CN112596217B - 一种红外共焦镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光学镜头技术领域，尤其为一种红外共焦镜头，包括前组镜片、光阑和后组镜片，前组镜片包括从物侧至像侧依次设置的第一滤光片、正光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜和负光焦度的第三透镜，后组镜片包括从物侧至像侧依次设置的负光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、正光焦度的第六透镜、正光焦度的第七透镜、负光焦度的第八透镜和负光焦度的第九透镜。本发明中，各透镜采用凹、凸球面组合结构，通过选择不同色散系数的玻璃材料并合理地分配光焦度，可较好地实现大靶面匀场红外共焦，选择九片玻璃球面镜片的结构形式，通过合理控制各镜片厚度及空气间隙距离，以提高边缘视场相对照度，适宜推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜头技术领域，具体为一种红外共焦镜头。
背景技术
目前普遍使用的是波长在400nm～700nm的定焦镜头，不能满足宽光谱成像的高清晰度要求，成像画面边缘亮度不够，相对照度低，因此，针对上述问题提出一种红外共焦镜头。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红外共焦镜头，各透镜采用凹、凸球面组合结构，通过选择不同色散系数的玻璃材料并合理地分配光焦度，可较好地实现大靶面匀场红外共焦,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：
一种红外共焦镜头，包括前组镜片、光阑和后组镜片，其特征在于：所述前组镜片包括从物侧至像侧依次设置的第一滤光片、正光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜和负光焦度的第三透镜，所述后组镜片包括从物侧至像侧依次设置的负光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、正光焦度的第六透镜、正光焦度的第七透镜、负光焦度的第八透镜和负光焦度的第九透镜，所述光阑设置在前组镜片和后组镜片之间。
优选的，所述前组镜片的焦距Fa和所述镜头的焦距F满足如下关系：3.0<Fa/F<4.0。
优选的，所述所述后组镜片的焦距Fb和所述镜头的焦距F满足如下关系：0.6<Fb/F<1.2。
优选的，所述镜头的焦距F和所述镜头的像圆IC满足如下关系：1.1<F/IC<2.6。
优选的，所述第一透镜至第九透镜分别在光轴上的中心厚度之和为∑CT，所述第一透镜物侧面到第九透镜像侧面的最大距离为TTL，且满足下列关系式：0.6<∑CT/TTL<0.9。
优选的，镜头的工作波段为400nm-1000nm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，本发明各透镜采用凹、凸球面组合结构，通过选择不同色散系数的玻璃材料并合理地分配光焦度，可较好地实现大靶面匀场红外共焦。
2、本发明中，本发明选择九片玻璃球面镜片的结构形式，通过合理控制各镜片厚度及空气间隙距离，以提高边缘视场相对照度。
附图说明
图1为本发明一种红外共焦镜头整体结构示意图；
图2为本实施例方案中的红外共焦镜头的调制传递函数MTF曲线示意图。
图3为本实施例方案中的红外共焦镜头的场曲/畸变图。
图4为本实施例方案中的红外共焦镜头的相对照度图。
图中：1、第一滤光片；2、第一透镜；3、第二透镜；4、第三透镜；5、光阑；6、第四透镜；7、第五透镜；8、第六透镜；9、第七透镜；10、第八透镜；11、第九透镜。
具体实施方式
下为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例：
请参阅图1-4，本实施例提供一种技术方案：
一种红外共焦镜头，从物侧至像侧依次设置具有正光焦度的前组镜片、光阑5、具有正光焦度的后组镜片、保护玻璃、感光芯片，前组镜片从物侧至像侧依次设有：第一滤光片1、第一透镜2、第二透镜3、第三透镜4。后组镜片从物侧至像侧依次设有：第四透镜6、第五透镜7、第六透镜8、第七透镜9、第八透镜10和第九透镜11。
第一透镜2朝向物侧的一面为凸面，朝向像侧的一面为凹面，焦距为正；第二透镜3朝向物侧的一面为凸面，朝向像侧的一面为凹面，焦距为正；第三透镜4朝向物侧的一面为凸面，朝向像侧的一面的为凹面，焦距为负；第四透镜6朝向物侧和朝向像侧的一面均为凹面，焦距为负；第五透镜7朝向物侧和朝向像侧的一面均为凸面，焦距为正；第六透镜8朝向物侧和朝向像侧的一面均为凸面，焦距为正；第七透镜9朝向物侧和朝向像侧的一面均为凸面，焦距为正；第八透镜10朝向物侧的一面为凹面，朝向像侧的一面为凸面，焦距为负；第九透镜11朝向物侧的一面为凹面，朝向像侧的一面为平面，焦距为负。
其中，光阑5位于第三透镜4和第四透镜6之间。
其中，第四透镜6和第五透镜7构成胶合透镜。
其中，第七透镜9和第八透镜10构成胶合透镜。
其中，第一透镜2、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜6、第五透镜7、第六透镜8、第七透镜9、第八透镜10和第九透镜11均为玻璃球面透镜。
其中，透镜蒸镀透400nm-1000nm的膜系。
其中，红外共焦镜头中含有材料为H-FK61的透镜，该材料折射率较小，色散系数大，在红外和可见光波段均有良好的透过率。
其中，前组镜片的焦距Fa和镜头的焦距F满足如下关系：3.0<Fa/F<4.0。
其中，后组镜片的焦距Fb和镜头的焦距F满足如下关系：0.6<Fb/F<1.2。
其中，镜头的焦距F和镜头的像圆IC满足如下关系：1.1<F/IC<2.6。
其中，第一透镜2至第九透镜11分别在光轴上的中心厚度之和为∑CT，第一透镜2物侧面到第九透镜11像侧面的最大距离为TTL，且满足下列关系式：
0.6<∑CT/TTL<0.9。
其中，第一透镜2的焦距F1和前组镜片的焦距Fa满足如下关系：0.3<F1/Fa<0.6。
其中，第二透镜3的焦距F2和前组镜片的焦距Fa满足如下关系：0.27<F2/Fa<0.56。
其中，第三透镜4的焦距F3和前组镜片的焦距Fa满足如下关系：-0.3<F3/Fa<-0.1。
其中，第四透镜6的焦距F4和后组镜片的焦距Fb满足如下关系：-0.60<F4/Fb<-0.45。
第五透镜7的焦距F5和后组镜片的焦距Fb满足如下关系：0.50<F5/Fb<0.75。
其中，第六透镜8的焦距F6和后组镜片的焦距Fb满足如下关系：0.86<F6/Fb<1.20。
其中，第七透镜9的焦距F7和后组镜片的焦距Fb满足如下关系：0.5<F7/Fb<0.9。
其中，第八透镜10的焦距F8和后组镜片的焦距Fb满足如下关系：-1.4<F8/Fb<-0.9。
其中，第九透镜11的焦距F9和后组镜片的焦距Fb满足如下关系：-0.9<F9/Fb<-0.7。
其中，第四透镜6的焦距F4和第五透镜7的焦距F5满足如下关系：-0.9<F4/F5<-0.7。
其中，第七透镜9的焦距F7和第八透镜10的焦距F8满足如下关系：-0.8<F7/F8<-0.4。
其中，第一透镜2的光焦度为正，可减小通过第一透镜2后的光束与光轴的夹角，以增大视场角。
其中，各个透镜之间还设置了隔圈和SOMA片。
图3表示光学系统像场弯曲和像变形的程度，由曲线看出，在红外和可见光波段畸变均在-0.2％左右，由于局部放大率不等而使物体的像产生变形的程度很小。
图4中，按照零视场的照度归一化后的像平面上的一个微小区域的照度，计算时考虑了渐晕、孔径、色差和入射角等因素。由曲线看出，在红外和可见光波段边缘视场相对照度均为87％，实现了大靶面匀场的效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种红外共焦镜头，包括前组镜片、光阑和后组镜片，其特征在于：所述前组镜片包括从物侧至像侧依次设置的第一滤光片、正光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜和负光焦度的第三透镜，所述后组镜片包括从物侧至像侧依次设置的负光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、正光焦度的第六透镜、正光焦度的第七透镜、负光焦度的第八透镜和负光焦度的第九透镜，所述光阑设置在前组镜片和后组镜片之间，透镜的个数为九片，所述前组镜片的焦距Fa和所述镜头的焦距F满足如下关系：3.0<Fa/F<4.0，所述后组镜片的焦距Fb和所述镜头的焦距F满足如下关系：0.6<Fb/F<1.2，所述镜头的焦距F和所述镜头的像圆IC满足如下关系：1.1<F/IC<2.6，所述第一透镜至第九透镜分别在光轴上的中心厚度之和为∑CT，所述第一透镜物侧面到第九透镜像侧面的最大距离为TTL，且满足下列关系式：0.6<∑CT/TTL<0.9。
2.根据权利要求1所述的一种红外共焦镜头，其特征在于：镜头的工作波段为400nm-1000nm。
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