CN115047599A - 一种小型红外热成像短焦镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型红外热成像短焦镜头，包括镜筒和感光元件像侧面、镜片一、镜片二、镜片三、镜片四，感光元件像侧面设置于镜片四的像侧面一侧，镜片一、镜片二、镜片三、镜片四从物侧面至像侧面依次固定设置于镜筒内，镜筒的物侧面设置有光阑，镜片一物侧面为凸面，像侧面为凹面，镜片二的物侧面和像侧面均为凹面，镜片三物侧面为凹面，像侧面为凸面，镜片四物侧面为凸面，像侧面为凹面；本发明镜头总长TTL≦13.6mm，焦距EFL≦7.2mm，全FOV≧52.5°的小型红外热成像镜头，成像质量好，结构小型轻量化、成本低，应用范围广泛，提升了相关产品的核心竞争力，提高了用户体验感。

Description

一种小型红外热成像短焦镜头

技术领域

本发明涉及电子摄像头镜头技术领域，尤其涉及一种小型红外热成像短焦镜头。

背景技术

随着红外热成像的快速持续发展，其应用越来越广泛，如在无损检测领域借助红外热成像仪拍摄机器以查找机器设备的过热点；或者拍摄房屋查找房屋的热量流失点；在医学领域，医生可以通过人体体表温度变化来诊断疾病，例如早期乳腺癌筛选；在车站、商场等人员密集场所，红外热成像仪可以快速筛选出发热个体。现有红外热成像镜头由于价格较高、体型较大且受温度环境影响大，成像性能稳定性不高，使红外热成像仪的应用范围受限。因此，急需研发一种低成本小型化的红外热成像镜头。

发明内容

本发明的目的是要提供一种小型红外热成像短焦镜头。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

本发明包括镜筒和感光元件像侧面、镜片一、镜片二、镜片三、镜片四，所述感光元件像侧面设置于所述镜筒的像侧面一侧，所述镜片一、镜片二、镜片三、镜片四从物侧面至像侧面依次固定设置于所述镜筒内，所述镜筒的物侧面设置有光阑，所述镜片一的中轴处物侧面为凸面，像侧面为凹面，所述镜片二的中轴处物侧面和像侧面均为凹面，所述镜片三的中轴处物侧面为凹面，像侧面为凸面，所述镜片四的中轴处物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述镜筒至所述感光元件像侧面的镜头总长TTL≦13.6mm，焦距EFL≦7.2mm，全FOV≧52.5°。

进一步，所述镜片四的像侧面设置有IR滤光片，所述IR滤光片固定设置于镜筒内。

优选的，所述镜片一与所述镜片二之间的空气间隙厚度是1.41mm；所述镜片二与所述镜片三之间的空气间隙厚度是0.45mm；所述镜片三与所述镜片四之间的空气间隙厚度是0.13mm；所述镜片四与所述IR滤光片之间的空气间隙厚度是1.35mm；所述IR滤光片与所述感光元件像侧面之间的空气间隙是1.45mm。

优选的，所述镜片一外径尺寸D1=φ8.8mm，所述镜片二外径尺寸D2=φ9.0mm，所述镜片三外径尺寸D3=φ9.6mm；所述镜片四外径尺寸D4=φ10.0mm。

优选的，所述镜片一厚度CT1=1.20mm，所述镜片二厚度CT2=1.00mm，所述镜片三厚度CT3=3.55mm，所述镜片四厚度CT4=0.80mm，所述IR滤光片厚度尺寸是0.70mm。

优选的，所述镜片一边厚尺寸ET1=1.570mm，所述镜片二边厚尺寸ET2=1.800mm，所述镜片三边厚尺寸ET3=1.700mm，所述镜片四边厚尺寸ET4=1.310mm。

优选的，所述镜片一物侧面曲率半径为4.0mm，物侧面非球面径φ3.21mm，像侧面曲率半径为21.5mm，像侧面非球面径φ3.47mm；所述镜片二物侧面曲率半径为-18.4mm，物侧面非球面径φ3.66mm，像侧面曲率半径为6.2mm，像侧面非球面径φ5.59mm；所述镜片三物侧面曲率半径为-27.5mm，物侧面非球面径φ5.84mm，像侧面曲率半径为-1.8mm，像侧面非球面径φ6.84mm；所述镜片四物侧面曲率半径为2.7mm，物侧面非球面径φ7.99mm，像侧面曲率半径为1.35mm，像侧面非球面径φ8.04mm。

优选的，光阑通光孔直径为2.85mm。

优选的，所述镜片一、镜片二、镜片三、镜片四均为塑胶材料。

优选的，所述镜片一材料折射率Nd=1.54，阿贝数Vd=56.0；所述镜片二材料折射率Nd=1.64，阿贝数Vd=23.5；所述镜片三材料折射率Nd=1.54，阿贝数Vd=56.0；所述镜片四材料折射率Nd=1.64，阿贝数Vd=23.5；所述IR滤光片使用玻璃材料，折射率Nd=1.52，阿贝数Vd=64.2。

本发明的有益效果是：

本发明是一种小型红外热成像短焦镜头，与现有技术相比，本发明四个镜片的面型均采用非球面面型进行设计，相较于早期传统的球面面型，非球面设计自由度高，可更好的缩短整个镜头的总长和焦距。此外，四个镜片均使用塑胶材质，塑胶密度比玻璃密度小，质量更轻，另外玻璃材质一般只用于加工球面镜片，加工非球面镜片难度较高，以上所述的四个镜片是通过模具注塑成型工艺制造，此工艺加工非球面面型很方便，可更好的实现镜头的小型化。本发明镜头总长TTL≦13.6mm，焦距EFL≦7.2mm，全FOV≧52.5°的小型红外热成像镜头，成像质量好，结构小型轻量化、成本低，应用范围广泛，提升了相关产品的核心竞争力，提高了用户体验感。

附图说明

图1是本发明的剖面结构示意图；

图2是本发明的镜片一剖面图；

图3是本发明的镜片二剖面图；

图4是本发明的镜片三剖面图；

图5是本发明的镜片四剖面图；

图6是本发明的正面结构示意图；

图7是本发明的光学路径示意图；

图中：镜片一1、镜片二2、镜片三3、镜片四4、IR滤光片5、感光元件像侧面6、光阑7、镜筒8。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1-7所示：本发明包括镜筒8和感光元件像侧面6、镜片一1、镜片二2、镜片三3、镜片四4，所述感光元件像侧面6设置于所述镜筒8的像侧面一侧，所述镜片一1、镜片二2、镜片三3、镜片四4从物侧面至像侧面依次固定设置于所述镜筒8内，所述镜筒8的物侧面设置有光阑7，所述镜片一1的中轴处物侧面为凸面，像侧面为凹面，所述镜片二2的中轴处物侧面和像侧面均为凹面，所述镜片三3的中轴处物侧面为凹面，像侧面为凸面，所述镜片四4的中轴处物侧面为凸面，像侧面为凹面；

通过控制光阑的位置可有效增加感光元件接收影像的效率，同时保证了足够大的视场角。所述成像镜片组的镜片一、镜片二、镜片三、镜片四、IR滤光片，任意两相邻元件之间均设有空气间隙，方便调整镜头的总长TTL和校正像差。镜片一具有正屈折力，靠近物侧面(11)于近光轴处为凸面，靠近像侧面(12)于近光轴处为凹面，通过控制镜片一的屈折力，可最大限度的收集光线，利于修正镜片组球差，帮助大视场角光线进入光学系统。镜片二具有负屈折力，靠近物侧面(21)于近光轴处为凹面，靠近像侧面于近光轴处为凹面，控制镜片二的屈折力配置，可帮助修正光学系统镜片组像差，提高镜头成像品质。镜片三具有正屈折力，靠近物侧面于近光轴处为凹面，靠近像侧面于近光轴处为凹面，且其物侧面和像侧面至少一个面包含一个反曲点，通过控制镜片三的屈折力，可较好的发散光线校正像差。镜片四具有负屈折力，靠近物侧面于近光轴处为凸面，靠近像侧面于近光轴处为凹面，控制镜片四的屈折力配置，可帮助修正光学系统镜片组像差，提高镜头成像品质。所述的四个镜片皆有两个面，靠近物侧面的这个面称之为R1面，靠近像侧面这个面称之为R2面，且每个镜片R1、R2两个面之间皆有一个厚度值，把这个中心厚度值称之为CT。所述四个镜片的面型皆采用非球面面型，这种面型比球面面型具有更大的设计自由度，变量更多，可更方便的优化光学系统，最大程度的减小像差，提升成像品质。

本发明的实施例镜片参数如下表

所述镜筒8至所述感光元件像侧面6的镜头总长TTL≦13.6mm，焦距EFL≦7.2mm，全FOV≧52.5°。

进一步，所述镜片四4的像侧面设置有IR滤光片5，所述IR滤光片5固定设置于镜筒8内。

优选的，所述镜片一1与所述镜片二2之间的空气间隙厚度是1.41mm；所述镜片二2与所述镜片三3之间的空气间隙厚度是0.45mm；所述镜片三3与所述镜片四4之间的空气间隙厚度是0.13mm；所述镜片四4与所述IR滤光片5之间的空气间隙厚度是1.35mm；所述IR滤光片5与所述感光元件像侧面6之间的空气间隙是1.45mm。

优选的，所述镜片一1外径尺寸D1=φ8.8mm，所述镜片二2外径尺寸D2=φ9.0mm，所述镜片三3外径尺寸D3=φ9.6mm；所述镜片四4外径尺寸D4=φ10.0mm。

优选的，所述镜片一1厚度CT1=1.20mm，所述镜片二2厚度CT2=1.00mm，所述镜片三3厚度CT3=3.55mm，所述镜片四4厚度CT4=0.80mm，所述IR滤光片5厚度尺寸是0.70mm。

优选的，所述镜片一1边厚尺寸ET1=1.570mm，所述镜片二2边厚尺寸ET2=1.800mm，所述镜片三3边厚尺寸ET3=1.700mm，所述镜片四4边厚尺寸ET4=1.310mm。

优选的，所述镜片一1物侧面曲率半径为4.0mm，物侧面非球面径φ3.21mm，像侧面曲率半径为21.5mm，像侧面非球面径φ3.47mm；所述镜片二2物侧面曲率半径为-18.4mm，物侧面非球面径φ3.66mm，像侧面曲率半径为6.2mm，像侧面非球面径φ5.59mm；所述镜片三3物侧面曲率半径为-27.5mm，物侧面非球面径φ5.84mm，像侧面曲率半径为-1.8mm，像侧面非球面径φ6.84mm；所述镜片四4物侧面曲率半径为2.7mm，物侧面非球面径φ7.99mm，像侧面曲率半径为1.35mm，像侧面非球面径φ8.04mm。

优选的，光阑7通光孔直径为2.85mm。

优选的，所述镜片一1、镜片二2、镜片三3、镜片四4均为塑胶材料。

优选的，所述镜片一1材料折射率Nd=1.54，阿贝数Vd=56.0；所述镜片二2材料折射率Nd=1.64，阿贝数Vd=23.5；所述镜片三3材料折射率Nd=1.54，阿贝数Vd=56.0；所述镜片四4材料折射率Nd=1.64，阿贝数Vd=23.5；所述IR滤光片5使用玻璃材料，折射率Nd=1.52，阿贝数Vd=64.2。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型红外热成像短焦镜头，包括镜筒（8）和感光元件像侧面（6），所述感光元件像侧面（6）设置于所述镜筒（8）的像侧面一侧，其特征在于：还包括镜片一（1）、镜片二（2）、镜片三（3）、镜片四（4），所述镜片一（1）、镜片二（2）、镜片三（3）、镜片四（4）从物侧面至像侧面依次固定设置于所述镜筒（8）内，所述镜筒（8）的物侧面设置有光阑（7），所述镜片一（1）的中轴处物侧面为凸面，像侧面为凹面，所述镜片二（2）的中轴处物侧面和像侧面均为凹面，所述镜片三（3）的中轴处物侧面为凹面，像侧面为凸面，所述镜片四（4）的中轴处物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述镜筒（8）至所述感光元件像侧面（6）的镜头总长TTL≦13.6mm，焦距EFL≦7.2mm，全FOV≧52.5°。

2.根据权利要求1所述的小型红外热成像短焦镜头，其特征在于：所述镜片四（4）的像侧面设置有IR滤光片（5），所述IR滤光片（5）固定设置于镜筒（8）内。

3.根据权利要求2所述的小型红外热成像短焦镜头，其特征在于：所述镜片一（1）与所述镜片二（2）之间的空气间隙厚度是1.41mm；所述镜片二（2）与所述镜片三（3）之间的空气间隙厚度是0.45mm；所述镜片三（3）与所述镜片四（4）之间的空气间隙厚度是0.13mm；所述镜片四（4）与所述IR滤光片（5）之间的空气间隙厚度是1.35mm；所述IR滤光片（5）与所述感光元件像侧面（6）之间的空气间隙是1.45mm。

4.根据权利要求3所述的小型红外热成像短焦镜头，其特征在于：所述镜片一（1）外径尺寸（D1）=φ8.8mm，所述镜片二（2）外径尺寸（D2）=φ9.0mm，所述镜片三（3）外径尺寸（D3）=φ9.6mm；所述镜片四（4）外径尺寸（D4）=φ10.0mm。

5.根据权利要求4所述的小型红外热成像短焦镜头，其特征在于：所述镜片一（1）厚度（CT1）=1.20mm，所述镜片二（2）厚度（CT2）=1.00mm，所述镜片三（3）厚度（CT3）=3.55mm，所述镜片四（4）厚度（CT4）=0.80mm，所述IR滤光片（5）厚度尺寸是0.70mm。

6.根据权利要求5所述的小型红外热成像短焦镜头，其特征在于：所述镜片一（1）边厚尺寸（ET1）=1.570mm，所述镜片二（2）边厚尺寸（ET2）=1.800mm，所述镜片三（3）边厚尺寸（ET3）=1.700mm，所述镜片四（4）边厚尺寸（ET4）=1.310mm。

7.根据权利要求6所述的小型红外热成像短焦镜头，其特征在于：所述镜片一（1）物侧面曲率半径为4.0mm，物侧面非球面径φ3.21mm，像侧面曲率半径为21.5mm，像侧面非球面径φ3.47mm；所述镜片二（2）物侧面曲率半径为-18.4mm，物侧面非球面径φ3.66mm，像侧面曲率半径为6.2mm，像侧面非球面径φ5.59mm；所述镜片三（3）物侧面曲率半径为-27.5mm，物侧面非球面径φ5.84mm，像侧面曲率半径为-1.8mm，像侧面非球面径φ6.84mm；所述镜片四（4）物侧面曲率半径为2.7mm，物侧面非球面径φ7.99mm，像侧面曲率半径为1.35mm，像侧面非球面径φ8.04mm。

8.根据权利要求1所述的小型红外热成像短焦镜头，其特征在于：光阑（7）通光孔直径为2.85mm。

9.根据权利要求7所述的小型红外热成像短焦镜头，其特征在于：所述镜片一（1）、镜片二（2）、镜片三（3）、镜片四（4）均为塑胶材料。

10.根据权利要求7所述的小型红外热成像短焦镜头，其特征在于：所述镜片一（1）材料折射率Nd=1.54，阿贝数Vd=56.0；所述镜片二（2）材料折射率Nd=1.64，阿贝数Vd=23.5；所述镜片三（3）材料折射率Nd=1.54，阿贝数Vd=56.0；所述镜片四（4）材料折射率Nd=1.64，阿贝数Vd=23.5；所述IR滤光片（5）使用玻璃材料，折射率Nd=1.52，阿贝数Vd=64.2。

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