CN103135201A - 红外线照相机用镜头 - Google Patents

红外线照相机用镜头 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种红外线照相机用镜头，具有简单的镜头结构，并且仅包括球面而不包括非球面。另外，提供一种红外线照相机用镜头，不移动物体侧第一透镜、且镜头全长不发生变化、且能够容易地实现气密性以进行聚焦。红外线照相机用镜头包括第一单正球面透镜、第二单负球面透镜、第三单正球面透镜，其特征在于，至少使上述第二单负球面透镜或者第三单正球面透镜移动来进行调焦。

Description

红外线照相机用镜头
技术领域
本发明涉及一种红外线照相机用镜头，更详细地说，涉及一种能够通过红外线形成清晰的成像来适当地使用于红外热成像仪、监视照相机的内部聚焦式单焦点红外线照相机用镜头。在此，红外线是指包括波长为3000nm~5000nm的中红外线以及波长为8000nm~14000nm的远红外线的发射。
背景技术
在医疗用、工业用时，经常使用的利用10000nm左右的波长的远红外线用检测器、摄像机的灵敏度低。另外，使用于这些光学系统的锗的透过率低于通常的光学透镜。因而，这些测量器的光学系统要求尽可能减少对来自被摄体的红外线进行吸收、散射、反射的透镜等光学部件，高效率地将该红外线传递到检测器、摄像机。另一方面，从防尘和防滴这一方面来看，红外线照相机用镜头的机构优选为内部聚焦等能够容易保持气密性的机构。
作为以往的红外线照相机用镜头，提出了以下红外线照相机用镜头(例如参照专利文献1)：特别适合在波长域8μm~12μm带进行使用，能够减少图像周边部的噪声来达到良好的光学性能，该红外线照相机用镜头具备：第一透镜组G1，其由凸面朝向物体侧的正的凹凸透镜的第一透镜L1以及凹面朝向物体侧的负的凹凸透镜的第二透镜L2构成；以及第二透镜组G2，其由凹面朝向物体侧的正的凹凸透镜的第三透镜L3以及凸面朝向物体侧的正的凹凸透镜的第四透镜L4构成，满足以下条件。其中，Φ1是第一透镜组G1的折射力，Φ2是第二透镜组G2的折射力。f1是第一透镜L1的焦距，fT是整个系统的焦距。
0.12<|Φ1/Φ2|<0.32  ……(1)
1.3<|f1/fT|<1.9      ……(2)。
作为其它以往技术的红外线照相机用镜头，提出了以下红外线照相机用镜头(例如参照专利文献2)：将后焦距拉长至与焦距相同程度或者更长来确保足够的长度，并且能够一边满足周边性能和适度的紧凑性一边达到开口效率100%，特别适合在波长域8μm~12μm带进行使用，红外线照相机用镜头具备：负的第一透镜组G1，其由第一透镜L1以及具有正的折射力的第二透镜L2构成，其中，该第一透镜L1由凸面朝向物体侧的负的凹凸透镜构成；以及正的第二透镜组G2，其由第三透镜L3和第四透镜L4构成，其中，该第三透镜L3由凸面朝向像侧的正的凹凸透镜构成，该第四透镜L4由凸面朝向物体侧的正的凹凸透镜构成，满足以下条件。其中，D4表示从第二透镜L2的像侧的面至第三透镜L3的物体侧的面为止的光轴上的距离，f表示整个系统的焦距。
1<D4/f<3     ……(1)。
专利文献1：日本特开2005-062559号公报
专利文献2：日本特开2005-173346号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1的红外线照相机用镜头中，在通过移动镜头系统整体进行聚焦以及通过移动物体侧的第一透镜L1进行聚焦的情况下，镜头难以保持气密性，不适合防尘和防滴。另外，在通过移动第二透镜组即透镜L3和透镜L4进行聚焦的情况下，适合保持气密性，但是由于彗差和像面弯曲增加，因此招致光学性能降低。在通过仅移动透镜L4来进行聚焦的情况下，由于以彗差为代表的多个像差增加，因此招致光学性能降低。
在专利文献2的红外线照相机用镜头中，在通过移动镜头系统整体进行聚焦以及通过移动物体侧的第一透镜L1进行聚焦的情况下，镜头难以保持气密性，不适合防尘和防滴。如果硬要实现防尘和防滴，则无法避免镜筒变得复杂、直径扩大。另外，在通过移动第二透镜组即透镜L3和透镜L4进行聚焦的情况下，适合保持气密性，但是由于彗差和像面弯曲增加，因此招致光学性能降低。在通过仅移动透镜L4进行聚焦的情况下，由于以彗差为代表的多个像差增加，因此招致光学性能降低。
(发明目的)
本发明是鉴于与以往的红外线照相机用镜头有关的上述问题而完成的，目的在于提供一种具有简单的镜头结构并且仅包括球面而不包括非球面的红外线照相机用镜头。
本发明的目的在于还提供一种不移动物体侧第一透镜、且镜头全长不发生变化、且能够容易地实现气密性以进行聚焦的红外线照相机用镜头。
本发明的目的在于还提供一种通过聚焦而成像劣化少的红外线照相机用镜头。
用于解决问题的方案
一种红外线照相机用镜头，包括第一单正球面透镜、第二单负球面透镜、第三单正球面透镜，其特征在于，至少使上述第二单负球面透镜或者上述第三单正球面透镜移动来进行调焦。
发明的效果
根据本发明，能够构成具有简单的透镜结构并且仅包括球面而不包括非球面的红外线照相机用镜头。
根据本发明，能够构成不移动物体侧第一透镜、且镜头全长不发生变化、且能够容易地实现气密性以进行聚焦的红外线照相机用镜头。
本发明还能够构成通过聚焦而成像劣化少的红外线照相机用镜头。
本发明的实施方式具有以下结构。
(第一实施方式)
本发明的红外线照相机用镜头的特征在于，仅使上述第二单负球面透镜移动来进行调焦。
第一实施方式具有能够形成完全密闭式的红外线照相机用镜头这种优点。
(第二实施方式)
本发明的红外线照相机用镜头的特征在于，仅使上述第三单正球面透镜移动来进行调焦。
第二实施方式具有用于调焦的透镜的移动量小这种优点。
(第三实施方式)
本发明的红外线照相机用镜头的特征在于，满足以下条件式。
0.5≤f/f1≤0.7    ……(1)
其中，f为整体的焦距，
f1为第一单正球面透镜的焦距。
具有以下优点：当满足条件式(1)时，能够容易地减小彗差。
(第四实施方式)
本发明的红外线照相机用镜头的特征在于，使第二单负球面透镜移动来进行调焦，满足以下条件式。
0.06≤|m2/f1|≤0.22     ……(2)
其中，m2为物距从无限远至1m为止的第二单负球面透镜的移动量，
f1为第一单正球面透镜的焦距。
具有以下优点：通过满足条件式(2)，能够使镜头整体小型化，并且能够容易地减小像面弯曲。
(第五实施方式)
本发明的红外线照相机用镜头的特征在于，使第三单正球面透镜移动来进行调焦，满足以下条件式。
0.01≤|m3/f1|≤0.045  ……(3)
其中，m3为物距从无限远至1m为止的第三单正球面透镜的移动量，
f1为第一单正球面透镜的焦距。
具有以下优点：通过满足条件式(3)，能够使镜头整体小型化，并且能够容易地减小像面弯曲。
(第六实施方式)
本发明的红外线照相机用镜头的特征在于，所有上述透镜的材料是锗。
具有以下优点：通过将透镜材料设为一种，降低制造成本，并且不使透镜对红外线的吸收增加。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时和1m聚焦时的光学截面图。
图2是本发明的第一实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的球面像差图。
图3是本发明的第一实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的彗差图。
图4是本发明的第一实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的球面像差图。
图5是本发明的第一实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的彗差图。
图6是本发明的第二实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时和1m聚焦时的光学截面图。
图7是本发明的第二实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的球面像差图。
图8是本发明的第二实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的彗差图。
图9是本发明的第二实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的球面像差图。
图10是本发明的第二实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的彗差图。
图11是本发明的第三实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时和1m聚焦时的光学截面图。
图12是本发明的第三实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的球面像差图。
图13是本发明的第三实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的彗差图。
图14是本发明的第三实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的球面像差图。
图15是本发明的第三实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的彗差图。
图16是本发明的第四实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时和1m聚焦时的光学截面图。
图17是本发明的第四实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的球面像差图。
图18是本发明的第四实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的彗差图。
图19是本发明的第四实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的球面像差图。
图20是本发明的第四实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的彗差图。
图21是本发明的第五实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时和1m聚焦时的光学截面图。
图22是本发明的第五实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的球面像差图。
图23是本发明的第五实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的彗差图。
图24是本发明的第五实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的球面像差图。
图25是本发明的第五实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的彗差图。
图26是本发明的第六实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时和1m聚焦时的光学截面图。
图27是本发明的第六实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的球面像差图。
图28是本发明的第六实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的彗差图。
图29是本发明的第六实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的球面像差图。
图30是本发明的第六实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的彗差图。
图31是本发明的第七实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时和1m聚焦时的光学截面图。
图32是本发明的第七实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的球面像差图。
图33是本发明的第七实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的彗差图。
图34是本发明的第七实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的球面像差图。
图35是本发明的第七实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的彗差图。
图36是本发明的第八实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时和1m聚焦时的光学截面图。
图37是本发明的第八实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的球面像差图。
图38是本发明的第八实施方式的红外线照相机用镜头的无限远聚焦时的彗差图。
图39是本发明的第八实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的球面像差图。
图40是本发明的第八实施方式的红外线照相机用镜头的1m聚焦时的彗差图。
附图标记说明
BF：后焦距；A：光圈；1：第一透镜；2：第二透镜；3：第三透镜；r1：第一面；r2：第二面；r3：第三面；r4：第四面；r5：第五面；r6：第六面。
具体实施方式
下面，示出本发明的红外线照相机用镜头的实施方式的透镜数据等。
(第一实施方式)
是通过移动第二透镜进行聚焦的方式。
Figure BDA00002506686400091
焦距f=35
全长66.46mm
物像距离  F/No  半视角ω  D2    D4    BF    m2
无限远    1.39  8.92      22.3  11.55 13.05 7.52
1m        1.49  8.48      29.82 4.03  13.05
(条件式的值)
条件式(1)0.5≤f/f1≤0.7       f/f1=0.60
条件式(2)0.06≤|m2/f1|≤0.22  |m2/f1|=0.13
(第二实施方式)
是通过移动第三透镜进行聚焦的方式。
Figure BDA00002506686400101
焦距f=35
全长66.45mm
物像距离  F/No  半视角ω D2   D4    BF    m3
无限远    1.4   8.92     22.3 11.55 13.06-1.35
1m        1.35  8.32     22.3 10.2  14.41
(条件式的值)
条件式(1)0.5≤f/f1≤0.7       f/f1=0.60
条件式(3)0.01≤|m3/f1|≤0.045 |m3/f1|=0.023
(第三实施方式)
是通过移动第二透镜进行聚焦的方式。
Figure BDA00002506686400102
焦距f=25
全长47.7mm
物像距离  F/No   半视角ω D2     D4   BF   m2
无限远    1.37   12.35    15.93  8.26 9.54 3.57
1m        1.42   11.91    19.68  4.51 9.54
(条件式的值)
条件式(1)0.5≤f/f1≤0.7      f/f1=0.60
条件式(2)0.06≤|m2/f1|≤0.22 |m2/f1|=0.09
(第四实施方式)
是通过移动第三透镜进行聚焦的方式。
Figure BDA00002506686400111
焦距f=25
全长47.69mm
物像距离  F/No  半视角ω D2    D4    BF   m3
无限远    1.42  12.35    15.93 8.25  9.55 -0.7
1m        1.38  12.79    15.93 7.55  10.25
(条件式的值)
条件式(1)0.5≤f/f1≤0.7         f/f1=0.60
条件式(2)0.01≤|m3/f1|≤0.045   |m3/f1|=0.017
(第五实施方式)
是通过移动第二透镜进行聚焦的方式。
Figure BDA00002506686400112
Figure BDA00002506686400121
焦距f=50
全长94.67mm
物像距离  F/No  半视角ω D2     D4    BF     m2
无限远    1.41  6.28     31.87  16.51 18.34  15.91
1m        1.53  5.83     47.78  0.6   18.34
(条件式的值)
条件式(1)0.5≤f/f1≤0.7       f/f1=0.60
条件式(2)0.06≤|m2/f1|≤0.22  |m2/f1|=0.19
(第六实施方式)
是通过移动第三透镜进行聚焦的方式。
Figure BDA00002506686400122
焦距f=50
全长96.44mm
物像距离  F/No  半视角ω D2    D4    BF    m3
无限远    1.4   6.28     31.87 16.51 18.33 -2.7
1m        1.33  6.65     31.87 13.81 21.03
(条件式的值)
条件式(1)0.5≤f/f1≤0.7        f/f1=0.61
条件式(2)0.01≤|m3/f1|≤0.045  |m3/f1|=0.033
(第7实施方式)
是通过移动第三透镜进行聚焦的方式。
Figure BDA00002506686400131
焦距f=25
全长47.69mm
物像距离  F/No  半视角ω D2     D4    BF    m3
无限远    1.35  12.4     15.93  7.52  9.79  -0.7
1m        1.32  12.8     15.93  6.82  10.49
(条件式的值)
条件式(1)0.5≤f/f1≤0.7        f/f1=0.57
条件式(2)0.01≤|m3/f1|≤0.045  |m3/f1|=0.016
(第8实施方式)
是通过移动第三透镜进行聚焦的方式。
Figure BDA00002506686400141
焦距f=50
全长90.48mm
物像距离  F/No   半视角ω  D2      D4     BF    m3
无限远    1.43   6.26      31.87   16.53  15.56 -2.87
1m        1.33   6.7       31.87   13.66  18.43
(条件式的值)
条件式(1)0.5≤f/f1≤0.7       f/f1=0.68
条件式(2)0.01≤|m3/f1|≤0.045 |m3/f1|=0.039

Claims (7)

1.一种红外线照相机用镜头，包括第一单正球面透镜、第二单负球面透镜、第三单正球面透镜，其特征在于，至少使上述第二单负球面透镜或者上述第三单正球面透镜移动来进行调焦。
2.根据权利要求1所述的红外线照相机用镜头，其特征在于，
仅使上述第二单负球面透镜移动来进行调焦。
3.根据权利要求1所述的红外线照相机用镜头，其特征在于，
仅使上述第三单正球面透镜移动来进行调焦。
4.根据权利要求1所述的红外线照相机用镜头，其特征在于，满足以下条件式，
0.5≤f/f1≤0.7   ……·(1)
其中，f为整体的焦距，
f1为第一单正球面透镜的焦距。
5.根据权利要求1或2所述的红外线照相机用镜头，其特征在于，
使第二单负球面透镜移动来进行调焦，并满足以下条件式，
0.06≤|m2/f1|≤0.22   ……·(2)
其中，m2为物距从无限远至1m为止的第二单负球面透镜的移动量，
f1为第一单正球面透镜的焦距。
6.根据权利要求1或3所述的红外线照相机用镜头，其特征在于，
使第三单正球面透镜移动来进行调焦，并满足以下条件式，
0.01≤|m3/f1|≤0.045    ……·(3)
其中，m3为物距从无限远至1m为止的第三单正球面透镜的移动量，
f1为第一单正球面透镜的焦距。
7.根据权利要求1所述的红外线照相机用镜头，其特征在于，
所有上述透镜的材料是锗。
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