JP6118063B2 - レンズシステムおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、赤外線の波長帯域において使用するのに好適なレンズシステムおよびそれを用いた撮像装置に関するものである。

特許文献１には、５群構成で所定の面に非球面形状を備えた、視野全体および各倍率領域全体で高い結像性能を有しかつＦ値も小さくコンパクトな赤外線ズームレンズまたは赤外線多焦点レンズおよび赤外線イメージングシステムを得ることが記載されている。そのため、特許文献１には、物体側より、合焦機能を有し正の第１レンズ群、変倍機能を有し負の第２レンズ群、変倍に伴う補償機能を有し正の第３レンズ群、中間像を形成する機能を有し正の第４レンズ群、中間像を検出面にリレー結像させるための第５レンズ群、マスクおよびデュワ窓が配設され、第４レンズ群および第５レンズ群は各々少なくとも１つの非球面を有していることが記載されている。

特開２００２−１４２８３号公報

監視や観察などの多種多様な用途で採用される撮像装置においては、赤外線の波長帯域において鮮明な像が得られるレンズシステムが要望されている。

本発明の態様の１つは、物体側から像側へ向けて順に、ゲルマニウム製のレンズから構成され、変倍する際に移動しない正の屈折力の第１のレンズ群と、ゲルマニウム製のレンズから構成され、変倍する際に移動する負の屈折力の第２のレンズ群と、ゲルマニウム製のレンズから構成され、変倍する際に移動する正の屈折力の第３のレンズ群と、正の屈折力の第４のレンズ群とから構成されるレンズシステムであって、第４のレンズ群は、物体側から像側へ向けて順に、ゲルマニウム製のレンズから構成される正の屈折力の前群と、カルコゲナイド製のレンズから構成され、変倍する際に移動する負の屈折力の中群と、カルコゲナイド製のレンズから構成され、変倍する際に移動しない正の屈折力の後群とから構成され、広角端における第１のレンズ群、第２のレンズ群、第３のレンズ群および第４のレンズ群の前群の合成焦点距離ｆｗｇと、広角端における第４のレンズ群の中群および後群の合成焦点距離ｆｗｃと、第４のレンズ群の中群の合成焦点距離ｆｃ１と、第４のレンズ群の後群の合成焦点距離ｆｃ２とが以下の条件（１）および（２）を満たすレンズシステムである。
０．０１＜ｆｗｇ／ｆｗｃ＜０．６５ ・・・（１）
０．５０＜−ｆｃ１／ｆｃ２＜１．５０ ・・・（２）

このレンズシステムにおいては、条件（１）により、カルコゲナイド製のレンズから構成される第４のレンズ群の中群および後群のパワーを、ゲルマニウム製のレンズから構成される第１ないし第３のレンズ群および第４のレンズ群の前群のパワーに対して弱くし、さらに、条件（２）により、負の屈折力の中群と正の屈折力の後群とでパワーをほぼキャンセルさせている。すなわち、物体側から順に正−負−正−正の屈折力を備えた第１ないし第４のレンズ群の内、最も像側の第４のレンズ群を物体側から順に正−負−正の屈折力を備えた前群、中群および後群に分けることにより、第４のレンズ群の正のパワーを物体側の前群に持たせて、像側の中群および後群のパワーを抑えるとともに中群および後群のパワーバランスを確保しやすい構成としている。したがって、赤外線透過性が高い変倍可能なレンズシステムであって、色収差を含む諸収差が良好に補正された鮮明な像を結像させやすいレンズシステムを提供できる。

このレンズシステムは、最も物体側に正の屈折力の第１のレンズ群を配置したいわゆるポジティブリード型のレンズシステムであり、高変倍比化を図りやすく、物体側の正の第１のレンズ群により光束が収束されるため像側のレンズ群の有効径を小型化しやすい。このレンズシステムにおいては、広角端から望遠端へ変倍する際に、第２のレンズ群は物体側から像側へ単調に移動し、第３のレンズ群は変倍に伴う像面変動を補正するように物体側から像側へ単調に移動し、第４のレンズ群の中群は変倍に伴う像面変動を補正するように像側に凸状の軌跡を描いて移動することが望ましい。

像側に配置されレンズ有効径を小型化しやすい第４のレンズ群の中群を凸状の軌跡を描いて移動させることにより、物体側に配置されレンズ有効径が大型化しやすい第２および第３のレンズ群の移動を単調にしてレンズ駆動機構の簡素化を図るとともに、第２および第３のレンズ群の単調移動に伴う像面変動を補正できる。したがって、変倍に伴う収差変動を抑制しやすいコンパクトなレンズシステムを提供できる。

このレンズシステムにおいては、第１のレンズ群は、ゲルマニウム製の正の第１レンズから構成され、第２のレンズ群は、ゲルマニウム製の負の第２レンズから構成され、第３のレンズ群は、ゲルマニウム製の正の第３レンズから構成され、第４のレンズ群の前群は、ゲルマニウム製の正の第４レンズから構成され、第４のレンズ群の中群は、カルコゲナイド製の負の第５レンズから構成され、第４のレンズ群の後群は、カルコゲナイド製の正の第６レンズから構成される。

このレンズシステムは、全体が４群６枚という少ないレンズ枚数により構成され、さらに、隣接する前群および中群のそれぞれが、低分散特性に優れたゲルマニウム製の正の第４レンズと、ゲルマニウム製よりも高分散のカルコゲナイド製の負の第５レンズとの組み合わせにより構成されている。したがって、明るく、全変倍領域において色収差を良好に補正可能なレンズシステムを低コストで提供できる。

このレンズシステムにおいては、典型的には、第１レンズは物体側に凸面を向けた凸メニスカスタイプであり、第２レンズは両凹タイプであり、第３レンズは物体側に凸面を向けた凸メニスカスタイプであり、第４レンズは物体側に凸面を向けた平凸タイプであり、第５レンズは物体側に凸面を向けた凹メニスカスタイプであり、第６レンズは物体側に凸面を向けた凸メニスカスタイプであることが望ましい。

このレンズシステムにおいては、第２レンズの物体側の凹面、第３レンズの物体側の凸面、第４レンズの物体側の凸面、第５レンズの像側の凹面、および第６レンズの物体側の凸面のそれぞれは非球面であることが望ましい。

本発明の異なる態様の１つは、上記レンズシステムと、レンズシステムにより結像された像を撮像する撮像デバイスとを有する撮像装置である。

本発明に係るレンズシステムおよびそれを用いた撮像装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は広角端におけるレンズ配置を示し、（ｂ）は中間焦点状態におけるレンズ配置を示し、（ｃ）は望遠端におけるレンズ配置を示す。 レンズシステムのレンズデータを示す図。 レンズシステムの諸数値を示す図であり、（ａ）はズームデータを示し、（ｂ）は非球面データを示す。 レンズシステムの広角端における収差図であり、（ａ）は縦収差図を示し、（ｂ）は横収差図を示す。 レンズシステムの中間焦点状態における収差図であり、（ａ）は縦収差図を示し、（ｂ）は横収差図を示す。 レンズシステムの望遠端における収差図であり、（ａ）は縦収差図を示し、（ｂ）は横収差図を示す。

図１に、本発明に係るレンズシステム１０およびそれを用いた撮像装置１の概略構成を示しており、図１（ａ）は広角端（ＷＩＤＥ）におけるレンズ配置を示し、図１（ｂ）は中間焦点状態（ＭＩＤＤ）におけるレンズ配置を示し、図１（ｃ）は望遠端（ＴＥＬＥ）におけるレンズ配置を示している。撮像装置（赤外線カメラ）１は、レンズシステム１０と、レンズシステム１０により結像された像を電気信号（画像データ）に変換する撮像デバイス（撮像素子、赤外線イメージセンサー）５０とを有する。

レンズシステム１０は、物体側（被写体側）１０ａから像側（素子側）１０ｂへ向けて順に、正の屈折力の第１のレンズ群Ｇ１と、負の屈折力の第２のレンズ群Ｇ２と、正の屈折力の第３のレンズ群Ｇ３と、正の屈折力の第４のレンズ群Ｇ４とから構成されている。第４のレンズ群Ｇ４の像側１０ｂには、カバーガラスＣＧを挟んで赤外線イメージセンサー５０が配置されている。赤外線イメージセンサー５０は、例えば３〜１４μｍの波長帯に感度を有する赤外線センサーであり、フォトダイオードやフォトトランジスタなどの量子型（冷却型）や、ボロメータやマイクロボロメータなどの熱型（非冷却型）を用いることができる。赤外線センサー５０は、画像データをパーソナルコンピュータなどのホスト装置に提供したり、コンピュータネットワークなどを介して外部の情報処理装置に伝送したりできる。

最も物体側１０ａの第１のレンズ群Ｇ１は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１０ａに凸面Ｓ１を向けた凸メニスカスタイプの正の第１レンズ（正メニスカスレンズ）Ｌ１から構成されている。正メニスカスレンズＬ１は、赤外線透過性が高く、高屈折率で低分散なレンズ材料であるゲルマニウムを用いて製造されたゲルマニウムガラスレンズである。ゲルマニウムガラスは、２〜２０μｍの赤外領域に透過波長帯を有し、屈折率が４．０前後と高く、３〜１２μｍの波長帯近傍において特に低分散特性を有するレンズ材料である。正メニスカスレンズＬ１は、レンズシステム１０の中で最も大きな有効径（口径）のレンズである。

第１のレンズ群Ｇ１の像側１０ｂに配置された第２のレンズ群Ｇ２は、全体が負の屈折力を備えたレンズ群であり、両凹タイプでゲルマニウム製の負の第２レンズ（負レンズ）Ｌ２から構成されている。負レンズＬ２は、物体側１０ａの凹面Ｓ３の曲率半径Ｒ３（−２１０．３５１ｍｍ）が、像側１０ｂの凹面Ｓ４の曲率半径Ｒ４（２４９．７４３ｍｍ）よりも小さく、曲率の大きい凹面Ｓ３は非球面である。

第２のレンズ群Ｇ２の像側１０ｂに配置された第３のレンズ群Ｇ３は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１０ａに凸面Ｓ５を向けた凸メニスカスタイプでゲルマニウム製の正の第３レンズ（正メニスカスレンズ）Ｌ３から構成されている。正メニスカスレンズＬ３は、物体側１０ａの凸面Ｓ５の曲率半径Ｒ５（１４５．０３０ｍｍ）が、像側１０ｂの凹面Ｓ６の曲率半径Ｒ６（４５８．９６１ｍｍ）よりも小さく、曲率の大きい凸面Ｓ５は非球面である。

最も像側１０ｂに配置された第４のレンズ群Ｇ４は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１０ａから像側１０ｂへ向けて順に、正の屈折力の前群Ｇ４１と、負の屈折力の中群Ｇ４２と、正の屈折力の後群Ｇ４３とから構成されている。

第４のレンズ群Ｇ４の最も物体側１０ａに配置された前群Ｇ４１は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１０ａに凸面Ｓ７を向けた平凸タイプでゲルマニウム製の正の第４レンズ（正レンズ）Ｌ４から構成されている。正レンズＬ４の物体側１０ａの凸面Ｓ７は非球面である。

前群Ｇ４１の像側１０ｂに配置された中群Ｇ４２は、全体が負の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側１０ａに凸面Ｓ９を向けた凹メニスカスタイプの負の第５レンズ（負メニスカスレンズ）Ｌ５から構成されている。負メニスカスレンズＬ５は、赤外線透過性が高く、ゲルマニウムレンズよりも低屈折率で高分散なレンズ材料であるカルコゲナイドを用いて製造されたカルコゲナイドガラスレンズである。カルコゲナイドガラスは、Ｓ（硫黄）、Ｓｅ（セレン）、Ｔｅ（テルル）などのカルコゲン元素と呼ばれる互いに性質の似通った一連の元素のいずれかを成分として含むガラスであり、ゲルマニウムガラスと同様に赤外光に対する透過性が高く、ゲルマニウムよりも安価で加工がしやすいレンズ材料である。負メニスカスレンズＬ５は、レンズシステム１０の中で２番目に小さな有効径のレンズであり、本例では、負メニスカスレンズＬ５の有効径は、正メニスカスレンズＬ１の有効径の０．３２倍程度である。また、負メニスカスレンズＬ５は、像側１０ｂの凹面Ｓ１０の曲率半径Ｒ１０（２４．９７２ｍｍ）が、物体側１０ａの凸面Ｓ９の曲率半径Ｒ９（３５．３０４ｍｍ）よりも小さく、曲率の大きい凹面Ｓ１０は非球面である。

第４のレンズ群Ｇ４の最も像側１０ｂに配置された後群Ｇ４３は、全体が正の屈折力を備えたレンズ群であり、物体側に凸面を向けた凸メニスカスタイプでカルコゲナイド製の正の第６レンズ（正メニスカスレンズ）Ｌ６から構成されている。正メニスカスレンズＬ６は、レンズシステム１０の中で最も小さな有効径のレンズであり、本例では、正メニスカスレンズＬ６の有効径は、正メニスカスレンズＬ１の有効径の０．２７倍程度である。また、正メニスカスレンズＬ６は、物体側１０ａの凸面Ｓ１１の曲率半径Ｒ１１（６２．４６７ｍｍ）が、像側１０ｂの凹面Ｓ１２の曲率半径Ｒ１２（１４３．９５７ｍｍ）よりも小さく、曲率の大きい凸面Ｓ１１は非球面である。

このレンズシステム１０は、物体側１０ａから順に正−負−正−正の屈折力を備えた第１ないし第４のレンズ群Ｇ１〜Ｇ４から構成された４群構成をベースとし、さらに、第４のレンズ群Ｇ４を物体側１０ａから順に正−負−正の屈折力を備えた前群Ｇ４１、中群Ｇ４２および後群Ｇ４３に分割することにより、全体を正−負−正−正−負−正と対称的な屈折力配置の６つのレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４１、Ｇ４２およびＧ４３から構成された６群構成とした、４群６枚あるいは６群６枚のレンズＬ１〜Ｌ６により構成された変倍可能なレンズシステムである。

このレンズシステム１０においては、広角端から望遠端へ変倍する際に、第１のレンズ群Ｇ１、前群Ｇ４１および後群Ｇ４３は移動せず、第２のレンズ群Ｇ２は物体側１０ａから像側１０ｂへ光軸１００に沿って単調に移動し、第３のレンズ群Ｇ３は物体側１０ａから像側１０ｂへ光軸１００に沿って単調に移動し、中群Ｇ４２は後群Ｇ４３に近付いてから離れるように像側１０ｂに凸状の軌跡を描いて移動する。

すなわち、このレンズシステム１０においては、第２のレンズ群Ｇ２が変倍系（バリエーター）として移動することにより変倍し、第３のレンズ群Ｇ３が補正系（コンペンセーター）として第２のレンズ群Ｇ２に連動して移動することにより変倍に伴う像面位置（ピント位置）の変動を補正し、前群Ｇ４１がリレー系として中群Ｇ４２に入射する光束を収束し、中群Ｇ４２が補正系として第２および第３のレンズ群Ｇ２、Ｇ３の単調な移動に伴う像面変動を補正する。レンズ有効径が比較的大きい第２および第３のレンズ群Ｇ２、Ｇ３を単調に移動させることにより、レンズ駆動機構を簡素化してレンズシステム１０および撮像装置１のコンパクト化を図っている。

このレンズシステム１０は、変倍の際に移動しない第１のレンズ群Ｇ１および後群Ｇ４３により焦点調整（フォーカシング）を行う可変焦点レンズシステム（バリフォーカルレンズシステム）である。さらに、温度変化に伴うピント位置の変動を後群Ｇ４３により補正することにより、変倍の際にピント位置が移動しないズームレンズシステムとすることも可能である。なお、前群Ｇ４１は、変倍の際に移動するようにすることも可能である。

このレンズシステム１０においては、広角端における第１のレンズ群Ｇ１、第２のレンズ群Ｇ２、第３のレンズ群Ｇ３および第４のレンズ群Ｇ４の前群Ｇ４１の合成焦点距離ｆｗｇと、広角端における第４のレンズ群Ｇ４の中群Ｇ４２および後群Ｇ４３の合成焦点距離ｆｗｃと、第４のレンズ群Ｇ４の中群Ｇ４２の合成焦点距離ｆｃ１と、第４のレンズ群Ｇ４の後群Ｇ４３の合成焦点距離ｆｃ２とが以下の条件（１）および（２）を満たすように設計されている。
０．０１＜ｆｗｇ／ｆｗｃ＜０．６５ ・・・（１）
０．５０＜−ｆｃ１／ｆｃ２＜１．５０ ・・・（２）

このレンズシステム１０においては、条件（１）により、カルコゲナイド製のレンズのみから構成されるレンズ群Ｇ４２およびＧ４３（カルコゲナイドレンズ群Ｇｃ）のパワーを、ゲルマニウム製のレンズのみから構成されるレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３およびＧ４１（ゲルマニウムレンズ群Ｇｇ）のパワーに対して弱くし、さらに、条件（２）により、負の屈折力の中群Ｇ４２と正の屈折力の後群Ｇ４３とでパワーをほぼキャンセルさせている。すなわち、第４のレンズ群Ｇ４を物体側１０ａから順に正−負−正の屈折力を備えた前群Ｇ４１、中群Ｇ４２および後群Ｇ４３に分けることにより、第４のレンズ群Ｇ４の正のパワーを物体側１０ａに配置された前群Ｇ４１のみでほぼ負担し、像側１０ｂに配置された中群Ｇ４２および後群Ｇ４３のパワーを小さくするとともに中群Ｇ４２および後群Ｇ４３のパワーバランスをほぼ等しくしている。したがって、色収差を含む諸収差が良好に補正された鮮明な像を結像させやすいレンズシステム１０を提供できる。

条件（１）の上限を超えると、像側１０ｂに配置されたレンズ群Ｇ４２およびＧ４３から構成されるカルコゲナイドレンズ群Ｇｃのパワーが、物体側１０ａに配置されたレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３およびＧ４１から構成されるゲルマニウムレンズ群Ｇｇのパワーに対して強くなり、非点収差や像面湾曲が増大しやすい。一方、条件（１）の下限を超えると、カルコゲナイドレンズ群Ｇｃのパワーが、ゲルマニウムレンズ群Ｇｇのパワーに対して弱くなり、レンズシステム１０の全長が長くなりやすく、正レンズＬ４が大型化し、レンズシステム１０をコンパクトにすることが困難となるとともに、非点収差や像面湾曲を補正することも困難となる。条件（１）の上限は、０．４５であることが好ましく、０．２５であることがさらに好ましく、条件（１）の下限は、０．０５であることが好ましく、０．１０であることがさらに好ましい。

条件（２）の上限を超えると、カルコゲナイドレンズ群Ｇｃの後群Ｇ４３のパワーが中群Ｇ４２のパワーに対して強くなり、像面湾曲が増大しやすく、負メニスカスレンズＬ５の加工性が悪化し、レンズシステム１０をコンパクトにすることが困難となる。一方、条件（２）の下限を超えると、後群Ｇ４３のパワーが中群Ｇ４２のパワーに対して弱くなり、像面湾曲を補正することが困難となる。条件（２）の上限は、１．２５であることが好ましく、１．００であることがさらに好ましく、条件（２）の下限は、０．６０であることが好ましく、０．８０であることがさらに好ましい。

このレンズシステム１０は、最も物体側１０ａに正の屈折力の正メニスカスレンズＬ１を配置したいわゆるポジティブリード型（正レンズ先行型）のレンズシステムである。このため、高ズーム比化を図りやすく、正メニスカスレンズＬ１により入射光束が収束されるため像側１０ｂに配置された負メニスカスレンズＬ５および正メニスカスレンズＬ６の有効径を小型化できる。このレンズシステム１０の広角端においては、図１（ａ）に示すように、負レンズＬ２が正メニスカスレンズＬ１に最も近付いて入射光束を発散させるため、物体側１０ａに配置されたレンズＬ１、Ｌ２およびＬ３において、軸外光線１００ａの光線高さが軸上光線１００ｂの光線高さよりも高くなる。また、望遠端においては、図１（ｃ）に示すように、負レンズＬ２が正メニスカスレンズＬ１から最も遠ざかり焦点距離が長くなるため、物体側１０ａに配置されたレンズＬ１〜Ｌ４において、軸上光線１００ｂの光線高さが軸外光線１００ａの光線高さよりも高くなる。

このレンズシステム１０においては、広角端において軸外光線１００ａの光線高さが高く、望遠端において軸上光線１００ｂの光線高さが高いレンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３およびＧ４１に、低分散特性に優れたゲルマニウム製のレンズＬ１〜Ｌ４を配置している。このため、ズーミングに際して、広角端において増大しやすい倍率色収差と、望遠端において増大しやすい軸上色収差とを効果的に補正できる。さらに、軸外光線１００ａおよび軸上光線１００ｂの光線高さが低くなるレンズ群Ｇ４２およびＧ４３に、ゲルマニウム製よりも安価で若干高分散のカルコゲナイド製のレンズＬ５およびＬ６を配置している。このため、低コスト化を図りながら倍率色収差および軸上色収差の発生を抑制できる。したがって、広角端から望遠端に至る全ズーム領域において色収差が良好に補正された鮮明な像を結像可能で、コストバランスに優れたレンズシステム１０を提供できる。このレンズシステム１０において、レンズＬ１〜Ｌ６の全てをゲルマニウム製とすると低コスト化が困難となり、軸上色収差が増大しやすく、レンズＬ１〜Ｌ６の全てをカルコゲナイド製とすると倍率色収差が増大しやすい。

このレンズシステム１０は、トータル６枚という少ないレンズ枚数により構成された変倍可能なレンズシステムである。このため、赤外線の吸収が少なく、明るさおよび光量を確保してイメージサークルの大型化を図るとともに高変倍化を図ることができる。したがって、高画素化および高解像度化に伴い大型な赤外線センサー５０を使用する場合にも高性能な赤外線画像を結像可能なレンズシステム１０を提供できる。

さらに、このレンズシステム１０においては、光軸１００に沿って隣接する前群Ｇ４１および中群Ｇ４２のそれぞれに、ゲルマニウム製で低分散の正レンズ（凸レンズ）Ｌ４と、カルコゲナイド製で高分散の負メニスカスレンズ（凹レンズ）Ｌ５とを配置している。このため、互いに材質の異なる低分散の凸レンズと高分散の凹レンズとを組み合わせることにより、色収差をさらに効果的に補正することができる。したがって、明るく、全ズーム領域において色収差を良好に補正可能なレンズシステム１０を提供できる。

このレンズシステム１０においては、レンズ群Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３およびＧ４１にゲルマニウム製で高屈折率のレンズＬ１〜Ｌ４を配置しており、この内、負レンズＬ２を除く３枚のレンズＬ１、Ｌ３およびＬ４は正の屈折力を有しているため、ゲルマニウムレンズ群Ｇｇにおいてペッツバール和が大きくなりやすい。このレンズシステム１０においては、レンズ群Ｇ４２にカルコゲナイド製で低屈折率のレンズＬ５を配置している。このため、低屈折率で負の屈折力を有する負メニスカスレンズＬ５により、レンズシステム１０全体のペッツバール和を小さくして像面湾曲を効果的に補正することができる。

さらに、このレンズシステム１０においては、最も有効径が大きい正メニスカスレンズＬ１を除いて、第２レンズＬ２ないし第６レンズＬ６のそれぞれの曲率が大きい側の凹面Ｓ３、凸面Ｓ５、凸面Ｓ７、凹面Ｓ１０および凸面Ｓ１１を非球面としている。このため、低コスト化を図りながら色収差を含む諸収差を良好に補正可能なレンズシステム１０を提供できる。

図２に、レンズシステム１０の各レンズのレンズデータを示している。図３に、レンズシステム１０の諸数値を示している。図２のレンズデータにおいて、Ｒｉは物体側１０ａから順に並んだ各レンズ（各レンズ面）の曲率半径（ｍｍ）、ｄｉは物体側１０ａから順に並んだ各レンズ面の間の距離（ｍｍ）、ｎｉは物体側１０ａから順に並んだ各レンズの屈折率（基準波長１０μｍ）を示している。図２において、Ｆｌａｔは平面を示している。

図３（ａ）に示すように、このレンズシステム１０においては、正メニスカスレンズＬ１と負レンズＬ２との間の空気間隔（距離）ｄ２と、負レンズＬ２と正メニスカスレンズＬ３との間の空気間隔ｄ４と、正メニスカスレンズＬ３と正レンズＬ４との間の空気間隔ｄ６と、正レンズＬ４と負メニスカスレンズＬ５との間の空気間隔ｄ８と、負メニスカスレンズＬ５と正メニスカスレンズＬ６との間の空気間隔ｄ１０とが変化する。

また、負レンズＬ２の凹面Ｓ３と、正メニスカスレンズＬ３の凸面Ｓ５と、正レンズＬ４の凸面Ｓ７と、負メニスカスレンズＬ５の凹面Ｓ１０と、正メニスカスレンズＬ６の凸面Ｓ１１とは、非球面である。非球面は、Ｘを光軸１００方向の座標、Ｙを光軸１００と垂直方向の座標、光の進行方向を正、Ｒを近軸曲率半径とすると、図３（ｂ）の係数Ｋ、Ａ、ＢおよびＣを用いて次式で表わされる。なお、「Ｅｎ」は、「１０のｎ乗」を意味する。
Ｘ＝（１／Ｒ）Ｙ^２／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（１／Ｒ）^２Ｙ^２｝^１／２］
＋ＡＹ^４＋ＢＹ^６＋ＣＹ^８

本例のレンズシステム１０の上述した条件（１）および（２）を与える各式の値は、以下のようになる。
条件（１） ｆｗｇ／ｆｗｃ＝０．１９６
条件（２） −ｆｃ１／ｆｃ２＝０．９４
したがって、本例のレンズシステム１０は、条件（１）および（２）を満たしている。

図４に、レンズシステム１０の広角端のおける縦収差図および横収差図を示している。図５に、レンズシステム１０の中間焦点状態のおける縦収差図および横収差図を示している。図６に、レンズシステム１０の望遠端のおける縦収差図および横収差図を示している。図４〜図６に示すように、いずれの収差も良好に補正されており、鮮明な赤外線画像を撮影することができる。なお、球面収差およびコマ収差は、波長１２０００ｎｍ（点線）と、波長１００００ｎｍ（実線）と、波長８０００ｎｍ（一点鎖線）とを示している。また、非点収差およびコマ収差は、タンジェンシャル光線（Ｔ）およびサジタル光線（Ｓ）の収差をそれぞれ示している。

したがって、本例のレンズシステム１０は、ズーム比が３倍以上で、Ｆ値が１．４以下と明るく、近赤外領域から遠赤外領域にわたって鮮明な赤外線画像を撮影でき、特に８〜１４μｍの遠赤外領域における収差補正特性が良好なレンズシステム１０の一例である。このため、監視、観察、防災、計測、記録などの多種多様な用途で採用される赤外線カメラ（撮像装置）１に好適なレンズシステム１０を提供できる。

１ 撮像装置
１０ レンズシステム

Claims (5)

1. 物体側から像側へ向けて順に、ゲルマニウム製で、変倍する際に移動しない正の屈折力の第１レンズから構成される第１のレンズ群と、
   ゲルマニウム製で、変倍する際に移動する負の屈折力の第２レンズから構成される第２のレンズ群と、
   ゲルマニウム製で、変倍する際に移動する正の屈折力の第３レンズから構成される第３のレンズ群と、
   正の屈折力の第４のレンズ群とから構成されるレンズシステムであって、
   前記第４のレンズ群は、前記物体側から前記像側へ向けて順に、ゲルマニウム製で、正の屈折力の第４レンズから構成される前群と、
   カルコゲナイド製で、変倍する際に移動する負の屈折力の第５レンズから構成される中群と、
   カルコゲナイド製で、変倍する際に移動しない正の屈折力の第６レンズから構成される後群とから構成され、
   広角端における前記第１のレンズ群、前記第２のレンズ群、前記第３のレンズ群および前記第４のレンズ群の前記前群の合成焦点距離ｆｗｇと、広角端における前記第４のレンズ群の前記中群および前記後群の合成焦点距離ｆｗｃと、前記第４のレンズ群の中群の合成焦点距離ｆｃ１と、前記第４のレンズ群の後群の合成焦点距離ｆｃ２とが以下の条件を満たす、レンズシステム。
   ０．０１＜ｆｗｇ／ｆｗｃ＜０．６５
   ０．５０＜−ｆｃ１／ｆｃ２＜１．５０
2. 請求項１において、
   広角端から望遠端へ変倍する際に、前記第２のレンズ群は前記物体側から前記像側へ単調に移動し、前記第３のレンズ群は変倍に伴う像面変動を補正するように前記物体側から前記像側へ単調に移動し、前記第４のレンズ群の中群は変倍に伴う像面変動を補正するように前記像側に凸状の軌跡を描いて移動する、レンズシステム。
3. 請求項１または２において、
   前記第１レンズは前記物体側に凸面を向けた凸メニスカスタイプであり、前記第２レンズは両凹タイプであり、前記第３レンズは前記物体側に凸面を向けた凸メニスカスタイプであり、前記第４レンズは前記物体側に凸面を向けた平凸タイプであり、前記第５レンズは前記物体側に凸面を向けた凹メニスカスタイプであり、前記第６レンズは前記物体側に凸面を向けた凸メニスカスタイプである、レンズシステム。
4. 請求項３において、
   前記第２レンズの前記物体側の凹面、前記第３レンズの前記物体側の前記凸面、前記第４レンズの前記物体側の前記凸面、前記第５レンズの前記像側の凹面、および前記第６レンズの前記物体側の前記凸面のそれぞれは非球面である、レンズシステム。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のレンズシステムと、
   前記レンズシステムにより結像された像を撮像する撮像デバイスとを有する、撮像装置。

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