特開 2025-45203 赤外線撮像レンズ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025045203

(43)【公開日】2025-04-02

(54)【発明の名称】赤外線撮像レンズ

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/14 20060101AFI20250326BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20250326BHJP

【ＦＩ】

G02B13/14

G02B13/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023153115

(22)【出願日】2023-09-20

(71)【出願人】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】松下 佳雅

(72)【発明者】

【氏名】堀 信男

【テーマコード（参考）】

2H087

【Ｆターム（参考）】

2H087KA03

2H087LA01

2H087MA04

2H087NA03

2H087PA03

2H087PA17

2H087PB03

2H087QA12

2H087QA22

2H087QA25

2H087QA32

2H087QA42

2H087QA45

2H087RA04

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA34

2H087RA42

2H087RA44

2H087RA46

2H087UA00

(57)【要約】

【課題】解像度に優れた、望遠レンズを実現する。
【解決手段】赤外線撮像レンズ（１）は、第１レンズ（Ｌ１）、第２レンズ（Ｌ２）、及び第３レンズ（Ｌ３）のそれぞれが、波長１０μｍにおける屈折率が２．５～４．０のカルコゲナイドガラスからなり、全系焦点距離がイメージサークルの径の２倍以上であり、第１レンズ及び第３レンズは正のパワーを持つメニスカスレンズであり、第２レンズは負のパワーを持つメニスカスレンズである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

７～１４μｍの範囲内の少なくともいずれかの波長を含む赤外線領域で使用される赤外線撮像レンズであって、
物体側から像面側に向かって順に、第１レンズ、第２レンズ、及び第３レンズが配置され、
前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズのそれぞれは、波長１０μｍにおける屈折率が２．５～４．０のカルコゲナイドガラスからなり、
全系焦点距離ｆＬが、イメージサークルの径の２倍以上であり、
前記第１レンズ及び前記第３レンズは正のパワーを持つメニスカスレンズであり、前記第２レンズは負のパワーを持つメニスカスレンズである、赤外線撮像レンズ。

【請求項2】

７～１４μｍの範囲内の少なくともいずれかの波長を含む赤外線領域で使用される赤外線撮像レンズであって、
物体側から像面側に向かって順に、第１レンズ、第２レンズ、及び第３レンズが配置され、
前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズのそれぞれは、波長１０μｍにおける屈折率が２．５～４．０のカルコゲナイドガラスからなり、
前記第１レンズ及び前記第３レンズは正のパワーを持つメニスカスレンズであり、前記第２レンズは負のパワーを持つメニスカスレンズであり、
半画角が１４°以下である、赤外線撮像レンズ。

【請求項3】

前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズのそれぞれは、物体側に凸のメニスカス形状である、請求項１または２に記載の赤外線撮像レンズ。

【請求項4】

前記第１レンズの物体側の面の有効径を開口絞りとする、請求項１または２に記載の赤外線撮像レンズ。

【請求項5】

前記第１レンズまたは前記第２レンズの少なくともいずれかが非球面レンズである、請求項１または２に記載の赤外線撮像レンズ。

【請求項6】

前記第１レンズのいずれかの面が回折面である、請求項５に記載の赤外線撮像レンズ。

【請求項7】

前記第１レンズの像面側の面が回折面である、請求項６に記載の赤外線撮像レンズ。

【請求項8】

前記第１レンズの焦点距離ｆ１と、全系焦点距離ｆＬとが、
１．５≦ｆ１／ｆＬ≦２．５
の関係式を満たす、請求項１または２に記載の赤外線撮像レンズ。

【請求項9】

前記第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離である光学全長ＴＴＬと、全系焦点距離ｆＬとが、
１．２≦ＴＴＬ／ｆＬ≦２．０
の関係式を満たす、請求項１または２に記載の赤外線撮像レンズ。

【請求項10】

バックフォーカスＢＦＬと全系焦点距離ｆＬとが、
０．２≦ＢＦＬ／ｆＬ
の関係式を満たす、請求項１または２に記載の赤外線撮像レンズ。

【請求項11】

像面における相対照度が、イメージサークル内において９４％以上を満たす、請求項１または２に記載の赤外線撮像レンズ。

【請求項12】

空間周波数４１．７ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍでの、波長範囲７～１４μｍの変調伝達関数が、像高２．５ｍｍにおいて０．３以上を満たす、請求項１または２に記載の赤外線撮像レンズ。

【請求項13】

全系焦点距離ｆＬが、イメージサークルの径の３～６倍の範囲内である、請求項１または２に記載の赤外線撮像レンズ。

【請求項14】

Ｆナンバーが、０．９～１．１の範囲内である、請求項１または２に記載の赤外線撮像レンズ。

【請求項15】

前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズのそれぞれは、波長１０μｍにおける屈折率が３．０～４．０のカルコゲナイドガラスからなる、請求項１または２に記載の赤外線撮像レンズ。

【請求項16】

前記カルコゲナイドガラスは、厚み２ｍｍでの光透過率が２０％となる赤外吸収端波長が１８μｍ以上である、請求項１または２に記載の赤外線撮像レンズ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は赤外線撮像レンズに関する。

【背景技術】

【0002】

中遠赤外領域、特に生体検知に適した１０μｍ帯の波長領域の赤外線で被写体を撮影する赤外線カメラが、監視カメラや防犯カメラ、車載用ナイトビジョン等に応用されている。これらの赤外線カメラは、侵入者監視、密漁等の違法行為監視、森林火災火元検知、交通監視、障害物検知など様々な分野に適用可能であり、需要の拡大が期待されている。

【0003】

赤外線カメラに適用される赤外線撮像レンズとして、夜間の遠方監視に代表されるような用途には、像面のイメージサークル径に対して焦点距離の比較的長い、いわゆる望遠レンズが要求される。このような赤外線撮像レンズとして、Ｆナンバーが小さく明るく、波長程度の画素ピッチを備えた小型のイメージセンサに対応できる、優れた解像度を有する望遠レンズが、本出願人により提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開公報ＷＯ２０２３／００８１４８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

赤外線カメラの用途の拡大により、様々な特徴を持った赤外線撮像レンズが求められるようになる。例えば特許文献１の従来技術に対して、明るさや解像度を保ちつつ、ディストーション（歪曲収差）を更に低減させた赤外線撮像レンズを実現することも望まれる。本発明の一態様は、上記課題に着目したものであり、波長程度の画素ピッチを備えたイメージセンサに対応できる、優れた解像度を有し、更にディストーションが低減された、民生用途に利用可能な、望遠レンズである赤外線撮像レンズを実現することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様は、７～１４μｍの範囲内の少なくともいずれかの波長を含む赤外線領域で使用される赤外線撮像レンズであって、物体側から像面側に向かって順に、第１レンズ、第２レンズ、及び第３レンズが配置され、前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズのそれぞれは、波長１０μｍにおける屈折率が２．５～４．０のカルコゲナイドガラスからなり、全系焦点距離ｆＬが、イメージサークルの径の２倍以上であり、前記第１レンズ及び前記第３レンズは正のパワーを持つメニスカスレンズであり、前記第２レンズは負のパワーを持つメニスカスレンズである構成を備える。

【0007】

また上記の課題を解決するために、本発明の別の一態様は、７～１４μｍの範囲内の少なくともいずれかの波長を含む赤外線領域で使用される赤外線撮像レンズであって、物体側から像面側に向かって順に、第１レンズ、第２レンズ、及び第３レンズが配置され、前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズのそれぞれは、波長１０μｍにおける屈折率が２．５～４．０のカルコゲナイドガラスからなり、前記第１レンズ及び前記第３レンズは正のパワーを持つメニスカスレンズであり、前記第２レンズは負のパワーを持つメニスカスレンズであり、半画角が１４°以下である構成を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明の上記態様によれば、波長程度の画素ピッチを備えたイメージセンサに対応できる、優れた解像度を有し、更にディストーションが低減された、民生用途に利用可能な望遠レンズである赤外線撮像レンズを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る赤外線撮像レンズの、主要部の構成を示す断面図である。

【図2】本発明の数値実施例１に係る赤外線撮像レンズの、球面収差、非点収差、ディストーションを示す収差図である。

【図3】本発明の数値実施例１に係る赤外線撮像レンズの、コマ収差を示す収差図である。

【図4】本発明の数値実施例１に係る赤外線撮像レンズの、相対照度の像高依存性を示すグラフである。

【図5】本発明の数値実施例１に係る赤外線撮像レンズの、波長範囲７～１４μｍでのＭＴＦの空間周波数依存性を示すグラフである。

【図6】本発明の数値実施例１に係る赤外線撮像レンズの、ＭＴＦの焦点移動依存性を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

〔実施形態〕
＜赤外線撮像レンズの概要＞
実施形態に係る赤外線撮像レンズ１は、中遠赤外の波長領域に対応した、イメージセンサ等が配置される像面Ｓに被写体の像を結像するレンズ系である。本実施形態に係る赤外線撮像レンズ１は、全系焦点距離ｆＬが、イメージサークルの径φｓの２倍以上であるような、望遠レンズを対象とする。あるいは、本実施形態に係る赤外線撮像レンズ１は、半画角ω（最大半画角）が１４°以下であるような、望遠レンズを対象とする。

【0011】

本願において、イメージサークルとは、撮像レンズの像面Ｓにおける光学系の有効径の範囲を意図する。つまり、イメージサークルとは、像面Ｓにおいて像高Ｙが最大像高までの円形の範囲である。ここでイメージサークルの径φｓとは、「レンズ径」等と表現する場合と同様に、このような円形の範囲の直径を表す。すなわちイメージサークルの径φｓは、最大像高の２倍に等しい。

【0012】

撮像レンズの分野において知られている通り、撮像レンズの半画角ωは撮像レンズの全系焦点距離ｆＬおよびイメージサークルの径φｓと、
ω＝ａｒｃｔａｎ［φｓ／（２ｆＬ）］
の関係がある。ここでａｒｃｔａｎはアークタンジェント関数である。全系焦点距離ｆＬが、イメージサークルの径φｓの２倍以上であること（ｆＬ／φｓ≧２）は、半画角ωが１４°以下であることに相当する。

【0013】

全系焦点距離ｆＬが、イメージサークルの径φｓの２倍以上であるような撮像レンズ、あるいは半画角ωが１４°以下であるような撮像レンズは、３５ｍｍ版換算とした焦点距離が８５ｍｍ以上の、一般的に望遠レンズと称される撮像レンズである。なおここで、３５ｍｍ版換算とするときには、イメージセンサの対角長がイメージサークルの径φｓとほぼ一致し、イメージセンサがイメージサークルを有効に利用している場合を前提とする。このように本実施形態は、遠距離の物体を拡大して観察することが可能な撮像装置を実現できるようにする、赤外線撮像レンズを対象とする。

【0014】

図１は、赤外線撮像レンズ１の主要部の構成を示す、光軸に沿った断面図である。赤外線撮像レンズ１は、物体側から像面Ｓ側に向かって順に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３が配置されて構成される。フォーカシングの際には、第１レンズＬ１から第３レンズＬ３までが、一律に光軸方向に移動する。

【0015】

第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、及び、第３レンズＬ３は、それぞれが波長１０μｍにおける屈折率Ｎ１０が２．５～４．０のカルコゲナイドガラスからなる。ここで符号Ｎ１０は、特に波長１０μｍにおける屈折率であることを表す。第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、及び、第３レンズＬ３のいずれもが同一の硝材であるカルコゲナイドガラスからなっていてもよい。特に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、及び、第３レンズＬ３は、それぞれが波長１０μｍにおける屈折率が３．０～４．０、更には３．０～３．７の範囲のカルコゲナイドガラスからなると好ましい。

【0016】

第１レンズＬ１は、正の屈折力を有し、メニスカス形状を備えている。第２レンズＬ２は、負の屈折力を有し、メニスカス形状を備えている。第３レンズＬ３は、正の屈折力を有し、メニスカス形状を備えている。このように各レンズが構成、配置されることで、ペッツバール和を低減でき、優れた解像度を有し、更にディストーションが低減された望遠レンズを実現することができる。特に、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３とも、物体側に凸のメニスカス形状を備えることが好ましい。

【0017】

図１に示されるように、第３レンズＬ３と像面Ｓとの間には、平行平板Ｐが配置されている。平行平板Ｐは像面Ｓ側にハーメチックシーリングで装荷される光学ウィンドであり、シリコン、低酸素シリコンまたはゲルマニウムが使用される。材質や厚みは、どのようなイメージセンサを採用するかによって決めることができる。

【0018】

図１に記号ＡＰで示されているように、第１レンズＬ１の物体側の面（第１面）の有効径が、赤外線撮像レンズ１の開口絞りに相当する。第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、及び、平行平板Ｐの表面には、反射防止（ＡＲ：Anti-Reflection）コーティングが施される。このような中遠赤外領域における反射防止コーティングには適宜の公知技術が適用され得る。

【0019】

＜各レンズの硝材＞
以下に、赤外線撮像レンズ１の各レンズを構成するカルコゲナイドガラスについて説明する。赤外線撮像レンズ１に適用されるカルコゲナイドガラスは、波長１０μｍにおける屈折率が２．５～４．０のカルコゲナイドガラスである。Ｆナンバー（Ｆ値）が１．０程度と明るく、波長７～１４μｍといった中遠赤外領域の波長に相当するような画素ピッチのイメージセンサに対応できる優れた解像度を備えた赤外線撮像レンズ１を実現する観点からはカルコゲナイドガラスの屈折率が２．５～４．０であるとよい。

【0020】

このような遠赤外領域において屈折率の高いカルコゲナイドガラスは、本出願人によって開発された（国際公開公報ＷＯ２０２０／１０５７１９Ａ１参照）。本硝材の波長１０μｍにおける屈折率Ｎ１０としては、より具体的には２．７４～３．９２の範囲が実現されている。また、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を構成するカルコゲナイドガラスの屈折率が低いと、望遠レンズをコンパクトに構成することが難しい。そのため上記カルコゲナイドガラスは、波長１０μｍにおける屈折率が、３．０～４．０の範囲にあることが特に好ましい。

【0021】

また、カルコゲナイドガラスのアッベ数（ν１０）が１００以上、１２０以上、１５０以上、１８０以上、特に２２０以上であることが好ましい。アッベ数（ν１０）の定義については後述する。アッベ数が低すぎると、色収差が大きくなりやすい。なお、アッベ数の上限は特に限定されないが、上記カルコゲナイドガラスにおいて、現実的には３５０以下である。

【0022】

本硝材は、少なくとも波長７～１４μｍといった、遠赤外領域の広い波長範囲に亘って光吸収が極めて小さい。特に本硝材は、波長１０～２６μｍの遠赤外領域においても光吸収が小さいという特徴を持つ。カルコゲナイドガラスにおいて、遠赤外領域で光透過性が優れていることを示す指標として、「赤外吸収端波長」と「内部透過率」を用いることができる。

【0023】

ここで赤外吸収端波長とは、波長８μｍ以上の領域における吸収端波長をいい、材料の厚み２ｍｍにおける光透過率が２０％となる波長で定義される。なお、内部透過率とは材料内部での透過率をいい、材料表面での反射損失は含まない。各レンズを構成する硝材としてのカルコゲナイドガラスは、赤外吸収端波長が１８μｍ以上である。

【0024】

従って、上記カルコゲナイドガラスは、波長１０μｍを超えるような赤外線をも透過し、少なくとも波長７～１４μｍの範囲に亘って透過率が良好である。また上記カルコゲナイドガラスの厚さ２ｍｍでの内部透過率は、波長１０μｍにおいて９０％以上である。こうして本実施形態の赤外線撮像レンズ１では、少なくとも７～１４μｍもの広い波長範囲に亘って、レンズの硝材による光吸収が小さい撮像レンズを実現することができる。

【0025】

更に上記カルコゲナイドガラスを用いることで、プレス成型によるレンズの大量生産が容易である。またプレス成型により、非球面レンズの大量生産を行うことも可能となる。本明細書において、非球面とは回折面を含む。なお、好ましくは、硝材のガラス転移温度が２００℃以下と低く、プレス成型がより容易であるとよい。

【0026】

本実施形態の赤外線撮像レンズ１では、少なくともいずれかのレンズを非球面レンズとすることにより、収差が抑制されている。非球面レンズを適用し得ない場合、収差を抑制するための赤外線撮像レンズ１の構成は、レンズ枚数が増加したものとなり、重量が増大し、大型化してしまう。またそのため高コストとなり民生向けに適さない撮像レンズとなる。なお、本明細書において、非球面とは回折面を含む。

【0027】

また上記カルコゲナイドガラスでは、回折面のような、特に複雑な形状の面を有するレンズをプレス成型することも同様に可能となる。よって、赤外線撮像レンズ１では、上記カルコゲナイドガラスを用いて第１レンズＬ１の像面側の面（第２面）を回折面とすることで、波長７～１４μｍの広い範囲に亘って良好に収差を抑制することができるようになる。

【0028】

特に、波長１０μｍにおける屈折率が３．０～３．７であるカルコゲナイドガラスは、量産性に優れており、本出願人により工業的な生産が進められている。またこのような屈折率が３．０～３．７であるカルコゲナイドガラスは、レンズを形成するときの加工性にも優れている。従って、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、及び第３レンズＬ３を構成するカルコゲナイドガラスは、波長１０μｍにおける屈折率が３．０～３．７であるカルコゲナイドガラスによって構成されることが特に好ましい。

【0029】

中遠赤外領域を透過し得る材料として用いられている、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）のような結晶系の材料は、ガラスではない。このような結晶系の材料はガラスとは異なり、加熱による軟化を利用したプレス成型が不可能である。そのため、このような結晶系の材料で、複雑な形状を有する非球面レンズを大量生産することが困難である。よって民生用に適用する低コストの非球面レンズをこれら結晶系の材料で実現することは困難である。

【0030】

上記カルコゲナイドガラスは、具体的には、モル％で、テルル（Ｔｅ）２０～９０％を含有するカルコゲナイドガラスであることが好ましい。より詳細には、モル％で、Ｔｅ：２０～９０％、Ｇｅ＋Ｇａ：０～５０％を含有するカルコゲナイドガラスであることが好ましい。

【0031】

なお、本明細書において、特に断りのない限り、「％」は「モル％」を意味する。なお、本明細書において、「Ａ１＋Ａ２＋・・・」は該当する各成分の合量を意味する。ただし、当該記載は、該当する各成分からなる群から選択される少なくとも１種以上の成分を含む含有量を意味するものであり、上記群のうち、特定成分を含まない構成としてもよい。例えば、「Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４＋Ａ５：ｐ～ｑ％が好ましい」構成であるとき、「Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４：ｐ～ｑ％（ただしＡ５は含まない）」という組成を含む。

【0032】

以下、上記カルコゲナイドガラスの好ましい組成について説明する。Ｔｅはガラス骨格を形成し、１０μｍ以上の波長域における内部透過率を高めやすい成分である。また、Ｔｅは屈折率を高めやすい成分でもある。Ｔｅの含有量は、２０～９０％、３０～８８％、４０～８４％、５０～８２％、特に６０～８０％であることが好ましい。

【0033】

Ｔｅの含有量が少なすぎると、ガラス化しにくくなる。Ｔｅの含有量が多すぎると、Ｔｅ系の結晶が析出しやすくなる。なお、他のカルコゲン元素Ｓｅ、Ｓは、Ｔｅより１０μｍ以上の波長域における内部透過率が低下しやすい。そのため、Ｓｅ、Ｓの含有量は、それぞれ０～１０％、０～５％、０～３％、特に０～１％であることが好ましい。

【0034】

上記カルコゲナイドガラスは、Ｔｅに加えて、Ｇｅ及びＧａの少なくともいずれかを含有することが好ましい。すなわち、Ｇｅ＋Ｇａ（Ｇｅ及びＧａの合量）が、０～５０％、１～４０％、３～３５％、５～３０％、特に１０～３０％であることが好ましい。これらの成分を含有することにより、ガラス化範囲を広げ、ガラスの熱的安定性（ガラス化の安定性）を高めることができる。なお、Ｇｅ及びＧａの各成分の好ましい範囲は以下の通りである。

【0035】

Ｇｅはガラス化範囲を広げ、ガラスの熱的安定性を高める成分である。Ｇｅの含有量は、０～５０％、１～４０％、３～３５％、５～３０％、８～２５％、特に１０～２０％であることが好ましい。Ｇｅの含有量が多すぎると、Ｇｅ系の結晶が析出しやすくなるとともに、原料コストが高くなる傾向がある。

【0036】

Ｇａはガラス化範囲を広げ、ガラスの熱的安定性を高める成分である。Ｇａの含有量は、０～５０％、１～３０％、２～２０％、３～１５％、特に４～１０％であることが好ましい。Ｇａの含有量が多すぎると、Ｇａ系の結晶が析出しやすくなるとともに、原料コストが高くなる傾向がある。

【0037】

なお、ガラス化の安定性を高める観点からは、Ｇｅ、Ｇａ及びＴｅの含有量の合量が多いことが好ましい。具体的には、Ｇｅ＋Ｇａ＋Ｔｅが５０％以上、６０％以上、７０％以上、特に８０％以上であることが好ましい。ただし、他成分を導入するために、Ｇｅ＋Ｇａ＋Ｔｅの上限値については９８％以下、９６％以下、９５％以下、特に９０％以下としてもよい。

【0038】

上記カルコゲナイドガラスは、上記成分以外にも、以下に示す種々の成分を含有させることができる。

【0039】

Ａｇは、ガラスの熱的安定性と屈折率を高める成分である。Ａｇの含有量は０～５０％、０超～５０％、１～４５％、２～４０％、３～３５％、４～３０％、５～２５％、特に５～２０％であることが好ましい。Ａｇの含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。

【0040】

Ｓｉは、ガラスの熱的安定性を高める成分である。Ｓｉの含有量は０～５０％、０超～５０％、１～４５％、２～４０％、３～３５％、４～３０％、５～２５％、特に５～２０％であることが好ましい。Ｓｉの含有量が多すぎると、Ｓｉ起因の赤外吸収が発生しやすくなり、赤外線が透過しにくくなる。ただし、Ｓｉはアッベ数を小さくしやすい成分であるため、アッベ数を大きくする観点からは、Ｓｉの含有量は５％以下、１％以下、０．５％以下、特に０．１％未満であることが好ましい。

【0041】

Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｍｎは赤外線透過特性を低下させることなく、ガラスの熱的安定性を高める成分である。Ａｌ＋Ｔｉ＋Ｃｕ＋Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｂｉ＋Ｃｒ＋Ｓｂ＋Ｚｎ＋Ｍｎの含有量（Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｓｂ、Ｚｎ及びＭｎの合量）は０～４０％、２～３５％、４～３０％、特に５～２５％であることが好ましい。Ａｌ＋Ｔｉ＋Ｃｕ＋Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｂｉ＋Ｃｒ＋Ｓｂ＋Ｚｎ＋Ｍｎの含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなる。

【0042】

なお、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｃｒ、Ｓｂ、Ｚｎ、Ｍｎの各成分の含有量は、各々０～４０％、１～４０％、１～３０％、１～２５％、特に１～２０％であることが好ましい。なかでもガラスの熱的安定性を高める効果が特に大きいという点でＡｌ、Ｃｕ、及び／又はＳｎを使用することが好ましい。ただし、Ａｌ及びＳｎはアッベ数を小さくしやすい成分であるため、アッベ数を大きくする観点からは、Ａｌ及びＳｎの含有量は、各々５％以下、１％以下、０．５％、特に０．１％未満であることが好ましい。

【0043】

Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉもガラスの熱的安定性を高める成分である。Ｆ＋Ｃｌ＋Ｂｒ＋Ｉの含有量（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩの合量）は０～４０％、２～３５％、４～３０％、特に５～２５％であることが好ましい。Ｆ＋Ｃｌ＋Ｂｒ＋Ｉの含有量が多すぎると、ガラス化しにくくなるとともに、耐候性が低下しやすくなる。なお、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉの各成分の含有量は、各々０～４０％、１～４０％、１～３０％、１～２５％、特に１～２０％であることが好ましい。なかでもＩは、元素原料を使用可能であり、ガラスの熱的安定性を高める効果が特に大きいという点で好ましい。

【0044】

なお、環境への負荷を特に低減するという観点からは、Ｓｅ及びＡｓを実質的に含有しないことが特に好ましい。本発明において、「実質的に含有しない」とは、その含有量が０．１モル％未満であることを指す。Ｃｄ、Ｔｌ及びＰｂは実質的に含有しないことが好ましい。このようにすれば、環境面への影響を最小限に抑えることができる。

【0045】

＜各レンズの構成の詳細＞
更に、本実施形態の赤外線撮像レンズ１は、各部の詳細を以下のように構成することが可能である。

【0046】

遠距離の物体を拡大して観察することが可能な撮像装置を実現できるようにするために、本実施形態の赤外線撮像レンズ１は、全系焦点距離ｆＬが、イメージサークルの径φｓの２倍以上であるように構成される。このことは、半画角ωが１４°以下であるとして定義されてもよい。

【0047】

特に本実施形態の赤外線撮像レンズ１では、全系焦点距離ｆＬが、イメージサークルの径φｓの３～６倍の範囲内であるように構成されることが好ましい。このことは、半画角ωが５～１０°の範囲であるとして定義されてもよい。このような赤外線撮像レンズ１は、３５ｍｍ版換算とした焦点距離が１３０～２６０ｍｍの範囲の望遠レンズと称されてもよい。全系焦点距離ｆＬの絶対値としては、２０～５０ｍｍであることが好ましい。

【0048】

本実施形態の赤外線撮像レンズ１は、７～１４μｍの範囲内の波長を含む赤外線領域で使用され得る赤外線撮像レンズである。各レンズの硝材として、上記カルコゲナイドガラスを適用することで、７～１４μｍの広い波長範囲に亘って優れた特性を得ることができる。

【0049】

本実施形態によれば、このような望遠レンズにおいて、Ｆナンバーが０．９～１．１の範囲内であるような、明るい撮像レンズが実現可能となる。また、少なくとも７～１４μｍの広い波長範囲に亘って、レンズの硝材による光吸収が小さい望遠レンズを実現することができる。よって、Ｆナンバーが１程度と小さいことと相まって、明るい撮像レンズが実現できる。

【0050】

また、各レンズのパワーの絶対値が、大きい順に、第３レンズＬ３、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２であると特に好ましい。最も像面側にある第３レンズＬ３のパワーが最も大きく、このようなパワーの設定の３つのレンズが全て像面Ｓ側に凸面を向けたメニスカス形状を有するように赤外線撮像レンズ１が構成されることで、非点収差が軽減される。

【0051】

赤外線撮像レンズ１では、第１レンズの焦点距離ｆ１と、全系焦点距離ｆＬとが、
１．５≦ｆ１／ｆＬ≦２．５
の関係式を満たすように構成されることが望ましい。つまり、全系焦点距離ｆＬに対する第１レンズＬ１の寄与度はそれほど大きくなく、第３レンズＬ３も全系焦点距離ｆＬに寄与させて構成されることが望ましい。赤外線撮像レンズ１がこのように構成されることで、収差特性を良好に保ちつつ、波長程度の画素ピッチを有するイメージセンサに対応可能な、高い解像度が得られるようになる。

【0052】

また赤外線撮像レンズ１では、第１レンズＬ１の物体側の面（第１面）から像面Ｓまでの光軸上の距離である光学全長ＴＴＬと、全系焦点距離ｆＬとが、
１．２≦ＴＴＬ／ｆＬ≦２．０
の関係式を満たすように構成されることが望ましい。つまり、光学全長ＴＴＬは、全系焦点距離ｆＬに対して若干大きいように構成されることが望ましい。赤外線撮像レンズ１がこのように構成されることで、収差特性を良好に保ちつつ、波長程度の画素ピッチを有するイメージセンサに対応可能な、高い解像度が得られるようになる。

【0053】

赤外線撮像レンズ１では、第１レンズＬ１の物体側の面（第１面）の有効径を開口絞りとすることが好ましい。このように構成されることで、周辺光束のケラレが軽減し、周辺光量が向上する。特に、最大像高においても９４％以上の相対照度を確保することが可能となり、ディストーションが小さいことと相俟って、自然な画像が得られる優れた撮像レンズを構成できる。また、開口絞りをレンズ間に挿入するよりも赤外線撮像レンズ１の外径と体積を小さくすることが可能となる。

【0054】

赤外線撮像レンズ１では、バックフォーカスＢＦＬと全系焦点距離ｆＬとが、
０．２≦ＢＦＬ／ｆＬ
の関係式を満たすように構成されることが望ましい。このように構成されることで、バックフォーカスＢＦＬを確保しつつ、収差特性、解像度に優れた望遠レンズを実現することができる。

【0055】

第１レンズＬ１または第２レンズＬ２の少なくともいずれかが非球面レンズであるとよい。このことにより、赤外線撮像レンズ１の球面収差や非点収差を軽減することが可能となる。特に、第１レンズＬ１及び第２レンズＬ２の双方が非球面レンズであることが好ましい。第２レンズＬ２の物体側の面（第３面）は非球面であり、像面側の面（第４面）は球面とすることができる。第３レンズＬ３は球面レンズであってよい。

【0056】

更には第１レンズＬ１のいずれかの面が回折面であることが好ましい。これにより、負の分散を発生させて軸上色収差や倍率色収差を低減させることが可能となる。特に、第１レンズＬ１の像面側の面（第２面）が回折面であることが好ましい。このように凹面側を回折面とすることで、プレス加工による回折面の形成が、より容易になる。

【0057】

赤外線撮像レンズ１では、像面Ｓの像高２．５ｍｍにおいて、空間周波数４１．７ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍでの波長範囲７～１４μｍの変調伝達関数（ＭＴＦ：Modulation Transfer Function）が、０．３（３０％）以上であるように構成される。ここで、ＭＴＦの値は、タンジェンシャル方向とサジタル方向についての単純平均値とする。空間周波数４１．７ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ及び像高２．５ｍｍに着目する理由について、以下に説明する。

【0058】

中遠赤外領域のイメージセンサの小型化が進展し、画素ピッチが波長程度の狭ピッチ限界に達するようになった。このように小型化されたイメージセンサは、大面積のものと比較してイメージセンサ自体が低コストで生産可能である。しかも、イメージセンサに適用される撮像レンズもイメージセンサの面積に合せて小口径化することができ、低コスト化できる。

【0059】

よって、このようなイメージセンサ及び撮像レンズを赤外線カメラに適用することで、民生用途に適した低コスト化を実現することができ、赤外線カメラを様々な分野に展開することができるようになる。波長１０μｍ帯の領域のイメージセンサとしては、画素ピッチ１２μｍのものが市販されるようになっている。空間周波数４１．７ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍは画素ピッチ１２μｍのイメージセンサのナイキスト周波数に対応する。

【0060】

像高２．５ｍｍにおいてＭＴＦが０．３以上であることは、像面Ｓに配置された画素ピッチ１２μｍ、３２０×２５６画素のイメージセンサの全領域においてＭＴＦが０．３以上の十分な解像度が得られることを示す。つまり、赤外線撮像レンズ１は、波長７～１４μｍ程度の波長領域に対応する、小型化されたＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）クラスのイメージセンサが適用された赤外線カメラに十分に対応できる望遠レンズである。

【0061】

更に赤外線撮像レンズ１では、像面Ｓの像高４.１ｍｍにおいて、空間周波数２９．４ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍでの波長範囲７～１４μｍのＭＴＦが、０．４５（４５％）以上であるように構成される。空間周波数２９．４ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍは画素ピッチ１７μｍのイメージセンサのナイキスト周波数に対応する。

【0062】

また、像高４．１ｍｍにおいて、空間周波数２９．４ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍでのＭＴＦが０．４５以上であることは、像面Ｓに配置された画素ピッチ１７μｍ、３８４×２８８画素のイメージセンサ全領域においてＭＴＦが０．４５以上の良好な解像度が得られることを示す。つまり、赤外線撮像レンズ１は、波長７～１４μｍ程度の波長領域の、画素ピッチ１２～１７μｍ程度のイメージセンサが適用された赤外線カメラにも十分に対応できる解像度を備えた望遠レンズである。

【0063】

＜数値実施例１＞
赤外線撮像レンズ１の実施例を示す。数値実施例１に係る赤外線撮像レンズの断面図は、図１に示された通りである。数値実施例１において、ｒは曲率半径、ｄは光軸上のレンズ厚、または、面間の距離、ＥＤは有効径（直径）を表す。長さの単位は（ｍｍ）である。面番号の数字の後の＊（アスタリスク）は非球面であることを表し、ＤＯＥは回折面であることを表す。以下に、基本レンズデータ、非球面データ、回折面データ、各種データを示す。

【表1】

屈折率及びアッベ数ν１０の定義は以下の通りである：
Ｎ８：波長８μｍにおける屈折率
Ｎ１０：波長１０μｍにおける屈折率
Ｎ１２：波長１２μｍにおける屈折率
ν１０＝(Ｎ１０－１)／(Ｎ８－Ｎ１２)

【表2】

非球面形状の定義は以下の通りである：

【数1】

ｈ：光軸からの高さ
ｒ：頂点における曲率半径
κ：円錐定数
Ａｎ：ｎ次の非球面係数（ｎ：偶数）
Ｚ：ｈにおける非球面上の点から非球面頂点の接平面までの距離

【表3】

回折面の定義は以下の通りである：

【数2】

【数3】

【数4】

Φ：位相差関数
Ｐ_１,Ｐ_２：位相係数
Ｚ_ｄｉｆ：光路関数
Ｚ_ＤＯＥ：回折面のサグ量
λ：設計中心波長（１０μｍとする）

【表4】

第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３には、波長１０μｍにおける屈折率Ｎ１０が、３．４６５、アッベ数２５３であるカルコゲナイドガラスを用いている。第１レンズＬ１の像面側の面（第２面）は、球面上にキノフォーム形状のサグが設けられた回折面である。各々のサグの深さは０から設計中心波長λに相当するまでの範囲である。

【0064】

平行平板Ｐには、シリコン（Ｓｉ）を用いている。平行平板Ｐは像面Ｓに配置されるイメージセンサに付帯する光学ウィンドであり得る。平行平板Ｐの位置は表１の値から前後していても赤外線撮像レンズ１の光学特性に影響を及ぼさない。つまり、第６面と第７面の距離（表１においてｄ６＝４．００ｍｍ）と、第８面と像面Ｓの距離（同、ｄ８＝２．９３ｍｍ）は、これらの合計値が同じである状態で変更されてもよい。バックフォーカスＢＦＬ＝７．９３ｍｍは、実距離である。

【0065】

像面Ｓでの最大像高は、４．１ｍｍであり、よって、イメージサークルの径φｓは８．２ｍｍである。従って赤外線撮像レンズ１は、対角長が８．１６ｍｍとなる、画素ピッチ１７μｍの３８４×２８８画素といったＱＶＧＡクラスのイメージセンサに適用可能である。また赤外線撮像レンズ１は、画素ピッチ１７μｍのＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）、ＱＶＧＡ＋（３４５×２４０画素）を含む、ＱＶＧＡクラスのイメージセンサの画素領域をカバーできる。

【0066】

赤外線撮像レンズ１が、３２０×２５６画素を含む、画素ピッチ１２μｍのＱＶＧＡクラスのイメージセンサの画素領域をカバーできることは言うまでもない。なお、３８４×２８８画素、３２０×２５６画素等の構成は、レンズの光軸中心が、仮にイメージセンサの中心に完全一致しなくても、有効画素数がＱＶＧＡ（３２０×２４０画素）を確保することができる。

【0067】

赤外線撮像レンズ１の全系焦点距離ｆＬとイメージサークルの径φｓとの比は、
ｆＬ／φｓ＝３．４１
である。すなわち、赤外線撮像レンズ１は望遠レンズである。また、半画角ωは８．４°であり、望遠レンズといえる１４°以下の範囲内である。赤外線撮像レンズ１はこのような画角が狭い望遠レンズでありつつ、Ｆナンバー１．０と、極めて明るい撮像レンズである。

【0068】

赤外線撮像レンズ１は、第１レンズＬ１の物体側の面（第１面）から像面Ｓまでの光学全長ＴＴＬ（レンズ全長）が３８．５ｍｍ、光路上の最大有効径が、２８．０ｍｍとコンパクトである。このようなコンパクトな構成は、正のパワーを持つ第１レンズＬ１、負のパワーを持つ第２レンズＬ２、および、正のパワーを持つ第３レンズＬ３のそれぞれが像面側に凸のメニスカス形状を有するメニスカスレンズであることにより実現している。

【0069】

また、赤外線撮像レンズ１は、３枚レンズ構成であり軽量にできる。各レンズがプレス成型で製造できることと相まって、赤外線撮像レンズ１は、民生用途に適用し得る低コストで製造できる。更に、赤外線撮像レンズ１が適用された赤外線カメラがコンパクトに構成され得るため様々な場所において設置が容易な赤外線カメラが実現される。

【0070】

第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１は、４５．４２ｍｍである。よって、第１レンズＬ１の焦点距離ｆ１と赤外線撮像レンズ１の全系焦点距離ｆＬとの比は、
ｆ１／ｆＬ＝１．６２
である。第２レンズＬ２の焦点距離ｆ２は、－３６９．０ｍｍである。第３レンズＬ３の焦点距離ｆ３は、２７．９９ｍｍである。よって赤外線撮像レンズ１は、第３レンズＬ３のパワーの絶対値が最も大きく、次いで、第１レンズＬ１のパワーの絶対値が大きいように構成されている。

【0071】

赤外線撮像レンズ１の光学全長ＴＴＬ（レンズ全長）と全系焦点距離ｆＬとの比は、
ＴＴＬ／ｆＬ＝１．３８
である。バックフォーカスＢＦＬは７．９３ｍｍ（実距離）であり、十分な距離を確保している。光学全長ＴＴＬ（レンズ全長）とバックフォーカスＢＦＬとの比は、
ＴＴＬ／ＢＦＬ＝４．８５
である。バックフォーカスＢＦＬと全系焦点距離ｆＬとの比は、
ＢＦＬ／ｆＬ＝０．２８
であり、０．２≦ＢＦＬ／ｆＬを満たす。

【0072】

赤外線撮像レンズ１の数値実施例１の諸性能を図２から図６に示す。図２及び図３は、赤外線撮像レンズ１の収差図である。図２は、球面収差、非点収差、ディストーションを示す。それぞれにおいて、７～１４μｍの範囲の各波長に対するグラフが示されている。図３は、像高０ｍｍから最大像高までの各像高Ｙにおけるコマ収差を、タンジェンシャル（メリジオナル）方向とサジタル（ラジアル）方向に分けて示す収差図である。

【0073】

図２及び図３に示されるように、数値実施例１に係る赤外線撮像レンズ１では、７～１４μｍの広い波長領域に亘って諸収差が良好に補正されている。特に、係る赤外線撮像レンズ１ではディストーションが、７～１４μｍの範囲の各波長において、イメージサークルの全域に亘って０．３７％以下と極めて小さく優れた特性が得られている。

【0074】

図４は、赤外線撮像レンズ１の数値実施例１の、像高Ｙに対する相対照度を示したグラフである。ここで相対照度とは、像面Ｓにおいて光軸上領域（像面中央領域）に対する、照度の比をいう。図４に示されるように、最大像高４．１ｍｍにおいても、相対照度は０．９４であり、イメージサークル内においてほぼ均一な光量分布が得られている。

【0075】

図５は、波長範囲７～１４μｍでのＭＴＦの空間周波数依存性を示したグラフである。画素ピッチ１２μｍ、３２０×２５６画素のイメージセンサのナイキスト周波数ｆ_Ｎは４１．７ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍであり、最大像高は２．４６ｍｍである。ナイキスト周波数ｆ_Ｎ＝４１．７ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍにおいて、像中央のＭＴＦが０．４６であり、当該イメージセンサの領域内においてＭＴＦ＞０．３７（タンジェンシャル方向、サジタル方向の単純平均）が確保されている。

【0076】

また、画素ピッチ１７μｍ、３８４×２８８画素のイメージセンサのナイキスト周波数ｆ_Ｎは２９．４ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍであり、最大像高は４．０８ｍｍである。ナイキスト周波数ｆ_Ｎ＝２９．４ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍにおいて、像中央のＭＴＦが０．５８であり、当該イメージセンサの領域内において、ＭＴＦ＞０．４９（タンジェンシャル方向、サジタル方向の単純平均）が確保されている。

【0077】

このように赤外線撮像レンズ１は、画素ピッチ１２～１７μｍ程度のＱＶＧＡクラスのイメージセンサの領域内で、波長範囲７～１４μｍの広い波長範囲に亘るＭＴＦで評価しても、良好な解像度を確保している。

【0078】

赤外線撮像レンズ１は、波長範囲７～１４μｍの範囲内であれば、例えば７～１２μｍ、８～１２μｍ、８～１０μｍのように任意の波長の範囲内において、良好な特性が得られることは言うまでもない。図６は、焦点移動に対する波長範囲７～１４μｍのＭＴＦの変化を示したグラフである。

【0079】

以上のように数値実施例１の赤外線撮像レンズ１は、波長範囲７～１４μｍをカバーでき、画素ピッチ１２～１７μｍ程度のＱＶＧＡクラスのイメージセンサに十分対応する良好な解像度を有する。しかも、ディストーションがイメージサークルの全域に亘って０．３７％以下と極めて小さい。

【0080】

数値実施例１の赤外線撮像レンズ１は、Ｆナンバーが１．０と明るく、レンズ全長（光学全長ＴＴＬ）が３８．５ｍｍ、レンズの有効径の最大径が２８．０ｍｍとコンパクトである。このように本実施形態によれば、従来に無い、コンパクトかつ優れた特性の望遠レンズである赤外線撮像レンズが実現できる。

【0081】

〔まとめ〕
本発明の態様１は、７～１４μｍの範囲内の少なくともいずれかの波長を含む赤外線領域で使用される赤外線撮像レンズであって、物体側から像面側に向かって順に、第１レンズ、第２レンズ、及び第３レンズが配置され、前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズのそれぞれは、波長１０μｍにおける屈折率が２．５～４．０のカルコゲナイドガラスからなり、全系焦点距離ｆＬが、イメージサークルの径の２倍以上であり、前記第１レンズ及び前記第３レンズは正のパワーを持つメニスカスレンズであり、前記第２レンズは負のパワーを持つメニスカスレンズである。

【0082】

上記構成によれば、波長程度の画素ピッチを備えたイメージセンサに対応できる、優れた解像度を有し、ディストーションが小さい、望遠レンズである赤外線撮像レンズを実現することができる。

【0083】

本発明の態様２は、７～１４μｍの範囲内の少なくともいずれかの波長を含む赤外線領域で使用される赤外線撮像レンズであって、物体側から像面側に向かって順に、第１レンズ、第２レンズ、及び第３レンズが配置され、前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズのそれぞれは、波長１０μｍにおける屈折率が２．５～４．０のカルコゲナイドガラスからなり、前記第１レンズ及び前記第３レンズは正のパワーを持つメニスカスレンズであり、前記第２レンズは負のパワーを持つメニスカスレンズであり、半画角が１４°以下である。

【0084】

上記構成によれば、波長程度の画素ピッチを備えたイメージセンサに対応できる、優れた解像度を有し、ディストーションが小さい、望遠レンズである赤外線撮像レンズを実現することができる。

【0085】

本発明の態様３に係る赤外線撮像レンズは、上記態様１または２において、前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズのそれぞれは、物体側に凸のメニスカス形状である。上記構成によれば、収差特性に優れたコンパクトな望遠レンズである赤外線撮像レンズを実現することができる。

【0086】

本発明の態様４に係る赤外線撮像レンズは、上記態様１から３のいずれかにおいて、前記第１レンズの物体側の面の有効径を開口絞りとする。上記構成によれば、周辺光束のケラレが軽減し、周辺光量が向上できるようになる。

【0087】

本発明の態様５に係る赤外線撮像レンズは、上記態様１から４のいずれかにおいて、前記第１レンズまたは前記第２レンズの少なくともいずれかが非球面レンズである。上記構成によれば、収差特性が特に優れた赤外線撮像レンズを実現することができる。

【0088】

本発明の態様６に係る赤外線撮像レンズは、上記態様１から５のいずれかにおいて、前記第１レンズのいずれかの面が回折面である。上記構成によれば、軸上色収差や倍率色収差を軽減することが可能となる。

【0089】

本発明の態様７に係る赤外線撮像レンズは、上記態様１から６のいずれかにおいて、前記第１レンズの像面側の面が回折面である。上記構成によれば、回折面の形成が容易であり、これによって軸上色収差や倍率色収差を軽減することができる、赤外線撮像レンズを実現することが可能となる。

【0090】

本発明の態様８に係る赤外線撮像レンズは、上記態様１から７のいずれかにおいて、前記第１レンズの焦点距離ｆ１と、全系焦点距離ｆＬとが、１．５≦ｆ１／ｆＬ≦２．５の関係式を満たす。上記構成によれば、収差特性を良好に保ちつつ、波長程度の画素ピッチを有するイメージセンサに対応可能な、高い解像度が得られるようになる。

【0091】

本発明の態様９に係る赤外線撮像レンズは、上記態様１から８のいずれかにおいて、前記第１レンズの物体側の面から像面までの光軸上の距離である光学全長ＴＴＬと、全系焦点距離ｆＬとが、１．２≦ＴＴＬ／ｆＬ≦２．０の関係式を満たす。上記構成によれば、収差特性を良好に保ちつつ、波長程度の画素ピッチを有するイメージセンサに対応可能な、高い解像度が得られるようになる。

【0092】

本発明の態様１０に係る赤外線撮像レンズは、上記態様１から９のいずれかにおいて、バックフォーカスＢＦＬと全系焦点距離ｆＬとが、０．２≦ＢＦＬ／ｆＬの関係式を満たす。上記構成によれば、バックフォーカスＢＦＬを確保しつつ、収差特性、解像度に優れた望遠レンズを実現することができる。

【0093】

本発明の態様１１に係る赤外線撮像レンズは、上記態様１から１０のいずれかにおいて、像面における相対照度が、イメージサークル内において９４％以上を満たす。上記構成によれば、周辺光量が十分確保された赤外線撮像レンズを実現することができる。

【0094】

本発明の態様１２に係る赤外線撮像レンズは、上記態様１から１１のいずれかにおいて、空間周波数４１．７ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍでの、波長範囲７～１４μｍの変調伝達関数が、像高２．５ｍｍにおいて０．３以上を満たす。上記構成によれば、波長程度の画素ピッチを有するイメージセンサの全領域に亘って良好な解像度を提供できる赤外線撮像レンズを実現することができる。

【0095】

本発明の態様１３に係る赤外線撮像レンズは、上記態様１から１２のいずれかにおいて、全系焦点距離ｆＬが、イメージサークルの径の３～６倍の範囲内である。上記構成によれば、収差特性、解像度に優れた望遠レンズである赤外線撮像レンズを実現することができる。

【0096】

本発明の態様１４に係る赤外線撮像レンズは、上記態様１から１３のいずれかにおいて、Ｆナンバーが、０．９～１．１の範囲内である。上記構成によれば、収差特性、解像度に優れた望遠レンズである、Ｆナンバーが小さい明るい赤外線撮像レンズを実現することができる。

【0097】

本発明の態様１５に係る赤外線撮像レンズは、上記態様１から１３のいずれかにおいて、前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記第３レンズのそれぞれは、波長１０μｍにおける屈折率が３．０～４．０のカルコゲナイドガラスからなる。上記構成によれば、上記構成によれば、波長程度の画素ピッチを備えたイメージセンサに対応できる、優れた解像度を有し、ディストーションが小さい、コンパクトな望遠レンズである赤外線撮像レンズを実現することができる。

【0098】

本発明の態様１６に係る赤外線撮像レンズは、上記態様１から１４のいずれかにおいて、前記カルコゲナイドガラスは、厚み２ｍｍでの光透過率が２０％となる赤外吸収端波長が１８μｍ以上である。上記構成によれば、少なくとも７～１４μｍの波長の範囲において、光吸収が非常に小さい赤外線撮像レンズを構成できるようになる。

【0099】

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、明細書中にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、明細書中にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

【符号の説明】

【0100】

１ 赤外線撮像レンズ
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｐ 平行平板
Ｓ 像面
ＡＰ 開口絞り

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】