JP2011158550A - 赤外光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】従来から、ゲルマニウム、シリコン、セレン化亜鉛からなるレンズと樹脂材料からなるレンズを用い、樹脂材料のフレネル化、非球面化により収差を補正し所望の光学性能を有する光学構成が提案されている。しかし、従来の樹脂材料は一般に赤外線吸収が大きい。そのため、樹脂材料からなるレンズは、収差補正を主目的とした薄肉であり屈折作用を持たせた厚肉レンズとしての構成が困難であるという問題があった。
【解決手段】被写体側から順に第１レンズ２、第２レンズ３が配置された赤外光学系１において、前記第１レンズ２は高耐湿または低透湿レンズ材料からなり、
第２レンズ３は低耐湿または高透湿レンズ材料からなる赤外光学系。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線カメラに用いて被写体の像を結ぶ赤外光学系に関するものである。

従来から、ゲルマニウム、シリコン、セレン化亜鉛からなるレンズと樹脂材料からなるレンズを用い、樹脂材料のフレネル化、非球面化により収差を補正し所望の光学性能を有する光学構成が提案されている（特許文献１、２参照）
また、樹脂材料の温度による屈折率変化を抑制するために樹脂材料中に無機材料微粒子を分散させた構成が提案されている（特許文献３、４、５、６参照）。

特開平１０−３０１０２４号公報 国際公開第００／５２５１１号 特開２００８−４６５２６号公報 国際公開第２００５／００６３２２号 特開２００５−３０７１７３号公報 特開２００６−１４５６５１号公報

ところで上記特許文献１、２に開示された樹脂材料は一般に赤外線吸収が大きい。そのため樹脂材料からなるレンズは、収差補正を主目的とした薄肉であり屈折作用を持たせた厚肉レンズとしての構成が困難であるという問題があった。

また上記特許文献３、４、５、６では、樹脂材料の温度による屈折率変化を抑制するために樹脂材料中に無機材料微粒子を分散させた構成としている。しかし、特許文献３、６は可視波長域光学系、特許文献４、５は光ディスク用対物光学系であり、赤外光学系に適応したものでないという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は樹脂材料中に無機材料微粒子を分散させた材料からなるレンズを用い収差補正が容易に行え、耐環境性にも優れた赤外光学系を提供することにある。

本発明の赤外光学系は、被写体側から順に第１レンズ、第２レンズが配置された光学系において、前記第１レンズは高耐湿、あるいは低透湿レンズ材料からなり、第２レンズは低耐湿、あるいは高透湿レンズ材料からなる光学系。

樹脂材料中に無機材料微粒子を分散させた易成形性材料で非球面レンズ成形を可能とし、収差補正が容易に行え、耐環境性にも優れた光学系を提供することができる。また、
被写体側の第１レンズと鏡筒で保護された第２レンズは所望の波長に透過率特性が良好で、かつ安価な潮解性、水溶性無機材料微粒子を選択することが出来る。

実施の形態１に係る赤外光学系１の概略断面図 実施の形態２に係る赤外光学系１１の概略断面図 実施の形態３に係る赤外光学系２１の概略断面図

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る赤外光学系１の概略断面図である。

赤外光学系１は、第１レンズ２と、第２レンズ３と、を備える。この赤外光学系１が鏡筒４内に保持されている。鏡筒４の第２レンズ３側には、撮像素子５を備えた撮像部６が接合されている。

本実施形態において、第１レンズ２は、高耐湿、かつ低透湿レンズ材料のゲルマニウムで形成されている。第２レンズ３は、高透湿材料であるフッ素系樹脂材料中に非潮解性、あるいは非水溶性のＭｇＦ２からなる無機材料微粒子を分散した高耐湿材料で形成されている。無機材料ＭｇＦ２からなる微粒子は赤外線透過率が良好で、フッ素樹脂材料中に分散させることで赤外線透過率が向上し、第２レンズ３の厚肉化が可能となっている。

鏡筒４の内部に第１レンズ２と第２レンズ３が配置され、少なくとも第１レンズの外周部分が鏡筒４とシーリング部材（図示なし）により気密性を得ながら保持されている。第１レンズ２および第２レンズ３は、被写体側から見て、第１レンズ２、第２レンズ３、の順に構成されている。

また、撮像素子５を有する気密構造の撮像部６が鏡筒４に気密接合されている。第２レンズ３は、易成形材料であるため非球面化が可能であり、屈折力保有と収差補正が容易に行える。また、外部から水分の侵入が無く、また、外気に触れる第１レンズ２は高耐湿性を有するので、ので耐環境性に優れている。

なお、無機材料微粒子のＭｇＦ２の代わりにＢａＦ２を用いても良い。さらにフッ素系樹脂材料の代わりにポリエチレン樹脂を用いても良い。

（実施の形態２）
図２は、本実施の形態２に係る赤外光学系１１の概略断面図である。第１レンズ７はポリエチレン樹脂材料中に非潮解性、非水溶性のＢａＦ２からなる無機材料微粒子を分散した高耐湿材料で形成されている。無機材料ＢａＦ２からなる微粒子は赤外線透過率が良好で、ポリエチレン樹脂材料中に分散させることで第１レンズを構成するレンズ材料としての赤外線透過率が向上し厚肉化が可能となっている。第２レンズ８は低耐湿レンズ材料であるＮａＣｌで形成されている。

鏡筒４の内部に第１レンズ７と第２レンズ８が配置され、少なくとも第１レンズ７の外周が鏡筒４とシーリング部材（図示なし）により気密性を得ながら保持されている。
第１レンズ７および第２レンズ８は、被写体側から見て、第１レンズ７、第２レンズ８、の順に構成されている。

また、撮像素子５を有する気密構造の撮像部６が鏡筒４に気密接合されている。第１レンズ７は易成形材料であるため非球面化が可能であり、屈折力保有と収差補正が容易に行える。また、外部からのわずかな水分の侵入は鏡筒内面に乾燥剤９を配置することで耐環境性を長期に保持することができる。なお、無機材料微粒子のＢａＦ２の代わりにＭｇＦ２を用いても良い。さらにポリエチレン樹脂の代わりにフッ素系樹脂を用いても良い。

（実施の形態３）
図３は、本実施の形態３に係る赤外光学系２１の概略断面図である。第１レンズ１２は低透湿レンズ材料シリコンで形成されている。第２レンズ１３はポリエチレン樹脂中に潮解性を有し、水溶性のＮａＣｌからなる無機材料微粒子を分散した高透湿材料で形成されている。

本来は低透湿であるポリエチレン樹脂であるが、ＮａＣｌ微粒子との境界に存在する微小空間等を水蒸気が通過し透湿性を保有する。無機材料ＮａＣｌからなる微粒子は赤外線透過率が良好で、ポリエチレン樹脂材料中に分散させることで第２レンズ１３を構成するレンズ材料としての赤外線透過率が向上し厚肉化が可能となっている。

鏡筒４の内部に第１レンズ１２と第２レンズ１３が配置され、少なくとも第１レンズ１３の外周が鏡筒４とシーリング部材（図示なし）により気密性を得ながら保持されている。

また、撮像素子５を有する気密構造の撮像部６が鏡筒４に気密接合されている。第２レンズ１３は易成形材料であるため非球面化が可能であり、屈折力保有と収差補正が容易に行える。また、外部からのわずかな水分の侵入は鏡筒内面に乾燥剤９を配置することで耐環境性を長期に保持することができる。なお、無機材料微粒子のＮａＣｌの代わりにＫＢｒを用いても良い。さらにポリエチレン樹脂の代わりにフッ素系樹脂を用いても良い。

なお、より低収差を実現するためにレンズ構成枚数を３枚以上にする場合でも、被写体側の第１レンズを第２レンズ以降の材料より高耐湿、低透湿材料とすることで本発明の目的とするところは実現できる。また、撮像部や撮像部と鏡筒間が気密接合でないときは第１レンズと最撮像部側のレンズを高耐湿、低透湿材料から構成すると良い。

１、１１、２１ 赤外光学系
２、７、１２ 第１レンズ
３、８、１３ 第２レンズ
４ 鏡筒
５ 撮像素子
６ 撮像部
９ 乾燥剤

Claims (8)

1. 被写体側から順に第１レンズ、第２レンズが配置された赤外光学系において、前記第１レンズは高耐湿または低透湿レンズ材料からなり、
   第２レンズは低耐湿または高透湿レンズ材料からなる赤外光学系。
2. 前記高耐湿または低透湿レンズ材料が、ゲルマニウムまたはシリコンのいずれか一方であるであることを特徴とする請求項１に記載の赤外光学系。
3. 前記高耐湿レンズ材料は、樹脂材料中に非潮解性あるいは非水溶性の無機材料微粒子を分散された材料であることを特徴とする請求項１に記載の赤外光学系。
4. 前記非潮解性または非水溶性の無機材料微粒子が、ＭｇＦ２またはＢａＦ２のいずれか一方であることを特徴とする請求項３に記載の赤外光学系。
5. 前記低耐湿レンズ材料が、ＮａＣｌまたはＫＢｒのいずれか一方であることを特徴とする請求項１に記載の赤外光学系。
6. 前記高透湿レンズ材料は、樹脂材料中に潮解性または水溶性の無機材料微粒子が分散された材料であることを特徴とする請求項１に記載の赤外光学系。
7. 前記潮解性または水溶性の無機材料微粒子が、ＮａＣｌまたはＫＢｒのいずれか一方であることを特徴とする請求項６に記載の赤外光学系。
8. 前記樹脂材料がフッ素系樹脂、あるいはポリエチレン樹脂である請求項３から６に記載の赤外光学系。

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