CN115145011B - 一种红外识别系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种红外识别系统，包含四片柱面透镜，从物面至像面依次为：从物面至像面依次为第一透镜(P1)、第二透镜(P2)、第三透镜(P3)、第四透镜(P4)、滤光片。上述透镜满足以下关系式：1.2<(CT1+CT2)/(CT3+CT4)<1.6；1.0<|f1/f|<1.5；7.3<|f2/f|<7.9；YASP‑XASP>5；其中，CT1为第一透镜(P1)在光轴上的厚度，CT2为第二透镜(P2)在光轴上的厚度，CT3为第三透镜(P3)在光轴上的厚度，CT4为第四透镜(P4)在光轴上的厚度，f1为第一透镜(P1)的有效焦距，f2为第二透镜(P2)的有效焦距，f为所述整体红外识别系统的有效焦距，YASP为第一透镜物侧面Y‑Z方向的光学有效径，XASP为第一透镜物侧面X‑Z方向的光学有效径。

Description

一种红外识别系统
技术领域
本发明属于光学镜头的技术领域，更具体地，涉及一款应用于电子产品的红外识别系统。
背景技术
随着社会发展、科技进步，越来越多的高端科技产品已进驻到人们的生活当中，由非旋转对称透镜所构成的光学系统开始成为高新科技设备中不可或缺的一部分。这种光学系统能在X、Y方向(水平/垂直)表现出不同的成像特征，本专利主要涉及的是X方向和Y方向有不同视场角、不同光学特性的一种成像系统。
发明内容
对于现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种红外识别系统。
本发明提供了一种红外识别系统，包含四片柱面透镜，从物面至像面依次为第一透镜(P1)、第二透镜(P2)、第三透镜(P3)、第四透镜(P4)、滤光片；所述第一透镜(P1)为负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜(P2)为负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第三透镜(P3)为正透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第四透镜(P4)为正透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；其中，所述红外识别系统还包含有一光阑(STO)，所述光阑(STO)设置设置在第二透镜(P2)的像侧表面与第三透镜(P3)的物侧表面之间；且还满足以下关系式：1.2<(CT1+CT2)/(CT3+CT4)<1.6；1.0<|f1/f|<1.5；7.3<|f2/f|<7.9；YASP-XASP>5；其中，其中，CT1为第一透镜(P1)在光轴上的厚度，CT2为第二透镜(P2)在光轴上的厚度，CT3为第三透镜(P3)在光轴上的厚度，CT4为第四透镜(P4)在光轴上的厚度，f1为第一透镜(P1)的有效焦距，f2为第二透镜(P2)的有效焦距，f为所述整体红外识别系统的有效焦距，YASP为第一透镜(P1)物侧面Y-Z方向的光学有效径，XASP为第一透镜(P1)物侧面X-Z方向的光学有效径。
优选地，所述第一透镜(P1)、第二透镜(P2)、第三透镜(P3)、第四透镜(P4)的材质均为塑胶。
优选地，所述红外识别系统还满足下列关系式：TTL<12.5；Y-Z方向：102°<FOV<121°；X-Z方向：31°<FOV<42°；其中，TTL为第一透镜(P1)物面侧表面至像面在光轴上的距离，FOV为该红外识别系统的最大视场角，Y-Z方向和X-Z方向视场角不同。
优选地，所述红外识别系统满足下列关系式： 其中，/>为第一透镜(P1)、第二透镜(P2)、第三透镜(P3)、第四透镜(P4)分别在光轴上的透镜厚度的总和，CT1为所述第一透镜(P1)在光轴上的厚度，CT2为所述第二透镜(P2)在光轴上的厚度，CT3为所述第三透镜(P3)在光轴上的厚度，CT4为所述第四透镜(P4)在光轴上的厚度。
优选地，所述红外识别系统还满足下列关系式：1.3<(T12+T34)/T23<2.9；其中，T12为所述第一透镜(P1)与所述第二透镜(P2)在光轴上的空气间隔距离，T23为所述第二透镜(P2)与所述第三透镜(P3)在光轴上的空气间隔，T34为所述第三透镜(P3)与所述第四透镜(P4)在光轴上的空气间隔。
优选地，所述红外识别系统还满足下列关系式：0.75<f<0.89；其中，f为所述整个红外识别系统的焦距。
总体而言，本发明所构思的以上技术相较于现有技术，能够取得以下有益效果：
本发明各透镜元件的焦距以及光学有效径在满足一定关系的条件下，和其他同类型的产品相比：在保证成像质量的同时，X-Z和Y-Z两个方向有不同的视场角，且Y-Z方向的视场角大于102°，拍摄的视野较大；在合理设置光阑保证像质的同时，畸变相对较小；并且所有透镜的材料均为常用塑料，有利于大批量生产。
附图说明
图1为该红外识别系统的结构示意图。
图2为该红外识别系统的畸变图。
图3为该红外识别系统的相对照度图。
图4为该红外识别系统的像散曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，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，并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本实施方式的红外识别系统，从物面至像面依次设有第一透镜(P1)、第二透镜(P2)、第三透镜(P3)、第四透镜(P4)、滤光片。透镜的材质均为塑胶，以上四片透镜，除第二透镜(P2)的物侧面为自由曲面外，其他所述物侧面和像侧面皆为柱面非球面；
其中，所述红外识别系统还包含有一光阑(STO)，所述光阑(STO)设置于第三透镜(P3)的物侧面之前；
作为另一个实施实例，该红外识别系统满足以下关系式：
1.2<(CT1+CT2)/(CT3+CT4)<1.6；
1.0<|f1/f|<1.5；
7.3<|f2/f|<7.9；
YASP-XASP>5
其中，CT1为第一透镜(P1)在光轴上的厚度，CT2为第二透镜(P2)在光轴上的厚度，CT3为第三透镜(P3)在光轴上的厚度，CT4为第四透镜(P4)在光轴上的厚度，f1为第一透镜(P1)的有效焦距，f2为第二透镜(P2)的有效焦距，f为所述整体红外识别系统的有效焦距，YASP为第一透镜(P1)物侧面Y-Z方向的光学有效径，XASP为第一透镜(P1)物侧面X-Z方向的光学有效径。
第一透镜(P1)和第二透镜(P2)具有负光焦度，可让大角度入射光线尽快偏折成小角度光线，再经由具有正光焦度的第三透镜(P3)、第四透镜(P4)汇聚到像面上，有利于缩短镜头总长；并且所有透镜的材料均为常用塑料，有利于大批量生产。
YASP是第一透镜(P1)物侧面Y-Z方向的光学有效径，XASP是第一透镜(P1)物侧面X-Z方向的光学有效径，Y-Z方向的的光学有效径大于X-Z方向的的光学有效径，有利于增大Y-Z方向的视场角，实现在两个方向视场角不同的情况下提高成像质量。
作为另一个实施实例，该红外识别系统满足如下关系式：
TTL<12.5；
Y-Z方向：102°<FOV<121°；
X-Z方向：31°<FOV<42°；
其中，TTL为第一透镜(P1)物面侧表面至像面在光轴上的距离，FOV为该成像镜头的最大视场角，Y-Z方向和X-Z方向视场角不同。满足了X、Y方向不同的成像要求。
上述结构的红外识别系统与其它同类型相比：X-Z和Y-Z两个方向有不同的视场角，且Y-Z方向的视场角大于102°，拍摄的视野较大；在合理设置光阑保证像质的同时，畸变相对较小。
作为另一个实施实例，该红外识别系统满足如下关系式：
其中，为第一透镜(P1)、第二透镜(P2)、第三透镜(P3)、第四透镜(P4)分别在光轴上的透镜厚度的总和，CT1为所述第一透镜(P1)在光轴上的厚度，CT2为所述第二透镜(P2)在光轴上的厚度，CT3为所述第三透镜(P3)在光轴上的厚度，CT4为所述第四透镜(P4)在光轴上的厚度。
第一透镜(P1)和第二透镜(P2)均较厚，有利于大角度光线的偏折，减小镜头总长，实现镜头轻薄化。控制各个镜片的厚度，有利于校正像差和相互补偿，降低公差敏感度和成型难度。
作为另一个实施实例，该红外识别系统满足如下关系式：
1.3<(T12+T34)/T23<2.9；
其中，T12为所述第一透镜(P1)与所述第二透镜(P2)在光轴上的空气间隔距离，T23为所述第二透镜(P2)与所述第三透镜(P3)在光轴上的空气间隔距离，T34为所述第三透镜(P3)与所述第四透镜(P4)在光轴上的空气间隔距离。合理分配各透镜间的空气间隔，有利于缩小光学系统总长。
作为另一个实施实例，该红外识别系统满足如下关系式：
0.75<f<0.89；7.3<|f2/f|<7.9；
第二透镜(P2)Y-Z方向焦距较大，有利于校正高阶像差。
实施例1
作为本发明的一种具体的实施例，该红外识别系统的参数如下表1所示。
表1为本实施例红外识别系统的结构参数表。
其中，本实例的红外识别系统的工作距离为462mm。
其中，第一透镜(P1)元件中心厚度为1.933mm，第一透镜(P1)元件的后表面S2与第二透镜(P2)元件的前表面S3的中心厚度为1.308mm(即第一透镜(P1)元件与第二透镜(P2)元件在光轴上的空气间隙为1.308mm)，第一透镜(P1)元件的折射率/阿贝数为1.5825/29。
其中，第二透镜(P2)元件的前表面S3到中间面S4的中心厚度为1.909m((即第二枚镜片的中心厚度为1.989mm)。第二透镜(P2)元件的后表面S4与光阑STO之间的中心厚度为0.596mm，光阑STO与第三透镜(P3)元件的前表面S6的中心厚度为0.109mm(即第二透镜(P2)元件与第三透镜(P3)元件在光轴上的空气间隙0.596mm+0.109mm＝0.705mm)；第二透镜(P2)元件的折射率/阿贝数为1.681:18.1。
其中，第三透镜(P3)元件中心厚度为1.271mm，第三透镜(P3)元件的后表面S7与第四透镜(P4)元件的前表面S8的中心厚度为0.02mm(即第三透镜(P3)元件与第四透镜(P4)元件在光轴上的空气间隙为0.02mm)，第三透镜(P3)元件的折射率/阿贝数为1.624/22.37。
其中，第四透镜(P4)元件中心厚度为1.399mm，第四透镜(P4)元件的后表面S9与滤光片前表面S10的中心厚度为1.307mm(即第四透镜(P4)元件与滤光片元件在光轴上的空气间隙为1.307mm)，第四透镜(P4)元件的折射率/阿贝数为1.5825/29。
表2各透镜表面的X和Y方向的中心线的矢高和半径R的比值sag/R。

Claims (6)

1.一种红外识别系统，其特征在于，所述红外识别系统包含四片柱面非球面透镜，从物面至像面依次为第一透镜(P1)、第二透镜(P2)、第三透镜(P3)、第四透镜(P4)、滤光片，光阑(STO)设置在第二透镜(P2)的像侧表面与第三透镜(P3)的物侧表面之间；
所述第一透镜(P1)为负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第二透镜(P2)为负透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第三透镜(P3)为正透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；
所述第四透镜(P4)为正透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；
以上四片透镜，除第二透镜(P2)的物侧面为自由曲面外，其他所述物侧面和像侧面皆为柱面非球面；
其中，所述红外识别系统还包含有一光阑(STO)，所述光阑(STO)设置于第三透镜(P3)的物侧面之前；
所述红外识别系统满足以下关系式：
1.2<(CT1+CT2)/(CT3+CT4)<1.6；
1.0<|f1/f|<1.5；
7.3<|f2/f|<7.9；
YASP-XASP>5
其中，CT1为第一透镜(P1)在光轴上的厚度，CT2为第二透镜(P2)在光轴上的厚度，CT3为第三透镜(P3)在光轴上的厚度，CT4为第四透镜(P4)在光轴上的厚度，f1为第一透镜(P1)的有效焦距，f2为第二透镜(P2)的有效焦距，f为所述整体红外识别系统的有效焦距，YASP为第一透镜(P1)物侧面Y-Z方向的光学有效径，XASP为第一透镜(P1)物侧面X-Z方向的光学有效径。
2.如权利要求1所述的红外识别系统，其特征在于，所述四片非球面透镜材质均为塑胶。
3.如权利要求1所述的红外识别系统，其特征在于，满足下列关系式：
TTL<12.5；
Y-Z方向：102°<FOV<121°；
X-Z方向：31°<FOV<42°；
其中，TTL为第一透镜(P1)物面侧表面至像面在光轴上的距离，FOV为该红外识别系统的最大视场角，Y-Z方向和X-Z方向视场角不同。
4.如权利要求1所述的红外识别系统，其特征在于，满足下列关系式：
其中，为第一透镜(P1)、第二透镜(P2)、第三透镜(P3)、第四透镜(P4)分别在光轴上的透镜厚度的总和，CT1为所述第一透镜(P1)在光轴上的厚度，CT2为所述第二透镜(P2)在光轴上的厚度，CT3为所述第三透镜(P3)在光轴上的厚度，CT4为所述第四透镜(P4)在光轴上的厚度。
5.如权利要求1所述的红外识别系统，其特征在于，满足下列关系式：
1.3<(T12+T34)/T23<2.9；
其中，T12为所述第一透镜(P1)与所述第二透镜(P2)在光轴上的空气间隔距离，T23为所述第二透镜(P2)与所述第三透镜(P3)在光轴上的空气间隔距离，T34为所述第三透镜(P3)与所述第四透镜(P4)在光轴上的空气间隔距离。
6.如权利要求1所述的红外识别系统，其特征在于，满足下列关系式：
0.75<f<0.89；
其中，f为所述整个红外识别系统的焦距。
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