CN209356743U - 一种高清晰度红外共焦镜头 - Google Patents
一种高清晰度红外共焦镜头 Download PDFInfo
- Publication number
- CN209356743U CN209356743U CN201822123743.4U CN201822123743U CN209356743U CN 209356743 U CN209356743 U CN 209356743U CN 201822123743 U CN201822123743 U CN 201822123743U CN 209356743 U CN209356743 U CN 209356743U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- fine definition
- focal length
- infrared confocal
- confocal camera
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Abstract
本实用新型公开了一种高清晰度红外共焦镜头，其从物侧至像侧依次设有：第一透镜；第二透镜；光阑；第三透镜；第四透镜；第五透镜；滤光片；保护玻璃；感光芯片。本实用新型各片透镜采用的凹、凸组合结构，通过选择合适折射率的材料及合理地分配光焦度，可以在可见与红外模式下同时实现高清晰度。本实用新型选择三片玻璃球面镜片与两片塑胶非球面镜片的结构，通过合理控制各镜片厚度及空气间隔距离，使各镜片间互相补偿，实现高低温条件下漂移非常小。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及光学镜头技术领域，特别是涉及一种高清晰度红外共焦镜头。
【背景技术】
红外共焦镜头能日夜共用同一光学系统成像，无需更换光学器件，是目前车载、安防行业提出的镜头技术规格，也是未来市场的发展趋势。然而现有的大部分用于车载、安防的红外共焦镜头，普遍存在清晰度不够高，红外可见离焦量大，很难同时实现白天夜晚成像的清晰度要求，高低温环境下清晰度严重下降，温度漂移大，不能满足很多车载、安防场合对于镜头外形的要求，镜头成像画面周边亮度不够，相对照度低。
因此，本实用新型正是基于以上的不足而产生的。
【发明内容】
本实用新型要解决的技术问题是针对目前红外共焦镜头清晰度低、离焦量大、温漂大、相对照度低的问题，提供一种高清晰度红外共焦镜头。
为解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：
一种高清晰度红外共焦镜头，其特征在于其从物侧至像侧依次设有：
第一透镜，第一透镜朝向物侧的一面和朝向像侧的一面均为凹面；所述第一透镜的焦距为负；
第二透镜，第二透镜朝向物侧的一面和朝向像侧的一面均为凸面；所述第二透镜的焦距为正；
光阑；
第三透镜，第三透镜朝向物侧的一面为凹面，朝向像侧的一面为凸面；所述第三透镜的焦距为正；
第四透镜，第四透镜朝向物侧的一面和朝向像侧的一面均为凸面；所述第四透镜的焦距为正；
第五透镜，第五透镜朝向物侧的一面为凹面，朝向像侧的一面为凸面；所述第五透镜的焦距为负；
滤光片；
保护玻璃；
感光芯片。
如上所述的一种高清晰度红外共焦镜头，其特征在于所述高清红外共焦镜头满足以下关系式：
-1.5＜f1/f＜-0.5；
0.5＜f2/f＜1.5；
5＜f3/f＜15；
2＜f4-5/f＜6；
3＜TTL/f＜6；
其中，f为镜头的焦距，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距，f3为第三透镜的焦距，f4-5为第四透镜和第五透镜的组合焦距，TTL为红外共焦镜头的总长。
如上所述的一种高清晰度红外共焦镜头，其特征在于所述高清红外共焦镜头满足以下关系式：
Nd1≤1.7；
Nd2≥1.6；
Nd3≥1.6；
|Nd2－Nd3|≤0.3；
|Nd4－Nd5|≥0.1；
其中，Nd1为第一透镜的折射率，Nd2为第二透镜的折射率，Nd3为第三透镜的折射率，Nd4为第四透镜的折射率，Nd5为第五透镜的折射率。
如上所述的一种高清晰度红外共焦镜头，其特征在于所述的第一透镜、第二透镜、第三透镜均为玻璃球面透镜，第四透镜、第五透镜均为塑胶非球面透镜。
如上所述的一种高清晰度红外共焦镜头，其特征在于所述高清红外共焦镜头满足以下关系式：
lens1＞50，lens2＜50，lens3＜50；
|lens4－lens5|≥25；
1≤lens1/lens2≤2；
其中，lens1为第一透镜的色散系数，lens2为第二透镜的色散系数，lens3为第三透镜的色散系数，lens4为第四透镜的色散系数，lens5为第五透镜的色散系数。
如上所述的一种高清晰度红外共焦镜头，其特征在于所述高清红外共焦镜头满足以下关系式：
(A12+A23+A34)/TTL＜0.2；
0.4＜(T1+T2+T3+T4+T5)/TTL＜0.7；
0.1＜BF/TTL＜0.5；
其中，A12为第一透镜与第二透镜之间的空气间隔距离，A23为第二透镜与第三透镜之间的空气间隔距离，A34为第三透镜与第四透镜之间的空气间隔距离，BF为第五透镜与感光芯片之间的空气间隔距离，T1为第一透镜的中心厚度，T2为第二透镜的中心厚度，T3为第三透镜的中心厚度，T4为第四透镜的中心厚度，T5为第五透镜的中心厚度，TTL为镜头的总长。
与现有技术相比，本实用新型的一种高清晰度红外共焦镜头，达到了如下效果：
1、本实用新型各片透镜采用的凹、凸组合结构，通过选择合适折射率的材料及合理地分配光焦度，可以在可见与红外模式下同时实现高清晰度。
2、本实用新型选择三片玻璃球面镜片与两片塑胶非球面镜片的结构，通过合理控制各镜片厚度及空气间隔距离，使各镜片间互相补偿，实现高低温条件下漂移非常小。
3、本实用新型通过控制镜片面型及优化过程中不设置渐晕，实现了高相对照度，达到了88％，远超出一般照度水平40％。
4、本实用新型具有清晰度高，红外离焦量小、温漂小、照度高的特点，适合推广应用。
【附图说明】
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中常温下可见模式的MTF曲线；
图3为本实用新型实施例中常温下红外模式的MTF曲线；
图4为本实用新型实施例中常温下可见波段的过焦点曲线图；
图5为本实用新型实施例中常温下红外波段的过焦点曲线图；
图6为本实用新型实施例中低温-40℃可见波段的过焦点曲线图；
图7为本实用新型实施例中高温+85℃可见波段的过焦点曲线图；
图8为本实用新型实施例中的相对照度曲线。
【具体实施方式】
下面结合附图对本实用新型的实施方式作详细说明。
如图1所示，一种高清晰度红外共焦镜头，其从物侧至像侧依次设有：
第一透镜1，其物侧面和像侧面均为凹面；所述第一透镜1的焦距为负；
第二透镜2，其物侧面和像侧面均为凸面；所述第二透镜2的焦距为正；
光阑3；
第三透镜4，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；第三透镜4的焦距为正；
第四透镜5，其物侧面和像侧面均为凸面；所述第四透镜5的焦距为正；
第五透镜6，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第五透镜6焦距为负；
滤光片7；设置滤光片，以提高成像效果；
保护玻璃8；以保护感光芯片9，防止外界对感光芯片造成损害；
感光芯片9。
本实用新型中各片透镜采用凹、凸面型组合及正、负焦距组合结构，通过合理地分配光焦度，可以较好地减小红外可见离焦量，从而实现红外共焦，同时实现减小温度漂移量，保证镜头在高低温度环境中成像的清晰度不受影响，另外，镜片最后一面设置为凸面，有利于增大入射到相面时外视场光锥立体角与中心视场光锥立体角的比值，减小外视场光线能量与中心视场光线能量的差异，提高相对照度。
如图1所示，在本实施例中，所述高清红外共焦镜头满足以下关系式：
-1.5＜f1/f＜-0.5；
0.5＜f2/f＜1.5；
5＜f3/f＜15；
2＜f4-5/f＜6；
3＜TTL/f＜6；
其中，f为镜头的焦距，f1为第一透镜1的焦距，f2为第二透镜2的焦距，f3为第三透镜4的焦距，f4-5为第四透镜5和第五透镜6的组合焦距，TTL为红外共焦镜头的总长。
在本实施例中，满足上述各片透镜焦距关系的透镜组合结构，可合理分配各个透镜的光焦度，提高成像清晰度，在可见与红外两种模式下实现高清晰度，减小两种模式下最佳像面的偏移量，达到共焦的目的。
如图1所示，在本实施例中，所述高清红外共焦镜头满足以下关系式：
Nd1≤1.7；
Nd2≥1.6；
Nd3≥1.6；
|Nd2－Nd3|≤0.3；
|Nd4－Nd5|≥0.1；
其中，Nd1为第一透镜1的折射率，Nd2为第二透镜2的折射率，Nd3为第三透镜4的折射率，Nd4为第四透镜5的折射率，Nd5为第五透镜6的折射率。
在本实施例中，满足上述折射率关系的透镜组合结构，可以比较容易地实现光焦度合理分配，较好的校正球差、场曲、彗差等像差，从而提高可见与红外波段成像清晰度，满足红外共焦要求。
如图1所示，在本实施例中，所述的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜4均为玻璃球面透镜，第四透镜5、第五透镜6均为塑胶非球面透镜。
在本实施例中，采用两片非球面镜以及3片球面镜的配合方式，通过优化镜片曲率和面型，能较好的校正球差、场曲、像散等像差，能提高镜头成像分辨率，实现高清晰度。采用玻璃材质的球面镜，折射率温度系数小，且高低温下热膨胀系数小，可以轻松实现温漂量小的要求，此外，采用玻璃材质的球面透镜，光学透过率高，且硬度高于普通塑胶镜片，更适合镜片需要裸露在外的环境，能满足车载行业对镜头性耐性的高要求。
如图1所示，在本实施例中，所述的高清红外共焦镜头，其特征在于，所述高清红外共焦镜头满足以下关系式：
lens1＞50，lens2＜50，lens3＜50；
|lens4－lens5|≥25；
1≤lens1/lens2≤2；
其中，lens1为第一透镜1的色散系数，lens2为第二透镜2的色散系数，lens3为第三透镜4的色散系数，lens4为第四透镜5的色散系数，lens5为第五透镜6的色散系数。
在本实施例中，满足上述各片透镜色散系数关系的透镜组合结构，可以实现较好的色差校正能力，从而提高可见与红外波段成像清晰度，实现红外共焦要求。
如图1所示，在本实施例中，所述高清红外共焦镜头满足以下关系式：
(A12+A23+A34)/TTL＜0.2；
0.4＜(T1+T2+T3+T4+T5)/TTL＜0.7；
0.1＜BF/TTL＜0.5；
其中，A12为第一透镜1与第二透镜2之间的空气间隔距离，A23为第二透镜2与第三透镜4之间的空气间隔距离，A34为第三透镜4与第四透镜5之间的空气间隔距离，BF为第五透镜6与感光芯片9之间的空气间隔距离，T1为第一透镜1的中心厚度，T2为第二透镜2的中心厚度，T3为第三透镜4的中心厚度，T4为第四透镜5的中心厚度，T5为第五透镜6的中心厚度，TTL为镜头的总长。
在本实施例中，满足上述尺寸关系的透镜组合结构，在保证镜头光学性能的前提下，通过合理控制镜片厚度及间隔，同时选择合适折射率随温度变化的镜片材料，使各透镜的光焦度在高低温变化时互相补偿，实现较小的温漂量，在不同温度下均能稳定工作，清晰成像。
本实施例中，高清红外共焦镜头的焦距f＝3.494mm，相对孔径FNO＝2.5，视场角FOV＝94°，镜头总长为TTL＝15.418mm，所用可见波段为435～656nm，红外波段为900～980nm，各透镜各项具体参数如下表所示：
| 面编号 | 半径R | 厚度 | 折射率Nd | 阿贝数Vd |
| 物侧 | Infinity | 500 | ||
| S1 | -15.544 | 0.6 | 1.583 | 59.416 |
| S2 | 2.497 | 2.06 | ||
| S3 | 5.841 | 2 | 1.774 | 49.604 |
| S4 | -4.768 | -0.104 | ||
| 光阑 | Infinity | 0.384 | ||
| S6 | -3.763 | 2.502 | 1.883 | 40.807 |
| S7 | -4.503 | 0.1 | ||
| *S8 | 11.240 | 1.573 | 1.535 | 56.072 |
| *S9 | -2.483 | 1.201 | 1.661 | 20.373 |
| *S10 | -10.015 | 0.5 | ||
| S11(滤光片) | Infinity | 0.3 | 1.517 | 64.212 |
| S12(滤光片) | Infinity | 3.802 | ||
| S13(保护玻璃) | Infinity | 0.40 | 1.517 | 64.212 |
| S14(保护玻璃) | Infinity | 0.1 | ||
| 像侧 | Infinity | - |
在上表中，半径R与厚度的单位均为毫米；标记“*”的面表示非球面，非球面的透镜的面型满足以下关系式：
式中，参数c为透镜半径所对应的曲率，y为径向坐标，径向坐标的单位与透镜长度单位相同，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；a1至a8分别表示各径向坐标所对应的系数，详细的非球面相关参数如下表所示：
| k | a<sub>1</sub> | a<sub>2</sub> | a<sub>3</sub> | a<sub>4</sub> | |
| *S8 | -74.64784 | 0 | 0.0049444102 | -0.00095320341 | -0.00015792315 |
| *S9 | -0.1621267 | 0 | 0.0078060901 | -0.0042213306 | 0.0012596561 |
| *S10 | -38.63106 | 0 | -0.0030140012 | 0.00010313957 | 8.376606e-005 |
续表：
| a<sub>5</sub> | a<sub>6</sub> | a<sub>7</sub> | a<sub>8</sub> | |
| *S8 | 6.3871644e-005 | 4.742665e-006 | -9.1702474e-007 | -4.9577249e-007 |
| *S9 | 0.00038339585 | -0.00021940575 | 7.6693848e-006 | 4.813244e-006 |
| *S10 | -2.1886897e-005 | 4.2220406e-007 | 2.3082344e-007 | -2.7982633e-009 |
本实施例的光学性能如图2至图7所示，其中图2、图3为本方案中的高清红外共焦镜头在常温下的MTF曲线，用来评价光学系统解像能力，图2为可见模式的设计结果，图3为红外模式的设计结果，两种模式下，83lp/mm处所有视场的MTF值均在0.55以上，能较容易满足200万的高清需求；图4至图7为本方案中的高清红外共焦镜头的过焦点曲线图，用于评价光学系统的在最佳像面位置前后不同位置的解像能力变化情况，图4曲线表示常温下可见波段的设计结果，图5曲线表示常温下红外波段的设计结果，对比图4与图5曲线，两者峰值对应的横坐标偏移量仅为5um，同一像面处中心视场MTF值均大于0.65，说明红外可见共焦程度较好，离焦量非常小，从可见光模式切换到红外光模式，无需重新进行对焦，即可获得非常好的成像质量；图6为低温-40℃可见波段的过焦点曲线图，图7为高温+85℃可见波段的过焦点曲线图，对比图4、图6和图7，可以看出，高低温条件下，后焦偏移量非常小，与常温相比，低温漂移量仅为-4um、高温漂移量仅为+3um，此时，MTF值变化量小于3％，几乎不会对成像效果造成影响，因此在高低温环境下，依然能保持非常好的成像效果；图8为本方案的相对照度曲线，用于评价像面光强度的均匀性，从图中可以看出，本方案中的高清红外共焦镜头的相对照度非常高，达到88％，像面周边相对中心的亮度差异很小，整体亮度均匀。
Claims (6)
1.一种高清晰度红外共焦镜头，其特征在于其从物侧至像侧依次设有：
第一透镜(1)，第一透镜(1)朝向物侧的一面和朝向像侧的一面均为凹面；所述第一透镜(1)的焦距为负；
第二透镜(2)，第二透镜(2)朝向物侧的一面和朝向像侧的一面均为凸面；所述第二透镜(2)的焦距为正；
光阑(3)；
第三透镜(4)，第三透镜(4)朝向物侧的一面为凹面，朝向像侧的一面为凸面；所述第三透镜(4)的焦距为正；
第四透镜(5)，第四透镜(5)朝向物侧的一面和朝向像侧的一面均为凸面；所述第四透镜(5)的焦距为正；
第五透镜(6)，第五透镜(6)朝向物侧的一面为凹面，朝向像侧的一面为凸面；所述第五透镜(6)的焦距为负；
滤光片(7)；
保护玻璃(8)；
感光芯片(9)。
2.根据权利要求1所述的一种高清晰度红外共焦镜头，其特征在于高清晰度红外共焦镜头满足以下关系式：
-1.5＜f1/f＜-0.5；
0.5＜f2/f＜1.5；
5＜f3/f＜15；
2＜f4-5/f＜6；
3＜TTL/f＜6；
其中，f为镜头的焦距，f1为第一透镜(1)的焦距，f2为第二透镜(2)的焦距，f3为第三透镜(4)的焦距，f4-5为第四透镜(5)和第五透镜(6)的组合焦距，TTL为红外共焦镜头的总长。
3.根据权利要求1所述的一种高清晰度红外共焦镜头，其特征在于高清晰度红外共焦镜头满足以下关系式：
Nd1≤1.7；
Nd2≥1.6；
Nd3≥1.6；
|Nd2－Nd3|≤0.3；
|Nd4－Nd5|≥0.1；
其中，Nd1为第一透镜(1)的折射率，Nd2为第二透镜(2)的折射率，Nd3为第三透镜(4)的折射率，Nd4为第四透镜(5)的折射率，Nd5为第五透镜(6)的折射率。
4.根据权利要求1所述的一种高清晰度红外共焦镜头，其特征在于所述的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(4)均为玻璃球面透镜，第四透镜(5)、第五透镜(6)均为塑胶非球面透镜。
5.根据权利要求1所述的一种高清晰度红外共焦镜头，其特征在于高清晰度红外共焦镜头满足以下关系式：
lens1＞50，lens2＜50，lens3＜50；
|lens4－lens5|≥25；
1≤lens1/lens2≤2；
其中，lens1为第一透镜(1)的色散系数，lens2为第二透镜(2)的色散系数，lens3为第三透镜(4)的色散系数，lens4为第四透镜(5)的色散系数，lens5为第五透镜(6)的色散系数。
6.根据权利要求1所述的一种高清晰度红外共焦镜头，其特征在于高清晰度红外共焦镜头满足以下关系式：
(A12+A23+A34)/TTL＜0.2；
0.4＜(T1+T2+T3+T4+T5)/TTL＜0.7；
0.1＜BF/TTL＜0.5；
其中，A12为第一透镜(1)与第二透镜(2)之间的空气间隔距离，A23为第二透镜(2)与第三透镜(4)之间的空气间隔距离，A34为第三透镜(4)与第四透镜(5)之间的空气间隔距离，BF为第五透镜(6)与感光芯片(9)之间的空气间隔距离，T1为第一透镜(1)的中心厚度，T2为第二透镜(2)的中心厚度，T3为第三透镜(4)的中心厚度，T4为第四透镜(5)的中心厚度，T5为第五透镜(6)的中心厚度，TTL为镜头的总长。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822123743.4U CN209356743U (zh) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | 一种高清晰度红外共焦镜头 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822123743.4U CN209356743U (zh) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | 一种高清晰度红外共焦镜头 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN209356743U true CN209356743U (zh) | 2019-09-06 |
Family
ID=67799314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201822123743.4U Active CN209356743U (zh) | 2018-12-17 | 2018-12-17 | 一种高清晰度红外共焦镜头 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209356743U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109358412A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-02-19 | 中山联合光电科技股份有限公司 | 一种高清红外共焦镜头 |
-
2018
- 2018-12-17 CN CN201822123743.4U patent/CN209356743U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109358412A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-02-19 | 中山联合光电科技股份有限公司 | 一种高清红外共焦镜头 |
| CN109358412B (zh) * | 2018-12-17 | 2023-08-15 | 中山联合光电科技股份有限公司 | 一种高清红外共焦镜头 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108318995B (zh) | 一种透镜系统和镜头 | |
| CN110221401A (zh) | 一种红外共焦广角镜头 | |
| CN204044421U (zh) | 一种长焦型全景环形成像镜头 | |
| WO2021027287A1 (zh) | 一种大光圈镜头和终端设备 | |
| CN209640588U (zh) | 一种红外共焦广角镜头装置 | |
| CN209167650U (zh) | 一种超高清长焦镜头 | |
| CN109471243A (zh) | 一种超短ttl红外共焦镜头光学系统 | |
| CN211955960U (zh) | 一种定焦低色差的光学成像镜头 | |
| CN209356743U (zh) | 一种高清晰度红外共焦镜头 | |
| CN209148949U (zh) | 一种日夜共焦镜头 | |
| CN111983788A (zh) | 一种广角镜头 | |
| CN106918897A (zh) | 一种紧凑的超广角日夜共焦光学镜头 | |
| CN109633866A (zh) | 一种红外共焦广角镜头光学系统 | |
| CN108983402B (zh) | 大光圈镜头 | |
| CN209014801U (zh) | 一种红外共焦镜头装置 | |
| CN109358412A (zh) | 一种高清红外共焦镜头 | |
| CN100334477C (zh) | 大口径宽视场双波段折射式红外相机光学系统 | |
| CN114153064B (zh) | 一种一体式显微光学系统及显微镜 | |
| CN209148948U (zh) | 一种体积小无紫边红外共焦镜头 | |
| CN109633861A (zh) | 一种大光圈摄远镜头 | |
| CN209433110U (zh) | 一种红外共焦广角镜头 | |
| CN208013522U (zh) | 广角镜头 | |
| CN109324396A (zh) | 一种红外共焦镜头 | |
| CN212460167U (zh) | 一种视讯光学系统及镜头 | |
| CN107797259A (zh) | 一种5.2mm超清4K定焦镜头 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |