JP2012173560A

JP2012173560A - 赤外線レンズ

Info

Publication number: JP2012173560A
Application number: JP2011036227A
Authority: JP
Inventors: Koji Kawaguchi; 浩司川口
Original assignee: Tamron Co Ltd
Current assignee: Tamron Co Ltd
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】３群構成の赤外線レンズにおいて、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔を大きくして、バックフォーカスが短く、非点収差の補正を容易に十分補正した、使い勝手の良い赤外線レンズ及び遠赤外線レンズを提供すること。また、コマ収差を良好に補正でき、レンズ全長が長くならず、バックフォーカスも長くならず、全体をコンパクトにまとめた赤外線レンズ及び遠赤外線レンズを提供すること。
【解決手段】物体側から順に、正の第１レンズ群１、正の第２レンズ群２、正の第３レンズ群３からなることを特徴とする赤外線レンズ及び遠赤外線レンズ。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線レンズ、さらに詳しくは、球面収差及びコマ収差の補正に優れ、製造コストの安く、バックフォーカスの短い赤外線レンズに関する。ここで、赤外線とは、波長が３０００〜５０００ｎｍの中赤外線、及び波長が８０００〜１４０００ｎｍの遠赤外線を含む放射である。

従来の赤外線レンズとして、コストを抑え、画角３０°程度の広角化を図り、焦点距離に比べて十分なバックフォーカスを確保し、７μｍ〜１４μｍの波長帯で良好な光学性能を実現した赤外線用レンズが提案されている。この赤外線用レンズは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第１レンズＬ１と、絞りと、物体側に凹面を向けた負メニスカス形状の第２レンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカス形状の第３レンズＬ３とを備える。全系の焦点距離をｆとし、第２レンズＬ２の物体側の面の曲率半径をｒ４とし、第２レンズＬ２の像側の面の曲率半径をｒ５とし、第２レンズＬ２の中心肉厚をｄ４としたとき、下記条件式（１）、（２）を満足する。
０．４＜｜ｒ４｜／ｆ＜０．８２ ……………………… （１）
０．９＜（｜ｒ４｜＋ｄ４）／｜ｒ５｜＜１．１０ … （２）
（例えば、特許文献１参照）

特開２０１０−３９２４３号公報

特許文献１の赤外線用レンズは、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の間隔が小さく、かつ第３レンズＬ３のパワーが大きいため、バックフォーカスが長くなり、非点収差の補正が十分でないという問題がある。すなわち、特許文献１の赤外線用レンズは、特に、画角の広角化を重視して発明されているため、広角側においては比較的標準に近い収差補正がなされているが、望遠側では、レンズ全長が長く、かつバックフォーカスも長くなる問題が顕著になり、収差補正も不足気味で、使う勝手の悪い赤外線レンズである。さらに、特許文献１の赤外線用レンズは、遠赤外線については、上述した問題点が著しくなる。

（発明の目的）
本発明は、従来の赤外線レンズに関する上述した問題点に鑑みてなされたものであって、３群構成の赤外線レンズにおいて、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔を大きくして、バックフォーカスが短く、望遠側から広角側までの全域について非点収差の補正を容易に十分補正した、使い勝手の良い赤外線レンズである。
本発明は、特に、遠赤外線についても、望遠側から広角側までの全域について非点収差を良好に補正し、かつ望遠側においてもレンズ全長が長くならず、バックフォーカスも長くならない赤外線レンズを提供することを目的とする。

第１発明は、
物体側から順に、正の第１レンズ群、正の第２レンズ群、正の第３レンズ群からなることを特徴とする赤外線レンズである。

第２発明は、
物体側から順に、正の第１レンズ群、正の第２レンズ群、正の第３レンズ群からなることを特徴とする遠赤外線レンズである。

第１発明によれば、３群構成の赤外線レンズにおいて、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔を大きくして、バックフォーカスが短く、望遠側から広角側までの全域について非点収差の補正を容易に十分補正した、使い勝手の良い赤外線レンズを構成することができる。
第１発明によれば、特に、遠赤外線についても、望遠側から広角側までの全域について非点収差を良好に補正し、かつ望遠側においてもレンズ全長が長くならず、バックフォーカスも長くならない赤外線レンズを構成できる。

第２発明によれば、３群構成の赤外線レンズにおいて、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔を大きくして、バックフォーカスが短く、望遠側から広角側までの全域について非点収差の補正を容易に十分補正した、使い勝手の良い遠赤外線レンズを構成することができる。
第２発明によれば、特に、遠赤外線についても、望遠側から広角側までの全域について非点収差を良好に補正し、かつ望遠側においてもレンズ全長が長くならず、バックフォーカスも長くならない遠赤外線レンズを構成できる。

本発明の実施態様は、以下の通りである。
第１発明及び第２発明において、前記第１レンズ群ないし第３レンズ群が、全て単体レンズであることを特徴とする。
全てのレンズ群を単体レンズで構成することにより、レンズ枚数を少なくして製造コストを低く抑えることができる。さらに、レンズと空気の境界面数を最少にして、レンズ表面反射による光量損出を少なくし、かつレンズ表面反射による迷光によって結像のコントラストが低下することも有効に防止することができる。

本発明の他の実施態様は、第１発明及び第２発明において、前記第２レンズ群の焦点距離をｄ５、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
0.4 < d5 / f3 < 0.75 （１）
であることを特徴とする。
条件式（１）は、非点収差を良好に補正するための条件である。条件式（１）を外れると、非点収差が大きくなる。

本発明の他の実施態様は、第１発明及び第２発明において、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記赤外線レンズの焦点距離をｆとするとき、
0.6 < f3 / f < 1.3 （２）
であることを特徴とする。
条件式（２）は、非点収差を良好に補正するための条件である。条件式（２）を外れると、非点収差が大きくなる。

本発明の他の実施態様は、第１発明及び第２発明において、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記赤外線レンズの焦点距離をｆとするとき、
1.0 < f1 / f < 1.5 （３）
であることを特徴とする。
条件式（３）は、非点収差を良好に補正するための条件である。条件式（３）を外れると、非点収差が大きくなる。

本発明の他の実施態様は、第１発明及び第２発明において、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記赤外線レンズのバックフォーカスをｂｆとするとき、
0.2 < bf / f3 < 0.4 （４）
であることを特徴とする。
条件式（４）は、非点収差を良好に補正するための条件である。条件式（４）を外れると、非点収差が大きくなる。

本発明の他の実施態様は、第１発明及び第２発明において、前記第３レンズ群を光軸に直交する方向に変位させて像振れを補正することを特徴とする。
前記第３レンズ群は、前記第１レンズ群より直径が小さく軽量であり、光軸に直交する方向により容易に変位させることができる。また、前記第３レンズ群を光軸と直交する方向へ変位させるための駆動機構は、レンズ系の中間部及び後方部に配置することができ、レンズ全体をコンパクトにまとめることができる。

本発明の第１実施形態の赤外線レンズの光学断面図である。本発明の第１実施形態の赤外線レンズの球面収差図である。本発明の第１実施形態の赤外線レンズの非点収差図ある。本発明の第１実施形態の赤外線レンズの歪曲収差図である。本発明の第１実施形態の赤外線レンズのメリジオナルコマ収差図ある。本発明の第１実施形態の赤外線レンズのサジタルコマ収差図である。本発明の第２実施形態の赤外線レンズの光学断面図である。本発明の第２実施形態の赤外線レンズの球面収差図である。本発明の第２実施形態の赤外線レンズの非点収差図ある。本発明の第２実施形態の赤外線レンズの歪曲収差図である。本発明の第２実施形態の赤外線レンズのメリジオナルコマ収差図ある。本発明の第２実施形態の赤外線レンズのサジタルコマ収差図である。

以下に、本発明の赤外線レンズの実施形態のレンズデータ等を示す。波長は、１０μｍである。
（第１実施形態）
焦点距離２４．９８ｍｍ
全長４８．０４６ｍｍ
バックフォーカス８．５ｍｍ
Ｆ／Ｎｏ１．３９

面番号曲率半径厚さ間隔半径屈折率焦点距離
１ 66.5086 1.9 9.49 4.003 33.7846
２ 188.947 1.724 9.26
ｓ３絞り 4.0 8.4
４ -17.487 5.2 8.33 4.003 1264.47
５ -21.29 22.722 10.16
６ 21.9633 4.0 9.01 4.003 31.8575
７ 24.6132 4.0 7.86

第１実施形態の条件式の値は、以下の通りである。
条件式（１） 0.71324
条件式（２） 1.27532
条件式（３） 1.35138
条件式（４） 0.26681

（第２実施形態）
焦点距離３４．９９ｍｍ
全長５８．９５６４ｍｍ
バックフォーカス９．２５６４４ｍｍ
Ｆ／Ｎｏ１．３７

面番号曲率半径厚さ間隔半径屈折率焦点距離
１ 52.2813 2.5 14.02 4.003 48.6067
２ 78.5354 7.0 13.58
ｓ３絞り 16.817 10.52
４ -18.526 5.0 9.46 4.003 4523.89
５ -22.246 14.383 11.31
６ 24.747 4.0 9.77 4.003 30.8599
７ 29.669 4.0 8.66

第１実施形態の条件式の値は、以下の通りである。
条件式（１） 0.46607
条件式（２） 0.88196
条件式（３） 1.38879
条件式（４） 0.29995

１第１レンズ群
２第２レンズ群
３第３レンズ群
ｒ１第１面
ｒ２第２面
ｓ３絞り
ｒ４第４面
ｒ５第５面
ｒ６第６面
ｒ７第７面

Claims

物体側から順に、正の第１レンズ群、正の第２レンズ群、正の第３レンズ群からなることを特徴とする赤外線レンズ。
前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、前記第３レンズ群は、ゲルマニウムからなることを特徴とする請求項１に記載の赤外線レンズ。
前記第１レンズ群ないし第３レンズ群が、全て非接合単体レンズであることを特徴とする請求項１又は２に記載の赤外線レンズ。
前記第２レンズ群の焦点距離をｄ５、前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３とするとき、
0.4 < d5 / f3 < 0.75 （１）
であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の赤外線レンズ。
前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記赤外線レンズの焦点距離をｆとするとき、
0.6 < f3 / f < 1.3 （２）
であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の赤外線レンズ。
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記赤外線レンズの焦点距離をｆとするとき、
1.0 < f1 / f < 1.5 （３）
であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の赤外線レンズ。
前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、前記赤外線レンズのバックフォーカスをｂｆとするとき、
0.2 < bf / f3 < 0.4 （４）
であることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の赤外線レンズ。
前記第３レンズ群を光軸に直交する方向に変位させて像振れを補正することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の赤外線レンズ。