JPH10213746A - 赤外線ズームレンズ - Google Patents
赤外線ズームレンズInfo
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Abstract
変倍を行い第3レンズ群で結像位置の補正を行うととも
に、所定の条件式を満足する構成とすることにより、明
るく、かつ視野全体およびズーム領域全体で高い結像性
能を有する、二次元赤外線エリアセンサ用に適した赤外
線ズームレンズを得る。 【構成】 物体側から正負負正正の5群レンズ構成とさ
れ、ズーミング時、第1、4、5レンズ群I,IV,Vは固
定、第2、3レンズ群II,IIIは可動とされ、第2レンズ
群IIを光軸方向に移動させることにより変倍を行うとと
もに第3レンズIII 群を光軸方向に移動させることによ
り結像位置の補正を行う赤外線ズームレンズであって、
下記条件式(1)〜(3)を満足する。 1.00<f1/ft(1)、f2/ft<−0.40
(2)、0.35<f5/ft< 0.70(3)
Description
特に、3〜5μmまたは8〜12μmの波長帯の赤外線
用光学系に用いられる赤外線ズームレンズに関するもの
である。
光学系に用いられる赤外線ズームレンズは、例えば、米
国特許第4,411,488 号、同第4,632,498 号、同第4,659,
171 号、同第4,676,581 号、同第5,022,724 号の各明細
書に開示されているように、数多く提案されている。
二次元エリアセンサ等に対して用いるのに適した、明る
くかつ高性能な赤外線ズームレンズは得られていなかっ
た。そこで、本発明は、従来の赤外線ズームレンズに比
して、明るく(F値が小さく)、かつ視野全体およびズ
ーム領域全体で高い結像性能を有する、二次元赤外線エ
リアセンサ用等に適した赤外線ズームレンズを提供する
ことを目的とするものである。
ムレンズは、3〜5μmまたは8〜12μmの波長帯の
赤外線用光学系に用いられる赤外線ズームレンズであっ
て、1枚または2枚のレンズで構成される正の屈折力を
有する第1レンズ群、1枚または2枚のレンズで構成さ
れる負の屈折力を有する第2レンズ群、物体側に凹面を
向けた1枚の負のメニスカスレンズからなる第3レンズ
群、1枚の凸レンズからなる第4レンズ群、および、少
なくとも4枚のレンズで構成されるとともに像面側の最
終レンズが物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズ
からなる正の屈折力を有する第5レンズ群が、物体側か
らこの順で配設されてなり、ズーミング時、前記第1、
第4および第5レンズ群は固定とされる一方、前記第2
および第3レンズ群は可動とされ、前記第2レンズ群を
光軸方向に移動させることにより変倍を行うとともに、
前記第3レンズ群を光軸方向に移動させることにより結
像位置の補正を行うように構成されていることを特徴と
するものである。
(3)を満足するように構成されているものとすること
が望ましい。 1.00<f1/ft (1) f2/ft<−0.40 (2) 0.35<f5/ft< 0.70 (3) ただし、 ft : 望遠端における全系の焦点距離 f1 : 第1レンズ群の焦点距離 f2 : 第2レンズ群の焦点距離 f5 : 第5レンズ群の焦点距離
は、負の屈折力を有する第2レンズ群を光軸方向に移動
させて変倍を行うとともに、負の屈折力を有する第3レ
ンズ群を光軸方向に移動させて結像位置の補正を行うこ
とにより、また、これら第2および第3レンズ群を、そ
の前後の正の屈折力を有する第1および第4レンズ群と
組み合わせて配置することにより、コマ収差および像面
収差(主として非点収差および像面湾曲)のズーム変動
を極めて小さくすることができる。そして、これによ
り、視野周辺まで良好な結像性能を有し、かつ、ズーム
領域全体で高い結像性能を有する赤外線ズームレンズを
得ることができる。
(3)を満足するように構成することが望ましいのは、
以下の理由によるものである。
では、全長は短くなるが、球面収差やコマ収差の発生が
大きくなり、明るくかつ結像性能の良好なズームレンズ
を得ることができない。また、像面収差のズームによる
変動も大きくなって、ズーム比を大きくすることができ
ない。
では、球面収差、コマ収差、像面収差のズームによる変
動が大きくなって、明るくズーム比の大きなズームレン
ズを得ることができない。
では、全長は短くなるが、球面収差、コマ収差、像面収
差のズームによる変動が大きくなって、明るくズーム比
の大きなズームレンズを得ることができない。また、必
要なバックフォーカスを得ることができないといった問
題も生じる。
では、全長が長くなり、また、第5レンズ群のレンズ径
や絞り径が大きくなって、コンパクトに構成することが
できない。
説明する。 <第1レンズ群>分散の小さい材料の1枚の凸レンズ、
または、分散の異なる2種類の材料の2枚のレンズで構
成する。特に、後者の場合は、倍率色収差を良好に補正
することができ、長焦点ズームレンズや、ズーム比の大
きいレンズにおいて高い光学性能を得ることができる。
ルマニウムの2枚凸凹レンズで構成するのが最も好まし
い。ただし、赤外線用材料は高価であるため、前側の大
口径レンズは分散の小さいシリコン1枚で構成すること
も可能である。また、8〜12μm帯のレンズでは、ゲ
ルマニウムの分散が非常に小さいので、ゲルマニウム1
枚の構成が可能である。第1レンズ群は、光軸方向に動
かすことにより、フォーカス機能を持たせることもでき
る。
の凹レンズ、または、分散の異なる2種類の材料の2枚
のレンズで構成する。特に、後者の構成とすれば、軸上
色収差を良好に補正することができ、長焦点ズームレン
ズにおいて高い光学性能を得ることができる。3〜5μ
m帯のレンズでは、シリコン、ゲルマニウムの2枚凸凹
レンズで構成するのが最も好ましい。ただし、短焦点ズ
ームレンズやズーム比の比較的小さい場合は、分散の小
さいシリコン1枚で構成することも可能である。
ン化亜鉛とゲルマニウムの2枚で構成するのが最も好ま
しい。ただし、8〜12μm帯のレンズでは、ゲルマニ
ウムの分散が非常に小さいので、ゲルマニウム1枚の構
成が可能である。
枚の負のメニスカスレンズで構成することにより、球面
収差、コマ収差、像面収差のズームによる変動を小さく
することができる。
れ、第1〜第3レンズ群のズーム部からの光束を略アフ
ォーカルにさせる作用を持つ。なお、第4レンズ群と第
5レンズ群との間に絞りを配置することで、視野周辺ま
で光量100%を確保することが可能となる。
上色収差を補正する作用を持つ少なくとも2枚で構成さ
れる凸レンズ群が配置され、後部には、少なくとも2枚
のレンズ群が配置され、特に、像面側の最終レンズに
は、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズが配置
されることによって、コマ収差、非点収差、像面湾曲が
補正される。
1〜5について説明する。 <実施例1>図1は、本実施例に係る赤外線ズームレン
ズを示す、広角端におけるレンズ構成図であり、図2
は、広角端(a)、中間位置(b)、望遠端(c)にお
ける各レンズ群の位置関係を示す図である。
ズームレンズは、正の屈折力を有する第1レンズ群I
と、負の屈折力を有する第2レンズ群IIと、負の屈折力
を有する第3レンズ群III と、正の屈折力を有する第4
レンズ群IVと、正の屈折力を有する第5レンズ群V と
が、物体側からこの順で配設されてなり、ズーミング
時、第1、第4および第5レンズ群I,IV,Vは固定とされ
る一方、第2および第3レンズ群II,IIIは可動とされる
ようになっており、第2レンズ群IIを光軸X方向に移動
させることにより変倍を行うとともに、第3レンズ群II
I を光軸X方向に移動させることにより結像位置の補正
を行うように構成されている。さらに、この赤外線ズー
ムレンズは、下記条件式(1)〜(3)を満足するよう
に構成されている。
ンズにおいても同様である。
よび第4レンズ群I,II,III,IVは、1枚のレンズL1、L
2、L3、L4で各々構成されており、第5レンズ群V
は、4枚のレンズL5〜L8で構成されている。
第8レンズL8は、物体側に凸面を向けた正のメニスカ
スレンズ、第4レンズL4、第7レンズL7は、像面側に
凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第2レンズL
2は、像面側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ、第
3レンズL3、第6レンズL6は、物体側に凹面を向けた
負のメニスカスレンズである。第5レンズ群V と結像面
1の間には、デュワー窓(検出器の窓)L9が配置され
ている。
ズの各レンズ面の曲率半径r(mm)、各レンズの中心
厚および各レンズ間の空気間隔(以下、これらを総称し
て軸上面間隔という)d(mm)、ならびに各レンズを
構成する材料を示す。なお、表1中の数字は、物体側か
らの順番を表すものである。また、表2に、表1中の軸
上面間隔dの欄におけるD1、D2、D3の、広角端、中
間位置、望遠端各位置での値を示す。さらに、この表2
の下段に、全系の焦点距離f、Fナンバー(FNO)、波
長帯(λ)を示す。
レンズの諸収差を示す収差図であって、図3が広角端、
図4が中間位置、図5が望遠端における諸収差を示して
いる。これらの図から明らかなように、本実施例によれ
ば、8〜12μmの波長帯において、視野周辺まで良好
な結像性能を有し、かつ、ズーム領域全体で高い結像性
能を有する赤外線ズームレンズを得ることができる。
線ズームレンズを示す、広角端におけるレンズ構成図で
あり、図7は、広角端(a)、中間位置(b)、望遠端
(c)における各レンズ群の位置関係を示す図である。
ズームレンズは、第1、第3および第4レンズ群I,III,
IVは、1枚のレンズL1、L4、L5で各々構成されてお
り、第2レンズ群IIは、2枚のレンズL2、L3で構成さ
れており、第5レンズ群V は、4枚のレンズL6〜L9で
構成されている。
第9レンズL9は、物体側に凸面を向けた正のメニスカ
スレンズ、第5レンズL5、第8レンズL8は、像面側に
凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第2レンズL
2は、像面側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ、第
4レンズL4、第7レンズL7は、物体側に凹面を向けた
負のメニスカスレンズ、第3レンズL3は、物体側に強
い曲率の面を向けた両凹レンズである。第5レンズ群V
と結像面1の間には、デュワー窓(検出器の窓)L10が
配置されている。
ズの各レンズ面の曲率半径r(mm)、各レンズの中心
厚および各レンズ間の空気間隔d(mm)、ならびに各
レンズを構成する材料を示す。また、表4に、表3中の
軸上面間隔dの欄におけるD1、D2、D3の、広角端、
中間位置、望遠端各位置での値を示す。さらに、この表
4の下段に、全系の焦点距離f、Fナンバー(FNO)、
波長帯(λ)を示す。
ムレンズの諸収差を示す収差図であって、図8が広角
端、図9が中間位置、図10が望遠端における諸収差を
示している。これらの図から明らかなように、本実施例
によれば、8〜12μmの波長帯において、視野周辺ま
で良好な結像性能を有し、かつ、ズーム領域全体で高い
結像性能を有する赤外線ズームレンズを得ることができ
る。
外線ズームレンズを示す、広角端におけるレンズ構成図
であり、図12は、広角端(a)、中間位置(b)、望
遠端(c)における各レンズ群の位置関係を示す図であ
る。
線ズームレンズは、第1レンズ群Iは、2枚のレンズ
L1、L2 で構成されており、第2レンズ群IIも、2枚
のレンズL3、L4で構成されており、第3および第4レ
ンズ群III,IV は、1枚のレンズ L5、L6で各々構成さ
れており、第5レンズ群V は、6枚のレンズL7〜L12
で構成されている。
第7レンズL7、第12レンズL12は、物体側に凸面を
向けた正のメニスカスレンズ、第6レンズL6、第11
レンズL1 1は、像面側に凸面を向けた正のメニスカスレ
ンズ、第3レンズL3、第8レンズL8は、像面側に凹面
を向けた負のメニスカスレンズ、第5レンズL5は、物
体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ、第2レンズ
L2は、像面側に凹面を向けた平凹レンズ、第9レンズ
L9は、像面側に強い曲率の面を向けた両凹レンズ、第
10レンズL10は、物体側に強い曲率の面を向けた両凹
レンズである。第5レンズ群V と結像面1の間には、波
長域を選択するバンドパスフィルタL13およびデュワー
窓(検出器の窓)L14が配置されている。
ズの各レンズ面の曲率半径r(mm)、各レンズの中心
厚および各レンズ間の空気間隔d(mm)、ならびに各
レンズを構成する材料を示す。また、表6に、表5中の
軸上面間隔dの欄におけるD1、D2、D3の、広角端、
中間位置、望遠端各位置での値を示す。さらに、この表
6の下段に、全系の焦点距離f、Fナンバー(FNO)、
波長帯(λ)を示す。
ームレンズの諸収差を示す収差図であって、図13が広
角端、図14が中間位置、図15が望遠端における諸収
差を示している。これらの図から明らかなように、本実
施例によれば、3〜5μmの波長帯において、視野周辺
まで良好な結像性能を有し、かつ、ズーム領域全体で高
い結像性能を有する赤外線ズームレンズを得ることがで
きる。
外線ズームレンズを示す、広角端におけるレンズ構成図
であり、図17は、広角端(a)、中間位置(b)、望
遠端(c)における各レンズ群の位置関係を示す図であ
る。
線ズームレンズは、第1レンズ群Iは、2枚のレンズ
L1、L2で構成されており、第2レンズ群IIも、2枚の
レンズL3、L4 で構成されており、第3および第4レ
ンズ群III,IV は、1枚のレンズL5、L6で各々構成さ
れており、第5レンズ群V は、5枚のレンズL7〜L11
で構成されている。
第7レンズL7、第11レンズL11は、物体側に凸面を
向けた正のメニスカスレンズ、第6レンズL6、第10
レンズ L10は、像面側に凸面を向けた正のメニスカス
レンズ、第3レンズL3、第8レンズL8は、像面側に凹
面を向けた負のメニスカスレンズ、第5レンズL5は、
物体側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ、第2レン
ズL2は、像面側に凹面を向けた平凹レンズ、第9レン
ズL9は、像面側に強い曲率の面を向けた両凹レンズで
ある。第5レンズ群V と結像面1の間には、波長域を選
択するバンドパスフィルタL12 およびデュワー窓(検
出器の窓)L13が配置されている。
ズの各レンズ面の曲率半径r(mm)、各レンズの中心
厚および各レンズ間の空気間隔d(mm)、ならびに各
レンズを構成する材料を示す。また、表8に、表7中の
軸上面間隔dの欄におけるD1、D2、D3の、広角端、
中間位置、望遠端各位置での値を示す。さらに、この表
8の下段に、全系の焦点距離f、Fナンバー(FNO)、
波長帯(λ)を示す。
ームレンズの諸収差を示す収差図であって、図18が広
角端、図19が中間位置、図20が望遠端における諸収
差を示している。これらの図から明らかなように、本実
施例によれば、3〜5μmの波長帯において、視野周辺
まで良好な結像性能を有し、かつ、ズーム領域全体で高
い結像性能を有する赤外線ズームレンズを得ることがで
きる。
外線ズームレンズを示す、広角端におけるレンズ構成図
であり、図22は、広角端(a)、中間位置(b)、望
遠端(c)における各レンズ群の位置関係を示す図であ
る。図21に示すように、本実施例に係る赤外線ズーム
レンズは、第1、第2、第3および第4レンズ群I,II,I
II,IVは、1枚のレンズL1、L2、L3、L4で各々構成
されており、第5レンズ群V は、5枚のレンズL5〜L9
で構成されている。
第9レンズL9は、物体側に凸面を向けた正のメニスカ
スレンズ、第4レンズL4、第8レンズL8は、像面側に
凸面を向けた正のメニスカスレンズ、第6レンズL
6は、像面側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ、第
3レンズL3、第7レンズL7は、物体側に凹面を向けた
負のメニスカスレンズ、第2レンズL2は、像面側に強
い曲率の面を向けた両凹レンズである。第5レンズ群V
と結像面1の間には、波長域を選択するバンドパスフィ
ルタL 10 およびデュワー窓(検出器の窓)L11が配置
されている。
ズの各レンズ面の曲率半径r(mm)、各レンズの中心
厚および各レンズ間の空気間隔d(mm)、ならびに各
レンズを構成する材料を示す。また、表10に、表9中
の軸上面間隔dの欄におけるD1、D2、D3の、広角
端、中間位置、望遠端各位置での値を示す。さらに、こ
の表10の下段に、全系の焦点距離f、Fナンバー(F
NO)、波長帯(λ)を示す。
ームレンズの諸収差を示す収差図であって、図23が広
角端、図24が中間位置、図25が望遠端における諸収
差を示している。これらの図から明らかなように、本実
施例によれば、3〜5μmの波長帯において、視野周辺
まで良好な結像性能を有し、かつ、ズーム領域全体で高
い結像性能を有する赤外線ズームレンズを得ることがで
きる。
従来の赤外線ズームレンズに比して、明るく(F値が小
さく)、かつ視野全体およびズーム領域全体で高い結像
性能を有する、二次元赤外線エリアセンサ用等に適した
赤外線ズームレンズを得ることができる。
示す、広角端におけるレンズ構成図
角端(a)、中間位置(b)、望遠端(c)における各
レンズ群の位置関係を示す図
角端における諸収差を示す収差図
間位置における諸収差を示す収差図
遠端における諸収差を示す収差図
示す、広角端におけるレンズ構成図
角端(a)、中間位置(b)、望遠端(c)における各
レンズ群の位置関係を示す図
角端における諸収差を示す収差図
間位置における諸収差を示す収差図
望遠端における諸収差を示す収差図
を示す、広角端におけるレンズ構成図
広角端(a)、中間位置(b)、望遠端(c)における
各レンズ群の位置関係を示す図
広角端における諸収差を示す収差図
中間位置における諸収差を示す収差図
望遠端における諸収差を示す収差図
を示す、広角端におけるレンズ構成図
広角端(a)、中間位置(b)、望遠端(c)における
各レンズ群の位置関係を示す図
広角端における諸収差を示す収差図
中間位置における諸収差を示す収差図
望遠端における諸収差を示す収差図
を示す、広角端におけるレンズ構成図
広角端(a)、中間位置(b)、望遠端(c)における
各レンズ群の位置関係を示す図
広角端における諸収差を示す収差図
中間位置における諸収差を示す収差図
望遠端における諸収差を示す収差図
Claims (2)
- 【請求項1】 3〜5μmまたは8〜12μmの波長帯
の赤外線用光学系に用いられる赤外線ズームレンズであ
って、 1枚または2枚のレンズで構成される正の屈折力を有す
る第1レンズ群、1枚または2枚のレンズで構成される
負の屈折力を有する第2レンズ群、物体側に凹面を向け
た1枚の負のメニスカスレンズからなる第3レンズ群、
1枚の凸レンズからなる第4レンズ群、および、少なく
とも4枚のレンズで構成されるとともに像面側の最終レ
ンズが物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズから
なる正の屈折力を有する第5レンズ群が、物体側からこ
の順で配設されてなり、 ズーミング時、前記第1、第4および第5レンズ群は固
定とされる一方、前記第2および第3レンズ群は可動と
され、 前記第2レンズ群を光軸方向に移動させることにより変
倍を行うとともに、前記第3レンズ群を光軸方向に移動
させることにより結像位置の補正を行うように構成され
ていることを特徴とする赤外線ズームレンズ。 - 【請求項2】 下記条件式(1)〜(3)を満足するよ
うに構成されていることを特徴とする請求項1記載の赤
外線ズームレンズ。 1.00<f1/ft (1) f2/ft<−0.40 (2) 0.35<f5/ft< 0.70 (3) ただし、 ft : 望遠端における全系の焦点距離 f1 : 第1レンズ群の焦点距離 f2 : 第2レンズ群の焦点距離 f5 : 第5レンズ群の焦点距離
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---|---|---|---|
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JPH10213746A true JPH10213746A (ja) | 1998-08-11 |
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JP (1) | JP3365606B2 (ja) |
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