴】
本発明は、明るい投映レンズ装置に関する。
７個のレンズを持つこの種のレンズ装置は、後に公開された出願人の欧州特許出願第００１００８９０．３号に既に記載さている。そこに記載されたレンズ装置のシステム構成は、短い焦点距離を持つシステム従って大きい画面には適していない。別の問題は、組込み条件のため下回ってはならない画角に関係して、特定の最小交点距離及び最小全長を維持する。
【０００３】
これらの要求に一層よく合ったシステム形式は、逆の望遠レンズ構造を持つ典型的な広角レンズ装置のシステム形式に似ている。このようなシステムはずっと以前から公知であり、多くの特許明細書に記載されている。これらすべてに共通なことは、絞り位置が修正に合わされ、従ってこれらの重要性に従属していることである。請求項１による光線束ジオメトリーの条件は、すべてのこれらのシステムによっては満たされない。
【０００４】
詳細には、システム形式は次のように構成されかつまとめられる。
米国特許第４５３７４７６号、米国特許第４４６８１００号、米国特許第４１７６９１４号、米国特許第３８７４７７０号、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２５５１５８３号、ドイツ連邦共和国特許出願公告第１４７２１３５号明細書のすべての７レンズシステムにおいて、後方焦点構造における大きい口径及び大きい領域で良好な画像品質を得るために必要な基本的システム構造が再び見出される。しかし達成可能な画像品質は、ここで要求される目標値（全焦点面を越えて６０ＬＰ／ｍｍ＞
2004516509.tif 000003
ことが、ドイツ連邦共和国出願公告第２４４３３１９号、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２３２１８６４号、米国特許第４５６６７６４号、米国特許第３７３６０４９号明細書の８レンズ及び９レンズシステムについても当てはまり、これらは更に現在の使用目的に対しては許されない接合部材を含んでいる。
【０００５】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第２５５４９６３号、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２３０６３４６号、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２５１２７９７号、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２５１４０８１号、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２４３６４４４号、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２３５９１５６号、ドイツ連邦共和国特許第２３４４２２４号、ドイツ連邦共和国特許出願公告第２２５４５８６号には、７〜１２のレンズ数を持つ上述した基本形式の変更されたシステムが記載され、なるべく１つの面も非球面に構成されている。
【０００６】
同様なことが、なるべく非球面、７〜９のレンズ数及び極めて小さい焦点距離を持つ米国の特許第５７２４１９５号、特許第５６８４６４３号、第５６２５４９７号及び第５４７７３８９号明細書に対して当てはまる。ここに記載されている特許請求の範囲は本質的に一般的なものと思われる。なぜならば、特許請求の範囲において、まず前部構造部品と後部構造部品とがその間にある絞りによって区別され、続いて特定数の条件方程式が作成されるからである。しかしこれらの条件方程式は全体でのみ成立する。なぜならば、個別条件は一部前記特許明細書及び（例えば米国特許第４０２５１６９号明細書に対応するドイツ連邦共和国特許第２５１４０８１号明細書のような）他の特許明細書の基礎だからである。これらの条件方程式の一部は、本発明によるシステム構成によっても満たされるか又は一部満たされる。それにもかかわらず、条件方程式は、その請求項１による光線束ジオメトリーに言及されていない。
【０００７】
要約すれば、次のようにいうことができる。即ち前記の明細書におけるすべてのシステムは、請求項１による光線束ジオメトリーの条件方程式を満たさず、レンズ数を考慮して全画面についてここで必要な画像品質の品質要求も満たしていない。更にこれらのシステムは、部分的になるべく非球面状の面及び接合部材のために設計されている。いずれも本発明によるシステム構成のために不可能である。
【０００８】
【発明の目的】
本発明の目的は、一方では請求項１による全物体領域にわたる光束分布の最も効果的な利用を果たし、他方では技術的に有利なガラスを使用する際公知の技術的解決策の画像品質より良いか又はこれに等しい画像品質を持つ、レンズ装置又はレンズ装置系列である。
【０００９】
【発明の本質の説明（解決策及び得られる利点】
本発明によれば、この課題は、請求項１〜５の特徴によって解決される。本発明によるレンズ装置は、前記のシステム（公知の技術的解決策の特徴及び問題設定について参照）と比較して、コンデンサシステムに合わせるためすべての効果パラメータの維持及び画像品質の改善により、すぐれている。
【００１０】
請求項１によれば、本発明によるレンズ装置は、コンデンサシステムへの最も効果的な適合を保証する条件方程式を満たす。本発明のこの部分の本質は、欧州特許出願第００１００８９０．３号に詳細に記載されているので、ここではそれ以上には立入らない。
【００１１】
物体サイズの維持従って一層大きい画角のため短い焦点距離のレンズ装置の計算は、欧州特許出願第００１００８９０．３号に記載されているシステム構成によれば、ますます困難になる。なぜならば、画面の外側部分における非点収差及び画面湾曲はもはや充分には修正不可能だからである。非点収差及び画面湾曲は、画面の３／４の範囲で、許容できない値をとる。同じことが、色横収差及び歪みについても当てはまる。従って全画面にわたるこのシステムのすぐれた修正状態をもはや保つことができない。更にこれらのシステムの組込み条件が求める要求を満たすことがますます困難になる。このことは、特に最後の交点距離のための特定の最小大きさの維持及び増する画角と共に大きくなる特定の最小全長の維持についても当てはまる。これらの理由から今までのレンズ装置基本形式が、前記の欧州特許出願により発展せしめられ、新しい事情に合わされねばならなかった。この発展の結果、逆の望遠レンズ構造を持つ典型的な広角レンズ装置に到達する。このようなシステム形式は、前記の明細書（公知の技術的解決策の特徴及び問題設定参照）に多数記載されている。しかしこれらのシステム形式は、すべて請求項１による光線束ジオメトリーの条件を満たさない。物体面からの入射瞳の距離はなるべく常に１００ｍｍより小さく、従って角σＲＢａは著しく負である。更に前記の明細書におけるシステムの画像品質（公知の技術的解決策の特性及び問題設定参照）は、９個までのレンズを持つものでは、更に一部ではここで要求される目標値（全画面を越えて４０％より大きい６０ＬＰ／ｍｍにおけるコントラスト、１％以下の歪み）に対しては不十分である。このことは、とりわけ非点収差及び画面湾曲の不充分な修正に帰せられる。
【００１２】
ドイツ連邦共和国の特許出願公開第２５５４９６３号、特許出願公開第２３０６３４６号、特許第２５１２７９７号、特許第２５１４０８１号、特許第２４３６４４４号、特許出願公開第２３５９１５６号、特許第２３４４２２４号、特許出願公開第２２５４５８６号明細書、及び米国特許第５７２４１９５号、第５６８４６４３号、第５６２５４９７号、第５４７７３８９号明細書には、前述した基本形式の変更されたシステムが記載されている。これらは、大体においてレンズ装置構造の中間部分において相違しており、前部分はなるべく２つの負のメニスカスで始まり、後の部分はなるべく（画像から物体への順序において）１つの負のレンズ及び２つの正のレンズを持つ屈折力順で終っている。この前及び部分の構造は、大体においてすべてのシステムにおいて見出される。本発明によるシステムでは、前記の公知のシステムに比較して、平均のシステム構造（レンズ３個ないしレンズ６個）の異なる構成、特別な絞り位置、口径食によって、請求項１による光線束ジオメトリーの条件の維持及び画像品質の必要な向上を得るのに成功した。こうして本発明によるシステムにより、２つだけの付加的なレンズにより、欧州特許出願第００１００８９０．３号のレンズ装置の特許に値する性質を、かなりの程度に、一層短い焦点距離従って一層大きい画角に拡張するのに成功した。即ちこの前記の公知のシステムのすぐれた画像品質を、新しい全焦点範囲にわたって同じ１：１．９の口径比のために維持し、部分的には更に改善することができた。このすぐれた画像品質は、例において更に詳細に説明するように、画面の湾曲に関係なく（少し湾曲又は平ら）得られる。
【００１３】
投映条件に合わせるために必要な焦点距離を段階づけられた系列の製造のために、等価なレンズのために同じ種類のガラスを大幅に使用すると、決定的な技術的利点が与えられる。更に技術的に有利即ち加工及び費用の点で有利なガラスが使用される。
【００１４】
本発明による投映レンズ装置の好ましい使用は、それだけで単独に即ち別の部品ないしレンズ装置を使用することである。本発明の意味において、投映レンズ装置に別個の光学部品を組合わせることは全く当り前である。これらの部品は、例えばレンズ装置アダプタ又はレンズ装置補足物、特に焦点距離変化用アダプタ及びパノラマ拡大画像投映用の歪像アダプタとすることができる。アダプタを機械的に合体することも考えられる。
【００１５】
【実施例】
前置き
次のすべての図における断面図、光路及び画像品質の評価は、合目的性の理由から、投映レンズ装置としての使用位置に対して逆の位置（拡大側から縮小側への写像）に関するものである。入射交点距離はｓ＝無限大である。従って必然的に本来の物体は画像に対して逆になる。用語の使用においてこの逆のことが示される。瞳写像（使用位置確認）はそれから除外されている。次の説明においてはこの点に注意すべきである。
【００１６】
請求項３による曲がった画面を持つ明るい投映レンズ装置に対して図に次のことが示されている。
図１．１ａ  種々の物点の写像のため子午面におけるレンズの番号付け及び光線経過を持つシステムの断面図。絞りはレンズ５と６との間に設けられている。
図１．１ｂ  最も外側の物点（物体領域の対角線）の写像及びＬＥＰ＝１６９．３ｍｍの入射瞳位置に対してσＲＢａ＝５．０°及びσＲＢｉ＝−１７．５°の値を持つ特性角のための子午面における光線経過を持つシステムの断面図。
図１．２    半画角ｗ（ｗｍａｘ＝１７．４°）に関係して増量λ（ｄ）＝１，λ（ｃ）＝λ（Ｆ）＝０．５を持つ３つの基調色λ（ｄ）＝５８７．６ｎｍ，λ（ｃ）＝６５６．３ｎｍ及びλ（Ｆ）＝４８６．１ｎｍのための口径食経過。口径食の最小値は８０％であり、角σＲＢａにより一緒に決定される。
図１．３    空間周波数６０ＬＰ／ｍｍ，３０ＬＰ／ｍｍ及び１５ＬＰ／ｍｍのための半画角ｗ（ｗｍａｘ＝１７．４０）に関係して増量λ（ｄ）＝１，λ（Ｃ）＝λ（Ｆ）＝０．５を持つ３つの基調色λ（ｄ）＝５８．６ｎｍ，λ（Ｃ）＝６５６．３ｎｍ及びλ（Ｆ）＝４８６．１ｎｍのための子午線（Ｔａｎ）及び矢状（Ｓａｇ）変調伝達関数ＭＦＴ。前記の解決策（欧州特許出願第００１００８９０．３号）との比較は、全画像領域を越えて一層良好で一層釣合のとれた画像品質と示す。このことは、とりわけ空間周波数６０ＬＰ／ｍｍ及び３０ＬＰ／ｍｍで光軸上のコントラスト増大、及び６０ＬＰ／ｍｍで外側領域範囲における子午線及び矢状の曲線経過の僅かな相違のおいて示される。
図１．４    ｗ＝ｗｍａｘ＝１７．４°を持つパラメータとして半画角ｗ＝０，ｗ＝０．２５×ｗｍａｘ，ｗ＝０．５×ｗｍａｘ，ｗ＝０．７５×ｗｍａｘのための入射瞳半径に関係して、子午面（Ｔ）及び矢状（Ｓ）の断面における３つの基調色のための横収差Δｙ′及びΔｘ′。これらの曲線から、これら３つの波長のための瞳及び領域座標に関係する修正挙動がわかる。これらは、変調伝達関数の曲線経過が示したように、全画像領域を越える非常に良好な画像品質を保証し、システムの修正挙動の一層深い洞察を与える。これらは更に非常に良好な光軸方向及び横方向の色修正を示す。
図１．５    半画角（ｗ＝ｗｍａｘ＝１７．４）に関係する３つの基調色の非点収差。前記の解決策（欧州特許出願００１００８９０．３号）に対する画殻の若干有利な経過が示されている。
図１．６    半画角（ｗ＝ｗｍａｘ＝１７．４）に関係する３つの基調色の歪み。歪みは、画縁において１．０％の最大偏差に達する。
【００１７】
図２．１〜２．６には、請求項４による曲がった画面を持つ明るい投映レンズ装置が、図１．１〜１．６の場合と同じように示される。
図２．１ａ  レンズの番号付け及び異なる物点の写像のための子午面における光線経過を持つシステムの断面図。絞りはレンズ３と６との間に設けられている。
図２．１ｂ  最も外側の物点の写像（物体領域の対角線）のための子午面における光線経過、及びＬＥＰ＝１７８．３ｍｍの入射瞳位置のための値σＲＢａ＝４．２°及びσＲＢｉ＝−１７．７°を持つ特性角σＲＢａ及びσＲＢｉを持つ、システムの断面図。
図２．２    図１．２に相当する。口径食の最小値は、ｗ＝ｗｍａｘ＝１９．５°の半画角において７７％である。
図２．３    図１．３に相当する。図１．３において述べたことが、ｗ＝ｗｍａｘ＝１９．５°の一層大きい画角を持つこのレンズ装置の画像品質にも当てはまる。
図２．４，２．５及び２．６  ｗ＝ｗｍａｘ＝１９．５°の半画角についての図１．４、１．５及び１．６に相当し、そこで述べたことがこれらの画像にも当てはまる。
【００１８】
図３．１〜３．６には、請求項５による平らな画面を持つ明るい投映レンズ装置が、図２．１〜２．６の場合と同じように示される。
図３．１ａ  レンズの番号付けを持つシステムの断面図、及び異なる物点の写像のための子午面における光線経過。絞りはレンズ５と６との間に設けられている。
図３．１ｂ  最も外側の物点の写像（物体領域の対角線）の子午面における光線経過、及びＬＥＰ＝１７６．６ｍｍの入射瞳位置のための値σＲＢａ＝４．２°及びσＲＢｉ＝１７．７°を持つ特性角σＲＢａ及びσＲＢｉを持つ、システムの断面図。
図３．２    図２．２に相当する。口径食の最小値は、ｗ＝ｗｍａｘ＝１９．５°の半画角において７８％である。
図３．３    図２．３に相当する。画面の湾曲のみが相違する（湾曲及び平ら）同じ焦点距離の両方のシステムは、ＭＴＦのほぼ同じ曲線経過を示し、従って画像品質において等価である。
図３．４，３．５及び３．  ６  ｗ＝ｗｍａｘ＝１９．５°の半画角において図２．４、２．５及び２．６に相当し、そこで述べたことがこれらの図にも同じように当てはまる。
【００１９】
システム及びすべての画像歪みを示すこれらの図３．１〜３．６により、上記の請求項に記載されているこのシステム構成が平らな画面にも適し、すべての画像歪みを考慮して同じ写像能力を持っていることが示される。
【図面の簡単な説明】
【図１．１ａ】
曲がった画面を持つ投映レンズ装置の断面図を示す。
【図１．１ｂ】
子午面における光線経過を持つ投映レンズ装置の断面図を示す。
【図１．２】
投映レンズ装置の口径食経過を示す。
【図１．３】
子午線及び矢状変調伝達関数の経過を示す。
【図１．４】
横収差の経過を示す。
【図１．５】
非点収差の経過を示す。
【図１．６】
歪みの経過を示す。
【図２．１ａ】
曲がった画面を持つ別の投映レンズ装置の断面図を示す。
【図２．１ｂ】
子午面における光線経過を持つ投映レンズ装置の断面図を示す。
【図２．２】
図１．２に相当する。
【図２．３】
図１．３に相当する。
【図２．４】
図１．４に相当する。
【図２．５】
図１．５に相当する。
【図２．６】
図１．６に相当する。
【図３．１ａ】
平らな角画面を持つ投映レンズ装置の断面図を示す。
【図３．１ｂ】
子午面における光線経過を持つ投映レンズ装置の断面図を示す。
【図３．２】
図２．２に相当する。
【図３．３】
図２．３に相当する。
【図３．４】
図２．４に相当する。
【図３．５】
図２．５に相当する。
【図３．６】
図２．６に相当する。
【図１．１ａ】
2004516509.tif 000014
【図１．２】
2004516509.tif 000015
【図１．３】
2004516509.tif 000016
【図１．４】
2004516509.tif 000017
【図１．５】
2004516509.tif 000018
【図１．６】
2004516509.tif 000019
【図２．１ａ】
2004516509.tif 000020
【図２．２】
2004516509.tif 000021
【図２．３】
2004516509.tif 000022
【図２．４】
2004516509.tif 000023
【図２．５】
2004516509.tif 000024
【図２．６】
2004516509.tif 000025
【図３．１ａ】
2004516509.tif 000026
【図３．２】
2004516509.tif 000027
【図３．３】
2004516509.tif 000028
【図３．４】
2004516509.tif 000029
【図３．５】
2004516509.tif 000030
【図３．６】
2004516509.tif 000031
【国際公開パンフレット】
2004516509.tif 000032
2004516509.tif 000033
2004516509.tif 000034
2004516509.tif 000035
2004516509.tif 000036
2004516509.tif 000037
2004516509.tif 000038
2004516509.tif 000039
2004516509.tif 000040
2004516509.tif 000041
2004516509.tif 000042
2004516509.tif 000043
2004516509.tif 000044
2004516509.tif 000045
2004516509.tif 000046
2004516509.tif 000047
2004516509.tif 000048
2004516509.tif 000049
2004516509.tif 000050
2004516509.tif 000051
2004516509.tif 000052
2004516509.tif 000053
2004516509.tif 000054
2004516509.tif 000055
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2004516509.tif 000057
2004516509.tif 000058
2004516509.tif 000059
2004516509.tif 000060
2004516509.tif 000061
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004516509.tif 000062
2004516509.tif 000063
【国際調査報告】
2004516509.tif 000064
2004516509.tif 000065
2004516509.tif 000066
2004516509.tif 000067
2004516509.tif 000068
2004516509.tif 000069