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公開番号2024151199
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-24
出願番号2023064416
出願日2023-04-11
発明の名称光学系および撮像装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 17/08 20060101AFI20241017BHJP(光学)
要約【課題】画角が大きく光のケラレが少ない光学系を提供する。
【解決手段】光学系2は、波長が5μm以上の光を屈折させる屈折部Lと、屈折部に向かった凹形状の反射面Mとを有し、屈折部と反射面との間に物体の中間像を形成する。屈折部における反射面に最も近い光学面と反射面からの最も離れた光学面との間の光軸上での距離をG、反射面に最も近い光学面の有効半径をHとするとき、0.25≦H/G≦0.85なる条件を満足する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
波長が５μｍ以上の光を屈折させる屈折部と、前記屈折部に向かって凹形状の反射面とを有し、物体の像を形成する光学系であって、
前記屈折部と前記反射面との間に前記物体の中間像を形成し、
前記屈折部における前記反射面に最も近い光学面と前記反射面から最も離れた光学面との間の光軸上での距離をＧ、前記反射面に最も近い光学面の有効半径をＨとするとき、
０．２５≦Ｈ／Ｇ≦０．８５
なる条件を満足することを特徴とする光学系。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記光は、５μｍ以上、１５００μｍ以下の波長範囲のうち少なくとも一部の波長の光であることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記光は、６０μｍ以上、１５００μｍ以下の波長範囲のうち少なくとも一部の波長の光であることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項４】
前記光は、１００μｍ以上、１５００μｍ以下の波長範囲のうち少なくとも一部の波長の光であることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項５】
前記屈折部は、少なくとも２つの光学素子を含み、該２つの光学素子の間に前記光の径を制限する光制限部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項６】
前記光の波長をλとするとき、
９．８×１０
－５
≦λ／Ｈ≦３．２×１０
－２
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項７】
前記屈折部における前記反射面に最も近い光学素子は、正の屈折力を有することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項８】
前記屈折部は、それぞれが正の屈折力を有する複数の光学素子により構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項９】
前記複数の光学素子の数は、２又は３であることを特徴とする請求項８に記載の光学系。
【請求項１０】
前記屈折部は、それぞれが非球面を備える複数の光学素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外光を利用して撮像を行う撮像装置に好適な光学系に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
対象物を監視または検査するために、赤外光を利用して撮像を行う光学機器（撮像装置）が用いられる。特許文献１には、ギガヘルツやテラヘルツ帯域の光を光学系により撮像素子上に集光することで撮像を行う撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許公開２０１７／０２９３０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された撮像装置において画角をより大きくするためには、撮像素子に対して離れた位置にレンズを配置したりレンズをより大径化したりする必要がある。また、特許文献１の光学系では、軸外光線の口径食（ケラレ）が生じているため、軸上と軸外とで解像度が異なることになる。特に赤外光のような波長が可視光よりも長い光を利用する場合は、可視光と比較して解像度が低下し易い。
【０００５】
本発明は、画角が大きく光のケラレが少ない光学系およびこれを用いた撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての光学系は、波長が５μｍ以上の光を屈折させる屈折部と、該屈折部に向かって凹形状の反射面とを有し、物体の像を形成する。該光学系は、屈折部と反射面との間に物体の中間像を形成する。屈折部における反射面に最も近い光学面と反射面から最も離れた光学面との間の光軸上での距離をＧ、反射面に最も近い光学面の有効半径をＨとするとき、
０．２５≦Ｈ／Ｇ≦０．８５
なる条件を満足することを特徴とする。なお、上記光学系と撮像素子とを有する撮像装置も、本発明の他の一側面を構成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、画角が大きく光のケラレが少ない光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施例の赤外検査装置の構成を示す図。
実施例１の光学系の構成を示す図。
実施例１の光学系の光学特性を示す図。
実施例２の光学系の構成を示す図。
実施例２の光学系の光学特性を示す図。
実施例３の光学系の構成を示す図。
実施例３の光学系の光学特性を示す図。
実施例４の光学系の構成を示す図。
実施例４の光学系の光学特性を示す図。
実施例５の光学系の構成を示す図。
実施例５の光学系の光学特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。まず、具体的な実施例１～５の説明に先立って、各実施例に共通する事項について図１を用いて説明する。
[赤外検査装置]
図１は、光学装置としての赤外検査装置の基本構成を示している。赤外検査装置は、光学系（以下、単に光学系という）２と、撮像素子（以下、センサという）Ｓとを有する。この赤外検査装置は、５μｍ以上、１５００μｍ以下の波長範囲のうち少なくとも一部の波長の赤外光（テラヘルツ光と称される電磁波を含む）を利用して、人物や荷物等の対象物を撮像して検査を行うことができる。このため、光学系２は利用する赤外光を屈折または反射できる材料を用いて製作され、センサＳも利用する赤外光の撮像（光電変換）が可能な特性を有する。なお、光学系２の材料およびセンサＳの特性は、上記波長範囲の少なくとも一部の波長の赤外光を屈折または反射したり撮像できたりするものであればよく、上記波長範囲内の全ての赤外光を屈折または反射したり撮像できたりしなくてもよい。また、利用する赤外光の波長については、６０μｍ以上、１５００μｍ以下の波長範囲のうち少なくとも一部でもよいし、１００μｍ以上、１５００μｍ以下の波長範囲のうち少なくとも一部であってもよい。
【００１０】
光学系２は、物体面としての読取面１からの光をセンサＳ上に結像させる。光学系２は、読取面１からの光を反射する凹面ミラーＭと、複数の光学素子としてのレンズにより構成されて凹面ミラーＭにより反射された光を屈折させてセンサＳ上に導く屈折部（以下、レンズ部という）Ｌとを有する。凹面ミラーＭは、レンズ部Ｌに向かって凹形状の反射面である。レンズ部Ｌは、光学素子としてレンズ以外にプリズムを含んでもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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