專利名稱：紅外線變焦鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外線變焦鏡頭，尤其涉及通過形成由紅外線引起的清晰的成像，從而能夠適用于紅外線熱成像儀或監(jiān)視攝像機(jī)的紅外線變焦鏡頭。在此，所謂紅外線是指包括波長為3000 5000nm的中紅外線以及波長為8000 14000nm的遠(yuǎn)紅外線的放射。
背景技術(shù)：
應(yīng)用于醫(yī)療或工業(yè)上的、使用IOOOOnm左右的波長的遠(yuǎn)紅外線用檢測器或攝像管(vidicon)的靈敏度較低。而且，這些光學(xué)系統(tǒng)所使用的鍺的透射率低于一般的光學(xué)系統(tǒng)。因此，這些測定器的光學(xué)系統(tǒng)要求小口徑比的所謂高亮鏡頭。另外，對于變焦成像鏡頭而言，通過改變其焦距來改變成像倍率的操作非常容易，但是如果構(gòu)成透鏡枚數(shù)或透鏡面變 多，則存在光的吸收和反射變多的問題。作為現(xiàn)有的紅外線鏡頭提出有如下的紅外線變焦鏡頭。即，紅外線變焦鏡頭在3000 5000nm或者8000 12000nm的波長區(qū)域的紅外線用光學(xué)系統(tǒng)中使用，其特征在于從物側(cè)依次設(shè)置，由I枚或2枚透鏡構(gòu)成的具有正屈光力第一透鏡組、由I枚或2枚透鏡構(gòu)成的具有負(fù)屈光力的第二透鏡組、由凹面朝向物側(cè)的I枚負(fù)彎月透鏡構(gòu)成的第三透鏡組、由I枚凸透鏡構(gòu)成的第四透鏡組、以及至少由4枚透鏡構(gòu)成的同時由像面?zhèn)鹊淖钅┒送哥R由凸面朝向物側(cè)的正彎月透鏡構(gòu)成的、具有正曲光力的第五透鏡組，而且在聚焦時，所述第一透鏡組、第四透鏡組以及第五透鏡組被固定的同時，所述第二透鏡組以及第三透鏡組能夠移動，從而使所述第二透鏡組沿光軸方向移動，由此進(jìn)行變倍，同時使所述第三透鏡組沿光軸方向移動，由此進(jìn)行成像位置的補(bǔ)償，而且滿足下述條件式(I) (3 )。I. 00 < fi / ft(I)f2 / ft <- O. 40 (2)O. 35 < f5 / ft < 0. 70 (3)其中，ft為望遠(yuǎn)端的整個系統(tǒng)的焦距，fi為第一透鏡組的焦距，f2為第二透鏡組的焦距，f5為第五透鏡組的焦距(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。作為另一現(xiàn)有技術(shù)的紅外線鏡頭提出有如下的紅外線用鏡頭(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。即，該紅外線用鏡頭不是變焦鏡頭，是一種在防止成本上升的基礎(chǔ)上，謀求視角30°左右的廣角化，相比于焦距確保足夠的后焦距，在7000 14000nm的波長區(qū)域?qū)崿F(xiàn)良好的光學(xué)性能的鏡頭，其從物側(cè)依次具備凸面朝向物側(cè)的正彎月形狀的第一透鏡組LI、光闌、凹面朝向物側(cè)的負(fù)彎月形狀的第二透鏡組以及凸面朝向物側(cè)的正彎月形狀的第三透鏡組L3。當(dāng)整個系統(tǒng)的焦距為f，第二透鏡組L2的物側(cè)的面的曲率半徑為r4，第二透鏡組L2的像側(cè)的面的曲率半徑為r5，第二透鏡組L2的中心厚度為d4時，滿足下述條件式(I)、(2)。O. 4 < I r4 I / f < O. 82(I)O. 9 < ( I r4 I + d4) / I r5 I < I. 10 (2)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)I日本專利第3365606號公報專利文獻(xiàn)2日本特開2010-039243號公報專利文獻(xiàn)I的紅外線變焦鏡頭在實(shí)施方式中具有8枚 12枚的透鏡，且整個鏡頭系統(tǒng)無法避免大型化，而且由透鏡引起的光吸收也較大。尤其，發(fā)生IOOOOnm前后的波長域內(nèi)的色像差，且當(dāng)使用IOOOOnm左右的波長域時存在成像性能低下的問題。專利文獻(xiàn)2的紅外線用鏡頭雖然由于3枚透鏡而形成為小型輕量，但并不是紅外線變焦鏡頭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的紅外線鏡頭的上述問題而提出的，其目的在于提供一種由較少的透鏡枚數(shù)構(gòu)成的紅外線變焦鏡頭。 特別是，本發(fā)明的目的在于提供一種即使在聚焦時，像面彎曲像差及球面像差也不會變大的紅外線變焦鏡頭。本發(fā)明的紅外線變焦鏡頭的特征在于，該紅外線變焦鏡頭為由正單透鏡的第一透鏡、負(fù)單透鏡的第二透鏡、正單透鏡的第三透鏡構(gòu)成且整個透鏡為球面透鏡，而且通過使所述第一透鏡固定且使所述第二透鏡以及所述第三透鏡在光軸上移動而進(jìn)行聚焦。根據(jù)本發(fā)明，能夠構(gòu)成由較少的透鏡枚數(shù)構(gòu)成的紅外線變焦鏡頭。尤其，根據(jù)本發(fā)明，能夠構(gòu)成即使進(jìn)行聚焦，像面彎曲像差及球面像差也不會變大的紅外線變焦鏡頭。本發(fā)明的實(shí)施方式為如下。在本發(fā)明中，紅外線變焦鏡頭的特征在于，當(dāng)fl為第一透鏡的焦距，ft為望遠(yuǎn)時的整個系統(tǒng)的焦距時，滿足下述條件式(I )。fl / ft < I. 5 (I)條件式(I)是用于使整個鏡頭系統(tǒng)小型化的條件。當(dāng)超出條件式(I)的上限時，會發(fā)生第二透鏡以及第三透鏡的直徑變大且整個鏡頭系統(tǒng)變長的問題。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明的紅外線變焦鏡頭的特征在于，當(dāng)d2t為望遠(yuǎn)時的第一透鏡和第二透鏡的間距，d2w為廣角時的第一透鏡和第二透鏡的間距，ft為望遠(yuǎn)時的整個系統(tǒng)的焦距，fw為廣角時的整個系統(tǒng)的焦距時，滿足下述條件式(2)。I. O < (d2t - d2w) / (ft — fw) < I. 5 (2)條件式(2)是除了使整個鏡頭系統(tǒng)小型化之外，還使球面像差及像面彎曲在所有變焦區(qū)域內(nèi)變小的條件。當(dāng)小于條件(2)的下限時，尤其會發(fā)生像散增加而性能低下的問題。當(dāng)超出條件式(2)的上限時，尤其會發(fā)生彗差增加而性能低下的問題。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明的紅外線變焦鏡頭的特征在于，當(dāng)r3為第二透鏡的第一透鏡側(cè)面的曲率半徑，ft為望遠(yuǎn)時的整個系統(tǒng)的焦距時，滿足下述條件式(3)。- O. 6 < r3 / ft - O. 2 (3)條件式(3)是除了使整個鏡頭系統(tǒng)小型化之外，還使彗差在所有變焦區(qū)域內(nèi)變小的條件。當(dāng)超出條件式(3)的上限以及小于下限時，難以進(jìn)行彗差的補(bǔ)償。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明的紅外線變焦鏡頭的特征在于，所述整個透鏡的材料為鍺。由于將鍺作為所述整個透鏡的材料，因此可得到色散較少且能夠抑制波長引起的像差的效果。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明的紅外線變焦鏡頭的特征在于，所述透鏡的材料為硫化物(chalcogenide)或鍺。由于將硫化物或鍺作為所述透鏡的材料，因此可得到能夠抑制由溫度引起的變化的效果。


圖I為本發(fā)明第一實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的光學(xué)剖面圖。圖2為本發(fā)明第一實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的廣角時的球面像差圖。圖3為本發(fā)明第一實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的廣角時的子午彗差圖。圖4為本發(fā)明第一實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的廣角時的弧矢彗差圖。圖5為本發(fā)明第一實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的望遠(yuǎn)時的球面像差圖。圖6為本發(fā)明第一實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的望遠(yuǎn)時的子午彗差圖。圖7為本發(fā)明第一實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的望遠(yuǎn)時的弧矢彗差圖。圖8為本發(fā)明第二實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的光學(xué)剖面圖。圖9為本發(fā)明第二實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的廣角時的球面像差圖。圖10為本發(fā)明第二實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的廣角時的子午彗差圖。圖11為本發(fā)明第二實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的廣角時的弧矢彗差圖。圖12為本發(fā)明第二實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的望遠(yuǎn)時的球面像差圖。圖13為本發(fā)明第二實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的望遠(yuǎn)時的子午彗差圖。圖14為本發(fā)明第二實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的望遠(yuǎn)時的弧矢彗差圖。圖15為本發(fā)明第三實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的光學(xué)剖面圖。圖16為本發(fā)明第三實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的廣角時的球面像差圖。圖17為本發(fā)明第三實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的廣角時的子午彗差圖。圖18為本發(fā)明第三實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的廣角時的弧矢彗差圖。圖19為本發(fā)明第三實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的望遠(yuǎn)時的球面像差圖。圖20為本發(fā)明第三實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的望遠(yuǎn)時的子午彗差圖。圖21為本發(fā)明第三實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的望遠(yuǎn)時的弧矢彗差圖。圖22為本發(fā)明第四實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的光學(xué)剖面圖。圖23為本發(fā)明第四實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的廣角時的球面像差圖。圖24為本發(fā)明第四實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的廣角時的子午彗差圖。圖25為本發(fā)明第四實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的廣角時的弧矢彗差圖。圖26為本發(fā)明第四實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的望遠(yuǎn)時的球面像差圖。圖27為本發(fā)明第四實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的望遠(yuǎn)時的子午彗差圖。圖28為本發(fā)明第四實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的望遠(yuǎn)時的弧矢彗差圖。符號說明BF :后焦距I :第一透鏡2 :第二透鏡
3 :第三透鏡rl :第一表面r2 :第二表面s :光闌r3 :第三表面r4:第四表面r5 :第五表面
r6 :第六表面
具體實(shí)施例方式以下，示出本發(fā)明的紅外線變焦鏡頭的實(shí)施方式的透鏡數(shù)據(jù)等。在透鏡數(shù)據(jù)中，折射率及焦距為在波長IOOOOnm下的值。其中，在光學(xué)鏡頭相關(guān)數(shù)值中，長度的單位為mm時，將省略示出其單位。(第一實(shí)施方式)
表面號曲率半徑厚度間隔半徑材料(折射率)焦距
146.5956 1.5 15.7 Ge(4.0032) 46.17
268.4825 D215.6 (光闌) 19.07 8.3
3-14.696 5.05 8.8 Ge(4.0032) —180.88
4—18.999 D411.2
526.2705 4.24 12.8 Ge(4.0032) 18.27
644.3098 4.00 11.9
7oo1.0Ge(4.0032)
8ooD8
(聚焦)
焦距 F /No 半畫角ω D2 D4 D8后焦距BF
f=25 1.44 12.421.0 14.18 5.2910.29
f=35 1.428 6315.0 3.98 1.496 49(條件式的值)條件式(I)fl / ft = I. 319條件式(2)(d2t — d2w) / (ft — fw) = I. 40條件式(3)r3/ ft =- 0. 42(第二實(shí)施方式)
權(quán)利要求
1.一種紅外線變焦鏡頭，其特征在于，由正單透鏡的第一透鏡、負(fù)單透鏡的第二透鏡、正單透鏡的第三透鏡構(gòu)成且整個透鏡為球面透鏡，通過使所述第一透鏡固定且使所述第二透鏡以及所述第三透鏡在光軸上移動而進(jìn)行聚焦。
2.如權(quán)利要求I所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于，當(dāng)Π為第一透鏡的焦距，ft為望遠(yuǎn)時的整個系統(tǒng)的焦距時，滿足下述條件式(I)fl / ft < I. 5 (I)。
3.如權(quán)利要求I所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于，當(dāng)d2t為望遠(yuǎn)時的第一透鏡和第二透鏡的間距，d2w為廣角時的第一透鏡和第二透鏡的間距，ft為望遠(yuǎn)時的整個系統(tǒng)的焦距，fw為廣角時的整個系統(tǒng)的焦距時，滿足下述條件式(2)I.O < (d2t - d2w) / (ft - fw) < I. 5 (2)。
4.如權(quán)利要求I所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于，當(dāng)r3為第二透鏡的第一透鏡側(cè) 面的曲率半徑，ft為望遠(yuǎn)時的整個系統(tǒng)的焦距時，滿足下述條件式(3)-O. 6 < r3 / ft - O. 2 (3)。
5.如權(quán)利要求I所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于，所述整個透鏡的材料為鍺。
6.如權(quán)利要求I所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于，所述透鏡的材料為硫化物或鍺。
全文摘要
本發(fā)明公開一種紅外線變焦鏡頭，該紅外線變焦鏡頭由較少的透鏡枚數(shù)構(gòu)成，特別是，即使在聚焦時，像面彎曲像差及球面像差也不會變大。紅外線變焦鏡頭的特征在于由正單透鏡的第一透鏡、負(fù)單透鏡的第二透鏡、正單透鏡的第三透鏡構(gòu)成且整個透鏡為球面透鏡，通過使所述第一透鏡固定且使所述第二透鏡以及所述第三透鏡在光軸上移動而進(jìn)行聚焦。
文檔編號G02B15/173GK102854614SQ20121022850
公開日2013年1月2日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者川口浩司 申請人:株式會社騰龍