CN109683279A - 一种大光圈红外共焦光学系统 - Google Patents

一种大光圈红外共焦光学系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大光圈红外共焦光学系统，其由物面至像面依次：具有负光焦度的第一透镜1；具有负光焦度的第二透镜2；具有正光焦度的第三透镜3；光阑孔径A；具有正光焦度的第四透镜4；具有正光焦度的第五透镜5；具有负光焦度的第六透镜6；具有正光焦度的第七透镜7；滤波片8、补偿片9以及像面10。本发明可实现1.4<FN0<2.0。本发明第四透镜4的色散系数VD4,第六透镜6的色散系数VD6,满足：2.5<VD4/VD6<4，能较好平衡可见与红外波段色差，实现共焦功能。

Description

一种大光圈红外共焦光学系统
【技术领域】
本发明专利涉及一种大光圈红外共焦光学系统。
【背景技术】
市面上现有红外共焦镜头，光学FNO在2.0以上，在红外光强较强的环镜下以及光照补偿的情况下，红外视觉效果好，在光照度较弱的情况下，则无达到预期的效果，需要大光圈的镜头来实现微光夜视功能。
由于存在上述问题，有必要对其提出解决方案，本发明正是在这样的背景下作出的。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种大光圈红外共焦的光学系统，该大光圈红外共焦除了可实现微光夜视功能，且能满足-40°到85°环境下正常工作要求。
为实现上述目的，发明采用了下述技术方案：
一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于其由物面至像面依次设有：
具有负光焦度的第一透镜1，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
具有负光焦度的第二透镜2，物侧面及像侧面皆为凹面；
具有正光焦度的第三透镜3，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
光阑孔径A；
具有正光焦度的第四透镜4，物侧面为及像侧面皆为凸面；
具有正光焦度的第五透镜5，物侧面为及像侧面皆为凸面；
具有负光焦度的第六透镜6，物侧面为及像侧面皆为凹面；
具有正光焦度的第七透镜7，物侧面为及像侧面皆为凸面；
滤波片8、补偿片9以及像面10；
所述学系统包含7枚透镜，其中D1为视场角满足140°情况下第一透镜1的有效口径大小，TTL为第一透镜1与感光片10的光轴方向的距离,f 为光学镜头的系统焦距，D1、TL、f之间满足：0.1<f/TTL<0.3,D1/f<1.7。
如上所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于此光学系统的入瞳ENPD，满足：1.4<f/ENPD<2.0。
如上所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于第一透镜1、第二透镜2与第三透镜3与的组合焦距为f123，第五透镜5、第六透镜6与第七透镜7与的组合焦距为f567，第四透镜4的焦距为f4,其中f3、f4、f34满足：
-1.4<f123/f<-1
2.5<f567/f<4
1<f567/f4<1.8，其中，f为光学镜头的系统焦距。
如上所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于第四透镜4的色散系数VD4,第六透镜6的色散系数VD6,满足：2.5<VD4/VD6<4。
如上所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于所述第一透镜 1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7的折射率分别为N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7满足以下公式：N1>1.5, N2>1.5,N3>1.6,N4>1.5,N5>1.5,N6>1.6,N7>1.5。
如上所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于所述第六透镜6 的色散系数VD6满足：20<VD6<40。
如上所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于第四透镜4为球面玻璃。
如上所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于第二透镜2、第三透镜3、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7为塑胶非球面镜片。
如上所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于：所述滤光片 10为0mm-0.3mm以上的滤波片，补偿片11可为0-0.5mm以上的白玻璃。 9、如上所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于：第二透镜2、第三透镜3、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7两面皆为非球面，非球面表面形状满足方程： 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α1至α8分别表示各径向坐标所对应的系数。
本发明的有益效果是：
1、本发明可实现1.4<FN0<2.0。
2、本发明第四透镜4的色散系数VD4,第六透镜6的色散系数VD6,满足：2.5<VD4/VD6<4，能较好平衡可见与红外波段色差，实现共焦功能。
3、本发明的像面高度可达Φ7.2mm，整体均匀、高亮度(相对照度达到40％)°
4、本发明能满足-40°到85°环境下正常工作要求。
5、本发明可满足像素1.45μm、4K的图像输出要求。
【附图说明】
图1为本发现的示意图。
图2为图1之中的A部放大视图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。
一种大光圈红外共焦光学系统，其由物面至像面依次设有：具有负光焦度的第一透镜1，物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有负光焦度的第二透镜2，物侧面及像侧面皆为凹面；具有正光焦度的第三透镜3，物侧面为凸面，像侧面为凹面；光阑孔径A；具有正光焦度的第四透镜4，物侧面为及像侧面皆为凸面；具有正光焦度的第五透镜5，物侧面为及像侧面皆为凸面；具有负光焦度的第六透镜6，物侧面为及像侧面皆为凹面；具有正光焦度的第七透镜7，物侧面为及像侧面皆为凸面；滤波片8、补偿片9以及像面10。
本发明光学系统包含7枚透镜，其中D1为视场角满足140°情况下第一透镜1的有效口径大小，TTL为第一透镜1与感光片10的光轴方向的距离,f为光学镜头的系统焦距，D1、TL、f之间满足： 0.1<f/TTL<0.3,D1/f<1.7。
光学系统的入瞳ENPD,满足：1.4<f/ENPD<2.0。
第一透镜1、第二透镜2与第三透镜3与的组合焦距为f123，第五透镜 5、第六透镜6与第七透镜7与的组合焦距为f567，第四透镜4的焦距为f4, 其中f3、f4、f34满足:
-1.4<f123/f<-1
2.5<f567/f<4
1<f567/f4<1.8，其中，f为光学镜头的系统焦距。
第四透镜4的色散系数VD4，第六透镜6的色散系数VD6，满足： 2.5<VD4/VD6<4，能较好平衡可见与红外波段色差，实现共焦功能。
第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7的折射率分别为N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7满足以下公式：N1>1.5,N2>1.5,N3>1.6,N4>1.5,N5>1.5,N6>1.6,N7>1.5。
第六透镜6的色散系数VD6满足：20<VD6<40。第四透镜4为球面玻璃。第二透镜2、第三透镜3、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7为塑胶非球面镜片，确保-40°到85°环境下镜头还能成像清晰。
滤光片10为0mm-0.3mm以上的滤波片，补偿片11可为0-0.5mm以上的白玻璃，适用于可见与近红外波段拍照。
第二透镜2、第三透镜3、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7两面皆为非球面，非球面表面形状满足方程： 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y 为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当 k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α1至α8分别表示各径向坐标所对应的系数。
第一实施例数据如下：
以上为实施例详细的结构数据,最大像面大小可达到7.2m,其中曲率半径、厚度及焦距数据的单位为mm,表面0-21面依序表示物侧至像侧的表面,表面3到表面6及表面10到表面15为非球面，A4-A12为各表面的4-12 阶非球面系数。

Claims (10)

1.一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于其由物面至像面依次设有：
具有负光焦度的第一透镜(1)，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
具有负光焦度的第二透镜(2)，物侧面及像侧面皆为凹面；
具有正光焦度的第三透镜(3)，物侧面为凸面，像侧面为凹面；
光阑孔径(A)；
具有正光焦度的第四透镜(4)，物侧面为及像侧面皆为凸面；
具有正光焦度的第五透镜(5)，物侧面为及像侧面皆为凸面；
具有负光焦度的第六透镜(6)，物侧面为及像侧面皆为凹面；
具有正光焦度的第七透镜(7)，物侧面为及像侧面皆为凸面；
滤波片(8)、补偿片(9)以及像面(10)；
所述学系统包含7枚透镜，其中D1为视场角满足140°情况下第一透镜(1)的有效口径大小，TTL为第一透镜(1)与感光片(10)的光轴方向的距离,f为光学镜头的系统焦距，D1、TL、f之间满足：0.1<f/TTL<0.3,D1/f<1.7。
2.根据权利要求1所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于此光学系统的入瞳ENPD，满足：1.4<f/ENPD<2.0。
3.根据权利要求1所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于第一透镜(1)、第二透镜(2)与第三透镜(3)与的组合焦距为f123，第五透镜(5)、第六透镜(6)与第七透镜(7)与的组合焦距为f567，第四透镜(4)的焦距为f4,其中f3、f4、f34满足：
-1.4<f123/f<-1
2.5<f567/f<4
1<f567/f4<1.8，其中，f为光学镜头的系统焦距。
4.根据权利要求2所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于第四透镜(4)的色散系数VD4,第六透镜(6)的色散系数VD6,满足：2.5<VD4/VD6<4。
5.根据权利要求1所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、第六透镜(6)、第七透镜(7)的折射率分别为N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7满足以下公式：N1>1.5,N2>1.5,N3>1.6,N4>1.5,N5>1.5,N6>1.6,N7>1.5。
6.根据权利要求1所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于所述第六透镜(6)的色散系数VD6满足：20<VD6<40。
7.根据权利要求1所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于第四透镜(4)为球面玻璃。
8.根据权利要求1所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于第二透镜(2)、第三透镜(3)、第五透镜(5)、第六透镜(6)、第七透镜(7)为塑胶非球面镜片。
9.根据权利要求1所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于：所述滤光片(10)为0mm-0.3mm以上的滤波片，补偿片(11)可为0-0.5mm以上的白玻璃。
10.根据权利要求7所述的一种大光圈红外共焦光学系统，其特征在于：第二透镜(2)、第三透镜(3)、第五透镜(5)、第六透镜(6)、第七透镜(7)两面皆为非球面，非球面表面形状满足方程： 在公式中，参数c为半径所对应的曲率，y为径向坐标，其单位和透镜长度单位相同，k为圆锥二次曲线系数；当k系数小于-1时，透镜的面形曲线为双曲线，当k系数等于-1时，透镜的面形曲线为抛物线；当k系数介于-1到0之间时，透镜的面形曲线为椭圆，当k系数等于0时，透镜的面形曲线为圆形，当k系数大于0时，透镜的面形曲线为扁圆形；α1至α8分别表示各径向坐标所对应的系数。
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