CN105911677A - 近红外大光圈镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种近红外大光圈镜头，包括沿光轴方向从物方到像方依次排列的七枚镜片，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，具有正光焦度的双凸透镜；第三镜片，具有正光焦度的双凸透镜；第四镜片，具有负光焦度的双凹透镜；第五镜片，具有正光焦度的弯月形状，凸面朝向像方；第六镜片，具有正光焦度的双凸透镜；第七镜片，具有负光焦度的弯月形状，凸面朝向物方。本发明提供的近红外大光圈镜头采用七枚镜片，通过设计七枚镜片的形状并利用光焦度分配，使得该近红外大光圈镜头实现了大孔径、大视场、小畸变的光学性能。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜头领域，具体而言，涉及一种近红外大光圈镜头。
背景技术
随着激光照明技术与三维识别、体感交互、手势识别技术的发展，近红外光源与近红外光学镜头的需求应用日益广泛。市场上现有的近红外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。用于监控的普通镜头存在视场小、光圈小、畸变大等缺点，不能完全满足日益热门的三维识别、体感交互等技术的需求，因此，急需一种大光圈、大视场、小畸变、小型轻量化的近红外光学镜头。
发明内容
本发明的目的在于提供一种近红外大光圈镜头，其能够实现大孔径、大视场、小畸变的光学性能。
本发明的实施例是这样实现的：
一种近红外大光圈镜头，包括沿光轴方向从物方到像方依次排列的七枚镜片，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，具有正光焦度的双凸透镜；
第三镜片，具有正光焦度的双凸透镜；
第四镜片，具有负光焦度的双凹透镜；
第五镜片，具有正光焦度的弯月形状，凸面朝向像方；
第六镜片，具有正光焦度的双凸透镜；
第七镜片，具有负光焦度的弯月形状，凸面朝向物方。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一镜片的焦距为f1，所述第二镜片的焦距为f2，所述第三镜片的焦距为f3，所述第四镜片的焦距为f4，所述第五镜片的焦距为f5，所述第六镜片的焦距为f6，所述第七镜片的焦距为f7，其满足以下关系式：
-16<f1<0，20<f2<30，5<f3<15，-15<f4<-5，5<f5<15，4<f6<14，-30<f7<-20。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一镜片、所述第二镜片、所述第三镜片、所述第四镜片、所述第五镜片、所述第六镜片以及所述第七镜片均为玻璃球面镜片。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述近红外大光圈镜头还包括光澜，所述光澜位于所述第三镜片和第四镜片之间。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第一镜片、所述第二镜片、所述第三镜片、所述第四镜片、所述第五镜片、所述第六镜片以及所述第七镜片的位置两两相对固定。
本发明实施例提供的近红外大光圈镜头的有益效果是：本发明实施例提供的近红外大光圈镜头采用七枚镜片，通过设计七枚镜片的形状并利用光焦度分配，使得该近红外大光圈镜头实现了大孔径、大视场、小畸变的光学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1为本发明实施例一提供的近红外大光圈镜头的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的近红外大光圈镜头25℃时的FFTMTF图；
图3为本发明实施例一提供的近红外大光圈镜头-40℃时的FFTMTF图；
图4为本发明实施例一提供的近红外大光圈镜头100℃时的FFTMTF图；
图5为本发明实施例一提供的近红外大光圈镜头25℃时的畸变曲线图；
图6为本发明实施例二提供的近红外大光圈镜头的结构示意图；
图7为本发明实施例二提供的近红外大光圈镜头25℃时的FFTMTF图；
图8为本发明实施例二提供的近红外大光圈镜头-40℃时的FFTMTF图；
图9为本发明实施例二提供的近红外大光圈镜头100℃时的FFTMTF图；
图10为本发明实施例二提供的近红外大光圈镜头25℃时的畸变曲线图。
图中标记分别为：
近红外大光圈镜头10、20；第一镜片100；第二镜片200；第三镜片300；第四镜片400；第五镜片500；第六镜片600；第七镜片700；光澜800；芯片保护玻璃900。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
请参阅图1，本实施例提供了一种近红外大光圈镜头10，该近红外大光圈镜头10包括沿光轴方向从物方到像方依次排列的七枚镜片，其中；
第一镜片100，具有负光焦度的弯月形状，凸面朝向物方；
第二镜片200，具有正光焦度的双凸透镜；
第三镜片300，具有正光焦度的双凸透镜；
第四镜片400，具有负光焦度的双凹透镜；
第五镜片500，具有正光焦度的弯月形状，凸面朝向像方；
第六镜片600，具有正光焦度的双凸透镜；
第七镜片700，具有负光焦度的弯月形状，凸面朝向物方。
在上述结构的基础上，进一步地，第一镜片100、第二镜片200、第三镜片300、第四镜片400、第五镜片500、第六镜片600以及第七镜片700均为玻璃球面镜片。该近红外大光圈镜头10采用全玻设计，具有很好的消热差性能。
该近红外大光圈镜头10还包括光澜800，光澜800位于第三镜片300和第四镜片400之间。能够降低整体镜头的主光线入射角度，提高整体光学成像质量。第七镜片700和像面之间设置有一芯片保护玻璃900。
第一镜片100、第二镜片200、第三镜片300、第四镜片400、第五镜片500、第六镜片600以及第七镜片700的位置两两相对固定。也就是说，各镜片的位置是固定的，各镜片不可移动，相邻两个镜片之间的间距是固定的。
第一镜片100的焦距为f1，第二镜片200的焦距为f2，第三镜片300的焦距为f3，第四镜片400的焦距为f4，第五镜片500的焦距为f5，第六镜片600的焦距为f6，第七镜片700的焦距为f7，其满足以下关系式：
-16<f1<0，20<f2<30，5<f3<15，-15<f4<-5，5<f5<15，4<f6<14，-30<f7<-20。
通过确定上述焦距范围，可以明显改善该近红外大光圈镜头10的光学性能。
以下通过具体的参数值对本实施例提供的近红外大光圈镜头10的结构作具体说明：
具体地，各镜片的焦距如下：
f1＝-8.59；f2＝28.15；f3＝9.58；f4＝-11.28；f5＝8.93；f6＝8.17；f7＝-22.57；f＝4.83。
沿光轴平行从物方将各个部件依次编号，第一镜片100的镜面为S1、S2，第二镜片200的镜面为S3、S4，第三镜片300的镜面为S5、S6，光澜800的面是S7，第四镜片400的镜面为S8、S9，第五镜片500的镜面为S10、S11，第六镜片600的镜面为S12、S13，第七镜片700的镜面为S14、S15，芯片保护玻璃900的面为S16、S17，像面为S18。
表一列出的是具体实施例一中镜片的相关参数，包括镜片的表面面型、曲率半径，还有各镜片厚度、材料、有效径以及圆锥系数。
本实施例中，系统参数：1/3”，光圈1.2，视场对角72°，感应波长830～870nm。
表一
| 表面序号S | 表面类型 | 曲率半径R | 厚度D | 材料 | 有效径D |
| 物面 | 球面 | 无穷 | 3000 | 2182 | |
| S1 | 球面 | 9.5 | 0.8 | 1.76/27.5 | 9 |
| S2 | 球面 | 3.8 | 1.8 | 6.6 | |
| S3 | 球面 | 22 | 1.25 | 1.76/27.5 | 7 |
| S4 | 球面 | -300 | 0.2 | 7 | |
| S5 | 球面 | 7.2 | 1.67 | 1.76/27.5 | 7 |
| S6 | 球面 | -265 | 0.2 | 7 | |
| S7 | 球面 | 无穷 | 0.9 | 5.14 | |
| S8 | 球面 | 1633 | 0.93 | 1.49/70.4 | 7 |
| S9 | 球面 | 5.5 | 0.95 | 5 | |
| S10 | 球面 | -60 | 1.58 | 1.76/27.5 | 7 |
| S11 | 球面 | -6 | 0.2 | 7 | |
| S12 | 球面 | 6.76 | 1.93 | 1.76/27.5 | 7 |
| S13 | 球面 | -47 | 0.2 | 7 | |
| S14 | 球面 | 9.7 | 0.8 | 1.76/27.5 | 7 |
| S15 | 球面 | 5.9 | 1 | 6 | |
| S16 | 球面 | 无穷 | 0.5 | 1.52/64.2 | 7 |
| S17 | 球面 | 无穷 | 1.949 | 7 | |
| 像面 | 球面 | 无穷 | --- | 6 |
图2到图5为本实施例提供的近红外大光圈镜头10相对应的光学性能曲线图。图2至图4表征本发明近红外光学镜头在25℃、-40℃、100℃下全视场的MTF(Modulation Transfer Function调制传递函数)曲线图。图5本实施例提供的近红外大光圈镜头10的畸变曲线图。从上述特征图曲线图中可以看出，本实施例提供的近红外光学镜头具有小畸变和很好的消热差性能。
本实施例提供的近红外大光圈镜头10采用七枚镜片，通过设计七枚镜片的形状、利用光焦度分配并采用了全玻设计，使得该近红外大光圈镜头10能够实现大光圈、大孔径、大视场、小畸变的光学性能。
实施例二
请参阅图2，本实施例所提供的近红外大光圈镜头20，其基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。
表二列出的是本实施例中各镜片的相关参数，包括镜片的表面面型、曲率半径，还有各镜片厚度、材料、有效径以及圆锥系数。
本实施例中，系统参数：1/3”，光圈1.2，视场对角50°，感应波长830～870nm。
表二
图6到图10为本实施例提供的近红外大光圈镜头20相对应的光学性能曲线图。图6至图9表征本实施例提供的近红外大光圈镜头20在25℃、-40℃、100℃下全视场的MTF(Modulation TransferFunction调制传递函数)曲线图。图10为本实施例提供的近红外大光圈镜头20的畸变曲线图。从上述特征图曲线图中可以看出，本实施例的近红外大光圈镜头20具有小畸变和很好的消热差性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种近红外大光圈镜头，其特征在于，包括沿光轴方向从物方到像方依次排列的七枚镜片，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，具有正光焦度的双凸透镜；
第三镜片，具有正光焦度的双凸透镜；
第四镜片，具有负光焦度的双凹透镜；
第五镜片，具有正光焦度的弯月形状，凸面朝向像方；
第六镜片，具有正光焦度的双凸透镜；
第七镜片，具有负光焦度的弯月形状，凸面朝向物方。
2.根据权利要求1所述的近红外大光圈镜头，其特征在于，所述第一镜片的焦距为f1，所述第二镜片的焦距为f2，所述第三镜片的焦距为f3，所述第四镜片的焦距为f4，所述第五镜片的焦距为f5，所述第六镜片的焦距为f6，所述第七镜片的焦距为f7，其满足以下关系式：
-16<f1<0，20<f2<30，5<f3<15，-15<f4<-5，5<f5<15，4<f6<14，-30<f7<-20。
3.根据权利要求1所述的近红外大光圈镜头，其特征在于，所述第一镜片、所述第二镜片、所述第三镜片、所述第四镜片、所述第五镜片、所述第六镜片以及所述第七镜片均为玻璃球面镜片。
4.根据权利要求1所述的近红外大光圈镜头，其特征在于，所述近红外大光圈镜头还包括光澜，所述光澜位于所述第三镜片和第四镜片之间。
5.根据权利要求1所述的近红外大光圈镜头，其特征在于，所述第一镜片、所述第二镜片、所述第三镜片、所述第四镜片、所述第五镜片、所述第六镜片以及所述第七镜片的位置两两相对固定。
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