(57)【要約】      （修正有）【課題】レンズ材料として色分散の低いゲルマニウムを使用し、回折光学素子面を含まない赤外線単焦点レンズを提供する。【解決手段】物体側から順に、物体側面ｒ１を物体側に凸面を向けた負の第１レンズと、画像側面ｒ４を像側に凸面を向けた正の第２レンズとからなり、前記第１レンズと前記第２レンズが、ゲルマニウムから構成されており、全画角が２４°ないし５５°である。【選択図】図１
2013145301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負の第１レンズと、正の第２レンズとからなり、前記第１レンズと前記第２レンズが、ゲルマニウムからなることを特徴とする赤外線単焦点レンズ。
【請求項２】
全画角が２４°ないし５５°である請求項１に記載の赤外線単焦点レンズ。
【請求項３】
前記第１レンズが物体側面を物体側に凸面を向けた負パワーであり、前記第２レンズが画像側面を像側に凸面を向けた正パワーであることを特徴とする請求項１または２に記載の赤外線単焦点レンズ。
【請求項４】
以下の条件式（１）
-4.5＜ ｆ1/ｆ ＜-1.55            ・・・・・・・・・（１）
f1：第レンズの焦点距離
f ：全系の焦点距離
を満足することを特徴とする請求項１ないし３の一項に記載の遠赤外線単焦点レンズ。
【請求項５】
以下の条件式（２）
0.6＜ d/ｆ ＜1.9                ・・・・・・・・・・（２）
d ：第１レンズと第２レンズの間隔
を満足することを特徴とする請求項１ないし４の一項に記載の遠赤外線単焦点レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線単焦点レンズ、さらに詳しくは、広角で球面収差等の発生を抑えた赤外線サーモグラフィ光学系や監視カメラに好適に使用できる赤外線単焦点レンズに関する。ここで、赤外線とは、波長が３０００〜５０００ｎｍの中赤外線、及び波長が８０００〜１４０００ｎｍの遠赤外線を含む放射である。
【背景技術】
【０００２】
従来の赤外線レンズであって、良好な画像を得ることができ、過酷な環境下に配置される監視カメラなどに適した赤外線光学系として、３μｍから１４μｍまでの赤外線から遠赤外線までの波長域で用いられ、物体側より順に、物体側に凸面を向けた凸メニスカスの第１レンズと、物体側に凹面を向けた凸メニスカスの第２レンズの２枚のレンズで構成され、第１レンズと第２レンズの少なくとも一方の両面を回折光学素子面としたことを特徴とする赤外線光学系が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１３１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の赤外線光学系は、第１レンズが凸メニスカスレンズであるため、基本的に広角レンズには不向きである。特許文献１の実施例は、レンズ材料としてすべてカルコゲナイドを使用している。カルコゲナイドは、屈折率が低くまた色分散が大きいため、色収差を補正するために回折光学素子面を入れなければならない。特許文献１の実施例は、すべて回折光学素子面を入れている。
【０００５】
（発明の目的）
本発明は、従来の赤外線レンズに関する上述した問題点に鑑みてなされたものであって、広角であり、レンズ材料として色分散の低いゲルマニウムを使用し、回折光学素子面を含まない赤外線単焦点レンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、物体側から順に、負の第１レンズと、正の第２レンズとからなり、全画角が２４°ないし５５°であることを特徴とする赤外線単焦点レンズである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の赤外線単焦点レンズは、２枚のレンズで構成されるにも拘わらず、第１レンズを負とすることにより、コマ収差及び歪曲収差を良好に補正し、負の第１レンズによって発生した球面収差を負の第２レンズによって良好に補正することができる効果を得ている。
【０００８】
本発明の実施態様は、以下の通りである。
（第１実施態様）
本発明の赤外線単焦点レンズにおいて、前記第１レンズと前記第２レンズが、ゲルマニウムからなることを特徴とする。高屈折率で色分散の低いゲルマニウムを使用することにより回折光学素子面を入れることなく色収差を補正することができる。
【０００９】
（第２実施態様）
本発明の赤外線単焦点レンズにおいて、前記第１レンズが物体側面を物体側に凸面を向けた負パワーであり、前記第２レンズが画像側面を像側に凸面を向けた正パワーであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の赤外線単焦点レンズは、２枚のレンズで構成されるにも拘わらず、第１レンズを負とすることにより、コマ収差及び歪曲収差を良好に補正し、負の第１レンズによって発生した球面収差を負の第２レンズによって良好に補正することができる効果を得ている。
【００１１】
（第３実施態様）
本発明の赤外線単焦点レンズにおいて、以下の条件式（１）
-4.5＜ ｆ1/ｆ ＜-1.55            ・・・・・・・・・（１）
f1：第１レンズの焦点距離
f ：全系の焦点距離
を満足することを特徴とする。
【００１２】
条件式（１）は、像面湾曲を抑えるための条件である。条件式（１）の上限及び下限を超えると、像面湾曲の補正が困難になる。
【００１３】
（第４実施態様）
本発明の赤外線単焦点レンズにおいて、以下の条件式（２）
0.6＜ d/ｆ ＜1.9                ・・・・・・・・・・（２）
d ：第１レンズと第２レンズの間隔
を満足することを特徴とする。
【００１４】
条件式（２）は、第２レンズのレンズ直径が大きくなり過ぎず、かつバックフォーカスを長くするための条件である。条件式（２）の上限を超えると、第２レンズのレンズ直径が大きくなり過ぎる。条件式（２）の下限を超えると、十分なバックフォーカスを得ることができない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態の赤外線単焦点レンズの光学断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の赤外線単焦点レンズの球面収差図である。
【図３】本発明の第１実施形態の赤外線単焦点レンズの非点収差図ある。
【図４】本発明の第１実施形態の赤外線単焦点レンズの歪曲収差図である。
【図５】本発明の第２実施形態の赤外線単焦点レンズの光学断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態の赤外線単焦点レンズの球面収差図である。
【図７】本発明の第２実施形態の赤外線単焦点レンズの非点収差図ある。
【図８】本発明の第２実施形態の赤外線単焦点レンズの歪曲収差図である。
【図９】本発明の第３実施形態の赤外線単焦点レンズの光学断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の赤外線単焦点レンズの球面収差図である。
【図１１】本発明の第３実施形態の赤外線単焦点レンズの非点収差図ある。
【図１２】本発明の第３実施形態の赤外線単焦点レンズの歪曲収差図である。
【図１３】本発明の第４実施形態の赤外線単焦点レンズの光学断面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態の赤外線単焦点レンズの球面収差図である。
【図１５】本発明の第４実施形態の赤外線単焦点レンズの非点収差図ある。
【図１６】本発明の第４実施形態の赤外線単焦点レンズの歪曲収差図である。
【図１７】本発明の第５実施形態の赤外線単焦点レンズの光学断面図である。
【図１８】本発明の第５実施形態の赤外線単焦点レンズの球面収差図である。
【図１９】本発明の第５実施形態の赤外線単焦点レンズの非点収差図ある。
【図２０】本発明の第５実施形態の赤外線単焦点レンズの歪曲収差図である。
【図２１】本発明の第６実施形態の赤外線単焦点レンズの光学断面図である。
【図２２】本発明の第６実施形態の赤外線単焦点レンズの球面収差図である。
【図２３】本発明の第６実施形態の赤外線単焦点レンズの非点収差図ある。
【図２４】本発明の第６実施形態の赤外線単焦点レンズの歪曲収差図である。
【図２５】本発明の第７実施形態の赤外線単焦点レンズの光学断面図である。
【図２６】本発明の第７実施形態の赤外線単焦点レンズの球面収差図である。
【図２７】本発明の第７実施形態の赤外線単焦点レンズの非点収差図ある。
【図２８】本発明の第７実施形態の赤外線単焦点レンズの歪曲収差図である。
【図２９】本発明の第８実施形態の赤外線単焦点レンズの光学断面図である。
【図３０】本発明の第８実施形態の赤外線単焦点レンズの球面収差図である。
【図３１】本発明の第８実施形態の赤外線単焦点レンズの非点収差図ある。
【図３２】本発明の第８実施形態の赤外線単焦点レンズの歪曲収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の赤外線単焦点レンズの実施形態のレンズデータ等を示す。波長は、１０μｍである。
（第１実施形態）
焦点距離        8.4mm
開口数          F/1.0
画角            2ω＝50°
面番号      曲率半径          間隔厚さ        レンズ材料
1（ASPH）   28.1198           2.5000          GERMANIUM
2（ASPH）   18.4848           2.0002
3（STOP）                    12.0905
4（ASPH） -366.6150           6.0000          GERMANIUM
5（ASPH）  -28.1404          13.9190
【００１７】
非球面式は、式１で示される。Ｘは非球面形状、Ｒは曲率半径、εは円錐係数、Ｈは光軸からの高さ（ｍｍ）を示す。
（式１）
2013145301.tif 000003
【００１８】
非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、以下のとおりである。
面番号   0(EP)      2(A)         4(B)         6(C)       8(D)         10(E)
1       1.0000    0.0000E+00   4.8636E-04  -2.0284E-06  2.7596E-08   2.9694E-10
2       1.0000    0.0000E+00   7.7063E-04   8.9604E-06 -2.9221E-07   1.7511E-08
4       1.0000    0.0000E+00  -1.4004E-05  -9.9035E-08  8.7376E-10  -2.4866E-12
5       1.0000    0.0000E+00   8.0977E-06  -9.9537E-08  5.9356E-10  -1.4124E-12
【００１９】
条件式（１）の値        f1/f = -2.650
条件式（２）の値         d/f =  1.677
【００２０】
（第２実施形態）
焦点距離        8.34mm
開口数          F/1.0
画角            2ω＝49.66°
面番号      曲率半径          間隔厚さ        レンズ材料
1（ASPH）   15.0696           2.5000          GERMANIUM
2（ASPH）   11.4999           2.0002
3（STOP）                    11.2654
4（ASPH）  331.4916           6.0000          GERMANIUM
5（ASPH）  -28.1834          10.7824
【００２１】
非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、以下のとおりである。
面番号  0(EP)     2(A)         4(B)         6(C)         8(D)        10(E)
1      1.0000    0.0000E+00   3.5965E-04   3.8914E-06  -1.0751E-07   2.6374E-09
2      1.0000    0.0000E+00   7.2485E-04   2.6149E-05  -1.2666E-06   6.2477E-08
4      1.0000    0.0000E+00  -2.5357E-05  -9.5073E-08   8.5019E-10  -2.0664E-12
5      1.0000    0.0000E+00   8.3342E-06  -1.2120E-07   6.1565E-10  -1.2373E-12
【００２２】
条件式（１）の値        f1/f = -4.070
条件式（２）の値         d/f =  1.590
【００２３】
（第３実施形態）
焦点距離        8.40mm
開口数          F/1.0
画角            2ω＝50.48°
面番号      曲率半径          間隔厚さ        レンズ材料
1（ASPH）   47.5084           2.5000          GERMANIUM
2（ASPH）   20.8183           1.5000
3（STOP）                    14.2683
4（ASPH） -104.8620           6.0000          GERMANIUM
5（ASPH）  -27.6387          19.7897
【００２４】
非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、以下のとおりである。
面番号   0(EP)      2(A)         4(B)         6(C)        8(D)        10(E)
1       1.0000     0.0000E+00   6.0412E-04  -5.2552E-06  3.9653E-08   2.9914E-10
2       1.0000     0.0000E+00   8.0092E-04   1.8934E-05 -1.0322E-06   2.8721E-08
4       1.0000     0.0000E+00  -6.6122E-06  -1.0390E-07  8.7916E-10  -2.5811E-12
5       1.0000     0.0000E+00   7.5210E-06  -9.1623E-08  5.8044E-10  -1.3942E-12
【００２５】
条件式（１）の値        f1/f = -1.580
条件式（２）の値         d/f =  1.877
【００２６】
（第４実施形態）
焦点距離        11.6mm
開口数          F/1.0
画角            2ω＝35.2°
面番号      曲率半径          間隔厚さ        レンズ材料
1（ASPH）   18.1488           2.0000          GERMANIUM
2（ASPH）   13.3615          18.9283
3（STOP）                     0.5000
4（ASPH）  512.5988           6.5000          GERMANIUM
5（ASPH）  -45.1966          20.4043
【００２７】
非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、以下のとおりである。
面番号   0(EP)     2(A)        4(B)         6(C)        8(D)         10(E)
1      -13.8410   0.0000E+00  3.1570E-04  -3.0495E-06  2.3921E-08  -1.0937E-10
2       -8.5596   0.0000E+00  5.2940E-04  -4.6784E-06  4.1185E-08  -1.7221E-10
4     -299.0000   0.0000E+00 -1.8928E-05  -6.9160E-09 -6.3805E-11  -1.6919E-12
5       -0.0565   0.0000E+00  1.0974E-05  -2.0749E-08  8.0414E-11  -1.0684E-12
【００２８】
条件式（１）の値        f1/f = -2.110
条件式（２）の値         d/f = 1.675
【００２９】
（第５実施形態）
焦点距離        13.0mm
開口数          F/1.0
画角            2ω＝33.7°
面番号      曲率半径          間隔厚さ        レンズ材料
1（ASPH）   20.0889           2.0000          GERMANIUM
2（ASPH）   14.2694           3.0212
3（STOP）                    11.2274
4（ASPH）  -96.5908           9.0000          GERMANIUM
5（ASPH）  -31.3032          23.1695
【００３０】
非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、以下のとおりである。
面番号   0(EP)     2(A)        4(B)         6(C)        8(D)         10(E)
1     -14.223     0.0000E+00  2.9998E-04  -2.7714E-06  1.0555E-08  -3.4876E-11
2      -7.2342    0.0000E+00  4.9252E-04  -3.4672E-06  9.4283E-09  -3.8809E-11
4     -19.2590    0.0000E+00 -1.6900E-05  -3.1649E-08  2.0797E-10  -3.9529E-13
5      -0.5099    0.0000E+00 -9.5023E-06  -1.4561E-08  4.5904E-11  -7.7887E-14
【００３１】
条件式（１）の値        f1/f = -1.690
条件式（２）の値         d/f =  1.096
【００３２】
（第６実施形態）
焦点距離        14.0mm
開口数          F/1.0
画角            2ω＝29.0°
面番号      曲率半径          間隔厚さ      レンズ材料
1（ASPH）   11.7536           2.0000        GERMANIUM
2（ASPH）    9.4479           3.6436
3（STOP）                     8.6541
4（ASPH） -251.7730           9.0000        GERMANIUM
5（ASPH）  -34.4485          17.1821
【００３３】
非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、以下のとおりである。
面番号   0(EP)   2(A)         4(B)         6(C)         8(D)         10(E)
1      -4.1759  0.0000E+00   3.5412E-04  -2.4250E-06  -7.2097E-09   3.2997E-11
2      -3.6564  0.0000E+00   6.4071E-04  -5.1496E-06  -2.6194E-08   2.8147E-10
4    -296.2005  0.0000E+00  -2.3498E-05  -2.2624E-08   4.2089E-10   1.6620E-13
5      -0.0485  0.0000E+00  -1.3375E-05   1.3024E-08  -6.4911 E-11  5.7622E-13
【００３４】
条件式（１）の値        f1/f = -3.270
条件式（２）の値         d/f =  0.878
【００３５】
（第７実施形態）
焦点距離        17.4mm
開口数          F/1.0
画角            2ω＝25.0°
面番号      曲率半径          間隔厚さ        レンズ材料
1(ASPH)     14.2592           3.4862          GERMANIUM
2(ASPH)     10.9723           3.5255
3(STOP)                       8.5719
4(ASPH)   -315.8400           6.5000          GERMANIUM
5(ASPH)    -38.1065          17.5788
【００３６】
非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、以下のとおりである。
面番号   0(EP)    2(A)        4(B)         6(C)        8(D)         10(E)
1      -5.4326   0.0000E+00  2.6262E-04  -2.2230E-06  1.3209E-08  -6.4906E-11
2      -4.6588   0.0000E+00  5.2710E-04  -5.7051E-06  3.9613E-08  -2.4558E-10
4   -1761.2065   0.0000E+00 -2.6279E-05   3.6214E-08 -2.7175E-10   5.4799E-13
5       0.5506   0.0000E+00 -1.4342E-05   1.6966E-09 -6.8841 E-11  6.1109E-14
【００３７】
条件式（１）の値        f1/f = -4.450
条件式（２）の値         d/f =  0.695
【００３８】
（第８実施形態）
焦点距離        18.0mm
開口数          F/1.0
画角            2ω＝24.2°
面番号      曲率半径          間隔厚さ        レンズ材料
1（ASPH）   14.1777            3.3541         GERMANIUM
2（ASPH）   10.9526            3.6873
3（STOP）                      9.7003
4（ASPH） -263.0890            6.5000         GERMANIUM
5（ASPH）  -38.9490           18.8436
【００３９】
非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは、以下のとおりである。
面番号   0(EP)    2(A)        4(B)         6(C)        8(D)         10(E)
1      -5.3215   0.0000E+00  2.6462E-04  -2.2148E-06  1.2973E-08  -5.6049E-11
2      -4.6137   0.0000E+00  5.2576E-04  -5.7043E-06  4.1097E-08  -2.2002E-10
4   -1100.9734   0.0000E+00 -2.6769E-05   3.4804E-08 -3.0465E-10   6.7690E-13
5       0.4567   0.0000E+00 -1.4223E-05  -4.1783E-10 -7.5520E-11   9.8844E-14
【００４０】
条件式（１）の値        f1/f = -4.050
条件式（２）の値         d/f =  0.743
【符号の説明】
【００４１】
１          第１レンズ
２          第２レンズ
ｒ１        第１面
ｒ２        第２面
ｓ３        絞り
ｒ４        第４面
ｒ５        第５面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013145301.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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