JPH02267511A - ズーム光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、３〜５μｍ及び８〜１３μｍ波長帯の赤外光
により赤外線画像を得る所謂サーマル・イメージング用
の赤外線用ズーム光学系に関するものである。

〔従来の技術〕

赤外線用ズーム光学系は、一般に工業、医療等に使用さ
れるサーマル・イメージング・システム等における対物
レンズとして装着されるものであり、数多く提案がなさ
れている。

そして、この赤外線用ズーム光学系においては、特に特
殊な高屈折率のレンズ材質が使用され、このレンズ材質
は温度変化による屈折率の変化が大きいために、この温
度変化によるピントズレを補償する数多くの努力がなさ
れている。

例えば、４群構成のズーム光学系が米国特許明細書４．
６７６、５８１号公報において開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年の高性能なサーマル・イメージング・システムにお
いては、１５ｍｍ程度の射出瞳径と、小型化及び高い照
度を得るための高い透過率と、明るいＦナンバーを有す
るズーム光学系が要望されており、また屋外監視用等の
用途で使用するには、約３０°程度の広画角を持つズー
ム光学系が必要とされる。

ところが、開示された米国特許明細書４．６７６、５８
１号公報におけるズーム光学系では、レンズ構成枚数が
９枚と比較的多く、Ｆナンバーも２．１〜２゜４程度と
暗く、さらには射出瞳径が約１０ｍｍで、最大実視界約
１７°といずれも小さく、上記の要望に十分対応するこ
とができない。

また、特に、低温冷却された赤外光検出器が、光学系の
各レンズ面の表面反射によりこの赤外光検出器自身の反
射像を検出することにより画質の劣下を招く、所謂ナル
シサス等が問題となる。

しかしながら、画質を劣下させるこのナルシサスを、従
来のズーム光学系においては、レンズ設計上において十
分に考慮されていないために、満足行く性能を引き出す
ことが困難であった。

そこで、本発明は、少ないレンズ構成枚数にもかかわら
ず、明るいＦナンバー、広い画角、高ズーム比を有しな
がら、良好なる収差補正とナルシサスの大幅な軽減との
両立を図り、また高い透過率をも達成できる高性能なズ
ーム光学系を安価に提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、このような目的を達成するために、第１図に
示すように、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レ
ンズ群Ｇ、と、変倍機能を有し負の屈折力を持つ第２レ
ンズ群Ｇ、と、変倍により変動する像面位置を補償する
機能を有し正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ、と、結像
機能を有し正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ、とを有し
、前記第２レンズ群Ｇ、は、２つの負レンズ成分を有し
、前記第３レンズ群Ｇ、は、像側に強い曲率の面を向け
た正レンズ成分を有し、 前記第１レンズ群Ｇ、は、該レンズ群Ｇ１の正の屈折力
が光軸から周辺へ行くに従って漸進的に強くなるような
面圧折力を持つ非球面を有し、前記第４レンズ群６４は
、該レンズ群Ｇ、の正の屈折力が光軸から周辺へ行くに
従って漸進的に弱くなるような面圧折力を有する非球面
を有し、広角端から望遠端へのズーミングの際に、前記
第２レンズ群Ｇ、と前記第３レンズ群Ｇ、とを光軸に沿
って相対的に移動させ、 前記第２レンズ群中の最も物体側に位置する負レンズ成
分の物体側の曲率半径及び像側の曲率半径をそれぞれｒ
ａ、ｒｂとし、前記第３レンズ群中の正レンズ成分の物
体側の曲率半径及び像側の曲率半径をそれぞれｒｃｚｒ
ａとするとき、１”ｓ＋ｒｂ −６＜　　　　　　　＜２　　　・・・−（１１ｒａ　
　　　ｒｂ ｒｅ　　　　ｒｄ −ω≦ｒ、＜０、ｒ、＜０　　°−−＋２＋を満足する
ように構成したものである。

尚、ここでいう面圧折力とは、ある屈折面の任意の１点
に入射するある任意の光線の入射角と射出角との差、す
なわち、偏角をその屈折点近傍の微小な面の面圧折力と
定義し、その屈折点近傍に入射する平行光束が屈折後収
斂する時、その面の面圧折力を正の面圧折力とし、屈折
後発数する時、その面の面圧折力を負の面圧折力と定義
する。

〔作　用〕

・先ず、ズーム光学系をサーマル・イメージング・シス
テムに装着した状態でのシステム全体の光学系について
具体的に説明する。

このシステムは、ズーム光学系とこれにより形成された
像（中間像）の後方に配置された接眼レンズとで構成さ
れる望遠鏡系と、この望遠鏡系により形成された射出瞳
Ｐの後方に配置された光学系と、この光学系中に設けら
れた光走査系と、この光学系により結像される位置に配
置された赤外光検出器とを有する構成となっている。

さて、低温冷却された赤外光検出器から発する赤外放射
光は、システムの光学系の各レンズ面に残存する弱い反
射により表面反射されるために、赤外光検出器は自分自
身の発する赤外放射の反射光による自分自身の像を再検
出することになる。

そして、赤外光検出器は低温冷却されているため、周囲
あるいは撮像している視野の背景等よりも温度が低く、
結局、再検出される自分自身の像は画像信号レベルの低
下を招き、ナルシサスを発生させる。つまり、ナルシサ
スとは、光学系の各レンズ面の表面反射による自分自身
の像を再検出して生じた画像信号レベルの低下の総和で
ある。したがって、この検出された画像信号に基づいて
、画像処理されると、通常、各レンズ面による反射戻り
光が生じやすい画像中央近傍に、ゴースト像があたかも
冷たい物体の如く現れる。

このようなナルシサス発生のメカニズムのため、赤外光
検出器を一種の光源とみなし、この赤外光検出器から発
した光線束が光学系の各レンズ面で反射され、どれくら
いの割合（所謂、ｃｏｌｄ　ｒｅｔｕｒｎ）でこの赤外
光検出器に再び戻るかを調べ、その割合を小さくするこ
とがナルシサスを軽減する有効な方法である。

ここで、この戻り光の割合（ｃｏｌｄ　ｒｅｔｕｒｎ　
）については、Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｐｔ　ｉｃｓ、　Ｍ
ｏ１．２１．　Ｎｏ、　１８．　ｐｐ、　３３９３−３
３９７．１９８２．　Ｊａｍｅｓ　Ｗ、　Ｈｏｗａｒｄ
、　”Ｎａｒｃｉｓｓｕｓ　：Ｒｅｆ　１ｅｃｔｉｏｎ
　ｏｎ　Ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓ　ｉｎ　Ｔ
ｈｅｒｍａｌ　ＩｍａｇｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ、　”に
具体的に記載されている。

以上の事から、本発明は設計において、収差補正と、第
２レンズ群の最も物体側に位置するレンズと第３レンズ
群Ｇ、におけるナルシサスの発生を極力小さ（できるよ
うなレンズ形状とのバランスをとった構成とすることに
より、赤外光検出器を光源とみなした時に、そこから発
生する光線束を発散させて、良好にナルシサスを大幅に
軽減することができる。

本発明は、以上の如く、各レンズ群の形状を十分考慮し
てナルシサスを低減を図りつつ、第１レンズ群及び第４
レンズ群に非球面を導入することにより少ないレンズ構
成枚数で実現でき、かつコストの低減とレンズ系の軽量
化を図れる明るく優れた結像性能を有するズーム光学系
を達成することができるのである。

そこで、本発明において、変倍の際にも少なくとも全視
野角の２７３程度の視野角まで収差を回折限界に近いレ
ベルまで良好に補正しながら、１．７〜２程度のＦナン
バーと、ナルシサスの低減を確実に達成するには、先ず
各条件式を満足することが必要である。

以下、各条件について説明する。

条件式（１）及び（２）は、収差補正と同時にナルシサ
スを軽減するための形状との良好なバランスをとるため
に、第２レンズ群の最も物体側に位置する負レンズ成分
と第３レンズ群中の正レンズ成分との最適なシェイプフ
ァクター（形状因子）をそれぞれ規定する条件式であが
、先ず収差補正上の観点から条件式（１）及び（２）を
説明する。

条件式（１）の範囲を越えると収差変動が著しく大きく
なり好ましくない。すなわち、この条件式の上限を越え
ると、広角端（短焦点）側においては非点収差が正の方
向へ移動し、望遠端（長焦点）側においては高次の非点
収差が発生する。反対に、この条件式の下限を越えると
、第２レンズ群の最も物体側に位置する負レンズ成分自
身において発生する球面収差は補正過剰となり、その収
差量は甚大となる。

また、条件式（２）の上限を越えると、中間焦点距離状
態付近の非点収差が負の方向へ移動し、最短焦点状態か
ら最長焦点距離状態にわたりコマ収差の発生が甚大とな
り、また第３レンズ群の正レンズ成分自身において発生
する球面収差は補正不足となる。反対に、この条件式の
下限を越えると、中間焦点距離状態付近の非点収差が正
の方向へ移動し、最短焦点状態から最長焦点距離状態に
わたりコマ収差の発生が甚大となり、第３レンズ群の正
レンズ成分自身で発生する球面収差が補正不足となり、
その収差量は甚大となる。

また、第３レンズ群の正レンズ成分から見た時の瞳はこ
のレンズ成分よりも物体側に位置しており、このレンズ
成分はこの瞳に関して同心的（所謂、コンセントリック
）なレンズ形状となっている。したがって、条件式（３
）は第３レンズ群のレンズ成分をその瞳に関して同心的
なレンズ形状に規定する条件でもあり、この条件を満足
するように構成すれば、非点収差、コマ収差及び歪曲収
差等の発生を極めて小さくできるのである。

次に、ナルシサスを低減する観点から条件式（１）及び
（２）を詳述する。

例えば、変倍による像面位置補償の機能を有する第３レ
ンズ群Ｇ、の正レンズ成分において前述の条件式（２）
から外れた５平（ｒ、〉０、ｒ、＝ｏｏ）形状のレンズ
を本発明の各実施例に使用したものと、条件式（２）を
満足する本発明の各実施例とを比較すると、戻り光の割
合（ｃｏｌｄ　ｒｅｔｕｒｎ　）は本発明の第１〜第３
実施例において、それぞれ約ｌ／７０、ｌ／７０、ｌ／
２０に軽減されている。

このことは、ナルシサスの発生の原理を模式的に示す第
１図（ａｌ及び（ｂ）を参照すると容易に理解すること
ができるので、この図を参照しながら説明する。

第１図（ａ）に示す如（、光軸に平行な光線がズーム光
学系に入射すると第１レンズ群Ｇ１により収斂作用を受
け、その後第２レンズ群６．により発散作用を受けた光
線ｇ１、ｇ、は、正の屈折力を有し６平形状の第３レン
ズ群Ｇ、を通過すると略平行光に変換され、正の屈折力
を持つ第４レンズ群Ｇ、によって結像される。今、この
像面位置に赤外光検出器りが配置されているとすると、
低温冷却された検出器りから発した光線Ｊ＋、Ｊｔは第
４レンズ群Ｇ、を通過して第３レンズ群Ｇｓの像側面に
略垂直に入射する。

ここで、先ず第３レンズ群Ｇ、の像側面における戻り光
を考えると、この略垂直に入射する光はこの第３レンズ
群Ｇ３の像側面で反射され、光線ｈ＋、ｈｔに示すよう
に再び逆の光路を辿り、検出器りはこの反射光を検出す
ることになる。

また、第３レンズ群Ｇ、の物体側面における戻り光を考
えると、検出器りから発した光線ｊ１．ｊ２が第３レン
ズ群Ｇ！の像側面を通過すると、この第３レンズ群Ｇ、
の物体側面によって光線１＋、１２に示すように検出器
りに向けて反射し、この反射光線はこの検出器りで検出
されることになる。

したがって、第３レンズ群Ｇ、の物体側面及び像側面に
よる戻り光により、ナルシサスが発生して画質が大きく
劣下するのである。

一方、第１図（ｂ）に示す如く、第３レンズ群Ｇ、は条
件式（２）を満足するような形状で構成されている。

そして、この第３レンズ群Ｇ、の像側面における戻り光
を考えると、検出器りから発した光線ｊｊｔは光線ｈ＋
、ｈｔに示すように、発散する。

また、第３レンズ群Ｇ、の物体側面における戻り光を考
えると、検出器りから発した光線Ｊ＋、ｊ、が第３レン
ズ群Ｇ！の像側面を通過すると、この第３レンズ群Ｇ、
の物体側面により、光線ｉ、、ｉ２に示すように、大き
な反射角で反射する。

したがって、第３レンズ群Ｇ、の正レンズ成分Ｌ１を条
件式（２）を満足するような形状で構成することにより
、戻り光を発散させてナルシサスを極めて良好に軽減す
ることができるのである。

このことは、第２レンズ群Ｇ、の最も物体側に位置する
レンズ成分においても、条件式（１１を満足するように
構成すれば、上述と同様なことが言えるため以下省略す
るが、いずれにしても両者のレンズ形状はナルシサスの
低減に対して極めて有効である。

ところで、一般に物体側から順に正、負、正、正の４群
構成から成るズーム光学系においては、負の屈折力（パ
ワー）を有するレンズ群は１つしか存在しないため、そ
の屈折力は大きくなる。

この構成は、ズーミングする時、その屈折力が大きけれ
ば、レンズ群の移動量を小さ（できるため極めて有効で
ある。

そこで、本発明においても、以上の如き構成を適用して
、各レンズ群に最適なパワー配分を行いつつ、ズーミン
グに際する移動量を小さ（抑えている。このとき、第１
レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆｌ、第２レンズ群のＧ、の
焦点距離をｆ、とするとき、　　４．５＜ｆ＋　／ｆ＊
　＜　　３．５・・−・°（３）を満足するように構成
することが望ましい。

以上の如き構成においては、強い負の屈折力を有する第
２レンズ群Ｇ、にて正の球面収差が甚大に発生し、レン
ズ系全体として補正過剰となるため、他のレンズ群で負
の球面収差を発生させて、レンズ系全体として球面収差
をバランス良く補正する必要がある。

ところが、特に望遠端では、強い負の屈折力を有する第
２レンズ群にて発生する正の球面収差が、第３、第４レ
ンズ群を含む後方のレンズ群により、最終的な結像位置
で拡大されて、甚大に発生し、またズーミングに際する
収差変動も大きくなる。

このため、物体側に位置するレンズ群においてできるだ
け、十分な収差補正をすることが必要である。

そこで、本発明においては、極力、物体側のレンズ群で
球面収差を十分に補正するとともに、ズーミングする際
に、収差変動も同時に補正するため、結像機能を有する
第４レンズ群より物体側に位置する第１〜第３レンズ群
の変倍系で諸収差を良好に補正している。

すなわち、本発明は、正の屈折力を有する第１レンズ群
Ｇ、において負の球面収差を発生させて、負の屈折力を
有する第２レンズ群６！にて発生する正の球面収差をバ
ランス良く補正している。これにより、全体の収差バラ
ンスを良好に保ちつつ、ズーミングに際する収差変動を
抑えている。

ところが、ズーム光学系の小型化を図ると共に、ズーミ
ングに際する移動量を小さくし、さらに十分な明るさを
確保するという要件を同時に満足するには、レンズ系を
構成している各レンズ群の屈折力を強く構成する必要が
ある。

すると、各レンズ群で諸収差が発生し、特に第２レンズ
群で発生する正の球面収差がより大きく発生して補正過
剰となるばかりか、高次の球面収差も甚大に発生する。

このとき、第１レンズ群を球面レンズで構成した場合、
このレンズの屈折力を一定に保ちつつレンズ形状を変化
させる（所謂、ベンディング）ことにより、負の球面収
差をある程度発生させることは可能であるが、第２レン
ズ群で発生する正の球面収差を広角端から望遠端にわた
り補正しきれないばかりか、その他の収差に対する補正
も困難となる。

また、先に述べた条件（１）を満足するように構成する
と、第２レンズ群の最も物体側に位置するレンズＬ！ｌ
は、ナルシサスを十分考慮した形状としているため、ナ
ルシサスの低減を達成できるものの、正の球面収差が発
生する形状となっている。

そこで、本発明は、第１レンズ群の正の屈折力が、光軸
から周辺に行くに従って漸進的に強くなるような面屈折
力を有する非球面を設けることにより、極めて少ない構
成枚数でズーム光学系を達成できるのみならず、第２レ
ンズ群で発生する球面収差、及びその他の収差の良好な
る補正を実現している。

すなわち、特に、望遠端において、第１レンズ群を球面
レンズで構成した際での最小の球面収差よりも補正不足
となるような非球面とすることにより、この非球面によ
り発生する負の球面収差と、第２レンズ群で発生する正
の球面収差とをバランス良く相殺できると同時に、その
他の収差も極めて良好に補正することができる。

例えば、後述する本発明の各実施例での第１レンズ群に
設けられた非球面レンズにより発生する負の球面収差量
が、第１レンズ群を球面レンズで構成した時の最小の球
面収差量よりも望遠端において約２．５倍大きくなるよ
うにしてバランス良く補正されている。

尚、第１レンズ群の正の屈折力が、光軸から周辺に行く
に従って漸進的に強くなるような面屈折力を有する非球
面とは、この非球面がレンズの凸面に設けられている際
には、光軸から周辺に行くに従って正の面圧折力が漸進
的に強くなるような形状とすることであり、これに対し
この非球面がレンズの凹面に設けられている際には、光
軸から周辺に行くに従って負の面圧折力が漸進的に弱く
なるような形状とすることである。

さて、以上にて述べた如く、第１〜第３レンズ群の変倍
系を構成すれば、これらのレンズ群での諸収差は良好に
補正されているため、結像機能を有する第４レンズ群自
身における諸収差も良好に補正されいることが必要であ
る。

この第４レンズ群は正の屈折力を有しているため、この
レンズ群自身では一般に負の球面収差が発生する。この
ため、本発明においては、この第４レンズ群を構成して
いる正レンズ成分に、光軸から周辺に行くに従って漸進
的に正の屈折力が弱（なるような非球面を設けることに
より、極めて少ない構成枚数にもかかわらず、この群自
身にて発生する正の球面収差のみならずその他の収差を
もバランス良い補正を実現している。

すなわち、広角端から望遠端にわたり、第４レンズ群を
球面レンズで構成した際での最小の球面収差量よりもさ
らに小さくなるような非球面とすることにより、第４レ
ンズ群自身にて発生する諸収差を良好に補正することが
できる。

尚、第４レンズ群の正の屈折力が、光軸から周辺に行く
に従って漸進的に弱くなるような面圧折力を有する非球
面とは、この非球面がレンズの凸面に設けられている際
には、光軸から周辺に行くに従って正の面圧折力が漸進
的に弱くなるような形状とすることであり、これに対し
この非球面がレンズの凹面に設けられている島には、光
軸から周辺に行くに従って負の面圧折力が漸進的に強く
なるような形状とすることである。

以上の如く、各レンズ群を構成すれば、ナルシサスの大
幅な低減と良好なる収差補正とをバランス良く両立させ
得るとともに、極めて少ないレンズ構成枚数で実現でき
る小型で優れた結像性能を有するズーム光学系を達成す
ることができる。

さて、一般的に、非球面形状は以下の如く表現すること
ができる。

＋　Ａ　４５”　＋　Ａ　ａ　Ｖ　”　＋　Ａ　＊　Ｙ
　’　＋　Ａ　ｌｏ　”／　ＩＣ＝　ｌ　／　ｒ 但し、Ｘ　（ｙ）はレンズ頂点における接平面から非球
面までの光軸方向に沿った距離、ｙは非球面における光
軸からの高さ、ｋは円錐定数、Ａ、は非球面係数、Ｃは
曲率、ｒはレンズ頂点における曲率半径である。

本発明の第１レンズ群及び第４レンズ群に配置されるべ
き非球面は、レンズの頂点における接平面からの非球面
までの光軸方向に沿った距離（所謂、サグｊ１）の最大
値をδＭＡＸ　％非球面の近軸の屈折力と等しい球面の
曲率半径をｒｌ、非球面を有するレンズの焦点距離を単
位長さ（１ｒｎｍ）で割った値をｆｌｌ、とするとき、 を満足するように構成することが望ましい。

この条件の範囲を越えるとき、収差補正を優先させると
、ナルシサスの低減を考慮したレンズ形状を変えざるを
得す、その結果、ナルシサスが大きく発生して大幅に性
能が劣下する一方、ナルシサスの低減を優先した収差補
正を行うと、諸収差における収差バランスが大きく崩れ
て、本発明が目的としている明る（小型で良好なる結像
性能を有するズーム光学系を達成することが困難となる
。

特に、第１レンズ群に設けられた非球面の効果をより効
果的に得て、第２レンズ群で発生する正の球面収差のみ
ならず、その他の収差をよりバランス良く補正するには
、条件（４）式の下限が０．０１より大きく、上限が０
．６より小さいことが望ましい。

また、第４レンズ群に設けられた非球面の効果をより効
果的に得て、このレンズ群自身にて発生する諸収差をよ
り良好に補正するには、条件（４）式の下限が０．０１
より大きく、上限が０．５より小さいことが望ましい。

さらに、コンパクトで明るい本発明のズームレンズを確
実に達成するためには、レンズ系のＦすンバーをＦＮＯ
％　レンズ系の有効径をＤ、レンズ系の全長をΣｄとす
るとき、 を満足することが望ましい。

〔実施例〕

以下に、本発明による実施例について説明する。

第２図、第３図及び第４図はそれぞれ第１実施例及び第
２実施例におけるズーム光学系Ｏの後方に接眼レンズ系
Ｅを配置した状態でのレンズ構成図及び光路図を示して
おり、第２図、第３図及び第４図における（ａ）は最短
焦点距離状態（広角端）、（ｂ）は中間焦点距離状態、
（Ｃ１は最長焦点距離状態（望遠端）を示している。そ
して、第１実施例のズーム光学系は、第２図に示す如く
、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ　＋　＋
よりなる第１レンズ群Ｇ１と、物体側に凹面を向けた開
平レンズＬｔｌと両凹レンズＬ１！よりなる第２レンズ
群Ｇ、と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズし、
１よりなる第３レンズ群Ｇ、と、物体側に凸面を向けた
正メニスカスレンズＬ０よりなる第４レンズ群Ｇ、とで
構成されている。

第２実施例におけるズーム光学系は、第３図に示す如く
、第１実施例と同様なレンズ構成を有しているが、第２
レンズ群Ｇ、を構成している負レンズＬ　２１が像側に
凹面を向けた平凹レンズとなっている。

第３実施例におけるズーム光学系においても、第４図に
示す如く、第１実施例と同様なレンズ構成を有している
が、第２レンズ群Ｇ、を構成している負レンズＬ　ｔ＋
が像側に凹面を向けたメニスカスレンズとなっていると
ともに、第３レンズ群Ｇ、を構成している正レンズＬ１
１が像側に凸面を向けた平凸レンズとなっている。

また、第１、第３実施例のいずれも、第１レンズ群を構
成している正メニスカスレンズＬ　１１及び第４レンズ
群を構成している正メニスカスレンズＬｌｌの物体側面
に非球面が設けられているのに対し、第２実施例におい
ては、第１レンズ群を構成している正メニスカスレンズ
Ｌ１１及び第４レンズ群を構成している正メニスカスレ
ンズＬ４＋の像側面に非球面が設けられている。

また、各実施例における接眼レンズ系Ｅとも、像側に凸
面を向けた正メニスカスレンズＬｅ、と物体側に凸面を
向けた正メニスカスレンズＬｅ、とで構成されている。

このズーム光学系Ｏに入射する光線は、第１レンズ群Ｇ
１で収斂作用を受け、変倍機能を有する第２レンズ群Ｇ
、で発散作用を受け、像面補償機能を有する第３レンズ
群Ｇ、で再び収斂作用を受けて略平行光線に変換され、
結像機能を有する第４レンズＧ、により再び収斂作用を
受けて、このズーム光学系Ｏの後側焦点位置で結像され
て、像（中間像）Ｉが形成される。

そして、この光学系Ｏにより形成された中間像■を通過
した光束は、接眼レンズ系Ｅを通過して、この接眼レン
ズＥの後方で射出瞳Ｐを形成する。

ここで、各実施例とも、広角端から望遠端へズーミング
は、第２レンズ群Ｇ！を像側へ線型に移動させ、第３レ
ンズ群Ｇ、を像側に凸を描くように非線型に移動させて
行なっている。

また、無限遠から有限距離物点へのピント合わせ及び周
囲の温度変化に起因するピントズレは、本発明のズーム
光学系０を構成している各レンズ、もしくは接眼レンズ
系Ｅを構成している各レンズのいずれかを光軸方向に沿
って移動させることにより達成されるが、各倍率時にお
けるフォーカス量が一定である第１レンズ群Ｇ１を光軸
に沿って前後に移動させて行うことが望ましい。

以下の表１及び表３に、各実施例の諸元の値を掲げる。

表中、左端の数字は物体側からの順序を表し、ｒはレン
ズ面の曲率半径、ｄはレンズ厚及びレンズ面間隔、屈折
率ｎはＢ線（λ＝１０μｍ）に対する値であり、ＧＥは
ゲルマニウム、ＺＮＳＥはセレン化亜鉛を示している。

ここで、ゲルマニウムにおけるＣ線（λ＝１２μｍ）及
びＡ線（λ＝８μｍ）に対する屈折率はそれぞれ４．０
０２３０．４．００５３０であり、またセレン化亜鉛に
おけるＣ線（λ＝１２μｍ）及びＡ線（λ＝８μｍ）に
対する屈折率はそれぞれ２．３９４００．２．４１８０
０である。

また、Ｍは望遠鏡倍率、ではズーム光学系Ｏの焦点距離
、ＦＮ、はズーム光学系のＦナンバー、ｄ、は接眼光学
系Ｅの最終レンズ面の頂点から射出瞳Ｐまでの距離、Ｄ
はレンズ系の有効径、ＤＯは被写体から第１レンズ面ま
での距離である。

尚、第１面から第１Ｏ面までがズーム光学系、第１１面
から第１４面までが接眼レンズ系のレンズデータを示し
ており、非球面形状は先に述べた如き非球面方程式で示
している。また、ｒｌは鼻球面の近軸屈折力と等しい球
面の曲率半径であり、「、３゜は非球面を有するレンズ
の焦点距離である。

表土」！土叉施倒Ｌ Ｆ、Ｏ＝１．７　、ｄ、　　＝３０．５０　、Ｄ＝ｌＯ
Ｏ，ＯＮｏ　　　　　　　ｒ　　　　　　ｄ　　　　　
　ｎＣａ＝　　０．０、Ｃ＊＝　　０．０．Ｃ＋。＝０
．ＯＮ。

Ｆ　Ｎ０＝１．７　、ｄ、　　＝３０．５０　、Ｄ＝１
００．０「 Ｎ。

Ｆ、、＝２．０８、 「 ｄ。

＝　３５．００　、 Ｄ　＝　１００．０ １１０．５２１ ７３、２７ ｆｌｌ、　４５１ （ｄ、） 以下の表４に本発明の各実施例における条件対応値を記
す。

２４．４０７６ ４．３９０７ ２４．４５４８ 各実施例はともに、射出瞳径１４．５ｍｍ、実視界７゜
７〜３０．６°、ズーム比４のズーム光学系が実現され
ている。

また、上記第１〜第３実施例の収差図をそれぞれ第５図
、第６図及び第７図に示す。各収差図において、（ａ）
は最短焦点距離状態（広角端）及び（ｂ）は中間焦点距
離状態、（Ｃ）は最長焦点距離状態（望遠端）における
諸収差を表している。また、Ｓ、　Ａ。

は球面収差、ＡＳＴ、は非点収差、ＣＯＭＡはコマ収差
、ＤＩＳ、は歪曲収差（デイスト−ジョン）を表してお
り、各収差図中のＡはＡ線（λ＝８μｍ）、ＢはＢ線（
λ＝１０μ１１）、ＣはＣ線（λ＝１２μｍ）を表して
いる。尚、非点収差図中の破線はメリジオナル像面、実
線はサジタル像面を表している。

本発明は、簡素な構成で４倍にも達するズーム比を達成
しながら、ナルシサスの影響を大幅に低減したレンズ構
成を実現しているのみならず、各収差図の比較から、広
角端から望遠端にわたり優れた結像性能を維持している
ことが明らかである。

また、このような構成に基づいて、外景からの赤外放射
光線が実像を形成する中間像位置に温度参照板を配置し
、この温度参照板による強度信号と、赤外光検出器によ
る外景強度信号とを比較することにより、放射温度測定
を行うことにも対応させることができる。そして、この
場合においてはズーム光学系を略テレセントリックとな
るように構成することが望ましい。

また、本発明の如く、広角端から望遠端へズーミングす
る際に、第３レンズ群Ｇ、がＵターンする移動軌跡で移
動するが、これを固定して、第２レンズ群６．をのみを
移動するように構成すれば、簡単な構成で２変倍レンズ
系を容易に達成できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、僅か５枚程度の少ない構成
枚数にもかかわらず、１．７〜２程度の明るいＦナンバ
ーと、高い透過率が得られるのみならず、高ズーム比で
広い画角を有しながら極めて良好に収差補正がなされ、
しかもこのナルシサスを極力軽減できる優れた性能を有
するズーム光学系を達成することができる。すなわち、
ナルシサス低減と良好なる収差補正とを両立可能な小型
で高性能なズーム光学系が達成できる。

また、本発明は、僅か５枚程度の少ない構成枚数で達成
できるため、コストの低減を図れるばかりか、レンズ系
の軽量化を図れるのみならず、操作性においても非常に
有利となるため、極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明の原理を模式的に示す
図である。第２図（ａ）〜（Ｃ１は第１実施例における
それぞれ最短焦点距離状態、中間焦点距離状態、最長焦
点距離状態でのズーム光学系と接眼レンズ系とのレンズ
構成及び光路を示す図、第３図（ａ）〜（Ｃ１は第２実
施例におけるそれぞれ最短焦点距離状態、中間焦点距離
状態、最長焦点距離状態でのズーム光学系と接眼レンズ
系とのレンズ構成及び光路を示す図、第４図（ａ）〜（
ｅ）は第３実施例におけるそれぞれ最短焦点距離状態、
中間焦点距離状態、最長焦点距離状態でのズーム光学系
と接眼レンズ系とのレンズ構成及び光路を示す図、第５
図（ａ）〜（Ｃ１は第１実施例におけるそれぞれ最短焦
点距離状態、中間焦点距離状態、最長焦点距離状態での
収差図、第６図（ａ）〜（ｅ）は第２実施例におけるそ
れぞれ最短焦点距離状態、中間焦点距離状態、最長焦点
距離状態での収差図である。第７図（ａ）〜（ｅ）は第
３実施例におけるそれぞれ最短焦点距離状態、中間焦点
距離状態、最長焦点距離状態での収差図である。 〔主要部分の説明〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ＿１
   と、変倍機能を有し負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ＿
   ２と、変倍により変動する像面位置を補償する機能を有
   し正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ＿３と、結像機能を
   有し正の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ＿４とを有し、 前記第２レンズ群Ｇ＿２は、２つの負レンズ成分を有し
   、前記第３レンズ群Ｇ＿３は、像側に強い曲率の面を向
   けた正レンズ成分を有し、 前記第１レンズ群Ｇ＿１は、該レンズ群Ｇ＿１の正の屈
   折力が光軸から周辺へ行くに従って漸進的に強くなるよ
   うな面屈折力を持つ非球面を有し、 前記第４レンズ群Ｇ＿４は、該レンズ群Ｇ＿４の正の屈
   折力が光軸から周辺へ行くに従って漸進的に弱くなるよ
   うな面屈折力を持つ非球面を有し、 広角端から望遠端へのズーミングの際に、前記第２レン
   ズ群Ｇ＿２と前記第３レンズ群Ｇ＿３とを光軸に沿って
   相対的に移動させ、 前記第２レンズ群中の最も物体側に位置する負レンズ成
   分の物体側の曲率半径及び像側の曲率半径をそれぞれｒ
   ＿ａ、ｒ＿ｂとし、前記第３レンズ群中の正レンズ成分
   の物体側の曲率半径及び像側の曲率半径をそれぞれｒ＿
   ｃ、ｒ＿ｄとするとき、−６＜（ｒ＿ａ＋ｒ＿ｂ）／（
   ｒ＿ａ−ｒ＿ｂ）＜２………（１）１≦（ｒ＿ｃ−ｒ＿
   ｄ）／（ｒ＿ｃ−ｒ＿ｄ）＜１．５−∽≦ｒ＿ｃ＜０、
   ｒ＿ｄ＜０………（２）を満足するように構成すること
   を特徴とするズーム光学系。