CN101950066A - 一种近红外广角镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种近红外广角镜头，包括沿光轴从物方到像方的六组透镜，其中，第一、第二、第六透镜是具有负光焦度的透镜，第三、第四、第五透镜是具有正光焦度的透镜，并且，所述第一、第二透镜之中至少有一组透镜是非球面透镜。所述第一透镜是弯月形透镜，凸面朝向物方；第二透镜是弯月形透镜，凸面朝向像方；第一透镜的凹面朝向第二透镜的凹面。所述滤光片设置在第三透镜与第四透镜之间。通过上述设计，能够保证在大孔径大视场角度下满足成像品质，解决了近红外广角镜头中畸变大、解像低的问题，具有较好的技术效果。

Description

一种近红外广角镜头

技术领域

本发明涉及一种广角镜头，具体地说，是涉及一种主要由六组透镜组成的高解像近红外广角镜头。

背景技术

随着镜头技术的发展，广角镜头的应用越来越为广泛。

广角镜头又称短焦距镜头，是焦距比标准镜头短，视场角大的镜头。一般来说，其主要应用的场合以及目标是追求的是视场角度尽可能地高，同时，又希望图像能够尽可能地不失真，尤其是希望图像的畸变能够尽可能地少。

但是，现有的广角镜头的应用较为狭窄，其在光线暗的条件下无法应用，解决该问题的方法是将传统的广角镜头做成近红外广角镜头，一般是在整体透镜组的后端设置一个滤光片，从而起到滤光的作用，借此达到正常成像的效果。该种近红外广角镜头已经广泛应用于各种摄像机以及游戏机之中。

但是，这种设计也有一些缺点：首先、是这种透镜的成像品质的问题，我们知道，镜头的入射角度越大，畸变的现象产生越严重，因此，采取通常设计的镜头的畸变像差较大；第二、由于通常设计上，上述滤光片大多是设置在整体透镜组靠近成像方的一侧，因此，在进行成像的时候，入射到镜头里面的光线容易产生波长偏移，从而导致成像的亮度不够，进而影响整体镜头成像的光学效果。

发明内容

本发明的技术目的在于克服现有技术中近红外广角镜头的缺点，提供一种新型的近红外广角镜头，该近红外广角镜头具有视场角度大畸变小，并且，成像亮度、成像品质较高的技术优点。

为了实现上述技术目的，本发明通过下面的技术方案实现：

一种近红外广角镜头，包括沿光轴从物方到像方的六组透镜，其中，第一、第二、第六透镜是具有负光焦度的透镜，第三、第四、第五透镜是具有正光焦度的透镜，并且，所述第一、第二透镜之中至少有一组透镜是非球面透镜。

进一步地，优选的结构是，所述第一透镜是弯月形透镜，凸面朝向物方；第二透镜是弯月形透镜，凸面朝向像方；第一透镜的凹面朝向第二透镜的凹面。

进一步地，优选的结构是，所述第三透镜、第四透镜是双凸形透镜；第五透镜是弯月形镜片，凸面朝向像方。

进一步地，优选的结构是，所述第四透镜是非球面透镜。

进一步地，优选的结构是，所述第六透镜是非球面透镜，并且其是弓形透镜，中心凸面朝向物方。

进一步地，优选的结构是，还包括滤光片，所述滤光片设置在第三透镜与第四透镜之间。

进一步地，优选的结构是，所述镜头的光阑设置在第三透镜与第四透镜之间。

进一步地，优选的结构是，所述第一透镜，第二透镜满足下列的表达式：

-1＜f1，2/f＜-0.01

式中，f1，2是第一透镜、第二透镜的组合焦距；

f表示整个镜头透镜组的焦距。

进一步地，优选的结构是，所述第四透镜满足下列的表达式：

0.15＜f4/f＜1

式中，f4是第四透镜的焦距；

f表示整个镜头透镜组的焦距。

进一步地，优选的结构是，所述透镜是固定并且不可以移动的固定焦距透镜组。

本发明在采取了以上方案以后，由于第一或者第二透镜采取了非球面透镜技术，能够明显地提高视场角度，降低畸变，从而能够明显地增加广角镜头的成像效果；而在成像透镜下采取非球面透镜，能够降低主光线入射角度，从而具有较好的技术效果。

此外，将滤光片放置在透镜的第三透镜、第四透镜之间，能够明显地降低光线的入射角度，防止波长偏移而造成亮度的问题。

此外，本发明通过对光焦度进行调节，使其满足特定的光学关系式，保证在大孔径的视角角度下满足成像品质，因此，相对于现有技术，其具有较好的技术效果。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是本发明所涉及的近红外广角镜头的具体结构示意图；

图2是本发明所涉及的近红外广角镜头的轴上色差图；

图3是本发明所涉及的近红外广角镜头的像散图；

图4是本发明所涉及的近红外广角镜头的畸变图；

图5本发明所涉及的近红外广角镜头的倍率色差图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1是本发明近红外广角镜头的具体结构示意图。

如图所示，本发明的近红外广角镜头主要包括六组透镜，沿光轴从物方到像方依次是：具有负光焦度的第一透镜E1、第二透镜E2，具有正焦度的第三透镜E 3、第四透镜E4、第五透镜E5，以及，具有负光焦度的第六透镜E6，并且，各个透镜位于同一光轴上面。

其中，第一透镜E1或者第二透镜E2至少有一个为非球面透镜。

非球面透镜的特点是：从透镜中心到周边曲率是连续变化的。与从透镜中心到周边有一定曲率的球面透镜不同，非球面透镜具有更佳的曲率半径特性，具有改善歪曲像差及改善像散像差的优点，能够使得视野变得更大而真实。采用非球面透镜后，能够尽可能地消除在成像的时候出现的像差，从而改善成像质量。

具体在本发明之中，第一透镜E1或者第二透镜E2选取非球面透镜，即利用非球面透镜良好的光学特向，保证在整体透镜成像的时候，能够尽可能地接收较大范围焦度入射的光线，并且，借助于非球面透镜的上述优点，克服采用球面透镜时的像差较多的缺点，保持整体透镜的光学成像品质。

在具体实施例之中，我们选择第一透镜E1和第二透镜E2都采用非球面透镜，能够更好地提高成像品质并降低图像的畸变现象。

在该优选具体实施例中，第一透镜E1选取一个弯月形透镜，透镜的凸面朝向物方；第二透镜E2选取弯月形透镜，透镜的凸面朝向像方；整体上面，第一透镜的凹面朝向第二透镜的凹面。

通过该种设计，整体透镜的光线比较容易地进入透镜之中，从而能够进一步地提高视场角度。

在该透镜组之中，主光线通过第三透镜E3、第四透镜E4、第五透镜E5、第六透镜E6以后，汇聚到成像平面，并且，所述第三透镜E3、第四透镜E4是双凸形透镜；第五透镜E5是弯月形镜片，凸面朝向像方。

在优选的实施例之中，第六透镜E6选取非球面透镜，并且，选取第六透镜E6的形状为弓形透镜，中心凸面朝向物方。

由于第六透镜E6的作用是设置在靠近像方一侧，采用非球面、弓形透镜，能够较好地校正整体入射光线的光路，从而降低主光线的入射角度，借此，通过降低主光线入射角度达到降低系统畸变，进而达到使整个透镜系统的畸变降到最小的技术效果。

优选的实施例中，第四透镜E4选取非球面透镜。

另外，为了克服传统的滤光片对成像的亮度问题，在本发明之中，我们将滤光片E7设置在第三透镜E3和第四透镜E4之间，并且，光阑E8也设置在第三透镜E3和第四透镜E4之间，而且，光阑E8设置在滤光片E7与第四透镜E4之间，并且，光阑E8与滤光片E7相隔的角度非常近。

通过该种设计，我们可以依靠光阑E8以及滤光片E7的设计，降低整体透镜的主光线的入射角度，从而，比较容易地消除因为光线的波长偏移而造成各种亮度问题，提高整体成像的光学品质。

为了提高整组镜头的成像效果，我们需要对某些镜片进行特定的设计，使其满足特定的表达式，以达到更好的光学效果。

一个实施例之中，所述第一透镜E1，第二透镜E2满足下列的表达式：

-1＜f1，f2/f＜-0.01

式中，f1，f2是第一透镜、第二透镜的组合焦距；

f表示整个镜头透镜组的焦距。

满足上述表达式以后，能够保证整体光学系统的大视角角度。

在另一个实施例中，所述第四透镜满足下列的表达式：

0.15＜f4/f＜1

式中，f4是第四透镜的焦距；

f表示整个镜头透镜组的焦距。

满足了上述表达式以后，能够保证整体光学系统在大孔径的情况下，明显地改善成像品质。

下面参照图表对上述发明的技术效果进行描述，以使得本发明的上述特征和优点更加清楚和容易理解。

在该实施例之中，其为固定焦距的透镜，各镜片组位置固定，不可移动。

并且，在该具体实施例之中，各个透镜的具体参数如下：

f1＝-7.905；f2＝-10.706；f3＝9.243；f4＝7.566；f5＝16.378；f6＝-1395.1；f1，2＝-3.88；f＝21.496。

表1、表2列出的是透镜的相关参数，包含透镜面的表面类型、曲率半径，还有各透镜的厚度、材料、有效径以及圆锥系数。其中，表2是非球面透镜的非球面高次项系数A4、A6、A8、A10、A12、A14、A16：

我们沿光轴平行从物方一侧开始，将各个透镜依次编号，第一透镜E1的镜面为S1、S2，第二透镜E2的镜面为S3、S4，第三透镜E3的镜面为S5、S6，滤光片E7的镜面为S7、S8，光阑的面是S9，第四透镜的镜面是S10、S11，第五透镜的镜面是S12、S13，第六透镜E6的镜面是S14、S15，芯片保护玻璃E9的镜面是S16、S17，像面的面为S18。

系统参数：1/3″感光器件  光圈值1.2

表1

面序号S	表面类型	曲率半径R	厚度D	材料	有效径D	圆锥系数K
							物面	球面	无穷	1500		3010.16
S1	非球面	4.9458	1.0299	1.585/29.9	9.80	-0.3615
							S2	非球面	2.1809	4.1104		6.55	-1.0336
S3	非球面	-4.1658	1.1729	1.585/29.9	6.60	-0.9619
							S4	非球面	-14.4301	1.0433		6.30	1.4928
S5	球面	22.6670	1.7303	1.847/23.8	6.40
							S6	球面	-10.9930	1.6944		6.52
S7	球面	无穷	0.55	1.517/64.2	6.33
							S8	球面	无穷	0		6.30
S9	球面	无穷	0.1088		6.28
							S10	非球面	4.9770	2.3356	1.531/54.0	6.40	-0.7125
S11	非球面	-16.3651	2.595		6.20	-16.2826
							S12	非球面	-12.3895	1.3676	1.531/54.0	5.10	10.2450
S13	非球面	-5.2635	0.1		5.49	-7.5648

S14	非球面	25.6003	0.9979	1.585/29.9	5.40	-68.1668
							S15	非球面	24.4515	1.5602		5.69	-296.8453
S16	球面	无穷	0.75	1.517/64.2	6.40
							S17	球面	无穷	0.35		6.40
S18	球面	无穷			6.06

表2

面序号

A4

A6

A8

A10

A12

A14

A16

S1

-2.6030E-03

1.0203E-04

-4.0623E-06

6.5862E-08

S2

1.3984E-03

4.0769E-05

1.8060E-05

-1.4988E-06

S3

-5.6820E-03

5.3231E-04

-1.0507E-05

6.1770E-07

-3.9751E-08

S4

-2.5315E-03

5.3535E-04

-2.4402E-05

1.4677E-06

-3.4154E-08

S10

-6.3086E-04

4.1823E-05

-9.6712E-09

8.7837E-09

S11

-9.9794E-04

2.9146E-05

2.1646E-06

-1.0583E-07

S12

-3.0462E-03

-3.6656E-04

-5.5471E-06

5.9209E-07

S13

-4.9039E-03

-2.9686E-04

2.2255E-05

-5.9406E-07

S14

-9.3911E-03

-3.5704E-04

7.0558E-05

-1.1134E-06

S15

-8.9683E-03

4.0169E-04

6.7412E-06

9.5382E-08

此外，图2至图5为相应于具体实施例的光学性能曲线图。其中，图2是表示本发明所涉及的近红外广角镜头的轴上色差图，其表示不同波长的光线经由光学系统后的会聚焦点偏离，单位为mm；

图3是表示本发明所涉及的近红外广角镜头的像散曲线图，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲，单位为mm；

图4是表示本发明所涉及的近红外广角镜头的畸变图，表示不同视角情况下的畸变大小值，单位为％；

图5是表示本发明所涉及的近红外广角镜头的倍率色差图，其表示不同波长的光线经由光学系统后在成像平面上的不同的像高的偏差，单位为μm。

从上述光学性能曲线图中的数据可以分析发现，本发明近红外广角镜头具有较好的光学效果。

需要注意的是，上述表格中的具体参数仅仅是例示性的，各透镜成分曲率半径、面间隔、以及折射率的值等，不限于由上述各数值实施例所示出的值，可以采用其他的值，都可以达到类似的技术效果。

虽然上面针对近红外广角镜头描述了本发明的原理以及具体实施方式，但是，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种近红外广角镜头，包括沿光轴从物方到像方的六组透镜，其中，第一、第二、第六透镜是具有负光焦度的透镜，第三、第四、第五透镜是具有正光焦度的透镜，并且，所述第一、第二透镜之中至少有一组透镜是非球面透镜。

2.根据权利要求1所述的近红外广角镜头，其特征在于，所述第一透镜是弯月形透镜，凸面朝向物方；第二透镜是弯月形透镜，凸面朝向像方；第一透镜的凹面朝向第二透镜的凹面。

3.根据权利要求1或2所述的近红外广角镜头，其特征在于，所述第三透镜、第四透镜是双凸形透镜；第五透镜是弯月形镜片，凸面朝向像方。

4.根据权利要求3所述的近红外广角镜头，其特征在于，所述第四透镜是非球面透镜。

5.根据权利要求1所述的近红外广角镜头，其特征在于，所述第六透镜是非球面透镜，并且其是弓形透镜，中心凸面朝向物方。

6.根据权利要求1所述的近红外广角镜头，其特征在于，还包括滤光片，所述滤光片设置在第三透镜与第四透镜之间。

7.根据权利要求6所述的近红外广角镜头，其特征在于，所述镜头的光阑设置在第三透镜与第四透镜之间。

8.根据权利要求1所述的近红外广角镜头，其特征在于，所述第一透镜，第二透镜满足下列的表达式：

-1＜f1，2/f＜-0.01

式中，f1，2是第一透镜、第二透镜的组合焦距；

f表示整个镜头透镜组的焦距。

9.根据权利要求1所述的近红外广角镜头，其特征在于，所述第四透镜满足下列的表达式：

0.15＜f4/f＜1

式中，f4是第四透镜的焦距；

f表示整个镜头透镜组的焦距。

10.根据权利要求1～9任一所述的近红外广角镜头，其特征在于，所述透镜是固定并且不可以移动的固定焦距透镜组。

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