JP2000075203A - 赤外線レンズ - Google Patents
赤外線レンズInfo
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- JP2000075203A JP2000075203A JP10241163A JP24116398A JP2000075203A JP 2000075203 A JP2000075203 A JP 2000075203A JP 10241163 A JP10241163 A JP 10241163A JP 24116398 A JP24116398 A JP 24116398A JP 2000075203 A JP2000075203 A JP 2000075203A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ２枚のメニスカスレンズにより構成し、所定
の条件式を満足することにより、低コスト化および低重
量化を図るとともに、コンパクトかつ実用上十分な結像
性能を有する赤外線レンズを提供する。 【構成】 物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメ
ニスカスレンズからなる第１レンズＬ１と第２レンズＬ
２により構成される。また、以下の条件式（１）〜
（４）を満足する。０．８＜Ｒ１凸／ｆ＜３．０
（１）、０．３＜Ｒ２ 凸／ｆ＜１．２ （２）、０．８
＜Ｄ ／ｆ＜１．４ （３）、Ｎ１＞２．０、Ｎ２＞
２．０ （４）。但し、ｆは全系焦点距離、Ｒ１凸およ
びＲ２凸は第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の凸面
側曲率半径、Ｄは第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との
間隔、Ｎ１およびＮ２は第１レンズＬ１および第２レン
ズＬ２の屈折率である。なお、各レンズＬ１、Ｌ２は、
ゲルマニウムを材料として形成されている。
の条件式を満足することにより、低コスト化および低重
量化を図るとともに、コンパクトかつ実用上十分な結像
性能を有する赤外線レンズを提供する。 【構成】 物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメ
ニスカスレンズからなる第１レンズＬ１と第２レンズＬ
２により構成される。また、以下の条件式（１）〜
（４）を満足する。０．８＜Ｒ１凸／ｆ＜３．０
（１）、０．３＜Ｒ２ 凸／ｆ＜１．２ （２）、０．８
＜Ｄ ／ｆ＜１．４ （３）、Ｎ１＞２．０、Ｎ２＞
２．０ （４）。但し、ｆは全系焦点距離、Ｒ１凸およ
びＲ２凸は第１レンズＬ１および第２レンズＬ２の凸面
側曲率半径、Ｄは第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との
間隔、Ｎ１およびＮ２は第１レンズＬ１および第２レン
ズＬ２の屈折率である。なお、各レンズＬ１、Ｌ２は、
ゲルマニウムを材料として形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、赤外線レンズ、特
に３〜５ミクロンまたは８〜１２ミクロンの波長帯の赤
外線イメージングシステムに用いられる赤外線レンズに
関するものである。
に３〜５ミクロンまたは８〜１２ミクロンの波長帯の赤
外線イメージングシステムに用いられる赤外線レンズに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】赤外線イメージングシステムに用いられ
る検出器としては、ハイブリッド方式（InSb,HgCdTeを
使用)やショットキーバリア型（PtSiを使用)などの冷却
タイプと、サーモパイルやマイクロボロメータを用いた
非冷却タイプが知られている。いずれの場合でも被写体
から放射される熱すなわち赤外線を集光して検出器面上
に像を形成させる光学系には、雑音等価温度差（以下Ｎ
ＥＴＤと称する）を良くするためにＦ値の小さい明るい
レンズを使用することが要求され、その一方で検出器の
画素数の増加に伴ない、レンズが広角であることも求め
られている。
る検出器としては、ハイブリッド方式（InSb,HgCdTeを
使用)やショットキーバリア型（PtSiを使用)などの冷却
タイプと、サーモパイルやマイクロボロメータを用いた
非冷却タイプが知られている。いずれの場合でも被写体
から放射される熱すなわち赤外線を集光して検出器面上
に像を形成させる光学系には、雑音等価温度差（以下Ｎ
ＥＴＤと称する）を良くするためにＦ値の小さい明るい
レンズを使用することが要求され、その一方で検出器の
画素数の増加に伴ない、レンズが広角であることも求め
られている。
【０００３】赤外線を透過させる光学材料としては、Ｇ
ｅ、Ｓｉ、ＺｎＳなどの結晶材料が使用されるが、これ
らの材料は非常に高価であるため、レンズ枚数が多いと
それによるコストの上昇が極めて大きい。また材料によ
っては光吸収の割合が大きく、レンズが厚くなったりレ
ンズ枚数が増えたりすると透過率の低下が問題となり、
ＮＥＴＤが大幅に劣化する。
ｅ、Ｓｉ、ＺｎＳなどの結晶材料が使用されるが、これ
らの材料は非常に高価であるため、レンズ枚数が多いと
それによるコストの上昇が極めて大きい。また材料によ
っては光吸収の割合が大きく、レンズが厚くなったりレ
ンズ枚数が増えたりすると透過率の低下が問題となり、
ＮＥＴＤが大幅に劣化する。
【０００４】このような問題をある程度解決した従来技
術としては、下記公報記載のものが知られている。
術としては、下記公報記載のものが知られている。
【０００５】米国特許 4,030,805号公報（Fno＝0.64,F
＝100,2ω＝20゜,４枚レンズ構成）、米国特許 5,251,0
63号公報（Fno＝1.2 ,F＝100,2ω＝10゜,３枚レンズ構
成）、特開昭62- 30208号公報（Fno＝0.8 ,F＝100,2ω
＝10゜,３枚レンズ構成）、特開昭62-109014号公報（Fno
＝0.8 ,F＝100,2ω＝40゜,３枚レンズ構成）。
＝100,2ω＝20゜,４枚レンズ構成）、米国特許 5,251,0
63号公報（Fno＝1.2 ,F＝100,2ω＝10゜,３枚レンズ構
成）、特開昭62- 30208号公報（Fno＝0.8 ,F＝100,2ω
＝10゜,３枚レンズ構成）、特開昭62-109014号公報（Fno
＝0.8 ,F＝100,2ω＝40゜,３枚レンズ構成）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の技術は、いずれも３枚以上のレンズ構成とされ
ており、汎用的に用いられる赤外線レンズとしてはコス
トや重量などの面で改善の余地があった。
報記載の技術は、いずれも３枚以上のレンズ構成とされ
ており、汎用的に用いられる赤外線レンズとしてはコス
トや重量などの面で改善の余地があった。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、Ｆ値の小さい比較的広角なレンズを２枚のレンズで
構成することにより、従来技術におけるコストと重量の
問題を解決するとともに、コンパクトかつ実用上十分な
結像性能を有する赤外線レンズを提供することを目的と
するものである。
で、Ｆ値の小さい比較的広角なレンズを２枚のレンズで
構成することにより、従来技術におけるコストと重量の
問題を解決するとともに、コンパクトかつ実用上十分な
結像性能を有する赤外線レンズを提供することを目的と
するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の赤外線レンズ
は、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズよりなる第
１レンズと第２レンズが互いに間隔を置いて配置されて
なり、下記条件式（１）〜（４）を満足するように構成
されていることを特徴とするものである。 ０．８＜Ｒ１凸／ｆ＜３．０ （１） ０．３＜Ｒ２凸／ｆ＜１．２ （２） ０．８＜Ｄ ／ｆ＜１．４ （３） Ｎ１＞２．０、 Ｎ２＞２．０ （４） 但し、ｆ ：全系の焦点距離 Ｒ１凸：第１レンズの凸面側曲率半径 Ｒ２凸：第２レンズの凸面側曲率半径 Ｄ ：第１レンズと第２レンズとの間隔 Ｎ１ ：第１レンズの屈折率 Ｎ２ ：第２レンズの屈折率
は、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズよりなる第
１レンズと第２レンズが互いに間隔を置いて配置されて
なり、下記条件式（１）〜（４）を満足するように構成
されていることを特徴とするものである。 ０．８＜Ｒ１凸／ｆ＜３．０ （１） ０．３＜Ｒ２凸／ｆ＜１．２ （２） ０．８＜Ｄ ／ｆ＜１．４ （３） Ｎ１＞２．０、 Ｎ２＞２．０ （４） 但し、ｆ ：全系の焦点距離 Ｒ１凸：第１レンズの凸面側曲率半径 Ｒ２凸：第２レンズの凸面側曲率半径 Ｄ ：第１レンズと第２レンズとの間隔 Ｎ１ ：第１レンズの屈折率 Ｎ２ ：第２レンズの屈折率
【０００９】また、前記第１レンズの少なくとも１つの
面が非球面であることを特徴とすることが好ましい。
面が非球面であることを特徴とすることが好ましい。
【００１０】但し、前記第１レンズの凸面側が非球面の
場合には、前記Ｒ１凸はその非球面形状に最も近い球面
の曲率半径とされる。
場合には、前記Ｒ１凸はその非球面形状に最も近い球面
の曲率半径とされる。
【００１１】また、本発明の他の赤外線レンズは、物体
側に凸面を向けたメニスカスレンズよりなる第１レンズ
と、像面側に凸面を向けたメニスカスレンズよりなる第
２レンズが互いに間隔を置いて配置されてなり、該第１
レンズおよび該第２レンズがともに少なくとも１つの非
球面を有することを特徴とするものである。
側に凸面を向けたメニスカスレンズよりなる第１レンズ
と、像面側に凸面を向けたメニスカスレンズよりなる第
２レンズが互いに間隔を置いて配置されてなり、該第１
レンズおよび該第２レンズがともに少なくとも１つの非
球面を有することを特徴とするものである。
【００１２】また、この場合において、下記条件式
（５）〜（６）を満足するように構成することが好まし
い。 ０．８＜Ｒ１凸／ｆ＜２．０ （５） ０．６＜Ｒ２凸／ｆ （６） ０．６＜Ｄ ／ｆ＜１．０ （７） Ｎ１＞２．０、 Ｎ１＞２．０ （８） 但し、ｆ ：全系の焦点距離 Ｒ１凸：第１レンズの凸面側曲率半径（第１レンズの凸
面側の面が非球面とされているときは、この非球面形状
に最も近い球面の曲率半径） Ｒ２凸：第２レンズの凸面側曲率半径（第２レンズの凸
面側の面が非球面とされているときは、この非球面形状
に最も近い球面の曲率半径） Ｄ ：第１レンズと第２レンズとの間隔 Ｎ１ ：第１レンズの屈折率 Ｎ２ ：第２レンズの屈折率
（５）〜（６）を満足するように構成することが好まし
い。 ０．８＜Ｒ１凸／ｆ＜２．０ （５） ０．６＜Ｒ２凸／ｆ （６） ０．６＜Ｄ ／ｆ＜１．０ （７） Ｎ１＞２．０、 Ｎ１＞２．０ （８） 但し、ｆ ：全系の焦点距離 Ｒ１凸：第１レンズの凸面側曲率半径（第１レンズの凸
面側の面が非球面とされているときは、この非球面形状
に最も近い球面の曲率半径） Ｒ２凸：第２レンズの凸面側曲率半径（第２レンズの凸
面側の面が非球面とされているときは、この非球面形状
に最も近い球面の曲率半径） Ｄ ：第１レンズと第２レンズとの間隔 Ｎ１ ：第１レンズの屈折率 Ｎ２ ：第２レンズの屈折率
【００１３】また、上述した赤外線レンズは、前記第１
レンズおよび前記第２レンズをともにゲルマニウムによ
り形成し、８〜１４μｍ波長帯用の赤外線レンズとする
ことが可能である。
レンズおよび前記第２レンズをともにゲルマニウムによ
り形成し、８〜１４μｍ波長帯用の赤外線レンズとする
ことが可能である。
【００１４】さらに、上述した赤外線レンズは、前記第
１レンズおよび前記第２レンズをともにシリコンにより
形成し、３〜５μｍ波長帯用の赤外線レンズとすること
が可能である。
１レンズおよび前記第２レンズをともにシリコンにより
形成し、３〜５μｍ波長帯用の赤外線レンズとすること
が可能である。
【００１５】
【作用】本発明の請求項１に係る赤外線レンズによれ
ば、第１レンズを物体側に凸面を向けたメニスカスレン
ズとすることにより、球面収差、コマ収差の発生を押さ
えるとともに、第２レンズを物体側に凸面を向けたメニ
スカスレンズとすることにより非点収差を補正し、２枚
のレンズ構成で広い視野角を有する、明るい赤外線レン
ズを実現できる。
ば、第１レンズを物体側に凸面を向けたメニスカスレン
ズとすることにより、球面収差、コマ収差の発生を押さ
えるとともに、第２レンズを物体側に凸面を向けたメニ
スカスレンズとすることにより非点収差を補正し、２枚
のレンズ構成で広い視野角を有する、明るい赤外線レン
ズを実現できる。
【００１６】また、条件式（１）は、第１レンズにおけ
る球面収差、コマ収差の発生を押さえるための条件を規
定したものであり、その上限、下限を超えると、ともに
球面収差、コマ収差が劣化する。
る球面収差、コマ収差の発生を押さえるための条件を規
定したものであり、その上限、下限を超えると、ともに
球面収差、コマ収差が劣化する。
【００１７】また、条件式（２）は、第１レンズで発生
するコマ収差を第２レンズで過不足なく補正し、全体と
してコマ収差を良好に補正するための条件を規定したも
のであり、その上限、下限を超えると、ともにコマ収差
を良好に補正することが困難となる。
するコマ収差を第２レンズで過不足なく補正し、全体と
してコマ収差を良好に補正するための条件を規定したも
のであり、その上限、下限を超えると、ともにコマ収差
を良好に補正することが困難となる。
【００１８】また、条件式（３）は、諸収差を良好にし
つつレンズ全長を短く押さえるための条件を規定したも
のである。すなわち、下限を下回ると、球面収差、コマ
収差だけでなく像面湾曲もバランス良く補正することが
困難となる。また上限を上回ると、コマ収差を補正する
ことが困難となるだけでなく、全長も長くなり歪曲収差
も大きくなってしまう。
つつレンズ全長を短く押さえるための条件を規定したも
のである。すなわち、下限を下回ると、球面収差、コマ
収差だけでなく像面湾曲もバランス良く補正することが
困難となる。また上限を上回ると、コマ収差を補正する
ことが困難となるだけでなく、全長も長くなり歪曲収差
も大きくなってしまう。
【００１９】さらに、条件式（４）は、２枚のレンズで
球面収差、コマ収差、像面湾曲などの諸収差をバランス
良く補正するための条件を規定したものであり、その下
限を下回ると、２枚のレンズで球面収差、コマ収差、像
面湾曲などの諸収差をバランス良く補正することが困難
となる。
球面収差、コマ収差、像面湾曲などの諸収差をバランス
良く補正するための条件を規定したものであり、その下
限を下回ると、２枚のレンズで球面収差、コマ収差、像
面湾曲などの諸収差をバランス良く補正することが困難
となる。
【００２０】また、第１レンズの少なくとも１つの面を
非球面とすることにより、球面収差とコマ収差を極めて
良好に補正できる。
非球面とすることにより、球面収差とコマ収差を極めて
良好に補正できる。
【００２１】上述した赤外線レンズにおいては、全長
（レンズ前面から結像面までの距離）が焦点距離の約
１．５〜２倍であり、またバックフォーカスもやや短い
といった点に改善の余地があるが、第１レンズとして物
体側に凸面を向けたメニスカスレンズを、第２レンズと
して像面側に凸面を向けたメニスカスレンズを間隔を置
いて配置し、第１レンズ、第２レンズともに少なくとも
１つの面を非球面とすることにより、全長が短く、バッ
クフォーカスの比較的長い、明るくかつ広い視野角を持
つ赤外線レンズを２枚のレンズ構成で実現できる。
（レンズ前面から結像面までの距離）が焦点距離の約
１．５〜２倍であり、またバックフォーカスもやや短い
といった点に改善の余地があるが、第１レンズとして物
体側に凸面を向けたメニスカスレンズを、第２レンズと
して像面側に凸面を向けたメニスカスレンズを間隔を置
いて配置し、第１レンズ、第２レンズともに少なくとも
１つの面を非球面とすることにより、全長が短く、バッ
クフォーカスの比較的長い、明るくかつ広い視野角を持
つ赤外線レンズを２枚のレンズ構成で実現できる。
【００２２】また、条件式（５）は、第１レンズにおけ
る球面収差、コマ収差の発生を押さえるための条件を規
定したものであり、その上限、下限を超えると、ともに
球面収差、コマ収差が劣化する。
る球面収差、コマ収差の発生を押さえるための条件を規
定したものであり、その上限、下限を超えると、ともに
球面収差、コマ収差が劣化する。
【００２３】また、条件式（６）は、コマ収差および像
面湾曲をバランス良く補正するための条件を規定したも
のであり、その下限を下回ると、コマ収差および像面湾
曲をバランス良く補正することが困難となる。
面湾曲をバランス良く補正するための条件を規定したも
のであり、その下限を下回ると、コマ収差および像面湾
曲をバランス良く補正することが困難となる。
【００２４】また、条件式（７）は、コマ収差を抑制す
るための条件を規定したものであり、その上限、下限を
超えると、コマ収差の発生が大きくなり、２枚の非球面
レンズで補正することが困難となる。
るための条件を規定したものであり、その上限、下限を
超えると、コマ収差の発生が大きくなり、２枚の非球面
レンズで補正することが困難となる。
【００２５】さらに、条件式（８）は、２枚のレンズで
球面収差、コマ収差、像面湾曲などの諸収差をバランス
良く補正するための条件を規定したものであり、その下
限を下回ると、２枚のレンズで球面収差、コマ収差、像
面湾曲などの諸収差をバランス良く補正することが困難
となる。
球面収差、コマ収差、像面湾曲などの諸収差をバランス
良く補正するための条件を規定したものであり、その下
限を下回ると、２枚のレンズで球面収差、コマ収差、像
面湾曲などの諸収差をバランス良く補正することが困難
となる。
【００２６】また、第１レンズおよび第２レンズの形成
材料をゲルマニウムとすることにより、波長８〜１４μ
ｍ帯域において色収差が小さく、かつ明るく広い視野角
を持つ赤外線レンズを実現できる。
材料をゲルマニウムとすることにより、波長８〜１４μ
ｍ帯域において色収差が小さく、かつ明るく広い視野角
を持つ赤外線レンズを実現できる。
【００２７】一方、第１レンズおよび第２レンズの形成
材料をシリコンとすることにより、波長３〜５μｍ帯域
において色収差が小さく、かつ明るく広い視野角を持つ
赤外線レンズを実現できる。
材料をシリコンとすることにより、波長３〜５μｍ帯域
において色収差が小さく、かつ明るく広い視野角を持つ
赤外線レンズを実現できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、実施
例１〜６を用いて具体的に説明する。
例１〜６を用いて具体的に説明する。
【００２９】〈実施例１〉図１は実施例１に係る赤外線
レンズの構成を示す図である。
レンズの構成を示す図である。
【００３０】図１に示すように、本実施例に係る赤外線
レンズは、物体側から、物体側に凸面を向けた正の屈折
力を有するメニスカスレンズからなる第１レンズＬ１
と、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカ
スレンズからなる第２レンズＬ２により構成されている
（実施例２、３、４についても同じ）。また、本実施形
態のレンズは、以下の条件式（１）〜（４）を満足する
ように構成されている。 ０．８＜Ｒ１凸／ｆ＜３．０ （１） ０．３＜Ｒ２凸／ｆ＜１．２ （２） ０．８＜Ｄ ／ｆ＜１．４ （３） Ｎ１＞２．０、 Ｎ２＞２．０ （４） 但し、ｆ ：全系の焦点距離 Ｒ１凸：第１レンズの凸面側曲率半径 Ｒ２凸：第２レンズの凸面側曲率半径 Ｄ ：第１レンズと第２レンズとの間隔 Ｎ１ ：第１レンズの屈折率 Ｎ２ ：第２レンズの屈折率
レンズは、物体側から、物体側に凸面を向けた正の屈折
力を有するメニスカスレンズからなる第１レンズＬ１
と、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカ
スレンズからなる第２レンズＬ２により構成されている
（実施例２、３、４についても同じ）。また、本実施形
態のレンズは、以下の条件式（１）〜（４）を満足する
ように構成されている。 ０．８＜Ｒ１凸／ｆ＜３．０ （１） ０．３＜Ｒ２凸／ｆ＜１．２ （２） ０．８＜Ｄ ／ｆ＜１．４ （３） Ｎ１＞２．０、 Ｎ２＞２．０ （４） 但し、ｆ ：全系の焦点距離 Ｒ１凸：第１レンズの凸面側曲率半径 Ｒ２凸：第２レンズの凸面側曲率半径 Ｄ ：第１レンズと第２レンズとの間隔 Ｎ１ ：第１レンズの屈折率 Ｎ２ ：第２レンズの屈折率
【００３１】このように構成された赤外線レンズによれ
ば、物体からの光束を２枚のレンズＬ１、Ｌ２によって
収束し、検出器の検出面１上に結像する。
ば、物体からの光束を２枚のレンズＬ１、Ｌ２によって
収束し、検出器の検出面１上に結像する。
【００３２】なお、本実施例は、８〜１２μｍの波長帯
の赤外線イメージングシステムに用いられる赤外線レン
ズとして構成されており、各レンズＬ１、Ｌ２は、ゲル
マニウムを材料として形成されている。上記の波長帯で
はゲルマニウムは非常に分散が小さいので、赤外線レン
ズをゲルマニウムを材料とするレンズで形成することに
よって、軸上色収差、倍率色収差を充分に補正すること
が可能になる。
の赤外線イメージングシステムに用いられる赤外線レン
ズとして構成されており、各レンズＬ１、Ｌ２は、ゲル
マニウムを材料として形成されている。上記の波長帯で
はゲルマニウムは非常に分散が小さいので、赤外線レン
ズをゲルマニウムを材料とするレンズで形成することに
よって、軸上色収差、倍率色収差を充分に補正すること
が可能になる。
【００３３】ここで、本実施例の各レンズ面の曲率半径
Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚
および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、波長１０μ
ｍの赤外線に対する屈折率Ｎおよび各レンズの形成材料
を表１に示す。なお、表１において、各記号に対応させ
た数字は物体側から順次増加するようになっている（以
下の各実施例についても同様である）。表１の上段に
は、本実施例の赤外線レンズ全系の焦点距離ｆ（ｍ
ｍ）、Ｆ値および画角２ωが示されている。
Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚
および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、波長１０μ
ｍの赤外線に対する屈折率Ｎおよび各レンズの形成材料
を表１に示す。なお、表１において、各記号に対応させ
た数字は物体側から順次増加するようになっている（以
下の各実施例についても同様である）。表１の上段に
は、本実施例の赤外線レンズ全系の焦点距離ｆ（ｍ
ｍ）、Ｆ値および画角２ωが示されている。
【００３４】
【表１】
【００３５】〈実施例２〉次に、実施例２に係る赤外線
レンズの構成を図２を用いて説明する。本実施例の赤外
線レンズは、実施例１のものとほぼ同様である。ただ
し、本実施例の第１レンズＬ１の結像面側の面は非球面
とされている。
レンズの構成を図２を用いて説明する。本実施例の赤外
線レンズは、実施例１のものとほぼ同様である。ただ
し、本実施例の第１レンズＬ１の結像面側の面は非球面
とされている。
【００３６】表２に、本実施例の各レンズ面の曲率半径
Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚
および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、波長１０μ
ｍの赤外線に対する屈折率Ｎおよび各レンズの形成材料
を示す。なお、表２の上段には、本実施例の赤外線レン
ズ全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値および画角２ωが示
されている。
Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚
および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、波長１０μ
ｍの赤外線に対する屈折率Ｎおよび各レンズの形成材料
を示す。なお、表２の上段には、本実施例の赤外線レン
ズ全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値および画角２ωが示
されている。
【００３７】また、下記数式は、上記非球面の形状を表
すための非球面式であり、一方、下記表２の下段には、
各非球面係数の値が示されている。
すための非球面式であり、一方、下記表２の下段には、
各非球面係数の値が示されている。
【００３８】
【表２】
【００３９】
【数１】 ここで、 Ｘ：光軸から高さｙの非球面上の点より非球面頂点の接
平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（mm） Ｒ：非球面の近軸曲率半径 ｙ：光軸からの高さ（mm） Ｋ：円錐定数 Ａ4,Ａ6,Ａ8：第4，6，8次の非球面係数
平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（mm） Ｒ：非球面の近軸曲率半径 ｙ：光軸からの高さ（mm） Ｋ：円錐定数 Ａ4,Ａ6,Ａ8：第4，6，8次の非球面係数
【００４０】〈実施例３〉次に、実施例３に係る赤外線
レンズの構成を図３を用いて説明する。本実施例の赤外
線レンズは、実施例１のものとほぼ同様である。ただ
し、本実施例の第１レンズＬ１の結像面側の面は非球面
とされている。
レンズの構成を図３を用いて説明する。本実施例の赤外
線レンズは、実施例１のものとほぼ同様である。ただ
し、本実施例の第１レンズＬ１の結像面側の面は非球面
とされている。
【００４１】表３に、本実施例の各レンズ面の曲率半径
Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚
および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、波長１０μ
ｍの赤外線に対する屈折率Ｎおよび各レンズの形成材料
を示す。なお、表３の上段には、本実施例の赤外線レン
ズ全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値および画角２ωが示
されている。
Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚
および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、波長１０μ
ｍの赤外線に対する屈折率Ｎおよび各レンズの形成材料
を示す。なお、表３の上段には、本実施例の赤外線レン
ズ全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値および画角２ωが示
されている。
【００４２】また、上記非球面の形状を表すための非球
面式は上記数式により示され、一方、下記表３の下段に
は、各非球面係数の値が示されている。
面式は上記数式により示され、一方、下記表３の下段に
は、各非球面係数の値が示されている。
【００４３】
【表３】
【００４４】〈実施例４〉次に、実施例４に係る赤外線
レンズの構成を図４を用いて説明する。本実施例の赤外
線レンズは、実施例２あるいは３のものとほぼ同様であ
る。ただし、本実施例は、３〜５μｍの波長帯の赤外線
イメージングシステムに用いられる赤外線レンズとして
構成されており、各レンズＬ１、Ｌ２は、分散が大きい
シリコンを材料として形成されている。
レンズの構成を図４を用いて説明する。本実施例の赤外
線レンズは、実施例２あるいは３のものとほぼ同様であ
る。ただし、本実施例は、３〜５μｍの波長帯の赤外線
イメージングシステムに用いられる赤外線レンズとして
構成されており、各レンズＬ１、Ｌ２は、分散が大きい
シリコンを材料として形成されている。
【００４５】表４に、本実施例の各レンズ面の曲率半径
Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚
および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、波長４μｍ
の赤外線に対する屈折率Ｎおよび各レンズの形成材料を
示す。なお、表４の上段には、本実施例の赤外線レンズ
全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値および画角２ωが示さ
れている。
Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚
および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、波長４μｍ
の赤外線に対する屈折率Ｎおよび各レンズの形成材料を
示す。なお、表４の上段には、本実施例の赤外線レンズ
全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値および画角２ωが示さ
れている。
【００４６】また、上記非球面の形状を表すための非球
面式は上記数式により示され、一方、下記表４の下段に
は、各非球面係数の値が示されている。
面式は上記数式により示され、一方、下記表４の下段に
は、各非球面係数の値が示されている。
【００４７】
【表４】
【００４８】〈実施例５〉図５は実施例５に係る赤外線
レンズの構成を示す図である。
レンズの構成を示す図である。
【００４９】図５に示すように、本実施例に係る赤外線
レンズは、物体側から、物体側に凸面を向けた正の屈折
力を有するメニスカスレンズからなる第１レンズＬ
１と、結像面側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニ
スカスレンズからなる第２レンズＬ２により構成されて
いる（実施例６についても同じ）。また、本実施例のレ
ンズは、下記条件式（５）〜（８）を満足するように構
成されている。さらに、本実施例の第１レンズＬ１の結
像面側の面、および第２レンズＬ２の物体側の面は非球
面とされている。
レンズは、物体側から、物体側に凸面を向けた正の屈折
力を有するメニスカスレンズからなる第１レンズＬ
１と、結像面側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニ
スカスレンズからなる第２レンズＬ２により構成されて
いる（実施例６についても同じ）。また、本実施例のレ
ンズは、下記条件式（５）〜（８）を満足するように構
成されている。さらに、本実施例の第１レンズＬ１の結
像面側の面、および第２レンズＬ２の物体側の面は非球
面とされている。
【００５０】 ０．８＜Ｒ１凸／ｆ＜２．０ （５） ０．６＜Ｒ２凸／ｆ （６） ０．６＜Ｄ ／ｆ＜１．０ （７） Ｎ１＞２．０、 Ｎ１＞２．０ （８） 但し、ｆ ：全系の焦点距離 Ｒ１凸：第１レンズの凸面側曲率半径 Ｒ２凸：第２レンズの凸面側曲率半径 Ｄ ：第１レンズと第２レンズとの間隔 Ｎ１ ：第１レンズの屈折率 Ｎ２ ：第２レンズの屈折率 このように構成された赤外線レンズによれば、物体から
の光束を２枚のレンズＬ１、Ｌ２によって収束し、検出
器の検出面１上に結像する。
の光束を２枚のレンズＬ１、Ｌ２によって収束し、検出
器の検出面１上に結像する。
【００５１】なお、本実施例は、８〜１２μｍの波長帯
の赤外線イメージングシステムに用いられる赤外線レン
ズとして構成されており、各レンズＬ１、Ｌ２は、ゲル
マニウムを材料として形成されている。上記の波長帯で
はゲルマニウムは非常に分散が小さいので、赤外線レン
ズをゲルマニウムを材料とするレンズで形成することに
よって、軸上色収差、倍率色収差を充分に補正すること
が可能になる。
の赤外線イメージングシステムに用いられる赤外線レン
ズとして構成されており、各レンズＬ１、Ｌ２は、ゲル
マニウムを材料として形成されている。上記の波長帯で
はゲルマニウムは非常に分散が小さいので、赤外線レン
ズをゲルマニウムを材料とするレンズで形成することに
よって、軸上色収差、倍率色収差を充分に補正すること
が可能になる。
【００５２】ここで、本実施例の各レンズ面の曲率半径
Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚
および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、波長１０μ
ｍの赤外線に対する屈折率Ｎおよび各レンズの形成材料
を表５に示す。表５の上段には、本実施例の赤外線レン
ズ全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値および画角２ωが示
されている。
Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚
および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、波長１０μ
ｍの赤外線に対する屈折率Ｎおよび各レンズの形成材料
を表５に示す。表５の上段には、本実施例の赤外線レン
ズ全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値および画角２ωが示
されている。
【００５３】また、上記非球面の形状を表すための非球
面式は上記数式により示され、一方、下記表５の下段に
は、各非球面係数の値が示されている。
面式は上記数式により示され、一方、下記表５の下段に
は、各非球面係数の値が示されている。
【００５４】
【表５】
【００５５】〈実施例６〉次に、実施例６に係る赤外線
レンズの構成を図６を用いて説明する。本実施例の赤外
線レンズは、実施例５のものとほぼ同様である。ただ
し、本実施例においては、第２レンズＬ２の結像面側の
面も非球面とされている。
レンズの構成を図６を用いて説明する。本実施例の赤外
線レンズは、実施例５のものとほぼ同様である。ただ
し、本実施例においては、第２レンズＬ２の結像面側の
面も非球面とされている。
【００５６】表６に、本実施例の各レンズ面の曲率半径
Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚
および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、波長１０μ
ｍの赤外線に対する屈折率Ｎおよび各レンズの形成材料
を示す。なお、表６の上段には、本実施例の赤外線レン
ズ全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値および画角２ωが示
されている。
Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚
および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、波長１０μ
ｍの赤外線に対する屈折率Ｎおよび各レンズの形成材料
を示す。なお、表６の上段には、本実施例の赤外線レン
ズ全系の焦点距離ｆ（ｍｍ）、Ｆ値および画角２ωが示
されている。
【００５７】また、上記非球面の形状を表すための非球
面式は上記数式により示され、一方、下記表６の下段に
は、各非球面係数の値が示されている。
面式は上記数式により示され、一方、下記表６の下段に
は、各非球面係数の値が示されている。
【００５８】
【表６】
【００５９】また、表７に、実施例１〜６に係る赤外線
レンズの、Ｒ１凸／ｆ、Ｒ２凸／ｆ、Ｄ ／ｆ、Ｎ１お
よびＮ２の各値を示す。
レンズの、Ｒ１凸／ｆ、Ｒ２凸／ｆ、Ｄ ／ｆ、Ｎ１お
よびＮ２の各値を示す。
【００６０】
【表７】
【００６１】上記表７から明らかなように、実施例１〜
４は条件式（１）〜（４）を、また、実施例５、６は条
件式（５）〜（８）を全て満足する。
４は条件式（１）〜（４）を、また、実施例５、６は条
件式（５）〜（８）を全て満足する。
【００６２】図７〜１８は、実施例１〜６に係る赤外線
レンズの諸収差を示す収差図であり、この図から明らか
なように、各実施例によれば、周辺視野まで良好な結像
性能を有する赤外線レンズを得ることができる。
レンズの諸収差を示す収差図であり、この図から明らか
なように、各実施例によれば、周辺視野まで良好な結像
性能を有する赤外線レンズを得ることができる。
【００６３】
【発明の効果】本発明の赤外線レンズによれば、Ｆ値の
小さい（明るい）比較的広角なレンズを２枚構成で実現
することができる。また全長が短く、コンパクトであり
ながら必要なバックフォーカスが確保され、かつ実用上
十分な結像性能を有する２枚構成の赤外線レンズを実現
することができる。
小さい（明るい）比較的広角なレンズを２枚構成で実現
することができる。また全長が短く、コンパクトであり
ながら必要なバックフォーカスが確保され、かつ実用上
十分な結像性能を有する２枚構成の赤外線レンズを実現
することができる。
【図１】本発明の実施例１に係る赤外線レンズを示すレ
ンズ構成図
ンズ構成図
【図２】本発明の実施例２に係る赤外線レンズを示すレ
ンズ構成図
ンズ構成図
【図３】本発明の実施例３に係る赤外線レンズを示すレ
ンズ構成図
ンズ構成図
【図４】本発明の実施例４に係る赤外線レンズを示すレ
ンズ構成図
ンズ構成図
【図５】本発明の実施例５に係る赤外線レンズを示すレ
ンズ構成図
ンズ構成図
【図６】本発明の実施例６に係る赤外線レンズを示すレ
ンズ構成図
ンズ構成図
【図７】本発明の実施例１に係る赤外線レンズの諸収差
（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色
収差）を示す収差図
（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色
収差）を示す収差図
【図８】本発明の実施例１に係る赤外線レンズのコマ収
差を示す収差図
差を示す収差図
【図９】本発明の実施例２に係る赤外線レンズの諸収差
（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色
収差）を示す収差図
（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率色
収差）を示す収差図
【図１０】本発明の実施例２に係る赤外線レンズのコマ
収差を示す収差図
収差を示す収差図
【図１１】本発明の実施例３に係る赤外線レンズの諸収
差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率
色収差）を示す収差図
差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率
色収差）を示す収差図
【図１２】本発明の実施例３に係る赤外線レンズのコマ
収差を示す収差図
収差を示す収差図
【図１３】本発明の実施例４に係る赤外線レンズの諸収
差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率
色収差）を示す収差図
差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率
色収差）を示す収差図
【図１４】本発明の実施例４に係る赤外線レンズのコマ
収差を示す収差図
収差を示す収差図
【図１５】本発明の実施例５に係る赤外線レンズの諸収
差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率
色収差）を示す収差図
差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率
色収差）を示す収差図
【図１６】本発明の実施例５に係る赤外線レンズのコマ
収差を示す収差図
収差を示す収差図
【図１７】本発明の実施例６に係る赤外線レンズの諸収
差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率
色収差）を示す収差図
差（球面収差、非点収差、ディストーションおよび倍率
色収差）を示す収差図
【図１８】本発明の実施例６に係る赤外線レンズのコマ
収差を示す収差図
収差を示す収差図
１ 検出面 Ｌ１〜Ｌ２ レンズ Ｒ１〜Ｒ４ 曲率半径 Ｄ１〜Ｄ４ 軸上面間隔 Ｘ 光軸
Claims (8)
- 【請求項１】 物体側に凸面を向けたメニスカスレンズ
よりなる第１レンズと第２レンズが互いに間隔を置いて
配置されてなり、下記条件式（１）〜（４）を満足する
ように構成されていることを特徴とする赤外線レンズ。 ０．８＜Ｒ１凸／ｆ＜３．０ （１） ０．３＜Ｒ２凸／ｆ＜１．２ （２） ０．８＜Ｄ ／ｆ＜１．４ （３） Ｎ１＞２．０、 Ｎ２＞２．０ （４） 但し、ｆ ：全系の焦点距離 Ｒ１凸：第１レンズの凸面側曲率半径 Ｒ２凸：第２レンズの凸面側曲率半径 Ｄ ：第１レンズと第２レンズとの間隔 Ｎ１ ：第１レンズの屈折率 Ｎ２ ：第２レンズの屈折率 - 【請求項２】 前記第１レンズの少なくとも１つの面が
非球面であることを特徴とする請求項１記載の赤外線レ
ンズ。 - 【請求項３】 前記第１レンズおよび前記第２レンズが
ともにゲルマニウムにより形成され、８〜１４μｍ波長
帯用として用いられることを特徴とする請求項１または
２記載の赤外線レンズ。 - 【請求項４】 前記第１レンズおよび前記第２レンズが
ともにシリコンにより形成され、３〜５μｍ波長帯用と
して用いられることを特徴とする請求項１または２記載
の赤外線レンズ。 - 【請求項５】 物体側に凸面を向けたメニスカスレンズ
よりなる第１レンズと、像面側に凸面を向けたメニスカ
スレンズよりなる第２レンズが互いに間隔を置いて配置
されてなり、第１レンズおよび該第２レンズがともに少
なくとも１つの非球面を有することを特徴とする赤外線
レンズ。 - 【請求項６】 下記条件式を満足するように構成されて
いることを特徴とする請求項５記載の赤外線レンズ。 ０．８＜Ｒ１凸／ｆ＜２．０ （５） ０．６＜Ｒ２凸／ｆ （６） ０．６＜Ｄ ／ｆ＜１．０ （７） Ｎ１＞２．０、 Ｎ１＞２．０ （８） 但し、ｆ ：全系の焦点距離 Ｒ１凸：第１レンズの凸面側曲率半径 Ｒ２凸：第２レンズの凸面側曲率半径 Ｄ ：第１レンズと第２レンズとの間隔 Ｎ１ ：第１レンズの屈折率 Ｎ２ ：第２レンズの屈折率 - 【請求項７】 前記第１レンズおよび前記第２レンズが
ともにゲルマニウムにより形成され、８〜１４μｍ波長
帯用として用いられることを特徴とする請求項５または
６記載の赤外線レンズ。 - 【請求項８】 前記第１レンズおよび前記第２レンズが
ともにシリコンにより形成され、３〜５μｍ波長帯用と
して用いられることを特徴とする請求項５または６記載
の赤外線レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10241163A JP2000075203A (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | 赤外線レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10241163A JP2000075203A (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | 赤外線レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000075203A true JP2000075203A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17070203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10241163A Withdrawn JP2000075203A (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | 赤外線レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000075203A (ja) |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-08-27 JP JP10241163A patent/JP2000075203A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20051101 |