JP2013015636A - 赤外線ズームレンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】少ないレンズ枚数で構成し、特に、ズーミングによっても像面湾曲収差及び球面収差が大きくならない赤外線ズームレンズを提供すること。
【解決手段】正単レンズの第１レンズ、負単レンズの第２レンズ、正単レンズの第３レンズからなり、全レンズが球面レンズであり、ズーミングが、前記第１レンズが固定で、前記第２レンズ及び前記第３レンズが光軸上を移動することによって行われることを特徴とする赤外線ズームレンズ。
【選択図】図１
【解決手段】正単レンズの第１レンズ、負単レンズの第２レンズ、正単レンズの第３レンズからなり、全レンズが球面レンズであり、ズーミングが、前記第１レンズが固定で、前記第２レンズ及び前記第３レンズが光軸上を移動することによって行われることを特徴とする赤外線ズームレンズ。
【選択図】図１
Description
本発明は、赤外線ズームレンズ、さらに詳しくは、赤外線による鮮明な結像を形成することによって赤外線サーモグラフィーや監視カメラに好適に使用できる赤外線ズームレンズに関する。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。
医療用や工業用に用いられる、１００００ｎｍ前後の波長を使用する遠赤外線用の検知器やビジコンは、感度が低い。また、これらの光学系に使用されているゲルマニュウムは、一般の光学レンズに比較して透過率が低い。従って、これらの測定器の光学系は、小口径比のいわゆる明るいことが求められている。一方、ズーム結像レンズは、その焦点距離を変えて結像倍率を変えることは非常に使い勝手がよいが、構成レンズ枚数やレンズ面が多くなると、光の吸収や反射が多くなるという問題がある。
従来の赤外線レンズとして、赤外線ズームレンズであって、３０００〜５０００ｎｍまたは８０００〜１２０００ｎｍの波長帯の赤外線用光学系に用いられ、１枚または２枚のレンズで構成される正の屈折力を有する第１レンズ群、１枚または２枚のレンズで構成される負の屈折力を有する第２レンズ群、物体側に凹面を向けた１枚の負のメニスカスレンズからなる第３レンズ群、１枚の凸レンズからなる第４レンズ群、および、少なくとも４枚のレンズで構成されるとともに像面側の最終レンズが物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる正の屈折力を有する第５レンズ群が、物体側からこの順で配設されてなり、ズーミング時、前記第１、第４および第５レンズ群は固定とされる一方、前記第２および第３レンズ群は可動とされ、前記第２レンズ群を光軸方向に移動させることにより変倍を行うとともに、前記第３レンズ群を光軸方向に移動させることにより結像位置の補正を行うように構成され、下記条件式（１）〜（３）を満足するように構成されたことを特徴とする赤外線ズームレンズ。
１．００＜ｆ1／ｆt （１）
ｆ2／ｆt＜−０．４０ （２）
０．３５＜ｆ5／ｆt＜ ０．７０ （３）
ただし、 ｆt ： 望遠端における全系の焦点距離 ｆ1 ： 第１レンズ群の焦点距離 ｆ2 ： 第２レンズ群の焦点距離 ｆ5 ： 第５レンズ群の焦点距離
が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
１．００＜ｆ1／ｆt （１）
ｆ2／ｆt＜−０．４０ （２）
０．３５＜ｆ5／ｆt＜ ０．７０ （３）
ただし、 ｆt ： 望遠端における全系の焦点距離 ｆ1 ： 第１レンズ群の焦点距離 ｆ2 ： 第２レンズ群の焦点距離 ｆ5 ： 第５レンズ群の焦点距離
が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
他の従来技術の赤外線レンズとしては、ズームレンズではない赤外線用レンズであって、コストを抑制した上で、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、７０００〜１４０００ｎｍの波長帯で良好な光学性能を実現するものであって、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）
が提案されている（例えば、特許文献２参照）
０．４＜｜ｒ４｜／ｆ＜０．８２ … （１）
０．９＜（｜ｒ４｜＋ｄ４）／｜ｒ５｜＜１．１０ … （２）
が提案されている（例えば、特許文献２参照）
特許文献１の赤外線ズームレンズは、実施形態で８枚〜１２枚のレンズを有し、レンズ系全体として大型化が避けられず、またレンズによる光吸収も大きい。さらに、１００００ｎｍ前後の波長域内における色収差が発生し、１００００ｎｍ前後の波長域を使用する場合に結像性能が低下する問題がある。
特許文献２の赤外線用レンズは、３枚のレンズにより小型軽量に形成されるが、赤外線ズームレンズではない。
（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、少ないレンズ枚数で構成した赤外線ズームレンズを提供することを目的とする。
本発明は、特に、ズーミングによっても像面湾曲収差及び球面収差が大きくならない赤外線ズームレンズを提供することを目的とする。
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、少ないレンズ枚数で構成した赤外線ズームレンズを提供することを目的とする。
本発明は、特に、ズーミングによっても像面湾曲収差及び球面収差が大きくならない赤外線ズームレンズを提供することを目的とする。
本発明は、
正単レンズの第１レンズ、負単レンズの第２レンズ、正単レンズの第３レンズからなり、全レンズが球面レンズであり、ズーミングが、前記第１レンズが固定で、前記第２レンズ及び前記第３レンズが光軸上を移動することによって行われることを特徴とする赤外線ズームレンズである。
正単レンズの第１レンズ、負単レンズの第２レンズ、正単レンズの第３レンズからなり、全レンズが球面レンズであり、ズーミングが、前記第１レンズが固定で、前記第２レンズ及び前記第３レンズが光軸上を移動することによって行われることを特徴とする赤外線ズームレンズである。
本発明によれば、少ないレンズ枚数で構成した赤外線ズームレンズを構成することができる。本発明によればまた、特に、ズーミングによっても像面湾曲収差及び球面収差が大きくならない赤外線レンズを構成することができる。
本発明の実施態様は、以下の通りである。
本発明において、ｆ１：第１レンズの焦点距離、ｆｔ：望遠時の全体の焦点距離とし、下記条件式（１）を満たすことを特徴とする赤外線ズームレンズである。
ｆ１／ｆｔ ＜ １．５ （１）
条件式（１）はレンズ系全体を小型するための条件である。条件式（１）の上限を超えると、第２レンズ及び第３レンズの直径が大きくなりかつレンズ系全体が長くなるという問題が生じる。
本発明において、ｆ１：第１レンズの焦点距離、ｆｔ：望遠時の全体の焦点距離とし、下記条件式（１）を満たすことを特徴とする赤外線ズームレンズである。
ｆ１／ｆｔ ＜ １．５ （１）
条件式（１）はレンズ系全体を小型するための条件である。条件式（１）の上限を超えると、第２レンズ及び第３レンズの直径が大きくなりかつレンズ系全体が長くなるという問題が生じる。
他の実施形態は、本発明において、ｄ２ｔ：望遠時の第１レンズと第２レンズの間隔、ｄ２ｗ：広角時の第１レンズと第２レンズの間隔、ｆｔ：望遠時の全体の焦点距離、ｆｗ：望遠時の全体の焦点距離とし、下記条件式（２）を満たすことを特徴とする赤外線ズームレンズである。
１．０ ＜ （ｄ２ｔ−ｄ２ｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）＜ １．５ （２）
条件式（２）は、レンズ系全体を小型化することに加えて、球面収差及び像面湾曲をいずれのズーム領域においても小さくするための条件である。条件式（２）の下限を超えると、特に、非点収差が増加して性能の低下があるという問題が生じる。条件式（２）の上限を超えると、特に、コマ収差が増加して性能の低下があるという問題が生じる。
１．０ ＜ （ｄ２ｔ−ｄ２ｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）＜ １．５ （２）
条件式（２）は、レンズ系全体を小型化することに加えて、球面収差及び像面湾曲をいずれのズーム領域においても小さくするための条件である。条件式（２）の下限を超えると、特に、非点収差が増加して性能の低下があるという問題が生じる。条件式（２）の上限を超えると、特に、コマ収差が増加して性能の低下があるという問題が生じる。
他の実施形態は、本発明において、ｒ３：第２レンズの第１レンズ側面の曲率半径、ｆｔ：望遠時の全体の焦点距離とし、下記条件式（３）を満たすことを特徴とする赤外線ズームレンズ。
−０．６ ＜ ｒ３／ｆｔ ＜ −０．２ （３）
条件式（３）は、レンズ系全体を小型化することに加えて、コマ収差をいずれのズーム領域においても小さくするための条件である。条件式（３）の上限及び下限を超えると、コマ収差の補正が困難になる。
−０．６ ＜ ｒ３／ｆｔ ＜ −０．２ （３）
条件式（３）は、レンズ系全体を小型化することに加えて、コマ収差をいずれのズーム領域においても小さくするための条件である。条件式（３）の上限及び下限を超えると、コマ収差の補正が困難になる。
他の実施形態は、本発明において、前記全レンズの材料が、ゲルマニュウムであることを特徴とする赤外線ズームレンズである。
前記全レンズの材料をゲルマニュウムとすることで、分散が小さく波長による収差を抑えるという効果を得ることができる。
前記全レンズの材料をゲルマニュウムとすることで、分散が小さく波長による収差を抑えるという効果を得ることができる。
他の実施形態は、本発明において、前記レンズの材料が、カルコゲナイド又はゲルマニュウムであることを特徴とする赤外線ズームレンズである。
前記レンズの材料をカルコゲナイド又はゲルマニュウムとすることで、温度による変化を抑えるという効果を得ることができる。
前記レンズの材料をカルコゲナイド又はゲルマニュウムとすることで、温度による変化を抑えるという効果を得ることができる。
以下に、本発明の赤外線ズームレンズの実施形態のレンズデータ等を示す。レンズデータにおいて屈折率屈及び焦点距離は、波長10000ｎｍにおける値である。
（第１実施形態）
面番号 曲率半径 肉厚間隔 半径 材料（屈折率） 焦点距離
1 46.5956 1.5 15.7 Ge(4.0032) 46.17
2 68.4825 D2 15.6
(絞り) 19.07 8.3
3 −14.696 5.05 8.8 Ge(4.0032) −180.88
4 −18.999 D4 11.2
5 26.2705 4.24 12.8 Ge(4.0032) 18.27
6 44.3098 4.00 11.9
7 ∞ 1.0 Ge(4.0032)
8 ∞ D8
（第１実施形態）
面番号 曲率半径 肉厚間隔 半径 材料（屈折率） 焦点距離
1 46.5956 1.5 15.7 Ge(4.0032) 46.17
2 68.4825 D2 15.6
(絞り) 19.07 8.3
3 −14.696 5.05 8.8 Ge(4.0032) −180.88
4 −18.999 D4 11.2
5 26.2705 4.24 12.8 Ge(4.0032) 18.27
6 44.3098 4.00 11.9
7 ∞ 1.0 Ge(4.0032)
8 ∞ D8
（ズーミング）
焦点距離 Ｆ／Ｎｏ 半画角ω D2 D4 D8 バックフォーカBF
f＝25 1.44 12.42 1.0 14.18 5.29 10.29
f＝35 1.42 8.63 15.0 3.98 1.49 6.49
焦点距離 Ｆ／Ｎｏ 半画角ω D2 D4 D8 バックフォーカBF
f＝25 1.44 12.42 1.0 14.18 5.29 10.29
f＝35 1.42 8.63 15.0 3.98 1.49 6.49
（条件式の値）
条件式（１） ｆ１／ｆｔ ＝ 1.319
条件式（２） （ｄ２ｔ−ｄ２ｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）＝ 1.40
条件式（３） ｒ３／ｆｔ ＝ −0.42
条件式（１） ｆ１／ｆｔ ＝ 1.319
条件式（２） （ｄ２ｔ−ｄ２ｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）＝ 1.40
条件式（３） ｒ３／ｆｔ ＝ −0.42
（第２実施形態）
面番号 曲率半径 肉厚間隔 半径 材料（屈折率） 焦点距離
1 56.1475 2.0 14.2 Ge(4.0032) 52.63
2 84.7523 D2 14.0
(絞り) 19.07 8.3
3 −11.871 4.81 7.4 Ge(4.0032) −286.15
4 −15.679 D4 10.0
5 27.5545 3.32 9.5 Ge(4.0032) 18.27
6 46.2977 4.0 9.0
7 ∞ 1.0 Ge(4.0032)
8 ∞ D8
面番号 曲率半径 肉厚間隔 半径 材料（屈折率） 焦点距離
1 56.1475 2.0 14.2 Ge(4.0032) 52.63
2 84.7523 D2 14.0
(絞り) 19.07 8.3
3 −11.871 4.81 7.4 Ge(4.0032) −286.15
4 −15.679 D4 10.0
5 27.5545 3.32 9.5 Ge(4.0032) 18.27
6 46.2977 4.0 9.0
7 ∞ 1.0 Ge(4.0032)
8 ∞ D8
（ズーミング）
焦点距離 Ｆ／Ｎｏ 半画角ω D2 D4 D8 バックフォーカBF
f＝29.9 1.41 10.34 10.49 9.29 6.06 11.06
f＝40.1 1.44 7.57 22.69 0.56 2.59 7.59
焦点距離 Ｆ／Ｎｏ 半画角ω D2 D4 D8 バックフォーカBF
f＝29.9 1.41 10.34 10.49 9.29 6.06 11.06
f＝40.1 1.44 7.57 22.69 0.56 2.59 7.59
（条件式の値）
条件式（１） ｆ１／ｆｔ ＝ 1.312
条件式（２） （Ｄ２ｔ−Ｄ２ｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）＝ 1.20
条件式（３） ｒ３／ｆｔ ＝ −0.30
条件式（１） ｆ１／ｆｔ ＝ 1.312
条件式（２） （Ｄ２ｔ−Ｄ２ｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）＝ 1.20
条件式（３） ｒ３／ｆｔ ＝ −0.30
（第３実施形態）
面番号 曲率半径 肉厚間隔 半径 材料（屈折率） 焦点距離
1 48.4414 1.53 12.5 Ge(4.0032) 55.84
2 66.5054 D2 12.5
(絞り) 19.07 8.5
3 −14.312 6.34 8.5 chal(2.5861) −180.55
4 −19.158 D4 11.0
5 37.9423 2.45 11.8 Ge(4.0032) 24.06
6 76.0365 4.0 11.5
7 ∞ 1.0 Ge(4.0032)
8 ∞ D8
面番号 曲率半径 肉厚間隔 半径 材料（屈折率） 焦点距離
1 48.4414 1.53 12.5 Ge(4.0032) 55.84
2 66.5054 D2 12.5
(絞り) 19.07 8.5
3 −14.312 6.34 8.5 chal(2.5861) −180.55
4 −19.158 D4 11.0
5 37.9423 2.45 11.8 Ge(4.0032) 24.06
6 76.0365 4.0 11.5
7 ∞ 1.0 Ge(4.0032)
8 ∞ D8
（ズーミング）
焦点距離 Ｆ／Ｎｏ 半画角ω D2 D4 D8 バックフォーカBF
f＝24.3 1.59 9.12 11.3 8.75 8.94 13.94
f＝45.0 1.85 6.87 24.08 0.31 4.33 9.33
焦点距離 Ｆ／Ｎｏ 半画角ω D2 D4 D8 バックフォーカBF
f＝24.3 1.59 9.12 11.3 8.75 8.94 13.94
f＝45.0 1.85 6.87 24.08 0.31 4.33 9.33
（条件式の値）
条件式（１） ｆ１／ｆｔ ＝ 1.241
条件式（２） （Ｄ２ｔ−Ｄ２ｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）＝ 1.22
条件式（３） ｒ３／ｆｔ ＝ −0.32
条件式（１） ｆ１／ｆｔ ＝ 1.241
条件式（２） （Ｄ２ｔ−Ｄ２ｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）＝ 1.22
条件式（３） ｒ３／ｆｔ ＝ −0.32
（第４実施形態）
面番号 曲率半径 肉厚間隔 半径 材料（屈折率） 焦点距離
1 35.0788 1.1 11.5 Ge(4.0032) 36.96
2 50.0814 D2 11.4
(絞り) 11.71 8.3
3 −14.971 8.96 8.5 Ge(4.0032) −226.2
4 −22.181 D4 12.5
5 24.4545 2.78 13.5 Ge(4.0032) 20.33
6 37.3168 4.0 13.0
7 ∞ 1.0 Ge(4.0032)
8 ∞ D8
面番号 曲率半径 肉厚間隔 半径 材料（屈折率） 焦点距離
1 35.0788 1.1 11.5 Ge(4.0032) 36.96
2 50.0814 D2 11.4
(絞り) 11.71 8.3
3 −14.971 8.96 8.5 Ge(4.0032) −226.2
4 −22.181 D4 12.5
5 24.4545 2.78 13.5 Ge(4.0032) 20.33
6 37.3168 4.0 13.0
7 ∞ 1.0 Ge(4.0032)
8 ∞ D8
（ズーミング）
焦点距離 Ｆ／Ｎｏ 半画角ω D2 D4 D8 バックフォーカBF
f＝21.3 1.11 14.73 4.98 6.19 7.88 12.22
f＝28 1.08 7.57 13.82 0.31 4.26 9.26
焦点距離 Ｆ／Ｎｏ 半画角ω D2 D4 D8 バックフォーカBF
f＝21.3 1.11 14.73 4.98 6.19 7.88 12.22
f＝28 1.08 7.57 13.82 0.31 4.26 9.26
（条件式の値）
条件式（１） ｆ１／ｆｔ＜ 1.5 ＝ 1.320
条件式（２） （Ｄ２ｔ−Ｄ２ｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）＝ 1.32
条件式（３） −０．６ ＜ ｒ３／ｆｔ ＝ −0.53
条件式（１） ｆ１／ｆｔ＜ 1.5 ＝ 1.320
条件式（２） （Ｄ２ｔ−Ｄ２ｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）＝ 1.32
条件式（３） −０．６ ＜ ｒ３／ｆｔ ＝ −0.53
BF バックフォーカス
１ 第１レンズ
２ 第２レンズ
３ 第３レンズ
ｒ１ 第１面
ｒ２ 第２面
ｓ 絞り
ｒ３ 第３面
ｒ４ 第４面
ｒ５ 第５面
ｒ６ 第６面
１ 第１レンズ
２ 第２レンズ
３ 第３レンズ
ｒ１ 第１面
ｒ２ 第２面
ｓ 絞り
ｒ３ 第３面
ｒ４ 第４面
ｒ５ 第５面
ｒ６ 第６面
Claims (6)
- 正単レンズの第１レンズ、負単レンズの第２レンズ、正単レンズの第３レンズからなり、全レンズが球面レンズであり、ズーミングが、前記第１レンズが固定で、前記第２レンズ及び前記第３レンズが光軸上を移動することによって行われることを特徴とする赤外線ズームレンズ。
- ｆ１：第１レンズの焦点距離、ｆｔ：望遠時の全体の焦点距離とし、下記条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の赤外線ズームレンズ。
ｆ１／ｆｔ ＜ １．５ （１） - ｄ２ｔ：望遠時の第１レンズと第２レンズの間隔、ｄ２ｗ：広角時の第１レンズと第２レンズの間隔、ｆｔ：望遠時の全体の焦点距離、ｆｗ：望遠時の全体の焦点距離とし、下記条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の赤外線ズームレンズ。
１．０ ＜ （ｄ２ｔ−ｄ２ｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）＜ １．５ （２） - ｒ３：第２レンズの第１レンズ側面の曲率半径、ｆｔ：望遠時の全体の焦点距離とし、下記条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の赤外線ズームレンズ。
−０．６ ＜ ｒ３／ｆｔ ＜ −０．２ （３） - 前記全レンズの材料が、ゲルマニュウムであることを特徴とする請求項１に記載の赤外線ズームレンズ。
- 前記レンズの材料が、カルコゲナイド又はゲルマニュウムであることを特徴とする請求項１に記載の赤外線ズームレンズ。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| CN201210228504.XA CN102854614B (zh) | 2011-07-01 | 2012-07-02 | 红外线变焦镜头 |
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