カタログレンズで広角レンズを設計する。

遠景をセンサー面に投影する為の光学系をカタログレンズで構成したいと思います。

魚眼レンズや超広角レンズの配置構成は、有名なカメラメーカー様の光学配置を見ると、全てカスタムのレンズなので、コストが高くなってしまいます。そこで、構成枚数の少ない超広角レンズで対称系を有するヒペルゴン（Hypergon）※の2枚構成で検討することにしました。

※参考書　引用「光学機器大全」、著者吉田正太郎先生　P.132

全体図

レンズ部の拡大図

この数値を見ると、これほどのメニスカスレンズの形状はカタログレンズにはストックされていません。国内、海外のメニスカスレンズを取り扱うメーカ様は下記の６社になります。

　日本国内

ソーラボ・ジャパン（株）　　　8種類　　材料　N-BK7

　海外

Comar　　　　　　　　　　　  4種類　　材料　SF11

CVI　Melles　Griot　　　　　17種類　　材料　N-SF8,N-BK7

Ealing　　　　　　　　　　　 18種類　　材料　BK7

LINOS PHOTONICS　　　　　 4種類　　材料　N-BAK4,B270,N-ZK7

51種類のレンズからZOSを使って、１１種類の組み合わせを得ることができました。

その中で解像力が良いレンズを下図に示します。

組合せレンズその１（LE1076　ソーラボ・ジャパン製カタログレンズ）

Ø2" N-BK7 Positive Meniscus Lens, f = 100 mm, Uncoated　税抜き　￥5589円

部分拡大

合成焦点距離　　　ｆ（λ587.56nm）＝６４．７６ｍｍ

バックフォーカス　Ｂｆ（λ587.56nm）＝４０ｍｍ

Ｆナンバー　　　　F/ １１．２

ZOSの機能に画像シミュレーションがあるので、元画像として某スタジアム前にて撮影した画像を登録して画像シミュレーションを行った。その結果を下図に示します。

この写真は千葉ロッテマリーンズの観戦へ行った時に撮影した画像です。

幾何光学収差を考慮した場合

回折を考慮した場合

このように、画角が広くなりますが、COSΘ４乗則により周辺光量が少なくなります。

さあー、カスタムレンズで設計するもの良いですが、カタログレンズで構成してみるのも面白いと思います。