JP2022185161A - 赤外線用レンズ及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】結像性能を向上させた赤外線用レンズを提供する。【解決手段】本開示の赤外線用レンズは、物体側に配置される第１面、及び第１面と反対側の第２面を有するレンズと、レンズの第１面と第２面との間に配置される絞りと、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、赤外線用レンズ及び撮像装置に関する。

特許文献１には、非球面形状を有する赤外線用レンズが開示されている。特許文献１に記載の赤外線用レンズは、物体側に凹面を向けた正メニカス形状の１枚の単レンズからなる。また、特許文献１に記載の赤外線用レンズにおいては、単レンズの物体側に開口絞りが配置されている。

特開２０１０－２４９９３１号公報

特許文献１に記載の赤外線用レンズにおいては、結像性能を向上させるという点において未だ改善の余地がある。

本開示は、結像性能を向上させる赤外線用レンズ及び撮像装置を提供する。

本開示の赤外線用レンズは、物体側に配置される第１面、及び前記第１面と反対側の第２面を有するレンズと、前記レンズの前記第１面と前記第２面との間に配置される絞りと、を備える。

本開示の撮像装置は、赤外線用レンズと赤外線検出素子とを備える撮像装置であって、前記赤外線用レンズは、物体側に配置される第１面、及び前記第１面と反対側の第２面を有するレンズと、前記レンズの前記第１面と前記第２面との間に配置される絞りと、を有し、赤外線検出素子は、第２面側に配置される。

本開示によれば、結像性能を向上させることができる。

実施形態１における赤外線用レンズの概略構成を示す断面図 実施形態１における光学系の概略構成を示す図 実施例１におけるレンズデータを示す表 実施例１における非球面データを示す表 比較例１における光学系の概略構成を示す図 比較例１におけるレンズデータを示す表 比較例１における非球面データを示す表 比較例２における光学系の概略構成を示す図 比較例２におけるレンズデータを示す表 比較例２における非球面データを示す表 実施例１における光量解析結果を示す図 比較例１における光量解析結果を示す図 比較例２における光量解析結果を示す図 実施例１における放射照度の解析結果を示す図 比較例１における放射照度の解析結果を示す図 比較例２における放射照度の解析結果を示す図 実施形態２における赤外線用レンズの概略構成を示す断面図 実施形態２における赤外線用レンズの製造方法のフローチャート 実施形態３における撮像装置の概略構成を示す断面図 赤外線用レンズの変形例の概略構成を示す断面図 赤外線用レンズの変形例の概略構成を示す断面図 赤外線用レンズの変形例の概略構成を示す断面図 赤外線用レンズの変形例の概略構成を示す断面図 赤外線用レンズの変形例の概略構成を示す断面図

（本開示の基礎となった知見）
絞りは物体から照射される赤外光を制限し、ボケやノイズの原因となる不要光を減らすことができる。しかし、絞りも熱を持つため、赤外光の発生源となる。この赤外光はノイズとしてコントラストの悪化、ひいては結像性能の低下を引き起こす。

特許文献１に記載の赤外線用レンズにおいては、レンズの物体側に絞りが配置されている。この場合、絞りから放出される不要光はレンズによって撮像素子の周辺側に集まる。一般的に周辺光量は中心と比べ低下するため、不要光が周辺側に集まることで周辺側の結像性能は大きく悪化する。この現象は、特に周辺光量比の低下が大きい広角レンズにおいて顕著である。

また、レンズと撮像素子との間に絞りを配置することも検討されている。この場合、絞りが撮像素子と近いため、絞りから生じる不要光の光量が大きくなり、結像性能は悪化する。

そこで、発明者（ら）は、絞りの位置を最適化し、赤外線用レンズの結像性能を向上させることを検討したところ、本開示に至った。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施形態１）
以下、図１～図９Ｃを用いて、実施形態１を説明する。
[１－１．構成]
[１－１－１．赤外線用レンズの全体構成]
図１は、実施形態１における赤外線用レンズ１Ａの概略構成を示す断面図である。図２は、実施形態１における光学系の概略構成を示す図である。図１に示すように、赤外線用レンズ１Ａは、レンズ１０と、絞り２０と、を備える。また、図２に示すように、物体９を検出するために、実施形態１の光学系は、赤外線用レンズ１Ａと、赤外線検出素子２と、を備える。

実施形態１では、赤外線用レンズ１Ａは、１枚の単レンズからなり、３μm以上２０μm以下の波長帯で使用される結像レンズである。好ましくは、赤外線用レンズ１Ａは、７μm以上１４μm以下の波長帯で使用される。

以下、赤外線用レンズ１Ａの構成について詳細に説明する。

＜レンズ＞
レンズ１０は、非球面形状を有する。レンズ１０は、物体９側に配置される第１面１１と、第１面１１と反対側の第２面１２とを有する。

具体的には、レンズ１０は、メニスカス形状を有する。第１面１１は、レンズ１０の中心側から周辺側に向かって曲率が大きくなる第１湾曲面１１ａを有する。第２面１２は、レンズ１０の中心側から周辺側に向かって曲率が大きくなる第２湾曲面１２ａを有する。ここで、「レンズ１０の中心側」とは、レンズ１０を第１面１１側又は第２面１２側から見て、レンズ１０の中心側を意味する。「レンズ１０の周辺側」とは、レンズ１０を第１面１１側又は第２面１２側から見て、レンズ１０の外周側を意味する。「曲率が大きくなる」とは、曲率の符号に関わらず、曲率の絶対値が大きくなることを意味する。

第１湾曲面１１ａは、レンズ１０の第１面１１において、第１面１１側から第２面側に向かって窪む凹面である。第１湾曲面１１ａは、第１面１１側から見て、外径Ｄ１の円形状を有している。第１湾曲面１１ａの外径Ｄ１は、第１面１１の外径より小さい。第１面１１側から見て、第１湾曲面１１ａは、第１面１１の中央に設けられている。

第２湾曲面１２ａは、レンズ１０の第２面１２において、第１面１１側から第２面側に向かって突出する凸面である。第２湾曲面１２ａは、第２面１２側から見て、外径Ｄ２の円形状を有している。第２湾曲面１２ａの外径Ｄ２は、第２面１２の外径と等しい。第２面１２側から見て、第２湾曲面１２ａは、第２面１２の全面に設けられている。

レンズ１０において、第１面１１と第２面１２とは、面間隔Ｄ３を有して設けられている。面間隔Ｄ３は、光軸Ｚ上における第１面１１と第２面１２との間の距離である。言い換えると、面間隔Ｄ３は、第１湾曲面１１ａにおいて最も曲率が小さい部分と、第２湾曲面１２ａにおいて最も曲率が小さい部分と、を結ぶ線分の距離である。

レンズ１０は、赤外線光を通す材料で構成されている。例えば、レンズ１０は、カルコゲナイドガラス又はカルコハライドガラスで構成されている。カルコゲナイドガラス及びカルコハライドガラスは、モールドによる加工が可能であるというメリットを有している。あるいは、レンズ１０は、ゲルマニウム又はシリコン、硫化亜鉛で構成されていてもよい。

レンズ１０は、画角５０°以上の視野角を有する。好ましくは、レンズ１０は、画角６０°以上の視野角を有する。より好ましくは、レンズ１０は、画角７０°以上の視野角を有する。

＜絞り＞
絞り２０は、物体９から入射する光を制限し、不要光を低減する。絞り２０は、レンズ１０の内部に配置されている。絞り２０は、レンズ１０の第１面１１と第２面１２との間に配置されている。また、レンズ１０の中心側において、絞り２０は、レンズ１０の第２面１２よりも第１面１１側に近い位置に配置されている。言い換えると、絞り２０は、レンズ１０の厚み方向におけるレンズ１０の中心よりも第１面１１側に近い位置に配置されている。この配置により、絞り２０が赤外線検出素子２から遠くなり、不要光をより少なくする。また、レンズ１０の周辺側において、絞り２０は、レンズ１０の第２面１２よりも第１面１１側に遠い位置に配置される。これにより、レンズ１０の周辺側において、絞り２０を第１面１１に近づけて配置した場合と比べて、レンズ１０の割れの可能性を低くすることができる。

絞り２０は、中央に開口が設けられた板状の部材で構成されている。例えば、絞り２０は、環状の部材で構成されている。具体的には、絞り２０は、円形、楕円形又は多角形を有する板状部材の中央に円形、楕円形又は多角形の開口が設けられた形状を有している。絞り２０は、光軸Ｚが開口を通るように配置される。なお、この絞りは鏡筒など他部材と一体になってもよい。

絞り２０の外周部分は、レンズ１０から露出している。具体的には、絞り２０の外周の端面がレンズ１０から露出している。

また、絞り２０の開口径ＡＰは、レンズ１０の第１湾曲面１１ａの外径Ｄ１より小さく、レンズ１０の第２湾曲面１２ａの外径Ｄ２よりも小さい。なお、絞り２０の開口径ＡＰの寸法は、これに限定されるものではない。絞り２０の開口径ＡＰは、レンズ１０の第１湾曲面１１ａの外径Ｄ１又は第２湾曲面１２ａの外径Ｄ２よりも小さければよい。即ち、絞り２０の開口径ＡＰは、レンズ１０の第１湾曲面１１ａの外径Ｄ１と第２湾曲面１２ａの外径Ｄ２とのうち少なくともいずれか一方の寸法より小さければよい。このような寸法関係であれば、絞り２０の開口径ＡＰは、所望の光学性能を実現するために、任意の寸法で設計することができる。

絞り２０の厚みｔ１は、一定である。ここで「一定」とは、誤差１０％以内を意味する。これにより、レンズ１０と絞り２０との接合強度を高めることができ、赤外線用レンズ１Ａの耐久性を向上させることができる。

絞り２０は、金属部材で構成されている。例えば、金属材料としてＳＵＳ系合金（ＳＵＳ３０３など）やＡｌ系合金（Ａ５０５２など）、鉄系合金（ＳＳ４００など）が挙げられる。

＜赤外線検出素子＞
赤外線検出素子２は、赤外線光を検出する。赤外線検出素子２は、レンズ１０の第２面１２側で、赤外線用レンズ１Ａの結像位置を含む像面に配置されている。赤外線検出素子２は、例えば、赤外線光を検出する検出面を有する。検出面は、例えば、矩形状に形成されている。なお、検出面の形状は、円形、楕円形、多角形であってもよい。

赤外線検出素子２は、赤外線用レンズ１Ａにより形成される光学像を電気信号に変換する処理回路を有する。処理回路は、例えば、半導体素子などで構成される。赤外線検出素子２の機能は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現してもよい。

赤外線検出素子２は、例えば、赤外線センサである。赤外線センサは、例えば、３μm以上２０μｍ以下の波長帯に感度を有する。好ましくは、赤外線センサは、７μｍ以上１４μｍ以下の波長帯に感度を有する。

なお、本実施形態において、レンズ１０が非球面形状を有する例について説明したが、これに限定されない。レンズ１０は非球面形状以外の形状を有していてもよい。例えば、レンズ１０は球面形状を有していてもよい。

なお、本実施形態において、レンズ１０の第１湾曲面１１ａが凹面であり、第２湾曲面１２ａが凸面である例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１湾曲面１１ａが凸面であり、第２湾曲面１２ａが凹面であってもよい。

なお、本実施形態において、第１湾曲面１１ａの外径Ｄ１が第２湾曲面１２ａの外径Ｄ２よりも小さい例について説明したが、これに限定されない。第１湾曲面１１ａの外径Ｄ１が第２湾曲面１２ａの外径Ｄ２は、所望の光学性能に応じて設計されてもよい。

なお、本実施形態において、絞り２０がレンズ１０の第２面１２よりも第１面１１側に近い位置に配置される例について説明したが、これに限定されない。絞り２０は、レンズ１０の第１面１１と第２面１２との間に配置されていればよい。

なお、本実施形態において、絞り２０の厚みｔ１が一定である例について説明したが、これに限定されない。絞り２０の厚みｔ１は一定でなくてもよい。

以下、実施例と比較例について図２～図９Ｃを用いて、説明する。
[１－２．実施例と比較例について]
実施例１、比較例１及び比較例２を用いて、絞りから放出される不要光を評価するシミュレーションを行った。具体的には、実施例１、比較例１及び比較例２を用いて、放射照度解析を行った。

実施例１は、図２に示す実施形態１の光学系を用いた。

図３Ａは、実施例１におけるレンズデータを示す表である。図３Ａにおいて、「面番号」とは、物体９側に最も近い構成要素の面を１番目として、赤外線検出素子２側に向かって順次増加する。即ち、図３Ａにおいて、面番号１～４は、それぞれ、図２に示すレンズ１０の第１面１１、絞り２０、レンズ１０の第２面１２、赤外線検出素子２の検出面に対応する。曲率半径の符号は、物体９側に凸の場合を「正」とし、赤外線検出素子２側に凸の場合を「負」としている。面間隔は、ｉ番目とｉ＋１番目の面番号に対応する２つの面との間隔を意味する。備考において、非球面が施されている面、絞り２０に対応する面、赤外線検出素子２の検出面を、それぞれ、非球面、開口絞り、検出面と記載している。

図３Ｂは、実施例１における非球面データを示す表である。なお、レンズ面の非球面を表す式として下式を用いる。

ここで、ｒは光軸からの距離（＝（ｘ^２＋ｙ^２）^１／２）であり、ｃは曲率であり、Ｋは円錐定数であり、Aｎはｎ次の非球面係数である。

図３Ｂにおいては、面番号１はレンズ１０の第１面１１に対応し、面番号３はレンズ１０の第２面１２に対応する。即ち、図３Ｂは、レンズ１０の第１面１１及び第２面１２の円錐定数Ｋと球面係数Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０とを示している。

図４は、比較例１における光学系の概略構成を示す。図４に示すように、比較例１は、レンズ１１０及び絞り１２０を有する赤外線用レンズ１００Ａと、赤外線検出素子２とを備える光学系である。比較例１では、絞り１２０がレンズ１１０の外側に配置されている。具体的には、絞り１２０は、レンズ１１０の物体９側の第１面１１１に配置されている。言い換えると、絞り１２０は、レンズ１１０と物体９との間に配置されている。なお、比較例１においては、絞り１２０の位置を除いて、実施例１の構成と同じである。

図５Ａは、比較例１におけるレンズデータを示す表である。図５Ａにおいて、面番号１～４は、それぞれ、図４に示す絞り１２０、レンズ１１０の第１面１１１、レンズ１１０の第２面１１２、赤外線検出素子２の検出面に対応する。

図５Ｂは、比較例１における非球面データを示す表である。図５Ｂにおいては、面番号２はレンズ１１０の第１面１１１に対応し、面番号３はレンズ１１０の第２面１１２に対応する。即ち、図５Ｂは、比較例１におけるレンズ１１０の第１面１１１及び第２面１１２の円錐定数Ｋと球面係数Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０とを示している。

図６は、比較例２における光学系の概略構成を示す。図６に示すように、比較例２は、レンズ１１０及び絞り１２０を有する赤外線用レンズ１００Ｂと、赤外線検出素子２とを備える光学系である。比較例２では、絞り１２０がレンズ１１０の外側に配置されている。具体的には、絞り１２０は、レンズ１１０の赤外線検出素子２側の第２面１１２に配置されている。言い換えると、絞り１２０は、レンズ１１０と赤外線検出素子２との間に配置されている。なお、比較例２においては、絞り１２０の位置を除いて、実施例１の構成と同じである。

図７Ａは、比較例２におけるレンズデータを示す表である。図７Ａにおいて、面番号１～４は、それぞれ、図４に示すレンズ１１０の第１面１１１、レンズ１１０の第２面１１２、絞り１２０、赤外線検出素子２の検出面に対応する。

図７Ｂは、比較例２における非球面データを示す表である。図７Ｂにおいては、面番号１はレンズ１１０の第１面１１１に対応し、面番号２はレンズ１１０の第２面１１２に対応する。即ち、図７Ｂは、比較例２におけるレンズ１１０の第１面１１１及び第２面１１２の円錐定数Ｋと球面係数Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０とを示している。

実施例１、比較例１及び比較例２においては、照明解析法によってシミュレーションを行った。シミュレーションの条件としては、以下のとおりである。なお、シミュレーションの解析ソフトは、Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社の「ＣＯＤＥ Ｖ」を用いた。

・絞り面から発光した。
・発光時の放射輝度(光量)は１Ｗｓｒ^－１ｃｍ^－２とした。
・赤外線検出素子２（結像面）上での放射照度で評価した。

図８Ａ～８Ｃは、それぞれ、実施例１、比較例１、比較例２における光量解析結果を示す。図９Ａ～９Ｃは、それぞれ、実施例１、比較例１、比較例２における放射照度の解析結果を示す。なお、図８Ａ～８Ｃ及び図９Ａ～９Ｃにおいて、０ｍｍは赤外線検出素子２の検出面の中心を示し、１ｍｍ及び－１ｍｍは赤外線検出素子２の検出面の外周部分を示す。

図８Ａ及び図９Ａに示すように、実施例１では、赤外線検出素子２の検出面の中央付近の光量が大きくなっており、検出面の外周部分の光量が小さくなっている。このように、実施例１では、絞り２０自体による不要光の発生を抑制しつつ、赤外線光が赤外線検出素子２の検出面の外周部分に集光することを抑制することができる。

図８Ｂ及び図９Ｂに示すように、比較例１では、赤外線検出素子２の検出面の中央付近の光量が小さくなっており、検出面の外周部分の光量が大きくなっている。このように、比較例１では、絞り１２０によって赤外線光が赤外線検出素子２の検出面の外周部分に集光してしまう。

図８Ｃ及び図９Ｃに示すように、比較例２では、絞り１２０から赤外線光が生じており、赤外線検出素子２の検出面全体に不要光が照射されてしまう。この結果、比較例２では、実施例１及び比較例２と比べて、約７倍の光量を検出してしまう。このように、比較例２では、絞り１２０の発光によって、赤外線検出素子２の検出面全体に不要光が照射されてしまう。

[１－３．効果等]
実施形態１に係る赤外線用レンズ１Ａは、物体９側に配置される第１面１１、及び第１面１１と反対側の第２面１２を有する非球面形状のレンズ１０と、レンズ１０の第１面１１と第２面１２との間に配置される絞り２０と、を備える。このような構成により、絞り２０を赤外線検出素子２から離れた位置に配置でき、絞り２０による不要光が赤外線検出素子２に照射されることを抑制できる。また、赤外線検出素子２の検出面の外周部分に赤外線光が集光されることを抑制することができる。その結果、赤外線用レンズ１Ａの結像性能を全体として向上させることができる。

また、実施形態１に係る赤外線用レンズ１Ａにおいては、レンズ１０は、カルコゲナイドガラス又はカルコハライドガラスで構成されている。これらの材料は赤外線を良好に透過する。また、カルコゲナイドガラス又はカルコハライドガラスはモールド成形が可能であるため、赤外線用レンズ１Ａを容易に製造することができる。

また、実施形態１に係る赤外線用レンズ１Ａにおいては、画角５０°以上の視野角を有する。このような構成により、幅広い面積の撮像が可能となる。また、不要光を抑制することにより、このような広角のレンズでも周辺側まで高コントラストな像を得ることができる。

また、実施形態１に係る赤外線用レンズ１Ａにおいては、絞り２０は、レンズ１０の第２面１２よりも第１面１１側に近い位置に配置される。このような構成により、レンズ１０内部において、絞り２０を赤外線検出素子２から離れた位置に配置しているため、絞り２０から発生する不要光をより抑制することができる。

また、実施形態１に係る赤外線用レンズ１Ａにおいては、絞り２０の厚みｔ１は、一定である。このような構成により、赤外線用レンズ１Ａの耐久性を向上させることができる。

（実施形態２）
次に、図１０及び図１１を用いて、実施形態２を説明する。
[２－１．構成]
図１０は、実施形態２に係る赤外線用レンズ１Ｂの構成を示す図である。図１０に示すように、実施形態２の赤外線用レンズ１Ｂは、実施形態１の赤外線用レンズ１Ａに、さらに、筐体３０を備える。これらの相違点以外の構成について、実施形態１に係る赤外線用レンズ１Ａと実施形態２の赤外線用レンズ１Ｂとは共通である。

＜筐体＞
筐体３０は、絞り２０に接続され、レンズ１０の外周に配置される。筐体３０は、レンズ１０の外周を囲っている。また、筐体３０は、絞り２０の外周端部に接続されており、絞り２０と一体で形成されている。

筐体３０は、円筒形状を有する。筐体３０の内側に、レンズ１０及び絞り２０が配置されている。実施形態２では、筐体３０は、レンズ１０の厚みより長い鏡筒である。即ち、筐体３０の高さ寸法は、レンズ１０の厚みよりも大きい。筐体３０の高さ寸法は、所望の光学性能を実現するために、任意の値で設計することができる。また、筐体３０は、レンズ１０の位置を規定している。具体的には、絞り２０と筐体３０とを一体形成することによって、絞り２０によってレンズ１０を筐体３０内部で保持している。

筐体３０は、金属材料で構成されている。例えば、筐体３０は、絞り２０と同じ材料で構成されている。

なお、本実施形態において、筐体３０が円筒形状である例について説明したが、これに限定されない。筐体３０は、筒状を有していればよい。例えば、筐体３０は、楕円形、多角形の筒状体であってもよい。

なお、本実施形態において、筐体３０が鏡筒である例について説明したが、これに限定されない。筐体３０は、レンズ１０を保持するものであればよい。例えば、筐体３０は、レンズ１０の外周を囲む枠体であってもよい。

[２－２．製造方法]
図１１は、実施形態２における赤外線用レンズ１Ｂの製造方法のフローチャートである。図１１に示すように、赤外線用レンズ１Ｂの製造方法は、準備工程ＳＴ１１、供給工程ＳＴ１２、加熱工程ＳＴ１３、成形工程ＳＴ１４、冷却工程ＳＴ１５及び取り出し工程ＳＴ１６を含む。

準備工程ＳＴ１１においては、筐体３０を金型に取り付ける。具体的には、金型は、レンズ１０をモールド成形により作製するための型である。金型は、レンズ１０の第１面１１側を成形する第１型と、レンズ１０の第２面１２側を成形する第２型と、第１型の摺動をガイドする胴型と、を備える。第２型は、筐体３０の内部に配置される。第１型は、筐体３０の内部を移動可能に取り付けられる。なお、筐体３０は、予め切削加工などにより作製している。ここで、準備する筐体３０には、絞り２０が一体形成されている。

供給工程ＳＴ１２においては、レンズ１０を形成するためのレンズ材料と筐体３０を金型内に供給する。例えば、レンズ材料は、ガラス素材である。本実施の形態では、ガラス素材は、カルコゲナイドガラス又はカルコハライドガラスからなる素材である。

加熱工程ＳＴ１３においては、レンズ材料を加熱する。これにより、レンズ材料を軟化させる。

成形工程ＳＴ１４においては、軟化したレンズ材料からレンズ１０を成形する。具体的には、胴型によって第１型の摺動をガイドすることによって第１型を第２型の方向に摺動させ、軟化したレンズ材料をプレスし、レンズ面を転写させながら、側面を筐体３０に接合させる。これにより、筐体３０の内部に絞り２０を含むレンズ１０を成形する。

冷却工程ＳＴ１５においては、成形したレンズ１０を冷却する。

取り出し工程ＳＴ１６においては、金型から筐体３０を取り出す。

このように、赤外線用レンズ１Ｂの製造方法は、準備工程ＳＴ１１、供給工程ＳＴ１２、加熱工程ＳＴ１３、成形工程ＳＴ１４、冷却工程ＳＴ１５及び取り出し工程ＳＴ１６を実施することによって、筐体３０を備える赤外線用レンズ１Ｂを製造している。

[２－３．効果等]
実施形態２に係る赤外線用レンズ１Ｂは、絞り２０に接続され、且つレンズ１０の外周に配置される筐体３０を備える。このような構成により、レンズ１０を筐体３０によって保護することができ、赤外線用レンズ１Ｂの耐久性を向上させることができる。

また、実施形態２に係る赤外線用レンズ１Ｂにおいては、筐体３０はレンズ１０の厚みより長い鏡筒である。そして、レンズの像面位置と撮像素子の位置が一致するように鏡筒の長さを設計することで、筐体３０を撮像装置に取り付ける際、レンズを容易に取り付けることが可能となる。

また、成形と鏡筒への取り付けを一括で行うことで、鏡筒への取り付け工程やレンズの心出しの工程を省くことができ、レンズユニットの製造費用を削減することができる。

（実施形態３）
次に、図１２を用いて、実施形態３を説明する。
[３－１．構成]
図１２は、実施形態３に係る撮像装置５０の構成を示す図である。図１２に示すように、実施形態３の撮像装置５０は、実施形態２の赤外線用レンズ１Ｂに、さらに、赤外線検出素子２と、基板４とを備える。これらの相違点以外の構成について、実施形態２に係る赤外線用レンズ１Ｂと実施形態３の撮像装置５０とは共通である。

撮像装置５０は、実施形態２の赤外線用レンズ１Ｂと、赤外線検出素子２と、基板４と、ワイヤ５と、を備える。

赤外線検出素子２は、基板４上に配置されている。赤外線検出素子２は、ワイヤ５によって基板４と電気的に接続されている。

基板４は、板状に形成されている。基板４は、筐体３０の端部に配置されている。具体的には、基板４は、赤外線検出素子２が配置されている側の面を筐体３０の端面に当接させて配置される。これにより、基板４上の赤外線検出素子２は、光軸Ｚの軸方向の位置を規定された状態で筐体３０の内部に配置される。また、赤外線検出素子２は、筐体３０内部において、レンズ１０の第２面１２側に配置される。

なお、本実施形態では、赤外線検出素子２と基板４とがワイヤ５によって電気的に接続される例について説明したが、これに限定されない。赤外線検出素子２と基板４とが導電性部材によって電気的に接続されていればよい。

[３－２．効果等]
実施形態３に係る撮像装置５０は、赤外線用レンズ１Ｂと、赤外線用レンズ１Ｂの第２面１２側に配置される赤外線検出素子２と、赤外線用レンズ１Ｂの筐体３０の端部に配置され、且つ赤外線検出素子２を搭載する基板４と、を備える。本発明の実施形態にかかる赤外線用レンズ１Bは、上述したように絞りを起因とする不要光の影響を低減しており、広角の撮像においても高コントラストの像を得ることができる。また、レンズユニットの製造費用が抑えられ、マウントへの設置も容易であるため、撮像装置５０は安価に構成が可能となる。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１～３を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用できる。また、上記実施形態１～３で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

図１３～図１７は、赤外線用レンズの変形例の概略構成を示す断面図である。図１３～図１６に示すように、絞り２０Ａ～２０Ｄの厚みｔ２～ｔ５は、レンズ１０の中心側に向かって小さくなっている。言い換えると、絞り２０Ａ～２０Ｄの厚みｔ２～ｔ５は、光軸Ｚに向かって小さくなっている。

図１３に示す赤外線用レンズ１Ｃにおいて、レンズ１０の中心側に位置する絞り２０Ａの端部には、凸部２１が設けられている。凸部２１は、レンズ１０の中心側に向かって延びる。凸部２１は、レンズ１０の中心側に向かって先細りになるテーパ形状を有している。例えば、凸部２１の断面形状は、二等辺三角形である。このような構成により、光学性能を向上させることができる。

図１４に示す赤外線用レンズ１Ｄにおいて、レンズ１０の中心側に位置する絞り２０Ｂの端部には、凸部２２が設けられている。凸部２２は、レンズ１０の中心側に向かって延びる。凸部２２は、レンズ１０の中心側に向かって先細りになる形状を有している。例えば、凸部２２の断面形状は、半楕円形状又は半円形状である。このような構成により、光学性能を向上させることができると共に、赤外線用レンズ１Ｃと比べて耐久性の低下を抑制することができる。

図１５に示す赤外線用レンズ１Ｅにおいて、レンズ１０の中心側に位置する絞り２０Ｃの端部には、凸部２３が設けられている。凸部２３は、レンズ１０の中心側に向かって延びる。凸部２３は、レンズ１０の中心側に向かって傾斜する傾斜面２３ａを有している。傾斜面２３ａは、レンズ１０の中心側に向かうに従い、レンズ１０の第１面１１から第２面１２に向かって傾斜している。例えば、凸部２３の断面形状は、直角三角形である。このような構成により、光学性能を向上させることができる。また、凸部２３を赤外線検出素子２から離れた位置に配置することができるため、赤外線用レンズ１Ｃと比べて凸部２３自体から生じる不要光が赤外線検出素子２に照射されることを抑制することができる。

図１６に示す赤外線用レンズ１Ｆにおいて、レンズ１０の中心側に位置する絞り２０Ｄの端部には、凸部２４が設けられている。凸部２４は、レンズ１０の中心側に向かって延びる。凸部２４は、レンズ１０の中心側に向かって傾斜する傾斜面２４ａを有している。傾斜面２４ａは、レンズ１０の中心側に向かうに従い、レンズ１０の第１面１１から第２面１２に向かって傾斜している。凸部２４の先端は、平坦に形成されている。即ち、凸部２４の先端には、平坦面２４ｂが形成されている。凸部２４の先端の厚みｔ６は、０．１ｍｍ以上である。言い換えると、レンズ１０の中心側に位置する絞り２０の端部の厚みｔ６は、０．１ｍｍ以上である。例えば、凸部２４の断面形状は、台形である。このような構成により、赤外線用レンズ１Ｄと比べて耐久性を向上させることができると共に、製造が容易になる。

図１７に示す赤外線用レンズ１Ｇにおいて、レンズ１０の中心側に位置する絞り２０Ｅの端部には、凹部２５が設けられている。凹部２５は、レンズ１０の中心側と反対側、つまり、外周側に向かって窪んでいる。凹部２５は、例えば、Ｖ字状の溝を有する。このような構成により、レンズ１０と絞り２０Ｅとの接触面積が増大し、耐久性を向上させることができる。なお、凹部２５がＶ字状の溝を有する例について説明したが、これに限定されない。凹部２５は、例えば、Ｕ字状の溝を有していてもよい。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

（実施形態の概要）
（１）本開示の赤外線用レンズは、物体側に配置される第１面、及び第１面と反対側の第２面を有するレンズと、レンズの第１面と第２面との間に配置される絞りと、を備える。

このように、絞りをレンズの第１面と第２面との間に配置することによって、結像性能を向上させることができる。

（２）（１）の赤外線用レンズにおいて、レンズは、カルコゲナイドガラス又はカルコハライドガラスで構成される。

このように、レンズをカルコゲナイドガラス又はカルコハライドガラスで構成することによって、モールド成形が可能となり、レンズの第１面と第２面との間に絞りを持つ構成を容易に製造することができる。

（３）（１）又は（２）の赤外線用レンズにおいて、レンズは、画角５０°以上の視野角を有する。

これにより、幅広い面積の撮像が可能となる。

（４）（１）ないし（３）のいずれか１つの赤外線用レンズにおいて、レンズの中心側において、絞りは、レンズの第２面よりも第１面側に近い位置に配置される。

これにより、結像性能を更に向上させることができる。

（５）（１）ないし（４）のいずれか１つの赤外線用レンズにおいて、絞りの厚みは、一定である。

これにより、耐久性を向上させることができる。

（６）（１）ないし（４）のいずれか１つの赤外線用レンズにおいて、絞りの厚みは、レンズの中心側に向かって小さくなる。

これにより、光学性能を向上させることができる。

（７）（６）の赤外線用レンズにおいて、レンズの中心側に位置する絞りの端部は、平坦に形成されている。

これにより、光学性能を向上させつつ、耐久性の低下を抑制することができる。

（８）（１）ないし（４）のいずれか１つの赤外線用レンズにおいて、レンズの中心側に位置する絞りの端部には、レンズの中心側に向かって延びる凸部又はレンズの外周側に向かって窪む凹部が設けられている。

これにより、光学性能を向上させつつ、レンズと絞りの接着力を向上させることができる。

（９）（１）ないし（８）のいずれか１つの赤外線用レンズは、さらに、絞りに接続され、且つレンズの外周に配置される筐体を備える。

このように、筐体を備えることによって、レンズを保護し、耐久性を向上させることができる。

（１０）（９）の赤外線用レンズにおいて、筐体は、レンズの厚みより長い鏡筒である。

これにより、鏡筒とレンズの取付工数を削減しつつ、撮像装置への取付を容易にすることができる。

（１１）本開示の撮像装置は、赤外線用レンズと赤外線検出素子とを備える撮像装置であって、赤外線用レンズは、物体側に配置される第１面、及び第１面と反対側の第２面を有するレンズと、レンズの第１面と第２面との間に配置される絞りと、を有し、赤外線検出素子は、第２面側に配置される。

（１２）（１１）の撮像装置において、赤外線用レンズは、さらに、絞りに接続され、且つレンズの外周に配置される筐体を備える。

これにより、結像性能を更に向上させることができる。

本開示は、赤外線用レンズを用いた撮像装置等に適用可能である。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ 赤外線用レンズ
２ 赤外線検出素子
９ 物体
１０ レンズ
１１ 第１面
１１ａ 第１湾曲面
１２ 第２面
１２ａ 第２湾曲面
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ 絞り
２１，２２，２３，２４ 凸部
２３ａ，２４ａ 傾斜面
２５ 凹部
３０ 筐体
５０ 撮像装置

Claims (12)

1. 物体側に配置される第１面、及び前記第１面と反対側の第２面を有するレンズと、
   前記レンズの前記第１面と前記第２面との間に配置される絞りと、
   を備える、
   赤外線用レンズ。
2. 前記レンズは、カルコゲナイドガラス又はカルコハライドガラスで構成される、
   請求項１に記載の赤外線用レンズ。
3. 前記レンズは、画角５０°以上の視野角を有する、
   請求項１又は２に記載の赤外線用レンズ。
4. 前記レンズの中心側において、前記絞りは、前記レンズの前記第２面よりも前記第１面側に近い位置に配置される、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の赤外線用レンズ。
5. 前記絞りの厚みは、一定である、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の赤外線用レンズ。
6. 前記絞りの厚みは、前記レンズの中心側に向かって小さくなる、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の赤外線用レンズ。
7. 前記レンズの中心側に位置する前記絞りの端部は、平坦に形成されている、
   請求項６に記載の赤外線用レンズ。
8. 前記レンズの中心側に位置する前記絞りの端部には、前記レンズの中心側に向かって延びる凸部又は前記レンズの外周側に向かって窪む凹部が設けられている、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の赤外線用レンズ。
9. 更に、
   前記絞りに接続され、且つ前記レンズの外周に配置される筐体を備える、
   請求項１～８のいずれか一項に記載の赤外線用レンズ。
10. 前記筐体は、前記レンズの厚みより長い鏡筒である、
    請求項９に記載の赤外線用レンズ。
11. 赤外線用レンズと赤外線検出素子とを備える撮像装置であって、
    前記赤外線用レンズは、
    物体側に配置される第１面、及び前記第１面と反対側の第２面を有するレンズと、
    前記レンズの前記第１面と前記第２面との間に配置される絞りと、
    を有し、
    前記赤外線検出素子は、前記第２面側に配置される、
    撮像装置。
12. 前記赤外線用レンズは、更に、
    前記絞りに接続され、且つ前記レンズの外周に配置される筐体を備える、
    請求項１１に記載の撮像装置。

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