JPH1010423A - 近赤外光束透過防止レンズ系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 近赤外光束の透過を防止するフィルターをレ
ンズ系とは別に設けることなく、対応する受光素子にお
いて良好な感度特性を得ることのできる近赤外光束透過
防止レンズ系。 【解決手段】 レンズ系の最も外側のレンズのいずれか
一方の所定レンズ面は、可視域の光束に対して良好な透
過率を有し且つ近赤外域の光束に対して実質的に低い透
過率を有する。そして、レンズ系の焦点距離をｆとし、
所定レンズ面の曲率半径をｒａとしたとき、−０．４＜
ｆ／ｒａ＜０．４の条件を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は近赤外光束透過防止
レンズ系に関し、特に光電変換作用を有する撮像素子を
用いた光学系のレンズ系における近赤外光束の透過防止
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ファクシミリやイメージスキャナ
等に用いられる、いわゆる原稿読取り用光学系や、ＴＶ
カメラやデジタルスチルカメラ用の光学系では、ＣＣＤ
のような光電変換作用を有する受光素子が用いられてい
る。これらの受光素子は、可視域の光に対してだけでな
く、近赤外域の光に対しても強い感度を有する。したが
って、受光素子の受光特性を視感度に近づけるには、可
視域よりも長波長側の７００ｎｍ〜１２００ｎｍ程度の
波長域すなわち近赤外域の光束を排除する必要がある。

【０００３】従来より、短波長の光や長波長の光の透過
を防止する透過率特性を有するコートが知られている。
一般的に、これらのコートでは、長波長の光に対するよ
りも短波長の光に対する方が、透過率が低い状態から高
い状態へ遷移する波長範囲が狭い。従って、近赤外域の
光束の透過を防止して排除するには、膜数の非常に多い
多層膜からなるコートを使用せざるを得ない。従来のこ
れらの光学系では、受光素子に近接して近赤外光の透過
を防止する赤外カットフィルター（可視域よりも若干長
波長側の近赤外域の光束の透過を遮断する特性のコート
が施されたガラス板）を配置することにより、良好な感
度特性を得ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レンズ
系とは別に赤外カットフィルターを設ける従来の方式で
は、フィルターを配置するためのスペースやフィルター
を保持するための保持部材が必要となるという不都合が
あった。さらに、赤外カットフィルターの保持部材とし
て、平面性の低いガラスプレートや、脈理や異物等によ
り屈折率の均一性に欠けるガラスプレートを用いた場
合、光学性能が著しく低下してしまういう不都合があっ
た。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、近赤外光束の透過を防止するフィルターをレ
ンズ系とは別に設けることなく、対応する受光素子にお
いて良好な感度特性を得ることのできる近赤外光束透過
防止レンズ系を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、レンズ系の最も外側のレンズの
いずれか一方の所定レンズ面は、可視域の光束に対して
良好な透過率を有し且つ近赤外域の光束に対して実質的
に低い透過率を有し、前記レンズ系の焦点距離をｆと
し、前記所定レンズ面の曲率半径をｒａとしたとき、 −０．４＜ｆ／ｒａ＜０．４ の条件を満足することを特徴とする近赤外光束透過防止
レンズ系を提供する。

【０００７】本発明の好ましい態様によれば、開口絞り
を有し、前記所定レンズ面の曲率半径をｒａとし、前記
所定レンズ面と前記開口絞りとの間の光軸に沿った距離
をＤとしたとき、 −０．３＜ｒａ／Ｄ＜０．３ の条件を満足する。

【０００８】また、本発明の好ましい態様によれば、前
記レンズ系は、光軸方向に沿って移動可能な複数の可動
レンズ群を有し、前記複数の可動レンズ群において互い
に隣り合う２つの可動レンズ群の間に形成される空気間
隔を変化させることによって、前記レンズ系の焦点距離
を変化させ、前記所定レンズ面を含む所定可動レンズ群
の広角端から望遠端までの光軸に沿った変倍移動量をΔ
１とし、広角端における前記レンズ系の焦点距離をｆｗ
とし、望遠端における前記レンズ系の焦点距離をｆｔと
したとき、 ０．０５＜Δ１／（ｆｗ・ｆｔ）^1/2 ＜０．２０ の条件を満足する。

【０００９】本発明の別の局面によれば、第１レンズ群
Ｇ１と、該第１レンズ群Ｇ１の像側に配置された第２レ
ンズ群Ｇ２とを備え、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２
レンズ群Ｇ２との間隔を変化させることによって、レン
ズ系全体の焦点距離を変化させ、前記第２レンズ群Ｇ２
中には、開口絞りが設けられ、前記第１レンズ群Ｇ１中
には、近赤外域の光束に対して実質的に低い透過率を有
する所定レンズ面が設けられていることを特徴とする近
赤外光束透過防止レンズ系を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明においては、レンズ系の最
も外側のレンズのいずれか一方の所定レンズ面に、可視
域の光束に対して良好な透過率を有し近赤外域の光束に
対して実質的に低い透過率を有するコートを設けること
により、省スペース化および鏡筒構造の簡素化を達成す
ることができる。また、前述のように、従来技術におけ
る赤外カットフィルターに用いられるガラスプレート
は、面精度や屈折率の均一性が十分ではなかった。これ
に対して、本発明では、レンズ系のレンズ面に赤外カッ
トフィルターが設けられる。レンズに用いられる光学ガ
ラスは屈折率の均一性も高く、面精度も充分高いので、
従来技術における光学性能の低下を回避することもでき
る。

【００１１】被写体としての物体には大きさがあるた
め、レンズ系を介して受光素子上に形成される像にも大
きさがある。したがって、物体面の光軸上の点から発し
た軸上光束と、物体面において光軸を外れた点から発し
た軸外光束とは、互いに異なる光路を介して受光素子の
受光面上に到達する。一般的に、コートの透過率特性
は、入射する光線の角度に依存する。したがって、ＣＣ
Ｄを撮像素子に用いた従来の光学系では、射出瞳の位置
を無限遠に近くし且つレンズ系の焦点距離変化に伴う射
出瞳の位置変化を抑えることにより、軸上光束の赤外カ
ットフィルターに入射する角度と軸外光束の赤外カット
フィルターに入射する角度とをほぼ等しくし、像高によ
るコートの透過率特性の変化を抑えていた。

【００１２】従って、レンズ系中の任意のレンズ面に赤
外カットフィルターを配置しても良いわけではない。以
下、本発明における赤外カットフィルターの配置に関し
て説明する。一般的に、開口絞りから離れたレンズ面を
通過する軸外光束は、光軸から離れて通過する。逆に、
開口絞りに近いレンズ面を通過する軸外光束は、光軸の
近くを通過する。従って、開口絞りに近いレンズ面で
は、軸上光束と軸外光束とがレンズ面のほぼ同じ位置に
入射し、レンズ面に入射する角度だけが互いに大きく異
なる。このため、近赤外光束を遮るコートを施す場合、
透過から遮断へと透過率が変化する波長帯が画面中心か
ら周辺にかけて大きく変化し、近赤外光束の遮断効果を
充分得ることができない。

【００１３】一方、開口絞りから離れたレンズ面では、
軸上光束と軸外光束とがレンズ面の互いに異なる位置に
入射し、レンズ面の接平面に入射する角度が互いに異な
る。このため、本発明においては、図２０に示すよう
に、コートを施す所定レンズ面の曲率半径を規定してい
る。すなわち、入射瞳位置ｂと所定レンズ面の曲率中心
（球心）ａの位置とが近くなるか、あるいは入射瞳位置
ｂと軸外光束の入射点ｃとを結ぶ線分ｓと軸外光束の入
射点ｃと所定レンズ面の曲率中心ａとを結ぶ線分ｔとの
なす角度α（入射角）が小さくなるように、所定レンズ
面の曲率半径を規定している。このレンズ面に近赤外光
を遮るコートを施すことにより、軸上光束と軸外光束と
の入射角の差異を抑え、透過から遮断へと透過率が変化
する波長帯が画面中心から周辺にかけて大きく変化しな
いようにすることによって、近赤外光束の遮断効果を充
分確保している。なお、図２０では入射側を取り上げて
説明したが、最も像側のレンズ面の曲率中心の位置と射
出瞳位置とを近づけ、このレンズ面に近赤外光束を遮る
コートを施すことにより、射出側でも同様のことがいえ
る。

【００１４】一般的に、レンズ径に対してレンズ面の曲
率の大きさが小さいレンズ面の場合、レンズ面の中心部
から周辺部に亘って均一の膜厚でコートを施すことがで
きる。これに対して、レンズ径に対してレンズ面の曲率
の大きさが大きいレンズ面の場合、レンズ面の中心部で
の法線に対して周辺部での法線の傾きが大きくなる。そ
の結果、中心部と周辺部とでコートの膜厚が異なり、コ
ートの透過率特性が中心部と周辺部とで異なってしま
う。従って、本発明においては、レンズ中心部とレンズ
周辺部との間の透過率特性の変動を抑えることができる
ように、曲率の十分緩いレンズ面に対して近赤外光束を
遮るコートを施すことが望ましい。ここで、曲率が緩い
とは、レンズ面の有効径に対して曲率の絶対値が小さい
ことをいう。

【００１５】以下、本発明の各条件式について説明す
る。本発明においては、レンズ系の最も外側のレンズの
いずれか一方の所定レンズ面が、可視域の光束に対して
良好な透過率を有し且つ近赤外域の光束に対して実質的
に低い透過率を有し、以下の条件式（１）を満足する。 −０．４＜ｆ／ｒａ＜０．４ （１） ここで、 ｆ ：レンズ系の焦点距離 ｒａ：所定レンズ面の曲率半径

【００１６】条件式（１）は、赤外カットコート（可視
域の平均透過率に比べて近赤外域の透過率が極端に低い
特性を有するコート）を施す所定レンズ面の曲率半径に
ついて適切な範囲を規定している。条件式（１）の上限
値を上回った場合、レンズ径に対して所定レンズ面の曲
率の大きさが大きくなる。その結果、前述のように、軸
上光束の通過するレンズ中心部と軸外光束の通過するレ
ンズ周辺部とで透過率特性が異なってしまうため、物体
中心部と物体周辺部との間で色再現性に差が生じてしま
う。逆に、条件式（１）の下限値を下回った場合、軸外
光束の所定レンズ面に入射する入射角が大きくなる。そ
の結果、軸上光束の通過するレンズ中心部と軸外光束の
通過するレンズ周辺部とで透過率特性が異なってしまう
ため、物体中心部と物体周辺部との間で色再現性に差が
生じてしまう。

【００１７】なお、レンズ系が可変焦点距離レンズ系で
ある場合、画角の広い広角端（レンズ系全体での焦点距
離が最も短くなる状態）においてはもちろんのこと、焦
点距離範囲全体に亘って条件式（１）を満足する。特
に、画面中心部と画面周辺部との間の色再現性の差をさ
らに小さくするには、条件式（１）の下限値を−０．２
とするか、あるいは条件式（１）の上限値を０．２５と
することが望ましい。さらに、本発明のレンズ系がズー
ムレンズである場合、広角端においてこの条件を満足す
ることが望ましい。

【００１８】また、本発明においては、開口絞りを有
し、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。 −０．３＜ｒａ／Ｄ＜０．３ （２） ここで、 Ｄ：所定レンズ面と開口絞りとの間の光軸に沿った距離

【００１９】条件式（２）は、赤外カットコートを施す
所定レンズ面の曲率半径と、所定レンズ面から開口絞り
までの距離との割合を規定している。条件式（２）の上
限値を上回った場合、軸外光束の所定レンズ面に入射す
る入射角が大きくなる。その結果、軸上光束の通過する
レンズ中心部と軸外光束の通過するレンズ周辺部とで透
過率特性が異なってしまうため、物体中心部と物体周辺
部との色再現性に差が生じるので好ましくない。一方、
条件式（２）の下限値を下回った場合、所定レンズ面を
通過する軸上光束と軸外光束との高さの差が小さくな
り、軸上光束と軸外光束とで入射する角度だけが変化す
る。その結果、軸上光束の通過するレンズ中心部と軸外
光束の通過するレンズ周辺部とで透過率特性が異なって
しまうため、物体中心部と物体周辺部との色再現性に差
が生じるので好ましくない。

【００２０】通常、光学系のレンズ面に施されるコート
の特性は、透過率の向上だけでなく色再現性やゴースト
の発生抑制などを考えて決められる。特に、直角入射か
ら斜入射に変化すると、長波長の光に対する反射率が高
まり、ゴーストの発生原因となる。赤外カットコートの
場合、直角入射する光束に対する反射率が可視域から近
赤外域にかけて急激に増大する。一方、斜入射する光束
については、可視域内の長波長光束に対する反射率が高
まり、ゴーストの発生原因となり易い。したがって、開
口絞りから最も離れたレンズ、すなわちレンズ系の最も
物体側のレンズあるいは最も像側のレンズの所定レンズ
面に赤外カットコートを施すことにより、ゴーストの発
生を小さく抑えることができる。

【００２１】本発明では、特に射出瞳位置の変動が小さ
い光学系において、最も像側のレンズのいずれか一方の
レンズ面に赤外カットコートを配置することが望まし
い。逆に、入射瞳位置の変動が小さい光学系において
は、最も物体側のレンズのいずれか一方のレンズ面に赤
外カットコートを配置することが望ましい。

【００２２】また、本発明は、光軸方向に沿って移動可
能な複数の可動レンズ群を有し、隣り合う可動レンズ群
の間に形成される空気間隔を変化させることによって焦
点距離を変化させる可変焦点距離レンズ系にも適用可能
である。この場合、以下の条件式（３）を満足すること
が望ましい。 ０．０５＜Δ１／（ｆｗ・ｆｔ）^1/2 ＜０．２０ （３）

【００２３】ここで、 Δ１：所定レンズ面を含む所定可動レンズ群の広角端か
ら望遠端までの光軸に沿った変倍移動量 ｆｗ：広角端におけるレンズ系の焦点距離 ｆｔ：望遠端におけるレンズ系の焦点距離 なお、移動量Δ１には、所定レンズ面が開口絞りよりも
物体側に位置する場合には正の符号を、像側に位置する
場合には負の符号を付すものとする。

【００２４】条件式（３）は、近赤外域の光束に対して
透過率の低い所定レンズ面を含む所定可動レンズ群の変
倍移動量を規定している。条件式（３）の上限値および
下限値で規定される範囲を逸脱すると、レンズ系の焦点
距離が最も短い状態である広角端からレンズ系の焦点距
離が最も長い状態である望遠端まで焦点距離が変化する
際の所定可動レンズ群の変倍移動量が大きくなる。その
結果、所定可動レンズ群の位置により、変倍に伴って次
のような傾向が発生する。 最も物体側のレンズに赤外カットコートを配置する場
合、レンズ全長の変化が大きくなる。 最も像側のレンズに赤外カットコートを配置する場
合、バックフォーカスの変化が大きくなる。

【００２５】のレンズ全長の変化が大きくなる場合に
は、入射瞳位置の変倍に伴う変化か、あるいは軸外光束
の入射角の変倍に伴う変化が大きくなる。一方、のバ
ックフォーカスの変化が大きくなる場合には、射出瞳位
置の変倍に伴う変化か、あるいは軸外光束の射出角の変
倍に伴う変化が大きくなる。いずれの場合にも、レンズ
系の焦点距離の変化に伴って、画面周辺部の透過率特性
が変化してしまうので好ましくない。

【００２６】本発明においては、可視光から近赤外光へ
波長が変化する際に、赤外カットコートを含む所定レン
ズ面の透過率が十分急激に変化する場合には、近赤外光
を良好に遮断することが可能である。しかしながら、所
定レンズ面の透過率が緩やかに変化する場合には、近赤
外光を良好に遮断することができず、色再現性が悪くな
ってしまう。なお、所定レンズ面において透過率をあま
り急激に変化させようとすると、赤外カットコートの加
工が難しくなってしまう。したがって、色再現性に対し
て実質的に悪影響を与えない程度に、透過率を十分急激
に変化させればよい。

【００２７】したがって、本発明において、近赤外光を
良好に遮断するために、以下の条件式（４）を満足する
ことが望ましい。 ０．０１＜（λmax −λmin ）／（λmax ・λmin ）^1/2 ＜０．１０（４） ここで、 λmax ：５００ｎｍ以上で９００ｎｍ以下の波長を有す
る光束に対して所定レンズ面の透過率が１０％となる波
長 λmin ：５００ｎｍ以上で９００ｎｍ以下の波長を有す
る光束に対して所定レンズ面の透過率が８０％となる波
長

【００２８】条件式（４）は、赤外カットコートの透過
率特性を数値化した条件式である。条件式（４）の上限
値を上回った場合、赤外カットコートの透過率の変化が
緩やかになりすぎるので好ましくない。逆に、条件式
（４）の下限値を下回った場合、赤外カットコートの透
過率の変化が急激になりすぎてしまうので好ましくな
い。

【００２９】本発明の別の観点によれば、負屈折力の第
１レンズ群Ｇ１と正屈折力の第２レンズ群Ｇ２とでレン
ズ系を構成し、２つのレンズ群の空気間隔を変化させる
ことによりレンズ系全体の焦点距離を変化させてもよ
い。この場合、第２レンズ群Ｇ２中に開口絞りを配置
し、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面に赤外カ
ットコート（可視域の光に対する透過率は高く、近赤外
域の光に対する透過率が可視域の透過率よりも極端に低
い透過率特性を有するコート）を配置することが望まし
い。

【００３０】このタイプのズームレンズでは、広角端
（レンズ系の焦点距離が最も短い状態）から望遠端（レ
ンズ系の焦点距離が最も長い状態）まで焦点距離が変化
する際に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空
気間隔が減少するように、少なくとも第２レンズ群Ｇ２
を物体側へ移動させる。この場合、広角端においては、
第１レンズ群Ｇ１を通過する軸外光束が光軸から離れ、
入射瞳位置も第１レンズ群Ｇ１から離れる。このため、
第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面に入射する軸
外光束の入射角が小さくなるようにレンズ面の曲率半径
を設定することにより、画面中心部と画面周辺部との間
で色再現性の差を抑えることが可能となる。

【００３１】特に、ＣＣＤのような光電変換作用を有す
る受光素子は、可視域の光に対してだけでなく、近赤外
域の光に対しても強い感度を有する。換言すれば、これ
らの受光素子を撮像素子として用いる場合には、近赤外
光を良好に遮断しないと色再現性に障害が生じてしま
う。従って、本発明による近赤外光束透過防止レンズ系
は、ＣＣＤのような光電変換作用を有する受光素子との
組み合わせにおいて特に効果が大きい。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の各実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。 〔第１実施例〕図１は、本発明の第１実施例にかかる近
赤外光束透過防止レンズ系の屈折力配分および広角端
（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍に伴う各レンズ群の移
動を示す図である。図１に示すように、本発明の第１実
施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系は、物体側か
ら順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の
屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とから構成された変倍
光学系である。そして、最も焦点距離の短い広角端から
最も焦点距離の長い望遠端への変倍に際して、第１レン
ズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間隔が減少するよ
うに、第１レンズ群Ｇ１は一旦像側へ移動した後に物体
側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側へ単調移動す
る。

【００３３】図２は、本発明の第１実施例にかかる変倍
光学系のレンズ構成を示す図である。図２の変倍光学系
において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凹
レンズＬ１１、および物体側に凸面を向けた正メニスカ
スレンズＬ１２から構成されている。また、第２レンズ
群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ２１、両凸レ
ンズと両凹レンズとの接合正レンズＬ２２、物体側に凸
面を向けた負メニスカスレンズＬ２３、両凸レンズＬ２
４、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２５、
および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２６
から構成されている。なお、接合正レンズＬ２２と負メ
ニスカスレンズＬ２３との間には、開口絞りＳが設けら
れている。

【００３４】また、物体と第１レンズ群Ｇ１との間およ
び第２レンズ群Ｇ２と像面との間に、それぞれ白板ガラ
スが挿入されている。これらの白板ガラスは、変倍時に
固定である。第１実施例において、物体側の白板ガラス
と物体の軸上間隔は、２．００である。第１実施例で
は、レンズ系の最も物体側に配置された両凹レンズＬ１
１の物体側の面に、近赤外域の光束に対して非常に低い
透過率を有する赤外カットコートが設けられている。図
１９は、第１実施例における赤外カットコートの透過率
特性を示す図である。図１９において、横軸は光束の波
長を、縦軸は透過率をそれぞれ示している。また、第１
実施例では、物体が有限の所定距離に位置し、物像間距
離を一定に保ちながら結像倍率を変化させている。

【００３５】次の表（１）に、本発明の第１実施例の諸
元の値を掲げる。表（１）において、βは結像倍率を、
ＦNOは実効Ｆナンバーを、Ｈは物体高を、Ｙ０は最大像
高をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の進行
する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、屈折
率はｅ線（λ＝５４６．１ｎｍ）に対する値を示してい
る。

【００３６】

【表１】 β＝−０．１７９０〜−０．２５００〜−０．３７８０ ＦNO＝４．４６〜５．２６〜６．７８ Ｈ＝−１０７．３１〜−７８．８０〜−５１．１５ Ｙ０＝２０．４２ 面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数 1 ∞ 3.00 1.52428 58.80 （白板ガラス） 2 ∞ (d2= 可変) 3 -267.8331 1.20 1.77651 49.45 4 31.1151 4.40 5 37.1492 3.40 1.67765 32.17 6 175.9009 (d6= 可変) 7 40.8315 2.50 1.84503 43.35 8 -91.0419 0.10 9 22.7155 4.20 1.49926 82.52 10 -45.9596 1.20 1.80945 33.89 11 34.2655 1.00 12 ∞ 5.35 (開口絞りＳ) 13 28.6194 1.20 1.75455 35.19 14 18.2542 13.50 15 223.7545 3.40 1.62287 60.14 16 -36.3454 15.00 17 -22.6389 3.00 1.58482 40.76 18 -20.1673 2.50 19 -23.0902 1.20 1.48914 70.41 20 -165.6851 (d20=可変) 21 ∞ 0.80 1.52428 58.80 （白板ガラス） 22 ∞ 1.20 （変倍における可変間隔） β -0.1890 -0.2500 -0.3780 d2 232.9812 237.8757 232.9918 d6 28.8950 14.7050 1.8060 d20 17.9788 27.2733 45.0522 （条件対応値） ｆ＝４２．２９８〜６５．３１５ ｒａ＝−２６７．８３３ Ｄ＝４６．８９５〜１９．８０６ Δ１＝４．８９４５ ｆｗ＝４２．２９８ ｆｔ＝６５．３１５ λmax ＝６９７ｎｍ λmin ＝６７０ｎｍ （１）ｆ／ｒａ＝−０．１５８〜−０．２４４ （２）ｒａ／Ｄ＝−０．１７５〜−０．０７４ （３）Δ１／（ｆｗ・ｆｔ）^1/2 ＝０．０９３ （４）（λmax −λmin ）／（λmax ・λmin ）^1/2 ＝
０．０４０

【００３７】第１実施例においては、広角端から望遠端
への変倍に際して、赤外カットコートを含む第１レンズ
群Ｇ１が一旦像側へ移動した後に物体側へ移動する。し
たがって、広角端から中間焦点距離状態までの第１レン
ズ群Ｇ１の移動量と中間焦点距離状態から望遠端までの
第１レンズ群Ｇ１の移動量とのうちの大きな方の移動量
をΔ１としている。図３乃至図５は、ｅ線（λ＝５４
６．１ｎｍ）に対する第１実施例の諸収差図である。図
３は広角端（焦点距離が最も短い状態）における諸収差
図であり、図４は中間焦点距離状態における諸収差図で
あり、図５は望遠端（焦点距離が最も長い状態）におけ
る諸収差図である。

【００３８】各収差図において、ＦNOは実効Ｆナンバー
を、Ｙは像高を、Ｈは各像高に対する物体高をそれぞれ
示している。また、非点収差を示す収差図において、実
線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を
示している。さらに、球面収差を示す収差図において、
破線はサインコンディション（正弦条件）を示してい
る。各収差図から明らかなように、本実施例では、各焦
点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結
像性能が確保されていることがわかる。

【００３９】〔第２実施例〕図６は、本発明の第２実施
例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系の屈折力配分お
よび広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍に伴う各レ
ンズ群の移動を示す図である。図６に示すように、本発
明の第２実施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系
は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群
Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の
屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を有す
る第４レンズ群Ｇ４とから構成された変倍光学系であ
る。そして、最も焦点距離の短い広角端から最も焦点距
離の長い望遠端への変倍に際して、第１レンズ群Ｇ１は
光軸に沿って移動することなく、第１レンズ群Ｇ１と第
２レンズ群Ｇ２との空気間隔が減少し、第２レンズ群Ｇ
２と第３レンズ群Ｇ３との空気間隔が増大し、第３レン
ズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との空気間隔が増大するよ
うに、第２レンズ群Ｇ２乃至第４レンズ群Ｇ４が物体側
へ移動する。

【００４０】図７は、本発明の第２実施例にかかる変倍
光学系のレンズ構成を示す図である。図７の変倍光学系
において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凸面を向けた
負メニスカスレンズＬ１から構成されている。また、第
２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ２１
および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２
から構成されている。さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物
体側から順に、両凹レンズＬ３１および両凸レンズＬ３
２から構成されている。また、第４レンズ群Ｇ４は、両
凸レンズＬ４から構成されている。なお、第２レンズ群
Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間には開口絞りＳが設けら
れ、変倍に際して第２レンズ群Ｇ２と一体的に移動す
る。

【００４１】また、第４レンズ群Ｇ４と像面との間に
は、変倍時に固定の白板ガラスが挿入されている。第２
実施例では、レンズ系の最も像側に配置された両凸レン
ズＬ４の物体側の面に、近赤外域の光束に対して非常に
低い透過率を有する赤外カットコートが設けられてい
る。なお、第２実施例における赤外カットコートは、第
１実施例における赤外カットコートと同じ透過率特性を
有する。また、第２実施例では、第３レンズ群Ｇ３を光
軸に沿って移動させることにより、近距離物体への合焦
を行うことができる。

【００４２】次の表（２）に、本発明の第２実施例の諸
元の値を掲げる。表（２）において、ｆは焦点距離を、
ＦＮはＦナンバーを、２ωは画角を、Ｙ０は最大像高
を、Ｄ０は物体と最も物体側のレンズ面との軸上距離
（物体距離）をそれぞれ表している。さらに、面番号は
光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順
序を、屈折率はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する値
を示している。

【００４３】

【表２】 ｆ＝６．１５〜１２．００〜１７．５０ ＦＮ＝４．４１〜６．２５〜７．１４ ２ω＝５３．７８〜２８．９２〜２０．２４° Ｙ０＝３．００ 面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数 1 85.8724 0.80 1.69980 55.48 2 5.6273 (d2= 可変) 3 9.1012 1.20 1.62541 56.93 4 -11.3615 0.10 5 3.5015 1.20 1.51978 52.16 6 27.1629 0.30 7 ∞ (d7= 可変) (開口絞りＳ) 8 -8.6686 0.80 1.81265 25.46 9 2.8592 2.00 10 38.3226 1.60 1.48914 70.45 11 -5.8344 (d11=可変) 12 428.8780 2.00 1.72341 50.35 13 -9.1240 (d13=可変) 14 ∞ 3.05 1.51872 64.20 （白板ガラス） 15 ∞ 1.00 （変倍における可変間隔） ｆ 6.1500 12.0000 17.5000 d2 10.1500 4.2629 1.3500 d7 1.0000 1.3279 1.9839 d11 2.3000 7.1030 8.3805 d13 0.5000 1.2562 2.2356 （撮影倍率−０．０１倍時の第３レンズ群Ｇ３のフォーカシング移動量δ３） ｆ 6.1500 12.0000 17.5000 Ｄ０ 609.8532 1198.2975 1753.3375 δ３ 0.0099 0.0256 0.0538 フォーカシング移動量δ３は、像側への移動量を正とする （条件対応値） ｆ＝ ６．１５０〜１７．５００ ｒａ＝−２１１．７３２ Ｄ＝−８．２０４０〜−１５．４０４８ Δ１＝１．３９５５ ｆｗ＝６．１５０ ｆｔ＝１７．５００ λmax ＝６９７ｎｍ λmin ＝６７０ｎｍ （１）ｆ／ｒａ＝−０．０２９〜−０．０８３ （２）ｒａ／Ｄ＝０．０３９〜０．０７３ （３）Δ１／（ｆｗ・ｆｔ）^1/2 ＝０．１３５ （４）（λmax −λmin ）／（λmax ・λmin ）^1/2 ＝
０．０４０

【００４４】図８乃至図１３は、ｄ線（λ＝５８７．６
ｎｍ）に対する第２実施例の諸収差図である。図８は広
角端（焦点距離が最も短い状態）での無限遠合焦状態に
おける諸収差図であり、図９は中間焦点距離状態での無
限遠合焦状態における諸収差図であり、図１０は望遠端
（焦点距離が最も長い状態）での無限遠合焦状態におけ
る諸収差図である。また、図１１は広角端での撮影倍率
−０．０１倍の状態における諸収差図であり、図１２は
中間焦点距離状態での撮影倍率−０．０１倍の状態にお
ける諸収差図であり、図１３は望遠端での撮影倍率−
０．０１倍の状態における諸収差図である。

【００４５】各収差図において、ＦＮはＦナンバーを、
ＮＡは開口数を、Ｙは像高を、Ａは各像高に対する入射
角を、Ｈは各像高に対する物体高をそれぞれ示してい
る。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジ
タル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示してい
る。さらに、球面収差を示す収差図において、破線はサ
インコンディション（正弦条件）を示している。各収差
図から明らかなように、本実施例では、各焦点距離状態
および各撮影距離状態において諸収差が良好に補正さ
れ、優れた結像性能が確保されていることがわかる。

【００４６】〔第３実施例〕図１４は、本発明の第３実
施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ系の屈折力配分
および広角端（Ｗ）から望遠端（Ｔ）への変倍に伴う各
レンズ群の移動を示す図である。図１４に示すように、
本発明の第３実施例にかかる近赤外光束透過防止レンズ
系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ
群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とから
構成された変倍光学系である。そして、最も焦点距離の
短い広角端から最も焦点距離の長い望遠端への変倍に際
して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との空気間
隔が減少するように、第１レンズ群Ｇ１は一旦像側へ移
動した後に物体側へ移動し、第２レンズ群Ｇ２は物体側
へ単調移動する。

【００４７】図１５は、本発明の第３実施例にかかる変
倍光学系のレンズ構成を示す図である。図１５の変倍光
学系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、
物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１、およ
び物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２から
構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側か
ら順に、両凸レンズＬ２１、両凸レンズと両凹レンズと
の接合正レンズＬ２２、物体側に凹面を向けた正メニス
カスレンズＬ２３、および物体側に凹面を向けた負メニ
スカスレンズＬ２４から構成されている。なお、接合正
レンズＬ２２と正メニスカスレンズＬ２３との間には、
開口絞りＳが設けられている。

【００４８】また、物体と第１レンズ群Ｇ１との間およ
び第２レンズ群Ｇ２と像面との間に、それぞれ白板ガラ
スが挿入されている。これらの白板ガラスは、変倍時に
固定である。第３実施例において、物体側の白板ガラス
と物体の軸上間隔は、２．００である。第３実施例で
は、レンズ系の最も像側に配置された負メニスカスレン
ズＬ２４の物体側の面に、近赤外域の光束に対して非常
に低い透過率を有する赤外カットコートが設けられてい
る。なお、第３実施例における赤外カットコートは、第
１実施例における赤外カットコートと同じ透過率特性を
有する。また、第３実施例では、物体が有限の所定距離
に位置し、物像間距離を一定に保ちながら結像倍率を変
化させている。

【００４９】次の表（３）に、本発明の第３実施例の諸
元の値を掲げる。表（３）において、βは結像倍率を、
ＦNOは実効Ｆナンバーを、Ｈは物体高を、Ｙ０は最大像
高をそれぞれ表している。さらに、面番号は光線の進行
する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、屈折
率はｅ線（λ＝５４６．１ｎｍ）に対する値を示してい
る。

【００５０】

【表３】 β＝−０．１７９０〜−０．２５００〜−０．３７８０ ＦNO＝４．４７〜５．３２〜６．９４ Ｈ＝−１０８．７８〜−８１．０６〜−５３．５５ Ｙ０＝２０．４２ 面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数 1 ∞ 3.00 1.52428 58.80 （白板ガラス） 2 ∞ (d2= 可変) 3 217.3806 1.20 1.80086 45.37 4 28.4034 6.80 5 34.6976 3.40 1.76168 27.53 6 67.6395 (d6= 可変) 7 51.1099 2.80 1.77074 46.80 8 -75.1121 0.10 9 21.2438 6.80 1.49926 82.52 10 -38.6473 2.00 1.80945 33.89 11 24.6119 3.50 12 ∞ 12.57 (開口絞りＳ) 13 -465.9257 2.75 1.79192 47.47 14 -31.6905 11.00 15 -19.5524 1.50 1.69980 55.48 16 -46.6113 (d16=可変) 17 ∞ 0.80 1.52428 58.80 （白板ガラス） 18 ∞ 1.20 （変倍における可変間隔） β -0.1890 -0.2500 -0.3780 d2 230.2897 235.1693 230.0000 d6 29.7051 15.2261 2.1000 d16 28.5829 38.1824 56.4779 （条件対応値） ｆ＝４２．３５４〜６５．７８９ ｒａ＝２１７．３８１ Ｄ＝５６．３０５〜２８．７００ Δ１＝５．１６９３ ｆｗ＝４２．３５４ ｆｔ＝６５．７８９ λmax ＝６９７ｎｍ λmin ＝６７０ｎｍ （１）ｆ／ｒａ＝０．１９５〜０．３０３ （２）ｒａ／Ｄ＝０．２５９〜０．１３２ （３）Δ１／（ｆｗ・ｆｔ）^1/2 ＝０．０９８ （４）（λmax −λmin ）／（λmax ・λmin ）^1/2 ＝
０．０４０

【００５１】第３実施例においては、広角端から望遠端
への変倍に際して、赤外カットコートを含む第１レンズ
群Ｇ１が一旦像側へ移動した後に物体側へ移動する。し
たがって、広角端から中間焦点距離状態までの第１レン
ズ群Ｇ１の移動量と中間焦点距離状態から望遠端までの
第１レンズ群Ｇ１の移動量とのうちの大きな方の移動量
をΔ１としている。図１６乃至図１８は、ｅ線（λ＝５
４６．１ｎｍ）に対する第３実施例の諸収差図である。
図１６は広角端（焦点距離が最も短い状態）における諸
収差図であり、図１７は中間焦点距離状態における諸収
差図であり、図１８は望遠端（焦点距離が最も長い状
態）における諸収差図である。

【００５２】各収差図において、ＦNOは実効Ｆナンバー
を、Ｙは像高を、Ｈは各像高に対する物体高をそれぞれ
示している。また、非点収差を示す収差図において、実
線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を
示している。さらに、球面収差を示す収差図において、
破線はサインコンディション（正弦条件）を示してい
る。各収差図から明らかなように、本実施例では、各焦
点距離状態において諸収差が良好に補正され、優れた結
像性能が確保されていることがわかる。

【００５３】

【効果】以上説明したように、本発明によれば、近赤外
光束の透過を防止するフィルターをレンズ系とは別に設
けることなく、対応する受光素子において良好な感度特
性を得ることのできる近赤外光束透過防止レンズ系を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる近赤外光束透過防
止レンズ系の屈折力配分および広角端（Ｗ）から望遠端
（Ｔ）への変倍に伴う各レンズ群の移動を示す図であ
る。

【図２】本発明の第１実施例にかかる変倍光学系のレン
ズ構成を示す図である。

【図３】第１実施例の広角端における諸収差図である。

【図４】第１実施例の中間焦点距離状態における諸収差
図である。

【図５】第１実施例の望遠端における諸収差図である。

【図６】本発明の第２実施例にかかる近赤外光束透過防
止レンズ系の屈折力配分および広角端（Ｗ）から望遠端
（Ｔ）への変倍に伴う各レンズ群の移動を示す図であ
る。

【図７】本発明の第２実施例にかかる変倍光学系のレン
ズ構成を示す図である。

【図８】第２実施例の広角端での無限遠合焦状態におけ
る諸収差図である。

【図９】第２実施例の中間焦点距離状態での無限遠合焦
状態における諸収差図である。

【図１０】第２実施例の望遠端での無限遠合焦状態にお
ける諸収差図である。

【図１１】第２実施例の広角端での撮影倍率−０．０１
倍の状態における諸収差図である。

【図１２】第２実施例の中間焦点距離状態での撮影倍率
−０．０１倍の状態における諸収差図である。

【図１３】第２実施例の望遠端での撮影倍率−０．０１
倍の状態における諸収差図である。

【図１４】本発明の第３実施例にかかる近赤外光束透過
防止レンズ系の屈折力配分および広角端（Ｗ）から望遠
端（Ｔ）への変倍に伴う各レンズ群の移動を示す図であ
る。

【図１５】本発明の第３実施例にかかる変倍光学系のレ
ンズ構成を示す図である。

【図１６】第３実施例の広角端における諸収差図であ
る。

【図１７】第３実施例の中間焦点距離状態における諸収
差図である。

【図１８】第３実施例の望遠端における諸収差図であ
る。

【図１９】各実施例における赤外カットコートの透過率
特性を示す図である。

【図２０】赤外カットコートを施す所定レンズ面の曲率
半径の規定を説明する図である。

【符号の説明】

Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群 Ｇ３ 第３レンズ群 Ｇ４ 第４レンズ群 Ｌｉ 各レンズ成分 Ｓ 開口絞り

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズ系の最も外側のレンズのいずれか
   一方の所定レンズ面は、可視域の光束に対して良好な透
   過率を有し且つ近赤外域の光束に対して実質的に低い透
   過率を有し、 前記レンズ系の焦点距離をｆとし、前記所定レンズ面の
   曲率半径をｒａとしたとき、 −０．４＜ｆ／ｒａ＜０．４ の条件を満足することを特徴とする近赤外光束透過防止
   レンズ系。
2. 【請求項２】 開口絞りを有し、 前記所定レンズ面の曲率半径をｒａとし、前記所定レン
   ズ面と前記開口絞りとの間の光軸に沿った距離をＤとし
   たとき、 −０．３＜ｒａ／Ｄ＜０．３ の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の近
   赤外光束透過防止レンズ系。
3. 【請求項３】 前記レンズ系を介して形成された物体像
   は、光電変換作用を有する受光手段によって受光される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の近赤外光束
   透過防止レンズ系。
4. 【請求項４】 前記レンズ系は、光軸方向に沿って移動
   可能な複数の可動レンズ群を有し、 前記複数の可動レンズ群において互いに隣り合う２つの
   可動レンズ群の間に形成される空気間隔を変化させるこ
   とによって、前記レンズ系の焦点距離を変化させ、 前記所定レンズ面を含む所定可動レンズ群の広角端から
   望遠端までの光軸に沿った変倍移動量をΔ１とし、広角
   端における前記レンズ系の焦点距離をｆｗとし、望遠端
   における前記レンズ系の焦点距離をｆｔとしたとき、 ０．０５＜Δ１／（ｆｗ・ｆｔ）^1/2 ＜０．２０ の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれか１項に記載の近赤外光束透過防止レンズ系。
5. 【請求項５】 ５００ｎｍ以上で９００ｎｍ以下の波長
   を有する光束に対して前記所定レンズ面の透過率が１０
   ％となる波長をλmax とし、５００ｎｍ以上で９００ｎ
   ｍ以下の波長を有する光束に対して前記所定レンズ面の
   透過率が８０％となる波長をλmin としたとき、 ０．０１＜（λmax −λmin ）／（λmax ・λmin ）
   ^1/2 ＜０．１０ の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のい
   ずれか１項に記載の近赤外光束透過防止レンズ系。
6. 【請求項６】 第１レンズ群Ｇ１と、該第１レンズ群Ｇ
   １の像側に配置された第２レンズ群Ｇ２とを備え、 前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２との間隔
   を変化させることによって、レンズ系全体の焦点距離を
   変化させ、 前記第２レンズ群Ｇ２中には、開口絞りが設けられ、 前記第１レンズ群Ｇ１中には、近赤外域の光束に対して
   実質的に低い透過率を有する所定レンズ面が設けられて
   いることを特徴とする近赤外光束透過防止レンズ系。
7. 【請求項７】 前記レンズ系を介して形成される物体像
   は、可視域の光束および近赤外域の光束に対して感度を
   有する受光手段によって受光されることを特徴とする請
   求項６に記載の近赤外光束透過防止レンズ系。