CN102854614B - 红外线变焦镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种红外线变焦镜头，该红外线变焦镜头由较少的透镜枚数构成，特别是，即使在聚焦时，像面弯曲像差及球面像差也不会变大。红外线变焦镜头的特征在于由正单透镜的第一透镜、负单透镜的第二透镜、正单透镜的第三透镜构成且整个透镜为球面透镜，通过使所述第一透镜固定且使所述第二透镜以及所述第三透镜在光轴上移动而进行聚焦。
Description
技术领域
本发明涉及一种红外线变焦镜头，尤其涉及通过形成由红外线引起的清晰的成像，从而能够适用于红外线热成像仪或监视摄像机的红外线变焦镜头。在此，所谓红外线是指包括波长为3000～5000nm的中红外线以及波长为8000～14000nm的远红外线的放射。
背景技术
应用于医疗或工业上的、使用10000nm左右的波长的远红外线用检测器或摄像管(vidicon)的灵敏度较低。而且，这些光学系统所使用的锗的透射率低于一般的光学系统。因此，这些测定器的光学系统要求小口径比的所谓高亮镜头。另外，对于变焦成像镜头而言，通过改变其焦距来改变成像倍率的操作非常容易，但是如果构成透镜枚数或透镜面变多，则存在光的吸收和反射变多的问题。
作为现有的红外线镜头提出有如下的红外线变焦镜头。即，红外线变焦镜头在3000～5000nm或者8000～12000nm的波长区域的红外线用光学系统中使用，其特征在于从物侧依次设置，由1枚或2枚透镜构成的具有正屈光力第一透镜组、由1枚或2枚透镜构成的具有负屈光力的第二透镜组、由凹面朝向物侧的1枚负弯月透镜构成的第三透镜组、由1枚凸透镜构成的第四透镜组、以及至少由4枚透镜构成的同时由像面侧的最末端透镜由凸面朝向物侧的正弯月透镜构成的、具有正曲光力的第五透镜组，而且在聚焦时，所述第一透镜组、第四透镜组以及第五透镜组被固定的同时，所述第二透镜组以及第三透镜组能够移动，从而使所述第二透镜组沿光轴方向移动，由此进行变倍，同时使所述第三透镜组沿光轴方向移动，由此进行成像位置的补偿，而且满足下述条件式(1)～(3)。
1.00＜f1/ft (1)
f2/ft＜－0.40 (2)
0.35＜f5/ft＜0.70 (3)
其中，ft为望远端的整个系统的焦距，f1为第一透镜组的焦距，f2为第二透镜组的焦距，f5为第五透镜组的焦距(例如，参照专利文献1)。
作为另一现有技术的红外线镜头提出有如下的红外线用镜头(例如，参照专利文献2)。即，该红外线用镜头不是变焦镜头，是一种在防止成本上升的基础上，谋求视角30°左右的广角化，相比于焦距确保足够的后焦距，在7000～14000nm的波长区域实现良好的光学性能的镜头，其从物侧依次具备凸面朝向物侧的正弯月形状的第一透镜组L1、光阑、凹面朝向物侧的负弯月形状的第二透镜组以及凸面朝向物侧的正弯月形状的第三透镜组L3。当整个系统的焦距为f，第二透镜组L2的物侧的面的曲率半径为r4，第二透镜组L2的像侧的面的曲率半径为r5，第二透镜组L2的中心厚度为d4时，满足下述条件式(1)、(2)。
0.4＜|r4|/f＜0.82 (1)
0.9＜(|r4|+d4)/|r5|＜1.10 (2)
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】日本专利第3365606号公报
【专利文献2】日本特开2010-039243号公报
专利文献1的红外线变焦镜头在实施方式中具有8枚～12枚的透镜，且整个镜头系统无法避免大型化，而且由透镜引起的光吸收也较大。尤其，发生10000nm前后的波长域内的色像差，且当使用10000nm左右的波长域时存在成像性能低下的问题。
专利文献2的红外线用镜头虽然由于3枚透镜而形成为小型轻量，但并不是红外线变焦镜头。
发明内容
本发明是有鉴于现有技术的红外线镜头的上述问题而提出的，其目的在于提供一种由较少的透镜枚数构成的红外线变焦镜头。
特别是，本发明的目的在于提供一种即使在聚焦时，像面弯曲像差及球面像差也不会变大的红外线变焦镜头。
本发明的红外线变焦镜头的特征在于，该红外线变焦镜头为由正单透镜的第一透镜、负单透镜的第二透镜、正单透镜的第三透镜构成且所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜为球面透镜，而且通过使所述第一透镜固定且使所述第二透镜以及所述第三透镜在光轴上移动而进行聚焦。
根据本发明，能够构成由较少的透镜枚数构成的红外线变焦镜头。尤其，根据本发明，能够构成即使进行聚焦，像面弯曲像差及球面像差也不会变大的红外线变焦镜头。
本发明的实施方式为如下。
在本发明中，红外线变焦镜头的特征在于，当f1为第一透镜的焦距，ft为望远时的整个系统的焦距时，满足下述条件式(1)。
f1/ft＜1.5 (1)
条件式(1)是用于使整个镜头系统小型化的条件。当超出条件式(1)的上限时，会发生第二透镜以及第三透镜的直径变大且整个镜头系统变长的问题。
在另一实施方式中，本发明的红外线变焦镜头的特征在于，当d2t为望远时的第一透镜和第二透镜的间距，d2w为广角时的第一透镜和第二透镜的间距，ft为望远时的整个系统的焦距，fw为广角时的整个系统的焦距时，满足下述条件式(2)。
1.0＜(d2t－d2w)/(ft－fw)＜1.5 (2)
条件式(2)是除了使整个镜头系统小型化之外，还使球面像差及像面弯曲在所有变焦区域内变小的条件。当小于条件(2)的下限时，尤其会发生像散增加而性能低下的问题。当超出条件式(2)的上限时，尤其会发生彗差增加而性能低下的问题。
在另一实施方式中，本发明的红外线变焦镜头的特征在于，当r3为第二透镜的第一透镜侧面的曲率半径，ft为望远时的整个系统的焦距时，满足下述条件式(3)。
－0.6＜r3/ft＜－0.2 (3)
条件式(3)是除了使整个镜头系统小型化之外，还使彗差在所有变焦区域内变小的条件。当超出条件式(3)的上限以及小于下限时，难以进行彗差的补偿。
在另一实施方式中，本发明的红外线变焦镜头的特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜的材料为锗。
由于将锗作为所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜的材料，因此可得到色散较少且能够抑制波长引起的像差的效果。
在另一实施方式中，本发明的红外线变焦镜头的特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜的材料为硫化物(chalcogenide)或锗。
由于将硫化物或锗作为所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜的材料，因此可得到能够抑制由温度引起的变化的效果。
附图说明
图1为本发明第一实施方式的红外线变焦镜头的光学剖面图。
图2为本发明第一实施方式的红外线变焦镜头的广角时的球面像差图。
图3为本发明第一实施方式的红外线变焦镜头的广角时的子午彗差图。
图4为本发明第一实施方式的红外线变焦镜头的广角时的弧矢彗差图。
图5为本发明第一实施方式的红外线变焦镜头的望远时的球面像差图。
图6为本发明第一实施方式的红外线变焦镜头的望远时的子午彗差图。
图7为本发明第一实施方式的红外线变焦镜头的望远时的弧矢彗差图。
图8为本发明第二实施方式的红外线变焦镜头的光学剖面图。
图9为本发明第二实施方式的红外线变焦镜头的广角时的球面像差图。
图10为本发明第二实施方式的红外线变焦镜头的广角时的子午彗差图。
图11为本发明第二实施方式的红外线变焦镜头的广角时的弧矢彗差图。
图12为本发明第二实施方式的红外线变焦镜头的望远时的球面像差图。
图13为本发明第二实施方式的红外线变焦镜头的望远时的子午彗差图。
图14为本发明第二实施方式的红外线变焦镜头的望远时的弧矢彗差图。
图15为本发明第三实施方式的红外线变焦镜头的光学剖面图。
图16为本发明第三实施方式的红外线变焦镜头的广角时的球面像差图。
图17为本发明第三实施方式的红外线变焦镜头的广角时的子午彗差图。
图18为本发明第三实施方式的红外线变焦镜头的广角时的弧矢彗差图。
图19为本发明第三实施方式的红外线变焦镜头的望远时的球面像差图。
图20为本发明第三实施方式的红外线变焦镜头的望远时的子午彗差图。
图21为本发明第三实施方式的红外线变焦镜头的望远时的弧矢彗差图。
图22为本发明第四实施方式的红外线变焦镜头的光学剖面图。
图23为本发明第四实施方式的红外线变焦镜头的广角时的球面像差图。
图24为本发明第四实施方式的红外线变焦镜头的广角时的子午彗差图。
图25为本发明第四实施方式的红外线变焦镜头的广角时的弧矢彗差图。
图26为本发明第四实施方式的红外线变焦镜头的望远时的球面像差图。
图27为本发明第四实施方式的红外线变焦镜头的望远时的子午彗差图。
图28为本发明第四实施方式的红外线变焦镜头的望远时的弧矢彗差图。
符号说明
BF：后焦距
1：第一透镜
2：第二透镜
3：第三透镜
r1：第一表面
r2：第二表面
s：光阑
r3：第三表面
r4：第四表面
r5：第五表面
r6：第六表面
具体实施方式
以下，示出本发明的红外线变焦镜头的实施方式的透镜数据等。在透镜数据中，折射率及焦距为在波长10000nm下的值。其中，在光学镜头相关数值中，长度的单位为mm时，将省略示出其单位。
(第一实施方式)
(聚焦)
(条件式的值)
条件式(1) f1/ft＝1.319
条件式(2) (d2t－d2w)/(ft－fw)＝1.40
条件式(3) r3/ft＝－0.42
(第二实施方式)
(聚焦)
(条件式的值)
条件式(1) f1/ft＝1.312
条件式(2) (d2t－d2w)/(ft－fw)＝1.20
条件式(3) r3/ft＝－0.30
(第三实施方式)
(聚焦)
(条件式的值)
条件式(1) f1/ft＝1.241
条件式(2) (d2t－d2w)/(ft－fw)＝1.22
条件式(3) r3/ft＝－0.32
(第四实施方式)
(聚焦)
(条件式的值)
条件式(1) f1/ft＜1.5＝1.320
条件式(2) (d2t－d2w)/(ft－fw)＝1.32
条件式(3) －0.6＜r3/ft＝－0.53
Claims (5)
1.一种红外线变焦镜头，其特征在于，由正单透镜的第一透镜、负单透镜的第二透镜、正单透镜的第三透镜构成且所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜为球面透镜，通过使所述第一透镜固定且使所述第二透镜以及所述第三透镜在光轴上移动而进行聚焦，当f1为第一透镜的焦距，ft为望远时的整个系统的焦距时，满足下述条件式(1)：
f1/ft＜1.5 (1)。
2.如权利要求1所述的红外线变焦镜头，其特征在于，当d2t为望远时的第一透镜和第二透镜的间距，d2w为广角时的第一透镜和第二透镜的间距，ft为望远时的整个系统的焦距，fw为广角时的整个系统的焦距时，满足下述条件式(2)：
1.0＜(d2t－d2w)/(ft－fw)＜1.5 (2)。
3.如权利要求1所述的红外线变焦镜头，其特征在于，当r3为第二透镜的第一透镜侧面的曲率半径，ft为望远时的整个系统的焦距时，满足下述条件式(3)：
－0.6＜r3/ft＜－0.2 (3)。
4.如权利要求1所述的红外线变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜的材料为锗。
5.如权利要求1所述的红外线变焦镜头，其特征在于，所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜的材料为硫化物或锗。
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