CN110542980A - 一种焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头，涉及一种光学镜头，主要解决采用增加镜片的方式来获得高品质的影像，却导致成本增加的问题，包括光轴，光轴的左右两端分别设置有物方和像方，沿光轴从物方至像方依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜，其中：所述第一透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧；第二透镜为弯月型负屈光度透镜，凸面朝向像侧；第三透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧；本发明能够降低成本，同时修正了各个波段的各类像差，使中心与边缘视场都有足够的分辨率。

Description

一种焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头

技术领域

本发明涉及一种光学镜头，具体是一种焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头。

背景技术

光学镜头是机器视觉系统中必不可少的部件，直接影响成像质量的优劣，影响算法的实现和效果。光学镜头从焦距上可分为短焦镜头、中焦镜头，长焦镜头；从视场大小分有广角、标准，远摄镜头；结构上分有固定光圈定焦镜头，手动光圈定焦镜头，自动光圈定焦镜头，手动变焦镜头、自动变焦镜头，自动光圈电动变焦镜头，电动三可变（光圈、焦距、聚焦均可变）镜头等。

由于自2010年以来我国在非制冷长波红外芯片制造领域取得了长足的进步，同时进口红外芯片的价格也下降很多，红外热像仪也保持了很大的增幅，使得市场需求大量优质的红外镜头；另一方面为了获得高品质的影像，其使用的非制冷长波红外芯片的像素越来越高。为了使镜头的像质匹配感光芯片的高像素，通常采用增加镜片的方式来达成，这种方式增加了镜头的成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头，包括光轴，光轴的左右两端分别设置有物方和像方，沿光轴从物方至像方依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜，其中：

所述第一透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧；

第二透镜为弯月型负屈光度透镜，凸面朝向像侧；

第三透镜为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧。

作为本发明进一步的方案：本发明实施例中所述一种焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头光学镜头的非球面的表面形状均满足下列方程：Z=ch²/[1+√（1+k）c²h²]+Bh⁴+Ch⁶+Dh⁸+Eh¹⁰+Fh¹²；

其中，z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离，c表示曲面顶点的曲率，k表示二次曲面系数，h表示光轴到曲面的距离，B、C、D、E和F分别表示四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶曲面系数。

作为本发明进一步的方案：本发明的长波红外光学镜头所用镜片皆为锗单晶材质制成；本发明的长波红外光学镜头第一透镜两面、第二透镜、第三透镜凸面皆为球面，第二透镜、第三透镜凹面皆为非球面。

作为本发明进一步的方案：另外，为使本发明的长波红外光学镜头能保持良好的光学性能，本实施例中的工业镜头需满足以下三个条件：

f1/f>1；

1<│f1/f3│<5；

0<f3/f<10；

其中，f1为第一透镜的有效焦距，f为长波红外光学镜头的有效焦距，f3为第三透镜的有效焦距。

作为本发明进一步的方案：本发明实现的技术指标如下：

1.焦距：f'=35mm；

2.像圈：直径为13.6mm；

3.畸变：≤0.2%；

4.相对孔径D/f'=1；

5.视场角2ω:17.6°；

6.像元大小：17μm；

7.光学总长∑≤56mm；

8.适用光谱范围：8μm～12μm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够降低成本，同时修正了各个波段的各类像差，使中心与边缘视场都有足够的分辨率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1-物方，2-第一透镜，3-第二透镜，4-第三透镜，5-像方。

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，本领域普通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。

请参阅图1，本发明实施例中，一种焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头，包括光轴，光轴的左右两端分别设置有物方1和像方6，沿光轴从物方1至像方6依次设有第一透镜2、第二透镜3、第三透镜4，其中：

所述第一透镜2为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧；

第二透镜3为弯月型负屈光度透镜，凸面朝向像侧；

第三透镜4为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧；

本发明实施例中所述一种焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头光学镜头的非球面的表面形状均满足下列方程：

Z=ch²/[1+√（1+k）c²h²]+Bh⁴+Ch⁶+Dh⁸+Eh¹⁰+Fh¹²，

其中，z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离，c表示曲面顶点的曲率，k表示二次曲面系数，h表示光轴到曲面的距离，B、C、D、E和F分别表示四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶曲面系数；

其中，本发明的长波红外光学镜头所用镜片皆为锗单晶材质制成；

其中，本发明的长波红外光学镜头第一透镜两面2、第二透镜3、第三透镜4凸面皆为球面，第二透镜3、第三透镜4凹面皆为非球面；

另外，为使本发明的长波红外光学镜头能保持良好的光学性能，本实施例中的光学镜头需满足以下三个条件：

f1/f>1；

1<│f1/f3│<5；

0<f3/f<10；

其中，f1为第一透镜的有效焦距，f为长波红外光学镜头的有效焦距，f3为第三透镜的有效焦距；

本实施例中，各个透镜的相关参数如表1所示及表2所示：

表1

表2

表面序号

k

B

C

D

E

F

S3

-0.893

3.76e-6

-6.74e-9

1.19e-11

-2.97e-14

3.66e-17

S6

0

5.77e-6

-6.71e-9

2.55e-11

-6.87e-14

9.65e-17

进一步的，本发明实现的技术指标如下：

1.焦距：f'=35mm；

2.像圈：直径为13.6mm；

3.畸变：≤0.2%；

4.相对孔径D/f'=1；

5.视场角2ω:17.6°；

6.像元大小：17μm；

7.光学总长∑≤56mm；

8.适用光谱范围：8μm～12μm。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头，包括光轴，光轴的左右两端分别设置有物方（1）和像方（6），沿光轴从物方（1）至像方（6）依次设有第一透镜（2）、第二透镜（3）、第三透镜（4），其特征在于，

所述第一透镜（2）为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧；

第二透镜（3）为弯月型负屈光度透镜，凸面朝向像侧；

第三透镜（4）为弯月型正屈光度透镜，凸面朝向物侧。

2.根据权利要求1所述的焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头，其特征在于，外光学镜头的非球面的表面形状均满足下列方程：

Z=ch²/[1+√（1+k）c²h²]+Bh⁴+Ch⁶+Dh⁸+Eh¹⁰+Fh¹²。

3.根据权利要求2所述的焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头，其特征在于，方程中，z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离，c表示曲面顶点的曲率，k表示二次曲面系数，h表示光轴到曲面的距离，B、C、D、E和F分别表示四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶曲面系数。

4.根据权利要求3所述的焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头，其特征在于，长波红外光学镜头所用镜片皆为锗单晶材质制成。

5.根据权利要求4所述的焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头，其特征在于，长波红外光学镜头第一透镜两面（2）、第二透镜（3）、第三透镜（4）凸面皆为球面，第二透镜（3）、第三透镜（4）凹面皆为非球面。

6.根据权利要求5所述的焦距35mm高分辨率低畸变长波红外镜头，其特征在于，光学镜头需满足以下三个条件：

f1/f>1；

1<│f1/f3│<5；

0<f3/f<10；

其中，f1为第一透镜的有效焦距，f为长波红外光学镜头的有效焦距，f3为第三透镜的有效焦距。