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CN101833164A - 红外取像镜头 - Google Patents

红外取像镜头 Download PDF

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CN101833164A CN200910300785A CN200910300785A CN101833164A CN 101833164 A CN101833164 A CN 101833164A CN 200910300785 A CN200910300785 A CN 200910300785A CN 200910300785 A CN200910300785 A CN 200910300785A CN 101833164 A CN101833164 A CN 101833164A
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mage
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尹淳义
黄俊翔
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Abstract

一种红外取像镜头，其从物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜以及具有正光焦度的第三透镜。该红外取像镜头满足以下条件：-0.65＜F/F1＜-0.55，0.52＜F/F2＜0.62，0.3＜|F/F3|＜0.6，其中，F1为第一透镜的焦距，F2为第二透镜的焦距，F3为第三透镜的焦距，F为该红外取像镜头的整体焦距。本发明的红外取像镜头在近红外波段的像差得到较好的修正，具有较小的球差、场曲及畸变等像差。

Description

红外取像镜头
技术领域
本发明涉及一种取像镜头，特别涉及一种用于红外成像的红外取像镜头。
背景技术
近年来，随着市场对红外监控设备的需求增加，红外取像镜头的市场需求也相应增加。目前有些红外取像镜头是在普通镜头上镀有红外膜，使其具有红外成像的功能。但是，这种红外取像镜头在近红外波段(750nm～3000mm)的像差较大，使其成像效果不好。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种在近红外波段的像差较小的红外取像镜头。
一种红外取像镜头，其从物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜以及具有正光焦度的第三透镜。该红外取像镜头满足以下条件：
-0.65＜F/F1＜-0.55，
0.52＜F/F2＜0.62，
0.3＜|F/F3|＜0.6，
其中，F1为第一透镜的焦距，F2为第二透镜的焦距，F3为第三透镜的焦距，F为该红外取像镜头的整体焦距。
本发明的红外取像镜头满足条件-0.65＜F/F1＜-0.55，0.52＜F/F2＜0.62，0.3＜|F/F3|＜0.6，从而使该红外取像镜头在近红外波段的像差得到较好的修正，具有较小的球差、场曲及畸变等像差。
附图说明
图1为本发明实施方式提供的红外取像镜头的示意图。
图2为第一实施方式的红外取像镜头的球差特性曲线图。
图3为第一实施方式的红外取像镜头的场曲特性曲线图。
图4为第一实施方式的红外取像镜头的畸变特性曲线图。
图5为第二实施方式的红外取像镜头的球差特性曲线图。
图6为第二实施方式的红外取像镜头的场曲特性曲线图。
图7为第二实施方式的红外取像镜头的畸变特性曲线图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
图1所示为本发明实施方式提供的红外取像镜头100，其从物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜10、具有正光焦度的第二透镜20以及具有正光焦度的第三透镜30。所述第一透镜10为新月形非球面透镜，其凸面在物侧，所述第二透镜20为双凸非球面透镜，所述第三透镜30为新月形非球面透镜，其凸面在物侧。
取像时，光线自物侧进入该红外取像镜头100，依次经第一透镜10、第二透镜20及第三透镜30后，成像于一个影像感测器40的感测面上。所述影像感测器40可以为电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)或互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)。
该红外取像镜头100满足以下条件：
(1)-0.65＜F/F1＜-0.55
(2)0.52＜F/F2＜0.62
(3)0.3＜|F/F3|＜0.6
其中，F1为第一透镜10的焦距，F2为第二透镜20的焦距，F3为第三透镜30的焦距，F为该红外取像镜头100的整体焦距。条件(1)限制第一透镜10为负光焦度透镜，并确保第一透镜10的光焦度在该红外取像镜头100中的比例，使该红外取像镜头100具有适当的后焦距。条件(2)限制第二透镜20必须为正光焦度透镜，以平衡第一透镜10因负光焦度所产生的像差。条件(3)确保第三透镜30的光焦度在红外取像镜头100中的比例，以平衡第二透镜20产生的像差。所述像差主要为慧差、像散及畸变。条件(1)至(3)共同用于确保该红外取像镜头100在近红外波段具有小的像差。
为使该红外取像镜头100具有较好的广角特性，该红外取像镜头100还满足以下条件：
(4)R1/R2＞5
其中，R1为第一透镜10的物侧面的曲率半径，R2为第一透镜10的像侧面的曲率半径。此条件可确保第一透镜10的光焦度大小，以增加摄影角度，达到广角的要求。
优选地，该红外取像镜头100进一步满足以下条件：
(5)0.15＜F/TTL＜0.25
其中，TTL为从第一透镜10的物侧面到影像感测器40的距离。此条件确保了该红外取像镜头100的整体长度与整体焦距的比例，以达到短焦且缩短镜头长度的要求。
所述红外取像镜头100还包括一个孔径光阑50、一个滤光片60及一个玻璃片70。所述孔径光阑50位于所述第一透镜10与第二透镜20之间，用于屏蔽杂散光。所述滤光片60设于所述第三透镜30与影像感测器40之间，该滤光片60为红外通过滤光片，用于滤除可见光，而使红外光通过。所述玻璃片70设于所述滤光片60与影像感测器40之间，用于防止所述影像感测器40受到灰尘的污染。
所述第一透镜10、第二透镜20、第三透镜30均为非球面透镜，其表面均满足非球面的面型表达式：
x = ch 2 1 + 1 - ( k + 1 ) c 2 h 2 + Σ A i h i
其中，x是沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考距光轴的位移值，c为镜面表面中心的曲率半径，k是二次曲面系数，h为从光轴到透镜表面的高度，∑Aihi表示对Aihi累加，i为自然数，Ai为第i阶的非球面面型系数。
以下结合附表进一步说明所述红外取像镜头100。其中，2ω为该红外取像镜头100的视场角，FNO.为该红外取像镜头的光圈值。R为对应表面的曲率半径，D为对应表面到后一个表面(像侧)的轴上距离，Nd为对应镜片的折射率，Vd为对应镜片的阿贝数(Abbe Number)。请参阅图1，S1至S11依次表示从物侧至像侧的各光学表面，S3代表所述孔径光阑50。
实施方式一
实施方式一的红外取像镜头100满足表1和表2所列的条件，且2ω＝112°，F＝0.93mm，F1＝-1.572mm，F2＝1.637mm，F3＝2.085mm，TTL＝4.287mm，FNO.＝2.0。
表1
  表面序号   R(mm)   D(mm)   nd   Vd
  S1   10   0.775912   1.531131   55.7539
  S2   0.738769   0.364342
  S3   ∞   0.069267
  S4   4.139481   1   1.531131   55.7539
  S5   -0.98854   0.190775
  S6   1.008203   0.761124   1.531131   55.7539
  S7   10   0.226116
  S8   ∞   0.3   1.5168   64.167
  S9   ∞   0.1
  S10   ∞   0.4   1.5168   64.167
  S11   ∞   0.1
各非球面表面的非球面系数如表2所示：
表2
  表面序号   k   A4   A6   A8   A10
  S1   3.027046   0.211674   -0.08327   0.030071   0
  S2   1.014563   0.846835   -0.23387   3.279997   0
  S4   -189.763   0.129209   -0.31282   0.324387   0
  表面序号   k   A4   A6   A8   A10
  S5   -0.3914   -0.52926   0.299387   -0.02297   0
  S6   -5.41414   0.069683   -0.05911   -0.00526   0
  S7   37.19753   0.266025   -0.22247   0.037592   0
本实施方式中，所述红外取像镜头100的球差特性曲线、场曲特性曲线及畸变的特性曲线分别如图2、图3及图4所示。图2的曲线为该红外取像镜头100在波长为940nm条件下的球差特性曲线。可见，该红外取像镜头100在近红外波段的球差被控制在-0.02mm～0.02mm之间。图3中的t曲线和s曲线分别为该红外取像镜头100在波长为940nm条件下的子午场曲(tangential field curvature)特性曲线和弧矢场曲(sagittal field curvature)特性曲线。可见，该红外取像镜头100的子午场曲值及弧矢场曲值被控制在-0.02mm～0.06mm之间。图4所示为该红外取像镜头100在波长为940nm条件下的畸变特性曲线。可见，畸变量被控制在-12％～3％以内。综前，该红外取像镜头100产生的球差、场曲及畸变被控制在较小的范围内。
实施方式二
实施方式二的红外取像镜头100满足表3和表4所列的条件，且2ω＝121.6°，F＝0.775mm，F1＝-1.213mm，F2＝1.372mm，F3＝2.286mm，TTL＝4.4mm，FNO.＝2.0。
表3
Figure B2009103007853D0000051
各非球面表面的非球面系数如表4所示：
表4
  表面序号   k   A4   A6   A8   A10
  S1   -109.044   0.167728   -0.03708   0.00253   0.004621
  S2   0.393899   0.259018   9.640614   -56.4877   188.0098
  S4   -51.4818   0.293901   -0.53909   0.441964   0.398552
  S5   -0.61408   -0.45532   0.510045   0.124043   -0.09342
  S6   -6.42281   -0.01779   0.067174   -0.00447   -0.02032
  S7   38.30694   -0.14326   0.187266   -0.05695   -0.01475
请参阅图5至图7，本实施方式的红外取像镜头100在波长为940nm条件下的球差、场曲及畸变被分别控制在-0.02mm～0.01mm、-0.04mm～0.03mm、-12％～3％之间。
本发明的红外取像镜头满足条件-0.65＜F/F1＜-0.55，0.52＜F/F2＜0.62，0.3＜|F/F3|＜0.6，从而使该红外取像镜头在近红外波段的像差得到较好的修正，具有较小的球差、场曲及畸变等像差。另外，该红外取像镜头还满足条件式R1/R2＞5，因此具有较大的视场角，从而具有较好的广角特性。
应该指出，上述实施方式仅为本发明的较佳实施方式，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种红外取像镜头，其从物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜以及具有正光焦度的第三透镜，其特征在于，该红外取像镜头满足以下条件：
-0.65＜F/F1＜-0.55，
0.52＜F/F2＜0.62，
0.3＜|F/F3|＜0.6，
其中，F1为第一透镜的焦距，F2为第二透镜的焦距，F3为第三透镜的焦距，F为该红外取像镜头的整体焦距。
2.如权利要求1所述的红外取像镜头，其特征在于，该红外取像镜头还满足条件式：
R1/R2＞5
其中，R1为第一透镜的物侧面的曲率半径，R2为第一透镜的像侧面的曲率半径。
3.如权利要求1所述的红外取像镜头，其特征在于，该红外取像镜头还满足条件式：
0.15＜F/TTL＜0.25
其中，TTL为从第一透镜的物侧面到成像面的距离。
4.如权利要求1所述的红外取像镜头，其特征在于，所述第一透镜与第二透镜之间设有一个孔径光阑。
5.如权利要求1所述的红外取像镜头，其特征在于，所述红外取像镜头还包括一个设于像侧的影像感测器及一个设于所述第三透镜与该影像感测器之间的滤光片，该滤光片为红外通过滤光片，用于滤除可见光，而使红外光通过。
6.如权利要求5所述的红外取像镜头，其特征在于，所述滤光片与影像感测器之间设有一个玻璃片，用于防止该影像感测器受到灰尘的污染。
7.如权利要求1所述的红外取像镜头，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜以及第三透镜均为非球面透镜。
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