JP2737272B2 - Variable power optical system for infrared - Google Patents

Variable power optical system for infrared

Info

Publication number
JP2737272B2
JP2737272B2 JP1179926A JP17992689A JP2737272B2 JP 2737272 B2 JP2737272 B2 JP 2737272B2 JP 1179926 A JP1179926 A JP 1179926A JP 17992689 A JP17992689 A JP 17992689A JP 2737272 B2 JP2737272 B2 JP 2737272B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
lens group
light
optical system
refractive index
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP1179926A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0344612A (en
Inventor
憲三郎 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP1179926A priority Critical patent/JP2737272B2/en
Publication of JPH0344612A publication Critical patent/JPH0344612A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2737272B2 publication Critical patent/JP2737272B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/14Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • G02B15/143Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only
    • G02B15/1431Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being positive
    • G02B15/143105Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having three groups only the first group being positive arranged +-+

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、3〜5μm及び8〜13μmの波長帯の赤外
光により赤外画像を得る所謂、サーマル・イメージング
・システム用の赤外線用の変倍光学系に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a so-called thermal imaging system for obtaining an infrared image by infrared light in a wavelength band of 3 to 5 μm and 8 to 13 μm. This relates to a variable power optical system.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来に赤外線用の変倍光学系は、一般に工業、医療等
に使用されるサーマル・イメージング・システム等にお
ける対物レンズとして使用されるものであり、数多くの
提案がなされている。
Conventionally, a variable power optical system for infrared has been used as an objective lens in a thermal imaging system or the like generally used in industry, medical care, and the like, and many proposals have been made.

例えば、4群構成の変倍光学系が米国特許4,676,581
号公報において開示されている。
For example, a four-unit variable magnification optical system is disclosed in U.S. Pat. No. 4,676,581.
No. 6,086,045.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、米国特許4,676,581号公報では、変倍のた
めに複数のレンズが光軸上を移動するため、変倍機構の
複雑化を招く恐れがある。
However, in U.S. Pat. No. 4,676,581, a plurality of lenses move on the optical axis for zooming, which may complicate the zooming mechanism.

また、赤外線用の変倍光学系に適用される光学材質
は、例えばゲルマニウム、硫化セレン等は約5.3g/cm3
度の密度であり、通常の光学ガラス(2〜3g/cm3)程度
の密度と比べて遥かに大きく、変倍駆動系に加わる負荷
が大きくなって変倍に対する応答性が悪くなり、さらに
は価格の面でも通常の光学ガラスと比べて極めて高価な
ものとなる。
The optical material applied to the variable power optical system for infrared rays is, for example, germanium, selenium sulfide, or the like having a density of about 5.3 g / cm 3 and a normal optical glass (2 to 3 g / cm 3 ). It is much larger than the density, the load applied to the variable power drive system is increased, and the response to the variable power is degraded. In addition, the cost is extremely high compared to ordinary optical glass.

以上の事から、本発明は上記の問題を全て解決し、簡
素な構成で、優れた結像性能を有する高性能な赤外用変
倍光学系を安価に提供することを目的としている。
In view of the above, it is an object of the present invention to solve all of the above problems and to provide a high-performance infrared variable power optical system having a simple configuration and excellent imaging performance at low cost.

〔課題を解決しようとする手段〕[Means to solve the problem]

上記の目的を達成するために、本発明は、第1図に示
す如く、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折
力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有する第3レ
ンズ群とを有し、 変倍の際に、前記第2レンズ群を光軸方向へ移動せし
め、 さらに、前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第2
レンズ群の焦点距離をf2とするとき、 −8≦f1/f2≦−4.5 を満足するようにしたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a positive refractive power, as shown in FIG. A third lens group, the second lens group is moved in the optical axis direction during zooming, and the focal length of the first lens group is f 1 ,
When the focal length of the lens group and f 2, is obtained so as to satisfy -8 ≦ f 1 / f 2 ≦ -4.5.

そして、以上の基本構成に基づいて、第2レンズ群の
最も物体側に少なくとも負レンズを設け、この負レンズ
における物体側の曲率半径及び像側の曲率半径をそれぞ
れra、rbとするとき、 を満足するように構成することが望ましい。
Then, based on the basic configuration described above, providing at least a negative lens on the most object side in the second lens group, respectively r a radius of curvature of the radius of curvature and the image side of the object side in the negative lens, when the r b , It is desirable to configure so as to satisfy the following.

〔作 用〕(Operation)

先にも述べた如く、赤外光学系用に適当される光学材
質は通常の光学硝材と比べて極めて重く、高価なものと
なるため、変倍に対する操作性及び応答性を高めるに
は、変倍用レンズの移動量を小さく抑えつつ、第2レン
ズ群のコンパクト化を図る必要がある。
As described above, optical materials suitable for infrared optical systems are extremely heavy and expensive as compared with ordinary optical glass materials. It is necessary to reduce the size of the second lens group while keeping the amount of movement of the magnification lens small.

そこで、第1レンズ群の焦点距離f1(>0)の絶対値
に比べて第2レンズ群の焦点距離f2(<0)の絶対値を
小さくした状況のもとでは、第2レンズ群の一定の移動
量に対して、変倍比を大きく得ることができ、言い換え
れば、所望の変倍比を得るには小さい移動量で達成され
る。したがって、簡素な変倍機構を実現するには好都合
となる。
Therefore, in a situation where the absolute value of the focal length f 2 (<0) of the second lens group is smaller than the absolute value of the focal length f 1 (> 0) of the first lens group, For a given moving amount, a large zoom ratio can be obtained. In other words, a small moving amount is achieved to obtain a desired zoom ratio. Therefore, it is convenient to realize a simple zoom mechanism.

以上の構成を達成するために、本発明においては、第
1レンズ群の焦点距離f1と第2レンズ群の焦点距離f2
の最適な比率、すなわち、パワー(屈折力)配分を見出
したものが以下の条件(1)である。
To achieve the above configuration, in the present invention, the optimum ratio between the focal length f 2 of the focal length f 1 and the second lens group of the first lens group, i.e., the power (refractive power) was found allocations These are the following conditions (1).

−8≦f1/f2≦−4.5 ……(1) この条件の範囲を越えると、変倍群としての第2レン
ズ群のレンズ径の大型化は勿論のこと、変倍機構の大型
化及び複雑化を招き、さらには各倍率状態における良好
な結像性能を確保することが困難となる。尚、より良好
に収差補正を果たすとともによりコンパクト化を図るに
は条件(1)の条件の値を−5とし、この範囲を満足す
るように構成することが望ましい。
−8 ≦ f 1 / f 2 ≦ −4.5 (1) Beyond the range of this condition, not only the lens diameter of the second lens unit as the zooming unit is increased, but also the zooming mechanism is enlarged. In addition, it becomes difficult to secure good imaging performance in each magnification state. In order to achieve better aberration correction and more compact size, it is desirable to set the value of the condition (1) to −5 and to satisfy the range.

さて、赤外光検出器は外界の温度を検出するために低
温冷却されており、この低温冷却された赤外光検出器か
ら発する赤外放射光は、このシステムの光学系の各レン
ズ面に残存する弱い反射により表面反射されるために、
赤外光検出器は自分自身の発する赤外放射の反射光によ
る自分自身の像を再検出することになる。そして、この
赤外光検出器は低温冷却されているため、周囲あるいは
撮像している視野の背景よりも温度が極めて低く、結
局、再検出される自分自身の像は画像信号レベルの低下
を招き、ナルシサスを発生させる。つまり、ナルシサス
とは、光学系の各レンズ面の表面反射による自分自身の
像を再検出して生じた画像信号レベルの低下の総和であ
る。したがって、この検出された画像信号に基づいて、
画像処理されると、通常、各レンズ面による反射戻り光
が生じやすい画像中央近傍に、ゴースト像があたかも冷
たい物体の如く現れる。
Now, the infrared light detector is cooled at a low temperature to detect the temperature of the outside world, and the infrared radiation emitted from the cooled infrared light detector is applied to each lens surface of the optical system of the system. Because the surface is reflected by the remaining weak reflection,
The infrared light detector re-detects its own image due to the reflected light of the infrared radiation emitted by itself. Since the infrared light detector is cooled at a low temperature, the temperature of the infrared light detector is extremely lower than that of the surroundings or the background of the field of view being imaged. , Causing narcissus. In other words, the narcissus is the total sum of the decrease in the image signal level caused by re-detecting the image of itself by the surface reflection of each lens surface of the optical system. Therefore, based on the detected image signal,
When image processing is performed, a ghost image usually appears as if it were a cold object near the center of the image where reflected light from each lens surface is likely to occur.

このようなナルシサスのメカニズムのために、赤外光
検出器を一種の光源とみなし、この赤外光検出器から発
した光線束が光学系の各レンズ面で反射され、とれくら
いの割合(所謂、cold return)でこの赤外光検出器に
戻るかを調べ、その割合を小さくすることがナルシサス
を軽減する有効な方法である。
Due to such a Narcissus mechanism, the infrared light detector is regarded as a kind of light source, and a light beam emitted from the infrared light detector is reflected by each lens surface of the optical system, and a very small ratio (so-called light source) is obtained. , Cold return), it is an effective method to reduce narcissus by examining whether to return to the infrared light detector and reducing the ratio.

ここで、この戻り光の割合(cold return)について
は、Applied Optics,Vol.21,No.18,pp.3393−3397,198
2,James W.Howard,“Narcissus:Reflection on Retrore
flections in Thermal Imaging Systems."に具体的に記
載されている。
Here, the ratio of this return light (cold return) is described in Applied Optics, Vol. 21, No. 18, pp. 3393-3397, 198.
2, James W. Howard, “Narcissus: Reflection on Retrore
flections in Thermal Imaging Systems. "

以上の事から本発明における赤外用変倍光学系の設計
において、収差補正と同時に第2レンズ群の最も物体側
に位置するレンズにおけるナルシサスの発生を極力小さ
くできるようなレンズ形状とすることにより、赤外光検
出器を光源とみなした時に、そこから発生する光線束を
発散させて、良好にナルシサスを大幅に軽減することで
きる。
From the above, in the design of the variable power optical system for infrared in the present invention, by making the lens shape such that the occurrence of narcissus in the lens located closest to the object side of the second lens group can be minimized at the same time as aberration correction, When the infrared light detector is regarded as a light source, the luminous flux generated therefrom can be diverged, and the narcissus can be greatly reduced.

この事を実際に実現すると同時に良好なる収差補正を
達成するには、第2レンズ群の最も物体側に位置する負
レンズL21の物体側の曲率半径及び像側の曲率半径をそ
れぞれra、rbとするとき、 を満足するように構成することが望ましい。
This to achieve a practical implementation to simultaneously good Naru aberration correcting the object side curvature radius and the image side of the curvature radius of each r a negative lens L 21 located closest to the object side in the second lens group, where r b It is desirable to configure so as to satisfy the following.

この条件について収差補正上の観点で説明すれば、こ
の条件を外れると、収差変動が著しく大きくなり好まし
くない。すなわち、条件(2)の上限を越えると、低倍
率側の広各端Wにおいては非点収差が正の方向へ移動
し、また高倍率側の望遠端Tにおいては高次の非点収差
が発生する。またいずれの倍率状態もコマ収差が甚大に
発生する。
Explaining this condition from the viewpoint of aberration correction, deviation from this condition is not preferable because aberration fluctuations become extremely large. That is, when the upper limit of the condition (2) is exceeded, the astigmatism moves in the positive direction at the wide end W on the low magnification side, and the high-order astigmatism moves at the telephoto end T on the high magnification side. Occur. In each magnification state, coma greatly occurs.

反対に、条件(2)の下限を越えると、第2レンズ群
の最も物体側に位置するレンズ自身において、発生する
球面収差は補正過剰となり、その収差量は甚大となるた
め好ましくない。
On the other hand, when the value goes below the lower limit of the condition (2), the spherical aberration generated in the lens closest to the object side in the second lens unit becomes excessively corrected, and the amount of the aberration becomes undesirably large.

次に、この条件の有効性についてナルシサス低減の観
点で詳述する。
Next, the effectiveness of this condition will be described in detail from the viewpoint of reducing narcissus.

後述する実施例に即した構成において第2レンズ群の
最も物体側に位置する負レンズL21を条件(2)から外
れた形状を有する物体側に凸面を向けたメニスカスレン
ズに差し替えたものと、条件(2)を満足する負レンズ
L21を有する各実施例のものとを比較すると、低倍率状
態(広角端W)における戻り光の割合(cold return)
は、実施例1では1/10に、実施例2では1/20にも軽減す
ることができる。
To that replaced the meniscus lens having a convex surface directed toward the object side having a shape deviating from the negative lens L 21 with condition (2) located closest to the object side in the second lens group in the structure in line with the examples described below, Negative lens satisfying condition (2)
Comparing to that of the embodiment having the L 21, the ratio of the return light in the low magnification state (wide-angle end W) (cold return)
Can be reduced to 1/10 in the first embodiment and 1/20 in the second embodiment.

このとき、比較の対象とするために条件(2)から外
れた形状を有する物体側に凸面を向けた負メニスカスレ
ンズは、このレンズにおける像側面の曲率中心が、低倍
率状態(広角端W)での第1レンズ群の結像位置とほぼ
一致するように設けた。
At this time, for the purpose of comparison, the negative meniscus lens having a shape deviating from the condition (2) with the convex surface facing the object side has a center of curvature of the image side surface in this lens in a low magnification state (wide-angle end W). Are provided so as to substantially coincide with the image forming position of the first lens group in the above.

このようにナルシサス低減の効果は、ナルシサス発生
の原理を模式的に示す第2A図及び第2B図より容易に理解
できるので、この図を参照しながら説明する。
The effect of the narcissus reduction in this way can be easily understood from FIGS. 2A and 2B, which schematically show the principle of narcissus generation, and will be described with reference to FIG.

両図に示す如く、光軸に平行な光線(g1、g2)が、後
述する実施例の構成に即した赤外用変倍光学系に入射す
ると、第1レンズ群G1を構成する正メニスカスレンズL
11により収儉作用を受け、その後負レンズL21と両凹負
レンズL22よりなる第2レンズ群G2により発散作用を受
け、第3レンズ群G3を構成する正レンズL31により収儉
作用を受け結像される。
As shown in both figures, when light rays (g 1 , g 2 ) parallel to the optical axis enter the variable power optical system for infrared light according to the structure of the embodiment described later, the positive light constituting the first lens group G 1 is formed. Meniscus lens L
Undergo a Osamu儉operation by 11, Osamu儉positive lens L 31 which then negative lens L 21 and subjected to diverging effect by the biconcave negative lens the second lens group G 2 consisting of L 22, constituting the third lens group G 3 An image is formed by the action.

第2A図においては条件(2)を外れた形状の負レンズ
L21を有する構成となっており、第2B図においては条件
(2)を満足する形状の負レンズL21を有する構成とな
っている。
In Fig. 2A, the negative lens is out of condition (2).
Has a structure with L 21, in Figure 2B has a configuration with a negative lens L 21 having a shape satisfying the condition (2).

今、説明を容易とするために、赤外用変倍光学系の結
像位置に赤外光検出器Dが配置されているとすると、第
2A図及び第2B図の両図とも、低温冷却された検出器Dか
ら発した放射光線(j1、j2)は第3レンズ群G3の正レン
ズL31、第2レンズ群G2の両凹負レンズを介した後、第
2レンズ群G2の最も物体側に位置する負レンズL21の像
側面に入射する。
Now, for ease of explanation, assuming that an infrared light detector D is arranged at an image forming position of the infrared variable power optical system,
In both FIGS. 2A and 2B, the radiation rays (j 1 , j 2 ) emitted from the detector D cooled at a low temperature are applied to the positive lens L 31 of the third lens group G 3 and the light rays of the second lens group G 2 . after passing through the biconcave negative lens, and enters the image-side surface of the negative lens L 21 located closest to the object side in the second lens group G 2.

ここで、先ず、第2A図に示す如く、条件(2)を外れ
た形状の負レンズL21を有する構成について考えると、
第2レンズ群G2の負レンズL21の像側面における戻り光
は、光線h1及び光線h2で示す如く検出器Dに向けて反射
し、この検出器Dにより再検出されることになる。
Here, first, as shown in FIG. 2A, considering the construction having a negative lens L 21 having a shape out of the condition (2),
Return light on the image side surface of the negative lens L 21 of the second lens group G 2 is reflected towards a detector D as shown by rays h 1 and beam h 2, it will be re-detected by the detector D .

一方、第2レンズ群G2の負レンズL22の像側面を通過
した検出器からの放射光線(j1、j2)は、第2レンズ群
G2の負レンズL21の物体側面に達すると、この放射光線
(j1、j2)とこのレンズ面とが交わる点における接平面
に対して放射光線(j1、j2)が垂直に入射するため、こ
の面における戻り光は正反射して、光線i1及び光線i2
示すように、放射光線(j1、j2)とは逆の光路を辿り、
検出器Dで再検出されることになる。
On the other hand, it emitted light from the detector which has passed through the image side surface of the negative lens L 22 of the second lens group G 2 (j 1, j 2 ) , the second lens group
Upon reaching the object side surface of the negative lens L 21 of G 2, the emitted light (j 1, j 2) and the radiation beam with respect to the tangent plane at the point where the lens surface intersects (j 1, j 2) is vertically Because of the incidence, the return light at this surface is specularly reflected and follows the opposite path from the emitted rays (j 1 , j 2 ), as shown by rays i 1 and i 2 ,
It will be detected again by the detector D.

以上の事から、条件(2)を外れた形状を有する負レ
ンズL21の両面による戻り光によりナルシサスが大きく
発生して画質が大きく劣化することが理解できる。
From the above, it can be understood that the condition (2) is a negative lens image quality greatly occurred Narcissus by return light due to both sides of the L 21 having a deviating shape deteriorates significantly.

これに対し、条件(2)を満足する形状の負レンズL
21を有する本発明の構成について考えると、第2B図に示
す如く、第2レンズ群G2の最も物体側に負レンズL21
像側面に検出器Dからの放射光線(j1、j2)が入射した
際の戻り光は、光線h1及び光線h2で示す如く周辺へ発散
する。
On the other hand, a negative lens L having a shape satisfying the condition (2)
Considering the structure of the present invention having a 21, as shown in Figure 2B, the emitted light from the detector D on the image side surface of the negative lens L 21 closest to the object side in the second lens group G 2 (j 1, j 2 ) return light when the incident diverges to the peripheral as indicated by rays h 1 and beam h 2.

一方、第2レンズ群G2の負レンズL22の像側面を通過
した検出器Dからの放射光線(j1、j2)は、第2レンズ
群G2の負レンズL21の物体側面に達すると、この物体側
面における戻り光は光線i1及び光線i2で示すように周辺
へ発散する。
On the other hand, it emitted light from the detector D which has passed through the image side surface of the negative lens L 22 of the second lens group G 2 (j 1, j 2) is on the object side surface of the negative lens L 21 of the second lens group G 2 Upon reaching, the return light in the object side surface diverges to the peripheral as indicated by rays i 1 and actinic i 2.

以上の事から、条件(2)を満足する形状を有する負
レンズL21の両面により戻り光は周辺へ発散されるた
め、ナルシサスを発生を低減できる優れた画質を実現で
きることが理解できる。
From the above, return light by both surfaces of the negative lens L 21 having a shape that satisfies the condition (2) is to be diverging to the periphery, it can be understood that it is possible to realize an excellent picture quality that can reduce the occurrence of Narcissus.

また、第3レンズ群G3においても、ナルシサスの影響
を軽減できるような形状としつつ、良好なる収差補正を
実現している。
Also in the third lens group G 3, while a shape can reduce the effect of Narcissus realizes a good Naru aberration correction.

具体的には、第3レンズ群の最も物体側の曲率半径
rc、第3レンズ群の最も像側の曲率半径をrdとすると
き、 を満足するように構成することが望ましい。
Specifically, the radius of curvature of the third lens group closest to the object side
r c , when the radius of curvature of the third lens unit closest to the image side is r d , It is desirable to configure so as to satisfy the following.

この条件の範囲を越えると、諸収差、特に球面収差の
発生が甚大となり、収差バランスが極端に崩れるため、
第1及び第2レンズ群により形成された像を拡大する機
能を有するレンズ群により諸収差が拡大され像の著しい
劣下を招く。さらに、低温冷却された検出器により発す
る放射光線は、この条件(3)を越えたレンズの面によ
り再び検出器に向けて反射し、この戻り光が再検出さ
れ、ナルシサスが発生するため好ましくない。
Beyond the range of this condition, various aberrations, especially spherical aberrations, become extremely large, and the aberration balance is extremely disrupted.
Various aberrations are magnified by the lens group having a function of magnifying the image formed by the first and second lens groups, and the image is significantly deteriorated. Furthermore, the radiation emitted by the low-temperature cooled detector is reflected back to the detector by the surface of the lens exceeding the condition (3), and this return light is re-detected, and narcissus is generated. .

また、第3レンズ群を正レンズのみで構成する場合に
おいて、第3レンズ群の焦点距離をf3とするとき、特に
ナルシサスを低減する見地より、 rd/f3>1.2、rd/f3<0.8 ……(4) を満足するように構成することがより好ましい。
In the case where the third lens group is composed of only the positive lens, when the focal length of the third lens group is f 3 , r d / f 3 > 1.2 and r d / f, particularly from the viewpoint of reducing narcissus. 3 <0.8 It is more preferable to satisfy the following condition (4).

すなわち、第3レンズの像側面の曲率半径rdと第3レ
ンズ群の焦点距離f3とがほぼ一致するような条件(4)
の範囲を越えた構成をとると、第3A図に示す如く、低温
冷却された検出器Dから放射する放射光線(j1、j2)は
第3レンズ群G3の最終面にて正反射して、この戻り光
(k1、k2)は検出器Dにて直接に検出されてしまう。
That is, the condition (4) that the radius of curvature r d of the image side surface of the third lens substantially coincides with the focal length f 3 of the third lens group.
Taking the structure beyond the range of, as shown in Figure 3A, the emitted light rays emanating from the detector D which is cryogenically cooled (j 1, j 2) is regularly reflected by the final surface of the third lens group G 3 The return light (k 1 , k 2 ) is directly detected by the detector D.

そこで、本発明においては、第3レンズ群の最終面の
曲率半径rdをこの群の焦点距離f3より小さくして条件
(4)を満足する構成にすると、第3B図に示す如く、検
出器Dから放射する放射光線(j1、j2)は第3レンズ群
G3の最終面にて反射し、この戻り光(k1、k2)は検出器
Dの周辺へ発散する。
Therefore, in the present invention, if the radius of curvature r d of the final surface of the third lens group is made smaller than the focal length f 3 of this group so as to satisfy the condition (4), the detection is performed as shown in FIG. 3B. The radiation rays (j 1 , j 2 ) emitted from the vessel D are in the third lens group
The reflected light (k 1 , k 2 ) is reflected at the final surface of G 3 and diverges around the detector D.

また、第3レンズ群の最終面の曲率半径rdをこの群の
焦点距離f3より大きくして条件(4)を満足する構成に
すると、第3C図に示す如く、検出器Dから放射する放射
光線(j1、j2)は第3レンズ群G3の最終面にて反射し、
この戻り光(k1、k2)は検出器Dの周辺へ発散する。
If the radius of curvature r d of the final surface of the third lens group is made larger than the focal length f 3 of this group to satisfy the condition (4), the light is emitted from the detector D as shown in FIG. 3C. radiation beam (j 1, j 2) is reflected by the final surface of the third lens group G 3,
This return light (k 1 , k 2 ) diverges around the detector D.

このため、第3A図に示す如き状態でナルシサスが最大
となった時と比べて、条件(4)を満足するように構成
した場合には、ナルシサスを約1/400以下に軽減するこ
とができ、後述する実施例ではナルシサスが約1/1000に
も小さく抑えることが可能である。
Therefore, if the condition (4) is satisfied as compared with the case where the narcissus is maximized in the state shown in FIG. 3A, the narcissus can be reduced to about 1/400 or less. In an embodiment to be described later, the narcissus can be suppressed to about 1/1000.

このように、戻り光の影響を軽減できるレンズ形状と
することは、ナルシサスの軽減に有効であり、赤外用光
学系を設計する上で極めて重要な事項である。
As described above, it is effective to reduce the narcissus to make the lens shape capable of reducing the influence of the return light, and it is extremely important in designing an infrared optical system.

さて、本発明の赤外用レンズにおいて良好なる色収差
補正を達成するには、各レンズ群を以下の如き硝材で構
成することが望ましい。
Now, in order to achieve good chromatic aberration correction in the infrared lens of the present invention, it is desirable that each lens group is made of the following glass material.

先ず、第1レンズ群及び第3レンズ群は正の屈折力を
有するため、8〜13μm帯の波長光に対してはゲルマニ
ウムGe等や、3〜5μm帯の波長光に対してはシリコン
Si等の高屈折率・低分散の硝材を選定して構成する必要
がある。また、第2レンズ群は負の屈折力を有するた
め、8〜13μm帯の波長光に対してはセレン化亜鉛ZnS
e、硫化亜鉛ZnS等や、3〜5μm帯の波長光に対しては
硫化亜鉛ZnS、フッ化カルシウムCaF2等の硝材を選定す
る必要がある。すなわち、この硝材は上述の第1及び第
3レンズ群の硝材よりも低屈折率・高分散となるため、
レンズ系全体としての色収差を始めとして諸収差の補正
が可能となる。
First, since the first lens group and the third lens group have positive refractive power, germanium Ge or the like is used for light having a wavelength of 8 to 13 μm, and silicon is used for light having a wavelength of 3 to 5 μm.
It is necessary to select and configure a high refractive index and low dispersion glass material such as Si. In addition, since the second lens group has a negative refractive power, zinc selenide ZnS is used for light having a wavelength of 8 to 13 μm band.
e, it is necessary to select a glass material such as zinc sulfide ZnS and calcium fluoride CaF 2 for light having a wavelength in the 3 to 5 μm band, such as zinc sulfide ZnS. That is, since this glass material has a lower refractive index and a higher dispersion than the glass materials of the first and third lens groups,
It is possible to correct various aberrations including chromatic aberration of the entire lens system.

具体的には、8μmの波長光に対する硝材の屈折率を
n8、10μmの波長光に対する硝材の屈折率をn10、12μ
mの波長光に対する硝材の屈折率をn12、3μmの波長
光に対する硝材の屈折率をn3、4μmの波長光に対する
硝材の屈折率をn4、5μmの波長光に対する硝材の屈折
率をn5、とするとき、第1及び第3レンズ群を構成する
硝子材質は、 または、 を満足するように構成することが望ましく、また、第2
レンズ群を構成する少なくとも1つのレンズの硝子材質
は、 または、 を満足することが好ましい。
Specifically, the refractive index of the glass material for the 8 μm wavelength light is
n 8 , n 10 , 12μ
The refractive index of the glass material for the wavelength light of m is n 12 , the refractive index of the glass material for the light wavelength of 3 μm is n 3 , the refractive index of the glass material for the light wavelength of 4 μm is n 4 , and the refractive index of the glass material for the light wavelength of 5 μm is n 5 , the glass material constituting the first and third lens groups is: Or It is desirable to be configured to satisfy
The glass material of at least one lens constituting the lens group is Or Is preferably satisfied.

〔実施例〕〔Example〕

次に本実施例について説明する。 Next, this embodiment will be described.

本実施例における赤外用変倍光学系は2変倍光学系で
あり、第1図は本実施例の2倍変倍光学系の骨組みを示
す模式図であり、(a)が低倍率状態(広角端W)、
(b)が高倍率状態(望遠端T)を示している。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a framework of the double-magnification optical system of the present embodiment, and FIG. 1 (a) shows a low magnification state ( Wide-angle end W),
(B) shows a high magnification state (telephoto end T).

図示の如く、無限遠からの平行光線は第1レンズ群を
通過すると収斂作用を受けて像点O1が作られ、この像点
O1は第2レンズ群の物点となり、この第2レンズ群の発
散作用を受けると、像点O2が作られる。今度はこの像点
O2は第3レンズ群の物点となり、この第3レンズ群の収
斂作用を受けると、像点O3にて結像され、像Iが形成さ
れる。
As shown in the figure, a parallel ray from infinity passes through the first lens group and is converged to form an image point O 1.
O 1 becomes an object point of the second lens group, and when subjected to the diverging action of the second lens group, an image point O 2 is created. This time, this image point
O 2 becomes an object point of the third lens group, and when subjected to the convergence action of the third lens group, an image is formed at an image point O 3 to form an image I.

第1図の(a)に示す如く、第2レンズ群の主点から
物点O1までの距離をa、第2レンズ群の主点から像点O2
までの距離をbとすると、第2レンズ群における結合倍
率β2Wはβ2W=b/a…(a)の関係が成立し、a、bの
関係はa>0、b<0、|a|>|b|であるため、この結像
倍率β2Wは、縮小倍率(β2W<1)となっていることが
理解できる。
As shown in the FIG. 1 (a), image point O 2 of the distance from the principal point of the second lens group to the object point O 1 a, from the principal point of the second lens group
Assuming that the distance is b, the coupling magnification β 2W in the second lens group satisfies the relationship β 2W = b / a (a), and the relationship between a and b is a> 0, b <0, | a Since | >> | b |, it can be understood that the imaging magnification β 2W is a reduction magnification (β 2W <1).

これに対し、第1図の(b)に示す如く、第1倍率状
態の低倍率状態(広角端W)から第2倍率状態の高倍率
状態(望遠端T)へ変倍した状態には、第1レンズ群及
び第3レンズ群を固定した状態で、結果的に、第2レン
ズ群の物点O1と像点O2との位置が移動しないように図示
の如く第2レンズ群のみを光軸に沿って像側へ移動させ
ている。
On the other hand, as shown in FIG. 1 (b), when the magnification is changed from the low magnification state of the first magnification state (wide-angle end W) to the high magnification state of the second magnification state (telephoto end T), in a state of fixing the first lens group and the third lens group, resulting in, only the second lens group as illustrated so that the position of the object point O 1 and the image point O 2 of the second lens group does not move It is moved to the image side along the optical axis.

すなわち、各倍率状態において|a|+|b|が常に一定と
なるように第2レンズ群のみを|a|−|b|の移動量だけ光
軸方向へ移動させている。
That is, only the second lens group is moved in the optical axis direction by the amount of | a |-| b | so that | a | + | b | is always constant in each magnification state.

このとき、第2レンズ群の主点から物点O1までの距離
は−b、第2レンズ群の主点から像点O2までの距離は−
aとなり、第2レンズ群における結像倍率β2Tはβ2T
−a/−b=a/b……(b)の関係が成立し、a、bの関
係はa>0、b<0、|a|>|b|であるため、この結像倍
率β2Tは拡大倍率(β2T>1)となっていることが理解
できる。
At this time, the distance from the principal point of the second lens group to the object point O 1 is -b, the distance from the principal point of the second lens group to the image point O 2 is -
a, and the imaging magnification β 2T in the second lens group is β 2T =
-A / -b = a / b (b) is established, and the relationship between a and b is a> 0, b <0, | a |> | b |. It can be understood that 2T is the magnification (β 2T > 1).

このように、以上にて得られた(a)式及び(b)式
より、高倍率状態と低倍率状態とにおける第2レンズの
結像倍率の関係はβ2W=1/β2T……(c)となる。
As described above, from the equations (a) and (b) obtained above, the relationship between the imaging magnification of the second lens in the high magnification state and the low magnification state is β 2W = 1 / β 2T. c).

ここで、第1倍率状態の低倍率状態(広角端W)の2
変倍光学系の焦点距離をfW、第2倍率状態の高倍率状態
(望遠端T)の2変倍光学系の焦点距離をfT、第1レン
ズ群の焦点距離をf1、第1倍率状態の低倍率状態(広角
端W)における物点O1から像点O2へ結像する第2レンズ
群の結像倍率をβ2W、第2倍率状態の高倍率状態(望遠
端T)における物点O1から像点O2へ結像する第2レンズ
群の結像倍率をβ2T、物点O2から像点O3へ結像する第3
レンズ群の結像倍率をβとするとき、第1図からも分
かるように、 fW=f1β2Wβ ……(d) fT=f1β2Tβ=f1β32W ……(e) の関係が成立し、変倍に際する第2レンズ群の移動によ
り焦点距離が変化することが容易に理解できる。
Here, 2 in the low magnification state (wide-angle end W) of the first magnification state.
The focal length of the variable power optical system is f W , the focal length of the two variable power optical system in the high magnification state (telephoto end T) in the second magnification state is f T , the focal length of the first lens group is f 1 , and the first is low magnification state of the magnification state imaging magnification of the second lens group for focusing from the object point O 1 at the (wide-angle end W) to image point O 2 beta 2W, high magnification state of the second magnification state (telephoto end T) third which forms the object point O 1 imaging magnification beta 2T of the second lens group for focusing the image point O 2, from the object point O 2 to the image point O 3 of the
Assuming that the imaging magnification of the lens group is β 3 , as can be seen from FIG. 1, f W = f 1 β 2W β 3 ... (D) f T = f 1 β 2T β 3 = f 1 β 3 / β 2W (E) is established, and it can be easily understood that the focal length changes due to the movement of the second lens group during zooming.

このときの変倍比Vは、上式(d)及び(e)より以
下の如くなる。
The zoom ratio V at this time is as follows from the above equations (d) and (e).

以上の事から、変倍に際して、(c)式を満足するよ
うに、第2レンズ群のみを光軸方向に沿って移動させる
ことにより第2レンズ群の物点O1及び像点O2の位置をと
もに不変とすることにより像面変動が抑えられ、変倍比
Vが1/β2W 2(=β2T 2)の2変倍光学系を達成すること
ができる。
From the above, during zooming, (c) expression so as to satisfy, by moving along only the second lens group along the optical axis of the second lens group object point O 1 and the image point O 2 By making the positions invariable, image plane fluctuation is suppressed, and a two-magnification optical system with a magnification ratio V of 1 / β 2W 2 (= β 2T 2 ) can be achieved.

したがって、所望の目的に見合う変倍比を決定する
と、第2レンズ群の低倍率状態(広角端W)及び高倍率
状態(望遠端T)における結像倍率が一義的に決定さ
れ、次に低倍率状態(広角端W)と高倍率状態(望遠端
T)との各焦点距離を所望の目的の値とするために、第
1レンズ群の焦点距離f1と第3レンズ群の結像倍率β
とを適当に選択することにより、所望のスペックを有す
る2変倍光学系を達成することができる。
Therefore, when a zoom ratio suitable for a desired purpose is determined, the imaging magnification of the second lens unit in the low magnification state (wide-angle end W) and the high magnification state (telephoto end T) is uniquely determined. In order to set each focal length between the magnification state (wide-angle end W) and the high magnification state (telephoto end T) to a desired target value, the focal length f1 of the first lens group and the imaging magnification of the third lens group are set. β 3
By appropriately selecting the above, it is possible to achieve a bivariable optical system having desired specifications.

さて、各倍率状態における焦点距離は(d)式及び
(e)式より第3レンズ群の焦点距離に依存しないこと
が理解できる。
Now, it can be understood from the equations (d) and (e) that the focal length in each magnification state does not depend on the focal length of the third lens group.

ところが、第1図で示した如く、第3レンズ群に対す
る物点O2から第3レンズ群の主点までの距離をlとする
とき、第2レンズ群と第3レンズ群との群間隔を確保し
て大きな変倍比を得るには、 |a|+|b|<|l| ……(f) の関係を満足する必要がある。
However, as shown in FIG. 1, when the distance from the object point O 2 with respect to the third lens group to the principal point of the third lens group and l, the group distance between the second lens group and the third lens group In order to secure a large zoom ratio, it is necessary to satisfy the relationship of | a | + | b | <| l | (f).

ここで、低倍率状態(広角端W)における焦点距離fW
及び高倍率状態(望遠端T)における焦点距離fTを大き
くするには、(d)式及び(e)式より第1レンズ群の
焦点距離f3を大きくする手法か、あるいは第3レンズ群
の結像倍率βを大きくする手法が考えられる。
Here, the focal length f W in the low magnification state (wide-angle end W)
And high magnification state to increase the: focal length f T in (telephoto end T) is, (d) type and (e) or techniques to increase the focal length f 3 of the first lens group from the formula, or the third lens group A method of increasing the imaging magnification β 3 of the above is conceivable.

前者の第3レンズ群の焦点距離を大きくする手法で
は、この群を通過する光束の収斂状態が弱くなるため、
第2レンズ群以降の光学系のレンズ径が大きくなり実用
化上において極めて問題がある。
In the former method of increasing the focal length of the third lens group, the convergence state of the light beam passing through this group is weakened.
Since the lens diameter of the optical system after the second lens group becomes large, there is a problem in practical use.

これに対し、後者の第3レンズ群の結像倍率βを大
きくする手法は、変倍のための第2レンズ群と第3レン
ズ群との群間隔を確保するために(e)式を満足するに
は、必然的に第3レンズ群の焦点距離f3を大きくする必
要がある。
On the other hand, the latter method of increasing the imaging magnification β 3 of the third lens group uses the formula (e) in order to secure the group distance between the second lens group and the third lens group for zooming. to satisfy, it is necessary to increase the focal length f 3 of the inevitably third lens group.

ところが、第3レンズ群における焦点距離f3と結像倍
率βをともに大きくすると、この群において高次の諸
収差、特に高次の球面収差が甚大に発生する。
However, if both the focal length f 3 and the imaging magnification β 3 in the third lens group are increased, various high-order aberrations, particularly high-order spherical aberrations, occur significantly in this group.

例えば、球面収差量が最小となるような形状を有する
単玉の球面の正レンズで第3レンズ群を構成した場合、
後述する実施例1では最大で13.9mm、実施例2では最大
8mmにも達する球面収差が発生するため、結像性能の劣
化が著しい。
For example, when the third lens group is configured by a single spherical positive lens having a shape that minimizes the amount of spherical aberration,
The maximum is 13.9 mm in the first embodiment described later, and the maximum in the second embodiment.
Since spherical aberration as large as 8 mm occurs, the imaging performance is significantly deteriorated.

そこで、本発明においては、第3レンズ群中の正レン
ズL3に、光軸から周辺へ行くに従って漸進的に正の屈折
力が弱くなる非球面を設けることにより、極めて少ない
レンズ構成枚数でありながらも、この群自身にて発生す
る負の球面収差のみならずその他の収差をも極めてバラ
ンス良く補正を達成している。
Therefore, in the present invention, the positive lens L 3 of the third lens group, by providing a progressively aspherical positive refractive power becomes weaker toward the peripheral from the optical axis, it is a very small number of lenses However, not only the negative spherical aberration generated in the group itself but also other aberrations are corrected in a very well-balanced manner.

ここで、第3レンズ群の正の屈折力が光軸から周辺へ
行くに従って漸進的に弱くなるような非球面とは、この
非球面がレンズの凸面に設けられている際には、光軸か
ら周辺へ行くに従って正の面屈折力が漸進的に弱くなる
ような形状とすることであり、この非球面がレンズの凹
面に設けられている際には、光軸から周辺へ行くに従っ
て負の面屈折力が漸進的に強くなるような形状とするこ
とである。
Here, an aspheric surface in which the positive refracting power of the third lens group gradually becomes weaker from the optical axis toward the periphery means that when this aspheric surface is provided on the convex surface of the lens, From the optical axis to the periphery when this aspherical surface is provided on the concave surface of the lens when the aspheric surface is provided on the concave surface of the lens. The shape is such that the surface refracting power gradually increases.

尚、ここで言う面屈折力とは、ある屈折面の任意の1
点に入射するある任意の光線の入射角と射出角との差、
すなわち、偏角をその屈折点近傍の微小な面の面屈折力
と定義し、その屈折点近傍に入射する平行光線が屈折後
収斂するとき、その面の面屈折力を正の面屈折力とし、
屈折後発散するとき、その面の面屈折力を負の面屈折力
と定義している。
In addition, the surface refracting power referred to here is an arbitrary one of a certain refracting surface.
The difference between the angle of incidence and the angle of exit of any ray incident on a point,
That is, the declination is defined as the surface power of a minute surface near the refraction point, and when the parallel rays incident near the refraction point converge after refraction, the surface power of the surface is defined as a positive surface power. ,
When diverging after refraction, the surface power of the surface is defined as negative surface power.

以上の如く、第3レンズ群中の正レンズL3に非球面を
設けることにより、球面収差量は、この正レンズL3を球
面のみで構成した時と比べて、後述する実施例1では約
1/40に、実施例では約1/70に軽減されている。
As mentioned above, by providing an aspherical surface in the positive lens L 3 of the third lens group, spherical aberration, compared with when constituting the positive lens L 3 only spherical, approximately in Example 1 below
It is reduced to 1/40, and in the embodiment to about 1/70.

第3レンズ群に設けられるべき非球面は、レンズの頂
点における接平面から非球面までの光軸方向に沿った距
離(所謂、サグ量)の最大値をδMAX、非球面の近軸の
屈折力と等しい屈折力の球面の曲率半径をr、第3レ
ンズ群において非球面を有するレンズの焦点距離を単位
長さ(1mm)で割った値をfASPとする時、 を満足するように構成することが望ましい。
The aspheric surface to be provided in the third lens group has a maximum value of the distance (so-called sag amount) along the optical axis direction from the tangent plane to the aspheric surface at the vertex of the lens at δ MAX , and the paraxial refraction of the aspheric surface. when the curvature radius of the spherical force equal power r *, a value obtained by dividing the focal length of the lens in the unit length (1mm) having an aspheric surface in the third lens group and f ASP, It is desirable to configure so as to satisfy the following.

この条件の範囲を越えるとき、収差補正を優先させる
と、ナルシサスの低減を考慮したレンズ形状を変えざる
を得ず、その結果、ナルシサスが大きく発生して大幅に
性能が劣化する一方、ナルシサスの低減を優先した収差
補正を行うと、諸収差における収差バランスが大きく崩
れて、良好な結像性能を達成することが困難となる。
Beyond the range of this condition, if priority is given to aberration correction, the lens shape must be changed in consideration of the reduction of narcissus, and as a result, narcissus will occur greatly and performance will be greatly deteriorated, while narcissus reduction Is performed, the aberration balance among various aberrations is greatly destroyed, and it is difficult to achieve good imaging performance.

尚、この非球面の効果をより効果的に得て、このレン
ズ自身にて発生する諸収差をより良好に補正するには、
この条件の下限の値が0.01、上限が0.5であることがよ
り望ましい。
In order to obtain the effect of the aspherical surface more effectively and better correct various aberrations generated in the lens itself,
More preferably, the lower limit of this condition is 0.01 and the upper limit is 0.5.

さて、本実施例の赤外用の2変倍光学系は3μm〜5
μm及び8μm〜13μmの波長帯の赤外光による赤外画
像を得る、所謂サーマル・イメージング・システム用の
赤外用光学系の対物レンズ系として応用したものであ
る。
The infrared variable power optical system of this embodiment is 3 μm to 5 μm.
This is applied as an objective lens system of a so-called infrared optical system for a so-called thermal imaging system for obtaining an infrared image by infrared light in a wavelength band of 8 µm to 13 µm.

このシステムの光学系は、対物レンズとしての2変倍
光学系と接眼レンズとで構成される望遠鏡系と、この望
遠鏡系により形成される射出瞳の後方に設けられて光走
査系を含む光学系と、この光学系により結像される位置
に設けられた赤外検出器とを有する構成となっている。
The optical system of this system includes a telescope system including a two-magnification optical system as an objective lens and an eyepiece, and an optical system provided behind an exit pupil formed by the telescope system and including an optical scanning system. And an infrared detector provided at a position where an image is formed by the optical system.

第4図及び第6図にはそれぞれ順に本発明の実施例1
及び実施例2における赤外用の2変倍光学系Oの後方に
接眼レンズ系Eを配置した状態におけるレンズ構成図を
示している。各図の(a)には低倍率状態(広角端
W)、(b)には高倍率状態(望遠端T)を示した。
FIGS. 4 and 6 show the first embodiment of the present invention, respectively.
FIG. 9 is a diagram illustrating a lens configuration in a state where an eyepiece system E is disposed behind an infrared variable power optical system O according to a second embodiment. (A) of each drawing shows a low magnification state (wide-angle end W), and (b) shows a high magnification state (telephoto end T).

両レンズ構成図に示す如く、赤外用の2変倍光学系O
に入射する光線は、第1レンズ群G1を通過すると収斂作
用を受け、変倍機能を有する第2レンズを通過すると発
散作用を受け、結像機能を有する第3レンズ群G3を通過
すると再び収斂作用を受けて、この光学系の後側焦点位
置で結像されて、中間像Iが形成される。
As shown in the configuration diagram of both lenses, a bivariable optical system O for infrared
Incident on the first lens group G 1 undergoes a converging action when passing through the first lens group G 1 , undergoes a diverging action when passing through the second lens having a variable power function, and passes through a third lens group G 3 having an imaging function. Under the convergence effect again, an image is formed at the rear focal position of this optical system, and an intermediate image I is formed.

そして、この2変倍光学系により中間像を形成した光
束は、接眼レンズ系Eを通過して、射出瞳Pを形成す
る。
Then, the light beam forming the intermediate image by the two-magnification optical system passes through the eyepiece system E and forms the exit pupil P.

実施例1における具体的なレンズ構成を説明すると、
第4図に示す如く、物体側から順に、第1レンズ群G1
物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11のみより
なり、第2レンズ群G2は2つの物体側により強い曲率の
面を向けた負レンズL21及び両凹負レンズL22よりなり、
第3レンズ群G3は、物体側に凸面に向けた正メニスカス
レンズL31より構成されている。
Explaining a specific lens configuration in the first embodiment,
As shown in Figure 4, in order from the object side, a first lens group G 1 is a positive meniscus lens L 11 made of only the convex surface facing the object side, the second lens group G 2 is a stronger curvature by two object-side Consists of a negative lens L 21 facing the surface and a biconcave negative lens L 22 ,
The third lens group G 3 is composed of a positive meniscus lens L 31 toward the convex surface facing the object side.

実施例2においては第6図に示す如く、実施例1と同
様なレンズ構成を有しており、各実施例のいずれも、第
1レンズ群G1を構成している正メニスカスレンズL
11と、第3レンズ群を構成している正メニスカスレンズ
L31との物体側面に非球面が設けられている。
As shown in FIG. 6 in the second embodiment has the same lens configuration as in Example 1, none of the examples, a positive meniscus lens constituting the first lens group G 1 L
11 and the positive meniscus lens that constitutes the third lens group
Aspherical surface is provided on the object side surface of the L 31.

また、各実施例とも、図示の如く、対物レンズ系とし
ての機能を有する2変倍光学系Oの後方に、接眼レンズ
系Eが設けられており、何れの実施例についても、接眼
レンズ系Eは、物体側から順に、像側に凸面を向けた正
メニスカスレンズLe1と物体側に凸面を向けた正メニス
カスレンズLe2より構成されている。
Further, in each of the embodiments, as shown, an eyepiece lens system E is provided behind the variable power optical system O having a function as an objective lens system. includes, in order from the object side, is composed of a positive meniscus lens Le 2 having a convex surface directed toward the positive meniscus lens Le 1 and the object side with a convex surface facing the image side.

無限遠から有限距離物体へのピント合わせ及び周囲の
温度変化に起因するピントズレは、本発明の2変倍光学
系Oを構成している各レンズ、もくしは接眼レンズ系E
を構成している各レンズの何れか一方を光軸方向に沿っ
て移動させることにより達成される。特に、第1レンズ
群にフォーカス機能を持たせると、各倍率状態において
同一距離物体へのピント合せに対するフォーカス量は一
定であり、また第2レンズ群にフォーカス機能を持たせ
ると、変倍用の移動機構と共用させることが可能となる
ため、この2つの方式が有効である。
Defocus caused by focusing on an object from infinity to a finite distance and a change in ambient temperature are caused by the lenses constituting the bi-magnification optical system O of the present invention or the eyepiece lens system E.
This is achieved by moving any one of the lenses constituting the lens unit along the optical axis direction. In particular, when the first lens group is provided with a focusing function, the amount of focus for focusing on an object at the same distance is constant in each magnification state, and when the second lens group is provided with a focusing function, the magnification for zooming is reduced. These two methods are effective because they can be shared with the moving mechanism.

以下の表1及び表2に、各実施例の諸元の値を掲げ
る。各表中、左端の数字は物体側からの順序を表し、r
はレンズ面の曲率半径、dはレンズ厚及びレンズ面間
隔、屈折率nはB線(λ=10μm)に対する値であり、
GEはゲルマニウム、ZnSeはセレン化亜鉛を示している。
ここで、ゲルマニウムGEにおけるC線(λ=12μm)及
びA線(λ=8μm)に対する屈折率はそれぞれ4.0023
0、4.00530であり、セレン化亜鉛ZnSeにおけるC線(λ
=12μm)及びA線(λ=8μm)に対する屈折率はそ
れぞれ2.39400、2.41800である。
Tables 1 and 2 below show the values of specifications of each embodiment. In each table, the leftmost digit represents the order from the object side, and r
Is a radius of curvature of the lens surface, d is a lens thickness and a lens surface interval, and a refractive index n is a value with respect to a B line (λ = 10 μm).
GE indicates germanium and ZnSe indicates zinc selenide.
Here, the refractive indexes of the germanium GE with respect to the C line (λ = 12 μm) and the A line (λ = 8 μm) are 4.0023, respectively.
0, 4.00530, and C line (λ) in zinc selenide ZnSe.
= 12 μm) and the refractive index for the A-line (λ = 8 μm) are 2.39400 and 2.41800, respectively.

また、Mは望遠鏡倍率、fWは低倍率状態(広角端W)
における2変倍光学系Oの焦点距離、fTは高倍率状態
(広角端T)における2変倍光学系Oの焦点距離、FNO
は2変倍光学系OのFナンバー、dPは接眼レンズ系Eの
最終レンズ面の頂点から射出瞳Pまでの距離、Dはレン
ズ系の有効径、Vは変倍比である。
Further, M telescope magnification, f W is a low magnification state (wide-angle end W)
Is the focal length of the variable power optical system O, f T is the focal length of the variable power optical system O in a high magnification state (wide-angle end T), F NO
The F-number of 2 variable magnification optical system O, d P is the distance from the vertex of the last lens surface of the eyepiece system E to the exit pupil P, D is the effective diameter of the lens system, V is a zoom ratio.

尚、第1面から第8面までが2変倍光学系O、第9面
から第12面までが接眼レンズ径Eのレンズデータを示し
ており、非球面形状は以下の如く表現している。
Note that the first to eighth surfaces indicate lens data of the variable power optical system O, and the ninth to twelfth surfaces indicate lens data of the eyepiece lens diameter E. The aspheric shape is expressed as follows. .

但し、X(y)はレンズ頂点における接平面から非球
面までの光軸方向に沿った距離、yは非球面における光
軸からの高さ、kは円錐定数、Anは非球面係数、Cは曲
率、rはレンズ頂点における曲率半径である。また、r
は非球面の近軸の屈折力と等しい屈折力の球面の曲率
半径である。
Where X (y) is the distance from the tangent plane at the lens vertex to the aspheric surface along the optical axis direction, y is the height of the aspheric surface from the optical axis, k is the conic constant, An is the aspheric coefficient, C Is the curvature, and r is the radius of curvature at the vertex of the lens. Also, r
* Is the radius of curvature of a spherical surface having a refractive power equal to the paraxial refractive power of an aspheric surface.

また、以下の表3には本実施例の条件対応数値表を掲
げる。
Table 3 below shows a numerical value table corresponding to the condition of the present embodiment.

以上の如く本実施例による各実施例について述べた
が、第5A図及び第5B図にはそれぞれ実施例1における低
倍率状態(広角端W)の諸収差図、実施例1における高
倍率状態(望遠端T)の諸収差を示し、第7A図及び第7B
図にはそれぞれ実施例2における低倍率状態(広角端
W)の諸収差図、実施例2における高倍率状態(望遠端
T)の諸収差を示している。
As described above, each embodiment according to the present embodiment has been described. FIGS. 5A and 5B show various aberration diagrams in the low magnification state (wide-angle end W) in Embodiment 1 and the high magnification state ( 7A and 7B show various aberrations at the telephoto end T).
The figures respectively show various aberration diagrams in the low magnification state (wide-angle end W) in Example 2 and various aberrations in the high magnification state (telephoto end T) in Example 2.

各収差図において、S.A.は球面収差、AST.は非点収
差、COMA.はコマ収差、DIS.は歪曲収差(ディストーシ
ョン)を示しており、各収差図中のAはA線(λ=8μ
m)、BはB線(λ=10μm)、CはC線(λ=12μ
m)を示している。さらに、非点収差図中の破線はメリ
ジオナル像面、実線はサジタル像面を示している。
In each aberration diagram, SA indicates spherical aberration, AST. Indicates astigmatism, COMA. Indicates coma aberration, DIS. Indicates distortion aberration (distortion), and A in each aberration diagram indicates an A line (λ = 8μ).
m), B is B line (λ = 10 μm), C is C line (λ = 12 μm)
m). Further, a broken line in the astigmatism diagram indicates a meridional image plane, and a solid line indicates a sagittal image plane.

各収差図の比較より各倍率状態ににおいて優れた結像
性能を有していることが明らかである。
It is apparent from comparison of the aberration diagrams that the lens has excellent imaging performance in each magnification state.

このように、第2レンズ群を光軸方向へ単に移動させ
るような簡素な構成で変倍が達成できるだけでなく、ナ
ルシサスの影響を大幅に低減しつつ、良好なる収差補正
が実現できる高性能な赤外用変倍光学系が達成できる。
As described above, zooming can be achieved with a simple configuration in which the second lens group is simply moved in the optical axis direction, and high-performance that can achieve excellent aberration correction while greatly reducing the effect of narcissus is achieved. A variable power optical system for infrared can be achieved.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の如く、本発明によれば、正・負・正の3群の構
成のレンズ系における第2レンズ群のみを単に光軸方向
に沿って変倍させることにより、簡単な機構で赤外用変
倍光学系を達成することができる。
As described above, according to the present invention, only the second lens group in the lens system having the three groups of positive, negative, and positive is zoomed along the optical axis direction, and the infrared zooming is performed with a simple mechanism. Double optics can be achieved.

また、本実施例の如く、僅か4枚程度の少ないレンズ
構成枚数にもかかわらず、1.3〜1.6程度の明るいFナン
バーと、高い透過率が得られ、良好な収差補正とナルシ
サスの低減との両立を実現できる高性能な赤外用変倍光
学系を達成することができる。
As in the present embodiment, a bright F-number of about 1.3 to 1.6 and a high transmittance can be obtained despite the small number of lens elements of only about four, and both good aberration correction and reduction of narcissus can be achieved. And a high-performance infrared variable power optical system capable of realizing the above.

また、僅か4枚程度の少ないレンズ構成枚数で実現で
きるため、コストの低減、レンズの軽量化が図れるのみ
ならず、変倍に対する応答性、操作性においても非常に
有利となるため極めて有効である。
In addition, since it can be realized with a small number of lens components of only about four, not only the cost can be reduced and the weight of the lens can be reduced, but also the responsiveness to zooming and the operability are very advantageous, which is extremely effective. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本実施例の変倍光学系の骨組みを示す模式図、
第2A図は第2レンズ群においてナルシサスが発生してい
る様子を示す図、第2B図は第2レンズ群においてナルシ
サスが軽減されている様子を示す図、第3A図は第3レン
ズ群でナルシサスが発生する様子を示す図、第3B図及び
第3C図は第3レンズ群でナルシサスが軽減されている様
子を示す図、第4図は本発明の実施例1のレンズ構成及
び光路を示す図、第5A図は実施例1における低倍率状態
(広角端W)の諸収差図、第5B図は実施例1における高
倍率状態(望遠端T)の諸収差図、第6図は本発明の実
施例2のレンズ構成及び光路を示す図、第7A図は実施例
2における低倍率状態(広角端W)の諸収差図、第7B図
は実施例2における高倍率状態(望遠端T)の諸収差図
である。 〔主要部分の符号の説明〕 G1……第1レンズ群 G2……第2レンズ群 G3……第3レンズ群
FIG. 1 is a schematic diagram showing a skeleton of a variable power optical system according to this embodiment.
FIG. 2A is a diagram showing how narcissus is generated in the second lens group, FIG. 2B is a diagram showing how narcissus is reduced in the second lens group, and FIG. 3A is a diagram showing narcissus in the third lens group. FIG. 3B and FIG. 3C are diagrams showing how narcissus is reduced by the third lens group, and FIG. 4 is a diagram showing a lens configuration and an optical path of Embodiment 1 of the present invention. FIG. 5A is a diagram showing various aberrations in Example 1 in a low magnification state (wide-angle end W), FIG. 5B is a diagram showing various aberrations in Example 1 in a high magnification state (telephoto end T), and FIG. FIG. 7A is a diagram showing a lens configuration and an optical path of Example 2, FIG. 7A is a diagram of various aberrations in Example 2 at a low magnification state (wide-angle end W), and FIG. 7B is a graph of Example 2 at a high magnification state (Telephoto end T). It is a some aberration figure. [Explanation of Signs of Main Parts] G 1 ... First lens group G 2 ... Second lens group G 3 .

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の
屈折力を有する第2レンズ群と、正の屈折力を有し正レ
ンズのみからなる第3レンズ群とを有し、 変倍の際に、前記第2レンズ群を光軸方向へ移動せし
め、 さらに、前記第1レンズ群の焦点距離をf1、前記第2レ
ンズ群の焦点距離をf2、前記第3レンズ群の焦点距離を
f3、前記第3レンズ群の最も物体側のレンズ面の曲率半
径をrc、前記第3レンズ群の最も像側のレンズ面の曲率
半径をrdとするとき、 を満足することを特徴とする赤外用変倍光学系。
A first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, and a third lens group having only a positive lens and having a positive refractive power; during zooming, the second lens group moved in the optical axis direction, further, f 1 the focal length of the first lens group, the focal length of the second lens group f 2, the third lens group The focal length
f 3 , when the radius of curvature of the most object side lens surface of the third lens group is r c , and the radius of curvature of the most image side lens surface of the third lens group is r d , A variable power optical system for infrared, characterized by satisfying the following.
【請求項2】前記第2レンズ群は最も物体側に少なくと
も負レンズを有し、該負レンズにおける物体側の曲率半
径及び像側の曲率半径をそれぞれra、rbとするとき、 を満足することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の赤外用変倍光学系。
Wherein said second lens group includes at least a negative lens closest to the object side, the curvature of the object side in the negative lens radius and the image-side radius of curvature, respectively r a, when the r b, 2. The variable power optical system for infrared rays according to claim 1, wherein the following is satisfied.
【請求項3】前記第1及び第3レンズ群を構成する硝材
は、8μmの波長光に対する硝材の屈折率をn8、10μm
の波長光に対する硝材の屈折率をn10、12μmの波長光
に対する硝材の屈折率をn12とするとき、 を満足することを特徴とする特許請求の範囲第1項又は
第2項記載の赤外用変倍光学系。
3. A glass material constituting said first and third lens groups has a refractive index of n 8 , 10 μm for a light having a wavelength of 8 μm.
When the refractive index of the glass material for light having a wavelength of n is n 10 and the refractive index of the glass material for light having a wavelength of 12 μm is n 12 , The variable power optical system for infrared rays according to claim 1 or 2, wherein the following is satisfied.
【請求項4】前記第1及び第3レンズ群を構成する硝材
は、3μmの波長光に対する硝材の屈折率をn3、4μm
の波長光に対する硝材の屈折率をn4、5μmの波長光に
対する硝材の屈折率をn5とするとき、 を満足することを特徴とする特許請求の範囲第1項又は
第2項記載の赤外用変倍光学系。
4. A glass material constituting the first and third lens groups has a refractive index of n 3 , 4 μm for light having a wavelength of 3 μm.
When the refractive index of the glass material for light having a wavelength of n 4 is n 4 , and the refractive index of the glass material for light having a wavelength of 5 μm is n 5 , The variable power optical system for infrared rays according to claim 1 or 2, wherein the following is satisfied.
【請求項5】前記第2レンズ群を構成する少なくとも1
つのレンズの硝材は、8μmの波長光に対する硝材の屈
折率をn8、10μmの波長光に対する硝材の屈折率を
n10、12μmの波長光に対する硝材の屈折率をn12とする
とき、 を満足することを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
第4項の何れか一項記載の赤外用変倍光学系。
5. At least one of the second lens groups
The glass materials of the two lenses have a refractive index of n 8 for the light of 8 μm wavelength and a refractive index of the glass for the light of 10 μm.
n 10 , when the refractive index of the glass material with respect to 12 μm wavelength light is n 12 , The variable power optical system for infrared rays according to any one of claims 1 to 4, characterized by satisfying the following.
【請求項6】前記第2レンズ群を構成する少なくとも1
つのレンズの硝材は、3μmの波長光に対する硝材の屈
折率をn3、4μmの波長光に対する硝材の屈折率をn4
5μmの波長光に対する硝材の屈折率をn5とするとき、 を満足することを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至
第4項の何れか一項記載の赤外用変倍光学系。
6. At least one lens constituting the second lens group
The glass materials of the two lenses have a refractive index of n 3 for the light having a wavelength of 3 μm, a refractive index of n 4 for a light having a wavelength of 4 μm,
When the refractive index of a glass material with respect to wavelength of 5μm and n 5, The variable power optical system for infrared rays according to any one of claims 1 to 4, characterized by satisfying the following.
【請求項7】前記第3レンズ群は、光軸から周辺に行く
に従って漸進的に正の屈折力が弱くなる非球面を備える
正レンズを有することを特徴とする特許請求の範囲第1
項乃至第6項の何れか一項記載の赤外用変倍光学系。
7. The first lens group according to claim 1, wherein said third lens group includes a positive lens having an aspheric surface whose positive refractive power gradually becomes weaker from the optical axis toward the periphery.
Item 7. The variable power optical system for infrared light according to any one of items 7 to 6.
【請求項8】前記第3レンズ群中の非球面は、レンズの
頂点における接平面から前記非球面までの光軸方向に沿
った距離の最大値をδMAX、前記非球面の近軸の屈折力
と等しい屈折力の球面の曲率半径をr、前記第3レン
ズ群において前記非球面を有する前記正レンズの焦点距
離を単位長さ(1mm)で割った値をfASPとするとき、 を満足することを特徴とする特許請求の範囲第7項記載
の赤外用変倍光学系。
8. The aspheric surface in the third lens group has a maximum value of a distance along the optical axis direction from the tangent plane at the vertex of the lens to the aspheric surface, δ MAX , and paraxial refraction of the aspheric surface. When a radius of curvature of a spherical surface having a refractive power equal to a force is r * , and a value obtained by dividing a focal length of the positive lens having the aspheric surface in the third lens group by a unit length (1 mm) is f ASP , The variable power optical system for infrared rays according to claim 7, wherein the following is satisfied.
JP1179926A 1989-07-12 1989-07-12 Variable power optical system for infrared Expired - Fee Related JP2737272B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1179926A JP2737272B2 (en) 1989-07-12 1989-07-12 Variable power optical system for infrared

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1179926A JP2737272B2 (en) 1989-07-12 1989-07-12 Variable power optical system for infrared

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0344612A JPH0344612A (en) 1991-02-26
JP2737272B2 true JP2737272B2 (en) 1998-04-08

Family

ID=16074342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1179926A Expired - Fee Related JP2737272B2 (en) 1989-07-12 1989-07-12 Variable power optical system for infrared

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2737272B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0694991A (en) * 1992-09-10 1994-04-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd Infrared wide angle single lens
US5940224A (en) * 1998-03-16 1999-08-17 Nikon Corporation Wide band infrared camera lens systems
JP3982554B2 (en) 2006-03-01 2007-09-26 住友電気工業株式会社 Infrared zoom lens and infrared camera
JP5000247B2 (en) 2006-09-25 2012-08-15 富士フイルム株式会社 Imaging lens
JP2007264649A (en) * 2007-05-15 2007-10-11 Sumitomo Electric Ind Ltd Infrared zoom lens and infrared camera
JP5467896B2 (en) 2010-03-05 2014-04-09 株式会社タムロン Infrared zoom lens
JP2011186070A (en) * 2010-03-05 2011-09-22 Tamron Co Ltd Infrared zooming lens
CN110133832B (en) * 2019-04-03 2024-05-31 中国科学院西安光学精密机械研究所 Wavefront coding infrared athermalized continuous zoom lens

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5590928A (en) * 1978-12-29 1980-07-10 Olympus Optical Co Ltd Endoscope objective lens which performs changing of magnification and focusing simultaneously
JPS63210811A (en) * 1987-02-27 1988-09-01 Konica Corp Variable focal length lens
JPS63304218A (en) * 1987-06-05 1988-12-12 Olympus Optical Co Ltd Zoom lens
JPH01129221A (en) * 1987-11-13 1989-05-22 Canon Inc Variable power optical system having refracting power variable lens
JPH01223408A (en) * 1988-03-03 1989-09-06 Olympus Optical Co Ltd Variable power lens
JPH0247615A (en) * 1988-08-09 1990-02-16 Konica Corp Large-aperture, wide-angle variable focal length lens
JP2597510B2 (en) * 1989-03-15 1997-04-09 オリンパス光学工業株式会社 Variable focal length lens
JPH0310208A (en) * 1989-06-08 1991-01-17 Olympus Optical Co Ltd Zoom lens

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0344612A (en) 1991-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3365606B2 (en) Infrared zoom lens
JP6254804B2 (en) Infrared optical system
JP2682053B2 (en) Small zoom lens
JPH11316339A (en) Objective optical system
JP3254239B2 (en) Large aperture medium telephoto lens
JP2526923B2 (en) Zoom lenses
JP2737272B2 (en) Variable power optical system for infrared
JPH0961708A (en) Standard lens system
WO2021085142A1 (en) Variable-magnification optical system and imaging device
JPH05297275A (en) Aspherical zoom lens and video camera using same
JP2008008981A (en) Finder optical system and optical apparatus with the same
JP2701445B2 (en) Zoom optical system
JP2513481B2 (en) Zoom lens
JPH0727976A (en) Small-sized two-group zoom lens system
JP2004264685A (en) Variable power optical device
JP2750775B2 (en) Compact zoom lens
JP2004252101A (en) Super wide angle lens
JPH0560971A (en) Rear focus zoom lens
JP3724520B2 (en) Infrared optics
JP2503510B2 (en) Telephoto zoom lens
JPH11326757A (en) Objective optical system for infrared ray
US6239919B1 (en) Internal focusing telephoto lens having high speed aperture ratio
JPH08166539A (en) Infrared telescopic lens
JP3288768B2 (en) telescope lens
JPH07333502A (en) Zoom lens

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees