JP2014035482A - Infrared zoom lens, infrared multi-focal lens and infrared imaging device - Google Patents

Infrared zoom lens, infrared multi-focal lens and infrared imaging device Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten an entire length of an optical system.SOLUTION: An infrared zoom lens is configured by arranging, in order from an object side, a first lens group G1 having a focus function and a positive refractive power as a whole, a second lens group G2 moving on an optical axis upon zooming and having a function of varying a magnification and having a positive refractive power as a whole, a third lens group G3 moving on the optical axis upon the zooming and having a function of compensating for a focus position varied by the zooming and having a positive refractive power as a whole, and a fourth lens group G4 having a function of forming an image on a detector surface I and having a positive refractive power as a whole. The infrared zoom lens forms an intermediate image, and re-images the intermediate image on the detector surface I.

Description

本発明は、赤外線ズームレンズ、赤外線多焦点レンズおよび赤外線撮像装置に関する。   The present invention relates to an infrared zoom lens, an infrared multifocal lens, and an infrared imaging device.

第1レンズ群〜第5レンズ群から構成される5群構成の赤外線ズームレンズが知られている(特許文献1参照)。この赤外線ズームレンズでは、第4レンズ群と第5レンズ群との間に中間像が形成され、この中間像の結像位置が変倍の際に移動しないように設計されている。   An infrared zoom lens having a five-group configuration including a first lens group to a fifth lens group is known (see Patent Document 1). This infrared zoom lens is designed so that an intermediate image is formed between the fourth lens group and the fifth lens group, and the image forming position of the intermediate image does not move during zooming.

特開2002−14283号公報JP 2002-14283 A

上述した特許文献1に記載の赤外線ズームレンズは、光学系の全長が長く、全体的なサイズが大きいという問題があった。   The infrared zoom lens described in Patent Document 1 described above has a problem that the entire length of the optical system is long and the overall size is large.

(1)請求項1に記載の発明による赤外線ズームレンズは、物体側より順に、合焦機能を有し、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群と、変倍時に光軸上を移動し、変倍機能を有し、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群と、変倍時に光軸上を移動し、変倍により変動した焦点位置を補償する機能を有し、全体として正の屈折力を有する第3レンズ群と、検出器面に像を形成する機能を有し、全体として正の屈折力を有する第4レンズ群とが配設され、中間像を形成し、中間像を検出器面に再結像させることを特徴とする。
(2)請求項9に記載の発明による赤外線多焦点レンズは、物体側より順に、合焦機能を有し、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群と、変倍時に光軸上を移動し、変倍機能を有し、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群と、変倍時に光軸上を移動し、変倍により変動した焦点位置を補償する機能を有し、全体として正の屈折力を有する第3レンズ群と、検出器面に像を形成する機能を有し、全体として正の屈折力を有する第4レンズ群とが配設され、中間像を形成し、中間像を検出器面に再結像させることを特徴とする。
(3)請求項10に記載の発明による赤外線撮像装置は、請求項1〜8のいずれか一項に記載の赤外線ズームレンズ、または請求項9に記載の赤外線多焦点レンズと、赤外線ズームレンズにより結像された像を撮像する赤外線検出器と、を備えることを特徴とする。
(1) An infrared zoom lens according to the first aspect of the present invention, in order from the object side, has a focusing function, and has a positive refractive power as a whole, and moves on the optical axis at the time of zooming. And a second lens group having a zooming function and having a positive refractive power as a whole, and a function of moving on the optical axis at the time of zooming to compensate for a focal position that has fluctuated due to zooming. A third lens group having a positive refractive power and a fourth lens group having a function of forming an image on the detector surface and having a positive refractive power as a whole are arranged to form an intermediate image, The image is re-imaged on the detector surface.
(2) An infrared multifocal lens according to the invention described in claim 9 has, in order from the object side, a first lens group having a focusing function and having a positive refractive power as a whole, and an optical axis at the time of zooming. A second lens unit that moves, has a zooming function, and has a positive refractive power as a whole, and has a function of moving on the optical axis at the time of zooming to compensate for a focal position that has fluctuated due to zooming, A third lens group having a positive refractive power and a fourth lens group having a function of forming an image on the detector surface and having a positive refractive power as a whole are disposed to form an intermediate image, The intermediate image is re-imaged on the detector surface.
(3) The infrared imaging device according to the invention described in claim 10 includes the infrared zoom lens according to any one of claims 1 to 8, or the infrared multifocal lens according to claim 9, and an infrared zoom lens. And an infrared detector that captures the formed image.

本発明によれば、光学系の全長を短縮することができる。   According to the present invention, the total length of the optical system can be shortened.

本発明の一実施の形態による赤外線ズームレンズが搭載される赤外線撮像装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the infrared imaging device by which the infrared zoom lens by one embodiment of this invention is mounted. 第1実施例による赤外線ズームレンズの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the infrared zoom lens by 1st Example. 第1実施例による赤外線ズームレンズの望遠端状態における横収差図である。It is a lateral aberration diagram in the telephoto end state of the infrared zoom lens according to the first example. 第1実施例による赤外線ズームレンズの中間焦点距離状態における横収差図である。It is a lateral aberration figure in the intermediate focal length state of the infrared zoom lens by 1st Example. 第1実施例による赤外線ズームレンズの広角端状態における横収差図である。FIG. 6 is a lateral aberration diagram in the wide-angle end state of the infrared zoom lens according to the first example. 第2実施例による赤外線ズームレンズの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the infrared zoom lens by 2nd Example. 第2実施例による赤外線ズームレンズの望遠端状態における横収差図である。It is a lateral aberration figure in the telephoto end state of the infrared zoom lens by 2nd Example. 第2実施例による赤外線ズームレンズの中間焦点距離状態における横収差図である。It is a lateral aberration figure in the intermediate focal length state of the infrared zoom lens by 2nd Example. 第2実施例による赤外線ズームレンズの広角端状態における横収差図である。It is a lateral aberration figure in the wide-angle end state of the infrared zoom lens by 2nd Example. 第3実施例による赤外線ズームレンズの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the infrared zoom lens by 3rd Example. 第3実施例による赤外線ズームレンズの望遠端状態における横収差図である。It is a lateral aberration figure in the telephoto end state of the infrared zoom lens by 3rd Example. 第3実施例による赤外線ズームレンズの中間焦点距離状態における横収差図である。It is a lateral aberration figure in the intermediate focal length state of the infrared zoom lens by 3rd Example. 第3実施例による赤外線ズームレンズの広角端状態における横収差図である。It is a lateral aberration figure in the wide-angle end state of the infrared zoom lens by 3rd Example. (A)は先行技術の赤外線ズームレンズの構成を示す図であり、(B)は第1実施例による赤外線ズームレンズの構成を示す図である。(A) is a figure which shows the structure of the infrared zoom lens of a prior art, (B) is a figure which shows the structure of the infrared zoom lens by 1st Example.

以下、図面を参照して、本発明の赤外線ズームレンズの実施形態を説明する。図1は、本実施形態の赤外線ズームレンズ10が搭載される赤外線撮像装置1の構成を簡略化して説明する図である。赤外線撮像装置1は、赤外線ズームレンズ10と、赤外線検出器(ディテクタ)11とから主に構成される。なお、図1では、簡略化のため、赤外線ズームレンズ10を単レンズとして図示しているが、実際は、後述するように複数のレンズ群から構成されている。   Hereinafter, embodiments of the infrared zoom lens of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a simplified configuration of an infrared imaging device 1 in which the infrared zoom lens 10 of the present embodiment is mounted. The infrared imaging device 1 mainly includes an infrared zoom lens 10 and an infrared detector (detector) 11. In FIG. 1, for the sake of simplicity, the infrared zoom lens 10 is illustrated as a single lens, but actually, it is composed of a plurality of lens groups as described later.

赤外線ズームレンズ10は、被検物体等から放射される熱、すなわち赤外線を集光し、赤外線検出器11の検出器面上に結像させる。赤外線検出器11は、赤外線ズームレンズ10により被検物体等からの赤外線が集光される位置に配置され、検出器面上に複数の受光素子(CCD(電荷結合素子))を有しており、赤外線ズームレンズ10により結像された像を撮像する。   The infrared zoom lens 10 collects heat radiated from an object to be examined, that is, infrared rays, and forms an image on the detector surface of the infrared detector 11. The infrared detector 11 is disposed at a position where infrared rays from an object to be examined are collected by the infrared zoom lens 10 and has a plurality of light receiving elements (CCD (charge coupled device)) on the detector surface. Then, an image formed by the infrared zoom lens 10 is captured.

赤外線ズームレンズ10と赤外線検出器11との間には、被写体以外から放射される不要な赤外線が赤外線検出器11に入射するのを防止するために、コールドアパーチャ12と呼ばれる開口マスクが配置されている。コールドアパーチャ12は、赤外線ズームレンズ10の開口絞りとなっており、赤外線ズームレンズ10の射出瞳と位置および大きさ(径)が一致するように設計されている。このような状態は一般に「開口整合の取れた状態」と呼ばれている。   Between the infrared zoom lens 10 and the infrared detector 11, an opening mask called a cold door aperture 12 is arranged in order to prevent unwanted infrared rays emitted from other than the subject from entering the infrared detector 11. Yes. The cold door aperture 12 serves as an aperture stop of the infrared zoom lens 10 and is designed so that its position and size (diameter) coincide with the exit pupil of the infrared zoom lens 10. Such a state is generally called an “aperture-matched state”.

次に、本実施形態の赤外線ズームレンズ10について説明する。赤外線ズームレンズ10は、図2に示すように、物体側より順に、第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、第3レンズ群G3と、第4レンズ群G4と、を備える。第1レンズ群G1は、合焦機能を有し、全体として正の屈折力を有する。第2レンズ群G2は、変倍機能を有し、全体として正の屈折力を有する。第3レンズ群G3は、変倍により変動した焦点位置を補償する機能を有し、全体として正の屈折力を有する。第4レンズ群G4は、赤外線検出器11の検出器面(像面)Iに像を形成する機能を有し、全体として正の屈折力を有する。開口絞りASは、第4レンズ群G4と検出器面Iとの間に配置されている。   Next, the infrared zoom lens 10 of this embodiment will be described. As shown in FIG. 2, the infrared zoom lens 10 includes a first lens group G1, a second lens group G2, a third lens group G3, and a fourth lens group G4 in order from the object side. The first lens group G1 has a focusing function and has a positive refractive power as a whole. The second lens group G2 has a zooming function and has a positive refractive power as a whole. The third lens group G3 has a function of compensating the focal position that has fluctuated due to zooming, and has a positive refractive power as a whole. The fourth lens group G4 has a function of forming an image on the detector surface (image surface) I of the infrared detector 11, and has a positive refractive power as a whole. The aperture stop AS is disposed between the fourth lens group G4 and the detector surface I.

被検物体から放射される熱すなわち赤外線は、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3、および第4レンズ群G4を順に通過し、開口絞りASを介して検出器面I上に集光され、検出器面I上に設けられた受光素子によって受光される。赤外線ズームレンズ10は、入射した赤外線の中間像を形成し、この中間像を検出器面I上で再結像させるように設計されている。なお、赤外線ズームレンズ10では、上述したようにコールドアパーチャ12を設ける必要があり、検出器面Iの直前に開口絞りASを配置する必要があるため、中間像を形成する構成が用いられている。   Heat, that is, infrared rays radiated from the object to be measured passes through the first lens group G1, the second lens group G2, the third lens group G3, and the fourth lens group G4 in this order, and passes through the aperture stop AS to the detector surface. The light is condensed on I and received by a light receiving element provided on the detector surface I. The infrared zoom lens 10 is designed to form an intermediate image of incident infrared light and re-image this intermediate image on the detector plane I. In the infrared zoom lens 10, the cold door aperture 12 needs to be provided as described above, and the aperture stop AS needs to be disposed immediately in front of the detector surface I. Therefore, a configuration that forms an intermediate image is used. .

また図2は、上から順に、望遠端状態、中間焦点距離状態、広角端状態を示しており、変倍(ズーミング)の際の各レンズ群の移動の様子を示している。赤外線ズームレンズ10では、変倍時において、第1レンズ群G1と第4レンズ群G4と開口絞りASとは固定されており、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3が光軸上を移動する。これに伴って、中間像の結像位置(中間結像位置)も、光軸上を移動する。   FIG. 2 shows, in order from the top, the telephoto end state, the intermediate focal length state, and the wide-angle end state, and shows how each lens group moves during zooming. In the infrared zoom lens 10, at the time of zooming, the first lens group G1, the fourth lens group G4, and the aperture stop AS are fixed, and the second lens group G2 and the third lens group G3 move on the optical axis. To do. Accordingly, the image formation position of the intermediate image (intermediate image formation position) also moves on the optical axis.

本実施形態の赤外線ズームレンズ10は、以下の条件式(1)を満足することが望ましい。なお、条件式(1)において、fは、第1レンズ群G1の焦点距離であり、fは、赤外線ズームレンズ10の望遠端における全系焦点距離である。
0.5<f/f<1.5 ・・・・・・(1)
The infrared zoom lens 10 of the present embodiment desirably satisfies the following conditional expression (1). In conditional expression (1), f 1 is the focal length of the first lens group G 1, and f T is the total focal length at the telephoto end of the infrared zoom lens 10.
0.5 <f 1 / f T <1.5 (1)

条件式(1)は、赤外線ズームレンズ10の良好な結像性能と小型化とを両立させるための条件式である。望遠端状態において、f/fが条件式(1)の下限値を下回ると、中間像の大きさが小さくなり、軸外収差を補正する負担は小さくなるが、中間像のNA(開口数)が大きくなり、この高NAの光線に対する収差、すなわち軸上収差(特に球面収差)を補正する負担が大きくなってしまう。 Conditional expression (1) is a conditional expression for achieving both good imaging performance and miniaturization of the infrared zoom lens 10. In the telephoto end state, when f 1 / f T falls below the lower limit value of the conditional expression (1), the size of the intermediate image is reduced, and the burden of correcting off-axis aberrations is reduced, but the NA (aperture) of the intermediate image is reduced. Number) increases, and the burden of correcting aberrations for high NA light rays, that is, axial aberrations (especially spherical aberration), is increased.

逆に、f/fが条件式(1)の上限値を上回ると、中間像のNAは小さくなり、この高NAの光線に対する収差を補正する負担が小さくなるが、中間像の大きさが大きくなり、軸外収差(特に非点収差、コマ収差、倍率色収差)を補正する負担が大きくなってしまう。また、f/fが条件式(1)の上限値を上回ると、第1レンズ群G1の焦点距離が長くなり、赤外線ズームレンズ10の全長が長くなってしまう。 On the contrary, if f 1 / f T exceeds the upper limit value of the conditional expression (1), the NA of the intermediate image becomes small, and the burden of correcting the aberration with respect to the light beam having a high NA becomes small. Increases, and the burden of correcting off-axis aberrations (particularly astigmatism, coma aberration, and lateral chromatic aberration) increases. If f 1 / f T exceeds the upper limit value of the conditional expression (1), the focal length of the first lens group G1 becomes long, and the total length of the infrared zoom lens 10 becomes long.

このように、f/fが条件式(1)の下限値および上限値のいずれを超えても、軸上収差と軸外収差のバランスが大きく崩れてしまい、良好な結像性能が得られず好ましくない。そのため、条件式(1)を満足することが好ましい。さらに理想的には、0.7<f/f<1.2を満足することが望ましい。 As described above, even if f 1 / f T exceeds either the lower limit value or the upper limit value of the conditional expression (1), the balance between the on-axis aberration and the off-axis aberration is greatly lost, and good imaging performance is obtained. This is not preferable. Therefore, it is preferable that conditional expression (1) is satisfied. Further ideally, it is desirable to satisfy 0.7 <f 1 / f T <1.2.

さらに、本実施形態の赤外線ズームレンズ10は、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。なお、条件式(2)において、f12は、広角端における第1レンズ群G1から第2レンズ群G2までの合成焦点距離であり、fは、赤外線ズームレンズ10の広角端における全系焦点距離である。
0.9<f12/f<2.5 ・・・・・・(2)
Furthermore, it is desirable that the infrared zoom lens 10 of the present embodiment satisfies the following conditional expression (2). In conditional expression (2), f 12 is the combined focal length from the first lens group G 1 to the second lens group G 2 at the wide-angle end, and f W is the total focal length at the wide-angle end of the infrared zoom lens 10. Distance.
0.9 <f 12 / f W <2.5 (2)

条件式(2)も、赤外線ズームレンズ10の良好な結像性能と小型化とを両立させるための条件式である。広角端状態において、f12/fが条件式(2)の下限値を下回ると、中間像の大きさが小さくなり、軸外収差を補正する負担は小さくなるが、中間像のNAが大きくなり、この高NAの光線に対する収差、すなわち軸上収差(特に球面収差)を補正する負担が大きくなってしまう。 Conditional expression (2) is also a conditional expression for achieving both good imaging performance and miniaturization of the infrared zoom lens 10. In the wide-angle end state, if f 12 / f W falls below the lower limit value of the conditional expression (2), the size of the intermediate image becomes small and the burden of correcting off-axis aberrations becomes small, but the NA of the intermediate image becomes large. Therefore, the burden of correcting the aberration with respect to the high NA light beam, that is, the axial aberration (especially spherical aberration) is increased.

逆に、f12/fが条件式(2)の上限値を上回ると、中間像のNAは小さくなり、この高NAの光線に対する収差を補正する負担が小さくなるが、中間像の大きさが大きくなり、第3レンズ群G3のレンズ径が大きくなり、軸外収差(特に非点収差、コマ収差、倍率色収差)を補正する負担が大きくなってしまう。また、f12/fが条件式(2)の上限値を上回ると、第1レンズ群G1から第2レンズ群G2までの合成焦点距離が長くなり、赤外線ズームレンズ10の全長が長くなってしまう。 On the contrary, if f 12 / f W exceeds the upper limit value of the conditional expression (2), the NA of the intermediate image becomes small, and the burden of correcting the aberration for this high NA ray becomes small, but the size of the intermediate image Increases, the lens diameter of the third lens group G3 increases, and the burden of correcting off-axis aberrations (particularly astigmatism, coma aberration, lateral chromatic aberration) increases. When f 12 / f W exceeds the upper limit value of the conditional expression (2), the combined focal length from the first lens group G1 to the second lens group G2 becomes long, and the total length of the infrared zoom lens 10 becomes long. End up.

このように、f12/fが条件式(2)の下限値・上限値のいずれを超えても、軸上収差と軸外収差のバランスが大きく崩れてしまい、良好な結像性能が得られず好ましくない。そのため、条件式(2)を満足することが好ましい。さらに理想的には、1.2<f12/f<2.0を満足することが望ましい。 In this way, even if f 12 / f W exceeds either the lower limit value or the upper limit value of conditional expression (2), the balance between the on-axis aberration and the off-axis aberration is greatly lost, and good imaging performance is obtained. This is not preferable. Therefore, it is preferable that conditional expression (2) is satisfied. Further ideally, it is desirable to satisfy 1.2 <f 12 / f W <2.0.

−実施例−
次に、本実施形態に係る各実施例を説明する。ここで表1に、各実施例において赤外線ズームレンズを構成する硝材として用いた、シリコン、ゲルマニウムおよび硫化亜鉛の屈折率を示す。表1では、第1および第2実施例に対応する波長3〜5μmおよび第3実施例に対応する波長8〜12μmの赤外光に対する屈折率を示している。
-Example-
Next, examples according to the present embodiment will be described. Here, Table 1 shows refractive indexes of silicon, germanium, and zinc sulfide used as glass materials constituting the infrared zoom lens in each example. Table 1 shows the refractive indexes for infrared light having wavelengths of 3 to 5 μm corresponding to the first and second examples and wavelengths of 8 to 12 μm corresponding to the third example.

Figure 2014035482
Figure 2014035482

また、各実施例の赤外線ズームレンズには、非球面レンズが含まれている。この非球面レンズの形状は、次の式(3)によって表されるものとする。なお、式(3)において、yは光軸からの高さであり、Z(y)は高さyにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離(サグ量)であり、Rは頂点曲率半径であり、κは円錐係数であり、C,Cは4次,6次の非球面係数である。

Figure 2014035482
The infrared zoom lens of each embodiment includes an aspheric lens. The shape of this aspheric lens is assumed to be expressed by the following equation (3). In equation (3), y is the height from the optical axis, and Z (y) is the distance (sag) along the optical axis from the tangent plane of each vertex of the aspheric surface to each aspheric surface at height y. R) is the apex radius of curvature, κ is the conic coefficient, and C 4 and C 6 are the fourth and sixth order aspheric coefficients.
Figure 2014035482

また、後述する各実施例の諸元の値を示す表において、FNoは光学系全体のFナンバーを示し、λは光学系の波長帯域を示し、fは光学系の全系焦点距離を示す。面番号は、物体側からの各光学面の番号を示し、面間隔は、光学面から次の光学面(又は像面I)までの光軸上の距離を示し、レンズ群は光学面が所属するレンズ群を示す。なお、d1〜d3は、変倍によって変化する面間隔を示す。面番号の前に*(アスタリスク)が記された光学面は、非球面形状である。表中では、この非球面形状を規定する上記式(3)の各パラメータも示している。   In the table showing the values of the specifications of each example described later, FNo represents the F number of the entire optical system, λ represents the wavelength band of the optical system, and f represents the total focal length of the optical system. The surface number indicates the number of each optical surface from the object side, the surface interval indicates the distance on the optical axis from the optical surface to the next optical surface (or image surface I), and the optical surface belongs to the lens group The lens group to show is shown. In addition, d1-d3 shows the space | interval which changes with zooming. The optical surface with * (asterisk) before the surface number is an aspherical shape. In the table, each parameter of the above formula (3) defining the aspherical shape is also shown.

焦点距離f、曲率半径、面間隔など、その他の長さの単位は、一般に「mm」が使われている。但し、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「mm」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。また、表において、曲率半径の「0.0000」は平面または開口を示している。   “Mm” is generally used as the unit of other lengths such as the focal length f, the radius of curvature, and the surface interval. However, since the optical system can obtain the same optical performance even when proportionally enlarged or proportionally reduced, the unit is not limited to “mm”, and other appropriate units can be used. In the table, the curvature radius “0.0000” indicates a plane or an opening.

また、以下の各実施例において、イメージサークル径は2y=12mmとなっている。   In the following embodiments, the image circle diameter is 2y = 12 mm.

(第1実施例)
図2は、第1実施例に係る赤外線ズームレンズの構成を示している。図2では、上から順に望遠端状態、中間焦点距離状態、広角端状態を示しており、変倍の際の各レンズ群の移動の様子を示している。第1実施例に係る赤外線ズームレンズは、3〜5μmの波長域(基準波長4μm)に対応するものであり、Fナンバーが2.0となっている。
(First embodiment)
FIG. 2 shows the configuration of the infrared zoom lens according to the first embodiment. FIG. 2 shows a telephoto end state, an intermediate focal length state, and a wide-angle end state in order from the top, and shows how each lens unit moves during zooming. The infrared zoom lens according to the first example corresponds to a wavelength region of 3 to 5 μm (reference wavelength 4 μm), and has an F number of 2.0.

第1実施例に係る赤外線ズームレンズでは、図2に示すように、望遠端から広角端への変倍の際、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3が光軸に沿って物体側へ移動する。これに伴って、中間結像位置も光軸に沿って物体側へ移動する。   In the infrared zoom lens according to the first example, as shown in FIG. 2, when zooming from the telephoto end to the wide-angle end, the second lens group G2 and the third lens group G3 move toward the object side along the optical axis. Moving. Along with this, the intermediate imaging position also moves to the object side along the optical axis.

具体的に、望遠端状態では、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の前側(物体側)のレンズとによって中間像を形成し、第2レンズ群G2の後ろ側(検出器面I側)のレンズと第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とによって中間像を再結像させている。したがって、第2レンズ群G2の前側のレンズと後ろ側のレンズとの間に中間結像位置がある。   Specifically, in the telephoto end state, an intermediate image is formed by the front lens (object side) lens of the first lens group G1 and the second lens group G2, and the rear side (detector surface I side) of the second lens group G2. ), The third lens group G3, and the fourth lens group G4 form an intermediate image again. Therefore, there is an intermediate imaging position between the front lens and the rear lens of the second lens group G2.

中間焦点距離状態では、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とによって中間像を形成し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とによって中間像を再結像させている。したがって、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に中間結像位置がある。すなわち、望遠端から中間焦点距離への変倍に伴って、第2レンズ群G2における後ろ側のレンズが中間結像位置をまたぐように移動している。また、望遠端から中間焦点距離への変倍に伴って、中間結像位置が若干物体側へと移動している。   In the intermediate focal length state, an intermediate image is formed by the first lens group G1 and the second lens group G2, and the intermediate image is re-imaged by the third lens group G3 and the fourth lens group G4. Therefore, there is an intermediate imaging position between the second lens group G2 and the third lens group G3. That is, with the zooming from the telephoto end to the intermediate focal length, the rear lens in the second lens group G2 moves so as to straddle the intermediate imaging position. In addition, the intermediate image formation position slightly moves toward the object side as the magnification is changed from the telephoto end to the intermediate focal length.

広角端状態では、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とによって中間像を形成し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とによって中間像を再結像させている。したがって、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に中間結像位置がある。また、中間焦点距離から広角端への変倍に伴って、中間結像位置が物体側へと移動している。   In the wide-angle end state, an intermediate image is formed by the first lens group G1 and the second lens group G2, and the intermediate image is re-imaged by the third lens group G3 and the fourth lens group G4. Therefore, there is an intermediate imaging position between the second lens group G2 and the third lens group G3. In addition, the intermediate image formation position is moved to the object side with zooming from the intermediate focal length to the wide angle end.

第1実施例における赤外線ズームレンズの諸元の値を、表2〜表4に示す。なお、表2は、各光学面の詳細数値データを示し、表3は、非球面形状を規定する上記式(3)の各パラメータを示し、表4は、変倍によって変化する面間隔を示す。

Figure 2014035482
Figure 2014035482
Figure 2014035482
Tables 2 to 4 show values of specifications of the infrared zoom lens in the first example. Table 2 shows detailed numerical data of each optical surface, Table 3 shows each parameter of the above formula (3) that defines the aspherical shape, and Table 4 shows a surface interval that changes due to zooming. .
Figure 2014035482
Figure 2014035482
Figure 2014035482

また、第1実施例に係る赤外線ズームレンズでは、条件式(1)におけるf/fは0.810である。したがって、0.5<f/f=0.810<1.5となり、本実施例は条件式(1)を満たす。さらに、条件式(2)におけるf12/fは1.328である。したがって、0.9<f12/f=1.328<2.5となり、本実施例は条件式(2)も満たす。 In the infrared zoom lens according to Example 1, f 1 / f T in conditional expression (1) is 0.810. Therefore, 0.5 <f 1 / f T = 0.810 <1.5, and this example satisfies the conditional expression (1). Further, f 12 / f W in conditional expression (2) is 1.328. Therefore, 0.9 <f 12 / f W = 1.328 <2.5, and this example also satisfies the conditional expression (2).

図3〜図5は、第1実施例に係る赤外線ズームレンズの横収差図である。図3は望遠端状態における横収差図、図4は中間焦点距離状態における横収差図、図5は広角端状態における横収差図をそれぞれ示す。なお、各収差図において、各像高毎にタンジェンシャル像面及びサジタル像面における収差曲線を示している。また、各収差図において、実線は波長5μm、点線は4μm、一点鎖線は3μmの収差曲線をそれぞれ示している。   3 to 5 are lateral aberration diagrams of the infrared zoom lens according to Example 1. FIG. 3 is a lateral aberration diagram in the telephoto end state, FIG. 4 is a lateral aberration diagram in the intermediate focal length state, and FIG. 5 is a lateral aberration diagram in the wide angle end state. In each aberration diagram, aberration curves on the tangential image surface and the sagittal image surface are shown for each image height. In each aberration diagram, a solid line indicates an aberration curve of a wavelength of 5 μm, a dotted line indicates an aberration curve of 4 μm, and an alternate long and short dash line indicates an aberration curve of 3 μm.

図3〜図5に示す各収差図を参照すると、第1実施例の赤外線ズームレンズでは、望遠端状態、中間焦点距離状態、および広角端状態において、いずれの場合にもほぼ回折限界まで収差が補正され、良好な結像性能が確保されていることがわかる。   Referring to the respective aberration diagrams shown in FIGS. 3 to 5, in the infrared zoom lens of the first embodiment, aberrations are almost reduced to the diffraction limit in each of the telephoto end state, the intermediate focal length state, and the wide-angle end state. It can be seen that the image is corrected and good imaging performance is ensured.

(第2実施例)
図6は、第2実施例に係る赤外線ズームレンズの構成を示す図である。図6では、上から順に望遠端状態、中間焦点距離状態、広角端状態を示しており、変倍の際の各レンズ群の移動の様子を示している。第2実施例に係る赤外線ズームレンズは、第1実施例と同様に3〜5μmの波長域(基準波長4μm)に対応するものであるが、Fナンバーは第1実施例と異なり4.0となっている。
(Second embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an infrared zoom lens according to the second embodiment. FIG. 6 shows a telephoto end state, an intermediate focal length state, and a wide-angle end state in order from the top, and shows how each lens group moves during zooming. The infrared zoom lens according to the second example corresponds to a wavelength region of 3 to 5 μm (reference wavelength 4 μm) as in the first example, but the F number is 4.0 unlike the first example. It has become.

第2実施例に係る赤外線ズームレンズでは、図6に示すように、望遠端から広角端への変倍の際、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3が光軸に沿って物体側へ移動する。これに伴って、中間結像位置も光軸に沿って物体側へ移動する。   In the infrared zoom lens according to the second example, as shown in FIG. 6, when zooming from the telephoto end to the wide-angle end, the second lens group G2 and the third lens group G3 move toward the object side along the optical axis. Moving. Along with this, the intermediate imaging position also moves to the object side along the optical axis.

具体的に、望遠端状態では、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の前側のレンズとによって中間像を形成し、第2レンズ群G2の後ろ側のレンズと第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とによって中間像を再結像させている。したがって、第2レンズ群G2の前側のレンズと後ろ側のレンズとの間に中間結像位置がある。   Specifically, in the telephoto end state, an intermediate image is formed by the front lens of the first lens group G1 and the second lens group G2, and the rear lens of the second lens group G2, the third lens group G3, and the first lens group G3. The intermediate image is re-imaged by the four lens group G4. Therefore, there is an intermediate imaging position between the front lens and the rear lens of the second lens group G2.

中間焦点距離状態では、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とによって中間像を形成し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とによって中間像を再結像させている。したがって、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に中間結像位置がある。すなわち、望遠端から中間焦点距離への変倍に伴って、第2レンズ群G2における後ろ側のレンズが中間結像位置をまたぐように移動している。また、望遠端から中間焦点距離への変倍に伴って、中間結像位置が物体側へと移動している。   In the intermediate focal length state, an intermediate image is formed by the first lens group G1 and the second lens group G2, and the intermediate image is re-imaged by the third lens group G3 and the fourth lens group G4. Therefore, there is an intermediate imaging position between the second lens group G2 and the third lens group G3. That is, with the zooming from the telephoto end to the intermediate focal length, the rear lens in the second lens group G2 moves so as to straddle the intermediate imaging position. In addition, the intermediate imaging position is moved to the object side as the magnification is changed from the telephoto end to the intermediate focal length.

広角端状態では、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とによって中間像を形成し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とによって中間像を再結像させている。したがって、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に中間結像位置がある。また、中間焦点距離から広角端への変倍に伴って、中間結像位置が物体側へと移動している。   In the wide-angle end state, an intermediate image is formed by the first lens group G1 and the second lens group G2, and the intermediate image is re-imaged by the third lens group G3 and the fourth lens group G4. Therefore, there is an intermediate imaging position between the second lens group G2 and the third lens group G3. In addition, the intermediate image formation position is moved to the object side with zooming from the intermediate focal length to the wide angle end.

第2実施例における赤外線ズームレンズの諸元の値を、表5〜表7に示す。なお、表5は、各光学面の詳細数値データを示し、表6は、非球面形状を規定する上記式(3)の各パラメータを示し、表7は、変倍によって変化する面間隔を示す。

Figure 2014035482
Figure 2014035482
Figure 2014035482
Tables 5 to 7 show values of specifications of the infrared zoom lens in the second example. Table 5 shows detailed numerical data of each optical surface, Table 6 shows each parameter of the above formula (3) that defines the aspherical shape, and Table 7 shows a surface interval that changes due to zooming. .
Figure 2014035482
Figure 2014035482
Figure 2014035482

また、第2実施例に係る赤外線ズームレンズでは、条件式(1)におけるf/fは0.898である。したがって、0.5<f/f=0.898<1.5となり、本実施例は条件式(1)を満たす。さらに、条件式(2)におけるf12/fは1.616である。したがって、0.9<f12/f=1.616<2.5となり、本実施例は条件式(2)も満たす。 In the infrared zoom lens according to Example 2, f 1 / f T in conditional expression (1) is 0.898. Therefore, 0.5 <f 1 / f T = 0.898 <1.5, and this example satisfies the conditional expression (1). Further, f 12 / f W in conditional expression (2) is 1.616. Therefore, 0.9 <f 12 / f W = 1.616 <2.5, and this example also satisfies the conditional expression (2).

図7〜図9は、第2実施例に係る赤外線ズームレンズの横収差図である。図7は望遠端状態における横収差図、図8は中間焦点距離状態における横収差図、図9は広角端状態における横収差図をそれぞれ示す。なお、各収差図において、各像高毎にタンジェンシャル像面及びサジタル像面における収差曲線を示している。また、各収差図において、実線は波長5μm、点線は4μm、一点鎖線は3μmの収差曲線をそれぞれ示している。   7 to 9 are lateral aberration diagrams of the infrared zoom lens according to Second Example. 7 is a lateral aberration diagram in the telephoto end state, FIG. 8 is a lateral aberration diagram in the intermediate focal length state, and FIG. 9 is a lateral aberration diagram in the wide angle end state. In each aberration diagram, aberration curves on the tangential image surface and the sagittal image surface are shown for each image height. In each aberration diagram, a solid line indicates an aberration curve of a wavelength of 5 μm, a dotted line indicates an aberration curve of 4 μm, and an alternate long and short dash line indicates an aberration curve of 3 μm.

図7〜図9に示す各収差図を参照すると、第2実施例の赤外線ズームレンズでは、望遠端状態、中間焦点距離状態、および広角端状態において、いずれの場合にもほぼ回折限界まで収差が補正され、良好な結像性能が確保されていることがわかる。   Referring to the respective aberration diagrams shown in FIGS. 7 to 9, in the infrared zoom lens of the second embodiment, the aberration is almost up to the diffraction limit in each of the telephoto end state, the intermediate focal length state, and the wide angle end state. It can be seen that the image is corrected and good imaging performance is ensured.

(第3実施例)
図10は、第3実施例に係る赤外線ズームレンズの構成を示す図である。図10では、上から順に望遠端状態、中間焦点距離状態、広角端状態を示しており、変倍の際の各レンズ群の移動の様子を示している。第3実施例に係る赤外線ズームレンズは、第1実施例と異なり8〜12μmの波長域(基準波長10μm)に対応するものであるが、Fナンバーは第1実施例と同様に2.0となっている。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an infrared zoom lens according to the third embodiment. FIG. 10 shows a telephoto end state, an intermediate focal length state, and a wide-angle end state in order from the top, and shows how each lens group moves during zooming. Unlike the first embodiment, the infrared zoom lens according to the third embodiment corresponds to a wavelength region of 8 to 12 μm (reference wavelength 10 μm), but the F number is 2.0 as in the first embodiment. It has become.

第3実施例に係る赤外線ズームレンズでは、図10に示すように、望遠端から広角端への変倍の際、第2レンズ群G2および第3レンズ群G3が光軸に沿って物体側へ移動する。これに伴って、中間結像位置も光軸に沿って物体側へ移動する。   In the infrared zoom lens according to the third example, as shown in FIG. 10, the second lens group G2 and the third lens group G3 move toward the object side along the optical axis when zooming from the telephoto end to the wide-angle end. Moving. Along with this, the intermediate imaging position also moves to the object side along the optical axis.

具体的に、望遠端状態では、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の前側のレンズとによって中間像を形成し、第2レンズ群G2の後ろ側のレンズと第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とによって中間像を再結像させている。したがって、第2レンズ群G2の前側のレンズと後ろ側のレンズとの間に中間結像位置がある。   Specifically, in the telephoto end state, an intermediate image is formed by the front lens of the first lens group G1 and the second lens group G2, and the rear lens of the second lens group G2, the third lens group G3, and the first lens group G3. The intermediate image is re-imaged by the four lens group G4. Therefore, there is an intermediate imaging position between the front lens and the rear lens of the second lens group G2.

中間焦点距離状態では、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とによって中間像を形成し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とによって中間像を再結像させている。したがって、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に中間結像位置がある。すなわち、望遠端から中間焦点距離への変倍に伴って、第2レンズ群G2における後ろ側のレンズが中間結像位置をまたぐように移動している。また、望遠端から中間焦点距離への変倍に伴って、中間結像位置が物体側へと移動している。   In the intermediate focal length state, an intermediate image is formed by the first lens group G1 and the second lens group G2, and the intermediate image is re-imaged by the third lens group G3 and the fourth lens group G4. Therefore, there is an intermediate imaging position between the second lens group G2 and the third lens group G3. That is, with the zooming from the telephoto end to the intermediate focal length, the rear lens in the second lens group G2 moves so as to straddle the intermediate imaging position. In addition, the intermediate imaging position is moved to the object side as the magnification is changed from the telephoto end to the intermediate focal length.

広角端状態では、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とによって中間像を形成し、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4とによって中間像を再結像させている。したがって、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間に中間結像位置がある。また、中間焦点距離から広角端への変倍に伴って、中間結像位置が物体側へと移動している。   In the wide-angle end state, an intermediate image is formed by the first lens group G1 and the second lens group G2, and the intermediate image is re-imaged by the third lens group G3 and the fourth lens group G4. Therefore, there is an intermediate imaging position between the second lens group G2 and the third lens group G3. In addition, the intermediate image formation position is moved to the object side with zooming from the intermediate focal length to the wide angle end.

第3実施例における赤外線ズームレンズの諸元の値を、表8〜表10に示す。なお、表8は、各光学面の詳細数値データを示し、表9は、非球面形状を規定する上記式(3)の各パラメータを示し、表10は、変倍によって変化する面間隔を示す。

Figure 2014035482
Figure 2014035482
Figure 2014035482
Tables 8 to 10 show values of specifications of the infrared zoom lens in the third example. Table 8 shows detailed numerical data of each optical surface, Table 9 shows each parameter of the above formula (3) that defines the aspherical shape, and Table 10 shows a surface interval that changes due to zooming. .
Figure 2014035482
Figure 2014035482
Figure 2014035482

また、第3実施例に係る赤外線ズームレンズでは、条件式(1)におけるf/fは0.977である。したがって、0.5<f/f=0.977<1.5となり、本実施例は条件式(1)を満たす。さらに、条件式(2)におけるf12/fは1.824である。したがって、0.9<f12/f=1.824<2.5となり、本実施例は条件式(2)も満たす。 In the infrared zoom lens according to Example 3, f 1 / f T in conditional expression (1) is 0.977. Accordingly, 0.5 <f 1 / f T = 0.977 <1.5, and this example satisfies the conditional expression (1). Further, f 12 / f W in conditional expression (2) is 1.824. Therefore, 0.9 <f 12 / f W = 1.824 <2.5, and this example also satisfies the conditional expression (2).

図11〜図13は、第3実施例に係る赤外線ズームレンズの横収差図である。図11は望遠端状態における横収差図、図12は中間焦点距離状態における横収差図、図13は広角端状態における横収差図をそれぞれ示す。なお、各収差図において、各像高毎にタンジェンシャル像面及びサジタル像面における収差曲線を示している。また、各収差図において、実線は波長12μm、点線は10μm、一点鎖線は8μmの収差曲線をそれぞれ示している。   11 to 13 are lateral aberration diagrams of the infrared zoom lens according to Third Example. 11 is a lateral aberration diagram in the telephoto end state, FIG. 12 is a lateral aberration diagram in the intermediate focal length state, and FIG. 13 is a lateral aberration diagram in the wide-angle end state. In each aberration diagram, aberration curves on the tangential image surface and the sagittal image surface are shown for each image height. In each aberration diagram, a solid line indicates an aberration curve having a wavelength of 12 μm, a dotted line indicates 10 μm, and an alternate long and short dash line indicates an aberration curve of 8 μm.

図11〜図13に示す各収差図を参照すると、第3実施例の赤外線ズームレンズでは、望遠端状態、中間焦点距離状態、および広角端状態において、いずれの場合にもほぼ回折限界まで収差が補正され、良好な結像性能が確保されていることがわかる。   Referring to the respective aberration diagrams shown in FIGS. 11 to 13, in the infrared zoom lens of the third embodiment, aberrations are almost up to the diffraction limit in each of the telephoto end state, the intermediate focal length state, and the wide angle end state. It can be seen that the image is corrected and good imaging performance is ensured.

(第1〜第3実施例と先行技術との比較)
ここで、上述した第1〜第3実施例に係る赤外線ズームレンズと、上述した特許文献1の実施例1に開示されている先行技術の赤外線ズームレンズとを比較する。なお、先行技術の赤外線ズームレンズと、上記第1〜第3実施例に係る赤外線ズームレンズとは、全系焦点距離およびズーム比が同一となっている。先行技術の赤外線ズームレンズは、図14(A)に示すように、物体側から順に、合焦機能を有し正の屈折力を有する第1レンズ群G11と、変倍機能を有し負の屈折力を有する第2レンズ群G12と、焦点位置を補償する機能を有し正の屈折力を有する第3レンズ群G13と、中間像を形成するための第4レンズ群G14と、中間像を検出器面Iにリレー結像させるための第5レンズ群G15とを備え、第5レンズ群G15と検出器面Iとの間に開口絞りASが配置されている。
(Comparison between the first to third embodiments and the prior art)
Here, the infrared zoom lens according to the first to third embodiments described above and the prior art infrared zoom lens disclosed in the first embodiment of Patent Document 1 will be compared. The prior art infrared zoom lens and the infrared zoom lens according to the first to third embodiments have the same focal length and zoom ratio. As shown in FIG. 14 (A), the prior art infrared zoom lens has a first lens group G11 having a focusing function and a positive refractive power in order from the object side, and a negative magnification having a zooming function. A second lens group G12 having a refractive power, a third lens group G13 having a function of compensating the focal position and having a positive refractive power, a fourth lens group G14 for forming an intermediate image, and an intermediate image A fifth lens group G15 for forming a relay image on the detector surface I is provided, and an aperture stop AS is disposed between the fifth lens group G15 and the detector surface I.

図14(A)からわかるように、先行技術に記載の赤外線ズームレンズでは、第4レンズ群G14と第5レンズ群G15との間に中間結像位置があり、この中間結像位置が、変倍の際に移動しないように設計されている。このように、第4レンズ群G14と第5レンズ群G15との間で中間結像位置を固定する構成では、第1〜第4レンズ群G11〜G14として、従来から可視光のズームレンズで用いられているアフォーカル系の4群ズームレンズと同じ構成を用いることができるため、簡易にレンズ設計を行えるというメリットがある。   As can be seen from FIG. 14 (A), in the infrared zoom lens described in the prior art, there is an intermediate imaging position between the fourth lens group G14 and the fifth lens group G15, and this intermediate imaging position is changed. Designed to not move when doubled. As described above, in the configuration in which the intermediate image forming position is fixed between the fourth lens group G14 and the fifth lens group G15, the first to fourth lens groups G11 to G14 are conventionally used in a visible light zoom lens. Since the same configuration as that of the afocal 4-group zoom lens can be used, there is an advantage that the lens can be designed easily.

しかしながら、先行技術に記載の赤外線ズームレンズでは、光学系の光軸方向の全長(第1面から結像面までの距離)が約340mmとなっているため、光軸方向の全長が長く、全体的なサイズが大きくなっている。   However, in the infrared zoom lens described in the prior art, the total length in the optical axis direction of the optical system (distance from the first surface to the imaging surface) is about 340 mm. The typical size is getting bigger.

そこで、本実施形態の上記第1〜第3実施例の赤外線ズームレンズは、全て正の屈折力を有する第1〜第4レンズ群G1〜G4からなり、変倍の際に中間結像位置を移動させる構成とすることで、光学系の全長の短縮を実現した。図14(B)は、上記第1実施例に係る赤外線ズームレンズの構成を、図14(A)と同縮尺で記載した図である。図14(A)と図14(B)とを比較するとわかるように、上記第1実施例に係る赤外線ズームレンズでは、先行技術に記載の赤外線ズームレンズと比較して光軸方向の全長が大幅に短くなっている。具体的に、上記第1実施例に係る赤外線ズームレンズでは、光学系の光軸方向の全長が約150mmとなっており、先行技術に記載の赤外線ズームレンズと比較して半分以下となっている。   Therefore, the infrared zoom lenses of the first to third examples of the present embodiment are all composed of first to fourth lens groups G1 to G4 having positive refractive power, and the intermediate image forming position is set at the time of zooming. By adopting a moving configuration, the overall length of the optical system was shortened. FIG. 14B is a diagram illustrating the configuration of the infrared zoom lens according to the first embodiment at the same scale as FIG. As can be seen from a comparison between FIGS. 14A and 14B, the infrared zoom lens according to the first embodiment has a significantly larger overall length in the optical axis direction than the infrared zoom lens described in the prior art. It has become shorter. Specifically, in the infrared zoom lens according to the first embodiment, the total length of the optical system in the optical axis direction is about 150 mm, which is less than half that of the infrared zoom lens described in the prior art. .

また上記第2実施例に係る赤外線ズームレンズでは、光学系の光軸方向の全長が約100mmとなっており、上記第3実施例に係る赤外線ズームレンズでは、光学系の光軸方向の全長約150mmとなっている。したがって、上記第2および第3実施例に係る赤外線ズームレンズにおいても、先行技術に記載の赤外線ズームレンズと比較して光学系の全長が大幅に短くなっている。   In the infrared zoom lens according to the second embodiment, the total length of the optical system in the optical axis direction is about 100 mm. In the infrared zoom lens according to the third embodiment, the total length of the optical system in the optical axis direction is about 100 mm. 150 mm. Therefore, also in the infrared zoom lenses according to the second and third examples, the total length of the optical system is significantly shorter than the infrared zoom lenses described in the prior art.

以上説明した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)赤外線ズームレンズは、物体側より順に、合焦機能を有し、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、変倍時に光軸上を移動し、変倍機能を有し、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、変倍時に光軸上を移動し、変倍により変動した焦点位置を補償する機能を有し、全体として正の屈折力を有する第3レンズ群G3と、検出器面Iに像を形成する機能を有し、全体として正の屈折力を有する第4レンズ群G4と、を備え、中間像を形成し、中間像を検出器面Iに再結像させるように構成した。そして、変倍に伴って、中間像の結像位置を移動させるように構成した。これにより、従来と比して光学系の全長を大幅に短縮することができ、コンパクトな赤外線ズームレンズを実現することができる。
According to the embodiment described above, the following operational effects can be obtained.
(1) The infrared zoom lens has, in order from the object side, a first lens group G1 that has a focusing function and has a positive refractive power as a whole, and moves on the optical axis at the time of zooming, and has a zooming function. The second lens group G2 having a positive refractive power as a whole, and a function of moving on the optical axis at the time of zooming to compensate for the focal position fluctuated by the zooming, and having a positive refractive power as a whole. A third lens group G3 and a fourth lens group G4 having a function of forming an image on the detector surface I and having a positive refractive power as a whole, forming an intermediate image, and detecting the intermediate image as a detector; The image was re-imaged on the surface I. And it was comprised so that the image formation position of an intermediate image might be moved with zooming. As a result, the overall length of the optical system can be significantly shortened compared to the conventional case, and a compact infrared zoom lens can be realized.

(2)上記(1)の赤外線ズームレンズにおいて、以下の条件式(1)を満足するように構成した。
0.5<f/f<1.5 ・・・(1)
ただし、
:第1レンズ群G1の焦点距離
:赤外線ズームレンズの望遠端における全系焦点距離
これにより、赤外線ズームレンズの良好な結像性能と小型化とを両立させることができる。
(2) The infrared zoom lens of (1) is configured to satisfy the following conditional expression (1).
0.5 <f 1 / f T <1.5 (1)
However,
f 1 : Focal length of the first lens group G 1 f T : Overall focal length at the telephoto end of the infrared zoom lens Thereby, it is possible to achieve both good imaging performance and downsizing of the infrared zoom lens.

(3)上記(1)または(2)の赤外線ズームレンズにおいて、以下の条件式(2)を満足するように構成した。
0.9<f12/f<2.5 ・・・(2)
ただし、
12:広角端における第1レンズ群G1から第2レンズ群G2までの合成焦点距離
:赤外線ズームレンズの広角端における全系焦点距離
これにより、赤外線ズームレンズの良好な結像性能と小型化とを両立させることができる。
(3) The infrared zoom lens of the above (1) or (2) is configured to satisfy the following conditional expression (2).
0.9 <f 12 / f W <2.5 (2)
However,
f 12 : Composite focal length from the first lens group G1 to the second lens group G2 at the wide-angle end f W : Overall focal length at the wide-angle end of the infrared zoom lens Thereby, good imaging performance and small size of the infrared zoom lens It is possible to achieve both.

(4)上記(1)〜(3)の赤外線ズームレンズにおいて、第1レンズ群G1および第2レンズ群G2によって中間像を形成し、第3レンズ群G3および第4レンズ群G4によって中間像を再結像するように構成した。これにより、変倍時において、第2レンズ群G2の移動によって中間結像位置を移動させるが、第3レンズ群G3が移動することで再結像位置が検出器面Iとなるように調整することができる。 (4) In the infrared zoom lens of (1) to (3) above, an intermediate image is formed by the first lens group G1 and the second lens group G2, and an intermediate image is formed by the third lens group G3 and the fourth lens group G4. It was configured to re-image. Thereby, at the time of zooming, the intermediate imaging position is moved by the movement of the second lens group G2, but the re-imaging position is adjusted to be the detector plane I by the movement of the third lens group G3. be able to.

以上の説明はあくまで一例であり、上述した構成に何ら限定されるものではなく、種々の態様を変更してもよい。例えば、各レンズ群を構成するレンズ数や、各レンズの曲率半径、面間隔、硝材等を適宜変更してもよい。   The above description is merely an example, and the present invention is not limited to the configuration described above, and various aspects may be changed. For example, the number of lenses constituting each lens group, the radius of curvature of each lens, the surface interval, the glass material, and the like may be appropriately changed.

また、上述した実施例では、中間結像位置は、望遠端において、第2レンズ群G2内に位置し、第2レンズ群の一部のレンズ(後ろ側レンズ)が、望遠端から広角端への変倍に伴って、中間結像位置をまたぐように移動する例について説明した。しかしながら、望遠端および広角端における中間結像位置は適宜変更してもよいし、変倍に伴って中間結像位置をまたぐレンズはあってもなくてもよい。   In the above-described embodiments, the intermediate imaging position is located in the second lens group G2 at the telephoto end, and a part of the lenses (rear side lens) of the second lens group is moved from the telephoto end to the wide-angle end. The example of moving so as to cross the intermediate imaging position with the zooming of the zoom ratio has been described. However, the intermediate imaging positions at the telephoto end and the wide-angle end may be changed as appropriate, and there may or may not be a lens that straddles the intermediate imaging position with zooming.

また、上述した実施の形態は、焦点距離が連続的に変化する赤外線ズームレンズの例について説明したが、例えば、望遠端および広角端に切り替え可能な2焦点レンズや、望遠端、中間焦点距離および広角端に切り替え可能な3焦点レンズなど、多数の焦点距離に切り替え可能な赤外線多焦点レンズに本発明を適用してもよい。   In the above-described embodiment, an example of an infrared zoom lens in which the focal length continuously changes has been described. For example, a bifocal lens that can be switched between a telephoto end and a wide-angle end, a telephoto end, an intermediate focal length, The present invention may be applied to an infrared multifocal lens that can be switched to many focal lengths, such as a trifocal lens that can be switched to the wide-angle end.

1…赤外線撮像装置、10…赤外線ズームレンズ、11…赤外線検出器、G1…第1レンズ群、G2…第2レンズ群、G3…第3レンズ群、G4…第4レンズ群、AS…開口絞り、I…検出器面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Infrared imaging device, 10 ... Infrared zoom lens, 11 ... Infrared detector, G1 ... 1st lens group, G2 ... 2nd lens group, G3 ... 3rd lens group, G4 ... 4th lens group, AS ... Aperture stop , I ... Detector surface

Claims (10)

物体側より順に、
合焦機能を有し、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群と、
変倍時に光軸上を移動し、変倍機能を有し、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群と、
変倍時に光軸上を移動し、変倍により変動した焦点位置を補償する機能を有し、全体として正の屈折力を有する第3レンズ群と、
検出器面に像を形成する機能を有し、全体として正の屈折力を有する第4レンズ群とが配設され、
中間像を形成し、前記中間像を前記検出器面に再結像させることを特徴とする赤外線ズームレンズ。
From the object side,
A first lens group having a focusing function and having a positive refractive power as a whole;
A second lens group that moves on the optical axis at the time of zooming, has a zooming function, and has a positive refractive power as a whole;
A third lens group having a function of moving on the optical axis at the time of zooming and compensating for the focal position fluctuated by zooming, and having a positive refractive power as a whole;
A fourth lens group having a function of forming an image on the detector surface and having a positive refractive power as a whole;
An infrared zoom lens, wherein an intermediate image is formed, and the intermediate image is re-imaged on the detector surface.
請求項1に記載の赤外線ズームレンズにおいて、
変倍に伴って、前記中間像の結像位置を移動させることを特徴とする赤外線ズームレンズ。
The infrared zoom lens according to claim 1,
An infrared zoom lens, wherein the image forming position of the intermediate image is moved with zooming.
請求項2に記載の赤外線ズームレンズにおいて、
望遠端から広角端への変倍に伴って、前記中間像の結像位置を物体側へ移動させることを特徴とする赤外線ズームレンズ。
The infrared zoom lens according to claim 2,
An infrared zoom lens, wherein the imaging position of the intermediate image is moved to the object side with zooming from the telephoto end to the wide-angle end.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の赤外線ズームレンズにおいて、
以下の条件式(1)を満足することを特徴とする赤外線ズームレンズ。
0.5<f/f<1.5 ・・・(1)
ただし、
:前記第1レンズ群の焦点距離
:前記赤外線ズームレンズの望遠端における全系焦点距離
In the infrared zoom lens according to any one of claims 1 to 3,
An infrared zoom lens satisfying the following conditional expression (1):
0.5 <f 1 / f T <1.5 (1)
However,
f 1 : focal length of the first lens group f T : total system focal length at the telephoto end of the infrared zoom lens
請求項1〜4のいずれか一項に記載の赤外線ズームレンズにおいて、
以下の条件式(2)を満足することを特徴とする赤外線ズームレンズ。
0.9<f12/f<2.5 ・・・(2)
ただし、
12:広角端における前記第1レンズ群から前記第2レンズ群までの合成焦点距離
:前記赤外線ズームレンズの広角端における全系焦点距離
In the infrared zoom lens according to any one of claims 1 to 4,
An infrared zoom lens characterized by satisfying the following conditional expression (2):
0.9 <f 12 / f W <2.5 (2)
However,
f 12 : Composite focal length from the first lens group to the second lens group at the wide-angle end f W : Overall focal length at the wide-angle end of the infrared zoom lens
請求項1〜5のいずれか一項に記載の赤外線ズームレンズにおいて、
前記第1レンズ群および前記第2レンズ群によって前記中間像を形成し、
前記第3レンズ群および前記第4レンズ群によって前記中間像を再結像することを特徴とする赤外線ズームレンズ。
In the infrared zoom lens according to any one of claims 1 to 5,
Forming the intermediate image by the first lens group and the second lens group;
An infrared zoom lens, wherein the intermediate image is re-imaged by the third lens group and the fourth lens group.
請求項1〜6のいずれか一項に記載の赤外線ズームレンズにおいて、
前記第2レンズ群の一部のレンズは、望遠端から広角端への変倍に伴って、前記中間像の結像位置をまたぐように移動することを特徴とする赤外線ズームレンズ。
In the infrared zoom lens according to any one of claims 1 to 6,
An infrared zoom lens characterized in that a part of the lenses of the second lens group moves so as to straddle the imaging position of the intermediate image as the magnification is changed from the telephoto end to the wide-angle end.
請求項1〜7のいずれか一項に記載の赤外線ズームレンズにおいて、
前記中間像の結像位置は、望遠端において、前記第2レンズ群内に位置することを特徴とする赤外線ズームレンズ。
In the infrared zoom lens according to any one of claims 1 to 7,
2. The infrared zoom lens according to claim 1, wherein an image formation position of the intermediate image is located in the second lens group at a telephoto end.
物体側より順に、
合焦機能を有し、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群と、
変倍時に光軸上を移動し、変倍機能を有し、全体として正の屈折力を有する第2レンズ群と、
変倍時に光軸上を移動し、変倍により変動した焦点位置を補償する機能を有し、全体として正の屈折力を有する第3レンズ群と、
検出器面に像を形成する機能を有し、全体として正の屈折力を有する第4レンズ群とが配設され、
中間像を形成し、前記中間像を前記検出器面に再結像させることを特徴とする赤外線多焦点レンズ。
From the object side,
A first lens group having a focusing function and having a positive refractive power as a whole;
A second lens group that moves on the optical axis at the time of zooming, has a zooming function, and has a positive refractive power as a whole;
A third lens group having a function of moving on the optical axis at the time of zooming and compensating for the focal position fluctuated by zooming, and having a positive refractive power as a whole;
A fourth lens group having a function of forming an image on the detector surface and having a positive refractive power as a whole;
An infrared multifocal lens, wherein an intermediate image is formed, and the intermediate image is re-imaged on the detector surface.
請求項1〜8のいずれか一項に記載の赤外線ズームレンズ、または請求項9に記載の赤外線多焦点レンズと、
前記赤外線ズームレンズにより結像された像を撮像する赤外線検出器と、
を備えることを特徴とする赤外線撮像装置。
The infrared zoom lens according to any one of claims 1 to 8, or the infrared multifocal lens according to claim 9,
An infrared detector that captures an image formed by the infrared zoom lens;
An infrared imaging device comprising:
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