CN105093487A - 近红外光学镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种近红外光学镜头，包括沿光轴从物方到像方依次排列八枚镜片，其中第一镜片，具有负光焦度的弯月形状，凸面朝向物方；第二镜片，具有负光焦度的弯月形状，凸面朝向物方；第三镜片，具有正光焦度的双凸形状；第四镜片，具有正光焦度的弯月形状，凸面朝向像方；双合镜片，通过组合第五镜片和第六镜片而形成；第七镜片，具有正光焦度的双凸形状；第八镜片，具有正光焦度的弯月形状，凸面朝向物方。上述近红外光学镜头采用不同镜片组合以及利用光焦度分配实现了大孔径、大视角、小畸变的良好性能，采用全玻璃结构可以有效地实现消热差效果。
Description
技术领域
本发明涉及近红外镜头，尤其涉及一种八枚镜片组成的近红外镜头。
背景技术
随着激光照明技术以及3D体感交互技术的发展，近红外光源及近红外光学镜头的需求及应用越来越广泛。市场现有的近红外光学镜头一般都是普通的带IR日夜型镜头，而专业用于近红外成像的镜头非常少，这类镜头存在视场小、光圈小、畸变大、温差效果不好等缺点。比如专利CN103197405A中提到一种消热差的近红外波段光学镜头，该镜头全视场角为5°，光圈F数为2.0，属于小视场小光圈镜头。又比如专利CN102213821A中提到一种大光圈大视场小畸变光学镜头，但该镜头采用了塑料材质镜片，其消热差效果不好，只能满足5℃-50℃，环境适应性受到限制。因此，急需一种大光圈、大视场、小畸变、消热差性能的近红外光学镜头。
发明内容
本发明实施例提供了一种近红外光学镜头，其具有大光圈、大视场、小畸变、消热差性能。
本发明实施例提供一种近红外光学镜头，包括沿光轴从物方到像方依次排列的八枚镜片，其中第一镜片，具有负光焦度的弯月形状，凸面朝向物方；第二镜片，具有负光焦度的弯月形状，凸面朝向物方；第三镜片，具有正光焦度的双凸形状；第四镜片，具有正光焦度的弯月形状，凸面朝向像方；双合镜片，通过组合第五镜片和第六镜片而形成；第七镜片，具有正光焦度的双凸形状；第八镜片，具有正光焦度的弯月形状，凸面朝向物方。
优选地，所述双合镜片具有物方凸面。
优选地，所述第五镜片为正光焦度的双凸形镜片，所述第六镜片为负光焦度的双凹形镜片。
优选地，所述近红外光学镜头满足以下的关系式：
-5<f1<-15，-5<f2<-15，5<f3<15，5<f4<15，-15<f56<-50，5<f7<15，5<f8<15；
其中，f1为第一镜片的焦距，f2为第二镜片的焦距，f3为第三镜片的焦距，f4为第四镜片的焦距，f56为双合镜片的焦距，f7为第七镜片的焦距，f8为第八镜片的焦距。
优选地，所述近红外光学镜头满足以下的关系式：
5<f5<15，-5<f6<-15；
其中，f5为第五镜片的焦距，f6为第六镜片的焦距。
优选地，所述第一至第八镜片均为玻璃球面镜片。
优选地，所述近红外光学镜头还包括光阑，所述光阑设置在所述第三镜片与所述第四镜片之间。
上述近红外光学镜头采用不同镜片组合以及利用光焦度分配实现了大孔径、大视角、小畸变的良好性能，采用全玻璃结构可以有效地实现消热差效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施方式中近红外光学镜头的结构示意图；
图2是本发明一实施方式中近红外光学镜头25℃下的畸变曲线图；
图3是本发明一实施方式中近红外光学镜头25℃下(0.85视场内)的MTF曲线图；
图4是本发明一实施方式中近红外光学镜头-40℃下(0.85视场内)的MTF曲线图；
图5是本发明一实施方式中近红外光学镜头100℃下(0.85视场内)的MTF曲线图；
图6是本发明另一实施方式中近红外光学镜头25℃下的畸变曲线图；
图7是本发明另一实施方式中近红外光学镜头25℃下(0.85视场内)的MTF曲线图；
图8是本发明另一实施方式中近红外光学镜头-40℃下(0.85视场内)的MTF曲线图；
图9是本发明另一实施方式中近红外光学镜头100℃下(0.85视场内)的MTF曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1所示为本发明一实施方式中近红外光学镜头的结构示意图。在本实施方式中，近红外光学镜头100包括第一镜片L1、第二镜片L2、第三镜片L3、第四镜片L4、第五镜片L5、第六镜片L6、第七镜片L7及第八镜片L8。第一至第八镜片L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8沿着光轴从物方到像方依次排列。第一镜片L1具有负光焦度的弯月形状，凸面朝向物方。第二镜片L2具有负光焦度的弯月形状，凸面朝向物方。第三镜片L3具有正光焦度的双凸形状。第四镜片L4具有正光焦度的弯月形状，凸面朝向像方。双合镜片L56通过组合第五镜片L5和第六镜片L6而形成。第七镜片L7具有正光焦度的双凸形状。第八镜片L8具有正光焦度的弯月形状，凸面朝向物方。
作为对本发明的进一步改进，双合镜片L56具有物方凸面，双合镜片L56的凸面朝向物方。在本实施方式中，双合镜片L56是通过胶水将第五镜片L5和第六镜片L6胶合在一起而组成的。第五镜片L5为正光焦度的双凸形镜片，第六镜片L6为负光焦度的双凹形镜片。
在本发明的一实施方式中，第一至第八镜片L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8为玻璃球面镜片，可以有效地消除温度变化对镜头性能的影响，提高光学镜头的环境适应性，同时降低镜头的加工难度，进而降低生产成本。
作为对本发明的进一步改进，近红外光学镜头100还包括光阑E1，光阑E1设置在第三镜片L3与第四镜片L4之间，用来调节光束的强度。优选地，光阑E1设置在第四镜片L4靠近物方侧。在本实施方式中，各镜片L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8及光阑E1的位置是固定的。
在本发明一实施方式中，近红外光学镜头满足以下的关系式：
-5<f1<-15，-5<f2<-15，5<f3<15，5<f4<15，-15<f56<-50，5<f7<15，5<f8<15；
其中，f1为第一镜片的焦距，f2为第二镜片的焦距，f3为第三镜片的焦距，f4为第四镜片的焦距，f56为双合镜片的焦距，f7为第七镜片的焦距，f8为第八镜片的焦距。进一步地，近红外光学镜头还满足以下的关系式：5<f5<15，-5<f6<-15；其中，f5为第五镜片的焦距，f6为第六镜片的焦距。
在一具体实施1中，第一、二、三、四、五、六、七、八镜片L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8的焦距分别为f1、f2、f3、f4、f5、f6、f7、f8，且双合镜片的焦距为f56。举例而言，f1＝-10.925，f2＝-8.809，f3＝8.117，f4＝10.286，f5＝11.634，f6＝-7.984，f7＝10.581，f8＝9.453，f56＝-32.313，焦距单位为mm。沿光轴方向从物方到像方，依次对各个部件编号：第一镜片L1的镜面为S1、S2，第二镜片L2的镜面为S3、S4，第三镜片L3的镜面为S5、S6，光阑E1面为S7，第四镜片L4的镜面为S8、S9，双合镜片L56的镜面为S10、S11、S12，第七镜片的镜面为S13、S14，第八镜片的镜面为S15、S16。芯片保护玻璃CG的镜面是S17、S18，像面IMA为S19。
表1列出的是在该具体实施例1中的镜片的相关参数，包含镜片面的表面类型、曲率半径，还有各镜片的厚度、材料以及有效径。系统参数：1/3.2”芯片，光圈1.0，视场对角87°，感应波长850nm。
表1
图2到图5为具体实施例1相对应的光学性能曲线图。图2表征本发明近红外光学镜头在25℃下的畸变曲线图。图3至图5分别表征本发明近红外光学镜头在25℃、-40℃及100℃下(0.85视场内)的MTF(ModulationTransferFunction、调制传递函数)曲线图。从这些特征曲线图中可以看出，本具体实施例1的近红外光学镜头具有小畸变和非常好的消热差性能。
在一具体实施2中，其红外光学镜头采用与具体实施例1中基本相同的结构，只是各镜片的参数不同。其中f1＝-9.906，f2＝-9.137，f3＝7.676，f4＝10.889，f5＝11.027，f6＝-7.877，f7＝10.432，f8＝9.449，f56＝-36.731，焦距单位为mm。
表2列出的是具体实施例2的镜片相关参数，包含镜片的表面类型、曲率半径、厚度、材料及有效径等参数。系统参数：1/3”芯片，光圈1.0，视场对角87°，感应波长850nm。
表2
| 面序号 | 表面类 | 曲率半径 | 厚度 | 材料 | 有效径 |
| 型 | |||||
| 物面 | 球面 | 无穷 | 2000.00 | 3897.22 | |
| S1 | 球面 | 7.996 | 0.57 | H-ZF62 | 9.29 |
| S2 | 球面 | 4.054 | 1.84 | 7.18 | |
| S3 | 球面 | 14.691 | 1.08 | H-ZF62 | 7.12 |
| S4 | 球面 | 5.056 | 0.90 | 6.19 | |
| S5 | 球面 | 18.53 | 2.52 | H-ZF62 | 6.22 |
| S6 | 球面 | -10.142 | 0.67 | 6.20 | |
| S7 | 球面 | 无穷 | 0.25 | 5.44 | |
| S8 | 球面 | -21.006 | 2.38 | H-ZF62 | 5.50 |
| S9 | 球面 | -6.99 | 2.47 | 6.56 | |
| S10 | 球面 | 19.21 | 1.81 | H-ZF62 | 7.40 |
| S11 | 球面 | -19.21 | 0.55 | H-QK3L | 7.33 |
| S12 | 球面 | 4.769 | 1.19 | 6.87 | |
| S13 | 球面 | 18.127 | 1.90 | H-ZF62 | 6.94 |
| S14 | 球面 | -18.127 | 0.10 | 7.31 | |
| S15 | 球面 | 6.643 | 2.23 | H-ZF62 | 7.66 |
| S16 | 球面 | 26.527 | 1.20 | 7.00 | |
| S17 | 球面 | 无穷 | 0.50 | H-K9L | 6.25 |
| S18 | 球面 | 无穷 | 0.10 | 6.10 | |
| S19 | 球面 | 无穷 | 0.00 | 6.00 |
图6到图9为具体实施例2相对应的光学性能曲线图。图6表征本发明近红外光学镜头在25℃下的畸变曲线图。图7至图9表征本发明光学镜头在25℃、-40℃及100℃下(0.85视场内)的MTF曲线图。从这些特征曲线图中可以看出，本具体实施例2的近红外光学镜头同样具有小畸变和非常好的消热差性能。
需要注意的是，上述表格1、2中的具体参数仅仅是例示性的，各镜片参数如曲率半径、厚度、材料等并不限于上述实施例所示数值，采用类似结构和参数均可达到类似的发明技术效果。
上述近红外光学镜头采用不同镜片组合以及利用光焦度分配实现了大孔径、大视角、小畸变的良好性能，采用全玻璃结构可以有效地实现消热差效果。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种近红外光学镜头，其特征在于，包括沿光轴从物方到像方依次排列的八枚镜片，其中，
第一镜片，具有负光焦度的弯月形状，凸面朝向物方；
第二镜片，具有负光焦度的弯月形状，凸面朝向物方；
第三镜片，具有正光焦度的双凸形状；
第四镜片，具有正光焦度的弯月形状，凸面朝向像方；
双合镜片，通过组合第五镜片和第六镜片而形成；
第七镜片，具有正光焦度的双凸形状；
第八镜片，具有正光焦度的弯月形状，凸面朝向物方。
2.如权利要求1所述的近红外光学镜头，其特征在于，
所述双合镜片具有物方凸面。
3.如权利要求2所述的近红外光学镜头，其特征在于，所述第五镜片为正光焦度的双凸形镜片，所述第六镜片为负光焦度的双凹形镜片。
4.如权利要求1所述的近红外光学镜头，其特征在于，所述近红外光学镜头满足以下的关系式：
-5<f1<-15，-5<f2<-15，5<f3<15，5<f4<15，-15<f56<-50，5<f7<15，5<f8<15；
其中，f1为第一镜片的焦距，f2为第二镜片的焦距，f3为第三镜片的焦距，f4为第四镜片的焦距，f56为双合镜片的焦距，f7为第七镜片的焦距，f8为第八镜片的焦距。
5.如权利要求4所述的近红外光学镜头，其特征在于，所述近红外光学镜头满足以下的关系式：
5<f5<15，-5<f6<-15；
其中，f5为第五镜片的焦距，f6为第六镜片的焦距。
6.如权利要求1所述的近红外光学镜头，其特征在于，所述第一至第八镜片均为玻璃球面镜片。
7.如权利要求1所述的近红外光学镜头，其特征在于，还包括光阑，所述光阑设置在所述第三镜片与所述第四镜片之间。
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