[发明专利]红外光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及在近红外线至远红外线的波长域内使用的红外光学系统。

背景技术

关于上述红外光学系统，公开了由硫化锌(ZnS)形成的两组两片透镜、三组三片透镜的红外透镜系统(专利文献1，图51，图65，图79，图93以及图96)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：参照日本特开2007-241032号公报

发明内容

技术问题

然而，对于上述专利文献1所述的红外透镜而言，由于形成透镜表面形状的曲面的极值在除透镜中央以及透镜外径之外的范围内也会形成，因此偏心差的范围较窄，只有经过非常精密的研磨加工才能制作出所述红外透镜。由于这个原因，容易产生透镜的偏心，从而会发生球面像差、畸变以及色差等。因此，对于现有的在3～5μm的中红外线、8～12μm的远红外线波长域内使用的红外成像系统中所使用的红外透镜而言，存在难以将其用于暴露在恶劣的环境下的特殊光学系统的问题。

此外，在透镜有效直径外部(即，从透镜有效直径到透镜边缘的数mm左右的环状(圆环状)范围)存在极值的情况下，模具成型时的透镜玻璃材料的变形也会残留在透镜内部，根据透镜使用环境的不同可能会影响透镜有效直径的透镜特性。

此外，对上述现有红外透镜而言，需要进行如上所述的精密的研磨加工，从而存在增加其制造成本的问题，期望能够使用低制造成本进行制造。

此外，由于需要将用在红外成像系统的红外线相机紧凑地收纳于诸如透镜镜筒等的机壳(chassis)，因此需要缩短光学系统整体的长度，并且为了扩大能够进行清晰摄影的范围，需要延长焦距并提高光学系统的亮度。

因此本发明的目的在于，对于用在红外成像系统的红外光学系统而言，能够容易且廉价地制造即使在恶劣的条件下使用也能获得良好图像的红外光学系统。此外，本发明的目的还在于提供这样一种红外光学系统，可通过缩短光学系统整体的长度使所述红外光学系统紧凑地收纳于诸如透镜镜筒等的机壳，且可通过延长焦距并提高光学系统的亮度来扩大所述红外光学系统能够进行清晰摄影的范围。

技术方案

本发明涉及一种红外光学系统，其特征在于，具有从物侧起依次具备第一透镜及第二透镜的两组两片的结构，所述第一透镜是凸面朝向物侧的凸非球面透镜，所述第二透镜是凸面朝向物侧的凸弯月透镜(convex meniscus lens)，将至少一个透镜的物侧面或像侧面作为衍射光学元件面，且在包含透镜有效直径外部的透镜面上不形成极值。

本发明涉及一种红外光学系统，其特征在于，具有从物侧起依次具备第一透镜及第二透镜的两组两片的结构，所述第一透镜是凸面朝向物侧的凸非球面透镜，所述第二透镜是凸面朝向物侧的凸弯月透镜，将至少一个透镜的物侧面或像侧面作为衍射光学元件面，用f表示整个系统的焦距，用f1表示第一透镜L1的焦距，并满足以下条件式，

2.0＜f1/f。

本发明涉及一种红外光学系统，其特征在于，具有从物侧起依次具备第一透镜及第二透镜的两组两片的结构，所述第一透镜是凸面朝向物侧的凸非球面透镜，所述第二透镜是凸面朝向物侧的凸弯月透镜，将至少一个透镜的物侧面或像侧面作为衍射光学元件面，并具有F/0.95的口径比。

本发明具有如下特征，在上述的红外光学系统中，所述第一透镜和第二透镜由硫系玻璃构成。

本发明具有如下特征，在上述的红外光学系统中具备图像形成元件。

根据本发明，对在1～2μm近红外线、3～5μm中红外线以及8～12μm远红外线波长域内使用的红外光学系统而言，能够通过模具成型容易且廉价地制造出即使在恶劣的环境下也能获得良好图像的红外光学系统。此外，通过缩短光学系统整体的长度，可使所述红外光学系统紧凑地收纳于诸如透镜镜筒等的机壳，并且通过延长焦距并提高光学系统的亮度，可扩大能够进行清晰摄影的范围。

附图说明

图1是示出根据本发明实施方式的红外光学系统的构成的示意图。

图2示出的是根据实施例一的红外光学系统的像差，其中，(a)是示出球面像差的曲线图，(b)是示出像散的曲线图，(c)是示出畸变的曲线图。

图3是示出根据实施例一的红外光学系统的频率特性的曲线图。

图4是示出根据实施例一的红外光学系统的离焦(through-focus)特性的曲线图。

图5是示出根据实施例一的红外光学系统的由环境温度引起的调制传递函数(MTF)的变化的曲线图。