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)明涉及一種球差校正出色、制造成本低的紅外線變焦鏡頭。
背景技術(shù)：
作為現(xiàn)有的紅外線變焦鏡頭，有一種方案提出了一種絕熱化的紅外線變焦鏡頭， 其構(gòu)成為鏡頭元件具有從被攝物的方向開(kāi)始向焦點(diǎn)方向沿光軸依次配置的第1透鏡元件、第2透鏡元件、第3透鏡元件；第1透鏡元件具有第1表面和位于上述第1表面的相反一側(cè)的第2表面，并且第1透鏡元件具有正的倍率；第2透鏡元件具有第1表面和位于上述第1表面的相反一側(cè)的第2表面，并且第2透鏡元件具有負(fù)的倍率；第3透鏡元件具有第1 表面和位于上述第1表面的相反一側(cè)的第2表面，并且第3透鏡元件具有正的倍率；第1及第3透鏡元件由第1材料構(gòu)成，該第1材料與構(gòu)成上述第2透鏡元件的第2材料不同；上述第1材料的折射率變化與溫度變化的比值(dn/dT)比上述第2材料的折射率變化與溫度變化的比值低預(yù)先設(shè)定的量；上述第1透鏡元件的上述第2表面及第3透鏡元件的上述第2 表面中至少有一個(gè)表面是衍射表面(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。作為現(xiàn)有的另一種紅外線變焦鏡頭，有一種方案提出的構(gòu)成是具有沿被攝物側(cè)開(kāi)始按順序排列的第1至第3透鏡組；變焦時(shí)，上述第1及第3透鏡組處于被固定的狀態(tài)，上述第2透鏡組被移動(dòng)；上述第1至第3透鏡組分別具有至少一片由硫化鋅形成的透鏡(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。作為現(xiàn)有的另一種紅外線變焦鏡頭，還有一種方案提出了一種在3 5 μ m或8 12 μ m的波段的紅外線用光學(xué)系統(tǒng)中使用的紅外線變焦鏡頭，該紅外線變焦鏡頭的構(gòu)成為 從物體側(cè)開(kāi)始按下列順序依次布置有由一片或兩片透鏡構(gòu)成的具有正光焦度的第1透鏡組、由一片或兩片透鏡構(gòu)成的具有負(fù)光焦度的第2透鏡組、由一片凹面朝向物體側(cè)的負(fù)彎月透鏡構(gòu)成的第3透鏡組、由一片凸透鏡構(gòu)成的第4透鏡組、以及至少由四片透鏡構(gòu)成的具有正光焦度的第5透鏡組，該四片透鏡中像面?zhèn)鹊淖詈蟮耐哥R為凸面朝向物體側(cè)的正彎月透鏡；變焦時(shí)，上述第1、第4及第5透鏡組被固定，而上述第2及第3透鏡組可移動(dòng)，通過(guò)使上述第2透鏡組沿光軸方向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)變倍，并且通過(guò)使上述第3透鏡組沿光軸方向移動(dòng)來(lái)進(jìn)行成像位置的校正，該構(gòu)成滿足下述條件式(1) (3)1. 00 < fjft (1)f2/ft < -0· 40 (2)0. 35 < f5/ft < 0. 70 (3)其中，ft 整個(gè)系統(tǒng)的望遠(yuǎn)端的焦距；f\ 第1透鏡組的焦距；f2 第2透鏡組的焦距；f5 第5透鏡組的焦距。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 第2005-521918號(hào)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 第2007-264649號(hào)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 第3365606號(hào)日本專利公報(bào)
發(fā)明要解決的問(wèn)題在專利文獻(xiàn)1的結(jié)構(gòu)中，由于第1及第3透鏡元件由第1材料構(gòu)成，雖然透鏡材料的保管等簡(jiǎn)單且容易管理，但是卻存在像差校正困難的嚴(yán)重問(wèn)題。另外，專利文獻(xiàn)1的結(jié)構(gòu)為調(diào)焦機(jī)構(gòu)固定，即沒(méi)有對(duì)焦功能，使用不方便。在專利文獻(xiàn)2的結(jié)構(gòu)中，雖然全部透鏡材料都使用了硫化鋅，但是硫化鋅有成形及研磨加工困難的問(wèn)題。另外，實(shí)施例中組合使用了硫化鋅和鍺。硫化鋅存在折射率低(約 2. 2)、像差校正困難以及紅外線的吸收大于Ge的問(wèn)題。在專利文獻(xiàn)3的結(jié)構(gòu)中，由于使用了 9片 12片透鏡，不但制造成本高，還有透鏡自身吸收紅外線多致使影像變暗的問(wèn)題。并且還有鏡筒變大、結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的目的本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有的紅外線變焦鏡頭中的上述問(wèn)題點(diǎn)而做出的，其目的是提供一種紅外線變焦鏡頭，該紅外線變焦鏡頭僅由鍺制成，能夠構(gòu)成變倍時(shí)明亮度變動(dòng)少的明亮的光學(xué)系統(tǒng)，能夠容易地校正像差，從而能夠形成清晰的圖像。另外，本發(fā)明的目的是提供一種紅外線變焦鏡頭，該紅外線變焦鏡頭透鏡片數(shù)少， 鏡筒構(gòu)造簡(jiǎn)單，重量輕，而且吸收紅外線少，能夠形成明亮的圖像。并且，本發(fā)明的目的是提供一種在視場(chǎng)和整個(gè)變焦范圍內(nèi)很好地校正像差的紅外線變焦鏡頭。用于解決問(wèn)題的方案本技術(shù)方案為紅外線變焦鏡頭，其特征在于，從物體側(cè)起依次具有第1透鏡組、第 2透鏡組、第3透鏡組、第4透鏡組，各透鏡組由鍺制成且各透鏡組中至少有1組由單片透鏡構(gòu)成。發(fā)明的效果采用本發(fā)明能夠得到的效果是僅由鍺制成，能夠構(gòu)成變倍時(shí)明亮度變動(dòng)少的明亮的光學(xué)系統(tǒng)，能夠容易地校正像差，從而能夠形成清晰的圖像。采用本發(fā)明能夠得到的效果是透鏡片數(shù)少，鏡筒構(gòu)造簡(jiǎn)單，鏡筒的重量輕，而且吸收紅外線少，能夠形成明亮的圖像。采用本發(fā)明還能夠得到在視場(chǎng)全區(qū)域和整個(gè)變焦范圍內(nèi)能夠很好地校正像差的效果。本發(fā)明的實(shí)施方式如下。本發(fā)明的實(shí)施方式的特征在于，上述第1透鏡組具有正光焦度、上述第2透鏡組具有負(fù)光焦度、上述第3透鏡組具有正光焦度，上述第4透鏡組具有正光焦度。采用本實(shí)施方式，可以得到的效果是能夠構(gòu)成在整個(gè)變焦范圍像差變動(dòng)少的變其他的實(shí)施方式的特征在于，滿足以下條件式，
條件式(1) 0. 8 彡 f./f,彡 1. 7其中，ft為望遠(yuǎn)端的焦距，為第1透鏡組的焦距。條件式⑴兼顧了防止全長(zhǎng)增大以及像差校正。如果超出了條件式⑴的下限，則由于第1透鏡組的光焦度大，望遠(yuǎn)側(cè)的球差會(huì)變大。反之，如果超出了條件式(1)的上限， 則會(huì)發(fā)生第1透鏡組的光焦度變小而全長(zhǎng)增大的問(wèn)題。其他的實(shí)施方式的特征在于，滿足以下條件式，條件式(2)-0. 7 ( f2/ft ( -0. 1其中，ft為望遠(yuǎn)端的焦距，f2為第2透鏡組的焦距。條件式⑵能夠抑制變倍時(shí)的像差變動(dòng)、場(chǎng)曲(field curvature像場(chǎng)彎曲)的增大。如果超出了條件式(2)的上限，則第2透鏡組的光焦度變小，會(huì)變得無(wú)法完全校正場(chǎng)曲。 如果超出了條件式( 的下限，則第2透鏡組的光焦度會(huì)變大，產(chǎn)生變倍時(shí)像差變動(dòng)變大的問(wèn)題。其他的實(shí)施方式的特征在于，滿足以下條件式，條件式(3)1.8^ f3/fw ( 4其中，fw為廣角端的焦距，f3為第3透鏡組的焦距。條件式(3)是為了很好地校正球差所必備的條件。如果超出了條件式(3)的上限， 則不但會(huì)導(dǎo)致球差校正不足，還會(huì)招致全長(zhǎng)增大。如果超出了條件式(3)的下限，則會(huì)出現(xiàn)在廣角側(cè)球差校正過(guò)度的問(wèn)題。其他的實(shí)施方式的特征在于，變倍時(shí)，第1透鏡組及第3透鏡組被固定，第2透鏡組及第4透鏡組移動(dòng)。采用本實(shí)施方式可以得到的效果是能夠構(gòu)成在整個(gè)變焦范圍特別是場(chǎng)曲像差變動(dòng)少的變焦鏡頭。其他的實(shí)施方式的特征在于，用第4透鏡組實(shí)施調(diào)焦。采用本實(shí)施方式，可以得到調(diào)焦時(shí)像差變動(dòng)少的效果。其他的實(shí)施方式的特征在于，第1透鏡組的物體側(cè)的透鏡為物體側(cè)的透鏡面為凸面的彎月透鏡。采用本實(shí)施方式可以得到的效果是容易對(duì)球差和畸變像差進(jìn)行適當(dāng)?shù)男Ｕ?。其他的?shí)施方式的特征在于，第2透鏡組的被攝物側(cè)透鏡的像面?zhèn)鹊拿鏋槌蛳衩鎮(zhèn)鹊陌济?。采用本?shí)施方式，可以得到容易校正場(chǎng)曲的效果。其他的實(shí)施方式的特征在于，第1透鏡組含有非球面。采用本實(shí)施方式，可以容易地校正廣角側(cè)的畸變像差和望遠(yuǎn)側(cè)的球差。其他的實(shí)施方式的特征在于，第2透鏡組含有非球面。采用本實(shí)施方式可以得到的效果是容易對(duì)因變倍而引起的像差變動(dòng)進(jìn)行抑制和容易對(duì)場(chǎng)曲進(jìn)行校正。其他的實(shí)施方式的特征在于，第3透鏡組含有非球面。采用本實(shí)施方式，能夠?qū)V角側(cè)的球差校正發(fā)揮效應(yīng)，構(gòu)成明亮的光學(xué)系統(tǒng)。其他的實(shí)施方式的特征在于，第4透鏡組含有非球面。采用本實(shí)施方式，可以得到的效果是容易校正場(chǎng)曲及像散，另外抑制調(diào)焦時(shí)的像
差變動(dòng)。在表示實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭的廣角時(shí)的狀態(tài)和望遠(yuǎn)時(shí)的狀態(tài)的光學(xué)圖中， 表示出了廣角端和望遠(yuǎn)端的各透鏡組側(cè)的布置、中心及最大視場(chǎng)角的光線。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的狀態(tài)及望遠(yuǎn)時(shí)的狀態(tài)的光學(xué)圖。圖2是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的球差圖、像散圖、畸變像差圖。圖3是本發(fā)明的第1實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭望遠(yuǎn)時(shí)的球差圖、像散圖、畸變像差圖。圖4是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的狀態(tài)及望遠(yuǎn)時(shí)的狀態(tài)的光學(xué)圖。圖5是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的球差圖、像散圖、畸變像差圖。圖6是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭望遠(yuǎn)時(shí)的球差圖、像散圖、畸變像差圖。圖7是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的狀態(tài)及望遠(yuǎn)時(shí)的狀態(tài)的光學(xué)圖。圖8是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的球差圖、像散圖、畸變像差圖。圖9是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭望遠(yuǎn)時(shí)的球差圖、像散圖、畸變像差圖。圖10是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的狀態(tài)及望遠(yuǎn)時(shí)的狀態(tài)的光學(xué)圖。圖11是本發(fā)明的第4實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的球差圖、像散圖、畸變
像差圖。圖12是本發(fā)明的第4實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭望遠(yuǎn)時(shí)的球差圖、像散圖、畸變像差圖。圖13是表示本發(fā)明的第5實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的狀態(tài)及望遠(yuǎn)時(shí)的狀態(tài)的光學(xué)圖。圖14是本發(fā)明的第5實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的球差圖、像散圖、畸變像差圖。圖15是本發(fā)明的第5實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭望遠(yuǎn)時(shí)的球差圖、像散圖、畸變
像差圖。圖16是表示本發(fā)明第6實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的狀態(tài)及望遠(yuǎn)時(shí)的狀態(tài)的光學(xué)圖。圖17是本發(fā)明第6實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的球差圖、像散圖、畸變像差圖。圖18是本發(fā)明第6實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭望遠(yuǎn)時(shí)的球差圖、像散圖、畸變像差圖。圖19是表示本發(fā)明第7實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的狀態(tài)及望遠(yuǎn)時(shí)的狀態(tài)的光學(xué)圖。圖20是本發(fā)明第7實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的球差圖、像散圖、畸變像差圖。圖21是本發(fā)明第7實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭望遠(yuǎn)時(shí)的球差圖、像散圖、畸變像差圖。圖22是表示本發(fā)明第8實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的狀態(tài)及望遠(yuǎn)時(shí)的狀態(tài)的光學(xué)圖。圖23是本發(fā)明第8實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭廣角時(shí)的球差圖、像散圖、畸變像差圖。圖M是本發(fā)明第8實(shí)施方式的紅外線變焦鏡頭望遠(yuǎn)時(shí)的球差圖、像散圖、畸變像差圖。
具體實(shí)施例方式(第1實(shí)施方式)第1實(shí)施方式的透鏡數(shù)據(jù)等如下所列。
面序號(hào)RD玻璃181.00005.0000鍺2 ASPH168.0078D( 2)3 ASPH-101.61332.0000鍺4 ASPH67.9744D( 4)5 STOP37.89443.0000鍺6 ASPH51.6729D( 6)749.00003.0000鍺8 ASPH168.5145D( 8)90.00001.0000鍺100.0000D(IO)透鏡間隔隨著焦距的變動(dòng)而變動(dòng)的部分用D(i)表示。透鏡面序號(hào)后面附有ASPH符號(hào)的面為非球面。非球面形狀的表達(dá)式用下面的式子表示，其中，垂直于光軸的高度為H，以透鏡面頂部為原點(diǎn)時(shí)高度H在光軸方向的變位量為X (H)，近軸曲率半徑為R，圓錐系數(shù)為ε，2次非球面系數(shù)為Α，4次非球面系數(shù)為B，6次非球面系數(shù)為C，8次非球面系數(shù)為D，10次非球面系數(shù)為Ε。
H2/ R~~- + AH2+ BH1+ CH6+ DH8+ EH10
1-(ε H!/R2)非球面數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種紅外線變焦鏡頭，其特征在于，從物體側(cè)起依次具有第ι透鏡組、第2透鏡組、第3透鏡組、第4透鏡組，各透鏡組均由鍺形成且各透鏡組中至少有一個(gè)透鏡組由單片透鏡構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于，上述第1透鏡組具有正光焦度、上述第2透鏡組具有負(fù)光焦度、上述第3透鏡組具有正光焦度、上述第4透鏡組具有正光焦度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于， 該紅外線變焦鏡頭滿足以下條件式，條件式(I)OKfVftS 1.7其中，ft為望遠(yuǎn)端的焦距，f!為第1透鏡組的焦距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于， 該紅外線變焦鏡頭滿足以下條件式，條件式(2) -0. 7 ≤f2/ft ≤ -0. 1其中，ft為望遠(yuǎn)端的焦距，f2為第2透鏡組的焦距。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于，滿足以下條件式，條件式(3) 1. 8≤f3/fw≤4其中，fw為廣角端的焦距，f3為第3透鏡組的焦距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項(xiàng)所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于， 變倍時(shí)，第1透鏡組及第3透鏡組被固定，第2透鏡組及第4透鏡組移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任意一項(xiàng)所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于， 用第4透鏡組實(shí)施調(diào)焦。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任意一項(xiàng)所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于， 第1透鏡組的物體側(cè)的透鏡為物體側(cè)的透鏡面為凸面的彎月透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任意一項(xiàng)所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于， 第2透鏡組的被攝物側(cè)透鏡的像面?zhèn)鹊拿鏋槌蛳衩鎮(zhèn)鹊陌济妗?br> 10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任意一項(xiàng)所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于， 第2透鏡組或第3透鏡組由兩片透鏡構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任意一項(xiàng)所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于， 第1透鏡組含有非球面。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任意一項(xiàng)所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于， 第2透鏡組含有非球面。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任意一項(xiàng)所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于， 第3透鏡組含有非球面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任意一項(xiàng)所述的紅外線變焦鏡頭，其特征在于， 第4透鏡組含有非球面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種紅外線變焦鏡頭。該紅外線變焦鏡頭僅由鍺制成，能夠構(gòu)成變倍時(shí)明亮度變動(dòng)少的明亮的光學(xué)系統(tǒng)，能夠容易地校正像差，特別是一般情況下難以校正的球差，從而可以形成清晰的圖像。該紅外線透鏡的特征為從物體側(cè)起依次具有第1透鏡組、第2透鏡組、第3透鏡組、第4透鏡組，各透鏡組均由鍺形成且各透鏡組中至少有一個(gè)透鏡組由單片透鏡構(gòu)成。
文檔編號(hào)H04N5/225GK102193170SQ20111005572
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月5日
發(fā)明者安藤稔 申請(qǐng)人:株式會(huì)社騰龍