JP2011237669A

JP2011237669A - 赤外線用結像レンズおよび撮像装置

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Publication number: JP2011237669A
Application number: JP2010110133A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kanda; 秀雄神田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2010-05-12
Filing date: 2010-05-12
Publication date: 2011-11-24

Abstract

【課題】良好な結像性能を有し、加工性に優れた赤外線用結像レンズを提供する。
【解決手段】物体側より順に、第１レンズＧ１と第２レンズＧ２とで構成する。第１レンズＧ１および第２レンズＧ２は、いずれも物体側に凸面を向けた正メニスカス形状とする。第１レンズＧ１および第２レンズＧ２は、少なくとも一方がカルコゲナイドガラスからなり、かつ、１以上の回折光学面を有する。第１レンズＧ１および第２レンズＧ２では、全ての面が非球面であることが望ましい。カルコゲナイドガラスは、３μｍ以上１３μｍ以下の波長範囲において６０％以上の透過率を有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば３μｍ以上１３μｍ以下の赤外波長域での使用に適した赤外線用結像レンズおよび撮像装置に関する。

従来より、２枚または３枚という少ないレンズ枚数で良好な光学性能を得るために、非球面や回折光学面を用いることが有効であることが知られている。特に、回折光学面は通常の屈折系のレンズ面とは異なる色分散特性を持たせることができるため、色収差補正に有利であることが知られている。例えば特許文献１および２には、非球面および回折光学面を用いた２枚または３枚構成の赤外線用レンズの発明が開示されている。また、特許文献３から５には、非球面および回折光学面を用いた２枚または３枚構成の可視域用の撮像レンズの発明が開示されている。

特開２００３−２９５０５２号公報特開２０００−７５２０３号公報特開２０００−０８９１０７号公報特開２００５−３０１０４８号公報特開２００７−３３３８８３号公報

しかしながら、特許文献１および２の赤外線用レンズは、構成材料としてゲルマニウムまたは硫化亜鉛を用いている。そのため、良好な光学性能を得るために非球面を採用した場合、モールド成形によってレンズを作製することが極めて困難であった。したがって、研削によりレンズ作製を行う必要があることから、製造容易性や量産性の面での改善が求められていた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、全体構成が簡素でありながら、赤外線領域における良好な結像性能を有し、加工性に優れた赤外線用結像レンズおよび撮像装置を提供することにある。

本発明の赤外線用結像レンズは、物体側より順に配置された第１レンズと第２レンズとによって構成されたものである。ここで第１レンズおよび第２レンズは、いずれも物体側に凸面を向けた正メニスカス形状を有し、少なくとも一方がカルコゲナイドガラスからなり、かつ、１以上の回折光学面を有するものである。ここでのカルコゲナイドガラスとは、３μｍ以上１３μｍ以下の波長範囲において６０％以上の透過率を有するものをいう。

本発明の赤外線用結像レンズでは、２枚構成という簡素な全体構成でありながら、赤外線に対して良好な結像性能が発揮される。第１レンズおよび第２レンズのうちの少なくとも一方が所定のカルコゲナイドガラスからなるので、作製時においてモールド成形を採用することが可能となる。

本発明の赤外線用結像レンズでは、さらに以下の条件式（１）〜（７）を適宜選択的に満たすことが望ましい。ただし、ｆは全系の焦点距離、ｎ１は第１レンズの設計基準波長に対する屈折率、Ｆｎｏ．は全系のＦ値、Ｒ１は第１レンズの物体側の面の光軸上の曲率半径、ｆ１は第１レンズの焦点距離、ｆ２は第２レンズの焦点距離、Ｒ３は第２レンズの物体側の面の光軸上の曲率半径をそれぞれ示す。

０．５＜ｆ×（ｎ１−１）／（Ｆｎｏ．×Ｒ１）＜４．５ ……（１）
１．０＜ｆ１／ｆ＜７．０ ……（２）
０．３＜Ｒ１／ｆ＜３．０ ……（３）
０．９＜ｆ２／ｆ＜３．０ ……（４）
０．３＜Ｒ３／ｆ ……（５）
２≦ｎ１≦３ ……（６）
２≦ｎ２≦３ ……（７）

本発明の撮像装置は、上記本発明の赤外線用結像レンズと、この赤外線用結像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子とを備えるようにしたものである。

本発明の赤外線用結像レンズによれば、少なくとも一方が所定のカルコゲナイドガラスからなる２枚のレンズのみによって構成し、非球面および回折光学面を効果的に用いて構成の最適化を図るようにしたので、優れた加工性を確保しつつ良好な結像性能を得ることができる。特に、カルコゲナイドガラスからなるレンズに回折光学面を形成するようにした場合には、上記の効果をいっそう向上させることができる。

また、本発明の撮像装置によれば、上記本発明の良好な結像性能の赤外線用結像レンズを用いるようにしたので、赤外波長域での高い撮像性能を得ることができる。

本発明の一実施の形態としての赤外線用結像レンズの第１の構成例を示すものであり、実施例１に対応するレンズ断面図である。赤外線用結像レンズの第２の構成例を示すものであり、実施例２に対応するレンズ断面図である。赤外線用結像レンズの第３の構成例を示すものであり、実施例３に対応するレンズ断面図である。赤外線用結像レンズの第４の構成例を示すものであり、実施例４に対応するレンズ断面図である。赤外線用結像レンズの第５の構成例を示すものであり、実施例５に対応するレンズ断面図である。赤外線用結像レンズの第６の構成例を示すものであり、実施例６に対応するレンズ断面図である。赤外線用結像レンズの第７の構成例を示すものであり、実施例７に対応するレンズ断面図である。赤外線用結像レンズの第８の構成例を示すものであり、実施例８に対応するレンズ断面図である。赤外線用結像レンズの第９の構成例を示すものであり、実施例９に対応するレンズ断面図である。赤外線用結像レンズの第１０の構成例を示すものであり、実施例１０に対応するレンズ断面図である。赤外線用結像レンズの第１１の構成例を示すものであり、実施例１１に対応するレンズ断面図である。赤外線用結像レンズの第１２の構成例を示すものであり、実施例１２に対応するレンズ断面図である。実施例１の赤外線用結像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。実施例２の赤外線用結像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。実施例３の赤外線用結像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。実施例４の赤外線用結像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。実施例５の赤外線用結像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。実施例６の赤外線用結像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。実施例７の赤外線用結像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。実施例８の赤外線用結像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。実施例９の赤外線用結像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。実施例１０の赤外線用結像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。実施例１１の赤外線用結像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。実施例１２の赤外線用結像レンズの諸収差を示す収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーションを示す。本発明の一実施の形態に係る撮像装置（撮像システム）の一構成例を示すブロック図である。

［レンズ構成］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態としての赤外線用結像レンズの第１の構成例を示している。この構成例は、後述の第１の数値実施例（実施例１）のレンズ構成に対応している。同様にして、後述の第２から第１２の数値実施例（実施例２〜１２）のレンズ構成に対応する第２〜第１２の構成例の断面構成を、図２〜図１２に示す。図１〜図１２において、符号Ｒｉは、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側（結像側）に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目の面の曲率半径を示す。符号Ｄｉは、ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。

第１レンズＧ１および第２レンズＧ２は、いずれも、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状となっている。

第１レンズＧ１および第２レンズＧ２における４つの面のうち、少なくとも１つの面は回折光学面となっており、主に軸上色収差が良好に補正されるようになっている。１つの面のみを回折光学面とする場合、第１レンズＧ１および第２レンズＧ２のうち、事実上の絞りとして機能するいずれか一方のレンズに回折光学面を設けるようにすると、より効果的に収差補正がなされるので好ましい。例えば長焦点の光学系を構成する場合には、より物体側に位置する第１レンズＧ１がより強い正の屈折力を有することが望ましいうえ、周辺画角での主光線が光軸に対してより小さな角度をなすほうが像面湾曲の補正に有利である。このため、本実施の形態では、第１レンズＧ１を絞りとして機能させ、その像側の面を回折光学面としている。ただし、回折光学面を、第１レンズＧ１および第２レンズＧ２の双方に設けるようにすれば、より分散性の大きな波長域においても軸上色収差の十分な補正が可能となる。なお、第１レンズＧ１の物体側の面を回折光学面としてもよいが、温度や湿度などの周囲環境の変化や、清掃作業時における物理的な接触による劣化などが懸念される。このため、第１レンズＧ１の像側の面を回折光学面とするほうが好ましい。

回折光学面は、例えば非球面を基本形状として、通過光線に対して光軸Ｚ１からの距離に応じて適当な光路差（位相差）を生じさせるような段差状の加工が施されたものである。例えば光軸方向から見て輪帯状に段差加工を施す。この場合、凹面を回折光学面とすることで、加工性の点で有利となる。

また、第１レンズＧ１および第２レンズＧ２では、１以上の面が非球面とされている。良好な結像性能を得るためには全ての面が非球面であることが好ましい。

この赤外線用結像レンズは、例えば３μｍ以上１３μｍ以下の波長域（特に好ましくは１０μｍ帯近傍）において使用されるものである。この波長域において良好な光学性能を得るために、第１レンズＧ１および第２レンズＧ２のうち、少なくとも一方の構成材料はカルコゲナイドガラスである。特に、回折光学面を有するレンズがカルコゲナイドガラスによって構成されているとよい。単結晶金属のゲルマニウムと比べ、非球面や回折格子を形成する際に優れた加工性が得られるからである。カルコゲナイドガラスとは、Ｏ（酸素）にかわりＳ（硫黄）、Ｓｅ（セレン）、Ｔｅ（テルル）という、一般的にカルコゲン元素と呼ばれる互いに性質の似通った一連の元素の少なくとも１つを主成分として含むガラスであり、特にＧｅ（ゲルマニウム），Ｓｂ（アンチモン），Ｓｅ（セレン）などを含む３成分もしくは４成分を組み合わせて、３μｍ以上１３μｍ以下の波長域で６０％以上の透過率が得られる光学特性を有するものをいう。

この赤外線用結像レンズは、以下の条件式（１）から（７）を適宜選択的に満足するように構成されていることが望ましい。式中、ｆは全系の焦点距離、ｎ１は第１レンズＧ１の設計基準波長に対する屈折率、Ｆｎｏ．は全系のＦ値、Ｒ１は第１レンズＧ１の物体側の面の光軸上の曲率半径、ｆ１は第１レンズＧ１の焦点距離、ｆ２は第２レンズＧ２の焦点距離、Ｒ３は第２レンズＧ２の物体側の面の光軸上の曲率半径、ｎ２は第２レンズＧ２の設計基準波長に対する屈折率である。

この赤外線用結像レンズは、例えば監視用の赤外線用カメラに適したものである。この赤外線用結像レンズの像側には、搭載される赤外線用カメラの撮影部の構成に応じた部材が配置される。例えば、この赤外線用結像レンズの結像面（撮像面）には、赤外線用の撮像素子１００が配置される。撮像素子１００は、この赤外線用結像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力するものである。少なくとも、この赤外線用結像レンズと撮像素子１００とで、本実施の形態における撮像装置が構成される。赤外線用の撮像素子１００としては例えば、熱型の赤外線センサや量子型の赤外線センサを用いることができる。熱型の赤外線センサとしては例えば、ボロメータ、マイクロボロメータがある。量子型の赤外線センサとしては例えば、ＨｇＣｄＴｅやＩｎＳｂのような光導電セルを用いたものがある。最終レンズ（第２レンズＧ２）と撮像素子１００との間には、レンズを装着する撮影カメラ側の構成に応じて、種々の光学部材ＧＣが配置されていても良い。例えば撮像面保護用のカバーガラスや各種フィルタなどの平板状の光学部材が配置されていても良い。また、被写体以外からの熱放射の影響を低減するためのコールドシールドが配置されていてもよい。また、撮像用のシャッタ機構が設けられていてもよい。

［撮像装置への適用例］
図２５は、本発明の撮像装置を適用した撮像システムの構成例を示している。この撮像システムは、赤外線カメラ１１０と演算・表示装置１２０とを備えている。赤外線カメラ１１０と演算・表示装置１２０とは、コード１１５により電気的に接続されている。なお、赤外線カメラ１１０と演算・表示装置１２０とは、コード１１５により直接的に接続されていなくとも、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークを介して接続されていても良い。

赤外線カメラ１１０は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置である。赤外線カメラ１１０は、撮像素子１００と、レンズ部１０１と、筐体１０３とを有している。レンズ部１０１として、本実施の形態における赤外線用結像レンズを適用可能である。なお、図では、レンズ部１０１のレンズ構成を概略的に示している。撮像素子１００は、レンズ部１０１により形成された光学像を撮像して電気信号に変換する素子であり、例えば３μｍ〜１２μｍの波長帯に感度を有する赤外線用２次元センサからなる。レンズ部１０１により得られた像は撮像素子１００により電気信号に変換され、赤外線カメラ１１０に接続された演算部１２１へ伝送される。

赤外線カメラ１１０は、レンズ部１０１として本実施の形態における赤外線用結像レンズを用いることで、小型で安価に構成可能であり、夜間の監視等にも適用可能な高解像の像を得ることができる。

演算・表示装置１２０は、演算部１２１と、表示部１２２とを有している。撮像素子１００から伝送された画像信号は演算部１２１により演算処理された後、この演算処理で得られた画像が表示部１２２に表示される。例えば、赤外線カメラ１１０で撮像された被写体の像および被写体の温度分布が、演算部１２１での演算処理を経た後、表示部１２２でカラー表示される。

［作用・効果］
次に、以上のように構成された赤外線用結像レンズの作用および効果を説明する。
この赤外線用結像レンズによれば、２枚のレンズ構成で、非球面および回折光学面を効果的に用いて構成の最適化を図るようにしたので、全体構成の簡素化を図りつつ、赤外線領域における良好な結像性能を得ることができる。そのうえ、第１レンズＧ１および第２レンズＧ２のうちの少なくとも一方をカルコゲナイドガラスによって構成したので、作製時においてモールド成形を採用することが可能となり、優れた加工性を確保することができる。特に、カルコゲナイドガラスからなるレンズに回折光学面を形成するようにした場合には、上記の効果をいっそう向上させることができる。

上記条件式（１）は、良好な結像性能を発揮するための条件であり、条件式（１）の下限を下回ると全長の増大を招くうえ、像面湾曲の補正を十分に行うことが困難となる。また、上限を上回ると、光軸近傍と周辺部との曲率に大きな差が生じてしまい、十分な明るさを確保することが困難となる。

上記条件式（２）は、第１レンズＧ１の焦点距離ｆ１の適切な範囲を規定している。条件式（２）の下限を下回ると、第２レンズＧ２のパワーが負となり、周辺部の像面湾曲が増大するうえ、コマ収差が発生しやすくなる。
一方、上限を上回ると、第２レンズＧ２のパワーが強くなりすぎてしまい、第２レンズＧ２の寸法増大を招き、像面湾曲の補正が困難となる。

上記条件式（３）は、第１レンズＧ１の物体側の面の曲率半径における適切な範囲を規定している。上記条件式（３）において、下限を下回ると、第１レンズＧ１の物体側の面の曲率が大きくなりすぎるため、中心部から周辺部へ至るまでのパワーの変化が大きくなり、加工が困難となる。条件式（３）の上限を上回ると、第１レンズＧ１のパワーが十分に得られず、全長の増大を招くこととなる。

上記条件式（４）は、第２レンズＧ２の焦点距離ｆ２の適切な範囲を規定している。条件式（４）の下限を下回ると、第１レンズＧ１のパワーが緩くなり、回折光学面による倍率色収差の除去が困難となり、あるいは第１レンズＧ１の曲率が大きくなりすぎてしまい、その製造が困難となる。
一方、上限を上回ると、第１レンズ群Ｇ１のパワーが大きくなりすぎてしまい、球面収差の十分な補正が困難になる。

２つの正レンズが並ぶレンズ系ではペッツバール和が大きくなるので、像面湾曲を招きやすい。そこで、上記条件式（５）では、第２レンズＧ２の物体側の面の曲率半径における適切な範囲を規定している。上記条件式（５）において、下限を下回ると、第２レンズＧ２のパワーが強くなりすぎるため、像面湾曲の十分な補正が困難になる。なお、上限については、平面でなければよい。

赤外線用途の光学材料で屈折率が３を超えるものとしては、ゲルマニウム（Ｇｅ）が知られている。すなわち、条件式（６），（７）を満足するということは、第１レンズＧ１および第２レンズＧ２が、それぞれ、事実上、ゲルマニウム以外の光学材料によって構成されていることを意味する。ゲルマニウムは、１０μｍ帯近傍において分散が極めて小さく、屈折率も４．０程度と高いため、古くから赤外線用で用いられてきた。ゲルマニウムのみで第１レンズＧ１および第２レンズＧ２を構成すれば回折光学面は全く不要となる。
ところが、第１レンズＧ１および第２レンズＧ２を２枚ともゲルマニウムからなる正レンズとすると、その高屈折率特性によりペッツバール和が大きくなるため像面湾曲の増大を招きかねない。その一方、第２レンズＧ２を強いパワーの負レンズとした場合には、第１レンズＧ１の径が拡大し、Ｆナンバーがある程度以上大きくないと球面収差の補正が困難となってしまう。これを避けるには第１レンズＧ１および第２レンズＧ２を共に非球面レンズとするのが有効であるが、ゲルマニウムは融点が非常に高いため、成型加工が事実上不可能である。そこでゲルマニウムからなるレンズに非球面を形成するとすれば切削加工となるが、２枚とも切削加工とすると量産性の面で不利であるため、少なくとも一方をゲルマニウム以外の光学材料によって構成することにより、量産性の低下が緩和される。

次に、本実施の形態に係る赤外線用結像レンズの具体的な数値実施例について説明する。以下では、複数の数値実施例を部分的にまとめて説明する。なお、各数値実施例においては、カルコゲナイドガラスとしてゲルマニウム，アンチモンおよびセレンを主成分とするものを用いた（株式会社オプトクリスタル製ＫＧ−１）。

［数値実施例１］
［表１］は、図１に示した赤外線用結像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータを示している。［表１］に示したレンズデータにおける面番号Ｓｉの欄には、実施例１に係る赤外線用結像レンズについて、最も物体側の構成要素の面を１番目として、像側に向かうに従い順次増加するようにして符号を付したｉ番目（ｉ＝１〜４）の面の番号を示している。曲率半径Ｒｉの欄には、図１において付した符号Ｒｉに対応させて、物体側からｉ番目の面の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。面間隔Ｄｉの欄についても、同様に物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との光軸上の間隔（ｍｍ）を示す。ｎｉの欄には、物体側からｉ番目の面Ｓｉとｉ＋１番目の面Ｓｉ＋１との間の設計基準波長（波長１０μｍ）に対する屈折率の値を示す。

［表１］のレンズデータにおいて、記号「ＡＳ」を付した面は、そのレンズ面が非球面形状であることを示す。また記号「ＤＯＥ」を付した面は、そのレンズ面が回折光学面であることを示す。実施例１に係るズームレンズは、第１レンズＧ１および第２レンズＧ２の全ての面が非球面形状となっている。第１レンズＧ１の像側の面（第２面）は、非球面形状を基本形状とした回折光学面となっている。［表１］の基本レンズデータに示した曲率半径の値は、光軸近傍の曲率半径の数値を示している。

［表２］には実施例１に係るズームレンズにおける非球面データを示す。非球面データとして示した数値において、記号“Ｅ”は、その次に続く数値が１０を底とした“べき指数”であることを示し、その１０を底とした指数関数で表される数値が“Ｅ”の前の数値に乗算されることを示す。例えば、「１．０Ｅ−０２」であれば、「１．０×１０^-2」であることを示す。

実施例１に係るズームレンズの非球面データとしては、以下の式（Ａ）によって表される非球面形状の式における各係数Ａｎ，ｋの値を記す。Ｚは、より詳しくは、光軸から高さｈの位置にある非球面上の点から、非球面の頂点の接平面（光軸に垂直な平面）に下ろした垂線の長さ（ｍｍ）を示す。
Ｚ＝Ｐ・ｈ²／［１＋｛１−（ｋ＋１）・Ｐ²・ｈ²｝^1/2］＋ΣＡｎ・ｈⁿ ……（Ａ）
（ｎ＝３以上の整数）
ただし、
Ｚ：非球面の深さ（ｍｍ）
ｈ：光軸からレンズ面までの距離（高さ）（ｍｍ）
Ｐ：近軸曲率＝１／Ｒ
（Ｒ：近軸曲率半径）
ｋ：円錐定数
Ａｎ：非球面係数

［表３］には回折光学面のデータを示す。回折光学面は、基本形状となる巨視的なレンズ形状と、回折光学面が持つべき光路長差の付加量を光軸からの高さｈの関数で示した光路差関数φ（ｈ）とにより表される。光路差関数φ（ｈ）は以下の式で表される。回折面によって付加される光路長の範囲は、０〜−λとする。
φ（ｈ）＝λ／（２π）×ΣＣ・ｈm、範囲は０〜−λ
（ｍ＝２以上の整数）
Ｃ：回折面係数
λ：波長

［数値実施例２〜１２］
以上の実施例１に係る赤外線用結像レンズと同様にして、図２〜図１２に示した赤外線用結像レンズの構成に対応する具体的なレンズデータをそれぞれ、実施例２〜１２として、［表４］〜［表３６］に示す。

なお、実施例３に係る赤外線用結像レンズは、第２面に加えて第３面（第２レンズＧ２の物体側の面）が回折光学面となっている。その他の実施例に係る赤外線用結像レンズは、実施例１と同様の面が回折光学面となっている。また、実施例３では、設計基準波長を５μｍとし、それに対応する屈折率を表７に示す。

［各実施例のその他の数値データ］
［表３７］には、上述の各条件式に関連する値を、各実施例についてまとめたものを示す。［表３７］から分かるように、すべての実施例が各条件式を満足している。

［収差性能］
図１３（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、実施例１に係る赤外線用結像レンズの球面収差、非点収差、およびディストーション（歪曲収差）を示している。各収差図には、１０μｍを基準波長とした収差を示す。球面収差図には、８μｍおよび１２μｍについての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。ＦＮＯ．はＦ値、ωは半画角を示す。

同様に、実施例２〜１２に係る赤外線用結像レンズについての球面収差、非点収差、およびディストーションを図１４〜図２４の（Ａ）〜（Ｃ）に示す。ただし、実施例３の図１５（Ａ）〜（Ｃ）では、５μｍを基準波長とした収差を示し、さらに球面収差図では、４μｍおよび６μｍについての収差も示す。

以上の各数値データおよび各収差図から分かるように、各実施例について、良好な結像性能を得ることができている。

なお、本発明は、上記実施の形態および各実施例に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値などは、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。また、上記実施例では、第１レンズのみ、もしくは第１レンズおよび第２レンズの双方に回折光学面を設けるようにしたが、第２レンズのみに回折光学面を設けるようにしてもよい。

ＧＣ…光学部材、Ｇ１…第１レンズ、Ｇ２…第２レンズ、Ｒｉ…物体側から第ｉ番目のレンズ面の曲率半径、Ｄｉ…物体側から第ｉ番目と第ｉ＋１番目のレンズ面との面間隔、Ｚ１…光軸、１００…撮像素子。

Claims

物体側より順に配置された第１レンズと第２レンズとによって構成され、
前記第１レンズおよび第２レンズは、いずれも物体側に凸面を向けた正メニスカス形状を有し、少なくとも一方が３μｍ以上１３μｍ以下の波長域において６０％以上の透過率を有するカルコゲナイドガラスからなり、かつ、１以上の回折光学面を有する
ことを特徴とする赤外線用結像レンズ。
以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項１記載の赤外線用結像レンズ。
０．５＜ｆ×（ｎ１−１）／（Ｆｎｏ．×Ｒ１）＜４．５ ……（１）
ただし、
ｆ：全系の焦点距離
ｎ１：第１レンズの設計基準波長に対する屈折率
Ｆｎｏ．：全系のＦ値
Ｒ１：第１レンズの物体側の面の光軸上の曲率半径
とする。
以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の赤外線用結像レンズ。
１．０＜ｆ１／ｆ＜７．０ ……（２）
ただし、
ｆ１：第１レンズの焦点距離
とする。
以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の赤外線用結像レンズ。
０．３＜Ｒ１／ｆ＜３．０ ……（３）
以下の条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の赤外線用結像レンズ。
０．９＜ｆ２／ｆ＜３．０ ……（４）
ただし、
ｆ２：第２レンズの焦点距離
とする。
以下の条件式（５）を満たすことを特徴とする請求項１から請求項５に記載の赤外線用結像レンズ。
０．３＜Ｒ３／ｆ ……（５）
ただし、
Ｒ３：第２レンズの物体側の面の光軸上の曲率半径
とする。
以下の条件式（６）を満たすことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の赤外線用結像レンズ。
２≦ｎ１≦３ ……（６）
以下の条件式（７）を満たすことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の赤外線用結像レンズ。
２≦ｎ２≦３ ……（７）
ただし、
ｎ２：第２レンズの設計基準波長に対する屈折率
とする。
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の赤外線用結像レンズと、
前記赤外線用結像レンズによって形成された光学像に応じた撮像信号を出力する撮像素子と
を備えたことを特徴とする撮像装置。