JPS61132901A - 色消し光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、レーザー光と広帯域光とに共通の対物レンズ
を用いて測定及び観測するための光学系、特に赤外域に
おける色消し光学系に関する。

（発明の背景） 従来の赤外光学系に用いられる光学材料としては、ゲル
マニウムＧｅやシリコンＳＩが代表的なものであった。

近年、可視域から赤外域までの光を透過する材料として
ジンクセレンＺｎ５ｅが用いられるようになり、レーザ
ー光と広対域赤外光との複合した光学系が開発されるよ
うになってきている。

この場合、レーザー光と赤外光との共通光学系部分には
ジンクセレンＺｎ５ｍを用い、グイクロイックミラーに
よって両者の光路を分離して用いるのが実用的である。

ここで、レーザー光の波長域は極めて狭いため色収差を
考慮する必要はないが、赤外光は広い波長幅を持ワてい
るために、共通光学系で色収差が大きく発生し、これを
グイクロイックミラーによる分離後の光学系において補
正する必要がある。ところが、従来の光学材料では赤外
、域における分散が小さいので、この色収差を補正する
ためにはレンズの曲率を強くするか、またはレンズの構
成枚数を増やす必要があった。レンズの曲率を強くする
ことはある程度までは可能であるが、余り強くするとレ
ンズ面で光線が全反射してしまう恐れがあり、色収差補
正上の自由度は低いし、レンズ枚数を増加することとす
れば赤外光の透過率が低下し、何れの場合にも十分な性
能を維持し得る赤外光学系を実現することが困難であっ
た。

（発明の目的） 本発明の目的は、レーザー光と赤外光とに共通の対物レ
ンズを有しつつ、広い波長域を持つ赤外光に対して色収
差の補正が良好になされ得る赤外光学系を提供すること
にある。

（発明の概要） 本発明による赤外光学系は、対物レンズによる物体像を
形成する対物レンズと該対物レンズによる物体像からそ
の二次像を形成するリレーレンズとを有する光学系にお
いて、該対物レンズをジンクセレンＺｎ５ｅで構成し、
該リレーレンズを少なくとも１個の硫化亜鉛ＺｎＳから
なる負レンズとゲルマニウムＧｓからなる複数の正レン
ズとで構成したものである。

（実施例） 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明による赤外光学系を、近赤外レーザー
光と遠赤外光とに共通の対物レンズを有する光学系に用
いたものである。ここで、赤外レーザー光の波長は１μ
ｍ、赤外光の波長域は８μｍから１０μｍである。レー
ザー光ｓｌから発する赤外レーザー光は、ジンクセレン
Ｚｎ５ｅで構成された負レンズ２で発散された後、グイ
クロイックミラー３によって反射され、ジンクセレンＺ
ｎ５ｅで構成された共通対物レンズＬ、を通して図示な
き物体へ送信される。また、物体からの赤外光は、共通
対物レンズＬ６によって集光され、グイクロイックミラ
−３を透過し、対物レンズＬ、の後側焦点位置に物°体
の一次像■、が形成される。そして、リレーレンズＲに
より物体の二次像Ｉ８が形成され、撮像装置４により物
体像を観察することが可能となる。

このリレーレンズＲは２つの正レンズ群Ｌ＋とＬｔとか
らなっており、各正レンズ群はそれぞれ、少なくとも１
個の硫化亜鉛ＺｎＳからなる負レンズＬ。

とゲルマニウムＧｅからなる正レンズＬ、とで構成され
ている。

赤外域において用いられる各光学材料についての各波長
光に対す屈折率及び分散は下表の通りである。

表中、ｎ、、ｎｌ及びｎｃはそれぞれ、８μ霧。

ｌＯμ鶴、　１２μ■に対する屈折率であり、ν箇はｌ
Ｏｐ園を基準とした場合の逆分散率（アツベ数）であり
、 ｎ、−ｎｃ で定義される。

上記の表から、８〜１２μｍの波長域に対して、ゲルマ
ニウムＧｅとシリコン５ｉｌｉｃｏｎは、正レンズに適
しており、ジンクセレンＺｎ５ｅと硫化亜鉛ＺｎＳは負
レンズに適していると言える。

また、第２図には、各光学材料についての透過率特性を
示した。この特性は、各材料の表面に反射防止コートが
無い場合であり、反射防止コートにより透過率を向上さ
せることが可能であるが、吸収による透過率の低下は改
善することができない。

第２図に示されるとおり、ジンクセレンＺｎ５ｅと硫化
亜鉛ＺｎＳとは、可視域を含めて赤外域までの広い範囲
にわたって透過率が高いのに対し、ゲルマニウムＧｏは
１μ−程度の近赤外域での透過率は低く、遠赤外域にの
み良好な透過率を持っている。

遠赤外域の透過率は、硫化亜鉛ＺｎＳよりもジンクセレ
ンＺｎ５ｅのほうが優れているため、共通対物レンズと
してジンクセレンＺｏｎｅを用いることが有効である。

ゲルマニウムＧｅは近赤外での透過率が低いため赤外光
専用とせざるを得ないが、第２図に示す如（、シリコン
に比べると８μ−程度以上の長波長域での透過率が優れ
ているため、赤外光用のリレーレンズ内の正レンズに通
している。そして、赤外光用リレーレンズにおいて共通
対物レンズによって生ずる色収差を良好に補正するため
に、負レンズとしては分散のより大きい硫化亜鉛ＺｎＳ
を用いることが適当である。ジンクセレンＺｎ５ｅを色
収差補正用の負レンズとして用いる場合には、かなり強
い屈折力をもたせるためにレンズ面の曲率が強くな、て
レンズ面での全反射を生ずることとなってしまい、これ
を避けるために屈折力を分担すべくレンズ枚数を増すと
、レンズ面での反射が大きくなり実質的な透過率の低下
が避けられない、従って、共通対物レンズとしてはジン
クセレンＺｎ５ｅを用い、赤外光用のリレーレンズの正
レンズとしてゲルマニウムＧｅを、負レンズとして硫化
亜鉛ＺｎＳを用いることが最適構成である。

第３図には上記の如き構成による赤外色消し光学系の具
体例の構成を示す、この例は、正レンズと負レンズとか
らなる共通対物レンズし、をジンクセレンＺｎ５ｅで構
成し、リレーレンズＲの第１群Ｌ＋をゲルマニウムＧｏ
からなる正レンズと硫化亜鉛ｚｎＳからなる負レンズ及
びゲルマニウムＧｓからなる正レンズで構成し、リレー
レンズ第２群Ｌ８をゲルマニウムＧｅからなる正レンズ
と硫化亜鉛ＺｎＳからなる負レンズとで構成したもので
ある。

上記のような構成によって設計された赤外光学系の具体
的な数値例を下表に示す。

表中、左端の数字は物体側からの順序を表すも（実施例
の諸元） Ｂｆ　−１５，３５３ 上記実施例についての球面収差の色収差及び倍率の色収
差を含む諸収差図を第４図に示す。

上記実施例における色収差の補正状態が極めて良好であ
ることを示すために、比較例として、リレーレンズ中の
負レンズをジンクセレンＺｎ５ｅで構成した場合の諸元
を以下に示す。

（比較例の諸元） Ｏｆ＝１４．８５０ 上記比較例についてのレンズ構成図を第５図に示し、こ
れについての諸収差図を第６図に示す。

この比較例は、リレーレンズの負レンズとしてジンクセ
レンＺｎ５ｅを用いつつ色収差を最も良好に補正するよ
うに設計したものではあるが、第６図の如く、軸上色収
差のみならず倍率の色収差もかなり大きく赤外の広い帯
域用として実用的ではない。これに対して第４図に示し
た本発明による実施例では、軸上も倍率も共に色収差が
良好に補正されており、優れた結像性能を有しているこ
とが明らかである。また、第３図と第５図とに示したレ
ンズ系の比較から、リレーレンズの負レンズとしてジン
クセレンＺｎ５ｅを用いた第５図の例におけるリレーレ
ンズ中の負レンズのレンズ面の曲率がかなり強く、臨界
角に近い角度でレンズ面を通過しており、収差補正も難
しい傾向であることが伺える。

（発明の効果） 以上の如く、本発明によれば、広い波長域を持つ赤外光
に対して色収差の補正が良好になされた赤外光学系が可
能となり、近赤外域レーザー光と遠赤外域の観察光とで
共通の対物レンズを用いつつ、遠赤外域において極めて
良好な物体像を観察し得る光学装置が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例の概略構成図、第２図は赤
外光学材料の分光透過率特性図、第３図は本発明による
実施例の具体的数値例によるレンズ構成図、第４図はそ
の収差図、第５図は比較のための具体的数値例のレンズ
構成図、第６図は比較例の収差図である。 〔主要部分の符号の説明〕 し、・・・共通対物レンズ Ｒ・・・リレーレンズ Ｌ、・・・リレーレンズ第１群 Ｌ□・・・リレーレンズ第２群

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 物体像を形成する対物レンズと該物体像から二次像を形
   成するリレーレンズとを有する光学系において、該対物
   レンズをジンクセレンＺｎＳｅで構成し、該リレーレン
   ズを少なくとも１個の硫化亜鉛ＺｎＳからなる負レンズ
   とゲルマニウムＧｅからなる複数の正レンズとで構成し
   たことを特徴とする色消し光学系。