CN102193178A

CN102193178A - 红外线变焦镜头

Info

Publication number: CN102193178A
Application number: CN2011100560495A
Authority: CN
Inventors: 川口浩司; 安藤稔
Original assignee: Tamron Co Ltd
Current assignee: Tamron Co Ltd
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2011-09-21
Also published as: US20110216397A1; JP2011186070A

Abstract

本发明提供一种红外线变焦镜头，该红外线变焦镜头至少有一片透镜中含有易于压制成形和研磨加工的硫系玻璃，能够容易地校正一般情况下难以校正的球差，从而能够形成清晰的图像。红外线透镜的特征是：由从物体侧起依次排列的第1透镜至第4透镜构成，该第1透镜至第4透镜中的任意一个透镜都是单片透镜，第1透镜至第4透镜中至少有一片由硫系玻璃形成。

Description

红外线变焦镜头

技术领域

本发明涉及一种球差校正出色、制造成本低的红外线变焦镜头。

背景技术

作为现有的红外线变焦镜头，有一种方案提出了一种绝热化的红外线变焦镜头，其构成为：镜头元件具有从被摄物的方向开始向焦点方向沿光轴依次配置的第1透镜元件、第2透镜元件、第3透镜元件；第1透镜元件具有第1表面和位于上述第1表面的相反一侧的第2表面，并且第1透镜元件具有正的倍率；第2透镜元件具有第1表面和位于上述第1表面的相反一侧的第2表面，并且第2透镜元件具有负的倍率；第3透镜元件具有第1表面和位于上述第1表面的相反一侧的第2表面，并且第3透镜元件具有正的倍率；第1及第3透镜元件由第1材料构成，该第1材料与构成上述第2透镜元件的第2材料不同；上述第1材料的折射率变化与温度变化的比值(dn/dT)比上述第2材料的折射率变化与温度变化的比值低预先设定的量；上述第1透镜元件的上述第2表面及第3透镜元件的上述第2表面中至少有一个表面是衍射表面(例如，参照专利文献1)。

作为现有的另一种红外线变焦镜头，有一种方案提出的构成是：具有沿被摄物侧开始按顺序排列的第1至第3透镜组；变焦时，上述第1及第3透镜组处于被固定的状态，上述第2透镜组被移动；上述第1至第3透镜组分别具有至少一片由硫化锌形成的透镜(例如，参照专利文献2)。

作为现有的另一种红外线变焦镜头，还有一种方案提出了一种在3～5μm或8～12μm的波段的红外线用光学系统中使用的红外线变焦镜头，该红外线变焦镜头的构成为：从物体侧开始按下列顺序依次布置有由一片或两片透镜构成的具有正光焦度的第1透镜组、由一片或两片透镜构成的具有负光焦度的第2透镜组、由一片凹面朝向物体侧的负弯月透镜构成的第3透镜组、由一片凸透镜构成的第4透镜组、以及至少由四片透镜构成的具有正光焦度的第5透镜组，该四片透镜中像面侧的最后的透镜为凸面朝向物体侧的正弯月透镜；变焦时，上述第1、第4及第5透镜组被固定，而上述第2及第3透镜组可移动，通过使上述第2透镜组沿光轴方向移动来实现变倍，并且通过使上述第3透镜组沿光轴方向移动来进行成像位置的校正，该构成满足下述条件式(1)～(3)：

1.00＜f₁/f_t (1)

f₂/f_t＜-0.40 (2)

0.35＜f₅/f_t＜0.70(3)

其中，f_t：整个系统的望远端的焦距；f₁：第1透镜组的焦距；f₂：第2透镜组的焦距；f₅：第5透镜组的焦距。

专利文献

专利文献1：第2005-521918号日本专利申请公开公报

专利文献2：第2007-264649号日本专利申请公开公报

专利文献3：第3365606号日本专利公报

发明要解决的问题

在专利文献1的结构中，由于第1及第3透镜元件由第1材料构成，虽然透镜材料的保管等简单且容易管理，但是却存在像差校正困难的严重问题。另外，专利文献1的结构为焦点机构固定，即没有对焦功能，使用不方便。

在专利文献2的结构中，虽然全部透镜材料都使用硫化锌，但是硫化锌不但价高，还有成形及研磨加工困难的问题。另外，在实施例中组合使用硫化锌和锗。折射率低(约2.2)的硫化锌有像差校正困难的问题。

在专利文献3的结构中，由于使用了9片～12片透镜，不但制造成本高，还有透镜自身吸收红外线多致使影像变暗的问题。并且还有镜筒变大、结构变得复杂的问题。

发明内容

发明的目的

本发明是鉴于现有的红外线变焦镜头中的上述问题点而做出的，其目的是提供一种红外线变焦镜头，在该红外线变焦镜头中至少有一片透镜含有易于压制成形、研磨加工的硫系玻璃(chalcogenide)，能够容易地校正一般情况下难以校正的球差，从而能够形成清晰的图像。

另外，本发明的目的是提供一种红外线变焦镜头，该红外线变焦镜头透镜片数少，镜筒构造简单，重量轻，而且吸收红外线少，能够形成明亮的图像。

并且，本发明的目的是提供一种在整个变焦范围很好地校正像差的红外线变焦镜头。

用于解决问题的方案

第1技术方案的红外线变焦镜头的特征为：由从物体侧起依次排列的第1透镜、第2透镜、第3透镜、第4透镜构成，该第1透镜至第4透镜中的任一个都是单片透镜，在第1透镜至第4透镜当中至少有一片透镜由硫系玻璃形成。

第2技术方案的红外线变焦镜头的特征为：由从物体侧起依次排列的第1透镜、第2透镜、第3透镜、第4透镜构成，该第1透镜至第4透镜中的任一个都是单片透镜，在第1透镜至第4透镜当中至少有一片透镜为由硫系玻璃形成，并满足以下条件式，

条件式2.4≤N≤3.9

其中，N为波长8～12μm时的硫系玻璃的折射率。

发明的效果

采用本发明能够得到如下效果：至少一片透镜中含有易于压制成形和研磨加工的硫系玻璃，能够容易地校正一般情况下难以校正的球差，从而能够形成清晰的图像。

采用本发明能够得到如下效果：透镜片数少，镜筒构造简单，重量轻，而且吸收红外线少，能够形成明亮的图像。

采用本发明，还能够获得在整个变焦范围内都能很好地校正像差的效果。

(条件式)

条件式2.4≤N≤3.9是用于使用硫系玻璃的红外线光学系统、特别是使用硫系玻璃的远红外线光学系统的条件。如若超出条件式的上限，则由于成为和锗同等的材料，因此，将出现成本升高加工困难的问题。如若超出条件式的下限，则由于接近于玻璃透镜，因此，将出现红外透过性降低的问题。

本发明的实施方式如下。

一个实施方式的特征在于，该变焦镜头具有第1透镜、第2透镜和第3透镜，该第1透镜具有正光焦度，该第2透镜具有负光焦度，该第3透镜具有正光焦度。

采用本实施方式，可以得到能够构成场曲(fieldcurvature像场弯曲)少的变焦镜头的效果。

本发明的其他实施方式的特征在于，该变焦镜头具有第4透镜，该第4透镜具有正光焦度。

采用本实施方式，可以得到能够构成像差变动少的变焦镜头的效果。

本发明的其他实施方式的特征在于，第1透镜为正弯月透镜(positive meniscus lens)。

采用本实施方式，可以得到能够很好地校正球差和像场弯曲的效果。

本发明的其他实施方式的特征在于，第3透镜为正弯月透镜。

采用本实施方式，可以得到能够很好地校正球差的效果。

本发明的其他实施方式的特征在于，第4透镜为正弯月透镜。

采用本实施方式，可以得到的效果是：能够构成在整个变焦区域内像差变动少的变焦镜头。

本发明的其他实施方式的特征在于，至少一个透镜面被制成衍射面。而且，上述衍射面被形成在第3透镜组中。

采用本实施方式，可以得到的效果是：能够容易地校正红外线变焦镜头中难以校正的球差。

本发明的其他实施方式的特征在于，变倍时，第1透镜被固定，上述第2透镜以后的透镜移动。

采用本实施方式，可以得到的效果是：能够构成镜筒结构简单、像差校正也出色的红外线变焦镜头。

本发明的其他实施方式的特征在于，变倍时，第1透镜及第3透镜被固定，第2透镜及第4透镜移动。

本发明的其他实施方式的特征在于，通过移动第4透镜来实施调焦。

采用本实施方式，可以得到的效果是：能够以作为变焦透镜的最小限度的透镜片数构成在整个变焦区域内像差变动少的变焦镜头。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的红外线变焦镜头广角时的状态及望远时的状态的光学图。

图2是本发明的第1实施方式的红外线变焦镜头广角时的球差图、像散图、畸变像差图。

图3是本发明的第1实施方式的红外线变焦镜头望远时的球差图、像散图、畸变像差图。

图4是表示本发明的第2实施方式的红外线变焦镜头广角时的状态及望远时的状态的光学图。

图5是本发明的第2实施方式的红外线变焦镜头广角时的球差图、像散图、畸变像差图。

图6是本发明的第2实施方式的红外线变焦镜头望远时的球差图、像散图、畸变像差图。

图7是表示本发明的第3实施方式的红外线变焦镜头广角时的状态及望远时的状态的光学图。

图8是本发明的第3实施方式的红外线变焦镜头广角时的球差图、像散图、畸变像差图。

图9是本发明的第3实施方式的红外线变焦镜头望远时的球差图、像散图、畸变像差图。

图10是表示本发明的第4实施方式的红外线变焦镜头广角时的状态及望远时的状态的光学图。

图11是本发明的第4实施方式的红外线变焦镜头广角时的球差图、像散图、畸变像差图。

图12是本发明的第4实施方式的红外线变焦镜头望远时的球差图、像散图、畸变像差图。

图13是表示本发明第5实施方式的红外线变焦镜头广角时的状态及望远时的状态的光学图。

图14是本发明第5实施方式的红外线变焦镜头广角时的球差图、像散图、畸变像差图。

图15是本发明第5实施方式的红外线变焦镜头望远时的球差图、像散图、畸变像差图。

图16是表示本发明第6实施方式的红外线变焦镜头广角时的状态及望远时的状态的光学图。

图17是本发明第6实施方式的红外线变焦镜头广角时的球差图、像散图、畸变像差图。

图18是本发明第6实施方式的红外线变焦镜头望远时的球差图、像散图、畸变像差图。

具体实施方式

以下，列出本发明的红外线变焦镜头的实施方式的透镜数据等。

透镜面序号前附有＊号的面为非球面。非球面形状的表达式用下面的式子表示，其中，垂直于光轴的高度为H，以透镜面顶部为原点时高度H在光轴方向的位移量为X(H)，近轴曲率半径为R，圆锥系数为ε，2次非球面系数为A，4次非球面系数为B，6次非球面系数为C，8次非球面系数为D，10次非球面系数为E。

X = \frac{H^{2} / R}{1 + \sqrt{1 - (ϵ H^{2} / R^{2})}} + {AH}^{2} + {BH}^{4} + {CH}^{6} + {DH}^{8} + {EH}^{10}

在下表中，D2是指面序号2和3之间的光轴上的间隔，D4是指面序号4和5之间的光轴上的间隔，D6是指面序号6和7之间的光轴上的间隔，D8是指面序号8和9之间的光轴上的间隔。 D2、D4、D6、D8随着变焦状态(广角、望远)发生变化。

另外，相位差函数由下式表示。

φ (Y) = \frac{1}{N - 1} \times \mod (CI \times Y^{2} + C 2 \times Y^{4} + C 3 \times Y^{6} + C 4 \times Y^{8} + C 5 \times Y^{10}, - λ)

其中，Y为自光轴的高度(mm)，N为折射率，λ为基准波长(10μm)。C1～C5是指衍射面系数。

第1实施方式

(表1)

(第2实施方式)

(表2)

(第3实施方式)

(表3)

(第4实施方式)

(表4)

(第5实施方式)

(表5)

(第6实施方式)

(表6)

。

Claims

1.一种红外线变焦镜头，其特征在于，由从物体侧起依次排列的第1透镜、第2透镜、第3透镜、第4透镜构成，该第1透镜至第4透镜中的任意一个透镜都是单片透镜，在第1透镜至第4透镜中至少有一片透镜由硫系玻璃形成。

2.一种红外线变焦镜头，其特征在于，由从物体侧起依次排列的第1透镜、第2透镜、第3透镜、第4透镜构成，该第1透镜至第4透镜中的任意一个透镜都是单片透镜，在第1透镜至第4透镜中至少有一片透镜由硫系玻璃形成，并满足以下条件式，

条件式2.4≤N≤3.9

其中，N为硫系玻璃在波长8～12μm时的折射率。

3.根据权利要求1或2所述的红外线变焦镜头，其特征在于，

该第1透镜具有正光焦度，该第2透镜具有负光焦度，该第3透镜具有正光焦度。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的红外线变焦镜头，其特征在于，

该第4透镜具有正光焦度。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的红外线变焦镜头，其特征在于，

第1透镜为正弯月透镜。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的红外线变焦镜头，其特征在于，

第3透镜为正弯月透镜。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的红外线变焦镜头，其特征在于，

第4透镜为正弯月透镜。

8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的红外线变焦镜头，其特征在于，

至少一个透镜面被制成衍射面。

9.根据权利要求8所述的红外线变焦镜头，其特征在于，

上述衍射面被形成在第3透镜中。

10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的红外线变焦镜头，其特征在于，

变倍时，第1透镜被固定，上述第2透镜至第4透镜移动。

11.根据权利要求1至9中的任意一项所述的红外线变焦镜头，其特征在于，

变倍时，第1透镜及第3透镜被固定，第2透镜及第4透镜移动。

12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的红外线变焦镜头，其特征在于，

通过移动第4透镜来实施调焦。