JP2018044987A - Reflection optical device, far-infrared ray imaging system, and gas detection system - Google Patents
Reflection optical device, far-infrared ray imaging system, and gas detection system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018044987A JP2018044987A JP2016177709A JP2016177709A JP2018044987A JP 2018044987 A JP2018044987 A JP 2018044987A JP 2016177709 A JP2016177709 A JP 2016177709A JP 2016177709 A JP2016177709 A JP 2016177709A JP 2018044987 A JP2018044987 A JP 2018044987A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- optical system
- angle
- optical
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
本発明は、反射光学装置，遠赤外線撮影システム及びガス検知システムに関するものであり、例えば、広い波長帯（特に波長３〜１４μｍ帯の中赤外から遠赤外の赤外線領域）での使用が可能な反射光学系を有する反射光学装置と、それを備えた遠赤外線撮影システム及びガス検知システムに関するものである。 The present invention relates to a reflective optical device, a far-infrared imaging system, and a gas detection system. For example, it can be used in a wide wavelength band (especially in the infrared region from mid-infrared to far-infrared with a wavelength of 3-14 μm). The present invention relates to a reflection optical apparatus having a simple reflection optical system, a far infrared imaging system and a gas detection system including the reflection optical apparatus.
従来より様々なタイプの反射光学系が提案されている。例えば、特許文献１に記載の反射光学系は、反射面を偏心させたオフアキシャル光学系であって、絞りを反射面間に配置し、さらにセンサー面の中央に結像する光束（中央光束）の主光線に対して絞り面を傾けた構成になっている。なかでも、ラインセンサー用の反射光学系では、第１反射面に入射する光束と第２反射面から射出する光束とが交差し、第３反射面に入射する光束と第４反射面から射出する光束とが絞りを挟んで交差する配置になっており、その配置によって反射光学系の容積がコンパクト化されている。
Conventionally, various types of reflection optical systems have been proposed. For example, the reflection optical system described in
特許文献２に記載の反射光学系は、広角レンズ系又は魚眼レンズ系であって、複数の偏心した反射面で構成されることにより、魚眼レンズ特有の歪曲の補正や斜め撮影での台形歪みの補正を可能としている。しかも、最前面に配置された絞りと４つの反射面とからなり、かつ、中間像を形成する構成により、広角光学系でありながらミラーサイズが小さくなるようにしている。
The reflective optical system described in
特許文献３に記載の反射光学系は、偏心した複数の反射面からなっており、不要光のカットが可能な構成になっている。そして、最前面に配置された絞りと４つの反射面とで、特許文献２とは異なる配置により中間像を形成する構成になっている。
The reflective optical system described in
特許文献４に記載の反射光学系は、絞り面と偏心した３面以上の反射面とで構成されている。例えば、４つの反射面からなり、かつ、第２面と第３面との間に中間像を形成する構成により、すべての反射面の大きさを小さくしながら収差補正を容易にしている。
The reflective optical system described in
特許文献１に記載の反射光学系では、中間像を形成しないため、２次元画像を撮影する明るいＦナンバーの光学系に採用した場合、第１反射面及び第４反射面が巨大になり、ミラー同士が光束を切らないような配置にすれば、反射光学系の容積が大きくなってしまう。また、大きなミラー面により発生する収差によって補正が不十分になってしまうため、明るいＦナンバーの望遠光学系として使用することができなくなる。
In the reflective optical system described in
特許文献２に記載の反射光学系では、中央光束の主光線に対する偏向角が第１反射面と第２反射面とで逆符号になっている。同様に、第３反射面と第４反射面での偏向角も逆符号になっている。このような構成では、偏心した反射面による非対称な収差を十分に補正することができない。焦点距離の長い望遠光学系では焦点距離に応じて収差も大きくなるので、このタイプの反射光学系では高い光学性能を得ることができない。また、中央光束の主光線が像面に対して垂直であるため、Ｆナンバーが明るくなると偏心方向の収差の補正が困難になる。
In the reflection optical system described in
特許文献３に記載の反射光学系でも、第１反射面と第２反射面での偏向角が逆符号であり、第３反射面と第４反射面での偏向角も逆符号である。特許文献２に記載の反射光学系と同様に、偏心方向に非対称な収差をキャンセルすることができないので、明るいＦナンバーの光学系に使用した場合には収差補正を十分に行うことができない。
Also in the reflection optical system described in
特許文献４に記載の反射光学系では、中央光束の主光線に対する偏向角が第１反射面と第２反射面とで同符号になっており、同様に、第３反射面と第４反射面での偏向角も同符号となっている。そのため、偏心方向に非対称な収差はある程度キャンセルされるため、軸外光束の収差補正に有利な配置となっている。しかし、第４反射面による偏向角が小さいため、この第４反射面で収差を大きく発生させてしまうことになる。したがって、明るいＦナンバーの光学系に使用した場合には、軸上光の収差が大きくなってしまい、十分な性能を確保することができなくなる。
In the reflection optical system described in
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、明るく光学性能が良好でコンパクトかつ低コストな反射光学装置、それを備えた遠赤外線撮影システム及びガス検知システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a reflective optical device that is bright, has good optical performance, is compact, and is low in cost, and a far-infrared imaging system and gas detection system including the same. There is to do.
上記目的を達成するために、第１の発明の反射光学装置は、反射作用により物体の光学像を形成する反射光学系と、前記光学像を電気的な信号に変換する画像センサーと、を備えた反射光学装置であって、
前記反射光学系が、物体側から順に、絞りと、第１反射面と、第２反射面と、第３反射面と、第４反射面とからなり、前記第１反射面から第４反射面までの間に中間像を形成した後に、前記画像センサーのセンサー面上に前記光学像を形成し、
前記絞りにおいて、その絞り中心を原点とし、かつ、絞り中心での法線をＺ軸とする右手系のローカルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を設定し、前記第１〜第４反射面のそれぞれにおいて、その面頂点を原点とし、かつ、面頂点での法線をＺ軸とする右手系のローカルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を設定し、前記センサー面の中央に結像する光束を中央光束とし、その中央光束の主光線を中央主光線とすると、
前記絞りにおけるＹＺ平面と前記第１〜第４反射面におけるＹＺ平面とが一致するとともに、前記中央主光線がすべてＹＺ平面上に存在し、前記第１〜第４反射面がＹＺ平面内において前記絞りから入射した光束を切らないように偏心して配置され、Ｙ方向とＸ方向の焦点距離が等しく、Ｙ方向のＦナンバーが１．３２以下であり、
以下の条件式（１）〜（４）を満足することを特徴とする。
ｒＦｎｏＸ＞ｒＦｎｏＹ …（１）
φ１×φ２＞０ …（２）
φ３×φ４＞０ …（３）
１３９°＜｜φ４｜＜１４６° …（４）
ただし、
φ１：中央主光線が第１反射面で偏向される角度、
φ２：中央主光線が第２反射面で偏向される角度、
φ３：中央主光線が第３反射面で偏向される角度、
φ４：中央主光線が第４反射面で偏向される角度、
φ１〜φ４の各値が±（９０°〜１８０°）であり、
ｒＦｎｏＹ：Ｙ方向の瞳に対するＦナンバーの比、
ｒＦｎｏＸ：Ｘ方向の瞳に対するＦナンバーの比、
ｒＦｎｏＹ＝ＤＹ／（｜ｆ｜×ｔａｎ（θＹ））、
ｒＦｎｏＸ＝ＤＸ／（｜ｆ｜×ｔａｎ（θＸ））、
ＤＹ：Ｙ方向の入射瞳の直径、
ＤＸ：Ｘ方向の入射瞳の直径、
｜ｆ｜：反射光学系の焦点距離の絶対値、
θＹ：ＹＺ平面内で中央光束のうち絞りの端を通る２本の光線がセンサー面付近で交差する角度、
θＸ：ＸＺ平面内で中央光束のうち絞りの端を通る２本の光線がセンサー面付近で交差する角度、
である。
In order to achieve the above object, a reflective optical device according to a first aspect of the present invention includes a reflective optical system that forms an optical image of an object by a reflection action, and an image sensor that converts the optical image into an electrical signal. A reflective optical device,
The reflection optical system includes, in order from the object side, a stop, a first reflection surface, a second reflection surface, a third reflection surface, and a fourth reflection surface, and the first reflection surface to the fourth reflection surface. After forming an intermediate image until, forming the optical image on the sensor surface of the image sensor,
In the stop, a right-handed local orthogonal coordinate system (X, Y, Z) having the stop center as the origin and the normal line at the stop center as the Z axis is set, and the first to fourth reflections are set. In each of the surfaces, a right-handed local orthogonal coordinate system (X, Y, Z) having the surface vertex as the origin and the normal at the surface vertex as the Z-axis is set, and is set at the center of the sensor surface. If the luminous flux to be imaged is the central luminous flux and the principal ray of the central luminous flux is the central principal ray,
The YZ plane of the stop and the YZ plane of the first to fourth reflecting surfaces coincide with each other, all the central principal rays are present on the YZ plane, and the first to fourth reflecting surfaces are within the YZ plane. It is arranged eccentrically so as not to cut the light beam incident from the stop, the focal lengths in the Y direction and X direction are equal, and the F number in the Y direction is 1.32 or less,
The following conditional expressions (1) to (4) are satisfied.
rFnoX> rFnoY (1)
φ1 × φ2> 0 (2)
φ3 × φ4> 0 (3)
139 ° <| φ4 | <146 ° (4)
However,
φ1: angle at which the central principal ray is deflected by the first reflecting surface,
φ2: angle at which the central chief ray is deflected by the second reflecting surface,
φ3: angle at which the central chief ray is deflected by the third reflecting surface,
φ4: angle at which the central chief ray is deflected by the fourth reflecting surface,
Each value of φ1 to φ4 is ± (90 ° to 180 °),
rFnoY: the ratio of the F number to the pupil in the Y direction,
rFnoX: the ratio of the F number to the pupil in the X direction,
rFnoY = DY / (| f | × tan (θY)),
rFnoX = DX / (| f | × tan (θX)),
DY: the diameter of the entrance pupil in the Y direction,
DX: entrance pupil diameter in the X direction,
| F |: absolute value of the focal length of the reflecting optical system,
θY: an angle at which two light beams passing through the end of the diaphragm of the central light beam intersect in the vicinity of the sensor surface in the YZ plane,
θX: an angle at which two rays passing through the edge of the diaphragm in the central light beam intersect in the vicinity of the sensor surface in the XZ plane,
It is.
第２の発明の反射光学装置は、上記第１の発明において、前記第１反射面及び第２反射面で中間像を形成し、前記第３反射面及び第４反射面で前記センサー面に前記光学像を形成することを特徴とする。 The reflective optical device according to a second aspect of the present invention is the reflective optical device according to the first aspect, wherein the first reflective surface and the second reflective surface form an intermediate image, and the third reflective surface and the fourth reflective surface are formed on the sensor surface. An optical image is formed.
第３の発明の反射光学装置は、上記第１又は第２の発明において、前記第１〜第４反射面のうち２面以上がＸＺ平面に対して非対称なＸＹ多項式面であることを特徴とする。 A reflective optical device according to a third invention is characterized in that, in the first or second invention, two or more of the first to fourth reflective surfaces are XY polynomial surfaces that are asymmetric with respect to the XZ plane. To do.
第４の発明の反射光学装置は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記反射光学系の水平全画角が１０°以上１７°以下であることを特徴とする。 A reflective optical device according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to third aspects of the invention, a total horizontal angle of view of the reflective optical system is not less than 10 ° and not more than 17 °.
第５の発明の遠赤外線撮影システムは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明に係る反射光学装置を備えた遠赤外線撮影システムであって、前記反射光学系が望遠光学系であり、前記画像センサーが遠赤外線センサーであることを特徴とする。 A far-infrared imaging system according to a fifth aspect of the present invention is a far-infrared imaging system including the reflective optical device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the reflective optical system is a telephoto optical system, The image sensor is a far infrared sensor.
第６の発明の遠赤外線撮影システムは、上記第５の発明において、屈折作用により物体の光学像を形成する広角光学系を更に備え、前記望遠光学系で望遠画像の撮影を行い、前記広角光学系で広角画像の撮影を行うことを特徴とする。 The far-infrared imaging system according to a sixth aspect of the present invention further includes a wide-angle optical system that forms an optical image of an object by refraction, and takes a telephoto image with the telephoto optical system. The system is characterized in that a wide-angle image is taken.
第７の発明の遠赤外線撮影システムは、上記第５又は第６の発明において、前記遠赤外線センサーが波長８〜１２μｍ帯に感度を持つことを特徴とする。 A far-infrared imaging system according to a seventh invention is characterized in that, in the fifth or sixth invention, the far-infrared sensor has sensitivity in a wavelength band of 8 to 12 μm.
第８の発明のガス検知システムは、上記第１〜第４のいずれか１つの発明に係る反射光学装置を備えたガス検知システムであって、前記反射光学系が望遠光学系であり、前記画像センサーが冷却型赤外線センサーであり、前記絞りの像が前記第４反射面と前記冷却型赤外線センサーとの間に存在することを特徴とする。 A gas detection system of an eighth invention is a gas detection system including the reflective optical device according to any one of the first to fourth inventions, wherein the reflective optical system is a telephoto optical system, and the image The sensor is a cooling infrared sensor, and an image of the diaphragm is present between the fourth reflecting surface and the cooling infrared sensor.
第９の発明のガス検知システムは、上記第８の発明において、屈折作用により物体の光学像を形成する広角光学系を更に備え、前記望遠光学系で望遠画像の撮影を行い、前記広角光学系で広角画像の撮影を行うことを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, the gas detection system according to the eighth aspect further includes a wide-angle optical system that forms an optical image of an object by refraction, and takes a telephoto image with the telephoto optical system. In this case, a wide-angle image is taken.
第１０の発明のガス検知システムは、上記第８又は第９の発明において、前記冷却型赤外線センサーが波長３〜５μｍ帯に感度を持つことを特徴とする。 A gas detection system according to a tenth aspect of the present invention is characterized in that, in the eighth or ninth aspect, the cooling infrared sensor has sensitivity in a wavelength band of 3 to 5 μm.
第１１の発明のガス検知システムは、上記第８又は第９の発明において、前記冷却型赤外線センサーが波長７〜１０μｍ帯に感度を持つことを特徴とする。 The gas detection system according to an eleventh aspect is characterized in that, in the eighth or ninth aspect, the cooling infrared sensor has sensitivity in a wavelength band of 7 to 10 μm.
本発明によれば、明るく光学性能が良好でコンパクトかつ低コストな反射光学装置、それを備えた遠赤外線撮影システム及びガス検知システムを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a reflective optical device that is bright, has good optical performance, is compact, and is low-cost, and a far-infrared imaging system and gas detection system including the same.
以下、本発明の実施の形態に係る反射光学装置，遠赤外線撮影システム，ガス検知システム等を説明する。本発明の実施の形態に係る反射光学装置は、反射作用により物体の光学像を形成する反射光学系と、前記光学像を電気的な信号に変換する画像センサーと、を備えた反射光学装置であって、前記反射光学系が、物体側から順に、絞りと、第１反射面と、第２反射面と、第３反射面と、第４反射面とからなり、前記第１反射面から第４反射面までの間に中間像を形成した後に、前記画像センサーのセンサー面上に前記光学像を形成する構成になっている。 Hereinafter, a reflective optical device, a far-infrared imaging system, a gas detection system, and the like according to embodiments of the present invention will be described. A reflective optical device according to an embodiment of the present invention is a reflective optical device that includes a reflective optical system that forms an optical image of an object by reflection and an image sensor that converts the optical image into an electrical signal. The reflecting optical system includes, in order from the object side, a stop, a first reflecting surface, a second reflecting surface, a third reflecting surface, and a fourth reflecting surface. After the intermediate image is formed up to four reflecting surfaces, the optical image is formed on the sensor surface of the image sensor.
また、前記絞りにおいて、その絞り中心を原点とし、かつ、絞り中心での法線をＺ軸とする右手系のローカルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を設定し、前記第１〜第４反射面のそれぞれにおいて、その面頂点を原点とし、かつ、面頂点での法線をＺ軸とする右手系のローカルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を設定し、前記センサー面の中央に結像する光束を中央光束とし、その中央光束の主光線を中央主光線とすると、前記絞りにおけるＹＺ平面と前記第１〜第４反射面におけるＹＺ平面とが一致するとともに、前記中央主光線がすべてＹＺ平面上に存在し、前記第１〜第４反射面がＹＺ平面内において前記絞りから入射した光束を切らないように偏心して配置され、Ｙ方向とＸ方向の焦点距離が等しく、Ｙ方向のＦナンバーが１．３２以下となっている。 In the diaphragm, a right-handed local orthogonal coordinate system (X, Y, Z) having the diaphragm center as the origin and the normal line at the diaphragm center as the Z axis is set. In each of the four reflecting surfaces, a right-handed local orthogonal coordinate system (X, Y, Z) having the surface vertex as the origin and the normal at the surface vertex as the Z axis is set. If the light beam that forms an image at the center is the central light beam, and the principal ray of the central light beam is the central principal ray, the YZ plane of the diaphragm coincides with the YZ plane of the first to fourth reflecting surfaces, and the central principal ray All the light rays are present on the YZ plane, and the first to fourth reflecting surfaces are arranged eccentrically so as not to cut the light beam incident from the stop in the YZ plane, and the focal lengths in the Y direction and the X direction are equal. The F number in the Y direction is 1.32 or less To have.
そして、以下の条件式（１）〜（４）を満足することを特徴としている。
ｒＦｎｏＸ＞ｒＦｎｏＹ …（１）
φ１×φ２＞０ …（２）
φ３×φ４＞０ …（３）
１３９°＜｜φ４｜＜１４６° …（４）
ただし、
φ１：中央主光線が第１反射面で偏向される角度、
φ２：中央主光線が第２反射面で偏向される角度、
φ３：中央主光線が第３反射面で偏向される角度、
φ４：中央主光線が第４反射面で偏向される角度、
φ１〜φ４の各値が±（９０°〜１８０°）であり、
ｒＦｎｏＹ：Ｙ方向の瞳に対するＦナンバーの比、
ｒＦｎｏＸ：Ｘ方向の瞳に対するＦナンバーの比、
ｒＦｎｏＹ＝ＤＹ／（｜ｆ｜×ｔａｎ（θＹ））、
ｒＦｎｏＸ＝ＤＸ／（｜ｆ｜×ｔａｎ（θＸ））、
ＤＹ：Ｙ方向の入射瞳の直径、
ＤＸ：Ｘ方向の入射瞳の直径、
｜ｆ｜：反射光学系の焦点距離の絶対値、
θＹ：ＹＺ平面内で中央光束のうち絞りの端を通る２本の光線がセンサー面付近で交差する角度、
θＸ：ＸＺ平面内で中央光束のうち絞りの端を通る２本の光線がセンサー面付近で交差する角度、
である。
The following conditional expressions (1) to (4) are satisfied.
rFnoX> rFnoY (1)
φ1 × φ2> 0 (2)
φ3 × φ4> 0 (3)
139 ° <| φ4 | <146 ° (4)
However,
φ1: angle at which the central principal ray is deflected by the first reflecting surface,
φ2: angle at which the central chief ray is deflected by the second reflecting surface,
φ3: angle at which the central chief ray is deflected by the third reflecting surface,
φ4: angle at which the central chief ray is deflected by the fourth reflecting surface,
Each value of φ1 to φ4 is ± (90 ° to 180 °),
rFnoY: the ratio of the F number to the pupil in the Y direction,
rFnoX: the ratio of the F number to the pupil in the X direction,
rFnoY = DY / (| f | × tan (θY)),
rFnoX = DX / (| f | × tan (θX)),
DY: the diameter of the entrance pupil in the Y direction,
DX: entrance pupil diameter in the X direction,
| F |: absolute value of the focal length of the reflecting optical system,
θY: an angle at which two light beams passing through the end of the diaphragm of the central light beam intersect in the vicinity of the sensor surface in the YZ plane,
θX: an angle at which two rays passing through the edge of the diaphragm in the central light beam intersect in the vicinity of the sensor surface in the XZ plane,
It is.
レンズのように光を透過し屈折させる光学部品を使った屈折光学系では、適切な設計を行うことで明るいＦナンバーの光学系を実現することができる。しかし、レンズ自身に重量があり、光の波長ごとに異なる屈折率を持つことから、光学系全体の重量が大きくなったり色収差を発生させたりする等の問題がある。特に望遠光学系では焦点距離が長いため、これらの問題は深刻である。また、光の波長によっては特殊な硝材が必要となるため、レンズ径が大きい望遠レンズではコスト高となる。 In a refractive optical system using an optical component that transmits and refracts light like a lens, a bright F-number optical system can be realized by appropriate design. However, since the lens itself is heavy and has a different refractive index for each wavelength of light, there are problems such as an increase in the weight of the entire optical system and generation of chromatic aberration. Especially in telephoto optical systems, these problems are serious because the focal length is long. In addition, since a special glass material is required depending on the wavelength of light, a telephoto lens having a large lens diameter is expensive.
一方、光を反射するミラー等の光学部品を使った反射光学系では、表面反射を使うことで光学部品に軽量で安価な材料を使うことができ、また、光の波長によらず反射する方向が同じなので色収差が発生しない。このため、反射光学系は望遠光学系を構成するのに向いている。しかし、反射面によって光束が折り曲げられ、入射光束と射出光束との重なる部分が生じるため、明るいＦナンバーの光学系を実現するのは大変難しい。 On the other hand, in reflective optical systems using optical components such as mirrors that reflect light, light and inexpensive materials can be used for optical components by using surface reflection, and the direction of reflection is independent of the wavelength of light. Since chromatic aberration is the same, chromatic aberration does not occur. For this reason, the reflective optical system is suitable for constituting a telephoto optical system. However, since the light beam is bent by the reflecting surface and an overlapping portion of the incident light beam and the emitted light beam is generated, it is very difficult to realize a bright F-number optical system.
可視光の撮影を行う場合、屋外の撮影では明るい環境にあるためＦナンバー８程度の光学系でも使用可能であり、屋内の撮影ではそれほど焦点距離の長い望遠光学系は必要ない。そのため、副鏡が主鏡の光束を切るドーナツ光束の反射光学系を、屋外用の望遠光学系として使用することができる。これよりも明るい反射光学系を必要とする場合には、例えば、各ミラーがお互いの光束を切らないように偏心させて配置することで、Ｆナンバー３〜１．３５程度の反射光学系を実現することが可能である。 When photographing visible light, it is possible to use an optical system with an F number of about 8 because it is in a bright environment when photographing outdoors, and a telephoto optical system with a long focal length is not necessary when photographing indoors. Therefore, the reflection optical system of the donut light beam whose secondary mirror cuts the light beam of the primary mirror can be used as a telephoto optical system for outdoor use. When a brighter reflective optical system is required, for example, each mirror is arranged so as to be decentered so as not to cut each other's light beam, thereby realizing a reflective optical system with an F number of about 3 to 1.35. Is possible.
しかし、Ｆナンバーが１．３２以下の更に明るい反射光学系を実現するには、反射面の配置に更なる条件が必要となる。つまり、ＹＺ平面内で反射面を偏心させて配置し、絞りから入射した光束を切らないように配置する反射光学系では、Ｘ方向の瞳に対するＦナンバーがＹ方向の瞳に対するＦナンバーよりも大きいことが必要となる。 However, in order to realize a brighter reflecting optical system having an F number of 1.32 or less, further conditions are required for the arrangement of the reflecting surfaces. In other words, in a reflective optical system in which the reflecting surface is decentered in the YZ plane and arranged so as not to cut off the light beam incident from the stop, the F number for the pupil in the X direction is larger than the F number for the pupil in the Y direction. It will be necessary.
例えば、Ｆナンバーに相当する光束の集光角度に関し、Ｘ方向についてはＸＺ平面内でセンサー面の中央に結像する光束（中央光束）のうち絞りの端を通る２本の光線がセンサー面付近で交差する角度をθＸとして、ＤＸ／（｜ｆ｜×ｔａｎ（θＸ））の値を計算すると、瞳に対するＸ方向のＦナンバーの比ｒＦｎｏＸが得られる。ただし、｜ｆ｜は反射光学系の焦点距離の絶対値であり、ＤＸはＸ方向の入射瞳の直径である。Ｙ方向についても同様であり、ＤＹ／（｜ｆ｜×ｔａｎ（θＹ））を計算すると、瞳に対するＹ方向のＦナンバーの比ｒＦｎｏＹが得られる。ただし、θＹはＹＺ平面内でセンサー面の中央に結像する光束（中央光束）のうち絞りの端を通る２本の光線がセンサー面付近で交差する角度であり、ＤＹはＹ方向の入射瞳の直径である。 For example, regarding the light collection angle corresponding to the F number, in the X direction, two light beams passing through the aperture of the light beam (center light beam) imaged at the center of the sensor surface in the XZ plane are near the sensor surface. When the value of DX / (| f | × tan (θX)) is calculated with θX as the angle at which the crossing occurs, the ratio rFnoX of the F number in the X direction with respect to the pupil is obtained. Where | f | is the absolute value of the focal length of the reflective optical system, and DX is the diameter of the entrance pupil in the X direction. The same applies to the Y direction. When DY / (| f | × tan (θY)) is calculated, a ratio rFnoY of the F number in the Y direction with respect to the pupil is obtained. However, θY is an angle at which two light beams passing through the end of the diaphragm of the light beam (center light beam) imaged at the center of the sensor surface in the YZ plane intersect near the sensor surface, and DY is an entrance pupil in the Y direction. Is the diameter.
また、この反射光学系では、焦点距離ｆはＸ方向もＹ方向も同じ値であり、中央光束の主光線（中央主光線）と最大像高に対して１％の高さに結像する光束の主光線とが、各々センサー面に到達する高さと入射する角度の差を使い、ｆＸ＝ΔＸ／ｔａｎ（ΔθＸ）、ｆＹ＝ΔＹ／ｔａｎ（ΔθＹ）と定義する。ただし、ｆＸはＸ方向の焦点距離、ｆＹはＹ方向の焦点距離（Ｘ方向とＹ方向の焦点距離が等しいのでｆ＝ｆＸ＝ｆＹ）、ΔＸはＸ方向の１％高さに結像する光線のセンサー面上のＸ座標、ΔＹはＹ方向に１％の高さを持つ光線のセンサー面でのＹ座標、ΔθＸはセンサー中央に結像する光線とＸ方向に１％の高さをもつ光線との入射光線の角度の差、ΔθＹはセンサー中央に結像する光線とＹ方向に１％高さを持つ光線との入射光線の角度の差である。 Further, in this reflection optical system, the focal length f is the same value in both the X direction and the Y direction, and the luminous flux that forms an image at a height of 1% with respect to the principal ray (central principal ray) of the central luminous flux and the maximum image height. Are defined as fX = ΔX / tan (ΔθX) and fY = ΔY / tan (ΔθY), using the difference between the height at which the principal ray reaches the sensor surface and the incident angle. However, fX is the focal length in the X direction, fY is the focal length in the Y direction (because the focal lengths in the X direction and the Y direction are equal, f = fX = fY), and ΔX is a light beam that forms an image at a height of 1% in the X direction. X coordinate on the sensor surface, ΔY is the Y coordinate on the sensor surface of the light beam having a height of 1% in the Y direction, and ΔθX is a light beam imaged in the center of the sensor and a light beam having a height of 1% in the X direction. The angle difference between the incident light and ΔθY is the difference in the angle of the incident light between the light focused at the center of the sensor and the light having a height of 1% in the Y direction.
Ｘ方向の方が大きいＦナンバーを持つということは、具体的に言えば、中央光束の主光線（中央主光線）がセンサー面となす角度が９０°ではなく、ＹＺ平面内で少し傾きを持っており、Ｙ方向のＦナンバーの方が明るいことを示している。この観点から、センサー面と中央主光線とのなす傾きは、ＹＺ平面内で９０°（垂直）から絶対値で１〜３°であることが望ましい。つまり、ＹＺ平面内でセンサー面への中央主光線の入射角度（面法線基準）の絶対値は１〜３°（−３°〜−１°，１°〜３°）であることが望ましい。 More specifically, the fact that the X direction has a larger F number means that the angle formed by the principal ray of the central beam (center principal ray) and the sensor surface is not 90 °, but has a slight inclination in the YZ plane. This indicates that the F number in the Y direction is brighter. From this point of view, it is desirable that the inclination formed by the sensor surface and the central chief ray is 90 ° (perpendicular) to 1 to 3 ° in absolute value in the YZ plane. That is, the absolute value of the angle of incidence of the central chief ray on the sensor surface (based on the surface normal) in the YZ plane is desirably 1 to 3 ° (−3 ° to −1 °, 1 ° to 3 °). .
入射角度の絶対値が３°よりも大きくなると、明るいＦナンバーでの収差補正は容易になるが、Ｘ方向とＹ方向とで焦点距離が大きく異なってしまい、不自然な画像となる。また、入射角度の絶対値が１°より小さくなると、焦点距離をＸ方向とＹ方向とで一致させることは容易であるが、明るいＦナンバーにしたときに収差補正が困難になる。この場合の収差は、偏心していない系では球面収差に相当するものであるが、偏心している系では非対称に表れる収差である。 If the absolute value of the incident angle is larger than 3 °, aberration correction at a bright F number becomes easy, but the focal length differs greatly between the X direction and the Y direction, resulting in an unnatural image. If the absolute value of the incident angle is smaller than 1 °, it is easy to make the focal lengths coincide with each other in the X direction and the Y direction, but it becomes difficult to correct the aberration when the bright F number is used. The aberration in this case corresponds to spherical aberration in a non-decentered system, but is an asymmetrical aberration in a decentered system.
また、条件式（１）において、Ｆナンバーそのものではなく瞳に対するＦナンバーの比ｒＦｎｏＹ，ｒＦｎｏＸを規定しているのは、偏心した反射光学系では絞りを円形にしない場合も考えられるためである。なお、Ｆナンバーそのものの定義として、Ｘ方向のＦナンバーはＦｎｏＸ＝１／（２×ｓｉｎ（θＸ／２））、Ｙ方向のＦナンバーはＦｎｏＹ＝１／（２×ｓｉｎ（θＹ／２））と定義する。 In the conditional expression (1), the ratios FFnoY and rFnoX of the F number with respect to the pupil, not the F number itself, are defined because it is possible that the decentered reflective optical system does not have a circular aperture. As the definition of the F number itself, the F number in the X direction is FnoX = 1 / (2 × sin (θX / 2)), and the F number in the Y direction is FnoY = 1 / (2 × sin (θY / 2)). It is defined as
さらに、条件式（２）〜（４）から分かるように、中央主光線が第１〜第４反射面で折り曲げられる偏向角φ１，φ２，φ３，φ４では、偏向角φ１とφ２とが同符号であり、偏向角φ３とφ４とが同符号である。偏向角は、図２３に示すように、反射面に入射する主光線の方向を０°として、反時計回り方向に０°〜１８０°反射される方向をプラスとし（図２３（Ａ））、時計回り方向に０°〜１８０°反射される方向をマイナスとする（図２３（Ｂ））。つまり、偏向角は＋１８０°〜−１８０°の値を取る。 Further, as can be seen from the conditional expressions (2) to (4), the deflection angles φ1 and φ2 have the same sign at the deflection angles φ1, φ2, φ3, and φ4 where the central principal ray is bent at the first to fourth reflecting surfaces. The deflection angles φ3 and φ4 have the same sign. 23, as shown in FIG. 23, the direction of the principal ray incident on the reflecting surface is set to 0 °, and the direction reflected in the counterclockwise direction from 0 ° to 180 ° is set to be positive (FIG. 23A). The direction reflected in the clockwise direction from 0 ° to 180 ° is set to be negative (FIG. 23B). That is, the deflection angle takes a value of + 180 ° to −180 °.
２次元の画像を形成するために結像する光束は、光学面による偏向角が０°又は±１８０°のとき最も収差が小さくなる。反射光学系をＹＺ平面内において偏心していない反射面で構成すると、収差の小さい反射光学系を実現することができる。ただし、前述したように光束が反射面同士で切られてしまうため光束はドーナツ形状になる。この場合、かなり大きな入射瞳を持っていてもＦナンバー８程度しか実現することができない。これに対し、ＹＺ平面内で反射面を偏心させると明るい反射光学系を実現することができる。収差を小さくするためには、偏向角がなるべく±１８０°に近くなるようにすればよく、±（９０°〜１８０°）を取るのが良い。このような構成にした場合でも、軸外光束は上側光束と下側光束とで反射される位置が異なるため、Ｙ方向に非対称な収差を発生させてしまう。このような非対称な収差は、次の反射面で同符号の偏向角を与えてやることである程度キャンセルすることができる。 The light beam formed to form a two-dimensional image has the smallest aberration when the deflection angle by the optical surface is 0 ° or ± 180 °. If the reflecting optical system is formed of a reflecting surface that is not decentered in the YZ plane, a reflecting optical system with small aberration can be realized. However, as described above, since the light beam is cut between the reflecting surfaces, the light beam has a donut shape. In this case, only an F number of about 8 can be realized even with a fairly large entrance pupil. On the other hand, if the reflecting surface is decentered in the YZ plane, a bright reflecting optical system can be realized. In order to reduce the aberration, the deflection angle should be as close to ± 180 ° as possible, and ± (90 ° to 180 °) should be taken. Even in such a configuration, since the off-axis light beam is reflected at different positions by the upper light beam and the lower light beam, an asymmetric aberration is generated in the Y direction. Such asymmetric aberration can be canceled to some extent by giving a deflection angle of the same sign on the next reflecting surface.
条件式（２）を満たすことで偏向角φ１とφ２を同符号とし、同様に条件式（３）を満たすことで偏向角φ３とφ４を同符号とすれば、明るい反射光学系にしても、軸上・軸外とも収差の補正された光学系を実現することが可能である。このように偏向角φ１〜φ４の値を取ることは、物理的には、第１反射面に入射する光束と第２反射面から射出する光束とが交差し、同様に第３反射面に入射する光束と、第４反射面から射出する光束とが交差する構成となる。このとき、第１反射面から第４反射面までの間に中間像を作るようにすると、すべての反射面が極端に大きくなってしまうのを防ぐことが可能となり、収差補正に更に有利な構成となる。 By satisfying conditional expression (2), the deflection angles φ1 and φ2 have the same sign, and when conditional expression (3) is satisfied and the deflection angles φ3 and φ4 have the same sign, a bright reflective optical system can be obtained. It is possible to realize an optical system in which aberrations are corrected both on and off the axis. Taking the values of the deflection angles φ1 to φ4 in this way physically means that the light beam incident on the first reflecting surface intersects the light beam emitted from the second reflecting surface, and similarly enters the third reflecting surface. And the luminous flux emitted from the fourth reflecting surface intersect each other. At this time, if an intermediate image is formed between the first reflecting surface and the fourth reflecting surface, it is possible to prevent all the reflecting surfaces from becoming extremely large, which is a more advantageous configuration for aberration correction. It becomes.
偏向角φ１及びφ２と偏向角φ３及びφ４とは同符号でも反対符号でもよい。条件式（２），（３）を満足する偏向角の符号の組み合わせは、正正・正正，正正・負負，負負・正正，負負・負負の４種類である。後述する実施例１〜４では正正・負負になっているが、負負・正正では正正・負負を上下に折り返した形になる。正正・正正の場合は下半分が「逆４の字」に折り曲げられセンサー面が入射面の方向になり、負負・正正ではこれを上下逆転させた光路となる。正正・正正と負負・負負とは、光学的に見ればミラー対称となっているだけで性能は同じである。正正・負負と負負・正正も同様であり、光学的に見ればミラー対称となっているだけで性能は同じである。要はＹ軸をどちらにとっているかという見方を逆転させれば同じ反射光学系になる。
The deflection angles φ1 and φ2 and the deflection angles φ3 and φ4 may be the same or opposite. There are four types of combinations of signs of deflection angles that satisfy the conditional expressions (2) and (3): positive / positive / positive / positive / negative / negative / negative / negative / positive / negative / negative / negative. In Examples 1 to 4 to be described later, positive / negative / negative is positive, but in negative / negative / positive, the positive / negative / negative are folded up and down. In the case of positive / positive, the lower half is bent in a “
条件式（４）を満たすこと、つまり、第４反射面による偏向角φ４の絶対値を１３９°〜１４６°とするのが更に好ましい。前述したように、偏向角が±１８０°に近いほど反射面での収差が小さくなる。第４反射面ではセンサー面に結像する光束の集光角が決まるので、明るいＦナンバーの反射光学系では第４反射面の偏向角が±１８０°に近いほど収差補正が容易となる。しかし、前述のように軸外光束の非対称な収差を補正するため、偏向角φ３と偏向角φ４は同符号を取っており、第３反射面に入射する光束と第４反射面から射出する光束とが交差している。このとき偏向角φ４が±１４６°よりも大きいと第３反射面が第４反射面から射出する光束を切ってしまい、Ｆナンバーの明るい反射光学系を構成することができない。また、偏向角φ４が±１３９°よりも小さくなると、広い光束に対する収差補正が不十分となり、明るいＦナンバーの反射光学系として使用できる十分な収差（球面収差）の補正ができなくなる。 More preferably, the conditional expression (4) is satisfied, that is, the absolute value of the deflection angle φ4 by the fourth reflecting surface is set to 139 ° to 146 °. As described above, the closer the deflection angle is to ± 180 °, the smaller the aberration on the reflecting surface. Since the condensing angle of the light beam that forms an image on the sensor surface is determined on the fourth reflecting surface, in a bright F-number reflecting optical system, the aberration correction becomes easier as the deflection angle of the fourth reflecting surface is closer to ± 180 °. However, in order to correct the asymmetrical aberration of the off-axis light beam as described above, the deflection angle φ3 and the deflection angle φ4 have the same sign, and the light beam incident on the third reflection surface and the light beam emitted from the fourth reflection surface And intersect. At this time, if the deflection angle φ4 is larger than ± 146 °, the third reflecting surface cuts off the light beam emitted from the fourth reflecting surface, and a reflecting optical system with a bright F number cannot be constructed. On the other hand, when the deflection angle φ4 is smaller than ± 139 °, aberration correction for a wide luminous flux is insufficient, and sufficient aberration (spherical aberration) that can be used as a bright F-number reflective optical system cannot be corrected.
上述したように、４つの反射面をＹＺ平面内で偏心させ絞りの後ろ側に配置して反射光学系を構成し、第１反射面から第４反射面までの間に中間像を形成することで、すべての反射面の有効径を小さく抑えて収差補正を容易にすることができる。また、第１反射面による偏向角と第２反射面による偏向角を同符号とし、同様に第３反射面による偏向角と第４反射面による偏向角を同符号とすることで、第１〜第４反射面の偏心配置により発生するＹ方向の非対称収差をある程度キャンセルして、軸外光束の収差を十分小さくすることができる。さらに、第４反射面による偏向角の絶対値を１３９°〜１４６°とすることで、明るいＦナンバーを確保しても軸上収差が小さく、かつ、反射面がお互いに光束を切らない配置を実現することができる。こういった構成により、焦点距離の長い望遠光学系であってもＦナンバー１．３２以下という明るい反射光学系で十分な軸上性能と軸外性能を確保することができるので、明るい撮像光学系が必要な画像センサーや赤外線画像システムに対して、安価で軽量な望遠光学系を提供することができる。 As described above, the four reflecting surfaces are decentered in the YZ plane and arranged behind the stop to constitute the reflecting optical system, and an intermediate image is formed between the first reflecting surface and the fourth reflecting surface. Thus, it is possible to easily correct the aberration by suppressing the effective diameter of all the reflecting surfaces. The first reflection surface and the second reflection surface have the same sign, and the third reflection surface and the fourth reflection surface have the same sign. The asymmetrical aberration in the Y direction generated by the eccentric arrangement of the fourth reflecting surface can be canceled to some extent, and the aberration of the off-axis light beam can be made sufficiently small. Furthermore, by setting the absolute value of the deflection angle by the fourth reflecting surface to 139 ° to 146 °, an arrangement in which the axial aberration is small and the reflecting surfaces do not cut off the light beams from each other even when a bright F number is secured. Can be realized. With such a configuration, even on a telephoto optical system having a long focal length, sufficient on-axis performance and off-axis performance can be ensured with a bright reflective optical system having an F number of 1.32 or less. Therefore, it is possible to provide an inexpensive and lightweight telephoto optical system for an image sensor or an infrared image system that requires a large amount of light.
したがって、上記特徴的構成によると、明るく光学性能が良好でコンパクトかつ低コストな反射光学装置を実現することができる。そして、その反射光学装置を、遠赤外線撮影システム，ガス検知システム等の赤外線画像システムに用いることによって、赤外線画像システムに対し高性能の赤外線画像入力機能を安価に付加することが可能となり、赤外線画像システムの低コスト化，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，軽量・小型化等を達成するうえで望ましい条件設定等を以下に説明する。 Therefore, according to the above characteristic configuration, it is possible to realize a reflective optical device that is bright, has good optical performance, is compact, and is low in cost. By using the reflection optical device for an infrared imaging system such as a far infrared imaging system or a gas detection system, it becomes possible to add a high-performance infrared image input function to the infrared imaging system at a low cost. It can contribute to cost reduction, high performance, and high functionality of the system. A description will now be given of conditions and the like that are desirable for achieving these effects in a well-balanced manner and achieving higher optical performance, lighter weight, and smaller size.
前記第１反射面及び第２反射面で中間像を形成し、前記第３反射面及び第４反射面で前記センサー面に前記光学像を形成することが望ましい。反射面のみで構成されている光学系であっても、望遠レンズのように焦点距離の長いものでは、絞りから遠い面ほど有効径は大きくなってしまう。光学系のどこかに中間像を作ることで、有効径の増大はある程度抑えることが可能となる。特に第１反射面と第２反射面で中間像を作ると、中間像のサイズを小さくすることができる。さらに、中間像の前後で反射面までの距離をほぼ等しくできるので、有効径を小さくする高い効果が得られる。また、偏向角が同符号である２つの面をペアにして像を形成することになるので、反射面の偏心による非対称な収差をうまくキャンセルすることができ、軸上収差も軸外収差も小さく抑えることができる。 It is desirable that an intermediate image is formed by the first reflecting surface and the second reflecting surface, and the optical image is formed on the sensor surface by the third reflecting surface and the fourth reflecting surface. Even in the case of an optical system composed of only a reflecting surface, the effective diameter of a surface with a long focal length, such as a telephoto lens, increases with increasing distance from the stop. By making an intermediate image somewhere in the optical system, the increase in effective diameter can be suppressed to some extent. In particular, when an intermediate image is formed with the first reflection surface and the second reflection surface, the size of the intermediate image can be reduced. Furthermore, since the distance to the reflecting surface can be made substantially equal before and after the intermediate image, a high effect of reducing the effective diameter can be obtained. In addition, an image is formed by pairing two surfaces having the same sign of deflection angle, so that asymmetrical aberration due to decentering of the reflecting surface can be canceled well, and both on-axis aberration and off-axis aberration are small. Can be suppressed.
前記第１〜第４反射面のうち２面以上がＸＺ平面に対して非対称なＸＹ多項式面であることが望ましい。前述したように偏向角φ１とφ２、偏向角φ３とφ４をそれぞれ同符号とすることで、非対称な収差はある程度キャンセルされる。しかし、軸外光束はそれぞれの反射面で異なる高さを通るため、軸外光束の収差補正が十分ではない。このような軸外光束の収差を補正するには、ＸＺ平面に対して非対称なＸＹ多項式面を用いる必要がある。なお、この場合のＸＺ平面は、各反射面のローカル座標で見たものである。 It is desirable that two or more of the first to fourth reflecting surfaces are XY polynomial surfaces that are asymmetric with respect to the XZ plane. As described above, by setting the deflection angles φ1 and φ2 and the deflection angles φ3 and φ4 to the same sign, asymmetrical aberrations are canceled to some extent. However, since the off-axis light beam passes through different heights on the respective reflecting surfaces, the aberration correction of the off-axis light beam is not sufficient. In order to correct such aberration of the off-axis light beam, it is necessary to use an XY polynomial surface that is asymmetric with respect to the XZ plane. Note that the XZ plane in this case is viewed in local coordinates of each reflecting surface.
前記反射光学系の水平全画角が１０°以上１７°以下であることが望ましい。Ｆナンバーが１．２〜１．３２程度の明るい光学系であっても、水平全画角が１７°よりも大きい光学系ではそれほど焦点距離は長くならない。この場合、屈折光学系を採用しても各レンズの径はそれほど大きくならず、重量的にもコスト的にもそれほど問題とはならない。また、水平全画角が１０°よりも小さい光学系は一般用途として使われるとは考えにくい。つまり、軍事用等の高度なセキュリティに使用されると考えられるが、この場合コストが問題になることはない。軍事用等では性能が重視される傾向にあるが、反射面は屈折面と比べて２倍厳しい精度で作製しなければ同じ性能を得られないため、反射光学系は不利である。したがって、一般用として使用される光学系のうち最も焦点距離の長いものを対象としている。 It is desirable that the horizontal total angle of view of the reflective optical system is 10 ° or more and 17 ° or less. Even a bright optical system with an F-number of about 1.2 to 1.32 does not have a long focal length in an optical system having a horizontal total angle of view larger than 17 °. In this case, even if a refractive optical system is adopted, the diameter of each lens does not become so large, and there is no problem in terms of weight and cost. An optical system having a horizontal total angle of view smaller than 10 ° is unlikely to be used for general purposes. In other words, it is considered to be used for advanced security such as military use, but in this case, the cost does not become a problem. In military applications and the like, performance tends to be emphasized, but the reflective optical system is disadvantageous because the same performance cannot be obtained unless the reflective surface is made with twice as severe accuracy as the refractive surface. Therefore, the optical system having the longest focal length among the optical systems used for general purposes is targeted.
次に、上述した反射光学装置を備えた赤外線画像システムを説明する。赤外線画像システムとしては、例えば、遠赤外線撮影システム，ガス検知システムが挙げられる。これらの赤外線画像システムに、非軸対称な反射面４面からなる反射光学系を望遠光学系として備え、赤外線用の画像センサーを備えることにより、赤外線画像システムの低コスト化及び高性能化を効果的に達成することが可能となる。なお、反射光学系としてプリズムを用いた場合、望遠光学系で波長範囲が広いと色収差補正が必要になることがあるので、必要に応じて反射光学系に補正用の光学素子を組み合わせて用いてもよい。 Next, an infrared imaging system including the above-described reflection optical device will be described. Examples of the infrared imaging system include a far infrared imaging system and a gas detection system. These infrared imaging systems are equipped with a reflective optical system consisting of four non-axisymmetric reflecting surfaces as a telephoto optical system, and an infrared image sensor, thereby reducing the cost and performance of the infrared imaging system. Can be achieved. When a prism is used as the reflection optical system, chromatic aberration correction may be required if the telephoto optical system has a wide wavelength range. Therefore, if necessary, use a correction optical element in combination with the reflection optical system. Also good.
赤外線用の撮像光学系では対角全画角２ωが２５〜３０°でも広角光学系と表現されることが多いので、赤外線用の望遠光学系としては、対角全画角２ωが２２°よりも小さい撮像光学系を想定することができる。そのように画角の小さい望遠光学系でなければ、あえて反射光学系を用いる必要はない。つまり、広角光学系であれば屈折光学系でも十分にコンパクトで安価な撮像光学系を得ることは可能である。また、反射光学系では広角光学系を実現することは困難であり、望遠光学系であるからこそ反射光学系として明るいものが必要になる。 An infrared imaging optical system is often expressed as a wide-angle optical system even if the diagonal total field angle 2ω is 25 to 30 °. Therefore, as a telephoto optical system for infrared rays, the diagonal total field angle 2ω is more than 22 °. Also, an imaging optical system having a small size can be assumed. Unless the telephoto optical system has a small angle of view, it is not necessary to use a reflective optical system. In other words, a wide-angle optical system can provide a sufficiently compact and inexpensive imaging optical system even with a refractive optical system. In addition, it is difficult to realize a wide-angle optical system with a reflective optical system, and a bright optical system is required because it is a telephoto optical system.
赤外線用の画像センサーの具体例としては、焦電センサー，マイクロボロメータ，サーモパイル等の熱型センサー；量子型センサー等が挙げられる。焦電センサーは、チタン酸ジルコン酸鉛等を含むセラミックが温度の変化によって自発分極する焦電効果を使ったものであり、ほとんどの場合単一の受光面（センサー面）を持ち、安価な温度センサーである。マイクロボロメータは、アモルファスシリコンや酸化バナジウム等の感熱材料を微細加工技術によって２次元配列した受光面（センサー面）を持ち、温度上昇によって抵抗値が変化することを検知する温度センサーである。現在使用されている一般的なマイクロボロメータは画素数が８０×８０，３２０×２４０，６４０×４８０等である。従来は温度分解能を十分発揮させるため、センサーの周囲を液体窒素等で冷却するものがほとんどであったが、近年では製造技術が進み、冷却しなくてもある程度温度検知能力の高いものが製造されてきている。サーモパイルは、熱を電気エネルギーに変換することのできる熱電対を直列又は並列に並べてセンサー面とした温度センサーであり、焦電センサーに次いで安価なものである。 Specific examples of infrared image sensors include thermal sensors such as pyroelectric sensors, microbolometers, and thermopiles; quantum sensors and the like. Pyroelectric sensors use a pyroelectric effect in which a ceramic containing lead zirconate titanate or the like spontaneously polarizes due to temperature changes. In most cases, it has a single light-receiving surface (sensor surface) and is inexpensive. It is a sensor. The microbolometer is a temperature sensor that has a light-receiving surface (sensor surface) in which a heat-sensitive material such as amorphous silicon or vanadium oxide is two-dimensionally arranged by a microfabrication technique and detects a change in resistance value due to a temperature rise. Common microbolometers currently used have 80 × 80, 320 × 240, 640 × 480 and the like. In the past, most of the sensors were cooled with liquid nitrogen to provide sufficient temperature resolution. However, in recent years, manufacturing technology has advanced, and products with a high temperature detection capability have been manufactured without cooling. It is coming. The thermopile is a temperature sensor that uses a thermocouple capable of converting heat into electric energy in series or in parallel to form a sensor surface, and is the second cheapest sensor after the pyroelectric sensor.
量子型センサーは、内部光電効果を利用したセンサーである。感度は高いが雑音を抑えるためセンサーを冷却することが必要であり、冷却型センサーともいわれる（これに対し焦電センサー等の熱型センサーは冷却が不要なため非冷却型センサーと言われる）。波長は紫外線から遠赤外線まで感度があるが、画像センサーとしては３〜５μｍの中赤外線センサーに多く使用されている。センサー材料としては、テルル化カドミウム水銀，アンチモンインジウム，ヒ化カリウム等が使われている。 A quantum sensor is a sensor that uses the internal photoelectric effect. Although the sensitivity is high, it is necessary to cool the sensor to suppress noise, and it is also called a cooling type sensor (in contrast, a thermal type sensor such as a pyroelectric sensor is called a non-cooling type sensor because it does not require cooling). Although the wavelength is sensitive from ultraviolet rays to far infrared rays, it is often used as a 3 to 5 μm mid-infrared sensor as an image sensor. As the sensor material, cadmium mercury telluride, antimony indium, potassium arsenide and the like are used.
前記反射光学装置を備えた遠赤外線撮影システムは、前記反射光学系が望遠光学系であり、前記画像センサーが遠赤外線センサーであることを特徴としている。使用する遠赤外線は、主として波長７〜１４μｍの範囲の赤外線である。人や動物の体温は波長８〜１２μｍの放射光であり、遠赤外線光学系はほとんどが波長８〜１２μｍで使用される。この波長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，暗闇での人検知，セキュリティ等、応用できるものは多い。最近では遠赤外線センサーの製造技術が進み、安価なサーモパイルや非冷却型マイクロボロメータ等も製造されるようになり、これらと適合するような安価なレンズ系が望まれている。また、いろいろな分野に応用可能な遠赤外線レンズ系のラインナップも望まれており、安価な望遠光学系が待望されている。 The far-infrared imaging system provided with the reflective optical device is characterized in that the reflective optical system is a telephoto optical system and the image sensor is a far-infrared sensor. The far infrared rays used are mainly infrared rays having a wavelength in the range of 7 to 14 μm. The body temperature of humans and animals is emitted light having a wavelength of 8 to 12 μm, and most of the far infrared optical system is used at a wavelength of 8 to 12 μm. The far-infrared region in the wavelength band of 8 to 12 μm is a range in which the temperature of the substance can be detected, and there are many that can be applied such as temperature measurement, human detection in the dark, and security. Recently, far-infrared sensor manufacturing technology has advanced, and inexpensive thermopiles, uncooled microbolometers, and the like have been manufactured, and an inexpensive lens system compatible with these has been desired. In addition, a lineup of far-infrared lens systems applicable to various fields is also desired, and an inexpensive telephoto optical system is awaited.
しかしながら、安価な非冷却型遠赤外線センサーは、冷却型センサーと比べて感度が低いため、Ｆナンバー１．０〜１．３程度のレンズ系を必要とする。これよりも暗いレンズ系を用いた場合には、赤外線では光学系の性能をいくら上げてもコントラストの低い画像となってしまうためである。 However, since an inexpensive uncooled far-infrared sensor has a lower sensitivity than a cooled sensor, a lens system having an F number of about 1.0 to 1.3 is required. This is because, when a lens system darker than this is used, an image with a low contrast is obtained with infrared rays no matter how much the performance of the optical system is improved.
屈折光学系で明るいＦナンバーのレンズ系を実現した場合、焦点距離に応じてレンズに必要な有効径も大きくなるため、かなりのコスト高となる。そして、安価な非冷却型遠赤外線センサーに使用しても、遠赤外線撮影システムとしては高価になってしまう。従来より、比較的高価な冷却型センサーに対して屈折光学系の望遠レンズを組み合わせたシステムが知られている。そのようなシステムは、センサー自体が高価であるため、軍事用等の高度の監視システムとして使用される。したがって、レンズ系のコストは重要ではない。また、冷却型センサーは非冷却型センサーと比べて感度が高いため、レンズ系もＦナンバー２．５〜３．５程度でよく、屈折レンズのコスト高の程度もそれほどではない。 When a bright F-number lens system is realized by a refracting optical system, the effective diameter necessary for the lens is increased according to the focal length, so that the cost is considerably increased. Even if it is used for an inexpensive uncooled far-infrared sensor, the far-infrared imaging system becomes expensive. Conventionally, a system in which a telephoto lens of a refractive optical system is combined with a relatively expensive cooling type sensor is known. Such a system is used as an advanced monitoring system for military use because the sensor itself is expensive. Therefore, the cost of the lens system is not important. Further, since the cooling type sensor has higher sensitivity than the non-cooling type sensor, the lens system may have an F number of about 2.5 to 3.5, and the cost of the refractive lens is not so high.
前記反射光学装置を備えた遠赤外線撮影システムでは、４つの反射面をＹＺ平面内で偏心させて配置した反射光学系を望遠光学系として撮影システムに使用することにより、安価な遠赤外線センサーとマッチングの良い安価な反射光学系を組み合わせることができる。このことにより、安価な遠赤外線撮影システムを実現することが可能である。 In the far-infrared imaging system equipped with the reflection optical device, matching with an inexpensive far-infrared sensor by using a reflection optical system in which four reflecting surfaces are decentered in the YZ plane as a telephoto optical system. It is possible to combine a good and inexpensive reflective optical system. As a result, an inexpensive far-infrared imaging system can be realized.
前記反射光学装置を備えた遠赤外線撮影システムにおいて、屈折作用により物体の光学像を形成する広角光学系を更に備え、前記望遠光学系で望遠画像の撮影を行い、前記広角光学系で広角画像の撮影を行う構成とすることが望ましい。望遠画像の撮影と広角画像の撮影を同時に行うようにするのが更に望ましい。 The far-infrared imaging system including the reflection optical device further includes a wide-angle optical system that forms an optical image of an object by refraction, and takes a telephoto image with the telephoto optical system, and captures a wide-angle image with the wide-angle optical system. It is desirable to have a configuration for taking a picture. It is further desirable to take a telephoto image and a wide-angle image at the same time.
遠赤外線撮影システムの応用例として、侵入者等を監視するセキュリティシステムが考えられる。セキュリティシステムに遠赤外線画像を使うことで照明光の無い場所の監視や、照明光の届かない遠方の監視が可能となる。遠方の監視では遠くのものを望遠光学系で拡大表示して、侵入者かどうかの判別をすることが重要であるが、同時にどこから侵入するか分からない不審者・不審物を見つけ出すことも重要である。不審者・不審物を見つけ出すには広いエリアの赤外線画像が必要となるため、水平画角が９０°程度の広角光学系を備えておくのが好ましい。あるいは、広角光学系は望遠光学系に対して水平画角が２倍程度かそれ以上であることが好ましい。 As an application example of the far-infrared imaging system, a security system for monitoring an intruder or the like can be considered. By using far-infrared images for the security system, it is possible to monitor a place where there is no illumination light, or a remote place where the illumination light does not reach. In remote monitoring, it is important to enlarge and display distant objects with a telephoto optical system to determine whether they are intruders, but it is also important to find suspicious persons and suspicious objects that do not know where to intrude at the same time. is there. In order to find a suspicious person or a suspicious object, an infrared image of a wide area is required. Therefore, it is preferable to provide a wide-angle optical system having a horizontal field angle of about 90 °. Alternatively, it is preferable that the wide angle optical system has a horizontal angle of view of about twice or more than that of the telephoto optical system.
遠赤外線センサーは画素数が多くないので、望遠撮影だけでは広い範囲の監視が不可能であり、広角撮影だけでは画素が粗すぎて監視対象（不審物等）の検出が困難である。例えば無人飛行機（ドローン）は、大きさが３０ｃｍ四方から１ｍ四方までと小さいうえに、時速５０ｋｍ程度の高速で移動する。このような不審物を監視するには、１００ｍ程度の遠方から不審物の存在を検知し、次に拡大撮影することにより物体の判別を行うのが効率的である。 Since the far-infrared sensor does not have a large number of pixels, it is impossible to monitor a wide range only by telephoto shooting, and it is difficult to detect a monitoring target (such as a suspicious object) because the pixels are too coarse only by wide-angle shooting. For example, unmanned airplanes (drones) are small in size from 30 cm square to 1 m square and move at a high speed of about 50 km / h. In order to monitor such a suspicious object, it is efficient to detect the presence of the suspicious object from a distance of about 100 m, and then perform an enlarged image to determine the object.
そこで、広角光学系と望遠光学系を以下のように用いる。まず、広角光学系で広いエリア全体の撮影を行って、得られた遠赤外線画像から侵入した監視対象を検知する。その後、回動ミラー等で撮影範囲を変更して検知範囲を中心に望遠光学系で拡大撮影を行うことにより、監視対象の検知を確実に判定する。判定結果から、監視対象と判定したら通報し、監視対象でないと判定したら広角撮影に戻るようにする。このような広角光学系と望遠光学系との組み合わせにより、低解像力であっても広い範囲からの異常現象（侵入者等）の検知が可能となり、検知した後は望遠光学系で拡大撮影することによって、より確実な異常現象の認知が可能となる。 Therefore, a wide-angle optical system and a telephoto optical system are used as follows. First, the entire wide area is photographed with the wide-angle optical system, and the intruding target is detected from the obtained far-infrared image. Then, the detection of the monitoring target is reliably determined by changing the imaging range with a rotating mirror or the like and performing the enlarged imaging with the telephoto optical system around the detection range. From the determination result, if it is determined that it is a monitoring target, a notification is made, and if it is determined that it is not a monitoring target, the process returns to wide-angle shooting. By combining such a wide-angle optical system and a telephoto optical system, it is possible to detect abnormal phenomena (intruders, etc.) from a wide range even with low resolution. By this, it becomes possible to recognize the abnormal phenomenon more reliably.
前記反射光学装置を備えたガス検知システムは、前記反射光学系が望遠光学系であり、前記画像センサーが冷却型赤外線センサーであり、前記絞りの像が前記第４反射面と前記冷却型赤外線センサーとの間に存在することを特徴としている。使用する中赤外線は、波長２．５〜７μｍの放射光である。中赤外線用の画像センサーのほとんどは、３〜５μｍの放射光に感度を持つ。１００度以上の高温物体はこの範囲で強い放射光を発するが、常温物体は少しの温度変化に対して放射量が変化するため、常温物体の温度計測にもこの波長範囲が使用可能である。 In the gas detection system including the reflection optical device, the reflection optical system is a telephoto optical system, the image sensor is a cooling infrared sensor, and the image of the diaphragm is the fourth reflection surface and the cooling infrared sensor. It exists in between. The mid-infrared rays used are radiated light having a wavelength of 2.5 to 7 μm. Most image sensors for mid-infrared are sensitive to radiation of 3-5 μm. A high-temperature object of 100 degrees or more emits strong radiated light in this range. However, since a radiation amount of a normal temperature object changes with a slight temperature change, this wavelength range can also be used for temperature measurement of a normal temperature object.
目に見えないガスを画像として検知するカメラでは、中赤外帯（波長２．５〜７μｍ）又は遠赤外帯にある各気体に固有の吸収波長を利用する。つまり、中赤外又は遠赤外の画像センサーでガスの映像をとらえる。ガスの撮影には感度の高い冷却型（量子型）センサーを使用する。中赤外用の冷却型センサーを使った一般的な赤外カメラでは、センサーの感度が高いためレンズ系のＦナンバーが２．５〜３．５程度のものを使用している。しかし、ガスを撮影するには、波長範囲の狭い吸収帯しか使用することができないので、Ｆナンバー１．３〜１．５程度の明るいレンズが必要となる。 In a camera that detects an invisible gas as an image, an absorption wavelength unique to each gas in the mid-infrared band (wavelength 2.5 to 7 μm) or the far-infrared band is used. That is, a gas image is captured by a mid-infrared or far-infrared image sensor. A highly sensitive cooling (quantum) sensor is used for gas imaging. A general infrared camera using a cooling sensor for mid-infrared uses a lens system having an F-number of about 2.5 to 3.5 because the sensitivity of the sensor is high. However, in order to photograph gas, only an absorption band having a narrow wavelength range can be used, so a bright lens having an F number of about 1.3 to 1.5 is required.
遠方のガス検知を行おうとする場合には望遠レンズが必要であるが、焦点距離が長いほどレンズ系の有効径は大きくなる。明るいＦナンバーのレンズ系を実現しようとすると、屈折光学系では大型のレンズが必要となる。大型のレンズは重量の増大とともに、コスト高や材料確保の困難性等の問題がある。 A telephoto lens is required to detect gas far away, but the longer the focal length, the larger the effective diameter of the lens system. In order to realize a bright F-number lens system, a large lens is required in the refractive optical system. A large lens has problems such as an increase in weight and a high cost and difficulty in securing a material.
前記反射光学装置を備えたガス検知システムでは、４つの反射面をＹＺ平面内で偏心させて光束を切らないように配置することで、明るく低コストな望遠光学系を備えたガス検知システムを実現することが可能である。また、最も物体側に配置した絞りの像が第４反射面とセンサー面との間に位置するように構成することで、冷却型センサーのセンサー面の前方に配置されるコールドアパーチャの近くに視野絞りを置いたのと同じ効果が得られる。したがって、雑音を十分に除去した望遠光学系のガス検知システムを実現することができる。 In the gas detection system equipped with the reflection optical device, a gas detection system equipped with a bright and low-cost telephoto optical system is realized by decentering the four reflection surfaces in the YZ plane so as not to cut the light beam. Is possible. In addition, by constructing the aperture image located closest to the object side between the fourth reflecting surface and the sensor surface, the field of view can be seen near the cold door aperture placed in front of the sensor surface of the cooling sensor. The same effect is obtained as when the aperture is set. Therefore, it is possible to realize a gas detection system of a telephoto optical system from which noise is sufficiently removed.
前記反射光学装置を備えたガス検知システムにおいて、屈折作用により物体の光学像を形成する広角光学系を更に備え、前記望遠光学系で望遠画像の撮影を行い、前記広角光学系で広角画像の撮影を行う構成とすることが望ましい。望遠画像の撮影と広角画像の撮影を同時に行うようにするのが更に望ましい。 The gas detection system including the reflection optical device further includes a wide-angle optical system that forms an optical image of the object by refraction, and takes a telephoto image with the telephoto optical system, and takes a wide-angle image with the wide-angle optical system. It is desirable to adopt a configuration that performs the above. It is further desirable to take a telephoto image and a wide-angle image at the same time.
接触燃焼型のガス検知装置がピンポイントでしかガスの検知を行えないのに対して、ガス検知システムに冷却型（量子型）センサーを搭載したカメラを使用すると、撮影エリア内でのガス漏れ等をくまなく検知することが可能となる。より好ましいガス検知システムとしては、まず遠方から広い範囲のエリアを広角光学系で撮影することにより、異常があるかどうかを観察する。異常が観察されれば、望遠光学系を使って異常がガス雲であるかどうかの確認を画像を拡大して行う。このとき、ガスを検知するカメラとしては望遠カメラと同時に広角カメラを備えているのが好ましい。広角カメラで撮影した映像を画像認識により異常検知した場合には、回動ミラー等で撮影範囲を変えることのできる望遠カメラを、異常が検知された方向に向けて拡大撮影する。このような広角光学系と望遠光学系との組み合わせにより、低解像力であっても広い範囲からのガス漏れ等の異常現象の検知が可能となり、検知した後は望遠光学系で拡大撮影することによって、より確実な異常現象の認知が可能となる。 The catalytic combustion type gas detection device can only detect gas pinpoint, but if a camera equipped with a cooling (quantum) sensor is used in the gas detection system, gas leaks in the imaging area, etc. It is possible to detect all over. As a more preferable gas detection system, first, a wide-angle area is photographed with a wide-angle optical system to observe whether there is an abnormality. If an abnormality is observed, a telephoto optical system is used to check whether the abnormality is a gas cloud by enlarging the image. At this time, it is preferable to provide a wide-angle camera simultaneously with the telephoto camera as the gas detection camera. When an abnormality is detected by image recognition in a video shot with a wide-angle camera, a telephoto camera that can change the shooting range with a rotating mirror or the like is enlarged and shot in the direction in which the abnormality is detected. By combining such a wide-angle optical system and a telephoto optical system, it is possible to detect abnormal phenomena such as gas leaks from a wide range even with low resolution, and after detection, the magnified image is taken with the telephoto optical system. This makes it possible to recognize abnormal phenomena more reliably.
前記遠赤外線撮影システムにおいて、前記遠赤外線センサーが波長８〜１２μｍ帯に感度を持つことが好ましい。また、前記ガス検知システムにおいて、前記冷却型赤外線センサーが波長３〜５μｍ帯又は７〜１０μｍ帯に感度を持つことが好ましい。 In the far-infrared imaging system, it is preferable that the far-infrared sensor has sensitivity in a wavelength band of 8 to 12 μm. Moreover, in the gas detection system, it is preferable that the cooling infrared sensor has sensitivity in a wavelength band of 3 to 5 μm or 7 to 10 μm.
反射面のみで構成された反射光学系は色収差を生じないため、あらゆる波長帯のセンサーに使用することが可能である。しかし、可視域から近赤外域で用いるセンサーは十分な感度を持っており、また、望遠光学系を使用するような撮影シーンでは屋外のように十分な光量がある条件となるので、Ｆナンバー８よりも明るいレンズ系を必要としない。さらに、紫外線帯では、中赤外帯の撮影のように量子型センサーを用いるが、量子型センサーは通常の撮影シーンに対しては十分な感度を持つため、Ｆナンバー２．５〜３．５のレンズで十分である。つまり、中赤外帯又は遠赤外帯以外の波長帯では、十分コンパクトな望遠光学系を構成することが可能である。 Since a reflective optical system composed of only a reflective surface does not cause chromatic aberration, it can be used for sensors in all wavelength bands. However, the sensor used in the visible to near-infrared region has sufficient sensitivity, and in shooting scenes using a telephoto optical system, there is a sufficient amount of light as in the outdoors. No need for a brighter lens system. Further, in the ultraviolet band, a quantum type sensor is used as in the case of the mid-infrared band. However, since the quantum type sensor has sufficient sensitivity for a normal shooting scene, the F number is 2.5 to 3.5. Lenses are sufficient. That is, a sufficiently compact telephoto optical system can be configured in a wavelength band other than the mid-infrared band or the far-infrared band.
したがって、Ｆナンバー１．０〜１．３の反射光学系を必要とする安価な遠赤外線センサーを有する遠赤外線撮影システムにおいて、前記反射光学系は十分なコンパクト化・低コスト化が可能であり、ガス画像の撮影等の特殊な条件でＦナンバー１．３〜１．５を必要とするガス検知システムにおいて、前記反射光学系は十分なコンパクト化・低コスト化が可能である。 Therefore, in the far-infrared imaging system having an inexpensive far-infrared sensor that requires a reflection optical system having an F number of 1.0 to 1.3, the reflection optical system can be sufficiently compact and low in cost. In a gas detection system that requires an F number of 1.3 to 1.5 under special conditions such as taking a gas image, the reflection optical system can be sufficiently compact and cost-effective.
なお、ガス検知に遠赤外線帯を使用する場合には７〜１０μｍ付近の波長を利用するのが好ましい。中赤外線帯を利用する場合と同様に、２元素以上の分子から成る気体はこの範囲に固有の吸収波長をもっている。この固有の吸収波長をとらえるために透過波長範囲の狭いフィルターを使用することは中赤外線帯の場合と同様で、これにより光学系はＦナンバー１．３程度の明るいものが必要となる。感度の良い遠赤外センサーは冷却型である場合が多く、コールドアパーチャに対応するためには、絞りが最後面にあるものか絞りの像がセンサー面近くにあるものが良い。このため４面を非対称に配置して明るさを確保し、絞りの像がセンサー面の近くに存在する４面反射光学系が合致している。 In addition, when using a far-infrared band for gas detection, it is preferable to use a wavelength around 7 to 10 μm. As in the case of using the mid-infrared band, a gas composed of molecules of two or more elements has an intrinsic absorption wavelength in this range. The use of a filter having a narrow transmission wavelength range in order to capture this unique absorption wavelength is the same as in the case of the mid-infrared band, and this requires that the optical system be bright with an F number of about 1.3. A far-infrared sensor with good sensitivity is often a cooling type, and in order to cope with a cold door aperture, it is preferable that the aperture is on the last surface or the image of the aperture is near the sensor surface. For this reason, the four surfaces are arranged asymmetrically to ensure brightness, and the four-surface reflecting optical system in which the image of the stop exists near the sensor surface is matched.
図２１に反射光学装置を搭載した赤外線画像システムの概略構成例を模式的に示し、図２２に赤外線画像システムの動作の流れを示す。図２１に示す赤外線画像システムＳＥは、遠赤外線撮影システム，ガス検知システム等に相当するものであり、反射光学装置ＤＴ，屈折光学装置ＤＷ，回動ミラーＭＲ，駆動機構ＡＣ，信号処理部１，制御部２，メモリー３，操作部４，表示部５，報知部６等を備えている。なお、信号処理部１，制御部２，メモリー３，操作部４，表示部５，報知部６等は、例えばパーソナルコンピュータとして構成可能である。
FIG. 21 schematically shows a schematic configuration example of an infrared imaging system equipped with a reflective optical device, and FIG. 22 shows an operation flow of the infrared imaging system. The infrared imaging system SE shown in FIG. 21 corresponds to a far-infrared imaging system, a gas detection system, and the like, and includes a reflective optical device DT, a refractive optical device DW, a rotating mirror MR, a driving mechanism AC, a
反射光学装置ＤＴは、反射作用により物体の光学像（像面）ＩＭを形成する反射光学系（望遠光学系）ＯＴと、光電変換部であるセンサー面（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画像センサーＧＴと、を備えており、屈折光学装置ＤＷは、屈折作用により物体の光学像（像面）ＩＭを形成する屈折光学系（広角光学系）ＯＷと、光電変換部であるセンサー面（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画像センサーＧＷと、を備えている。反射光学系ＯＴと屈折光学系ＯＷとは、光軸ＡＸが互いに直交するように配置されており、反射光学系ＯＴで望遠画像の撮影を行い、屈折光学系ＯＷで広角画像の撮影を行う構成になっている。 The reflection optical device DT is formed on a reflection optical system (telephoto optical system) OT that forms an optical image (image plane) IM of an object by reflection and a sensor surface (light receiving surface, imaging surface) SS that is a photoelectric conversion unit. The refractive optical device DW includes a refractive optical system (wide-angle optical system) that forms an optical image (image plane) IM of an object by refraction. System) OW and an image sensor GW that converts an optical image IM formed on a sensor surface (light receiving surface, imaging surface) SS, which is a photoelectric conversion unit, into an electrical signal. The reflective optical system OT and the refractive optical system OW are arranged so that the optical axes AX are orthogonal to each other, and a configuration in which a telephoto image is taken with the reflective optical system OT and a wide-angle image is taken with the refractive optical system OW. It has become.
回動ミラーＭＲは、反射光学系ＯＴの物体側に配置されており、物体からの光を反射させて反射光学系ＯＴに入射させる。駆動機構ＡＣは、電気的に高速で回動ミラーＭＲを回動させるアクチュエーターであり、回動ミラーＭＲで屈折光学系ＯＷの撮影範囲である広いエリアの一部をスキャンできるようにミラー駆動を行う。なお、回動ミラーＭＲを用いて撮影範囲に対する照明光の走査（例えばレーザー走査）を行うようにしてもよい。 The rotating mirror MR is disposed on the object side of the reflection optical system OT, reflects light from the object, and enters the reflection optical system OT. The drive mechanism AC is an actuator that rotates the rotating mirror MR at high electrical speed, and performs mirror driving so that the rotating mirror MR can scan a part of a wide area that is a photographing range of the refractive optical system OW. . In addition, you may make it perform the scanning (for example, laser scanning) of the illumination light with respect to the imaging | photography range using the rotation mirror MR.
赤外線画像システムＳＥにおいて、画像センサーＧＴ，ＧＷ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（例えば携帯電話等の通信機能）。
In the infrared imaging system SE, signals generated by the image sensors GT and GW are subjected to predetermined digital image processing, image compression processing, and the like as required by the
制御部２はマイクロコンピューターからなっており、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；駆動機構ＡＣの制御；フォーカシング等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により反射光学装置ＤＴ，屈折光学装置ＤＷに対する制御が行われる。
The
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、画像センサーＧＴ，ＧＷ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。報知部６は、監視対象の存在を音声等で外部に報知する部分である。
The display unit 5 includes a display such as a liquid crystal monitor, and performs image display using image signals converted by the image sensors GT and GW or image information recorded in the
赤外線画像システムＳＥでは、屈折光学系（広角光学系）ＯＷと反射光学系（望遠光学系）ＯＴと連携により、図２２に示すように、監視対象（侵入者，不審物，ガス漏えい等）の検知を行う。まず、広角光学系ＯＷ等からなる広角撮像検出系で、広いエリア全体の撮影を行う。得られた赤外線画像に画像処理を施して、監視対象を検知し、その位置情報を出力する。その後、反射光学系（望遠光学系）ＯＴ等からなる望遠撮像検出系で、撮影方位を自動調整し、回動ミラー等で撮影範囲を変更して検知範囲を中心に望遠光学系で拡大撮影を行う。得られた赤外線画像に画像処理を施して、監視対象の検知を確実に判定する。判定結果から、監視対象と判定したら通報を行う。例えば、表示部５（図２１）等からなる表示系で画像を表示し、報知部６で音声等による警告を行う。監視対象でないと判定したら広角撮影に戻るようにする。このように広角光学系ＯＷと望遠光学系ＯＴとを組み合わせた連携検出により、低解像力であっても広い範囲からの異常現象（侵入者等）の検知が可能となり、検知した後は望遠光学系で拡大撮影することによって、より確実な異常現象の認知が可能となる。
In the infrared imaging system SE, as shown in FIG. 22, in cooperation with the refractive optical system (wide-angle optical system) OW and the reflective optical system (telephoto optical system) OT, the monitoring target (intruder, suspicious object, gas leak, etc.) Perform detection. First, an entire wide area is imaged by a wide-angle imaging detection system including a wide-angle optical system OW or the like. The obtained infrared image is subjected to image processing to detect a monitoring target, and the position information is output. Then, a telephoto imaging detection system consisting of a reflective optical system (telephoto optical system) OT, etc., automatically adjusts the shooting direction, changes the shooting range with a rotating mirror, etc., and enlarges shooting with the telephoto optical system around the detection range Do. Image processing is performed on the obtained infrared image, and detection of the monitoring target is reliably determined. From the determination result, if it is determined to be a monitoring target, a report is made. For example, an image is displayed on a display system including the display unit 5 (FIG. 21) and the
図１，図５，図９，図１３に、反射光学装置ＤＴの第１〜第４の実施の形態を光学断面でそれぞれ示し、図１７，図１９に、反射光学装置ＤＷの具体例を参考例１，２として光学断面でそれぞれ示す。参考例１の反射光学装置ＤＷは、第１〜第３レンズＬ１〜Ｌ３からなる屈折光学系（遠赤外線用広角レンズ系）ＯＷと、センサー面ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する画像センサーＧＷと、を備えている。参考例２の反射光学装置ＤＷは、第１，第２レンズＬ１，Ｌ２からなる屈折光学系（中赤外線用広角レンズ系）ＯＷと、センサー面ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する画像センサーＧＷと、を備えている。 FIGS. 1, 5, 9, and 13 show first to fourth embodiments of the reflective optical device DT in optical cross sections, respectively, and FIGS. 17 and 19 refer to specific examples of the reflective optical device DW. Examples 1 and 2 are shown as optical sections. The reflective optical device DW of Reference Example 1 electrically connects a refractive optical system (far-infrared wide-angle lens system) OW composed of first to third lenses L1 to L3 and an optical image IM formed on the sensor surface SS. An image sensor GW for converting the signal into a signal. The reflective optical device DW of Reference Example 2 electrically connects a refractive optical system (medium infrared wide-angle lens system) OW including first and second lenses L1 and L2 and an optical image IM formed on the sensor surface SS. An image sensor GW for converting the signal into a signal.
反射光学装置ＤＴの第１〜第４の実施の形態は、反射作用により物体の光学像ＩＭを形成する反射光学系ＯＴと、センサー面ＳＳ上に形成された光学像ＩＭを電気的な信号に変換する画像センサーＧＴと、を備えた反射光学装置ＤＴである。反射光学系ＯＴは、物体側から順に、絞りＳＴと、第１反射面Ｓ１と、第２反射面Ｓ２と、第３反射面Ｓ３と、第４反射面Ｓ４とからなっており、第１反射面Ｓ１から第４反射面Ｓ４までの間に中間像ＩＭ０を形成した後に、画像センサーＧＴのセンサー面ＳＳ上に光学像ＩＭを形成する。このとき、第１反射面Ｓ１及び第２反射面Ｓ２で中間像ＩＭ０が形成され、第３反射面Ｓ３及び第４反射面Ｓ４でセンサー面ＳＳに光学像ＩＭが形成される。また、第４反射面Ｓ４とセンサー面ＳＳとの間には、絞りＳＴの像ＳＴ０が形成される。 In the first to fourth embodiments of the reflective optical device DT, a reflection optical system OT that forms an optical image IM of an object by reflection action, and an optical image IM formed on the sensor surface SS as an electrical signal. A reflective optical device DT including an image sensor GT for conversion; The reflective optical system OT includes, in order from the object side, a stop ST, a first reflective surface S1, a second reflective surface S2, a third reflective surface S3, and a fourth reflective surface S4. After the intermediate image IM0 is formed between the surface S1 and the fourth reflecting surface S4, the optical image IM is formed on the sensor surface SS of the image sensor GT. At this time, the intermediate image IM0 is formed by the first reflecting surface S1 and the second reflecting surface S2, and the optical image IM is formed on the sensor surface SS by the third reflecting surface S3 and the fourth reflecting surface S4. Further, an image ST0 of the stop ST is formed between the fourth reflecting surface S4 and the sensor surface SS.
反射光学装置ＤＴの各実施の形態では、絞りＳＴにおけるＹＺ平面と第１〜第４反射面Ｓ１〜Ｓ４におけるＹＺ平面とが一致するとともに、中央主光線ＣＲがすべてＹＺ平面上に存在し、第１〜第４反射面Ｓ１〜Ｓ４がＹＺ平面内において絞りＳＴから入射した光束を切らないように偏心して配置されている。また、Ｙ方向とＸ方向の焦点距離が等しく、Ｙ方向のＦナンバーが１．３２以下であり、前記条件式（１）〜（４）を満足する構成になっている。 In each embodiment of the reflective optical device DT, the YZ plane in the stop ST coincides with the YZ plane in the first to fourth reflection surfaces S1 to S4, and the central principal ray CR is all on the YZ plane. The first to fourth reflecting surfaces S1 to S4 are arranged eccentrically so as not to cut the light beam incident from the stop ST in the YZ plane. Further, the focal lengths in the Y direction and the X direction are equal, and the F number in the Y direction is 1.32 or less, which satisfies the conditional expressions (1) to (4).
反射光学装置ＤＴの各実施の形態では、偏向角φ１とφ２がプラスの値を取り、偏向角φ３とφ４がマイナスの値を取っている。しかし、偏向角φ１とφ２がマイナスの値、偏向角φ３とφ４がプラスの値をそれぞれ取ってもよく、これらの組み合わせでもよい。また、反射光学装置ＤＴの実施の形態では、絞り径（＝入射瞳の直径）が同じ値を取っているが、Ｘ方向の絞り径を大きくしてＸ方向のＦナンバーを明るくすることも可能である。ＸＺ平面内で偏心させていないので、Ｘ方向の光束幅を大きくしても切られてしまうことはない。 In each embodiment of the reflective optical device DT, the deflection angles φ1 and φ2 have positive values, and the deflection angles φ3 and φ4 have negative values. However, the deflection angles φ1 and φ2 may be negative values, and the deflection angles φ3 and φ4 may be positive values, or a combination thereof. In the embodiment of the reflective optical device DT, the aperture diameter (= the diameter of the entrance pupil) has the same value. However, it is possible to increase the aperture diameter in the X direction to increase the F number in the X direction. It is. Since it is not decentered in the XZ plane, it will not be cut even if the beam width in the X direction is increased.
反射光学装置ＤＴの各実施の形態では、ＹＺ平面内のみで偏心させている。しかし第１反射面Ｓ１と第２反射面Ｓ２をＹＺ平面内で、第３反射面Ｓ３と第４反射面Ｓ４をＸＺ平面内で偏心させてもよく、逆の組み合わせにしてもよい。２つの面をペアにして偏心による収差を補正しているので、このような組み合わせに対しても同様に収差補正が可能である。 In each embodiment of the reflective optical device DT, it is decentered only in the YZ plane. However, the first reflecting surface S1 and the second reflecting surface S2 may be decentered in the YZ plane, and the third reflecting surface S3 and the fourth reflecting surface S4 may be decentered in the XZ plane, or a reverse combination. Since aberrations due to decentration are corrected by pairing two surfaces, aberration correction can be similarly performed for such a combination.
反射光学装置ＤＴの各実施の形態では、中赤外又は遠赤外の画像センサーＧＴに対応させている。しかし、光学系を反射面のみで構成しているため、可視光，近赤外光，紫外光等を使用する場合でも、従来よりも明るいＦナンバーを必要としたり軽量の望遠光学系を必要としたりする用途であれば、応用することは可能である。 In each embodiment of the reflective optical device DT, it corresponds to the image sensor GT of mid-infrared or far-infrared. However, since the optical system is composed only of a reflective surface, even when using visible light, near-infrared light, ultraviolet light, etc., a brighter F-number is required than before, and a lightweight telephoto optical system is required. It is possible to apply it if it is intended for use.
以下、本発明を実施した反射光学装置，遠赤外線撮影システム及びガス検知システムの光学構成等を、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１〜４（ＥＸ１〜４）は、前述した反射光学装置ＤＴの第１〜第４の実施の形態にそれぞれ対応する数値例であり、第１〜第４の実施の形態を表す光路図（図１，図５，図９，図１３）は、対応する実施例１〜４の光学配置，光路等をそれぞれ示している。また、参考例１，２（ＲＸ１，２）は前述した屈折光学装置ＤＷに相当する数値例であり、参考例１は遠赤外線用広角レンズ系、参考例２は中赤外線用広角レンズ系である。反射光学装置ＤＷの具体例を表すレンズ構成図（図１７，図１９）は、参考例１，２（ＲＸ１，２）のレンズ配置，レンズ断面形状等をそれぞれ示している。 Hereinafter, the optical configuration of the reflective optical device, the far-infrared imaging system, and the gas detection system embodying the present invention will be described more specifically with reference to the construction data of the examples. Examples 1 to 4 (EX1 to 4) listed here are numerical examples respectively corresponding to the first to fourth embodiments of the above-described reflective optical device DT, and the first to fourth embodiments are described. The optical path diagrams (FIGS. 1, 5, 9, and 13) shown respectively show the optical arrangements, optical paths, and the like of the corresponding first to fourth embodiments. Reference Examples 1 and 2 (RX1 and RX2) are numerical examples corresponding to the refractive optical device DW described above. Reference Example 1 is a wide-angle lens system for far infrared rays, and Reference Example 2 is a wide-angle lens system for middle infrared rays. . Lens configuration diagrams (FIGS. 17 and 19) showing specific examples of the reflective optical device DW respectively show the lens arrangement, the lens cross-sectional shape, and the like of Reference Examples 1 and 2 (RX1 and RX2).
各実施例のコンストラクションデータとして、面データ，スペック，ＸＹ多項式面データ及び偏心データを示す。また、表１に各条件式の対応データ及び関連データを各実施例について示す。面データ中、ｉ（ｉ＝１，２，３，４）は反射面番号であり（第ｉ反射面Ｓｉ：物体側から数えてｉ番目の反射面）、面番号ｉの欄において、ＯＢは物面、ＳＴは絞り、ＩＭ０は中間像、ＳＴ０は絞り像、ＩＭは像面（光学像）である。また、ｒは近軸曲率半径（ｍｍ）であり、ｄは面間隔である。ただし、物体距離以外の面間隔ｄは偏心データとして記載する。偏心データは光学面の配置を示しており、面データとＸＹ多項式面データは光学面の主に形状を示している。 As construction data of each embodiment, surface data, specifications, XY polynomial surface data and eccentricity data are shown. Table 1 shows correspondence data and related data of each conditional expression for each example. In the surface data, i (i = 1, 2, 3, 4) is a reflection surface number (i-th reflection surface Si: i-th reflection surface counted from the object side). In the field of surface number i, OB is The object surface, ST is a stop, IM0 is an intermediate image, ST0 is a stop image, and IM is an image plane (optical image). R is a paraxial radius of curvature (mm), and d is a surface interval. However, the surface interval d other than the object distance is described as eccentricity data. The decentration data indicates the arrangement of the optical surface, and the surface data and the XY polynomial surface data mainly indicate the shape of the optical surface.
各実施例（ＥＸ１〜４）の光学面の配置は、偏心データ中の面頂点座標（ｘ，ｙ，ｚ）と回転角度（Ｘ軸周り回転角度，Ｙ軸周り回転角度，Ｚ軸周り回転角度）でそれぞれ特定される。光学面の面頂点座標は、その面頂点をローカルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の原点として、グローバルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）におけるローカルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の原点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）＝（Ｘ軸平行偏心，Ｙ軸平行偏心，Ｚ軸平行偏心）で表されており（単位：ｍｍ）、その面頂点を中心とするＸ軸回り，Ｙ軸周り，Ｚ軸周りの回転角度で各光学面の傾きが表されている（単位：°；Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の正方向に対して反時計回りがＸ，Ｙ，Ｚ回転の回転角度の正方向である。）。ただし、座標系はすべて右手系で定義されており、グローバルな直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）は絞りＳＴのローカルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）と一致した絶対座標系になっている。また、Ｘ方向，Ｙ方向，Ｚ方向は、光学面の面頂点を原点とし、かつ、面頂点での法線をＺ軸とする直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における座標軸方向であり、座標軸周りの回転角度の基準方向（つまり回転前の座標軸方向）は直交座標系（ｘ，ｙ，ｚ）における座標軸方向（ｘ方向，ｙ方向，ｚ方向）である。 The arrangement of the optical surfaces in each of the examples (EX1 to EX4) is as follows: surface vertex coordinates (x, y, z) and rotation angle (rotation angle around the X axis, rotation angle around the Y axis, rotation angle around the Z axis) in the eccentricity data. ) Respectively. The surface vertex coordinates of the optical surface are determined based on the local orthogonal coordinate system (X, Y, z) in the global orthogonal coordinate system (x, y, z) using the surface vertex as the origin of the local orthogonal coordinate system (X, Y, Z). , Z) origin coordinates (x, y, z) = (X-axis parallel eccentricity, Y-axis parallel eccentricity, Z-axis parallel eccentricity) (unit: mm). The inclination of each optical surface is expressed by rotation angles about the axis, the Y axis, and the Z axis (unit: °; counterclockwise rotation with respect to the positive directions of the X, Y, and Z axes is X, Y, Z) This is the positive direction of the rotation angle.) However, the coordinate systems are all defined by the right-handed system, and the global orthogonal coordinate system (x, y, z) is an absolute coordinate system that matches the local orthogonal coordinate system (X, Y, Z) of the aperture stop ST. ing. The X direction, the Y direction, and the Z direction are coordinate axis directions in an orthogonal coordinate system (X, Y, Z) in which the surface vertex of the optical surface is the origin and the normal line at the surface vertex is the Z axis, The reference direction of the rotation angle around the coordinate axis (that is, the coordinate axis direction before rotation) is the coordinate axis direction (x direction, y direction, z direction) in the orthogonal coordinate system (x, y, z).
なお、各実施例（ＥＸ１〜４）では、各反射面Ｓ１〜Ｓ４の面頂点を中央主光線ＣＲ（センサー面ＳＳの中央に結像する中央光束の主光線）が通るように配置している。しかし、面頂点のｙ座標及びｚ座標の移動と、ＸＹ多項式面のＹについて奇数次係数を含む項の置き換えと、は同等とみなすことができる。同様に、Ｘ軸周りの回転はＹについての１次係数を含む項の置き換えと同等とみなすことができる。このため、各反射面Ｓ１〜Ｓ４の偏向角及び光学全長が同じであれば、偏心データ及び面形状データが異なっていても同等の光学系とみなすことができる。 In each of the embodiments (EX1 to EX4), the central principal ray CR (the principal ray of the central light beam formed at the center of the sensor surface SS) passes through the surface vertices of the reflecting surfaces S1 to S4. . However, the movement of the y-coordinate and z-coordinate of the surface vertex can be regarded as equivalent to the replacement of the term including odd-order coefficients for Y of the XY polynomial surface. Similarly, rotation around the X axis can be considered equivalent to replacing a term containing a first order coefficient for Y. For this reason, as long as the deflection angles and optical total lengths of the reflecting surfaces S1 to S4 are the same, even if the decentration data and the surface shape data are different, they can be regarded as equivalent optical systems.
反射面番号に＊が付された面は回転対称軸を持たない非球面（ＸＹ多項式面）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（ＦＳ）で定義される。ＸＹ多項式面データとして、非球面係数を示す。なお、各実施例のＸＹ多項式面データにおいて表記の無い項の係数と円錐定数Ｋは０であり、すべてのデータに関してＥ−ｎ＝×１０-nである。
Ｚ＝（Ｃ０・ｈ2）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）・Ｃ０2・ｈ2｝］＋Σ（Ｘm・Ｙn・ＡｍＢｎ） …（ＦＳ）
ただし、式（ＦＳ）中、
ｈ：Ｚ軸に対して垂直な方向の高さ（ｈ2＝Ｘ2＋Ｙ2）、
Ｚ：高さｈの位置でのＺ軸方向の変位量（面頂点基準）、
Ｃ０：面頂点での曲率（＝１／ｒ）、
Ｋ：円錐定数、
ＡｍＢｎ：ｍ次のＸとｎ次のＹの非球面係数（Σはｍとｎについて１次から∞次の総和を表す。）、
である。
The surface with * in the reflection surface number is an aspheric surface (XY polynomial surface) having no rotational symmetry axis, and the surface shape is a local orthogonal coordinate system (X, Y, Z) having the surface vertex as the origin. It is defined by the following formula (FS) used. An aspheric coefficient is shown as XY polynomial surface data. It should be noted that the coefficient of the term and the conic constant K not described in the XY polynomial surface data of each embodiment are 0, and E−n = × 10 −n for all data.
Z = (C0 · h 2 ) / [1 + √ {1− (1 + K) · C0 2 · h 2 }] + Σ (X m · Y n · AmBn) (FS)
However, in the formula (FS),
h: height in the direction perpendicular to the Z axis (h 2 = X 2 + Y 2 ),
Z: Displacement amount in the Z-axis direction at the position of height h (based on the surface vertex),
C0: curvature at the surface vertex (= 1 / r),
K: conic constant,
AmBn: m-order X and n-order Y aspherical coefficients (Σ represents the sum of 1st order to ∞th order for m and n),
It is.
各実施例（ＥＸ１〜４）のスペックとして、設計波長（ｎｍ）と、Ｘ，Ｙ方向の全系の焦点距離（ｍｍ）と、Ｘ，Ｙ方向のＦナンバー（Ｆｎｏ）と、光学全長（ｍｍ）と、Ｘ，Ｙ方向の半画角（°；ωＸ，ωＹ）と、対角全画角（°，２ω）と、絞りＳＴから中間像ＩＭ０までの光学距離（ｍｍ）と、センサー面ＳＳへの中央主光線ＣＲの入射角度（面法線基準，°）を示す。なお、全系の焦点距離はマイナスの値を取っているが、これは中間像ＩＭ０を形成してからセンサー面ＳＳで結像することを示している。 As specifications of each example (EX1 to EX4), the design wavelength (nm), the focal length (mm) of the entire system in the X and Y directions, the F number (Fno) in the X and Y directions, and the optical total length (mm) ), Half field angles (°; ωX, ωY) in X and Y directions, diagonal full field angles (°, 2ω), optical distance (mm) from the stop ST to the intermediate image IM0, and sensor surface SS The angle of incidence of the central chief ray CR on the surface (plane normal reference, °) is shown. The focal length of the entire system takes a negative value, which indicates that an image is formed on the sensor surface SS after the intermediate image IM0 is formed.
実施例１〜４では、ＦナンバーがＸ方向とＹ方向とで異なっており、Ｙ方向が１．３１７〜１．２７３、Ｘ方向が１．３２６〜１．２９６となっている。ＹＺ平面内で偏心させているので、ＹＺ平面内でのＦナンバーを明るくすることは難しく、そのために条件式（４）で規定する最後の反射面Ｓ４の偏向角がポイントになる。 In Examples 1 to 4, the F number is different between the X direction and the Y direction, the Y direction is 1.317 to 1.273, and the X direction is 1.326 to 1.296. Since it is decentered in the YZ plane, it is difficult to increase the F number in the YZ plane, and the deflection angle of the last reflecting surface S4 defined by the conditional expression (4) is a point.
図２，図３；図６，図７；図１０，図１１；図１４，図１５は、実施例１〜４（ＥＸ１〜４）にそれぞれ対応する横収差図（波長１２０００．００ｎｍ）である。図２，図６，図１０，図１４において、（Ａ），（Ｆ）は（５０％，０％）、（Ｂ），（Ｇ）は（５０％，１００％）、（Ｃ），（Ｈ）は（０％，−１００％）、（Ｄ），（Ｉ）は（０％，１００％）、（Ｅ），（Ｊ）は（０％，０％）の画角（Ｘ，Ｙ）に対する横収差をそれぞれ示しており、（Ａ）〜（Ｅ）はタンジェンシャル光束（Ｔ）での横収差、（Ｆ）〜（Ｊ）はサジタル光束（Ｓ）での横収差をそれぞれ示している。図３，図７，図１１，図１５において、（Ａ），（Ｅ）は（１００％，−１００％）、（Ｂ），（Ｆ）は（１００％，０％）、（Ｃ），（Ｇ）は（１００％，１００％）、（Ｄ），（Ｈ）は（５０％，−１００％）の画角（Ｘ，Ｙ）に対する横収差をそれぞれ示しており、（Ａ）〜（Ｄ）はタンジェンシャル光束（Ｔ）での横収差、（Ｅ）〜（Ｈ）はサジタル光束（Ｓ）での横収差をそれぞれ示している。 FIGS. 2 and 3; FIGS. 6 and 7; FIGS. 10 and 11; FIGS. 14 and 15 are lateral aberration diagrams (wavelength 12000.00 nm) corresponding to Examples 1 to 4 (EX1 to EX4), respectively. . 2, 6, 10, and 14, (A) and (F) are (50%, 0%), (B) and (G) are (50%, 100%), (C), ( (H) is (0%, -100%), (D), (I) is (0%, 100%), (E), (J) is (0%, 0%). ), (A) to (E) are the lateral aberrations in the tangential beam (T), and (F) to (J) are the lateral aberrations in the sagittal beam (S). Yes. 3, 7, 11, and 15, (A) and (E) are (100%, -100%), (B) and (F) are (100%, 0%), (C), (G) shows lateral aberration with respect to the angle of view (X, Y) of (100%, 100%), and (D), (H) respectively (50%, -100%). D) shows transverse aberration with the tangential beam (T), and (E) to (H) show transverse aberration with the sagittal beam (S).
各実施例（ＥＸ１〜４）では、パワー（パワー：焦点距離の逆数で定義される量）を有する光学面がすべて反射面であるため、色収差は発生しない。したがって、光学性能を示す横収差図では、波長１２μｍに対する横収差を示しているが、ほかの波長に対しても結果は同じになる。また、ＹＺ平面内ですべての反射面Ｓ１〜Ｓ４が偏心しているため、回転対称な反射光学系ＯＴで示される球面収差や像面湾曲を表示することができない。このため、Ｘ座標のプラス側９ポジションの画角（Ｘ，Ｙ）に対して横収差を示している。 In each of the examples (EX1 to EX4), since all optical surfaces having power (power: an amount defined by the reciprocal of the focal length) are reflection surfaces, chromatic aberration does not occur. Therefore, the lateral aberration diagram showing the optical performance shows the lateral aberration with respect to the wavelength of 12 μm, but the results are the same for other wavelengths. Further, since all the reflecting surfaces S1 to S4 are decentered in the YZ plane, it is not possible to display spherical aberration and curvature of field shown by the rotationally symmetric reflecting optical system OT. For this reason, lateral aberration is shown with respect to the angle of view (X, Y) at 9 positions on the plus side of the X coordinate.
図４，図８，図１２，図１６は、実施例１〜４（ＥＸ１〜４）にそれぞれ対応する歪曲図であり、歪曲を格子状グラフで示している。歪曲図において、実線が各実施例の歪曲格子（Distortion Grid）であり、破線がアナモ比を考慮した理想像点の格子（歪曲無し）である。Ｘ方向が水平方向の像高(Horizontal FOV(Field Of View))であり、Ｙ方向が垂直方向の像高(Vertical FOV(Field Of View))である。 4, 8, 12, and 16 are distortion diagrams corresponding to Examples 1 to 4 (EX1 to EX4), respectively, and the distortion is shown in a lattice graph. In the distortion diagram, a solid line is a distortion grid of each example, and a broken line is a grid of ideal image points (no distortion) in consideration of the anamorphic ratio. The X direction is the horizontal image height (Horizontal FOV (Field Of View)), and the Y direction is the vertical image height (Vertical FOV (Field Of View)).
各参考例（ＲＸ１，２）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ｉ（ＯＢ：物面，ＳＴ：絞り，ＩＭ：像面），近軸曲率半径ｒ（ｍｍ），軸上面間隔ｄ（ｍｍ）を示す。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く、参考例１ではその値を示す。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、ゲルマニウム（Ｇｅ）＝４．００４、シリコン（Ｓｉ）＝３．４１８、硫化亜鉛（ＺｎＳ）＝２．２００、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）＝２．４０７等である。中赤外領域では波長４μｍに対する屈折率を代表的に示す場合が多い。しかし、参考例２では各気体に固有の吸収波長を使ってガス検知を行うシステムであるので、吸収波長付近の波長３．３μｍに対する屈折率を示す。 In the construction data of each reference example (RX1, 2), as surface data, in order from the left column, surface number i (OB: object surface, ST: aperture, IM: image surface), paraxial radius of curvature r (mm) , The shaft upper surface distance d (mm). The refractive index is the ratio of the traveling speed of light in the material to the vacuum, and is displayed for the d-line (587 nm) in the visible region. However, since this value has no meaning in the far-infrared region, the refractive index for a wavelength of 10 μm is often representatively shown in Reference Example 1, and this value is shown. For example, the refractive index at a wavelength of 10 μm of far-infrared optical materials used conventionally is germanium (Ge) = 4.004, silicon (Si) = 3.418, zinc sulfide (ZnS) = 2.200, selenium. Zinc halide (ZnSe) = 2.407 or the like. In the mid-infrared region, the refractive index for a wavelength of 4 μm is typically representative. However, since the reference example 2 is a system that performs gas detection using an absorption wavelength unique to each gas, the refractive index with respect to a wavelength of 3.3 μm near the absorption wavelength is shown.
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はｄ線での屈折率、ＮｆはＦ線での屈折率、ＮｃはＣ線での屈折率、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、参考例１では、分散の性質を表す値として、式：ν＝（Ｎ１０−１）／（Ｎ８−Ｎ１２）で表される値νを用いている（Ｎ８：波長８μｍでの屈折率、Ｎ１０：波長１０μｍでの屈折率、Ｎ１２：波長１２μｍでの屈折率）。この値ν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赤外線用光学材料の分散は、Ｇｅ＝１２５０程度、Ｓｉ＝１８６０、ＺｎＳ＝２３（色消しに使う。）、ＺｎＳｅ＝５７（色消しに使う。）等である。 As a value representing the nature of dispersion, the Abbe number νd of d-line is used for visible light. This Abbe number is expressed by νd = (Nd−1) / (Nf−Nc) (where Nd is the refractive index at the d-line, Nf is the refractive index at the F-line, and Nc is the refractive index at the C-line. Rate.). However, since this value has no meaning in the far-infrared region, in Reference Example 1, the value ν represented by the formula: ν = (N10-1) / (N8−N12) is used as a value representing the dispersion property. (N8: refractive index at a wavelength of 8 μm, N10: refractive index at a wavelength of 10 μm, N12: refractive index at a wavelength of 12 μm). The larger the value ν, the smaller the difference in refractive index due to color, and the smaller the dispersion. For example, dispersions of infrared optical materials conventionally used are Ge = 1250, Si = 1860, ZnS = 23 (used for achromatic), ZnSe = 57 (used for achromatic), and the like.
中赤外領域では、波長４μｍに対する波長３μｍ及び５μｍの屈折率を使って分散を表す場合が多い。しかし、参考例２では、中赤外領域における各気体に固有の吸収波長付近のみを使用するので、波長３．３μｍに対する３．２μｍ及び３．４μｍの屈折率を表記することで分散の代用として使用する。つまり、参考例２に用いられている硝材：シリコン（Ｓｉ）について、波長（ｎｍ）＝３４００．００，３３００．００，３２００．００に対する屈折率をそれぞれ示す。なお、参考例１，２において、像面ＩＭの前の平板ＰＴは画像センサーＧＷの保護板である。 In the mid-infrared region, dispersion is often expressed using refractive indexes of 3 μm and 5 μm for a wavelength of 4 μm. However, in Reference Example 2, only the vicinity of the absorption wavelength specific to each gas in the mid-infrared region is used, so that the refractive index of 3.2 μm and 3.4 μm with respect to the wavelength of 3.3 μm is expressed as a substitute for dispersion. use. That is, the refractive index with respect to wavelength (nm) = 3400.00, 3300.00, 3200.00 is shown for the glass material: silicon (Si) used in Reference Example 2, respectively. In Reference Examples 1 and 2, the flat plate PT in front of the image plane IM is a protective plate of the image sensor GW.
各参考例（ＲＸ１，２）において面番号ｉに＊が付された面は光軸ＡＸに対し回転対称な非球面であり、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＝（Ｃ０・ｈ2）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）・Ｃ０2・ｈ2｝］＋Σ（Ａｊ・ｈj） …（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Ｚ軸（光軸ＡＸ）方向の変位量（面頂点基準）、
Ｃ０：面頂点での曲率（＝１／ｒ）、
Ｋ：円錐定数、
Ａｊ：ｊ次の非球面係数（Σはｊについて４次から∞次の総和を表す。）、
である。
In each reference example (RX1, 2), the surface with the surface number i marked with * is an aspheric surface rotationally symmetric with respect to the optical axis AX, and the surface shape is a local orthogonal coordinate system (X , Y, Z) is defined by the following formula (AS). As aspheric data, an aspheric coefficient or the like is shown. It should be noted that the coefficient of the term not described in the aspherical data of each example is 0, and E−n = × 10 −n for all data.
Z = (C0 · h 2 ) / [1 + √ {1− (1 + K) · C0 2 · h 2 }] + Σ (Aj · h j ) (AS)
However,
h: height in a direction perpendicular to the Z axis (optical axis AX) (h 2 = X 2 + Y 2 ),
Z: Displacement amount in the Z-axis (optical axis AX) direction at the position of height h (on the surface apex basis),
C0: curvature at the surface vertex (= 1 / r),
K: conic constant,
Aj: j-order aspheric coefficient (Σ represents the sum of the fourth to ∞ orders for j),
It is.
各参考例（ＲＸ１，２）のスペックとして、設計波長（ｎｍ）と、全系の焦点距離（ｍｍ）と、Ｆナンバー（ＦＮＯ）と、全長（ｍｍ）と、半画角ω（°）と、水平全画角２ωＸを示す。 As specifications of each reference example (RX1, 2), design wavelength (nm), focal length (mm) of the entire system, F number (FNO), full length (mm), half angle of view ω (°) , The horizontal full field angle 2ωX is shown.
図１８，図２０は、参考例１，２（ＲＸ１，２）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、球面収差量を近軸像面からの光軸ＡＸ方向のズレ量（単位：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。図１８（Ａ）では、設計波長（評価波長）１００００ｎｍにおける球面収差量を実線で示しており、波長８０００ｎｍにおける球面収差量を一点鎖線で示しており、波長１２０００ｎｍにおける球面収差量を破線で示している。図２０（Ａ）では、設計波長（評価波長）３３００ｎｍにおける球面収差量を実線で示しており、波長３２００ｎｍにおける球面収差量を一点鎖線で示しており、波長３４００ｎｍにおける球面収差量を破線で示している。非点収差図において、破線Ｔは設計波長におけるタンジェンシャル像面、実線Ｓは設計波長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（単位：ｍｍ）で表しており、縦軸は像高（ＩＭＧ ＨＴ，単位：ｍｍ）を表している。歪曲収差図において、横軸は設計波長における歪曲（％）を表しており、縦軸は像高（ＩＭＧ ＨＴ，単位：ｍｍ）を表している。 18 and 20 are aberration diagrams corresponding to Reference Examples 1 and 2 (RX1 and RX2), respectively, (A) is a spherical aberration diagram, (B) is an astigmatism diagram, and (C) is a distortion aberration diagram. It is. In the spherical aberration diagram, the amount of spherical aberration is represented by the amount of deviation (unit: mm) in the optical axis AX direction from the paraxial image plane, and the vertical axis indicates the height of incidence on the pupil normalized by its maximum height. Value (ie, relative pupil height). In FIG. 18A, the spherical aberration amount at the design wavelength (evaluation wavelength) of 10000 nm is indicated by a solid line, the spherical aberration amount at a wavelength of 8000 nm is indicated by a one-dot chain line, and the spherical aberration amount at a wavelength of 12000 nm is indicated by a broken line. Yes. In FIG. 20A, the spherical aberration amount at the design wavelength (evaluation wavelength) of 3300 nm is indicated by a solid line, the spherical aberration amount at a wavelength of 3200 nm is indicated by a one-dot chain line, and the spherical aberration amount at a wavelength of 3400 nm is indicated by a broken line. Yes. In the astigmatism diagram, the broken line T represents the tangential image surface at the design wavelength, and the solid line S represents the sagittal image surface at the design wavelength in terms of the deviation (unit: mm) in the optical axis AX direction from the paraxial image surface. The vertical axis represents the image height (IMG HT, unit: mm). In the distortion diagram, the horizontal axis represents distortion (%) at the design wavelength, and the vertical axis represents image height (IMG HT, unit: mm).
参考例１の遠赤外線用広角レンズ系は、遠赤外線画像を使ったセキュリティシステムに使用可能な遠赤外線用の屈折光学系（広角光学系）ＯＷの数値例であり、水平全画角２ωＸ：９０°となっている。回転対称な屈折光学系ＯＷなので、通常の球面収差，像面湾曲，歪曲収差を、設計波長１０μｍについて示している。参考例２の中赤外線用広角レンズ系は、ガス検知システムに使用可能な中赤外線用の屈折光学系（広角光学系）ＯＷの数値例であり、水平全画角２ωＸ：２４°となっている。回転対称な屈折光学系ＯＷなので、通常の球面収差，像面湾曲，歪曲収差を、設計波長３．３μｍについて示している。 The far-infrared wide-angle lens system of Reference Example 1 is a numerical example of a far-infrared refractive optical system (wide-angle optical system) OW that can be used in a security system using far-infrared images, and has a horizontal full field angle of 2ωX: 90. It is °. Since it is a rotationally symmetric refractive optical system OW, normal spherical aberration, curvature of field, and distortion are shown for a design wavelength of 10 μm. The wide-angle lens system for mid-infrared of Reference Example 2 is a numerical example of a refractive optical system (wide-angle optical system) OW for mid-infrared that can be used in a gas detection system, and has a horizontal total angle of view 2ωX: 24 °. . Since it is a rotationally symmetric refractive optical system OW, normal spherical aberration, curvature of field, and distortion are shown for a design wavelength of 3.3 μm.
実施例１
単位：mm
面データ
i r d
OB: INFINITY INFINITY
ST: INFINITY 偏心データ参照
1*: -100.14090 偏心データ参照(第１反射面Ｓ１)
2*: 60.86147 偏心データ参照(第２反射面Ｓ２)
IM0: INFINITY 偏心データ参照
3*: -130.89573 偏心データ参照(第３反射面Ｓ３)
4*: 63.96635 偏心データ参照(第４反射面Ｓ４)
ST0: INFINITY 偏心データ参照
IM: INFINITY
Example 1
Unit: mm
Surface data
ird
OB: INFINITY INFINITY
ST: Refer to INFINITY eccentricity data
1 *: -100.14090 Refer to the eccentricity data (first reflective surface S1)
2 *: 60.86147 Eccentric data reference (second reflecting surface S2)
IM0: INFINITY Refer to eccentricity data
3 *: -130.89573 Eccentric data reference (3rd reflective surface S3)
4 *: 63.96635 Refer to eccentricity data (4th reflective surface S4)
ST0: INFINITY Refer to eccentricity data
IM: INFINITY
スペック
設計波長 3000〜12000nm
焦点距離 -23.600(X), -23.600(Y)
Fno 1.326(X), 1.317(Y)
光学全長 238.26
半画角 8.500°(ωX), 6.400°(ωY)
対角全画角 21°(2ω)
絞りＳＴから中間像ＩＭ０までの光学距離 93.90
センサー面ＳＳへの中央主光線ＣＲの入射角度（面法線基準） +3°
Spec design wavelength 3000-12000nm
Focal length -23.600 (X), -23.600 (Y)
Fno 1.326 (X), 1.317 (Y)
Optical total length 238.26
Half angle of view 8.500 ° (ωX), 6.400 ° (ωY)
Full diagonal angle of view 21 ° (2ω)
Optical distance from aperture stop ST to intermediate image IM0 93.90
Incident angle of central chief ray CR to sensor surface SS (surface normal reference) + 3 °
XY多項式面データ:i=1*
B1: 7.2370E-03
A2: -5.4458E-04
B2: 2.6655E-03
A2B1: 5.9099E-05
B3: -3.0936E-05
A4: -6.8016E-07
A2B2: -6.6986E-07
B4: -1.9721E-06
A4B1: 2.7601E-08
A2B3: -4.3344E-08
B5: -1.1597E-08
A6: -1.2412E-09
A4B2: 9.7558E-10
A2B4: 2.5420E-09
B6: 1.7065E-10
A6B1: -1.3791E-10
A4B3: -3.0482E-11
A2B5: 5.4139E-12
B7: -2.1623E-12
A8: -1.6632E-12
A6B2: -8.9718E-13
A4B4: -5.4222E-12
A2B6: -6.8835E-12
B8: -8.6240E-14
XY polynomial surface data: i = 1 *
B1: 7.2370E-03
A2: -5.4458E-04
B2: 2.6655E-03
A2B1: 5.9099E-05
B3: -3.0936E-05
A4: -6.8016E-07
A2B2: -6.6986E-07
B4: -1.9721E-06
A4B1: 2.7601E-08
A2B3: -4.3344E-08
B5: -1.1597E-08
A6: -1.2412E-09
A4B2: 9.7558E-10
A2B4: 2.5420E-09
B6: 1.7065E-10
A6B1: -1.3791E-10
A4B3: -3.0482E-11
A2B5: 5.4139E-12
B7: -2.1623E-12
A8: -1.6632E-12
A6B2: -8.9718E-13
A4B4: -5.4222E-12
A2B6: -6.8835E-12
B8: -8.6240E-14
XY多項式面データ:i=2*
B1: -3.2364E-02
A2: 9.3012E-04
B2: -3.4681E-03
A2B1: -3.9189E-05
B3: -3.9299E-05
A4: -2.1575E-06
A2B2: -6.6414E-07
B4: -3.0706E-06
A4B1: 2.5730E-07
A2B3: -1.5473E-08
B5: -8.1441E-08
A6: -5.7192E-09
A4B2: -1.4720E-08
A2B4: 7.5141E-10
B6: -4.7555E-09
XY polynomial surface data: i = 2 *
B1: -3.2364E-02
A2: 9.3012E-04
B2: -3.4681E-03
A2B1: -3.9189E-05
B3: -3.9299E-05
A4: -2.1575E-06
A2B2: -6.6414E-07
B4: -3.0706E-06
A4B1: 2.5730E-07
A2B3: -1.5473E-08
B5: -8.1441E-08
A6: -5.7192E-09
A4B2: -1.4720E-08
A2B4: 7.5141E-10
B6: -4.7555E-09
XY多項式面データ:i=3*
B1: -4.6964E-01
A2: 5.9341E-04
B2: 8.5086E-03
A2B1: -2.9868E-05
B3: -8.9264E-05
A4: 4.1490E-07
A2B2: 1.7351E-06
B4: 4.5216E-07
A4B1: 1.8410E-09
A2B3: 1.7975E-08
B5: -1.3414E-08
A6: -8.4565E-11
A4B2: 3.6612E-10
A2B4: 2.8953E-09
B6: 1.8469E-09
A6B1: 3.0225E-12
A4B3: 1.0390E-11
A2B5: -3.2635E-11
B7: -6.0317E-11
A8: 5.3703E-14
A6B2: 5.5608E-13
A4B4: 3.3048E-13
A2B6: -3.5737E-12
B8: -2.4319E-12
XY polynomial surface data: i = 3 *
B1: -4.6964E-01
A2: 5.9341E-04
B2: 8.5086E-03
A2B1: -2.9868E-05
B3: -8.9264E-05
A4: 4.1490E-07
A2B2: 1.7351E-06
B4: 4.5216E-07
A4B1: 1.8410E-09
A2B3: 1.7975E-08
B5: -1.3414E-08
A6: -8.4565E-11
A4B2: 3.6612E-10
A2B4: 2.8953E-09
B6: 1.8469E-09
A6B1: 3.0225E-12
A4B3: 1.0390E-11
A2B5: -3.2635E-11
B7: -6.0317E-11
A8: 5.3703E-14
A6B2: 5.5608E-13
A4B4: 3.3048E-13
A2B6: -3.5737E-12
B8: -2.4319E-12
XY多項式面データ:i=4*
B1: 1.7533E-01
A2: -1.9105E-03
B2: 1.8171E-04
A2B1: 2.2888E-05
B3: 1.5839E-05
A4: -2.3409E-07
A2B2: -5.7983E-09
B4: 2.1603E-07
A4B1: 2.2557E-09
A2B3: 4.9950E-09
B5: 1.7347E-09
A6: -4.9567E-11
A4B2: -1.8352E-11
A2B4: 6.7368E-11
B6: 3.5761E-11
A6B1: 1.3596E-12
A4B3: 2.0063E-12
A2B5: 4.5714E-13
B7: -3.0604E-13
A8: -6.8812E-15
A6B2: 1.7959E-14
A4B4: 6.8818E-14
A2B6: 1.2214E-13
B8: 6.4279E-14
XY polynomial surface data: i = 4 *
B1: 1.7533E-01
A2: -1.9105E-03
B2: 1.8171E-04
A2B1: 2.2888E-05
B3: 1.5839E-05
A4: -2.3409E-07
A2B2: -5.7983E-09
B4: 2.1603E-07
A4B1: 2.2557E-09
A2B3: 4.9950E-09
B5: 1.7347E-09
A6: -4.9567E-11
A4B2: -1.8352E-11
A2B4: 6.7368E-11
B6: 3.5761E-11
A6B1: 1.3596E-12
A4B3: 2.0063E-12
A2B5: 4.5714E-13
B7: -3.0604E-13
A8: -6.8812E-15
A6B2: 1.7959E-14
A4B4: 6.8818E-14
A2B6: 1.2214E-13
B8: 6.4279E-14
偏心データ:i=1(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: 0.000007
Z軸平行偏心: 41.085256
X軸周り回転: -19.677297
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 1 (diaphragm surface reference global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y axis parallel eccentricity: 0.000007
Z-axis parallel eccentricity: 41.085256
Rotation around X axis: -19.677297
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:i=2(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: 18.077974
Z軸平行偏心: 19.680643
X軸周り回転: -64.939315
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 2 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y axis parallel eccentricity: 18.077974
Z-axis parallel eccentricity: 19.680643
Rotate around X axis: -64.939315
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:IM0(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -6.654935
Z軸平行偏心: 21.415624
X軸周り回転: -85.987358
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentricity data: IM0 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: -6.654935
Z-axis parallel eccentricity: 21.415624
Rotate around X axis: -85.987358
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:i=3(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -52.247579
Z軸平行偏心: 24.613880
X軸周り回転: -80.827953
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 3 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: -52.247579
Z-axis parallel eccentricity: 24.613880
Rotation around X axis: -80.827953
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:i=4(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -36.075799
Z軸平行偏心: -9.512866
X軸周り回転: 3.894833
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 4 (diaphragm surface reference global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y axis parallel eccentricity: -36.075799
Z-axis parallel eccentricity: -9.512866
Rotate around X axis: 3.894833
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:ST0(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -29.907022
Z軸平行偏心: 16.672959
X軸周り回転: 10.255842
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentricity data: ST0 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: -29.907022
Z-axis parallel eccentricity: 16.672959
Rotate around X axis: 10.255842
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:IM (絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -22.112710
Z軸平行偏心: 49.759102
X軸周り回転: 10.255842
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentricity data: IM (diaphragm surface reference global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: -22.112710
Z-axis parallel eccentricity: 49.759102
Rotate around X axis: 10.255842
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
実施例２
単位：mm
面データ
i r d
OB: INFINITY INFINITY
ST: INFINITY 偏心データ参照
1*: -105.04129 偏心データ参照(第１反射面Ｓ１)
2*: 75.07433 偏心データ参照(第２反射面Ｓ２)
IM0: INFINITY 偏心データ参照
3*: -166.62204 偏心データ参照(第３反射面Ｓ３)
4*: 79.71076 偏心データ参照(第４反射面Ｓ４)
ST0: INFINITY 偏心データ参照
IM: INFINITY
Example 2
Unit: mm
Surface data
ird
OB: INFINITY INFINITY
ST: Refer to INFINITY eccentricity data
1 *: -105.04129 Eccentric data reference (first reflective surface S1)
2 *: 75.07433 Refer to the eccentricity data (second reflecting surface S2)
IM0: INFINITY Refer to eccentricity data
3 *: -166.62204 Eccentric data reference (3rd reflective surface S3)
4 *: 79.71076 Refer to eccentricity data (4th reflective surface S4)
ST0: INFINITY Refer to eccentricity data
IM: INFINITY
スペック
設計波長 3000〜12000nm
焦点距離 -29.500(X), -29.500(Y)
Fno 1.318(X), 1.300(Y)
光学全長 297.41
半画角 6.818°(ωX), 5.128°(ωY)
対角全画角 17°(2ω)
絞りＳＴから中間像ＩＭ０までの光学距離 127.73
センサー面ＳＳへの中央主光線ＣＲの入射角度（面法線基準） +3°
Spec design wavelength 3000-12000nm
Focal length -29.500 (X), -29.500 (Y)
Fno 1.318 (X), 1.300 (Y)
Optical total length 297.41
Half angle of view 6.818 ° (ωX), 5.128 ° (ωY)
Full angle of view 17 ° (2ω)
Optical distance from aperture stop ST to intermediate image IM0 127.73
Incident angle of central chief ray CR to sensor surface SS (surface normal reference) + 3 °
XY多項式面データ:i=1*
B1: -5.9208E-01
A2: -2.0089E-04
B2: 3.1701E-03
A2B1: 6.9196E-05
B3: -5.7101E-06
A4: -2.9188E-07
A2B2: 6.7174E-07
B4: -1.3215E-06
A4B1: 8.8389E-09
A2B3: -1.2005E-08
B5: -1.0706E-08
A6: -1.5649E-10
A4B2: 6.4709E-10
A2B4: 2.7537E-09
B6: -2.5403E-09
A6B1: -5.4903E-11
A4B3: -8.1534E-11
A2B5: -6.9768E-11
B7: -4.2063E-11
A8: -5.3786E-13
A6B2: -3.0234E-12
A4B4: -7.3699E-12
A2B6: -8.4541E-12
B8: 3.0789E-12
XY polynomial surface data: i = 1 *
B1: -5.9208E-01
A2: -2.0089E-04
B2: 3.1701E-03
A2B1: 6.9196E-05
B3: -5.7101E-06
A4: -2.9188E-07
A2B2: 6.7174E-07
B4: -1.3215E-06
A4B1: 8.8389E-09
A2B3: -1.2005E-08
B5: -1.0706E-08
A6: -1.5649E-10
A4B2: 6.4709E-10
A2B4: 2.7537E-09
B6: -2.5403E-09
A6B1: -5.4903E-11
A4B3: -8.1534E-11
A2B5: -6.9768E-11
B7: -4.2063E-11
A8: -5.3786E-13
A6B2: -3.0234E-12
A4B4: -7.3699E-12
A2B6: -8.4541E-12
B8: 3.0789E-12
XY多項式面データ:i=2*
B1: -4.1656E-02
A2: 2.4397E-04
B2: -2.6420E-03
A2B1: -1.2911E-05
B3: -1.0571E-05
A4: -1.4438E-06
A2B2: 9.4826E-08
B4: -6.4473E-07
A4B1: 1.1040E-07
A2B3: 9.6818E-09
B5: -5.4133E-09
A6: -1.7689E-09
A4B2: -5.1396E-09
A2B4: 3.7002E-11
B6: -1.3380E-09
XY polynomial surface data: i = 2 *
B1: -4.1656E-02
A2: 2.4397E-04
B2: -2.6420E-03
A2B1: -1.2911E-05
B3: -1.0571E-05
A4: -1.4438E-06
A2B2: 9.4826E-08
B4: -6.4473E-07
A4B1: 1.1040E-07
A2B3: 9.6818E-09
B5: -5.4133E-09
A6: -1.7689E-09
A4B2: -5.1396E-09
A2B4: 3.7002E-11
B6: -1.3380E-09
XY多項式面データ:i=3*
B1: -4.5536E-01
A2: 5.1022E-04
B2: 8.4604E-03
A2B1: -2.9259E-05
B3: -1.1545E-04
A4: 2.1316E-07
A2B2: 1.5481E-06
B4: 1.5292E-06
A4B1: -1.1656E-09
A2B3: -1.6690E-10
B5: -1.8301E-08
A6: -1.3176E-11
A4B2: 7.9239E-11
A2B4: 5.7610E-10
B6: -1.1758E-09
A6B1: 1.8232E-12
A4B3: 3.1370E-12
A2B5: -3.6223E-12
B7: -2.2226E-11
A8: 1.0053E-14
A6B2: 1.2388E-13
A4B4: 7.8069E-13
A2B6: -1.7010E-13
B8: 1.6112E-12
XY polynomial surface data: i = 3 *
B1: -4.5536E-01
A2: 5.1022E-04
B2: 8.4604E-03
A2B1: -2.9259E-05
B3: -1.1545E-04
A4: 2.1316E-07
A2B2: 1.5481E-06
B4: 1.5292E-06
A4B1: -1.1656E-09
A2B3: -1.6690E-10
B5: -1.8301E-08
A6: -1.3176E-11
A4B2: 7.9239E-11
A2B4: 5.7610E-10
B6: -1.1758E-09
A6B1: 1.8232E-12
A4B3: 3.1370E-12
A2B5: -3.6223E-12
B7: -2.2226E-11
A8: 1.0053E-14
A6B2: 1.2388E-13
A4B4: 7.8069E-13
A2B6: -1.7010E-13
B8: 1.6112E-12
XY多項式面データ:i=4*
B1: 2.2496E-01
A2: -1.3709E-03
B2: 7.0603E-04
A2B1: 1.7015E-05
B3: 1.4535E-05
A4: -1.1760E-07
A2B2: 1.0337E-07
B4: 2.0804E-07
A4B1: 1.3288E-09
A2B3: 3.2643E-09
B5: 1.5737E-09
A6: -1.2724E-11
A4B2: 1.2827E-11
A2B4: 5.5455E-11
B6: 2.7996E-11
A6B1: 4.9467E-13
A4B3: 1.0831E-12
A2B5: 9.6018E-13
B7: 3.1090E-13
A8: -1.0975E-15
A6B2: 3.6210E-15
A4B4: 2.0954E-14
A2B6: 2.9043E-14
B8: 1.4756E-14
XY polynomial surface data: i = 4 *
B1: 2.2496E-01
A2: -1.3709E-03
B2: 7.0603E-04
A2B1: 1.7015E-05
B3: 1.4535E-05
A4: -1.1760E-07
A2B2: 1.0337E-07
B4: 2.0804E-07
A4B1: 1.3288E-09
A2B3: 3.2643E-09
B5: 1.5737E-09
A6: -1.2724E-11
A4B2: 1.2827E-11
A2B4: 5.5455E-11
B6: 2.7996E-11
A6B1: 4.9467E-13
A4B3: 1.0831E-12
A2B5: 9.6018E-13
B7: 3.1090E-13
A8: -1.0975E-15
A6B2: 3.6210E-15
A4B4: 2.0954E-14
A2B6: 2.9043E-14
B8: 1.4756E-14
偏心データ:i=1(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -0.000005
Z軸平行偏心: 51.700790
X軸周り回転: -50.232848
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 1 (diaphragm surface reference global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: -0.000005
Z-axis parallel eccentricity: 51.700790
Rotation around X axis: -50.232848
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:i=2(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: 22.321376
Z軸平行偏心: 24.339533
X軸周り回転: -64.964322
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 2 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: 22.321376
Z-axis parallel eccentricity: 24.339533
Rotate around X axis: -64.964322
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:IM0(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -18.295049
Z軸平行偏心: 27.215112
X軸周り回転: -85.950303
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentricity data: IM0 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: -18.295049
Z-axis parallel eccentricity: 27.215112
Rotate around X axis: -85.950303
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:i=3(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -66.190456
Z軸平行偏心: 30.606029
X軸周り回転: -80.835230
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 3 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: -66.190456
Z-axis parallel eccentricity: 30.606029
Rotation around X axis: -80.835230
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:i=4(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -44.814484
Z軸平行偏心: -11.793358
X軸周り回転: 5.090738
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 4 (diaphragm surface reference global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: -44.814484
Z-axis parallel eccentricity: -11.793358
Rotate around X axis: 5.090738
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:ST0(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -37.443463
Z軸平行偏心: 24.178524
X軸周り回転: 8.580203
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentricity data: ST0 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y axis parallel eccentricity: -37.443463
Z-axis parallel eccentricity: 24.178524
Rotation around X axis: 8.580203
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:IM (絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -29.923989
Z軸平行偏心: 60.874924
X軸周り回転: 8.580203
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentricity data: IM (diaphragm surface reference global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: -29.923989
Z-axis parallel eccentricity: 60.874924
Rotation around X axis: 8.580203
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
実施例３
単位：mm
面データ
i r d
OB: INFINITY INFINITY
ST: INFINITY 偏心データ参照
1*: -140.64055 偏心データ参照(第１反射面Ｓ１)
2*: 99.48215 偏心データ参照(第２反射面Ｓ２)
IM0: INFINITY 偏心データ参照
3*: -227.49664 偏心データ参照(第３反射面Ｓ３)
4*: 104.88284 偏心データ参照(第４反射面Ｓ４)
ST0: INFINITY 偏心データ参照
IM: INFINITY
Example 3
Unit: mm
Surface data
ird
OB: INFINITY INFINITY
ST: Refer to INFINITY eccentricity data
1 *: -140.64055 Eccentric data reference (first reflective surface S1)
2 *: 99.48215 Refer to eccentricity data (second reflecting surface S2)
IM0: INFINITY Refer to eccentricity data
3 *: -227.49664 Eccentric data reference (3rd reflective surface S3)
4 *: 104.88284 Eccentric data reference (4th reflective surface S4)
ST0: INFINITY Refer to eccentricity data
IM: INFINITY
スペック
設計波長 3000〜12000nm
焦点距離 -39.334(X), -39.334(Y)
Fno 1.298(X), 1.273(Y)
光学全長 393.97
半画角 5.124°(ωX), 3.850°(ωY)
対角全画角 12.5°(2ω)
絞りＳＴから中間像ＩＭ０までの光学距離 170.79
センサー面ＳＳへの中央主光線ＣＲの入射角度（面法線基準） +3°
Spec design wavelength 3000-12000nm
Focal length -39.334 (X), -39.334 (Y)
Fno 1.298 (X), 1.273 (Y)
Optical total length 393.97
Half angle of view 5.124 ° (ωX), 3.850 ° (ωY)
Full angle of view 12.5 ° (2ω)
Optical distance from aperture stop ST to intermediate image IM0 170.79
Incident angle of central chief ray CR to sensor surface SS (surface normal reference) + 3 °
XY多項式面データ:i=1*
B1: -5.9090E-01
A2: -3.7549E-04
B2: 2.2667E-03
A2B1: 3.3187E-05
B3: 4.9080E-06
A4: -2.5833E-07
A2B2: 2.2949E-07
B4: -6.6756E-07
A4B1: -7.7902E-10
A2B3: -1.3095E-08
B5: -6.7431E-09
A6: 6.8164E-11
A4B2: 8.9529E-11
A2B4: 3.5542E-10
B6: -1.7674E-09
A6B1: -7.6012E-12
A4B3: -2.4500E-11
A2B5: -2.5687E-11
B7: -2.0783E-11
A8: -1.1044E-13
A6B2: -6.0060E-13
A4B4: -1.4555E-12
A2B6: -1.4077E-12
B8: 1.6794E-12
XY polynomial surface data: i = 1 *
B1: -5.9090E-01
A2: -3.7549E-04
B2: 2.2667E-03
A2B1: 3.3187E-05
B3: 4.9080E-06
A4: -2.5833E-07
A2B2: 2.2949E-07
B4: -6.6756E-07
A4B1: -7.7902E-10
A2B3: -1.3095E-08
B5: -6.7431E-09
A6: 6.8164E-11
A4B2: 8.9529E-11
A2B4: 3.5542E-10
B6: -1.7674E-09
A6B1: -7.6012E-12
A4B3: -2.4500E-11
A2B5: -2.5687E-11
B7: -2.0783E-11
A8: -1.1044E-13
A6B2: -6.0060E-13
A4B4: -1.4555E-12
A2B6: -1.4077E-12
B8: 1.6794E-12
XY多項式面データ:i=2*
B1: -4.0359E-02
A2: -2.0255E-04
B2: -2.1699E-03
A2B1: -1.2460E-05
B3: -4.1190E-06
A4: -1.0310E-06
A2B2: 1.1879E-08
B4: -2.7754E-07
A4B1: 5.0951E-08
A2B3: -2.3848E-09
B5: 1.1970E-09
A6: -5.8797E-10
A4B2: -1.9563E-09
A2B4: -2.3310E-10
B6: -9.7575E-10
XY polynomial surface data: i = 2 *
B1: -4.0359E-02
A2: -2.0255E-04
B2: -2.1699E-03
A2B1: -1.2460E-05
B3: -4.1190E-06
A4: -1.0310E-06
A2B2: 1.1879E-08
B4: -2.7754E-07
A4B1: 5.0951E-08
A2B3: -2.3848E-09
B5: 1.1970E-09
A6: -5.8797E-10
A4B2: -1.9563E-09
A2B4: -2.3310E-10
B6: -9.7575E-10
XY多項式面データ:i=3*
B1: -4.5468E-01
A2: 3.7303E-04
B2: 6.9152E-03
A2B1: -2.3253E-05
B3: -9.0738E-05
A4: 9.0396E-08
A2B2: 8.3828E-07
B4: 7.6378E-07
A4B1: -1.3340E-09
A2B3: -1.6728E-09
B5: -1.6120E-08
A6: 3.3857E-12
A4B2: 2.1424E-12
A2B4: -1.3138E-10
B6: -1.5480E-09
A6B1: 4.6624E-13
A4B3: 2.0289E-12
A2B5: 7.0667E-12
B7: 2.7286E-11
A8: -2.2111E-16
A6B2: 7.4613E-15
A4B4: 3.0885E-13
A2B6: 7.4038E-14
B8: 1.8573E-12
XY polynomial surface data: i = 3 *
B1: -4.5468E-01
A2: 3.7303E-04
B2: 6.9152E-03
A2B1: -2.3253E-05
B3: -9.0738E-05
A4: 9.0396E-08
A2B2: 8.3828E-07
B4: 7.6378E-07
A4B1: -1.3340E-09
A2B3: -1.6728E-09
B5: -1.6120E-08
A6: 3.3857E-12
A4B2: 2.1424E-12
A2B4: -1.3138E-10
B6: -1.5480E-09
A6B1: 4.6624E-13
A4B3: 2.0289E-12
A2B5: 7.0667E-12
B7: 2.7286E-11
A8: -2.2111E-16
A6B2: 7.4613E-15
A4B4: 3.0885E-13
A2B6: 7.4038E-14
B8: 1.8573E-12
XY多項式面データ:i=4*
B1: 2.2310E-01
A2: -1.0569E-03
B2: 5.7427E-04
A2B1: 8.7047E-06
B3: 7.5274E-06
A4: -5.6886E-08
A2B2: 4.1417E-08
B4: 8.5655E-08
A4B1: 3.3550E-10
A2B3: 9.6864E-10
B5: 3.7113E-10
A6: -1.8351E-12
A4B2: 2.6900E-12
A2B4: 1.1983E-11
B6: 3.4354E-12
A6B1: 8.3287E-14
A4B3: 1.9251E-13
A2B5: 1.4641E-13
B7: 2.2743E-14
A8: -3.5064E-16
A6B2: -2.1410E-17
A4B4: 3.0863E-15
A2B6: 3.0218E-15
B8: 1.6363E-15
XY polynomial surface data: i = 4 *
B1: 2.2310E-01
A2: -1.0569E-03
B2: 5.7427E-04
A2B1: 8.7047E-06
B3: 7.5274E-06
A4: -5.6886E-08
A2B2: 4.1417E-08
B4: 8.5655E-08
A4B1: 3.3550E-10
A2B3: 9.6864E-10
B5: 3.7113E-10
A6: -1.8351E-12
A4B2: 2.6900E-12
A2B4: 1.1983E-11
B6: 3.4354E-12
A6B1: 8.3287E-14
A4B3: 1.9251E-13
A2B5: 1.4641E-13
B7: 2.2743E-14
A8: -3.5064E-16
A6B2: -2.1410E-17
A4B4: 3.0863E-15
A2B6: 3.0218E-15
B8: 1.6363E-15
偏心データ:i=1(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -0.000002
Z軸平行偏心: 68.563060
X軸周り回転: -50.251167
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 1 (diaphragm surface reference global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: -0.000002
Z-axis parallel eccentricity: 68.563060
Rotation around X axis: -50.251167
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:i=2(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: 29.569940
Z軸平行偏心: 32.493473
X軸周り回転: -64.966077
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 2 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: 29.569940
Z-axis parallel eccentricity: 32.493473
Rotation around X axis: -64.966077
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:IM0(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -25.879923
Z軸平行偏心: 36.405123
X軸周り回転: -85.964827
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentricity data: IM0 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: -25.879923
Z-axis parallel eccentricity: 36.405123
Rotate around X axis: -85.964827
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:i=3(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -88.294528
Z軸平行偏心: 40.808041
X軸周り回転: -80.835264
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 3 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y axis parallel eccentricity: -88.294528
Z-axis parallel eccentricity: 40.808041
Rotation around X axis: -80.835264
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:i=4(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -60.070046
Z軸平行偏心: -15.054813
X軸周り回転: 4.950851
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 4 (diaphragm surface reference global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y axis parallel eccentricity: -60.070046
Z-axis parallel eccentricity: -15.054813
Rotation around X axis: 4.950851
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:ST0(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -48.466975
Z軸平行偏心: 41.708200
X軸周り回転: 8.552981
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentricity data: ST0 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: -48.466975
Z-axis parallel eccentricity: 41.708200
Rotate around X axis: 8.552981
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:IM (絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -40.438848
Z軸平行偏心: 80.981335
X軸周り回転: 8.552981
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: IM (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: -40.438848
Z-axis parallel eccentricity: 80.981335
Rotate around X axis: 8.552981
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
実施例４
単位：mm
面データ
i r d
OB: INFINITY INFINITY
ST: INFINITY 偏心データ参照
1*: -144.89464 偏心データ参照(第１反射面Ｓ１)
2*: 96.07589 偏心データ参照(第２反射面Ｓ２)
IM0: INFINITY 偏心データ参照
3*: -262.76000 偏心データ参照(第３反射面Ｓ３)
4*: 96.31704 偏心データ参照(第４反射面Ｓ４)
ST0: INFINITY 偏心データ参照
IM: INFINITY
Example 4
Unit: mm
Surface data
ird
OB: INFINITY INFINITY
ST: Refer to INFINITY eccentricity data
1 *: -144.89464 Eccentric data reference (first reflective surface S1)
2 *: 96.07589 Refer to the eccentricity data (second reflecting surface S2)
IM0: INFINITY Refer to eccentricity data
3 *: -262.76000 Eccentric data reference (3rd reflective surface S3)
4 *: 96.31704 Eccentric data reference (4th reflective surface S4)
ST0: INFINITY Refer to eccentricity data
IM: INFINITY
スペック
設計波長 3000〜12000nm
焦点距離 -39.333(X), -39.333(Y)
Fno 1.297(X), 1.273(Y)
光学全長 381.82
半画角 5.124°(ωX), 3.850°(ωY)
対角全画角 12.5°(2ω)
絞りＳＴから中間像ＩＭ０までの光学距離 177.16
センサー面ＳＳへの中央主光線ＣＲの入射角度（面法線基準） +3°
Spec design wavelength 3000-12000nm
Focal length -39.333 (X), -39.333 (Y)
Fno 1.297 (X), 1.273 (Y)
Optical total length 381.82
Half angle of view 5.124 ° (ωX), 3.850 ° (ωY)
Full angle of view 12.5 ° (2ω)
Optical distance from aperture stop ST to intermediate image IM0 177.16
Incident angle of central chief ray CR to sensor surface SS (surface normal reference) + 3 °
XY多項式面データ:i=1*
B1: -5.8975E-01
A2: 1.8578E-04
B2: 1.7674E-03
A2B1: 2.5033E-05
B3: -1.4559E-05
A4: -1.9678E-07
A2B2: 2.3287E-07
B4: -2.4714E-07
A4B1: 1.9598E-09
A2B3: -1.7026E-09
B5: -4.7901E-09
A6: 7.0147E-11
A4B2: 1.6924E-10
A2B4: -2.8597E-10
B6: -1.2628E-09
A6B1: 3.7867E-12
A4B3: -2.8091E-12
A2B5: 1.7074E-11
B7: -3.7049E-12
A8: -6.3722E-14
A6B2: 1.3220E-13
A4B4: -2.8546E-13
A2B6: 2.0696E-12
B8: 1.4580E-12
XY polynomial surface data: i = 1 *
B1: -5.8975E-01
A2: 1.8578E-04
B2: 1.7674E-03
A2B1: 2.5033E-05
B3: -1.4559E-05
A4: -1.9678E-07
A2B2: 2.3287E-07
B4: -2.4714E-07
A4B1: 1.9598E-09
A2B3: -1.7026E-09
B5: -4.7901E-09
A6: 7.0147E-11
A4B2: 1.6924E-10
A2B4: -2.8597E-10
B6: -1.2628E-09
A6B1: 3.7867E-12
A4B3: -2.8091E-12
A2B5: 1.7074E-11
B7: -3.7049E-12
A8: -6.3722E-14
A6B2: 1.3220E-13
A4B4: -2.8546E-13
A2B6: 2.0696E-12
B8: 1.4580E-12
XY多項式面データ:i=2*
B1: -4.0206E-02
A2: -7.6370E-04
B2: -3.1028E-03
A2B1: -5.3151E-06
B3: -1.2040E-05
A4: -6.0358E-07
A2B2: 8.5886E-08
B4: -2.3310E-07
A4B1: 1.0253E-08
A2B3: 2.9088E-09
B5: -2.0851E-09
A6: -3.1304E-10
A4B2: -3.3258E-10
A2B4: -1.1257E-09
B6: -8.1045E-10
A6B1: 8.4462E-11
A4B3: -7.8978E-12
A2B5: 6.8116E-12
B7: -1.7995E-12
A8: -3.5859E-13
A6B2: -3.0191E-12
A4B4: 1.2932E-12
A2B6: 2.7253E-12
B8: 5.8311E-13
XY polynomial surface data: i = 2 *
B1: -4.0206E-02
A2: -7.6370E-04
B2: -3.1028E-03
A2B1: -5.3151E-06
B3: -1.2040E-05
A4: -6.0358E-07
A2B2: 8.5886E-08
B4: -2.3310E-07
A4B1: 1.0253E-08
A2B3: 2.9088E-09
B5: -2.0851E-09
A6: -3.1304E-10
A4B2: -3.3258E-10
A2B4: -1.1257E-09
B6: -8.1045E-10
A6B1: 8.4462E-11
A4B3: -7.8978E-12
A2B5: 6.8116E-12
B7: -1.7995E-12
A8: -3.5859E-13
A6B2: -3.0191E-12
A4B4: 1.2932E-12
A2B6: 2.7253E-12
B8: 5.8311E-13
XY多項式面データ:i=3*
B1: -4.8906E-01
A2: -2.1992E-04
B2: 8.7181E-03
A2B1: -2.7952E-05
B3: -1.0131E-04
A4: 1.1551E-07
A2B2: 1.2231E-06
B4: 1.6937E-06
A4B1: -2.3927E-09
A2B3: -1.6702E-08
B5: -1.8364E-08
A6: 1.4125E-11
A4B2: 1.5799E-10
A2B4: 6.8377E-10
B6: 1.7130E-09
A6B1: -2.6767E-13
A4B3: -1.3173E-12
A2B5: 1.6688E-11
B7: -4.3253E-11
A8: -1.4218E-15
A6B2: 6.3268E-15
A4B4: 7.8703E-15
A2B6: -3.9658E-13
B8: -5.1485E-12
XY polynomial surface data: i = 3 *
B1: -4.8906E-01
A2: -2.1992E-04
B2: 8.7181E-03
A2B1: -2.7952E-05
B3: -1.0131E-04
A4: 1.1551E-07
A2B2: 1.2231E-06
B4: 1.6937E-06
A4B1: -2.3927E-09
A2B3: -1.6702E-08
B5: -1.8364E-08
A6: 1.4125E-11
A4B2: 1.5799E-10
A2B4: 6.8377E-10
B6: 1.7130E-09
A6B1: -2.6767E-13
A4B3: -1.3173E-12
A2B5: 1.6688E-11
B7: -4.3253E-11
A8: -1.4218E-15
A6B2: 6.3268E-15
A4B4: 7.8703E-15
A2B6: -3.9658E-13
B8: -5.1485E-12
XY多項式面データ:i=4*
B1: 2.3219E-01
A2: -1.1330E-03
B2: 8.0151E-04
A2B1: 1.1353E-05
B3: 1.2802E-05
A4: -7.1838E-08
A2B2: 7.4503E-08
B4: 1.3918E-07
A4B1: 4.9982E-10
A2B3: 1.7226E-09
B5: 1.2040E-09
A6: -1.3429E-12
A4B2: 7.7269E-12
A2B4: 3.0221E-11
B6: 2.1282E-11
A6B1: 8.4300E-14
A4B3: 4.0677E-13
A2B5: 6.4317E-13
B7: 2.7642E-13
A8: -8.6226E-16
A6B2: -1.3792E-16
A4B4: 4.7742E-15
A2B6: 8.4432E-15
B8: 3.3666E-15
XY polynomial surface data: i = 4 *
B1: 2.3219E-01
A2: -1.1330E-03
B2: 8.0151E-04
A2B1: 1.1353E-05
B3: 1.2802E-05
A4: -7.1838E-08
A2B2: 7.4503E-08
B4: 1.3918E-07
A4B1: 4.9982E-10
A2B3: 1.7226E-09
B5: 1.2040E-09
A6: -1.3429E-12
A4B2: 7.7269E-12
A2B4: 3.0221E-11
B6: 2.1282E-11
A6B1: 8.4300E-14
A4B3: 4.0677E-13
A2B5: 6.4317E-13
B7: 2.7642E-13
A8: -8.6226E-16
A6B2: -1.3792E-16
A4B4: 4.7742E-15
A2B6: 8.4432E-15
B8: 3.3666E-15
偏心データ:i=1(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: 0.000039
Z軸平行偏心: 68.540576
X軸周り回転: -50.211104
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 1 (diaphragm surface reference global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: 0.000039
Z-axis parallel eccentricity: 68.540576
Rotation around X axis: -50.211104
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:i=2(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: 29.569940
Z軸平行偏心: 32.493472
X軸周り回転: -64.966077
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 2 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: 29.569940
Z-axis parallel eccentricity: 32.493472
Rotation around X axis: -64.966077
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:IM0(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -32.271742
Z軸平行偏心: 36.855999
X軸周り回転: -85.964826
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentricity data: IM0 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y axis parallel eccentricity: -32.271742
Z-axis parallel eccentricity: 36.855999
Rotate around X axis: -85.964826
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:i=3(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -88.294528
Z軸平行偏心: 40.808041
X軸周り回転: -80.835264
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 3 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y axis parallel eccentricity: -88.294528
Z-axis parallel eccentricity: 40.808041
Rotation around X axis: -80.835264
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:i=4(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -63.414310
Z軸平行偏心: -16.186923
X軸周り回転: 7.241143
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: i = 4 (diaphragm surface reference global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y axis parallel eccentricity: -63.414310
Z-axis parallel eccentricity: -16.186923
Rotate around X axis: 7.241143
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:ST0(絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -48.825900
Z軸平行偏心: 52.912871
X軸周り回転: 8.921277
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentricity data: ST0 (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y axis parallel eccentricity: -48.825900
Z-axis parallel eccentricity: 52.912871
Rotate around X axis: 8.921277
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
偏心データ:IM (絞り面基準グローバル座標)
X軸平行偏心: 0.000000
Y軸平行偏心: -45.585812
Z軸平行偏心: 68.259950
X軸周り回転: 8.921277
Y軸周り回転: 0.000000
Z軸周り回転: 0.000000
Eccentric data: IM (diaphragm surface global coordinates)
X-axis parallel eccentricity: 0.000000
Y-axis parallel eccentricity: -45.585812
Z-axis parallel eccentricity: 68.259950
Rotate around X axis: 8.921277
Rotation around Y axis: 0.000000
Rotation around Z axis: 0.000000
参考例１（遠赤外線用広角レンズ系）
単位：mm
面データ
i r d N / ν
OB: INFINITY INFINITY
1*: 18.72159 7.000000 4.004 / 1251
2: 8.68331 17.091768
3(ST): INFINITY 0.500000
4*: 37.85306 7.000000 4.004 / 1251
5: 2247.90524 8.688493
6*: 13.95820 1.515826 4.004 / 1251
7*: 28.79085 3.541168
8: INFINITY 1.000000 3.4178 / 1860
9: INFINITY 0.899200
IM: INFINITY 0.000000
Reference Example 1 (Wide-angle lens system for far infrared rays)
Unit: mm
Surface data
ird N / ν
OB: INFINITY INFINITY
1 *: 18.72159 7.000000 4.004 / 1251
2: 8.68331 17.091768
3 (ST): INFINITY 0.500000
4 *: 37.85306 7.000000 4.004 / 1251
5: 2247.90524 8.688493
6 *: 13.95820 1.515826 4.004 / 1251
7 *: 28.79085 3.541168
8: INFINITY 1.000000 3.4178 / 1860
9: INFINITY 0.899200
IM: INFINITY 0.000000
スペック
設計波長 10000.0nm
焦点距離 3.9586
FNO 1.3000
全長 46.3373
半画角ω 51.9214°
(水平全画角2ωX=90.000°)
Spec design wavelength 10000.0nm
Focal length 3.9586
FNO 1.3000
Total length 46.3373
Half angle of view ω 51.9214 °
(Horizontal full angle of view 2ωX = 90.000 °)
非球面データ:i=1*
K : 0.000000
A4 : 0.100503E-04
A6 : -0.121120E-07
A8 : 0.147112E-09
A10: 0.000000E+00
Aspheric data: i = 1 *
K: 0.000000
A4: 0.100503E-04
A6: -0.121120E-07
A8: 0.147112E-09
A10: 0.000000E + 00
非球面データ:i=4*
K : -8.763694
A4 : -0.978501E-05
A6 : 0.109269E-05
A8 : -0.306888E-07
A10: 0.000000E+00
Aspheric data: i = 4 *
K: -8.763694
A4: -0.978501E-05
A6: 0.109269E-05
A8: -0.306888E-07
A10: 0.000000E + 00
非球面データ:i=6*
K : 0.545783
A4 : -0.339683E-05
A6 : -0.700369E-07
A8 : 0.000000E+00
A10: 0.000000E+00
Aspheric data: i = 6 *
K: 0.545783
A4: -0.339683E-05
A6: -0.700369E-07
A8: 0.000000E + 00
A10: 0.000000E + 00
非球面データ:i=7*
K : 0.035719
A4 : 0.804669E-04
A6 : 0.000000E+00
A8 : 0.000000E+00
A10: 0.000000E+00
Aspheric data: i = 7 *
K: 0.035719
A4: 0.804669E-04
A6: 0.000000E + 00
A8: 0.000000E + 00
A10: 0.000000E + 00
参考例２（中赤外線用広角レンズ系）
単位：mm
面データ
i r d 硝材
OB: INFINITY INFINITY
1*: 24.60599 4.000000 Si
2: 18.18242 37.531970
3*: 385.58552 10.000000 Si
4: -74.70601 16.480269
5: INFINITY 1.267849 Si
6: INFINITY 1.778000
7(ST): INFINITY 18.517000
IM: INFINITY 0.000000
Reference Example 2 (Wide-angle lens system for mid-infrared)
Unit: mm
Surface data
ird glass material
OB: INFINITY INFINITY
1 *: 24.60599 4.000000 Si
2: 18.18242 37.531970
3 *: 385.58552 10.000000 Si
4: -74.70601 16.480269
5: INFINITY 1.267849 Si
6: INFINITY 1.778000
7 (ST): INFINITY 18.517000
IM: INFINITY 0.000000
スペック
設計波長 3300nm
焦点距離 22.6000
FNO 1.5000
全長 71.0581
半画角ω 17.0770°
(水平全画角2ωX=24.000°)
Spec design wavelength 3300nm
Focal length 22.6000
FNO 1.5000
Total length 71.0581
Half angle of view ω 17.0770 °
(Horizontal full field angle 2ωX = 24.000 °)
非球面データ:i=1*
K : 0.492117
A4 : -0.439116E-05
A6 : -0.280107E-07
A8 : 0.652010E-10
A10: -0.234771E-12
Aspheric data: i = 1 *
K: 0.492117
A4: -0.439116E-05
A6: -0.280107E-07
A8: 0.652010E-10
A10: -0.234771E-12
非球面データ:i=3*
K : -5.901358
A4 : -0.177937E-05
A6 : 0.206428E-08
A8 : -0.306562E-11
A10: 0.203044E-14
Aspheric data: i = 3 *
K: -5.901358
A4: -0.177937E-05
A6: 0.206428E-08
A8: -0.306562E-11
A10: 0.203044E-14
屈折率
波長(nm) 3400.00 3300.00 3200.00
Si 3.432409 3.433184 3.434033
Refractive wavelength (nm) 3400.00 3300.00 3200.00
Si 3.432409 3.433184 3.434033
ＤＴ 反射光学装置
ＯＴ 反射光学系（望遠光学系）
Ｓ１〜Ｓ４ 第１〜第４反射面
ＳＴ 絞り
ＳＴ０ 絞りの像
ＩＭ０ 中間像
ＩＭ 像面（光学像）
ＧＴ 画像センサー
ＤＷ 屈折光学装置
ＯＷ 屈折光学系（広角光学系）
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
ＧＷ 画像センサー
ＳＳ センサー面
ＣＲ 中央主光線
ＡＸ 光軸
ＳＥ 赤外線画像システム（遠赤外線撮影システム，ガス検知システム）
ＭＲ 回動ミラー
ＡＣ 駆動機構
１ 信号処理部
２ 制御部
３ メモリー
４ 操作部
５ 表示部
６ 報知部
DT reflection optical device OT reflection optical system (telephoto optical system)
S1 to S4 First to fourth reflecting surfaces ST Aperture ST0 Aperture image IM0 Intermediate image IM Image plane (optical image)
GT Image sensor DW Refractive optical device OW Refractive optical system (Wide-angle optical system)
L1 1st lens L2 2nd lens L3 3rd lens GW Image sensor SS Sensor surface CR Central principal ray AX Optical axis SE Infrared imaging system (far infrared imaging system, gas detection system)
MR rotating mirror
Claims (11)
前記反射光学系が、物体側から順に、絞りと、第１反射面と、第２反射面と、第３反射面と、第４反射面とからなり、前記第１反射面から第４反射面までの間に中間像を形成した後に、前記画像センサーのセンサー面上に前記光学像を形成し、
前記絞りにおいて、その絞り中心を原点とし、かつ、絞り中心での法線をＺ軸とする右手系のローカルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を設定し、前記第１〜第４反射面のそれぞれにおいて、その面頂点を原点とし、かつ、面頂点での法線をＺ軸とする右手系のローカルな直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を設定し、前記センサー面の中央に結像する光束を中央光束とし、その中央光束の主光線を中央主光線とすると、
前記絞りにおけるＹＺ平面と前記第１〜第４反射面におけるＹＺ平面とが一致するとともに、前記中央主光線がすべてＹＺ平面上に存在し、前記第１〜第４反射面がＹＺ平面内において前記絞りから入射した光束を切らないように偏心して配置され、Ｙ方向とＸ方向の焦点距離が等しく、Ｙ方向のＦナンバーが１．３２以下であり、
以下の条件式（１）〜（４）を満足することを特徴とする反射光学装置；
ｒＦｎｏＸ＞ｒＦｎｏＹ …（１）
φ１×φ２＞０ …（２）
φ３×φ４＞０ …（３）
１３９°＜｜φ４｜＜１４６° …（４）
ただし、
φ１：中央主光線が第１反射面で偏向される角度、
φ２：中央主光線が第２反射面で偏向される角度、
φ３：中央主光線が第３反射面で偏向される角度、
φ４：中央主光線が第４反射面で偏向される角度、
φ１〜φ４の各値が±（９０°〜１８０°）であり、
ｒＦｎｏＹ：Ｙ方向の瞳に対するＦナンバーの比、
ｒＦｎｏＸ：Ｘ方向の瞳に対するＦナンバーの比、
ｒＦｎｏＹ＝ＤＹ／（｜ｆ｜×ｔａｎ（θＹ））、
ｒＦｎｏＸ＝ＤＸ／（｜ｆ｜×ｔａｎ（θＸ））、
ＤＹ：Ｙ方向の入射瞳の直径、
ＤＸ：Ｘ方向の入射瞳の直径、
｜ｆ｜：反射光学系の焦点距離の絶対値、
θＹ：ＹＺ平面内で中央光束のうち絞りの端を通る２本の光線がセンサー面付近で交差する角度、
θＸ：ＸＺ平面内で中央光束のうち絞りの端を通る２本の光線がセンサー面付近で交差する角度、
である。 A reflection optical device comprising: a reflection optical system that forms an optical image of an object by reflection action; and an image sensor that converts the optical image into an electrical signal,
The reflection optical system includes, in order from the object side, a stop, a first reflection surface, a second reflection surface, a third reflection surface, and a fourth reflection surface, and the first reflection surface to the fourth reflection surface. After forming an intermediate image until, forming the optical image on the sensor surface of the image sensor,
In the stop, a right-handed local orthogonal coordinate system (X, Y, Z) having the stop center as the origin and the normal line at the stop center as the Z axis is set, and the first to fourth reflections are set. In each of the surfaces, a right-handed local orthogonal coordinate system (X, Y, Z) having the surface vertex as the origin and the normal at the surface vertex as the Z-axis is set, and is set at the center of the sensor surface. If the luminous flux to be imaged is the central luminous flux and the principal ray of the central luminous flux is the central principal ray,
The YZ plane of the stop and the YZ plane of the first to fourth reflecting surfaces coincide with each other, all the central principal rays are present on the YZ plane, and the first to fourth reflecting surfaces are within the YZ plane. It is arranged eccentrically so as not to cut the light beam incident from the stop, the focal lengths in the Y direction and X direction are equal, and the F number in the Y direction is 1.32 or less,
A reflective optical device satisfying the following conditional expressions (1) to (4);
rFnoX> rFnoY (1)
φ1 × φ2> 0 (2)
φ3 × φ4> 0 (3)
139 ° <| φ4 | <146 ° (4)
However,
φ1: angle at which the central principal ray is deflected by the first reflecting surface,
φ2: angle at which the central chief ray is deflected by the second reflecting surface,
φ3: angle at which the central chief ray is deflected by the third reflecting surface,
φ4: angle at which the central chief ray is deflected by the fourth reflecting surface,
Each value of φ1 to φ4 is ± (90 ° to 180 °),
rFnoY: the ratio of the F number to the pupil in the Y direction,
rFnoX: the ratio of the F number to the pupil in the X direction,
rFnoY = DY / (| f | × tan (θY)),
rFnoX = DX / (| f | × tan (θX)),
DY: the diameter of the entrance pupil in the Y direction,
DX: entrance pupil diameter in the X direction,
| F |: absolute value of the focal length of the reflecting optical system,
θY: an angle at which two light beams passing through the end of the diaphragm of the central light beam intersect in the vicinity of the sensor surface in the YZ plane,
θX: an angle at which two rays passing through the edge of the diaphragm in the central light beam intersect in the vicinity of the sensor surface in the XZ plane,
It is.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016177709A JP2018044987A (en) | 2016-09-12 | 2016-09-12 | Reflection optical device, far-infrared ray imaging system, and gas detection system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016177709A JP2018044987A (en) | 2016-09-12 | 2016-09-12 | Reflection optical device, far-infrared ray imaging system, and gas detection system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018044987A true JP2018044987A (en) | 2018-03-22 |
Family
ID=61693592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016177709A Pending JP2018044987A (en) | 2016-09-12 | 2016-09-12 | Reflection optical device, far-infrared ray imaging system, and gas detection system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2018044987A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110471173A (en) * | 2019-08-05 | 2019-11-19 | 同济大学 | A kind of four anti-medium-wave infrared finder optical systems with diffraction surfaces |
| CN114815203A (en) * | 2022-04-11 | 2022-07-29 | 北京理工大学 | Large-relative-aperture off-axis four-reflection type non-axial zooming imaging optical system |
-
2016
- 2016-09-12 JP JP2016177709A patent/JP2018044987A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110471173A (en) * | 2019-08-05 | 2019-11-19 | 同济大学 | A kind of four anti-medium-wave infrared finder optical systems with diffraction surfaces |
| CN110471173B (en) * | 2019-08-05 | 2021-05-11 | 同济大学 | Four-reflection medium wave infrared viewfinder optical system with diffraction surface |
| CN114815203A (en) * | 2022-04-11 | 2022-07-29 | 北京理工大学 | Large-relative-aperture off-axis four-reflection type non-axial zooming imaging optical system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4509559B2 (en) | Wide-angle imaging optical system, wide-angle imaging device including the same, surveillance imaging device, in-vehicle imaging device, and projection device | |
| JP7126868B2 (en) | Imaging lens and imaging device | |
| JP6583407B2 (en) | Infrared optical system, imaging optical device, and digital equipment | |
| WO2016063418A1 (en) | Eccentric optical system and image projection device using eccentric optical system | |
| JP2004354572A (en) | Imaging apparatus | |
| JP2008134494A (en) | Super wide angle optical system and imaging lens device | |
| JP2018109667A (en) | Optical system and imaging apparatus | |
| WO2017090495A1 (en) | Infrared optical system, image pickup optical device, and digital apparatus | |
| WO2016121857A1 (en) | Far-infrared lens system, optical imaging device, and digital apparatus | |
| JP6848967B2 (en) | Infrared optics, imaging optics and digital equipment | |
| WO2016027786A1 (en) | Far-infrared lens, imaging optical device and digital equipment | |
| JP3821087B2 (en) | Imaging lens device | |
| JP6222116B2 (en) | Imaging optical system, imaging optical device and digital equipment | |
| JP2018044987A (en) | Reflection optical device, far-infrared ray imaging system, and gas detection system | |
| US20150370044A1 (en) | Imaging Optical System, Imaging Optical Device, and Digital Apparatus | |
| JP2022120362A (en) | Optical system and image capturing device | |
| WO2015029645A1 (en) | Far infrared lens, photographing lens system and camera system | |
| JP2018163185A (en) | Reflection optical device | |
| WO2011077988A1 (en) | Imaging optical system | |
| KR101981775B1 (en) | Lens optical system and photographing apparatus having the same | |
| CN107121760A (en) | A kind of infrared refractive and reflective panorama camera lens of broadband refrigeration | |
| WO2021069982A1 (en) | Imaging optical system and camera | |
| JP2009080410A (en) | Optical system and endoscope using the same | |
| JP2016139093A (en) | Lens, far-infrared lens system, image capturing optical device, and digital device | |
| WO2016072294A1 (en) | Far infrared optical system, image-capturing optical device, and digital equipment |