(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側において空気に接する７つのレンズから構成された映写対物レンズにおいて、
ｕ≧１２．８°
１００ｍｍ≦ＬＥＰ≦４００ｍｍ
σＲＢａ≧１°
σＲＢｉ≧−１４°
であり、その際、
ｕ照明側における口径角（２ｕ−総合角）、
ＬＥＰ対象物面から入口瞳（照明側）までの距離（基準点、対象物面から映写方向における位置が、正の値に相当する）、
σＲＢａ視野縁（対象物における外側視野点）に対する光束を外方へ（光軸から離れて軸から遠く）制限する対象物と対物レンズの第１のレンズ面との間の対象物空間における光軸に対するビームの角度傾斜、かつ
σＲＢｉ視野縁（対象物における外側視野点）に対する光束を内方へ（光軸に向かって軸の近く）制限する対象物と対物レンズの第１のレンズ面との間の対象物空間における光軸に対するビームの角度傾斜であり、
かつ相応するビームが、対象物から見て逆の映写方向にある場所において光軸を横切るとき、角度σＲＢａ及びσＲＢｉが正であり、かつ対象物から見て映写方向にある場所において光軸を横切るときに、負であり、
画像（拡大側）から対象物（縮小及び照明側）への順序においてレンズの次の配置を有し：
第１の両凸レンズ（１）、
画像側に凹面を有する第２の負のレンズ（２）、
画像側に凸面を有する第３の正のレンズ（３）、
対象物側に凹面を有する第４の負のレンズ（４）、
画像側に凹面を有する第５の負のレンズ（５）、
対象物側に凸面を有する第６の正のレンズ（６）、及び
第７の両凸レンズ（７）
というその全体において満たさなければならない前記の条件を有し、
【表１】
0004341002.tif 000002
かつｆ′  ｍｍにおけるシステムの焦点距離、
ｊ    レンズの番号、
ｉ    屈折面の番号、
ｒｉ  ｍｍにおけるｉ番目の屈折面の半径、
ｄｉ  ｍｍにおける面ｉとｉ−１との間の頂点間隔
ｎｄ  ｄ線に対するガラスの屈折率、及び
ｖｄ  ｄ線に対するガラスのアッベ数を意味する
レンズ（１ないし７）のデータを特徴とする、映写対物レンズ。
【請求項２】
【表２】
0004341002.tif 000003
ｆ′＝６０ｍｍ
口径比：１：１．９
画角：２Ｗ＝２６．４、
湾曲した対象物界である：
レンズ（１ないし７）のデータを特徴とする、請求項１に記載の映写対物レンズ。
【請求項３】
【表３】
0004341002.tif 000004
ｆ′＝６０ｍｍ
口径比：１：１．９
画角：２Ｗ＝２６．４、
平らな対象物界である：
レンズ（１ないし７）のデータを特徴とする、請求項１に記載の映写対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（適用分野）
本発明の主適用分野は、映画映写、とくに３５ｍｍフィルムのものである。
【０００２】
（周知の技術的解決策及び問題設定の特性）
本発明は、強力光の映写対物レンズに関する。このような公知の対物レンズ（ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８３３９４６号明細書）は、映写の要求に対して構想されており、その際、とりわけ結像品質の良好度が前面にある。このことは、多くの年にわたって多数の変形二重ガウス対物レンズ（ドイツ連邦共和国特許出願公開第３６３３０３２号明細書、米国特許第４７０４０１１号明細書）に至っており、これらの対物レンズは、とりわけ収差をさらに減少するという目的を追求している。この発展の結果は、有利なように絞りがなるべく三日月形のレンズの凹んだ内面の間の、二重ガウス対物レンズにとって特徴的な大きな空気空間内にあることにある。しかし収差の修正にとって有利なこの位置は、映写にとって決定的な欠点を有する。なぜならその結果生じる入口瞳の位置は、照明側において最適に整合していないからである。ドイツ連邦共和国特許出願公開第３０２９９２９号明細書及びドイツ連邦共和国特許出願公開第３０２９９１６号明細書において、映写の際のコンデンサ整合に関する瞳の位置及びその意味が指摘されている。しかし入口瞳位置は、照明への最適な整合にとって決定的なだけではない。それどころか照明される対象物界にわたる部分的な光の流れの立体角依存性を一緒に考慮しなければならない。この典型的な光流れ分布特性は、対物レンズの照明にとって重要なすべてのパラメータ：入口瞳位置、口径及び光束を制限する角度σＲＢａ及びσＲＢｉの同調を必要とする。従来周知の技術的な解決策のように、このようにならない場合、映写される画像の照明強さにおける損失が結果として生じる。
【０００３】
（発明の目的）
本発明の目的は、一方において全対象物界にわたる光流れ分布の有効な利用を保証し、かつ他方において技術的に望ましいガラスを利用した際の周知の技術的な解決策の結像品質より良好な又はこれに等しい結像品質を有する、対物レンズ又は対物レンズ系列である。
【０００４】
（本発明の本質の説明（解決策及び達成される利点））
本発明によれば、この課題は、特許請求の範囲第１項の特徴による対物レンズによって解決される。本発明による対物レンズは、前記のシステム（ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８３３９４６号明細書）に対して、コンデンサシステムへの整合のためのすべての実効パラメータの維持の点において優れている。詳細には、このことは、とりわけ１：２．４から１：１．９への口径比の拡大、及びいちばん外側の視野点に対して６１％から７３％への口径食の減少を意味する。軸上及び軸上以外における口径のこのかなりの拡大は、前記のシステムと比較して、総合的な収差を含めて結像品質を一定に維持したまま達成された。
【０００５】
映写対物レンズの本発明による構成は、すでにここにおいて接合部材を有するシステム例が問題になることによって、米国特許第２７０１９８２、２８９７７２４及び３００５３７９号明細書による公知の解決策とは相違している。さらにこれらの対物レンズの結像品質はきわめて粗悪である。その上さらに米国特許第２７０１９８２及び２８９７７２４号明細書の対物レンズにおいても、レンズの数も、屈折力順序及びレンズ形も一致していない。米国特許第３００５３７９号明細書によるシステムにおいて、屈折力順序は同一であるが、形は同じではない。第１及び第２のレンズだけが、形について同じである。
【０００６】
特許請求の範囲第１項によれば、本発明による対物レンズは、コンデンサシステムへの実効的な整合を保証する設定された条件式を満たしている。本発明のこの部分の本質を説明するために、映画映写の際に適用されるコンデンサシステムの光流れ分布についていくらか詳細に立入らなければならない。光流れ分布とは、対象物平面における小さな面要素に対する立体角に対する部分的な光の流れの関係のことである。立体角のゼロ軸は、当該の視野点を通って延びており、かつ照明システムの軸に対して平行である。映写方向においてこの小さな面要素の後に生じる立体的な光流れ分布特性に、コンデンサシステムの光技術的に重要なすべての特性が含まれている。光流れ分布は、対象物界に依存しており、かつ照明システムの軸上にほぼ半径方向に対称の分布を有する。軸に対して小さな立体角について、光の流れは、構造的に条件付けられてゼロであり、それから急勾配の側面によってその尖頭値にまで増加し、かつそれから外方に向かってなだらかに低下する。この分布は、対象物界にわたって外方に向かって変化する。その際、半径方向対称性は失われ、かつ光の流れの分布の最大値は、照明される視野点から入口瞳の中心が現われる方向に移動する。立体角軸において光の流れ分布の最大値に対して鏡像的にあるビーム光束の部分において、光の流れはかなり減少する。その最大値は、なお光束の別の部分と比較して数分の１にしかならない。したがってエネルギー分布は、高度に非対称になる。
【０００７】
例えば対象物界の縁範囲の結像の際、対物レンズ口径がｕ＝１４．７°であれば（無限遠の仮想の映写距離の際にｋ＝１．９の絞り数に相当する）、したがって照明口径に良好に整合しているが、入口瞳の位置がＬＦＰ＜１００ｍｍである場合、その結果、光軸に関して当該の視野点に対向する外側入口瞳面の主要な部分は、そもそも結像に関与せず、かつ他方において光軸に関して当該の視野点と同じ側にある外側入口瞳における光の流れ分布の主要な部分は、わずかだけの口径食の際にも切取られる。この時、さらに口径がｕ＝１１．８°しかない場合（ｋ＝２．４に相当）、この時、このことは、光の流れの最大値の周囲における部分が切取られるので、さらに大きな光損失に通じる。この効果は、口径食が大きな際に、なお増強される。
【０００８】
それに反してｕ＝１４．７°の口径の際に、入口瞳の位置がＬＥＰ＞４００ｍｍであれば、光軸に関して当該の視野点に対向する外側の入口瞳面を通る光の流れ部分のたいしたことがないわけではない部分が切取られ、かつ光軸に関して当該の視野点と同じ側にある外側の入口瞳面において、光の流れは無視できる値を有する。さらにＬＥＰ＞４００ｍｍの入口瞳の位置は、結果として対象物側において一層大きなレンズ直径を引起こし、かつ収差の修正を困難にする。
【０００９】
このことは、前記の公知のシステム（ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８３３９４６号明細書）における現実である。
【００１０】
本発明による対物レンズにおいて、この決定的な欠点はすべて除去されている。ｕ＝１４．７°（ｋ＝１．９）の口径によって、光の流れのエネルギー的に主要な部分は、軸上において検出される。視野範囲内において、入口瞳の位置ＬＥＰ及び光束を制限する角度σＲＢａ及びσＲＢｉは、視野のすべての面要素に対して対物レンズがここを通る光の流れを最適に受け入れ、かつそれによりこの光の流れが映写画像の照明強さのために利用されるように配慮している。それと同時に、瞳の範囲がエネルギー的にたいしたことがない光束を通過し、これらの光束が画像構成に言うに値するほど関与しないが、収差補償のバランスを不必要に困難にし、かつその結果、総合的に粗悪な結像品質にすることは排除される。
【００１１】
技術的に望ましいガラスにおける光学的結像の著しい能力上昇は、収差的に望ましい二重ガウス構造をかなりの程度まで維持したまま、正及び負の屈折力の順序の変化によるだけで達成することができ、その際、レンズの一層大きな個別収差の許容が前提となっている。
【００１２】
映写条件に同調するために必要な焦点距離を段階付けた系列を製造するために、等価なレンズのために同じガラス種類を利用することが、決定的な技術的利点を提供する。その上さらに技術的に望ましい、すなわち加工及びコスト的に望ましいガラスだけが利用される。
【００１３】
本発明による映写対物レンズの有利な応用は、それ自体単独で、すなわち別の部品を用いずに対物レンズを利用することにある。本発明の意図において、映写対物レンズに分離した光学部品を組合せることは、全く通常のことである。これらの部品は、例えば対物レンズアダプタ又は対物レンズ追加物であることができ、とくに焦点距離を変化するためのアダプタ、及びパノラマ幅広画像映写のための円柱アダプタであることができる。アダプタを機械的に統合することを考えることができる。
【００１４】
（実施例）
前文：
次のすべての図における断面図、ビーム経路及び画像品質の評価は、目的に合わせる理由から、映写対物レンズとしての利用位置に対して逆の位置に関する（拡大側から縮小側への結像）。入口交差距離はｓ＝無限遠である。それにより必然的に本来の対象物は、画像になり、かつその逆になる。用語の利用において、この逆を指す。このことから瞳の結像（利用位置の配向）は除外されている。これについては次の説明において注意する。
【００１５】
特許請求の範囲第３項による湾曲した画像面を有する強力光の映写対物レンズのために、図において次のことが示される：
図１．１ａは、種々の対象物点の結像のためにレンズの番号と子午線平面におけるビーム経過を有するシステムの断面図を示している。絞りは、レンズ２と３との間に配置されている。
【００１６】
図１．１ｂは、いちばん外側の対象物点（対象物界の対角線）の結像のために子午線平面におけるビーム経路とＬＥＰ＝１６６ｍｍの入口瞳位置に対して値：σＲＢａ＝４．４°及びσＲＢｉ＝１７．１°を有する特性角度σＲＢａ及びσＲＢｉとを含むシステムの断面図を示している。したがって軸上及び軸上以外の点の結像のための立体角軸に関する瞳の大きさ及び角度は、コンデンサシステムの光の流れ分布に対する縁まで最適化されている。さらにσＲＢａ及びσＲＢｉの角度値は、視野に関する光の流れ分布のエネルギー的に重要な領域が瞳によって検出されることを配慮しているが、不必要なものは検出しないように配慮している。なぜなら光の流れ分布のエネルギー的に重要でない領域は、瞳の面内にあるからである。コンデンサシステムの実際の状態に配向されかつ目標に向けられた口径食のこの導入によって、修正補償において結像品質の最適化の際に、瞳面が結像能力に不利な影響を及ぼし、この結像能力がいずれにせよたいしたことがないようにしか総合結像に関与しないことも避けられる。
【００１７】
図１．２は、半分の画角ｗ（ｗｍａｘ＝１３．２°）に関して重み付けλ（ｄ）＝１、λ（Ｃ）＝λ（Ｆ）＝０．５を有する３つの主要色：λ（ｄ）＝５８７．６ｎｍ、λ（Ｃ）＝６５６．３ｎｍ及びλ（Ｆ）＝４８６．１ｎｍに対する口径食を示している。口径食の最小値は７４％であり、かつ完全に主として角度σＲＢａによって一緒に決まる。ここにおいて前記の解決策（ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８３３９４６号明細書）と比較して、ほぼ１２％の著しく小さな口径食、あまり強力でない累進的に降下する曲線経過、及びかなり大きな口径が明らかである。
【００１８】
図１．３は、空間周波数６０ＬＰ／ｍｍ、３０ＬＰ／ｍｍ及び１５ＬＰ／ｍｍに対して、半分の画角ｗ（ｗｍａｘ＝１３．２°）に関して重み付けλ（ｄ）＝１、λ（Ｃ）＝λ（Ｆ）＝０．５を有する３つの主要色：λ（ｄ）＝５８７．６ｎｍ、λ（Ｃ）＝６５６．３ｎｍ及びλ（Ｆ）＝４８６．１ｎｍに対する子午線（Ｔａｎ）及び球欠線（Ｓａｇ）変調伝達関数ＭＴＦを示している。前記の解決策（ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８３３９４６号明細書）との比較は、完全な口径の際に、全画像界にわたるずっと良好かつ釣り合いのとれた結像品質を示している。コントラストは、３０ＬＰ／ｍｍに対して全画像界にわたってほぼ８０％の高い絶対値で擬似的に一定であるが、一方前記の解決策においてｋ＝２．０の小さな絞り数の際に、２０％のコントラスト低下が記録され、かつコントラスト絶対値は、６０％に低下している。
【００１９】
図１．４は、ｗ＝ｗｍａｘ＝１３．２°を有するパラメータとして、半分の画角ｗ＝０、ｗ＝０．２５×ｗｍａｘ、ｗ＝０．５×ｗｍａｘ、ｗ＝０．７５×ｗｍａｘに対する入口瞳半径σＥＰに関する子午線（Ｔ）及び球欠線（Ｓ）断面における３つの主要色に対する横収差Δｙ’及びΔｘ’を示している。これらの曲線により、これら３つの波長に対する瞳及び視界座標に関する修正特性が明らかになる。これらは、すでに変調伝達関数の曲線経過が示したように、全画像界にわたってきわめて良好な結像品質を保証しており、かつシステムの修正特性の一層深い洞察を与える。これらは、さらにきわめて良好な軸方向及び横方向色修正を示している。
【００２０】
図１．５ａないし１．５ｃは、画角に関する３つの主要色に対する非点収差を示している。最大の非点差は０．０３ｍｍである。このことは、子午線及び球欠線の曲線経過の間の最大の偏差であり、これらの曲線経過は、湾曲した画像シェルの偏差を表わしている。これはきわめて小さな値であり、この値は、いずれにせよ対象物界の所定の領域においてのみ現われ、かつ画像縁において再びゼロになる。
【００２１】
図１．６は、中央の原色に対して画角に関する歪曲を示している。歪曲は、画像縁において０．７％の最大の偏差に達する。
【００２２】
それにより図１．５ａないし１．５ｃ及び１．６によるこれら両方の収差も、前記の解決策（ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８３３９４６号明細書）に対して一層良好であり又は同一である。
【００２３】
図２．１ないし２．６に、図１．１ないし１．６における場合にと同じ様式及び方法で、特許請求の範囲第４項による平らな対象物界を有する強力光の映写対物レンズが示される。図において次のことが示される：
図２．１ａは、種々の対象物点の結像のためにレンズの番号と子午線平面におけるビーム経過を有するシステムの断面図を示している。絞りは、レンズ２と３との間に配置されている。
【００２４】
図２．１ｂは、いちばん外側の対象物点（対象物界の対角線）の結像のために子午線平面におけるビーム経路とＬＥＰ＝１９９ｍｍの入口瞳位置に対して値：σＲＢａ＝５．３°及びσＲＢｉ＝１６．２°を有する特性角度σＲＢａ及びσＲＢｉとを含むシステムの断面図を示している。
【００２５】
図２．２は、図１．２に相当する。口径食の最大値は７４％である。
【００２６】
図２．３は、図１．３に相当する。コントラストは、３０ＬＰ／ｍｍに対して全画像界にわたってほぼ７８％の高い絶対値で擬似的に一定である。
【００２７】
図２．４は、図１．４に相当する。
【００２８】
図２．５ａないし２．５ｃは、図１．５ａないし１．５ｃに相当する。しかしこの場合、曲線は平らな画像界に関する。
【００２９】
図２．６は、図１．６に相当する。
【００３０】
内容としてすべて画像品質の評価を有する図２．２ないし２．６における曲線経過は、平らな画像界に対しても同じ品質及び結像が可能であることを示している。
【図面の簡単な説明】
【図１．１ａ】  種々の対象物点の結像のためにレンズの番号と子午線平面におけるビーム経過を有するシステムの断面図。
【図１．１ｂ】  いちばん外側の対象物点（対象物界の対角線）の結像のために子午線平面におけるビーム経路とＬＥＰ＝１６６ｍｍの入口瞳位置に対して値：σＲＢａ＝４．４°及びσＲＢｉ＝１７．１°を有する特性角度σＲＢａ及びσＲＢｉとを含むシステムの断面図。
【図１．２】  半分の画角ｗ（ｗｍａｘ＝１３．２°）に関して重み付けλ（ｄ）＝１、λ（Ｃ）＝λ（Ｆ）＝０．５を有する３つの主要色：λ（ｄ）＝５８７．６ｎｍ、λ（Ｃ）＝６５６．３ｎｍ及びλ（Ｆ）＝４８６．１ｎｍに対する口径食を示す図。
【図１．３】  空間周波数６０ＬＰ／ｍｍ、３０ＬＰ／ｍｍ及び１５ＬＰ／ｍｍに対して、半分の画角ｗ（ｗｍａｘ＝１３．２°）に関して重み付けλ（ｄ）＝１、λ（Ｃ）＝λ（Ｆ）＝０．５を有する３つの主要色：λ（ｄ）＝５８７．６ｎｍ、λ（Ｃ）＝６５６．３ｎｍ及びλ（Ｆ）＝４８６．１ｎｍに対する子午線（Ｔａｎ）及び球欠線（Ｓａｇ）変調伝達関数ＭＴＦを示す図。
【図１．４】  ｗ＝ｗｍａｘ＝１３．２°を有するパラメータとして、半分の画角ｗ＝０、ｗ＝０．２５×ｗｍａｘ、ｗ＝０．５×ｗｍａｘ、ｗ＝０．７５×ｗｍａｘに対する入口瞳半径σＥＰに関する子午線（Ｔ）及び球欠線（Ｓ）断面における３つの主要色に対する横収差Δｙ’及びΔｘ’を示す図。
【図１．５ａ】  画角に関する３つの主要色に対する非点収差を示す図。
【図１．５ｂ】  画角に関する３つの主要色に対する非点収差を示す図。
【図１．５ｃ】  画角に関する３つの主要色に対する非点収差を示す図。
【図１．６】  中央の原色に対して画角に関する歪曲を示す図。
【図２．１ａ】  種々の対象物点の結像のためにレンズの番号と子午線平面におけるビーム経過を有するシステムの断面図。
【図２．１ｂ】  いちばん外側の対象物点（対象物界の対角線）の結像のために子午線平面におけるビーム経路とＬＥＰ＝１９９ｍｍの入口瞳位置に対して値：σＲＢａ＝５．３°及びσＲＢｉ＝１６．２°を有する特性角度σＲＢａ及びσＲＢｉとを含むシステムの断面図。
【図２．２】  半分の画角ｗ（ｗｍａｘ＝１３．２°）に関して重み付けλ（ｄ）＝１、λ（Ｃ）＝λ（Ｆ）＝０．５を有する３つの主要色：λ（ｄ）＝５８７．６ｎｍ、λ（Ｃ）＝６５６．３ｎｍ及びλ（Ｆ）＝４８６．１ｎｍに対する口径食を示す図。
【図２．３】  空間周波数６０ＬＰ／ｍｍ、３０ＬＰ／ｍｍ及び１５ＬＰ／ｍｍに対して、半分の画角ｗ（ｗｍａｘ＝１３．２°）に関して重み付けλ（ｄ）＝１、λ（Ｃ）＝λ（Ｆ）＝０．５を有する３つの主要色：λ（ｄ）＝５８７．６ｎｍ、λ（Ｃ）＝６５６．３ｎｍ及びλ（Ｆ）＝４８６．１ｎｍに対する子午線（Ｔａｎ）及び球欠線（Ｓａｇ）変調伝達関数ＭＴＦを示す図。
【図２．４】  ｗ＝ｗｍａｘ＝１３．２°を有するパラメータとして、半分の画角ｗ＝０、ｗ＝０．２５×ｗｍａｘ、ｗ＝０．５×ｗｍａｘ、ｗ＝０．７５×ｗｍａｘに対する入口瞳半径σＥＰに関する子午線（Ｔ）及び球欠線（Ｓ）断面における３つの主要色に対する横収差Δｙ’及びΔｘ’を示す図。
【図２．５ａ】  画角に関する３つの主要色に対する非点収差を示す図。
【図２．５ｂ】  画角に関する３つの主要色に対する非点収差を示す図。
【図２．５ｃ】  画角に関する３つの主要色に対する非点収差を示す図。
【図２．６】  中央の原色に対して画角に関する歪曲を示す図。
【図１．１ａ】
0004341002.tif 000005
【図１．１ｂ】
0004341002.tif 000006
【図１．２】
0004341002.tif 000007
【図１．３】
0004341002.tif 000008
【図１．４】
0004341002.tif 000009
【図１．５ａ】
0004341002.tif 000010
【図１．５ｂ】
0004341002.tif 000011
【図１．５ｃ】
0004341002.tif 000012
【図１．６】
0004341002.tif 000013
【図２．１ａ】
0004341002.tif 000014
【図２．１ｂ】
0004341002.tif 000015
【図２．２】
0004341002.tif 000016
【図２．３】
0004341002.tif 000017
【図２．４】
0004341002.tif 000018
【図２．５ａ】
0004341002.tif 000019
【図２．５ｂ】
0004341002.tif 000020
【図２．５ｃ】
0004341002.tif 000021
【図２．６】
0004341002.tif 000022