(57)【要約】  遠赤外線レンズは、波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料からなるレンズコアと、レンズコアの全体を比較的薄く覆う有機材料からなる被覆層と、を有する。レンズコアの少なくとも片面が球面からなり、少なくとも一方の球面上に位置する被覆層の表面に回折格子が設けられているか、あるいは、レンズコアの両面が球面からなり、少なくとも一方の球面上に位置する被覆層の表面に非球面が設けられている。
2015029645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠赤外線帯で使用されるレンズであって、
波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料からなるレンズコアと、前記レンズコアの全体を比較的薄く覆う有機材料からなる被覆層と、を有し、
前記レンズコアの少なくとも片面が球面からなり、少なくとも一方の球面上に位置する前記被覆層の表面に回折格子が設けられていることを特徴とするレンズ。
【請求項２】
遠赤外線帯で使用されるレンズであって、
波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料からなるレンズコアと、前記レンズコアの全体を比較的薄く覆う有機材料からなる被覆層と、を有し、
前記レンズコアの両面が球面からなり、少なくとも一方の球面上に位置する前記被覆層の表面に非球面が設けられていることを特徴とするレンズ。
【請求項３】
前記被覆層の厚さが、最も薄いところで１０μｍ以上であり、最も厚いところで５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ。
【請求項４】
前記被覆層の表面に設けられている非球面が、光軸から離れるほど正のパワーが弱くなる形状を有することを特徴とする請求項２記載のレンズ。
【請求項５】
前記レンズコアを構成している無機結晶材料が、ほぼ純粋な結晶からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ。
【請求項６】
波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料からなるレンズコアと、前記レンズコアの全体を比較的薄く覆う有機材料からなる被覆層と、を有する２枚以上のレンズからなり、そのうちの少なくとも１枚として、請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズを含むことを特徴とする撮影レンズ系。
【請求項７】
請求項６記載の撮影レンズ系を備えたことを特徴とするカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠赤外線用のレンズ，撮影レンズ系及びカメラシステムに関するものであり、例えば、遠赤外線帯（波長８〜１２μｍ帯）で使用される光学素子としての遠赤外線レンズと、撮像素子の受光面上に被写体の遠赤外線光学像を形成するための遠赤外線用撮影レンズ系と、それを搭載した遠赤外線用カメラシステム（例えば、暗視装置，サーモグラフィー等）と、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
監視カメラや防犯カメラ等の普及に伴い、遠赤外線を用いる小型で安価な撮影レンズ系が必要とされている。しかし、遠赤外線用の撮影レンズ系に用いられるレンズ材料は、一般的な光学ガラスに比べて高価である。比較的安価なレンズ材料であっても、透過率や加工性が低かったり、潮解性があるため経時的に透過率が低下したりする等の問題がある。これらの問題点を解決するため、様々なタイプの遠赤外線用のレンズやレンズ材料が特許文献１〜３等で提案されている。【０００３】
特許文献１には、無機結晶材料（潮解性のある物を含む。）を樹脂材料（ポリ塩化ビニリデン，フェノール系樹脂，ベンゼン系樹脂等）でのコーティングにより防湿した光学材料が記載されている。コーティング材料の厚さは０．０５〜１μｍ以下であるが、潮解性のある無機結晶材料を防湿して透過率が低下するのを防ぐことができる。【０００４】
特許文献２には、５００ｎｍ以下の粒径の無機結晶材料をポリエチレン樹脂に混合して作製したレンズ基材が記載されている。遠赤外線帯の透過率は、ポリエチレン樹脂では３０％程度と低いが、無機結晶材料のＮａＣｌやＫＢｒでは９５％以上である。このため、無機結晶材料を混合することによって、樹脂だけの材料よりも透過率を高くすることができる。【０００５】
特許文献３には、ＮａＣｌ等で作られた平板や平凸レンズをポリエチレン等で覆い、その平面上にフレネル面を形成した光学素子が記載されている。表面を覆うポリエチレン等の厚さはλ／４であり（λ：波長）、波長１０μｍでは１．７μｍ程度である。フレネル面を用いれば、厚いレンズの面を輪帯に分割することによって厚みを薄く抑えることが可能である。したがって、フレネル面は透過率の低い材料を使ってレンズを作製するのに有効である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３４７６０７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０４２４５号公報
【特許文献３】ＵＳ６，４４１，９５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されているような無機結晶材料は、従来より遠赤外線レンズに使われているＧｅ，Ｓｉ，ＺｎＳｅ，ＺｎＳと比べて屈折率がかなり低く、また、分散もＧｅやＳｉと比べるとかなり大きい。このような光学特性は、レンズ系を設計する上で収差補正には不利に働く。つまり、無機結晶材料に防湿コートを施して潮解性を防止するだけでは、従来のレンズに代えて使用するにはあまりにも収差が大きくなってしまい、レンズ枚数を増やしても収差を十分に補正することができない。また、基板となる結晶材料は加工が難しいため、非球面や回折格子面を作製することは困難である。さらに、過酷な使用条件下での薄い有機材料のコーティングでは、１〜２年程度しか防湿効果が耐久できない可能性もある。【０００８】
特許文献２に記載のレンズでは、ポリエチレンの中にナノサイズの無機結晶材料（ＮａＣｌやＫＢｒ）を混ぜることにより、ポリエチレンの透過率の低さを無機結晶材料の透過率の高さで改善している。しかし、レンズの成形を考えると、基材となるポリエチレンの割合を３０％以下にすることはできない。このため、透過率はせいぜい６５％程度までしか上がらない。単レンズとして透過率が８０％以上無いと、カメラの撮影レンズ系のようにレンズ複数枚からなる系を構成したとき、全く解像しない状況となる。例えば、屈折率が低いこれらの材料では曲率を大きくするために厚いレンズが必須であるが、厚いレンズを作製すると透過率の低下が問題となる。また、ＮａＣｌやＫＢｒは粒径が小さいほど吸湿しやすく、より空気の遮断性の高いコーティング層が必要であるため、ポリエチレン等で厚く覆うと透過率が更に低下することになる。【０００９】
特許文献３に記載のフレネル面では、面の周辺に行くほど面の傾きが大きくなる。これは通常のレンズ面でも同様であるが、フレネル面では周辺の輪帯ほど間隔を狭くする必要があるため加工が難しく、薄くするのにも限界がある。しかも、周辺の面の傾きが大きいことで表面反射率が大きくなるため、材料の屈折率が小さいにもかかわらず全体の透過率が低下してしまうのを防ぐことはできない。【００１０】
また、レンズ材料の屈折率が低いことによる曲率の増大は収差の増加を招き、その収差補正効果はレンズ系内のレンズ面の位置によって決まるので、曲率を持つレンズ面を緩くしないと効果があまりない。つまり、無機結晶材料の低い屈折率と大きな分散を補うには、パワー（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）が大きく、かつ、収差を大きく発生させる面に補正効果を持たせる必要があり、パワーの小さい面で収差補正しても充分な効果が得られない。したがって、平面にフレネル面や回折格子面を施したのでは不十分であり、そのような光学素子を使ったレンズ系において十分な収差補正を実現することはできない。【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、安価で加工がし易く、遠赤外線の透過率に優れ、収差補正能力の高いレンズ、それを備えた撮影レンズ系及びカメラシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、第１の発明の遠赤外線用のレンズは、遠赤外線帯で使用されるレンズであって、
波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料からなるレンズコアと、前記レンズコアの全体を比較的薄く覆う有機材料からなる被覆層と、を有し、
前記レンズコアの少なくとも片面が球面からなり、少なくとも一方の球面上に位置する前記被覆層の表面に回折格子が設けられていることを特徴とする。【００１３】
上記目的を達成するために、第２の発明の遠赤外線用のレンズは、遠赤外線帯で使用されるレンズであって、
波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料からなるレンズコアと、前記レンズコアの全体を比較的薄く覆う有機材料からなる被覆層と、を有し、
前記レンズコアの両面が球面からなり、少なくとも一方の球面上に位置する前記被覆層の表面に非球面が設けられていることを特徴とする。【００１４】
第３の発明の遠赤外線用のレンズは、上記第１又は第２の発明において、前記被覆層の厚さが、最も薄いところで１０μｍ以上であり、最も厚いところで５００μｍ以下であることを特徴とする。【００１５】
第４の発明の遠赤外線用のレンズは、上記第２の発明において、前記被覆層の表面に設けられている非球面が、光軸から離れるほど正のパワーが弱くなる形状を有することを特徴とする。【００１６】
第５の発明の遠赤外線用のレンズは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記レンズコアを構成している無機結晶材料が、ほぼ純粋な結晶からなることを特徴とする。【００１７】
第６の発明の遠赤外線用の撮影レンズ系は、波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料からなるレンズコアと、前記レンズコアの全体を比較的薄く覆う有機材料からなる被覆層と、を有する２枚以上のレンズからなり、そのうちの少なくとも１枚として、上記第１〜第５のいずれか１つの発明に係るレンズを含むことを特徴とする。【００１８】
第７の発明の遠赤外線用のカメラシステムは、上記第６の発明に係る撮影レンズ系を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の構成を採用することにより、安価で加工がし易く、遠赤外線の透過率に優れ、収差補正能力の高い遠赤外線用レンズと、それを備えた遠赤外線用の撮影レンズ系及びカメラシステム（例えば、暗視装置，サーモグラフィー等）を実現することができる。そして、本発明に係る撮影レンズ系をデジタルカメラ，監視カメラ，防犯カメラ，車載カメラ等のカメラシステムに用いたり、本発明に係るカメラシステムを携帯端末等のデジタル機器に用いたりすることによって、高性能の遠赤外線画像入力機能を安価に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】遠赤外線レンズの作製工程例を断面的に示す模式図。
【図２】被覆層表面に回折格子が施された遠赤外線レンズの具体例を断面的に示す模式図。
【図３】被覆層表面に非球面が施された遠赤外線レンズの具体例を断面的に示す模式図。
【図４】撮影レンズ系の第１の実施の形態（実施例１）の光学構成図。
【図５】撮影レンズ系の実施例１の収差図。
【図６】撮影レンズ系の第２の実施の形態（実施例２）の光学構成図。
【図７】撮影レンズ系の実施例２の収差図。
【図８】撮影レンズ系の第３の実施の形態（実施例３）の光学構成図。
【図９】撮影レンズ系の実施例３の収差図。
【図１０】撮影レンズ系の第４の実施の形態（実施例４）の光学構成図。
【図１１】撮影レンズ系の実施例４の収差図。
【図１２】撮影レンズ系の第５の実施の形態（実施例５）の光学構成図。
【図１３】撮影レンズ系の実施例５の収差図。
【図１４】撮影レンズ系の第６の実施の形態（実施例６）の光学構成図。
【図１５】撮影レンズ系の実施例６の収差図。
【図１６】撮影レンズ系の第７の実施の形態（実施例７）の光学構成図。
【図１７】撮影レンズ系の実施例７の収差図。
【図１８】撮影レンズ系の第８の実施の形態（実施例８）の光学構成図。
【図１９】撮影レンズ系の実施例８の収差図。
【図２０】遠赤外線用カメラシステムの概略構成例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る遠赤外線用のレンズ，撮影レンズ系及びカメラシステム等を説明する。本発明に係る遠赤外線用のレンズは、遠赤外線帯で使用されるレンズであって、波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料からなるレンズコアと、前記レンズコアの全体を比較的薄く覆う有機材料からなる被覆層と、を有する、光学素子としての遠赤外線レンズである。そのうち、第１のタイプのレンズは、前記レンズコアの少なくとも片面が球面からなり、少なくとも一方の球面上に位置する前記被覆層の表面に回折格子が設けられていることを特徴としている。また、第２のタイプのレンズは、前記レンズコアの両面が球面からなり、少なくとも一方の球面上に位置する前記被覆層の表面に非球面が設けられていることを特徴としている。
【００２２】
レンズコアは、その形状・材料がレンズの基本となる部分であり、１枚のレンズを考えたとき、コーティング，回折格子，非球面部分等の薄い材料層を除いたひとまわり小さい部分である。第１のタイプのレンズではレンズコアの少なくとも片面を球面としているが、第２のタイプのレンズではレンズコアの両面を球面としている。これは、色収差がある状態でも、他の収差をなるべく補正できるようにするためである。なお、コバ形状は特に規定していないが、作りやすい形状であればよい。
【００２３】
レンズコアの全体を比較的薄く覆う被覆層は、一般的な可視領域の反射防止コートよりも厚く、レンズコアよりも薄くなっている。ただし、可視領域の反射防止コート等と違ってｎｍ単位にはならないのは、波長の長い遠赤外線帯で使用されるためであり、防湿効果を長時間維持するためでもある。例えば、遠赤外線１０μｍに代表される反射防止コートはλ／４ポリエチレンでは約３μｍ程度であるが、これでは防湿に不十分なので厚くしている。なお、被覆層を構成する有機材料（例えばポリエチレン）の屈折率は低いので、遠赤外線レンズの反射防止は不要である。
【００２４】
屈折率は、真空に対する物質中の光の進む速度の比であり、可視領域ではｄ線（５８７ｎｍ）に対して表示される。しかし、この値は遠赤外線領域では意味を持たないので、波長１０μｍに対する屈折率を代表的に示す場合が多い。例えば、従来より用いられている遠赤外線光学材料の波長１０μｍでの屈折率は、Ｇｅ＝４．００４、Ｓｉ＝３．４１８、ＺｎＳ＝２．２００、ＺｎＳｅ＝２．４０７等である。
【００２５】
分散の性質を表す値として、可視光線ではｄ線のアッベ数νｄが用いられる。このアッベ数は、νｄ＝（Ｎｄ−１）／（Ｎｆ−Ｎｃ）で表される（ただし、Ｎｄ：ｄ線の屈折率、ＮｆはＦ線の屈折率、ＮｃはＣ線の屈折率、である。）。しかし、この値は遠赤外線領域では意味を持たないので、第１，第２のタイプのレンズでは、分散の性質を表す値として、ν＝（Ｎ１０−１）／（Ｎ８−Ｎ１２）を用いることにする（ただし、Ｎ１０：波長１０μｍでの屈折率、Ｎ８：波長８μｍでの屈折率、Ｎ１２：波長１２μｍでの屈折率、とする。）。この値が大きいほど色による屈折率の差が小さいので、分散が小さいということになる。例えば、従来より用いられている遠赤外線光学材料の分散は、Ｇｅ＝７８５、Ｓｉ＝１８６０、ＺｎＳ＝２３（色消しに使う。）、ＺｎＳｅ＝５７（色消しに使う。）等である。
【００２６】
遠赤外線は、主として波長７〜１４μｍの範囲の赤外線である。人や動物の体温は８〜１２μｍの放射光であり、遠赤外線光学系はほとんどが８〜１２μｍで使用される。波長８〜１２μｍ帯の遠赤外線領域は物質の温度を検知できる範囲であり、温度測定や暗闇での人検知やセキュリティ等、応用できるものは多い。しかし、現在のところ遠赤外線カメラが広く普及していないのは、遠赤外線を透過するレンズ材料が高価な結晶材料であったり、加工が難しくコスト高になってしまったりするからである。
【００２７】
波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料うち、遠赤外線レンズ材料として考えられているものは、すべて波長１０μｍに対する透過率が９０％以上である。無機結晶材料のうち、ＮａＣｌ（塩化ナトリウム），ＫＣｌ（塩化カリウム），ＫＢｒ（臭化カリウム），ＣｓＩ（ヨウ化セシウム），ＣｓＢｒ（臭化セシウム）等、波長１０μｍの屈折率が１．７４以下のものは、比較的安価で毒性が無いか、あってもわずかである。しかし、これらの材料は遠赤外線帯での内部透過率が９０％以上と高い反面、潮解性があり、空気や湿気から遮断しなければ表面透過率が時間の経過とともに低下してしまう。一方、有機材料のうちポリエチレン等は空気中で安定であるが、遠赤外線の内部透過率は３０％程度と低い。分子量を高めて透過性を改善したものでも５０％程度と思われる。このため、厚いレンズに使用することはできない。
【００２８】
第１，第２のタイプのレンズでは、透過率の高い無機結晶材料で厚いレンズ形状を作製し、その表面を安定性のある有機材料で全体を薄く覆うことにより、透過率の高い厚いレンズを作製することが可能となる。また、有機材料は屈折率が１．４〜１．６程度なので、屈折率１．７４以下の無機結晶材料との界面での反射や屈折がほとんど無く、光学的に好ましい。例えば、従来より使われているＧｅ（ゲルマニウム）やＳｉ（シリコン）は屈折率が高く（３．０以上）、空気との界面で表面反射がかなり大きいが、第１，第２のタイプのレンズにおいて被覆層を構成する有機材料は上記のように屈折率が低く、空気との界面での表面反射が小さいので好ましい。
【００２９】
無機結晶材料で安価なものは屈折率が１．７４よりも低いため、従来から遠赤外線レンズに使われてきたＧｅ（ゲルマニウム），Ｓｉ（シリコン），ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛），ＺｎＳ（硫化亜鉛）等と同じ焦点距離を実現するには、各面の曲率を大きくしなければならない。曲率が大きい（すなわち曲率半径が小さい）と、球面収差やそのほかの収差が大きくなる。また、面の周辺近くでは傾きが大きくなり、光線の入射角度も大きくなるため、空気界面での反射率が高くなってしまう。そこで、第１のタイプのレンズのように回折格子を設けて屈折力を補い、それによって面周辺での傾き角度を小さくすれば、収差を低減し表面反射を抑えたレンズを作製することができる。
【００３０】
従来から遠赤外線レンズに使われてきたＧｅ，Ｓｉ，ＺｎＳｅ，ＺｎＳと比較して安価な無機結晶材料は屈折率が低いので、上述したように、これらのレンズと同じ焦点距離を実現するには曲率を大きくしなければならない。曲率が大きい（すなわち曲率半径が小さい）と、球面収差や他の収差が大きくなるため、十分な性能を有するレンズの作製は困難である。そこで第２のタイプのレンズでは、まず、レンズコアを両面球面形状として収差補正を両面で分担することにより、性能の低減を防いでいる。次に、有機材料からなる被覆層でレンズコア全体を覆った後、表面に非球面を形成することにより、収差を小さく抑えることを可能としている。この非球面は、ガラス表面に樹脂非球面を形成する場合と同様に作製することができる。また、有機材料は波長１０μｍ付近での屈折率がこれらの無機結晶材料に近く、無機結晶材料を直接非球面加工した場合と遜色のない性能を得ることができる。結晶材料は非球面の加工が難しいので球面加工しておけばよい。
【００３１】
第１のタイプのレンズは、前述したように、波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料からなるレンズコアと、前記レンズコアの全体を比較的薄く覆う有機材料からなる被覆層と、を有する遠赤外線レンズであって、前記レンズコアの少なくとも片面が球面からなり、少なくとも一方の球面上に位置する前記被覆層の表面に回折格子が設けられた構成になっている。レンズの大部分を遠赤外線の透過率が９０％以上と高くしかも安価な材料で構成することで、安価な遠赤外線レンズを作製することができる。これらの材料の欠点である潮解性は、安定な有機材料からなる被覆層でレンズコア全体を覆うことにより防止することができる。低屈折率材料を使うことによる収差補正上の不利な点を、球面上の被覆層に回折格子を施すことで補い、高屈折率であるが高価な従来の材料からなるレンズと同程度の焦点距離のレンズが得られる。しかも、面周辺の傾きを小さく押さえることもでき、表面反射率を低下させてより透過率の高いレンズも実現できる。
【００３２】
第２のタイプのレンズは、前述したように、波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料からなるレンズコアと、前記レンズコアの全体を比較的薄く覆う有機材料からなる被覆層と、を有する遠赤外線レンズであって、前記レンズコアの両面が球面からなり、少なくとも一方の球面上に位置する前記被覆層の表面に非球面が設けられた構成になっている。第１のタイプのレンズと同様、レンズの大部分を遠赤外線の透過率が９０％以上と高くしかも安価な材料で構成することで、安価な遠赤外線レンズを作製することができる。材料の低い屈折率による収差の悪化を補うため、球面上の被覆層に非球面を施すことで収差を補正している。また、屈折率が有機材料に近い無機結晶材料を用いることで、無機結晶材料で直接非球面を作製した場合と遜色のない効果を得ることができる。有機材料のほとんどは屈折率１．４９〜１．７５であるが、１．７４以上の無機結晶材料の遠赤外線レンズ材料は屈折率２．２以上まで無いので、屈折率差０．２以内のものは有機材料に屈折率が近いといえる。
【００３３】
従来より遠赤外線で使用されてきたレンズ材料Ｇｅ，Ｓｉ，ＺｎＳｅ，ＺｎＳは、高価であるが、屈折率が２．２〜４．０と高いため面の曲率を緩くでき、結果として、収差の小さいレンズの作製に有効である。安価な材料ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＫＢｒ，ＣｓＩ，ＣｓＢｒの欠点としては、屈折率が低いことや潮解性があることが挙げられるが、前述したように有機材料の被覆層を施すことにより潮解性を補うことが可能である。
【００３４】
第１，第２のタイプのレンズでは、さらに、屈折率が低く曲率が強いことによる収差低下を、球面上の被覆層表面に回折格子又は非球面を施すことで補正している。このような構成とすることで、従来の高い屈折率材料で作製されたレンズのように、高い光学性能を持ちながらかなり安価で安定した遠赤外線レンズを得ることができる。これらのレンズは遠赤外線に対して透過性のある有機材料よりもかなり透過率が高く、透過率の点でも従来の高価な材料のレンズと遜色のない性能が得られる。そして、これらのレンズを少なくとも１枚含むレンズ系を構成することで、高屈折率で高価な材料から構成される従来のレンズ系と遜色のないレンズ系を得ることができる。また、安価なカメラシステムを作製することもできる。
【００３５】
上記特徴的構成によると、安価で加工がし易く、遠赤外線の透過率に優れ、収差補正能力の高い遠赤外線レンズと、それを備えた遠赤外線用の撮影レンズ系及びカメラシステム（例えば、暗視装置，サーモグラフィー等）を実現することができる。そして、その撮影レンズ系をデジタルカメラ，監視カメラ，防犯カメラ，車載カメラ等のカメラシステムに用いたり、遠赤外線用カメラシステムを携帯端末等のデジタル機器に用いたりすることによって、高性能の遠赤外線画像入力機能を安価に実現することが可能となり、そのコンパクト化，高性能化，高機能化等に寄与することができる。こういった効果をバランス良く得るとともに、更に高い光学性能，小型化等を達成するための条件等を以下に説明する。
【００３６】
前記第１，第２のタイプのレンズにおいて、前記被覆層の厚さは、最も薄いところで１０μｍ以上であり、最も厚いところで５００μｍ以下であることが望ましい。無機結晶材料を空気や湿気から遮断して保護するためには、被覆層にある程度厚みがなければならない。被覆層が厚いほど空気の遮断性は良くなるが、分子量を大きくして高密度にした物では遮断性が良いので厚さは１０μｍ程度でよく、分子量が小さいものではこれよりも厚くしなければならない。しかし、被覆層が５００μｍよりも厚いと、遠赤外線の透過率が悪くなってしまい、レンズには向かないものとなる。
【００３７】
遠赤外線の波長１０μｍに対する回折格子には、凹凸の深さが約１０μｍ程度必要である。したがって、被覆層の表面に回折格子を施す場合には、被覆層の厚さは１０μｍ以上でなければならない。また、被覆層の表面に非球面を施す場合、金型等を使って表面を成形することになる。このとき、ある程度の圧力をかけて成形するが、被覆層が余り薄いとレンズコアが割れないように圧力をかけることが難しくなって成形困難となる。したがって、被覆層には最小１０μｍ程度の厚さが必要となる。
【００３８】
ポリエチレン等の有機材料の波長１０μｍ付近での内部透過率は、厚さ３ｍｍ程度で３０％位である。撮影した画像の解像力を考えると、全体の透過率は８０％程度必要と考えられる。例えば、ＮａＣｌ等の無機結晶材料（透過率９８％）をポリエチレン等の有機材料で覆ったレンズ１枚からなる系を使用する場合、有機材料の厚さは光線の通る距離で最大８００μｍとしなければならない。１枚のレンズで有機材料の層は２枚あるので、片方を最も薄い１０μｍの厚さとしても集光する光線が斜めに通過することを考えると、もう片面はせいぜい５００μｍ以下にしなければ透過率を確保できない。
【００３９】
前記第２のタイプのレンズにおいて、前記被覆層の表面に設けられている非球面が、光軸から離れるほど正のパワーが弱くなる形状を有することが望ましい。無機結晶材料でレンズコアを作製し有機材料でその表面を覆ったレンズは、屈折率が低いため面の曲率が大きく、収差の大きいレンズとなる。また、面の周辺での傾きが大きく、表面反射率も高くなってしまう。このようなレンズの収差を改善し少しでも反射率を低減するために、前記有機材料からなる被覆層の表面に施す非球面の形状を周辺ほど（光軸から離れるほど）正のパワーが弱くなるようにする。凸面に非球面を施す場合には、周辺の面の傾きが低減され収差補正とともに面の反射率も低く抑えられる。凹面は、レンズ系を構成したとき、一般に面に入射する光線の角度が９０°に近いので、収差補正のため凹形状が多少きつくなっても光線の面への入射角度は余り大きく成らず表面反射率は余り変わらない。
【００４０】
前記第１，第２のタイプのレンズにおいて、前記レンズコアを構成している無機結晶材料は、ほぼ純粋な結晶からなることが望ましい。前述したようにＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＫＢｒ，ＣｓＩ，ＣｓＢｒ等の安価な無機結晶材料には潮解性があるが、材料が純粋で大きい結晶であるほど潮解性が弱くなることが知られている。これは、材料の表面積をなるべく小さくし、結晶の欠陥も少なくすることで水分子が内部に入り込みにくくなるためである。ほぼ純粋な材料で潮解しにくいレンズコアを作製し、前記のように有機材料で表面を覆うことで長期にわたり安定なレンズを得ることができる。
【００４１】
遠赤外線用の撮影レンズ系は、波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料からなるレンズコアと、前記レンズコアの全体を比較的薄く覆う有機材料からなる被覆層と、を有する２枚以上のレンズからなり、そのうちの少なくとも１枚として、前記第１，第２のタイプのレンズを含むことが望ましい。前記無機結晶材料は、その表面を覆う被覆層が薄いため、光学的性質のほとんどを決めている。また前記無機結晶材料は、屈折率１．７４以下で分散７０以下となるものがほとんどなので、ＳｉやＧｅのように屈折率３以上分散７００以上の材料と比較すると、光学性能を良好にするには不利である。それでも材料が安価であり、遠赤外線レンズ系を安く作製したい場合には好適である。
【００４２】
このとき、前述したように有機材料で表面を覆いさらに回折格子や非球面を表面に施すことで単レンズの収差を少なくし、このような単レンズを含む複数の単レンズからなるレンズ系を採用することで、安価な遠赤外線用の撮影レンズ系を良好な収差補正で実現することができる。撮影レンズ系には、前記第１，第２のタイプのレンズのほかに、回折格子や非球面が施されていないレンズを含んでいてもよい。また、回折格子と非球面の両方が同一表面に施された被覆層を有するレンズを含んでもよく、また、回折格子，非球面のうちの少なくとも一方が両面に施されたレンズを含んでいてもよい。
【００４３】
遠赤外線用のカメラシステムは、前記遠赤外線用の撮影レンズ系を備えたものであることが望ましい。前述したように、遠赤外線カメラが普及していない原因の１つとして、レンズ材料やレンズ加工が高価であることが挙げられる。無機結晶材料からなるレンズコアを有機材料からなる被覆層で覆い、更に被覆層の表面に回折格子や非球面を施したレンズを含むレンズ系を採用することによって、安価な撮影レンズ系とカメラシステムを実現することができる。このことによって、これまで遠赤外線カメラが使われてこなかった分野への応用も増加すると考えられる。
【００４４】
前記無機結晶材料は、波長８〜１２μｍの分散が７０よりも小さいことが好ましい。つまり、条件式：ν＝（Ｎ１０−１）／（Ｎ８−Ｎ１２）＜７０を満たすことが好ましい。
【００４５】
従来より主に使われてきた材料のうち、Ｇｅの分散は８００、Ｓｉの分散は１６００位である。分散νは、その値が大きいほど色による屈折率の差が小さくなることを示している。これらの材料は、特殊な場合を除き、遠赤外線帯での色補正は考えなくてもよいが、高価な材料である。一方、分散νが７０以下の無機結晶材料であれば、かなり安価となるが色収差の補正が必要となる。そこで、正のパワーの一部を回折格子に持たせることにより、色収差の補正が可能となる。回折格子面は、屈折面とは逆に正のパワーを持たせることで負の色収差が発生する。このことを利用すると、遠赤外波長帯で分散の大きい安価な無機結晶材料も、表面に回折格子を施した有機材料で覆うことで分散を小さくすることができる。
【００４６】
後述する実施例では無機結晶材料としてＮａＣｌとＫＢｒを使用しているが、このほかにＫＣｌ（Ｎ１０＝１．４６，ν＝２９．９８），ＣｓＩ（Ｎ１０＝１．７２，ν＝７０），ＣｓＢｒ（Ｎ１０＝１．６４，ν＝６５）等も同様に遠赤外線の透過率が高いので使用することが可能である。また、有機材料としてはポリエチレンのほかに、ポリオレフィン系樹脂，ポリ塩化ビニリデン，フェノール系樹脂，ベンゼン系樹脂等も使用することができる。その際、各有機材料の内部透過率に合わせて最大の厚みを決定することが大切である。
【００４７】
また、ＺｎＳやＺｎＳｅ等の毒性の強い材料を有機材料で覆って保護し、Ｇｅ等に比べて分散が大きいことを補正するために、被覆層表面に回折格子を施したレンズを作製することも可能である。ＺｎＳやＺｎＳｅは分散が大きいので、回折格子は主として色補正のために用い、正レンズを作製するのがよい。屈折率は比較的高いので、収差補正の必要性は薄い。
【００４８】
近赤外（波長８００ｎｍ〜１μｍ）、中赤外（波長１〜７μｍ）で使われる結晶材料のうち、衝撃に弱く加工しにくい材料に有機材料をコーティングすることにより保護することもできる。これらの材料としては、ＣａＦ2（ホタル石），ＢａＦ2（フッ化バリウム），ＭｇＦ2（フッ化マグネシウム）等が含まれるが、非球面に加工することは困難である。このような材料でも、まず球面のレンズ形状に加工し、全体を有機材料で覆い、その表面に非球面を施せばよい。これらの材料も屈折率が有機材料と近いため界面での反射や屈折はほとんど起こらず、結晶材料で非球面を作製した場合とほぼ同じ効果を得ることができる。近赤外から中赤外でも収差が良好に補正されたレンズ系を得ることができる。その際、有機材料の透過率が使用波長でどれくらいか注意して厚みを決める必要がある。
【００４９】
図１に、遠赤外線レンズの作製工程例を断面的に示す。まず、無機材料（ＮａＣｌ，ＫＢｒ等）の結晶に切削や研磨を施して、図１（Ａ）に示すように両面が球面のレンズ形状を有するレンズコアＣＲを作製する。レンズ形状は、両凸形状に限らず、正メニスカス形状や負メニスカス形状でもよい。また、心厚は１．５〜４．５ｍｍ程度である。
【００５０】
次に、有機材料として高密度ポリエチレンをレンズコアＣＲにディップコート等でコートして、図１（Ｂ）に示すようにレンズコアＣＲ全体を被覆層ＣＴ１で約１０μｍ程度覆う。面の曲率が平面に近い場合には、スピンコートで高密度ポリエチレンを塗布することも可能である。また、１回のコーティングで１０μｍに届かない場合には、塗布を複数回繰り返してもよい。ここでは、無機結晶材料の表面透過率が潮解性によって低下する前に２回目のコーティングを行う。
【００５１】
被覆層ＣＴ１と同じ材料からなる被覆層ＣＴ２を被覆層ＣＴ１上に設けると、図１（Ｃ）に示すように、同じ材料からなる２層構造の被覆層ＣＴが得られるので、被覆層ＣＴ２の表面に対して金型で精密形状の成形を施す。このとき、回折格子，非球面又はその両方が施された金型を少なくとも片面に使用すれば、その精密形状がレンズ面に転写されて遠赤外線レンズＬＥが完成する。
【００５２】
ポリエチレンのコーティング厚は一般的なコーティング厚と比べて大きいので、最初のコーティングではレンズコアＣＲに不均一に付いてしまうが、１回のコーティングで１層構造の被覆層ＣＴを形成する場合でも、金型を使って後で成形することにより均一なポリエチレン層にすることができる。また、非球面や回折格子面では部分的に不均一な厚みとなるので、回折格子や非球面を成形するとき、必要に応じて更にポリエチレンを表面に塗布してもよい。
【００５３】
図２に、被覆層ＣＴの表面に回折格子ＧＲが施された遠赤外線レンズＬＥの具体例を断面的に示す。図２（Ａ）は、パワーの強い凸面の被覆層ＣＴ上に回折格子ＧＲが設けられた遠赤外線レンズＬＥを示しており、図２（Ｂ）はその要部Ｐを拡大して示している。回折格子ＧＲは、熱せられた金型を被覆層ＣＴに押しつけることにより形成された表面レリーフ状の回折格子面である。回折格子ＧＲの断面形状は、図２（Ｂ）に示すバイナリ形状に限らない。例えば、ステップ（階段）形状やキノフォームを用いてもよい。いずれの場合も回折波長での位相差は、例えば後述する実施例から計算される値とする。
【００５４】
図３に、被覆層ＣＴの表面に非球面ＡＳが施された遠赤外線レンズＬＥの具体例を断面的に示す。図３（Ａ）は球面形状のレンズコアＣＲの凹面側に非球面が形成された状態を示しており、図３（Ｂ）は球面形状のレンズコアＣＲの凸面側に非球面が形成された状態を示している。いずれの被覆層ＣＴも周辺ほど厚くなっているので、被覆層ＣＴの表面に形成されている非球面は、光軸ＡＸから離れるほど正のパワーが弱くなる(負のパワーが強くなる)形状を有している。
【００５５】
図４，図６，図８，…，図１８に、無限遠合焦状態にある遠赤外線用の撮影レンズ系ＬＮの第１〜第８の実施の形態を、光路と共に光学断面でそれぞれ示す。第１〜第５の実施の形態の撮影レンズ系ＬＮは第１レンズＬ１と第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との３枚の遠赤外線レンズＬＥからなっており、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には絞り（開口絞り）ＳＴが配置されている。第６の実施の形態の撮影レンズ系ＬＮは第１レンズＬ１と第２レンズＬ２と第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との４枚の遠赤外線レンズＬＥからなっており、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間には絞りＳＴが配置されている。第７，第８の実施の形態の撮影レンズ系ＬＮは第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との２枚の遠赤外線レンズＬＥからなっており、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２との間には絞りＳＴが配置されている。なお、各撮影レンズ系ＬＮの像側には、撮像素子（遠赤外センサー）の保護用カバーガラスに相当する平行平板ＰＴ（例えば、Ｇｅ結晶の平行平板）が配置されている。
【００５６】
第１の実施の形態（図４）では、第１レンズＬ１の物体側面と第２レンズＬ２の物体側面に回折格子が設けられている。第２の実施の形態（図６）では、第１レンズＬ１の物体側面に回折格子が設けられており、第２レンズＬ２の物体側面に回折格子と非球面が設けられている。第３の実施の形態（図８）では、第２レンズＬ２の物体側面に非球面が設けられている。第４の実施の形態（図１０）では、第２レンズＬ２の物体側面に非球面が設けられている。第５の実施の形態（図１２）では、第２レンズＬ２の物体側面に回折格子が設けられている。第６の実施の形態（図１４）では、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２と第３レンズＬ３の各物体側面に回折格子と非球面が設けられており、第４レンズＬ２の物体側面に非球面が設けられている。第７の実施の形態（図１６）では、第１レンズＬ１の両面と第２レンズＬ２の両面に非球面が設けられている。第８の実施の形態（図１８）では、第１レンズＬ１の両面に非球面が設けられており、第２レンズＬ２の両面に回折格子が設けられている。
【００５７】
本発明に係る遠赤外線用の撮影レンズ系ＬＮは、遠赤外線用カメラシステム（例えば、暗視装置，サーモグラフィー，監視カメラ，防犯カメラ，車載カメラ等）用の撮像光学系としての使用に適しており、これを撮像素子（遠赤外センサー）等と組み合わせることにより、被写体の遠赤外線映像を光学的に取り込んで電気的な信号として出力する遠赤外線用撮像光学装置を構成することができる。撮像光学装置は、被写体の静止画撮影や動画撮影に用いられるカメラの主たる構成要素を成す光学装置であり、例えば、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の遠赤外線光学像を形成する撮影レンズ系と、その撮影レンズ系により形成された遠赤外線光学像を電気的な信号に変換する撮像素子（遠赤外センサー）と、を備えることにより構成される。そして、撮像素子の受光面（すなわち撮像面）上に被写体の遠赤外線光学像が形成されるように、前述した特徴的構成を有する撮影レンズ系ＬＮが配置されることにより、小型・低コストで高い性能を有する撮像光学装置やそれを備えたカメラシステムを実現することができる。
【００５８】
遠赤外線画像入力機能付きデジタル機器の例としては、赤外線カメラ，監視カメラ，防犯カメラ，車載カメラ，航空機カメラ，デジタルカメラ，ビデオカメラ等のカメラが挙げられ、また、パーソナルコンピュータ，携帯端末（例えば、携帯電話，スマートフォン（高機能携帯電話），モバイルコンピュータ等の小型で携帯可能な情報機器端末），これらの周辺機器（スキャナー，プリンター等），その他のデジタル機器（ドライブレコーダ，防衛機器等）等に内蔵又は外付けされるカメラが挙げられる。これらの例から分かるように、遠赤外線用の撮像光学装置を用いることにより暗視装置を構成することができるだけでなく、その撮像光学装置を各種機器に搭載することにより暗視機能を付加することが可能である。例えば、赤外線カメラ付きスマートフォン等の遠赤外線画像入力機能を備えたデジタル機器を構成することが可能である。
【００５９】
遠赤外線画像入力機能付きデジタル機器の一例として、図２０にデジタル機器ＤＵの概略構成例を模式的断面で示す。図２０に示すデジタル機器ＤＵに搭載されている撮像光学装置ＬＵは、物体（すなわち被写体）側から順に、物体の遠赤外線光学像（像面）ＩＭを形成する撮影レンズ系ＬＮ（ＡＸ：光軸）と、平行平板ＰＴ（撮像素子ＳＲのカバーガラス、必要に応じて配置される光学フィルター等に相当する。）と、撮影レンズ系ＬＮにより受光面（撮像面）ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する撮像素子ＳＲと、を備えている。この撮像光学装置ＬＵで画像入力機能付きデジタル機器ＤＵを構成する場合、通常そのボディ内部に撮像光学装置ＬＵを配置することになるが、カメラ機能を実現する際には必要に応じた形態を採用することが可能である。例えば、ユニット化した撮像光学装置ＬＵをデジタル機器ＤＵの本体に対して着脱可能又は回動可能に構成することができる。
【００６０】
撮影レンズ系ＬＮは、前述したように、撮像素子ＳＲの受光面ＳＳ上に遠赤外線からなる光学像ＩＭを形成する構成になっている。撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素（数万〜数十万画素）を有し、７〜１０μｍ程度の波長を利用する遠赤外イメージセンサー（サーモセンサー等）が用いられる。撮影レンズ系ＬＮは、撮像素子ＳＲの光電変換部である受光面ＳＳ上に被写体の光学像ＩＭが形成されるように設けられているので、撮影レンズ系ＬＮによって形成された光学像ＩＭは、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。
【００６１】
デジタル機器ＤＵは、撮像光学装置ＬＵの他に、信号処理部１，制御部２，メモリー３，操作部４，表示部５等を備えている。撮像素子ＳＲで生成した信号は、信号処理部１で所定のデジタル画像処理や画像圧縮処理等が必要に応じて施され、デジタル映像信号としてメモリー３（半導体メモリー，光ディスク等）に記録されたり、場合によってはケーブルを介したり赤外線信号等に変換されたりして他の機器に伝送される（例えば携帯電話の通信機能）。制御部２はマイクロコンピュータからなっており、撮影機能（静止画撮影機能，動画撮影機能等），画像再生機能等の機能の制御；フォーカシングのためのレンズ移動機構の制御等を集中的に行う。例えば、被写体の静止画撮影，動画撮影のうちの少なくとも一方を行うように、制御部２により撮像光学装置ＬＵに対する制御が行われる。表示部５は液晶モニター等のディスプレイを含む部分であり、撮像素子ＳＲによって変換された画像信号あるいはメモリー３に記録されている画像情報を用いて画像表示を行う。操作部４は、操作ボタン（例えばレリーズボタン），操作ダイヤル（例えば撮影モードダイヤル）等の操作部材を含む部分であり、操作者が操作入力した情報を制御部２に伝達する。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明を実施した遠赤外線用のレンズ及び撮影レンズ系の構成等を、実施例のコンストラクションデータ等を挙げて更に具体的に説明する。ここで挙げる実施例１〜８（ＥＸ１〜８）は、前述した第１〜第８の実施の形態にそれぞれ対応する数値実施例であり、第１〜第８の実施の形態を表す光学構成図（図４，図６，図８，…，図１６，図１８）は、対応する実施例１〜８のレンズ構成（レンズ断面形状，レンズ配置等），光路等をそれぞれ示している。【００６３】
各実施例のコンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面番号（ＯＢ：物体面，ＳＴ：絞り面，ＩＭ：像面），近軸における曲率半径ｒ（ｍｍ），軸上面間隔ｄ（ｍｍ），材料名（無し：空気）を示す。【００６４】
面番号に＊が付された面は非球面であり、その面形状は面頂点を原点とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用いた以下の式（ＡＳ）で定義される。非球面データとして、非球面係数等を示す。なお、各実施例の非球面データにおいて表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ−ｎ＝×１０-nである。
ｚ＝（Ｃ・ｈ2）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）・Ｃ2・ｈ2｝］＋Σ（Ａｉ・ｈi）  …（ＡＳ）
ただし、
ｈ：ｚ軸（光軸ＡＸ）に対して垂直な方向の高さ（ｈ2＝ｘ2＋ｙ2）、
ｚ：高さｈの位置での光軸ＡＸ方向のサグ量（面頂点基準）、
Ｃ：面頂点での曲率（曲率半径ｒの逆数）、
Ｋ：円錐定数、
Ａｉ：ｉ次の非球面係数（Σはｉについて４次から∞次の総和を表す。）、
である。【００６５】
面番号に＃が付された面は回折格子面であり、その回折構造は、非球面と同様に面頂点を原点とするローカルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）を用いた以下の式（ＤＳ）で定義される。回折格子は光軸に対して回転対称な格子であって、波長１０μｍに対する１次の回折が使用され、形状は波長１０μｍに対する位相差Ｐｚで与えられる。回折格子面データとして、回折次数，回折波長及び位相係数を示す。なお、各実施例の回折格子面データにおいて表記の無い項の係数は０であり、すべてのデータに関してＥ−ｎ＝×１０-nである。
Ｐｚ＝Σ（Ｂｊ・ｈj）  …（ＤＳ）
ただし、
ｈ：ｚ軸（光軸ＡＸ）に対して垂直な方向の高さ（ｈ2＝ｘ2＋ｙ2）、
Ｐｚ：位相差、
Ｂｊ：ｊ次の位相係数（Σはｊについて２次から∞次の総和を表す。）、
である。【００６６】
各レンズ等を構成する光学材料の屈折率及び分散データとして、波長１０μｍに対する屈折率Ｎ１０と、波長８〜１２μｍに対する分散ν＝（Ｎ１０−１）／（Ｎ８−Ｎ１２）を以下に示す（Ｎ８：波長８μｍに対する屈折率，Ｎ１２：波長１２μｍに対する屈折率）。なお、像面ＩＭの前の平行平板ＰＴは遠赤外センサーの保護板であり、Ｇｅ（ゲルマニウム）で構成されている。
ＰＥ（ポリエチレン）        …  Ｎ１０＝１．５２２６，ν＝１５．１０
ＮａＣｌ（塩化ナトリウム）  …  Ｎ１０＝１．４９４７，ν＝２０．１１
ＫＢｒ（臭化カリウム）      …  Ｎ１０＝１．５２４２，ν＝６４．７２
Ｇｅ（ゲルマニウム）        …  Ｎ１０＝４．００４３１２，ν＝７８４．５４【００６７】
スペックとして、設計波長（ｎｍ），全系の焦点距離（ｆ，ｍｍ），Ｆナンバー（ＦＮＯ），全長（ｍｍ）及び半画角（°）を示す。また表１に、第１〜第４レンズＬ１〜Ｌ４の焦点距離（ｆ１〜ｆ４，ｍｍ）と、有機材料（ＰＥ）からなる被覆層の最小厚さ及び最大厚さ（μｍ）と、を示す。【００６８】
図５，図７，図９，…，図１７，図１９は、実施例１〜８（ＥＸ１〜８）にそれぞれ対応する収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図である。球面収差図は、実線で示す設計波長（評価波長）１００００ｎｍにおける球面収差量、一点鎖線で示す波長８０００ｎｍにおける球面収差量、二点鎖線で示す波長９０００ｎｍにおける球面収差量（ただし、図１５においてのみ二点鎖線で示す波長７０００ｎｍにおける球面収差量とする。）、破線で示す波長１２０００ｎｍにおける球面収差量（ただし、図１５においてのみ破線で示す波長１３０００ｎｍにおける球面収差量とする。）を、それぞれ近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量（ｍｍ）で表しており、縦軸は瞳への入射高さをその最大高さで規格化した値（すなわち相対瞳高さ）を表している。非点収差図において、破線Ｔは設計波長１００００ｎｍにおけるタンジェンシャル像面、実線Ｓは設計波長１００００ｎｍにおけるサジタル像面を、近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量（ｍｍ）で表しており、縦軸は半画角ω（ＡＮＧＬＥ，°）を表している。歪曲収差図において、横軸は設計波長１００００ｎｍにおける歪曲（％）を表しており、縦軸は半画角ω（ＡＮＧＬＥ，°）を表している。なお、半画角ωの最大値は、像面ＩＭにおける最大像高Ｙ’（撮像素子ＳＲの受光面ＳＳの対角長の半分）に相当する。【００６９】
実施例１
単位：mm
面データ
面番号               r               d            材料名
OB:              ∞              ∞
1#:       12.42933        0.030000            PE
2:        12.39933        4.720351            NaCl
3:        52.47570        0.010000            PE
4:        52.46570        5.779114
5(ST):          ∞        5.555470
6#:       -6.51473        0.030000            PE
7:        -6.54473        3.598074            NaCl
8:        -8.46453        0.010000            PE
9:        -8.47453        1.241609
10:         8.80004        0.010000            PE
11:         8.79004        4.310264            NaCl
12:       590.02108        0.010000            PE
13:       590.01108        0.142410
14:              ∞        0.782095            Ge
15:              ∞        3.500000
IM:              ∞        0.000000【００７０】
スペック
設計波長    10000.0nm
焦点距離f   17.6840
FNO         1.1000
全長        26.2294
半画角      15.5000°【００７１】
回折格子面データ
回折格子面1#:
回折次数:    1.000000
回折波長:    10000.00nm
B2      :    -2.1816E-03【００７２】
回折格子面データ
回折格子面6#:
回折次数:    1.000000
回折波長:    10000.00nm
B2      :    -9.5902E-03【００７３】
実施例２
単位：mm
面データ
面番号               r               d            材料名
OB:              ∞              ∞
1#:       16.52849        0.030000            PE
2:        16.49849        4.000000            NaCl
3:        74.49885        0.010000            PE
4:        74.48885        7.818001
5(ST):          ∞        4.752288
6*#:      -9.01426        0.030000            PE
7:        -8.34454        4.000000            NaCl
8:        -8.70413        0.010000            PE
9:        -8.71413        1.727038
10:        10.37919        0.010000            PE
11:        10.36919        4.000000            NaCl
12:        96.57674        0.010000            PE
13:        96.56674        0.472797
14:              ∞        0.782095            Ge
15:              ∞        6.037271
IM:              ∞        0.000000【００７４】
スペック
設計波長    10000.0nm
焦点距離f   17.6840
FNO         1.1000
全長        27.6522
半画角      15.5000°【００７５】
非球面データ
非球面6*:
K  : 0.000000
A4 :-0.387423E-03
A6 : 0.104738E-04
A8 :-0.271465E-06
A10 : 0.000000E+00【００７６】
回折格子面データ
回折格子面1#:
回折次数:    1.000000
回折波長:    10000.00nm
B2      :    -9.1544E-04【００７７】
回折格子面データ
回折格子面6#:
回折次数:    1.000000
回折波長:    10000.00nm
B2      :    -4.8603E-03【００７８】
実施例３
単位：mm
面データ
面番号               r               d            材料名
OB:              ∞              ∞
1:        17.16593        0.010000            PE
2:        17.15593        4.000000            KBr
3:        77.02012        0.010000            PE
4:        77.01012        1.096627
5(ST):          ∞        2.888307
6*:      -14.05563        0.030000            PE
7:       -11.49406        4.000000            KBr
8:       -10.91321        0.010000            PE
9:       -10.92321        7.976511
10:        12.57432        0.010000            PE
11:        12.56432        4.500000            KBr
12:       195.56572        0.010000            PE
13:       195.55572        2.401918
14:              ∞        0.782095            Ge
15:              ∞        4.452996
IM:              ∞        0.000000【００７９】
スペック
設計波長    10000.0nm
焦点距離f   17.6840
FNO         1.1000
全長        27.7255
半画角      15.5000°【００８０】
非球面データ
非球面6*:
K  : 0.000000
A4 :-0.199777E-03
A6 : 0.126929E-05
A8 :-0.259688E-07
A10 : 0.000000E+00【００８１】
実施例４
単位：mm
面データ
面番号               r               d            材料名
OB:              ∞              ∞
1:        16.16531        0.010000            PE
2:        16.15531        4.000000            KBr
3:       124.87967        0.010000            PE
4:       124.86967        2.637166
5(ST):          ∞        4.047532
6*:      -13.83649        0.030000            PE
7:       -12.58750        4.000000            NaCl
8:       -11.24155        0.010000            PE
9:       -11.25155        6.212953
10:        10.88550        0.010000            PE
11:        10.87550        4.500000            KBr
12:        84.64196        0.010000            PE
13:        84.63196        0.833599
14:              ∞        0.782095            Ge
15:              ∞        4.766400
IM:              ∞        0.000000【００８２】
スペック
設計波長    10000.0nm
焦点距離f   17.6838
FNO         1.1000
全長        27.0933
半画角      15.5000°【００８３】
非球面データ
非球面6*:
K  : 0.000000
A4 :-0.220312E-03
A6 : 0.262848E-05
A8 :-0.373105E-07
A10 : 0.000000E+00【００８４】
実施例５
単位：mm
面データ
面番号               r               d            材料名
OB:              ∞              ∞
1:        19.79603        0.010000            PE
2:        19.78603        4.000000            KBr
3:       -31.11348        0.010000            PE
4:       -31.12348        0.100000
5(ST):          ∞        2.518416
6#:      -11.54794        0.030000            PE
7:       -11.57794        2.518416            KBr
8:       -13.50903        0.010000            PE
9:       -13.51903        9.622011
10:         8.99551        0.010000            PE
11:         8.98551        3.392883            KBr
12:        44.47568        0.010000            PE
13:        44.46568        0.628999
14:              ∞        0.782095            Ge
15:              ∞        4.209075
IM:              ∞        0.000000【００８５】
スペック
設計波長    10000.0nm
焦点距離f   16.6196
FNO         1.1000
全長        23.6428
半画角      15.5000【００８６】
回折格子面データ
回折格子面6#:
回折次数:    1.000000
回折波長:    10000.00nm
B2      :    -8.9680E-04【００８７】
実施例６
単位：mm
面データ
面番号               r               d            材料名
OB:              ∞              ∞
1*#:      38.99978        0.030000            PE
2:        38.96978        3.085728            NaCl
3:     -3096.13384        0.010000            PE
4:     -3096.14384        5.178473
5*#:      13.63702        0.030000            PE
6:        13.60702        2.500000            NaCl
7:        15.71786        0.010000            PE
8:        15.70786        5.701996
9(ST):          ∞        7.196684
10*#:      10.04766        0.030000            PE
11:         9.96744        2.500000            NaCl
12:        10.75369        0.010000            PE
13:        10.74369        0.204423
14*:       10.75984        0.030000            PE
15:        10.72984        2.970754            NaCl
16:      1140.62601        0.010000            PE
17:      1140.61601        0.219847
18:              ∞        0.782095            Ge
19:              ∞        3.503308
IM:              ∞        0.000000【００８８】
スペック
設計波長    10000.0nm
焦点距離f   17.6879
FNO         1.1000
全長        30.5000
半画角      15.5000°【００８９】
非球面データ
非球面1*:
K  : 0.000000
A4 :-0.755616E-05
A6 :-0.438474E-07
A8 : 0.175040E-09
A10 : 0.000000E+00【００９０】
非球面データ
非球面5*:
K  : 0.000000
A4 :-0.594242E-04
A6 : 0.160824E-05
A8 :-0.116127E-07
A10 : 0.000000E+00【００９１】
非球面データ
非球面10*:
K  : 0.000000
A4 : 0.000000E+00
A6 : 0.700646E-05
A8 :-0.267079E-06
A10 : 0.210065E-08【００９２】
非球面データ
非球面14*:
K  : 0.000000
A4 :-0.499437E-03
A6 : 0.105082E-04
A8 :-0.319212E-08
A10 : 0.000000E+00【００９３】
回折格子面データ
回折格子面1#:
回折次数:    1.000000
回折波長:    10000.00nm
B2      :    -1.7691E-03【００９４】
回折格子面データ
回折格子面5#:
回折次数:    1.000000
回折波長:    10000.00nm
B2      :    -2.1959E-03【００９５】
回折格子面データ
回折格子面10#:
回折次数:    1.000000
回折波長:    10000.00nm
B2      :    -9.1656E-03【００９６】
実施例７
単位：mm
面データ
面番号               r               d            材料名
OB:              ∞              ∞
1*:        9.80068        0.030000            PE
2:         9.77068        6.222632            KBr
3:       125.53000        0.030000            PE
4*:      125.50000        3.466049
5(ST):          ∞        0.807162
6*:      -23.30025        0.030000            PE
7:       -23.33025        4.500000            KBr
8:       -12.44062        0.030000            PE
9*:      -12.47062        2.401918
10:              ∞        0.782095            Ge
11:              ∞        5.407036
IM:              ∞        0.000000【００９７】
スペック
設計波長    10000.0nm
焦点距離f   17.6840
FNO         1.1000
全長        18.2999
半画角      15.5000°【００９８】
非球面データ
非球面1*:
K  : 0.000000
A4 :-0.512773E-04
A6 : 0.719061E-06
A8 :-0.159701E-07
A10 : 0.000000E+00【００９９】
非球面データ
非球面4*:
K  : 0.000000
A4 : 0.134409E-03
A6 :-0.318764E-05
A8 : 0.301769E-07
A10 : 0.000000E+00【０１００】
非球面データ
非球面6*:
K  : 0.000000
A4 : 0.000000E+00
A6 :-0.170174E-04
A8 : 0.756780E-06
A10 :-0.888117E-08【０１０１】
非球面データ
非球面9*:
K  : 0.000000
A4 : 0.000000E+00
A6 : 0.314293E-04
A8 :-0.121623E-05
A10 : 0.208014E-07【０１０２】
実施例８
単位：mm
面データ
面番号               r               d            材料名
OB:              ∞              ∞
1*:       12.65484        0.030000            PE
2:        12.62484        5.598237            KBr
3:        80.65113        0.030000            PE
4*:       80.62113        8.197523
5(ST):          ∞        4.252863
6#:        9.77789        0.030000            PE
7:         9.74789        3.890661            KBr
8:        40.06229        0.030000            PE
9#:       40.03229        0.457441
10:              ∞        0.782095            Ge
11:              ∞        3.499998
IM:              ∞        0.000000【０１０３】
スペック
設計波長    10000.0nm
焦点距離f   17.6842
FNO         1.1000
全長        23.2988
半画角      15.5000【０１０４】
非球面データ
非球面1*:
K  : 0.000000
A4 :-0.917199E-05
A6 : 0.227517E-06
A8 :-0.440588E-08
A10 : 0.000000E+00【０１０５】
非球面データ
非球面4*:
K  : 0.000000
A4 : 0.884917E-04
A6 :-0.919709E-06
A8 : 0.362242E-08
A10 : 0.000000E+00【０１０６】
回折格子面データ
回折格子面6#:
回折次数:    1.000000
回折波長:    10000.00nm
B2      :    -7.5507E-03【０１０７】
回折格子面データ
回折格子面9#:
回折次数:    1.000000
回折波長:    10000.00nm
B2      :    7.9087E-03【０１０８】
【表１】
2015029645.tif 000003
【符号の説明】
【０１０９】
ＬＥ    遠赤外線レンズ
ＣＲ    レンズコア
ＣＴ    被覆層
ＤＵ    デジタル機器（カメラシステム）
ＬＵ    撮像光学装置
ＬＮ    撮影レンズ系
Ｌ１〜Ｌ４    第１〜第４レンズ（遠赤外線レンズ）
ＳＴ    絞り
ＳＲ    撮像素子
ＳＳ    受光面（撮像面）
ＩＭ    像面（光学像）
ＡＸ    光軸
１    信号処理部
２    制御部
３    メモリー
４    操作部
５    表示部
【図１】
2015029645.tif 000004
【図２】
2015029645.tif 000005
【図３】
2015029645.tif 000006
【図４】
2015029645.tif 000007
【図５】
2015029645.tif 000008
【図６】
2015029645.tif 000009
【図７】
2015029645.tif 000010
【図８】
2015029645.tif 000011
【図９】
2015029645.tif 000012
【図１０】
2015029645.tif 000013
【図１１】
2015029645.tif 000014
【図１２】
2015029645.tif 000015
【図１３】
2015029645.tif 000016
【図１４】
2015029645.tif 000017
【図１５】
2015029645.tif 000018
【図１６】
2015029645.tif 000019
【図１７】
2015029645.tif 000020
【図１８】
2015029645.tif 000021
【図１９】
2015029645.tif 000022
【図２０】
2015029645.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月17日(2016.2.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠赤外線帯で使用されるレンズであって、
波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料からなるレンズコアと、前記レンズコアの全体を覆う有機材料からなる被覆層と、を有し、
前記被覆層の厚さが、最も薄いところで１０μｍ以上であり、最も厚いところで５００μｍ以下であり、
前記レンズコアの少なくとも片面が球面からなり、少なくとも一方の球面上に位置する前記被覆層の表面に回折格子が設けられていることを特徴とするレンズ。
【請求項２】
遠赤外線帯で使用されるレンズであって、
波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料からなるレンズコアと、前記レンズコアの全体を覆う有機材料からなる被覆層と、を有し、
前記被覆層の厚さが、最も薄いところで１０μｍ以上であり、最も厚いところで５００μｍ以下であり、
前記レンズコアの両面が球面からなり、少なくとも一方の球面上に位置する前記被覆層の表面に非球面が設けられていることを特徴とするレンズ。
【請求項３】
前記被覆層の表面に設けられている非球面が、光軸から離れるほど正のパワーが弱くなる形状を有することを特徴とする請求項２記載のレンズ。
【請求項４】
波長１０μｍに対する屈折率が１．７４以下の無機結晶材料からなるレンズコアと、前記レンズコアの全体を覆う有機材料からなる被覆層と、を有する２枚以上のレンズからなり、そのうちの少なくとも１枚として、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズを含むことを特徴とする撮影レンズ系。
【請求項５】
請求項４記載の撮影レンズ系を備えたことを特徴とするカメラシステム。
【国際調査報告】
2015029645.tif 000024
2015029645.tif 000025