JP2019008271A - Optical system and imaging apparatus having the same - Google Patents

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Abstract

To provide an optical system capable of easily achieving high optical performance with a simple lens structure even in an infrared region.SOLUTION: An optical system includes, arranged sequentially from an object side to an image side: a first lens having positive refractive power in a meniscus shape with a convex side facing the object side; and a second lens having positive refractive power in a meniscus shape with a convex side facing the object side. The first lens includes a silicon material. The second lens includes a silicon material or a germanium material. A focal distance f of an entire system and a distance D in an optical axis of the first lens and the second lens are respectively set appropriately.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は光学系に関し、例えば波長8μm〜13μm程度の赤外線を用いて赤外像を得る監視カメラ、車載カメラ等の撮像装置に好適なものである。   The present invention relates to an optical system, and is suitable for an imaging device such as a surveillance camera or an in-vehicle camera that obtains an infrared image using infrared rays having a wavelength of about 8 μm to 13 μm, for example.

赤外域(波長8μm〜13μm程度)の光を対象とした光学系(赤外用光学系)を用いると、可視の波長域(波長0.4μm〜0.7μm)では得ることのできない人体の温度分布等の熱情報を検知して可視化することができる。赤外用の光学系を構成するレンズの材料としては、赤外域の光を透過する材料(赤外線材料)、例えばゲルマニウム(Ge)、ガリウムヒ素(GAAS)、カルコゲナイド、セレン化亜鉛(ZnSe)、硫化亜鉛(ZnS)、シリコン(Si)等がある。   Using an optical system (infrared optical system) for light in the infrared region (wavelength 8 μm to 13 μm), the temperature distribution of the human body that cannot be obtained in the visible wavelength region (wavelength 0.4 μm to 0.7 μm) It is possible to detect and visualize thermal information such as. The material of the lens constituting the infrared optical system includes a material that transmits light in the infrared region (infrared material), such as germanium (Ge), gallium arsenide (GAAS), chalcogenide, zinc selenide (ZnSe), and zinc sulfide. (ZnS), silicon (Si), and the like.

特許文献1は、ゲルマニウムから成る2枚のレンズ、あるいはシリコンから成る2枚のレンズで構成された光学系を開示している。特許文献2は、シリコンから成る2枚のレンズで構成された光学系)を開示している。この他、カルコゲナイド又はセレン化亜鉛から成るレンズとシリコン、ガリウムヒ素、ゲルマニウム、カルコゲナイドの何れか一つから成るレンズとで構成された2枚のレンズよりなる光学系を開示している。また、特許文献3は、シリコンから成る1枚のレンズとカルコゲナイドから成る2枚のレンズよりなる3枚のレンズで構成された光学系を開示している。   Patent Document 1 discloses an optical system composed of two lenses made of germanium or two lenses made of silicon. Patent Document 2 discloses an optical system composed of two lenses made of silicon. In addition, there is disclosed an optical system composed of two lenses composed of a lens made of chalcogenide or zinc selenide and a lens made of any one of silicon, gallium arsenide, germanium and chalcogenide. Patent Document 3 discloses an optical system including three lenses including one lens made of silicon and two lenses made of chalcogenide.

特開2000−75203号公報JP 2000-75203 A 米国特許第9007683号US Patent No. 9007683 特開2017−90786号公報JP 2017-90786 A

カルコゲナイド、セレン化亜鉛、硫化亜鉛は人体に与える影響が大きい。そして、低屈折率高分散であるセレン化亜鉛や硫化亜鉛等を使用して高い解像力の光学系を構成するためには、色収差や像面湾曲等の各収差の補正のために、多くのレンズが必要になる。また、ゲルマニウムは希少金属であるため、ゲルマニウムから成るレンズのみで光学系を構成することは困難である。   Chalcogenides, zinc selenide, and zinc sulfide have a large effect on the human body. In order to construct an optical system with high resolving power using zinc selenide, zinc sulfide or the like having a low refractive index and high dispersion, many lenses are used for correcting various aberrations such as chromatic aberration and curvature of field. Is required. Further, since germanium is a rare metal, it is difficult to construct an optical system with only lenses made of germanium.

本発明は、赤外域において高い光学性能が容易に得られる光学系の提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide an optical system in which high optical performance can be easily obtained in the infrared region.

本発明の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第1レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第2レンズを有し、
前記第1レンズはシリコン材料から成り、
前記第2レンズはシリコン材料又はゲルマニウム材料から成り、
全系の焦点距離をf、前記第1レンズと前記第2レンズの光軸上の間隔をDとするとき、
0.90<D/f<2.00
なる条件式を満たすことを特徴としている。
The optical system of the present invention is arranged in order from the object side to the image side, a first lens having a meniscus positive refractive power with a convex surface facing the object side, and a meniscus positive refraction with the convex surface facing the object side. Having a second lens of force,
The first lens is made of a silicon material,
The second lens is made of a silicon material or a germanium material,
When the focal length of the entire system is f and the distance on the optical axis between the first lens and the second lens is D,
0.90 <D / f <2.00
It is characterized by satisfying the following conditional expression.

本発明によれば、簡易なレンズ構成で、しかも赤外域において高い光学性能が容易に得られる光学系が得られる。   According to the present invention, it is possible to obtain an optical system that has a simple lens configuration and can easily obtain high optical performance in the infrared region.

実施例1のレンズ断面図Lens sectional view of Example 1 実施例1のMTFと縦収差図MTF and longitudinal aberration diagram of Example 1 実施例2のレンズ断面図Lens sectional view of Example 2 実施例2のMTFと縦収差図MTF and longitudinal aberration diagram of Example 2 実施例3のレンズ断面図Lens sectional view of Example 3 実施例3のMTFと縦収差図MTF and longitudinal aberration diagram of Example 3 実施例4のレンズ断面図Lens sectional view of Example 4 実施例4のMTFと縦収差図MTF and longitudinal aberration diagram of Example 4 実施例5のレンズ断面図Lens sectional view of Example 5 実施例5のMTFと縦収差図MTF and longitudinal aberration diagram of Example 5 実施例6のレンズ断面図Lens sectional view of Example 6 実施例6のMTFと縦収差図MTF and longitudinal aberration diagram of Example 6 実施例7のレンズ断面図Lens sectional view of Example 7 実施例7のMTFと縦収差図MTF and longitudinal aberration diagram of Example 7 実施例8のレンズ断面図Lens cross section of Example 8 実施例8のMTFと縦収差図MTF and longitudinal aberration diagram of Example 8 実施例9のレンズ断面図Lens sectional view of Example 9 実施例9のMTFと縦収差図MTF and longitudinal aberration diagram of Example 9 実施例10のレンズ断面図Lens sectional view of Example 10 実施例10のMTFと縦収差図MTF and longitudinal aberration diagram of Example 10 実施形態の撮像装置の要部概略図Schematic diagram of main parts of an imaging apparatus according to an embodiment

本発明の各実施例に係る光学系の構成について説明する。各実施例の光学系は、波長が8μm〜13μmの赤外線を用いて赤外像を結像する赤外用の光学系である。各実施例の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第1レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第2レンズを有する。また、本発明の撮像装置は、光学系と該光学系により形成される像を受光する撮像素子(赤外線センサ)とを有している。   The configuration of the optical system according to each embodiment of the present invention will be described. The optical system of each embodiment is an infrared optical system that forms an infrared image using infrared rays having a wavelength of 8 μm to 13 μm. The optical system of each embodiment is arranged in order from the object side to the image side, the first lens having a positive meniscus power having a convex surface facing the object side, and the positive meniscus shape having a convex surface facing the object side. A second lens having refractive power is included. The imaging apparatus of the present invention includes an optical system and an imaging element (infrared sensor) that receives an image formed by the optical system.

図1は本発明の光学系の実施例1のレンズ断面図である。図2(A)、(B)はそれぞれ実施例1の光学系に係るMTF図と縦収差図である。   FIG. 1 is a lens cross-sectional view of an optical system according to Example 1 of the present invention. 2A and 2B are an MTF diagram and a longitudinal aberration diagram, respectively, relating to the optical system of Example 1. FIG.

図3は本発明の光学系の実施例2のレンズ断面図である。図4(A)、(B)はそれぞれ実施例2の光学系に係るMTF図と縦収差図である。   FIG. 3 is a lens sectional view of Example 2 of the optical system of the present invention. 4A and 4B are an MTF diagram and a longitudinal aberration diagram, respectively, relating to the optical system of Example 2. FIG.

図5は本発明の光学系の実施例3のレンズ断面図である。図6(A)、(B)はそれぞれ実施例3の光学系に係るMTF図と縦収差図である。   FIG. 5 is a lens sectional view of Example 3 of the optical system according to the present invention. 6A and 6B are an MTF diagram and a longitudinal aberration diagram, respectively, relating to the optical system of Example 3. FIG.

図7は本発明の光学系の実施例4のレンズ断面図である。図8(A)、(B)はそれぞれ実施例4の光学系に係るMTF図と縦収差図である。   FIG. 7 is a lens sectional view of Example 4 of the optical system according to the present invention. 8A and 8B are an MTF diagram and a longitudinal aberration diagram, respectively, according to the optical system of Example 4. FIG.

図9は本発明の光学系の実施例5のレンズ断面図である。図10(A)、(B)はそれぞれ実施例5の光学系に係るMTF図と縦収差図である。   FIG. 9 is a lens sectional view of Example 5 of the optical system according to the present invention. 10A and 10B are an MTF diagram and a longitudinal aberration diagram, respectively, relating to the optical system of Example 5. FIG.

図11は本発明の光学系の実施例6のレンズ断面図である。図12(A)、(B)はそれぞれ実施例6の光学系に係るMTF図と縦収差図である。   FIG. 11 is a lens sectional view of Example 6 of the optical system according to the present invention. 12A and 12B are an MTF diagram and a longitudinal aberration diagram, respectively, relating to the optical system of Example 6. FIG.

図13は本発明の光学系の実施例7のレンズ断面図である。図14(A)、(B)はそれぞれ実施例7の光学系に係るMTF図と縦収差図である。   FIG. 13 is a lens sectional view of Example 7 of the optical system according to the present invention. 14A and 14B are an MTF diagram and a longitudinal aberration diagram, respectively, according to the optical system of Example 7. FIG.

図15は本発明の光学系の実施例8のレンズ断面図である。図16(A)、(B)はそれぞれ実施例8の光学系に係るMTF図と縦収差図である。   FIG. 15 is a lens cross section of Example 8 of the optical system according to the present invention. FIGS. 16A and 16B are an MTF diagram and a longitudinal aberration diagram, respectively, according to the optical system of Example 8. FIGS.

図17は本発明の光学系の実施例9のレンズ断面図である。図18(A)、(B)はそれぞれ実施例9の光学系に係るMTF図と縦収差図である。   FIG. 17 is a lens cross section of Example 9 of the optical system according to the present invention. 18A and 18B are an MTF diagram and a longitudinal aberration diagram, respectively, according to the optical system of Example 9. FIG.

図19は本発明の光学系の実施例10のレンズ断面図である。図20(A)、(B)はそれぞれ実施例10の光学系に係るMTF図と縦収差図である。   FIG. 19 is a lens cross-sectional view of Example 10 of the optical system according to the present invention. FIGS. 20A and 20B are an MTF diagram and a longitudinal aberration diagram according to the optical system of Example 10, respectively.

図21は本発明の撮像装置の要部概略図である。   FIG. 21 is a schematic diagram of a main part of the imaging apparatus of the present invention.

レンズ断面図において左方が物体側(前方)で、右方が像側(後方)である。L0は光学系である。L11、L21、L31、L41、L51、L61,L71、L81、L91、L101は各々第1レンズである。L12、L22、L32、L42、L52、L62,L72、L82、L92、L102は各々第2レンズである。L63,L73、L83、L93、L103は各々第3レンズである。L104は第4レンズである。S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10は各々開口絞り(絞り)である。   In the lens cross-sectional view, the left side is the object side (front), and the right side is the image side (rear). L0 is an optical system. L11, L21, L31, L41, L51, L61, L71, L81, L91, and L101 are each a first lens. L12, L22, L32, L42, L52, L62, L72, L82, L92, and L102 are second lenses. L63, L73, L83, L93, and L103 are each a third lens. L104 is a fourth lens. S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, and S10 are each an aperture stop (stop).

CG1、CG2、CG3、CG4、CG5、CG6、CG7、CG8、CG9、CG10は各々カバーガラスである。IM1、IM2、IM3、IM4、IM5、IM6、IM7、IM8、IM9、IM10は各々赤外線センサ(撮像素子)である。   CG1, CG2, CG3, CG4, CG5, CG6, CG7, CG8, CG9, and CG10 are cover glasses. Each of IM1, IM2, IM3, IM4, IM5, IM6, IM7, IM8, IM9, and IM10 is an infrared sensor (imaging device).

球面収差図において縦軸は瞳位置である。実線は波長13μm、点線は波長8μmの球面収差を示す。非点収差図において縦軸は像高である。S1は波長13μmのサジタル像面、T1は波長13μmのメリディオナル像面である。S2は波長8μmのサジタル像面、T2は波長8μmのメリディオナル像面である。歪曲収差において縦軸は像高である。歪曲収差は波長13μmについて示している。   In the spherical aberration diagram, the vertical axis represents the pupil position. The solid line indicates spherical aberration with a wavelength of 13 μm, and the dotted line indicates a spherical aberration with a wavelength of 8 μm. In the astigmatism diagram, the vertical axis represents the image height. S1 is a sagittal image plane having a wavelength of 13 μm, and T1 is a meridional image plane having a wavelength of 13 μm. S2 is a sagittal image plane having a wavelength of 8 μm, and T2 is a meridional image plane having a wavelength of 8 μm. In the distortion aberration, the vertical axis represents the image height. Distortion is shown for a wavelength of 13 μm.

従来、例えば車載カメラや監視カメラのようなアプリケーションでは、明るいFナンバーで全系が小型で、かつ高い解像力の赤外用の光学系が要望されている。赤外用の材料として、ゲルマニウム(Ge)とシリコン(Si)は他の赤外線用の材料に比べ高屈折率低分散であるため、少ないレンズ枚数で高い解像力の赤外用光学系を構成することが容易である。   2. Description of the Related Art Conventionally, in applications such as in-vehicle cameras and surveillance cameras, there has been a demand for an infrared optical system with a bright F number, a small entire system, and high resolution. As infrared materials, germanium (Ge) and silicon (Si) have higher refractive index and lower dispersion than other infrared materials, making it easy to construct an infrared optical system with high resolution with a small number of lenses. It is.

赤外用の光学系においては、可視域光学系と同じように諸収差のうち、例えば色収差、球面収差、像面湾曲等の諸収差を良好に補正しないと高い結像性能を得るのが困難になる。赤外用の光学系において高い結像性能を得るためにはレンズ構成、例えばレンズの数やレンズの材料、屈折力配置等を適切に設定することが重要になってくる。   In the infrared optical system, it is difficult to obtain high imaging performance unless various aberrations such as chromatic aberration, spherical aberration, and field curvature are corrected well, as in the visible optical system. Become. In order to obtain high imaging performance in an infrared optical system, it is important to appropriately set the lens configuration, for example, the number of lenses, lens materials, refractive power arrangement, and the like.

本発明の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第1レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第2レンズを有する。第1レンズはシリコン材料から成り、第2レンズはシリコン材料又はゲルマニウム材料からなる。   The optical system of the present invention is arranged in order from the object side to the image side, a first lens having a meniscus positive refractive power with a convex surface facing the object side, and a meniscus positive refraction with the convex surface facing the object side. Having a second lens of force. The first lens is made of a silicon material, and the second lens is made of a silicon material or a germanium material.

この他、本発明の光学系は、第1レンズと第2レンズより構成され、第2レンズはゲルマニウム材料から成る。   In addition, the optical system of the present invention includes a first lens and a second lens, and the second lens is made of a germanium material.

この他、本発明の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、第1レンズ、第2レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力の第3レンズより構成され、第3レンズはシリコン材料又はゲルマニウム材料から成る。   In addition, the optical system of the present invention includes a first lens, a second lens, and a third lens having a positive refractive power with a convex surface facing the object side, arranged in order from the object side to the image side. The lens is made of silicon material or germanium material.

この他、本発明の光学系は、物体側から像側へ順に配置された、第1レンズ、第2レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力の第3レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力の第4レンズ、より構成される。そして第4レンズはシリコン材料又はゲルマニウム材料から成る。   In addition, the optical system of the present invention includes a first lens, a second lens, a third lens having a positive refractive power with a convex surface facing the object side, and a convex surface facing the object side. A fourth lens having a positive refractive power directed toward the lens. The fourth lens is made of a silicon material or a germanium material.

尚、各実施例におい使用されているシリコンやゲルマニウムは多少の不純物を含んだものであっても良い。   In addition, the silicon and germanium used in each embodiment may contain some impurities.

本発明の赤外用の光学系L0において、結像性能を良好にするために、次の構成をとっている。   In the infrared optical system L0 of the present invention, the following configuration is adopted in order to improve the imaging performance.

物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第1レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第2レンズを有する。第1レンズはシリコン材料から成り、第2レンズはシリコン材料又はゲルマニウム材料から成る。全系の焦点距離をf、第1レンズと第2レンズの光軸上の間隔をDとする。このとき、
0.90<D/f<2.00 ・・・(1)
なる条件式を満たす。
A first lens having a meniscus positive refractive power and having a convex surface facing the object side and a second lens having a meniscus positive refractive power having a convex surface facing the object side are arranged in order from the object side to the image side. . The first lens is made of a silicon material, and the second lens is made of a silicon material or a germanium material. Let f be the focal length of the entire system, and D be the distance on the optical axis between the first lens and the second lens. At this time,
0.90 <D / f <2.00 (1)
This satisfies the conditional expression

条件式(1)は各実施例がシリコンを材料とする第1レンズのレンズ厚さを薄く維持しつつ、色収差や球面収差、像面湾曲等の諸収差を良好に補正し、高い光学性能を有する赤外用の光学系を得るためのものである。条件式(1)の上限値、又は下限値を超えると、像面湾曲と球面収差の補正バランスが崩れ、光学性能が低下してくる。   Conditional expression (1) corrects various aberrations such as chromatic aberration, spherical aberration, curvature of field and the like while maintaining the lens thickness of the first lens made of silicon as a thin material in each embodiment, and achieves high optical performance. It is for obtaining the optical system for infrared which has. When the upper limit value or lower limit value of conditional expression (1) is exceeded, the correction balance between curvature of field and spherical aberration is lost, and the optical performance deteriorates.

更に好ましくは条件式(1)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。
0.90<D/f<1.65 ・・・(1a)
More preferably, the numerical range of conditional expression (1) is set as follows.
0.90 <D / f <1.65 (1a)

また各実施例における赤外用の光学系においては、第1レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズよりなり、第2レンズは物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正レンズより構成している。第2レンズを物体面に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズにすると、その凹面による作用で非点収差の補正が困難になる。各実施例では第1レンズと第2レンズを前述の如く構成している。これによれば、明るいFナンバーで解像力が高い赤外用の光学系が容易に得られる。   In the infrared optical system in each embodiment, the first lens is a meniscus positive lens having a convex surface facing the object side, and the second lens is a meniscus positive lens having a convex surface facing the object side. doing. If the second lens is a meniscus positive lens with the concave surface facing the object surface, it is difficult to correct astigmatism due to the effect of the concave surface. In each embodiment, the first lens and the second lens are configured as described above. According to this, an infrared optical system having a bright F number and high resolving power can be easily obtained.

各実施例のレンズ構成について説明する。一般的な撮像レンズでは、色収差を補正するために、(1X)式を満たすようなレンズ構成をとっている。(1X)式のf1は第1レンズの焦点距離、f2は第2レンズの焦点距離、fiは第iレンズの焦点距離、ν1は第1レンズの材料の分散値(アッベ数)、ν2は第2レンズの材料の分散値、νiは第iレンズの材料の分散値を示す。   The lens configuration of each example will be described. A general imaging lens has a lens configuration that satisfies the expression (1X) in order to correct chromatic aberration. In the formula (1X), f1 is the focal length of the first lens, f2 is the focal length of the second lens, fi is the focal length of the i-th lens, ν1 is the dispersion value (Abbe number) of the material of the first lens, and ν2 is the first The dispersion value of the material of the two lenses, νi, the dispersion value of the material of the i-th lens.

通常、レンズの材料の分散値は正であるため、色収差を低減するためには片方のレンズの焦点距離を負にすることが好ましい。そのため、色収差を補正するレンズ構成は多く場合、正レンズと負レンズを組合せたレンズ構成になる。   Usually, since the dispersion value of the lens material is positive, it is preferable to make the focal length of one lens negative in order to reduce chromatic aberration. Therefore, in many cases, the lens configuration for correcting chromatic aberration is a lens configuration combining a positive lens and a negative lens.

また、像面湾曲を補正するためには、ペッツバール和を小さくする下記の(2X)式の条件を満たすレンズ構成が必要になる。ペッツバール和は像面湾曲と相関があるため、ペッツバール和を小さくすることで像面湾曲を小さくすることができる。   Further, in order to correct the curvature of field, a lens configuration that satisfies the following formula (2X) that reduces the Petzval sum is required. Since the Petzval sum correlates with the curvature of field, the curvature of field can be reduced by reducing the Petzval sum.

(2X)式のf1は第1レンズの焦点距離、f2は第2レンズの焦点距離、fiを第iレンズの焦点距離、n1は第1レンズの材料の屈折率、n2は第2レンズの材料の屈折率、niは第iレンズの材料の屈折率を示す。   In formula (2X), f1 is the focal length of the first lens, f2 is the focal length of the second lens, fi is the focal length of the i-th lens, n1 is the refractive index of the material of the first lens, and n2 is the material of the second lens. N i represents the refractive index of the material of the i-th lens.

一般的なレンズの材料の屈折率は正であるため、ペッツバール和を低減するためには片方のレンズの焦点距離を負にすることが好ましい。そのため、像面湾曲を補正するレンズ構成は多くの場合、正レンズと負レンズを組合せたレンズ構成になる。   Since the refractive index of a general lens material is positive, it is preferable to make the focal length of one lens negative in order to reduce the Petzval sum. Therefore, in many cases, the lens configuration for correcting curvature of field is a lens configuration in which a positive lens and a negative lens are combined.

しかし、レンズの材料の屈折率n1、n2、niが非常に大きく、またレンズの材料の分散値ν1、ν2、νiが非常に大きい場合、必ずしも正レンズと負レンズの組合せにする必要がない場合がある。   However, when the refractive index n1, n2, ni of the lens material is very large and the dispersion values ν1, ν2, νi of the lens material are very large, it is not always necessary to use a combination of a positive lens and a negative lens. There is.

表21は赤外線を透過する代表的な材料の屈折率N10及び分散値ν10を示す。表21中の屈折率N10は波長10μmにおける屈折率、分散値ν10は後述する(3X)式により定義した数値である。   Table 21 shows a refractive index N10 and a dispersion value ν10 of a typical material that transmits infrared rays. In Table 21, the refractive index N10 is a refractive index at a wavelength of 10 μm, and the dispersion value ν10 is a numerical value defined by the formula (3X) described later.

一般的に、分散値は数値が大きいほど波長による屈折率の変化(分散)が小さいことを意味している。(3X)式中のN8は波長8μmでの屈折率、N12は波長12μmでの屈折率である。各社の硝材メーカーによって数値が若干個異なるため、ここではおおよその数値として記載する。表21に示すように、赤外線においてセレン化亜鉛(ZnSe)、硫化亜鉛(ZnS)は屈折率が2程度であり、分散値も20〜60程度である。カルコゲナイドは屈折率が2.5程度、分散が109である。   In general, the larger the dispersion value, the smaller the change (dispersion) in the refractive index due to wavelength. In the formula (3X), N8 is a refractive index at a wavelength of 8 μm, and N12 is a refractive index at a wavelength of 12 μm. Since the numerical values differ slightly depending on the glass material manufacturer of each company, it is described here as an approximate value. As shown in Table 21, in the infrared, zinc selenide (ZnSe) and zinc sulfide (ZnS) have a refractive index of about 2 and a dispersion value of about 20-60. Chalcogenide has a refractive index of about 2.5 and a dispersion of 109.

このカルコゲナイドはセレン化亜鉛(ZnSe)や硫化亜鉛(ZnS)に比べ低分散ではあるが、第1レンズの材料として選択した場合は色収差が大きく発生してしまい、良好な結像性能を得ることが難しい。   This chalcogenide has a lower dispersion than zinc selenide (ZnSe) or zinc sulfide (ZnS), but when selected as the material of the first lens, chromatic aberration is greatly generated, and good imaging performance can be obtained. difficult.

色収差の補正や像面湾曲の補正のためには、正レンズと負レンズの組合せが一般的であるが、ゲルマニウム(Ge)やシリコン(Si)の場合、屈折率が非常に大きく(高く)、分散も非常に小さい。そのため(1X)式と(2X)式から明らかなように、第1レンズ、第2レンズのそれぞれで色収差やペッツバール和が小さくなる。   For correction of chromatic aberration and correction of field curvature, a combination of a positive lens and a negative lens is common, but in the case of germanium (Ge) or silicon (Si), the refractive index is very large (high), The variance is also very small. Therefore, as is clear from the equations (1X) and (2X), chromatic aberration and Petzval sum are reduced in each of the first lens and the second lens.

つまり、ゲルマニウム(Ge)やシリコン(Si)を使用した場合、色収差の補正と像面湾曲の補正のために、必ずしも正レンズと負レンズの組合せである必要性はなく、少ないレンズ枚数で良好な結像性能が得られる。また、ゲルマニウム(Ge)とシリコン(Si)は人体に影響が少ないため、レンズが破損した場合でも人体や環境への影響は少ない。   That is, when germanium (Ge) or silicon (Si) is used, it is not always necessary to use a combination of a positive lens and a negative lens in order to correct chromatic aberration and curvature of field. Imaging performance is obtained. Further, since germanium (Ge) and silicon (Si) have little influence on the human body, even when the lens is damaged, there is little influence on the human body and the environment.

赤外線カメラでは熱情報を高精度に得るために、赤外用の光学系のFナンバーは1.5以下にすることが多い。Fナンバーの明るい赤外用の光学系で良好な結像性能を得るためには、レンズの瞳径に比例する球面収差を補正することが重要になる。これにより、球面収差量を分担させて補正することが有用になるため、赤外用の光学系の材料をゲルマニウム(Ge)やシリコン(Si)としたとき、正レンズと正レンズの組合せが良くなる。   In order to obtain thermal information with high accuracy in an infrared camera, the F number of an infrared optical system is often set to 1.5 or less. In order to obtain good imaging performance with an F-number bright infrared optical system, it is important to correct spherical aberration proportional to the pupil diameter of the lens. This makes it useful to share and correct the amount of spherical aberration. Therefore, when the material of the infrared optical system is germanium (Ge) or silicon (Si), the combination of the positive lens and the positive lens is improved. .

さらに、前記の収差補正作用に加えて、第1レンズをメニスカス形状、第2レンズをメニスカス形状にすることで高い透過率を確保しつつ、収差補正を良好に行った赤外用の光学系を得ている。第1レンズと第2レンズのメニスカス形状の屈折面により緩やかに光束を収斂することで球面収差の発生量を抑え、シリコン(Si)を材料とする第1レンズのレンズ厚さを薄くして、シリコンによる透過率の低下を軽減している。   Further, in addition to the above-described aberration correction action, an infrared optical system in which aberration correction is satisfactorily obtained while securing high transmittance by making the first lens a meniscus shape and the second lens a meniscus shape is obtained. ing. The amount of spherical aberration is suppressed by gently converging the light flux by the meniscus refracting surfaces of the first lens and the second lens, and the lens thickness of the first lens made of silicon (Si) is reduced. The reduction in transmittance due to silicon is reduced.

各実施例の光学系において更に好ましくは次の条件式のうち1つ以上を満足するのが良い。第1レンズの焦点距離をf1、第2レンズの焦点距離をf2とする。第1レンズのレンズ厚さをt1とする。また本発明に係る光学系が第2レンズの像側に第2レンズに隣接して正の屈折力の第3レンズを有するとき、第3レンズの焦点距離をf3とする。このとき、次の条件式のうち1つ以上を満足するのが良い。   In the optical system of each embodiment, it is more preferable to satisfy one or more of the following conditional expressions. The focal length of the first lens is f1, and the focal length of the second lens is f2. Let the lens thickness of the first lens be t1. When the optical system according to the present invention has a third lens having a positive refractive power adjacent to the second lens on the image side of the second lens, the focal length of the third lens is f3. At this time, one or more of the following conditional expressions should be satisfied.

0.1<f2/f1<3.0 ・・・(2)
1.0<f1/f<6.0 ・・・(3)
0.5<f2/f<6.0 ・・・(4)
0.001<t1/f1<0.065 ・・・(5)
0.1<f3/f2<2.0 ・・・(6)
0.1<f3/f<3.0 ・・・(7)
0.1 <f2 / f1 <3.0 (2)
1.0 <f1 / f <6.0 (3)
0.5 <f2 / f <6.0 (4)
0.001 <t1 / f1 <0.065 (5)
0.1 <f3 / f2 <2.0 (6)
0.1 <f3 / f <3.0 (7)

次に前述の各条件式の技術的意味について説明する。条件式(2)乃至(4)は第1レンズと第2レンズの屈折力のバランスを適切に設定し、主に像面湾曲の発生を軽減するためのものである。条件式(2)乃至(4)の数値範囲から外れると、像面湾曲の補正が不足または過剰になり、結像性能が低下するので良くない。条件式(5)はレンズ口径の大きい第1レンズは厚さと、第1レンズの焦点距離の比に関する。   Next, the technical meaning of each conditional expression described above will be described. Conditional expressions (2) to (4) are for setting the balance of the refractive powers of the first lens and the second lens appropriately and mainly reducing the occurrence of field curvature. A deviation from the numerical range of the conditional expressions (2) to (4) is not good because the correction of the field curvature is insufficient or excessive, and the imaging performance deteriorates. Conditional expression (5) relates to the ratio between the thickness of the first lens having a large lens aperture and the focal length of the first lens.

条件式(5)は、第1レンズと第2レンズで緩やかに光束を収斂させることで球面収差の発生量を抑え、シリコン(Si)を材料とする第1レンズのレンズ厚さを抑えて、高い透過率を確保するためのものである。この条件式(5)の数値範囲から外れると、球面収差を補正しつつレンズの厚さにより透過率が低下するため良くない。   Conditional expression (5) suppresses the generation amount of spherical aberration by gently converging the light flux between the first lens and the second lens, and suppresses the lens thickness of the first lens made of silicon (Si). This is to ensure high transmittance. If it is out of the numerical range of the conditional expression (5), the transmittance is lowered by the lens thickness while correcting the spherical aberration, which is not good.

条件式(6)、(7)は光学系全体を3枚以上のレンズで構成するときの第2レンズと第3レンズの屈折力のバランスを適切に設定しつつ、各レンズから収差発生量を軽減するためのものである。条件式(6)、(7)の数値範囲を外れると、第1レンズ、第2レンズ、第3レンズで緩やかに光束を収斂させるのが困難となり、各レンズからの収差の発生量が増加するので良くない。特に条件式(6)、(7)の数値範囲から外れると、各レンズから球面収差が多く発生して、結像性能が低下するので良くない。更に好ましくは条件式(2)乃至(7)の数値範囲を次の如く設定するのが良い。   Conditional expressions (6) and (7) show the amount of aberration generated from each lens while appropriately setting the balance of the refractive power of the second lens and the third lens when the entire optical system is composed of three or more lenses. It is for mitigating. If the numerical ranges of conditional expressions (6) and (7) are not met, it will be difficult to converge the light beam gently with the first lens, the second lens, and the third lens, and the amount of aberration generated from each lens will increase. So not good. In particular, if the numerical values out of the conditional expressions (6) and (7) are deviated, a large amount of spherical aberration occurs from each lens, and the imaging performance deteriorates. More preferably, the numerical ranges of the conditional expressions (2) to (7) are set as follows.

0.2<f2/f1<1.5 ・・・(2a)
1.5<f1/f<5.0 ・・・(3a)
0.7<f2/f<4.0 ・・・(4a)
0.01<t1/f1<0.05 ・・・(5a)
0.15<f3/f2<1.00 ・・・(6a)
0.5<f3/f<2.5 ・・・(7a)
0.2 <f2 / f1 <1.5 (2a)
1.5 <f1 / f <5.0 (3a)
0.7 <f2 / f <4.0 (4a)
0.01 <t1 / f1 <0.05 (5a)
0.15 <f3 / f2 <1.00 (6a)
0.5 <f3 / f <2.5 (7a)

Fナンバーを明るくしたことにより、少ないレンズ枚数では高次の球面収差の収差や像面湾曲の補正が困難になる。そのため、各レンズ形状に少なくとも1面の非球面形状を採用することが好ましい。   By increasing the F-number, it is difficult to correct high-order spherical aberration and field curvature with a small number of lenses. Therefore, it is preferable to adopt at least one aspherical shape for each lens shape.

次に各実施例の赤外用の光学系L0のレンズ構成について説明する。
[実施例1]
図1は実施例1に係る光学系L0のレンズ断面図である。実施例1は焦点距離25mm、Fナンバー1.0の光学系である。実施例1の光学系L0は物体から像側へ順に、配置されたシリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第1レンズL11、開口絞りS1、ゲルマニウム(Ge)材料よりなる正の屈折力の第2レンズL12より構成される。以下、全ての実施例において、ゲルマニウムやシリコンの材料が単結晶または多結晶材であっても良い。また多少の不純物を含んでいても良い。
Next, the lens configuration of the infrared optical system L0 in each embodiment will be described.
[Example 1]
FIG. 1 is a lens cross-sectional view of the optical system L0 according to the first embodiment. Example 1 is an optical system having a focal length of 25 mm and an F number of 1.0. The optical system L0 according to the first exemplary embodiment is arranged in order from the object to the image side, the first lens L11 having a positive refractive power made of a silicon (Si) material, an aperture stop S1, and a positive refractive power made of a germanium (Ge) material. The second lens L12. Hereinafter, in all of the embodiments, the material of germanium or silicon may be a single crystal or a polycrystalline material. Moreover, some impurities may be included.

物体から放射され、光学系L0で導光された赤外波長域(8〜13μm)の光束はカバーガラスCG1を透過して赤外線センサIM1上で結像する。因みに、第1レンズL11と物体との間にカバーガラスを設けた場合や赤外線センサIM1のカバーガラスCG1の材料がゲルマニウム(Ge)以外の赤外線用の材料でも本実施例の効果は得られる。実施例1の光学系の数値データを表1に示す。表1における各光学面の曲率半径及び間隔の単位はmmである。   A light beam in the infrared wavelength region (8 to 13 μm) emitted from the object and guided by the optical system L0 passes through the cover glass CG1 and forms an image on the infrared sensor IM1. Incidentally, even when a cover glass is provided between the first lens L11 and the object, or even when the material of the cover glass CG1 of the infrared sensor IM1 is an infrared material other than germanium (Ge), the effect of this embodiment can be obtained. Table 1 shows numerical data of the optical system of Example 1. The unit of curvature radius and interval of each optical surface in Table 1 is mm.

表2に実施例1の光学系L0の非球面の非球面形状データを示す。非球面形状は後述する(4X)式で表している。   Table 2 shows aspherical shape data of the aspherical surface of the optical system L0 of Example 1. The aspherical shape is represented by the formula (4X) described later.

図2(A)は実施例1のMTF図である。一般的な赤外線センサのピクセルピッチは数十ミクロンである。例としてピクセルピッチが17μmの赤外線センサを使用することを想定すると、ナイキスト周波数は約30lp/mmとなる。このナイキスト周波数で被写体を解像するためには、経験的にMTF値が30%以上あれば良い。図2(A)中の点11は実施例1の30lp/mmの周波数におけるMTF値であり、その数値は44%である。赤外線センサIM1のナイキスト周波数においてMTF値が30%以上であるため結像性能は良好であることがわかる。   FIG. 2A is an MTF diagram of the first embodiment. A typical infrared sensor has a pixel pitch of several tens of microns. Assuming that an infrared sensor having a pixel pitch of 17 μm is used as an example, the Nyquist frequency is about 30 lp / mm. In order to resolve the subject at this Nyquist frequency, an MTF value of 30% or more is empirically required. Point 11 in FIG. 2A is the MTF value at a frequency of 30 lp / mm in Example 1, and the value is 44%. It can be seen that the imaging performance is good because the MTF value is 30% or more at the Nyquist frequency of the infrared sensor IM1.

図2(B)に実施例1の縦収差を示す。図2(B)に示すように、球面収差、像面湾曲、色収差が良く補正されていることがわかる。   FIG. 2 (B) shows the longitudinal aberration of Example 1. FIG. As shown in FIG. 2B, it can be seen that spherical aberration, field curvature, and chromatic aberration are well corrected.

光学的な条件から、赤外用の光学系は材料にゲルマニウム(Ge)とシリコン(Si)を使用した正レンズと正レンズの組合せが良いことを示した。ゲルマニウム(Ge)は希少金属である。一方、シリコン(Si)は安易に入手できる。また、透過率の観点ではシリコン(Si)は化学的な要因で厚さに対する透過率の減衰が大きい。よって、材料にゲルマニウム(Ge)のみを使用した正レンズと正レンズの組合せのレンズ構成は製造が難しくなる傾向がある。   From the optical conditions, it was shown that a combination of a positive lens and a positive lens using germanium (Ge) and silicon (Si) as materials is good for the infrared optical system. Germanium (Ge) is a rare metal. On the other hand, silicon (Si) can be easily obtained. From the viewpoint of transmittance, silicon (Si) has a large attenuation of transmittance with respect to thickness due to a chemical factor. Therefore, a lens configuration of a combination of a positive lens and a positive lens using only germanium (Ge) as a material tends to be difficult to manufacture.

一方、シリコン(Si)のみを使用した正レンズと正レンズの組合せは、球面収差の補正のために所定の厚さが必要になり、透過率が低下する。さらに、レンズの口径は物体側に比べて像側の方が小さくなる。このため、第1レンズの材料はシリコン(Si)、第2レンズの材料はゲルマニウム(Ge)を用いるのが好ましい。   On the other hand, a combination of a positive lens and a positive lens using only silicon (Si) requires a predetermined thickness for correcting spherical aberration, and the transmittance decreases. Furthermore, the aperture of the lens is smaller on the image side than on the object side. For this reason, it is preferable to use silicon (Si) as the material of the first lens and germanium (Ge) as the material of the second lens.

以上の実施例1の光学系L0は、シリコン(Si)を材料とする正の屈折力の第1レンズとゲルマニウム(Ge)を材料とする正の屈折力の第2レンズより構成している。これにより、結像性能や透過率等のバランスが取れた赤外用の光学系L0を構成している。   The optical system L0 according to the first embodiment includes the first lens having a positive refractive power made of silicon (Si) and the second lens having a positive refractive power made of germanium (Ge). Thus, an infrared optical system L0 having a balanced imaging performance and transmittance is configured.

[実施例2]
図3は実施例2に係る光学系L0のレンズ断面図である。実施例2は焦点距離25mm、Fナンバー1.0の光学系である。実施例2の光学系L0は物体から像側へ順に配置された、開口絞りS2、シリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第1レンズL21、ゲルマニウム(Ge)を材料とした正の屈折力の第2レンズL22より構成される。
[Example 2]
FIG. 3 is a lens cross-sectional view of the optical system L0 according to the second embodiment. Example 2 is an optical system having a focal length of 25 mm and an F number of 1.0. The optical system L0 of Example 2 is arranged in order from the object to the image side, and includes an aperture stop S2, a first lens L21 having a positive refractive power made of silicon (Si) material, and positive refraction made of germanium (Ge). The second lens L22 is composed of a force.

開口絞りS2の位置を物体側に配置したことにより、レンズの外径の小径化が図られるため、全系が、より小型化されている。物体から放射され、光学系L0で導光された赤外波長域(8〜13μm)の光束はカバーガラスCG2を透過して赤外線センサIM2上で結像する。実施例2の光学系L0の数値データを表3に示す。表3における各光学面の曲率半径及び間隔の単位はmmである。表4に実施例2の光学系L0の非球面の非球面形状データを示す。非球面形状は、実施例1と同様に(4X)式で表している。   By arranging the position of the aperture stop S2 on the object side, the outer diameter of the lens can be reduced, so that the entire system is further downsized. A light beam in the infrared wavelength region (8 to 13 μm) emitted from the object and guided by the optical system L0 passes through the cover glass CG2 and forms an image on the infrared sensor IM2. Table 3 shows numerical data of the optical system L0 of Example 2. The unit of the radius of curvature and spacing of each optical surface in Table 3 is mm. Table 4 shows aspherical shape data of the aspherical surface of the optical system L0 of Example 2. The aspherical shape is represented by the expression (4X) as in the first embodiment.

図4(A)は実施例2のMTF図である。図4(A)中の点21は実施例2の30lp/mmの周波数におけるMTF値であり、その数値は45%である。赤外線センサIM2のナイキスト周波数においてMTF値が30%以上であるため、結像性能は良好であることがわかる。図4(B)に実施例2の縦収差を示す。図4(B)に示すように、球面収差、像面湾曲、色収差が良く補正されていることがわかる。このように本実施例の光学系L0において、開口絞りの位置は光軸方向のどこにあっても良い。   FIG. 4A is an MTF diagram of the second embodiment. Point 21 in FIG. 4A is the MTF value at a frequency of 30 lp / mm in Example 2, and the value is 45%. Since the MTF value is 30% or more at the Nyquist frequency of the infrared sensor IM2, it can be seen that the imaging performance is good. FIG. 4B shows longitudinal aberrations of Example 2. As shown in FIG. 4B, it can be seen that spherical aberration, field curvature, and chromatic aberration are well corrected. Thus, in the optical system L0 of the present embodiment, the position of the aperture stop may be anywhere in the optical axis direction.

[実施例3]
図5は実施例3に係る光学系L0のレンズ断面図である。実施例3は焦点距離25mm、Fナンバー1.0の光学系である。実施例3の光学系L0は物体から像側へ順に配置された、シリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第1レンズL31、開口絞りS3、ゲルマニウム(Ge)材料よりなる正の屈折力の第2レンズL32より構成される。
[Example 3]
FIG. 5 is a lens cross-sectional view of the optical system L0 according to the third embodiment. Example 3 is an optical system having a focal length of 25 mm and an F number of 1.0. The optical system L0 of Example 3 is arranged in order from the object to the image side. The first lens L31 having a positive refractive power made of a silicon (Si) material, the aperture stop S3, and the positive refractive power made of a germanium (Ge) material. The second lens L32.

実施例3は実施例1に比べてバックフォーカスが短い。物体から放射され光学系L0で導光された遠赤外波長域(8〜13μm)の光束はカバーガラスCG3を透過して赤外線センサIM3上で結像する。実施例3の光学系L0の数値データを表5に示す。表5における各光学面の曲率半径及び間隔の単位はmmである。表6に実施例3の光学系L0の非球面の非球面形状データを示す。非球面形状は、実施例1と同様に(4X)式で表している。   The back focus of Example 3 is shorter than that of Example 1. A light beam in the far-infrared wavelength region (8 to 13 μm) emitted from the object and guided by the optical system L0 passes through the cover glass CG3 and forms an image on the infrared sensor IM3. Table 5 shows numerical data of the optical system L0 of Example 3. The unit of the radius of curvature and spacing of each optical surface in Table 5 is mm. Table 6 shows aspherical shape data of the aspherical surface of the optical system L0 of Example 3. The aspherical shape is represented by the expression (4X) as in the first embodiment.

図6(A)は実施例3のMTF図である。図6(A)中の点31は実施例3の30lp/mmの周波数におけるMTF値であり、その数値は53%である。赤外線センサIM3のナイキスト周波数においてMTF値が30%以上であるため、結像性能は良好であることがわかる。図6(B)に実施例3の縦収差を示す。図6(B)に示すように、球面収差、像面湾曲、色収差が良く補正されていることがわかる。   FIG. 6A is an MTF diagram of the third embodiment. A point 31 in FIG. 6A is the MTF value at a frequency of 30 lp / mm in Example 3, and the value is 53%. Since the MTF value is 30% or more at the Nyquist frequency of the infrared sensor IM3, it can be seen that the imaging performance is good. FIG. 6B shows longitudinal aberrations of Example 3. As shown in FIG. 6B, it can be seen that spherical aberration, field curvature, and chromatic aberration are well corrected.

[実施例4]
図7は実施例4に係る光学系L0のレンズ断面図である。実施例4は焦点距離40mm、Fナンバー1.0の光学系である。実施例4の光学系L0は物体から像側へ順に配置された、シリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第1レンズL41、開口絞りS4、ゲルマニウム(Ge)材料よりなる正の屈折力の第2レンズL42より構成される。
[Example 4]
FIG. 7 is a lens cross-sectional view of the optical system L0 according to the fourth embodiment. Example 4 is an optical system having a focal length of 40 mm and an F number of 1.0. The optical system L0 of Example 4 is arranged in order from the object to the image side. The first lens L41 having a positive refractive power made of a silicon (Si) material, the aperture stop S4, and the positive refractive power made of a germanium (Ge) material. The second lens L42.

物体から放射され、光学系L0で導光された赤外波長域(8〜13μm)の光束はカバーガラスCG4を透過して赤外線センサIM4上に結像する。実施例4の光学系L0の数値データを表7に示す。表7における各光学面の曲率半径及び間隔の単位はmmである。表8に実施例4の光学系L0の非球面の非球面形状データを示す。非球面形状は、実施例1と同様(4X)式で表している。   A light beam in the infrared wavelength region (8 to 13 μm) emitted from the object and guided by the optical system L0 passes through the cover glass CG4 and forms an image on the infrared sensor IM4. Table 7 shows numerical data of the optical system L0 of Example 4. The unit of curvature radius and interval of each optical surface in Table 7 is mm. Table 8 shows aspherical shape data of the aspherical surface of the optical system L0 of Example 4. The aspherical shape is represented by the (4X) equation as in the first embodiment.

図8(A)は実施例4のMTF図である。図8(A)中の点41は実施例2の30lp/mmの周波数におけるMTF値であり、その数値は52%である。赤外線センサIM4のナイキスト周波数においてMTF値が30%以上であるため結像性能は良好であることがわかる。図8(B)に実施例4の縦収差を示す。図8(B)に示すように、球面収差、像面湾曲、色収差が良く補正されていることがわかる。実施例4は実施例1よりも望遠型の焦点距離の光学系L0である。   FIG. 8A is an MTF diagram of the fourth embodiment. A point 41 in FIG. 8A is an MTF value at a frequency of 30 lp / mm in Example 2, and the value is 52%. Since the MTF value is 30% or more at the Nyquist frequency of the infrared sensor IM4, it can be seen that the imaging performance is good. FIG. 8B shows longitudinal aberrations of Example 4. As shown in FIG. 8B, it can be seen that spherical aberration, field curvature, and chromatic aberration are well corrected. The fourth embodiment is an optical system L0 having a telephoto focal length that is greater than that of the first embodiment.

[実施例5]
図9は実施例5に係る光学系L0のレンズ断面図である。実施例5は焦点距離20mm、Fナンバー1.0の光学系である。実施例5の光学系L0は物体から像側へ順に配置された、シリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第1レンズL51、開口絞りS5、ゲルマニウム(Ge)材料よりなる正の屈折力の第2レンズL52より構成される。
[Example 5]
FIG. 9 is a lens cross-sectional view of the optical system L0 according to the fifth embodiment. Example 5 is an optical system having a focal length of 20 mm and an F number of 1.0. The optical system L0 of Example 5 is arranged in order from the object to the image side. The first lens L51 having a positive refractive power made of a silicon (Si) material, the aperture stop S5, and the positive refractive power made of a germanium (Ge) material. The second lens L52.

実施例5は焦点距離を実施例1に比べて広画角化にしている。物体から放射され、光学系L0で導光された赤外波長域(8〜13μm)の光束はカバーガラスCG5を透過して赤外線センサIM5上に結像する。実施例5の光学系L0の数値データを表9に示す。表9における各光学面の曲率半径及び間隔の単位はmmである。表10に実施例5の光学系L0の非球面の非球面形状データを示す。非球面形状は、実施例1と同様(4X)式で表している。   In the fifth embodiment, the focal length is made wider than that in the first embodiment. A light beam in the infrared wavelength region (8 to 13 μm) emitted from the object and guided by the optical system L0 passes through the cover glass CG5 and forms an image on the infrared sensor IM5. Table 9 shows numerical data of the optical system L <b> 0 of Example 5. The unit of curvature radius and interval of each optical surface in Table 9 is mm. Table 10 shows aspherical shape data of the aspherical surface of the optical system L0 of Example 5. The aspherical shape is represented by the (4X) equation as in the first embodiment.

図10(A)は実施例5のMTF図である。図10(A)中の点51は実施例5の30lp/mmの周波数におけるMTF値であり、その数値は43%である。赤外線センサIM5のナイキスト周波数においてMTF値が30%以上であるため、結像性能は良好であることがわかる。図10(B)に実施例5の縦収差を示す。図10(B)に示すように、球面収差、像面湾曲、色収差が良く補正されていることがわかる。   FIG. 10A is an MTF diagram of Example 5. A point 51 in FIG. 10A is the MTF value at a frequency of 30 lp / mm in Example 5, and the value is 43%. Since the MTF value is 30% or more at the Nyquist frequency of the infrared sensor IM5, it can be seen that the imaging performance is good. FIG. 10B shows the longitudinal aberration of Example 5. As shown in FIG. 10B, it can be seen that spherical aberration, field curvature, and chromatic aberration are well corrected.

[実施例6]
図11は本発明の光学系L0の実施例6のレンズ断面図である。実施例6は焦点距離8mm、Fナンバー0.8の光学系である。
[Example 6]
FIG. 11 is a lens cross-sectional view of Example 6 of the optical system L0 of the present invention. Example 6 is an optical system having a focal length of 8 mm and an F number of 0.8.

実施例6の光学系L0は物体から像側へ順に配置された、次のレンズより構成している。シリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第1レンズL61、開口絞りS1、ゲルマニウム(Ge)材料よりなる正の屈折力の第2レンズL62、シリコン材料よりなる正の屈折力の第3レンズL13より構成される。第1レンズL61乃至第3レンズL63はいずれも物体側に凸面を向けたメニスカス形状よりなっている。   The optical system L0 of Example 6 includes the following lenses arranged in order from the object to the image side. First lens L61 having a positive refractive power made of silicon (Si) material, aperture stop S1, second lens L62 having a positive refractive power made of germanium (Ge) material, and third lens having a positive refractive power made of silicon material L13. Each of the first lens L61 to the third lens L63 has a meniscus shape with a convex surface facing the object side.

物体から放射され、光学系L0で導光された赤外波長域(8〜13μm)の光束はカバーガラスCG1を透過して赤外線センサIM1上で結像する。因みに、第1レンズL61と物体との間にカバーガラスを設けた場合や赤外線センサIM6のカバーガラスCG1の材料がゲルマニウム(Ge)以外の赤外線用の材料でも本実施例の効果は得られる。   A light beam in the infrared wavelength region (8 to 13 μm) emitted from the object and guided by the optical system L0 passes through the cover glass CG1 and forms an image on the infrared sensor IM1. Incidentally, the effect of this embodiment can be obtained when a cover glass is provided between the first lens L61 and the object, or when the material of the cover glass CG1 of the infrared sensor IM6 is an infrared material other than germanium (Ge).

実施例6の光学系L0の数値データを表11に示す。表10における各光学面の曲率半径及び間隔の単位はmmである。表12に実施例6の光学系L0の非球面の非球面形状データを示す。非球面形状は、実施例1と同様(4X)式で表している。   Table 11 shows numerical data of the optical system L0 of Example 6. The unit of the radius of curvature and the interval of each optical surface in Table 10 is mm. Table 12 shows aspherical shape data of the aspherical surface of the optical system L0 of Example 6. The aspherical shape is represented by the (4X) equation as in the first embodiment.

表11において、面番号は物体側から面の順番を示す。riは第i番目の光学面の曲率半径、diは第i番目と第(i+1)番目との間の間隔を示す。第1レンズL61、開口絞りS6、第2レンズL62、第3レンズL63、カバーガラスCG6の材料についても示している。これら表1、表2の表記は後述する各実施例においても同様である。   In Table 11, the surface number indicates the order of the surface from the object side. ri represents the radius of curvature of the i-th optical surface, and di represents the distance between the i-th and (i + 1) -th. The materials of the first lens L61, the aperture stop S6, the second lens L62, the third lens L63, and the cover glass CG6 are also shown. The notations in Tables 1 and 2 are the same in the examples described later.

図12(A)は実施例6のMTF図である。一般的な赤外線センサのピクセルピッチは数十ミクロンである。例としてピクセルピッチが12μmの赤外線センサを使用することを想定すると、ナイキスト周波数は約42lp/mmとなる。このナイキスト周波数で被写体を解像するためには、経験的にMTF値が30%以上あれば良い。図12(A)中の点11は実施例6の42lp/mmの周波数におけるMTF値であり、その数値は38%である。赤外線センサIM6のナイキスト周波数においてMTF値が30%以上であるため結像性能は良好であることがわかる。   FIG. 12A is an MTF diagram of the sixth embodiment. A typical infrared sensor has a pixel pitch of several tens of microns. Assuming that an infrared sensor having a pixel pitch of 12 μm is used as an example, the Nyquist frequency is about 42 lp / mm. In order to resolve the subject at this Nyquist frequency, an MTF value of 30% or more is empirically required. A point 11 in FIG. 12A is an MTF value at a frequency of 42 lp / mm in Example 6, and the value is 38%. It can be seen that since the MTF value is 30% or more at the Nyquist frequency of the infrared sensor IM6, the imaging performance is good.

図12(B)に実施例6の縦収差を示す。図12(B)に示すように、球面収差、像面湾曲、色収差が良く補正されていることがわかる。   FIG. 12B shows longitudinal aberrations of Example 6. As shown in FIG. 12B, it can be seen that spherical aberration, field curvature, and chromatic aberration are well corrected.

実施例6はレンズ厚が厚くなる第2レンズL62の材料をゲルマニウム(Ge)レンズの直径(有効径)が大きくなるが、レンズ厚の厚さを薄くできる第1レンズL61の材料をシリコン(Si)を用いている。そしてレンズ厚の厚さが薄く、レンズの直径が小さい第3レンズL63をシリコン(Si)にすることにより、高い透過率を確保しつつ、良好な光学性能を得ている。   In Example 6, the diameter (effective diameter) of the germanium (Ge) lens is increased as the material of the second lens L62 in which the lens thickness is increased, but the material of the first lens L61 capable of reducing the thickness of the lens is silicon (Si). ) Is used. The third lens L63 having a small lens thickness and a small lens diameter is made of silicon (Si), thereby obtaining good optical performance while ensuring high transmittance.

[実施例7]
図13は本発明の光学系L0の実施例7のレンズ断面図である。実施例7は焦点距離18mm、Fナンバー0.8の光学系である。
[Example 7]
FIG. 13 is a lens cross-sectional view of Example 7 of the optical system L0 of the present invention. Example 7 is an optical system having a focal length of 18 mm and an F number of 0.8.

実施例7の光学系L0は物体から像側へ順に配置された、次のレンズより構成している。シリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第1レンズL71、開口絞りS7、ゲルマニウム(Ge)材料よりなる正の屈折力の第2レンズL72、ゲルマニウム(Ge)材料よりなる正の屈折力の第3レンズL73より構成される。第1レンズL71乃至第3レンズL73はいずれも物体側に凸面を向けている。   The optical system L0 of Example 7 includes the following lenses arranged in order from the object to the image side. A first lens L71 having a positive refractive power made of a silicon (Si) material, an aperture stop S7, a second lens L72 having a positive refractive power made of a germanium (Ge) material, and a positive refractive power made of a germanium (Ge) material. The third lens L73 is configured. Each of the first lens L71 to the third lens L73 has a convex surface facing the object side.

物体から放射され、光学系L0で導光された赤外波長域(8〜13μm)の光束はカバーガラスCG7を透過して赤外線センサIM7上で結像する。実施例7の光学系L0の数値データを表12に示す。表12における各光学面の曲率半径及び間隔の単位はmmである。表13に実施例7の光学系L0の非球面の非球面形状データを示す。非球面形状は、実施例6と同様に(4X)式で表している。   A light beam in the infrared wavelength range (8 to 13 μm) emitted from the object and guided by the optical system L0 passes through the cover glass CG7 and forms an image on the infrared sensor IM7. Table 12 shows numerical data of the optical system L <b> 0 of Example 7. The unit of the radius of curvature and the interval of each optical surface in Table 12 is mm. Table 13 shows aspherical shape data of the aspherical surface of the optical system L0 of Example 7. The aspherical shape is expressed by the expression (4X) as in the sixth embodiment.

図14(A)は実施例7のMTF図である。図14(A)中の点71は実施例7の42lp/mmの周波数におけるMTF値であり、その数値は39%である。赤外線センサIM2のナイキスト周波数においてMTF値が30%以上であるため、結像性能は良好であることがわかる。図14(B)に実施例7の縦収差を示す。図14(B)に示すように、球面収差、像面湾曲、色収差が良く補正されていることがわかる。このように本発明の光学系L0において、開口絞りの位置はどこにあっても良い。   FIG. 14A is an MTF diagram of the seventh embodiment. A point 71 in FIG. 14A is an MTF value at a frequency of 42 lp / mm in Example 7, and the value is 39%. Since the MTF value is 30% or more at the Nyquist frequency of the infrared sensor IM2, it can be seen that the imaging performance is good. FIG. 14B shows longitudinal aberrations of Example 7. As shown in FIG. 14B, it can be seen that spherical aberration, field curvature, and chromatic aberration are well corrected. Thus, in the optical system L0 of the present invention, the position of the aperture stop may be anywhere.

[実施例8]
図15は本発明の光学系L0の実施例8のレンズ断面図である。実施例8は焦点距離18mm、Fナンバー0.8の光学系である。
[Example 8]
FIG. 15 is a lens cross-sectional view of Example 8 of the optical system L0 of the present invention. Example 8 is an optical system having a focal length of 18 mm and an F number of 0.8.

実施例8の光学系L0は物体から像側へ順に配置された、次のレンズより構成している。シリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第1レンズL81、開口絞りS8、シリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第2レンズL82、シリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第3レンズL83より構成される。第1レンズL81乃至第3レンズL83はいずれも物体側に凸面を向けている。   The optical system L0 of Example 8 includes the following lenses arranged in order from the object to the image side. First lens L81 having a positive refractive power made of silicon (Si) material, aperture stop S8, second lens L82 having a positive refractive power made of silicon (Si) material, and having a positive refractive power made of silicon (Si) material It is composed of a third lens L83. Each of the first lens L81 to the third lens L83 has a convex surface facing the object side.

物体から放射され光学系L0で導光された遠赤外波長域(8〜13μm)の光束はカバーガラスCG8を透過して赤外線センサIM8上で結像する。実施例8の光学系L0の数値データを表15に示す。表15における各光学面の曲率半径及び間隔の単位はmmである。表16に実施例8の光学系L0の非球面の非球面形状データを示す。非球面形状は、実施例1と同様に(4X)式で表している。   The light beam in the far infrared wavelength region (8 to 13 μm) emitted from the object and guided by the optical system L0 passes through the cover glass CG8 and forms an image on the infrared sensor IM8. Table 15 shows numerical data of the optical system L <b> 0 of Example 8. The unit of curvature radius and interval of each optical surface in Table 15 is mm. Table 16 shows aspherical shape data of the aspherical surface of the optical system L0 of Example 8. The aspherical shape is represented by the expression (4X) as in the first embodiment.

図16(A)は実施例8のMTF図である。図16(A)中の点81は実施例8の42lp/mmの周波数におけるMTF値であり、その数値は40%である。赤外線センサIM3のナイキスト周波数においてMTF値が30%以上であるため、結像性能は良好であることがわかる。図16(B)に実施例8の縦収差を示す。図16(B)に示すように、球面収差、像面湾曲、色収差が良く補正されていることがわかる。   FIG. 16A is an MTF diagram of Example 8. FIG. A point 81 in FIG. 16A is the MTF value at a frequency of 42 lp / mm in Example 8, and the value is 40%. Since the MTF value is 30% or more at the Nyquist frequency of the infrared sensor IM3, it can be seen that the imaging performance is good. FIG. 16B shows longitudinal aberrations of Example 8. As shown in FIG. 16B, it can be seen that spherical aberration, field curvature, and chromatic aberration are well corrected.

[実施例9]
図17は本発明の光学系L0の実施例9のレンズ断面図である。実施例9は焦点距離18mm、Fナンバー0.8の光学系である。
[Example 9]
FIG. 17 is a lens sectional view of Example 9 of the optical system L0 of the present invention. Example 9 is an optical system having a focal length of 18 mm and an F number of 0.8.

実施例9の光学系L0は物体から像側へ順に配置された、次のレンズより構成している。シリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第1レンズL91、開口絞りS9、シリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第2レンズL92、ゲルマニウム(Ge)材料よりなる正の屈折力の第3レンズL93より構成される。第1レンズL91乃至第3レンズL93はいずれも物体側に凸面を向けている。   The optical system L0 of Example 9 includes the following lenses arranged in order from the object to the image side. First lens L91 having a positive refractive power made of silicon (Si) material, aperture stop S9, second lens L92 having a positive refractive power made of silicon (Si) material, positive refractive power made of germanium (Ge) material The third lens L93 is configured. Each of the first lens L91 to the third lens L93 has a convex surface facing the object side.

物体から放射され、光学系L0で導光された赤外波長域(8〜13μm)の光束はカバーガラスCG9を透過して赤外線センサIM9上に結像する。実施例9の光学系L0の数値データを表17に示す。表17における各光学面の曲率半径及び間隔の単位はmmである。表18に実施例9の光学系L0の非球面の非球面形状データを示す。非球面形状は、実施例61と同様(4X)式で表している。   A light beam in the infrared wavelength range (8 to 13 μm) emitted from the object and guided by the optical system L0 passes through the cover glass CG9 and forms an image on the infrared sensor IM9. Table 17 shows numerical data of the optical system L <b> 0 of Example 9. The unit of the radius of curvature and spacing of each optical surface in Table 17 is mm. Table 18 shows aspherical shape data of the aspherical surface of the optical system L0 of Example 9. The aspherical shape is represented by the (4X) equation as in Example 61.

図18(A)は実施例9のMTF図である。図18(A)中の点41は実施例9の42lp/mmの周波数におけるMTF値であり、その数値は36%である。赤外線センサIM4のナイキスト周波数においてMTF値が30%以上であるため結像性能は良好であることがわかる。図18(B)に実施例9の縦収差を示す。図18(B)に示すように、球面収差、像面湾曲、色収差が良く補正されていることがわかる。   FIG. 18A is an MTF diagram of Example 9. A point 41 in FIG. 18A is an MTF value at a frequency of 42 lp / mm in Example 9, and the value is 36%. Since the MTF value is 30% or more at the Nyquist frequency of the infrared sensor IM4, it can be seen that the imaging performance is good. FIG. 18B shows longitudinal aberrations of Example 9. As shown in FIG. 18B, it can be seen that spherical aberration, field curvature, and chromatic aberration are well corrected.

[実施例10]
図19は本発明の光学系L0の実施例10のレンズ断面図である。実施例10は焦点距離18mm、Fナンバー0.8の光学系である。
[Example 10]
FIG. 19 is a lens cross-sectional view of Example 10 of the optical system L0 of the present invention. Example 10 is an optical system having a focal length of 18 mm and an F number of 0.8.

実施例10の光学系L0は物体から像側へ順に配置された、次のレンズより構成している。シリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第1レンズL101、開口絞りS10、ゲルマニウム(Ge)材料よりなる正の屈折力の第2レンズL102、シリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第3レンズL103を有する。更にシリコン(Si)材料よりなる正の屈折力の第4レンズL104により構成される。第1レンズL101乃至第4レンズL104はいずれも物体側に凸面を向けている。   The optical system L0 of Example 10 includes the following lenses arranged in order from the object to the image side. A first lens L101 having a positive refractive power made of a silicon (Si) material, an aperture stop S10, a second lens L102 having a positive refractive power made of a germanium (Ge) material, and a positive refractive power made of a silicon (Si) material. A third lens L103 is included. Further, the fourth lens L104 having a positive refractive power made of a silicon (Si) material is used. Each of the first lens L101 to the fourth lens L104 has a convex surface directed toward the object side.

物体から放射され、光学系L0で導光された赤外波長域(8〜13μm)の光束はカバーガラスCG10を透過して赤外線センサIM10上に結像する。実施例10の光学系L0の数値データを表19に示す。表19における各光学面の曲率半径及び間隔の単位はmmである。表20に実施例10の光学系L0の非球面の非球面形状データを示す。非球面形状は、実施例1と同様(4X)式で表している。   A light beam in the infrared wavelength range (8 to 13 μm) emitted from the object and guided by the optical system L0 passes through the cover glass CG10 and forms an image on the infrared sensor IM10. Table 19 shows numerical data of the optical system L0 of Example 10. The unit of curvature radius and interval of each optical surface in Table 19 is mm. Table 20 shows aspherical shape data of the aspherical surface of the optical system L0 of Example 10. The aspherical shape is represented by the (4X) equation as in the first embodiment.

図20(A)は実施例10のMTF図である。図20(A)中の点101は実施例10の50lp/mmの周波数におけるMTF値であり、その数値は34%である。赤外線センサIM10を10μmピッチのセンサとすると、センサIM10のナイキスト周波数においてMTF値が30%以上であるため結像性能は良好であることがわかる。図20(B)に実施例10の縦収差を示す。図20(B)に示すように、球面収差、像面湾曲、色収差が良く補正されていることがわかる。このように、発明の効果はレンズの枚数に関わらず、有効である。   FIG. 20A is an MTF diagram of Example 10. A point 101 in FIG. 20A is the MTF value at a frequency of 50 lp / mm in Example 10, and the value is 34%. When the infrared sensor IM10 is a sensor having a pitch of 10 μm, it can be seen that the imaging performance is good because the MTF value is 30% or more at the Nyquist frequency of the sensor IM10. FIG. 20B shows longitudinal aberrations of Example 10. As shown in FIG. 20B, it can be seen that spherical aberration, field curvature, and chromatic aberration are well corrected. Thus, the effect of the invention is effective regardless of the number of lenses.

次に各実施例の光学系を用いた赤外用のカムコーダー(ビデオカメラ)(撮像装置)の実施例を図21を用いて説明する。図21において、13はカメラ本体、11は実施例1乃至10に説明したいずれか1つの光学系によって構成された撮像光学系である。12はカメラ本体に内蔵され、撮像光学系11によって形成された被写体像を受光(光電変換)するマイクロボロメータ等の撮像素子(赤外線センサ)である。赤外線センサとしては、例えば酸化バナジウムやアモルファスシリコンを用いて形成されたものが採用される。この撮像装置は車載カメラや監視カメラ等へ適用できる。   Next, an embodiment of an infrared camcorder (video camera) (imaging device) using the optical system of each embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 21, reference numeral 13 denotes a camera body, and 11 denotes an imaging optical system constituted by any one of the optical systems described in the first to tenth embodiments. Reference numeral 12 denotes an imaging element (infrared sensor) such as a microbolometer that is built in the camera body and receives (photoelectrically converts) a subject image formed by the imaging optical system 11. As the infrared sensor, for example, a sensor formed using vanadium oxide or amorphous silicon is employed. This imaging apparatus can be applied to an in-vehicle camera, a surveillance camera, and the like.

以下、実施例1乃至10の具体的な各レンズに係る数値データを表1乃至表20に示す。各数値データにおいて、面番号iは物体側から数えた順序を示し、riは第i番目の光学面(第i面又は開口絞り)の曲率半径、diは第i面と第(i+1)面との間の軸上間隔を示す。また、光学部材の材料を示す。非球面係数は光軸方向にX軸、光軸と垂直方向にH軸、光の進行方向を正とし、Rを近軸曲率半径、Kを円錐係数、A、B、C、D、E、F、Gを各々非球面係数としたとき、次の(4X)式で表している。   Tables 1 to 20 show numerical data relating to each specific lens of Examples 1 to 10. In each numerical data, the surface number i indicates the order counted from the object side, ri is the radius of curvature of the i-th optical surface (i-th surface or aperture stop), di is the i-th surface and the (i + 1) -th surface. The on-axis spacing between is shown. Moreover, the material of an optical member is shown. The aspheric coefficient is the X axis in the optical axis direction, the H axis in the direction perpendicular to the optical axis, the light traveling direction is positive, R is the paraxial radius of curvature, K is the cone coefficient, A, B, C, D, E, When F and G are aspheric coefficients, they are expressed by the following equation (4X).

「e−x」は10-xを意味している。また、前述の各条件式に関するパラメータの値と数値データとの関係を表22に示す。 “E−x” means 10 −x . Table 22 shows the relationship between the parameter values and the numerical data related to each conditional expression described above.

L11 第1レンズ L12 第2レンズ
Si 開口絞り CG1 カバーガラス IM1 撮像素子
L11 1st lens L12 2nd lens Si Aperture stop CG1 Cover glass IM1 Image sensor

Claims (11)

物体側から像側へ順に配置された、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第1レンズ、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の正の屈折力の第2レンズを有し、
前記第1レンズはシリコン材料から成り、
前記第2レンズはシリコン材料又はゲルマニウム材料から成り、
全系の焦点距離をf、前記第1レンズと前記第2レンズの光軸上の間隔をDとするとき、
0.90<D/f<2.00
なる条件式を満たすことを特徴とする光学系。
A meniscus-shaped first lens having a positive refractive power facing the object side and a second lens having a meniscus-shaped positive refractive power facing the object side are arranged in order from the object side to the image side. And
The first lens is made of a silicon material,
The second lens is made of a silicon material or a germanium material,
When the focal length of the entire system is f and the distance on the optical axis between the first lens and the second lens is D,
0.90 <D / f <2.00
An optical system characterized by satisfying the following conditional expression:
前記第1レンズの焦点距離をf1、前記第2レンズの焦点距離をf2とするとき、
0.1<f2/f1<3.0
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光学系。
When the focal length of the first lens is f1, and the focal length of the second lens is f2,
0.1 <f2 / f1 <3.0
The optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
前記第1レンズの焦点距離をf1とするとき、
1.0<f1/f<6.0
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1または2に記載の光学系。
When the focal length of the first lens is f1,
1.0 <f1 / f <6.0
The optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
前記第2レンズの焦点距離をf2とするとき、
0.5<f2/f<6.0
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の光学系。
When the focal length of the second lens is f2,
0.5 <f2 / f <6.0
The optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
前記第1レンズの焦点距離をf1、前記第1レンズのレンズ厚さをt1とするとき、
0.001<t1/f1<0.065
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の光学系。
When the focal length of the first lens is f1, and the lens thickness of the first lens is t1,
0.001 <t1 / f1 <0.065
The optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
前記光学系は、前記第1レンズと前記第2レンズより構成され、前記第2レンズはゲルマニウム材料から成ることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の光学系。   The optical system according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical system includes the first lens and the second lens, and the second lens is made of a germanium material. 前記光学系は、物体側から像側へ順に配置された、前記第1レンズ、前記第2レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力の第3レンズより構成され、前記第3レンズはシリコン材料又はゲルマニウム材料から成ることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の光学系。   The optical system includes the first lens, the second lens, and a third lens having a positive refractive power with a convex surface facing the object side, which are arranged in order from the object side to the image side. 6. The optical system according to claim 1, wherein the optical system is made of a silicon material or a germanium material. 前記光学系は、物体側から像側へ順に配置された、前記第1レンズ、前記第2レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力の第3レンズ、物体側に凸面を向けた正の屈折力の第4レンズ、より構成され、前記第4レンズはシリコン材料又はゲルマニウム材料から成ることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載の光学系。   The optical system includes, in order from the object side to the image side, the first lens, the second lens, a third lens having a positive refractive power with a convex surface facing the object side, and a positive lens with the convex surface facing the object side. The optical system according to claim 1, wherein the fourth lens is made of a silicon material or a germanium material. 前記第2レンズの焦点距離をf2、前記第3レンズの焦点距離をf3とするとき、
0.1<f3/f2<2.0
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項7または8に記載の光学系。
When the focal length of the second lens is f2, and the focal length of the third lens is f3,
0.1 <f3 / f2 <2.0
The optical system according to claim 7, wherein the following conditional expression is satisfied.
前記第3レンズの焦点距離をf3とするとき、
0.1<f3/f<3.0
なる条件式を満たすことを特徴とする請求項7乃至9の何れか一項に記載の光学系。
When the focal length of the third lens is f3,
0.1 <f3 / f <3.0
The optical system according to claim 7, wherein the following conditional expression is satisfied.
請求項1乃至10の何れか一項に記載の光学系と、該光学系によって形成された像を光電変換する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。   An imaging apparatus comprising: the optical system according to claim 1; and an imaging element that photoelectrically converts an image formed by the optical system.
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