CN209417405U - 一种大光圈近红外无畸变镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大光圈近红外无畸变镜头，所述镜头的光学系统中包括沿光轴从物面到像面依次设置的负焦距的第一透镜、正焦距的第二透镜、光阑、正焦距的第三透镜、负焦距的第四透镜、正焦距的第五透镜，其中：第一透镜的物面侧为凸面、像面侧为凹面，第二透镜、第五透镜为双凸透镜，第三透镜、第四透镜均为弯月透镜且物面侧为凹面、像面侧为凸面，其中：第一透镜和第五透镜为塑料非球面透镜，第一透镜的焦距为f1，第五透镜的焦距为f5，其满足如下关系：‑1.25<(f1/f5)<‑0.88；本实用新型结构紧凑，满足客户大角度需求的同时，实拍画面无畸变，且满足在监控或车载领域近红外成像的要求。

Description

一种大光圈近红外无畸变镜头

技术领域

本实用新型涉及光学成像技术领域，特别是一种大光圈近红外无畸变镜头。

背景技术

近年来用于监控用途、无人机航拍领域或车载用途摄像系统向广角、高分辨率、小畸变趋势发展，而目前主流产品的广角镜头虽然能够满足高清晰度的要求，但图像变形严重，周边画面信息量差，需要后期作进一步的图像处理，或者需要复杂的多镜片组合校正系统畸变，不满足监控或车载领域小型化、轻量化要求；所以急需一种新的光学系统，要求结构紧凑，在满足客户大角度的同时，实拍画面没有变形，且满足在监控或车载领域近红外成像的要求。

实用新型内容

为了克服上述不足，本实用新型的目的是要提供一种大光圈近红外无畸变镜头。

为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：

一种大光圈近红外无畸变镜头，所述镜头的光学系统中包括沿光轴从物面到像面依次设置的负焦距的第一透镜、正焦距的第二透镜、光阑、正焦距的第三透镜、负焦距的第四透镜、正焦距的第五透镜，其中：所述第一透镜的物面侧为凸面、像面侧为凹面，所述第二透镜、第五透镜为双凸透镜，所述第三透镜、第四透镜均为弯月透镜且物面侧为凹面、像面侧为凸面，其中：所述第一透镜和第五透镜为塑料非球面透镜，所述第一透镜的焦距为f1，所述第五透镜的焦距为f5，其满足如下关系：-1.25<(f1/f5)<-0.88。

进一步的，所述第一透镜的焦距为f1，其满足如下关系：-8＜f1＜-3。

进一步的，所述第二透镜的焦距为f2，其满足如下关系：3＜f2＜7。

进一步的，所述第三透镜的焦距为f3，其满足如下关系：3＜f3＜7。

进一步的，所述第四透镜的焦距为f4，其满足如下关系：-9＜f4＜-4。

进一步的，所述第五透镜的焦距为f5，其满足如下关系：3＜f4＜7。

进一步的，所述第二透镜的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：1.90<Nd2<2.1，24<Vd2<40。

进一步的，所述第三透镜与第四透镜为一组胶合透镜。

进一步的，所述第五透镜与像面之间设有保护玻璃。

本实用新型的大光圈近红外无畸变镜头通过第一透镜到第五透镜的排布和它们之间焦距的范围条件实现了在850nm近红外光下效果优良，光圈达到1.3，通光量非常大，其中本实用新型中使用两片塑料镜片，成本降低，抗环境温度变化能力强，TV畸变小于1％，设计上采用了塑料镜片的温度补偿技术，使得温度在-30℃到+70℃变化时镜头不需要重新调焦就能保证成像清晰。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1.在850nm近红外光下效果优良，光圈达到1.3，通光量非常大；

2.本实用新型中使用两片塑料镜片，成本降低，抗环境温度变化能力强；

3.采用了塑料镜片的温度补偿技术，使得温度在-30℃到+70℃变化时镜头不需要重新调焦就能保证成像清晰；

4.TV畸变小于1％。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的透镜示意图；

图2为本实用新型实施例在850nm近红外光下的第一解析图；

图3为本实用新型实施例在850nm近红外光下的第二解析图；

图4为本实用新型实施例的场曲图；

图5为本实用新型实施例的畸变图；

图6为本实用新型实施例的相对照度图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步描述，在此实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1所示的大光圈近红外无畸变镜头，所述镜头的光学系统中包括沿光轴从物面到像面依次设置的负焦距的第一透镜E1、正焦距的第二透镜E2、光阑ST、正焦距的第三透镜E3、负焦距的第四透镜E4、正焦距的第五透镜E5，其中：所述第一透镜E1的物面侧为凸面、像面侧为凹面，所述第二透镜E2、第五透镜E5为双凸透镜，所述第三透镜E3、第四透镜E4均为弯月透镜且物面侧为凹面、像面侧为凸面，其中：所述第一透镜E1和第五透镜E5为塑料非球面透镜，所述第一透镜E1的焦距为f1，所述第五透镜E5的焦距为f5，其满足如下关系：-1.25<(f1/f5)<-0.88。

进一步的，所述第一透镜E1的焦距为f1，其满足如下关系：-8＜f1＜-3。

进一步的，所述第二透镜E2的焦距为f2，其满足如下关系：3＜f2＜7。

进一步的，所述第三透镜E3的焦距为f3，其满足如下关系：3＜f3＜7。

进一步的，所述第四透镜E4的焦距为f4，其满足如下关系：-9＜f4＜-4。

进一步的，所述第五透镜E5的焦距为f5，其满足如下关系：3＜f4＜7。

进一步的，所述第二透镜E2的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：1.90<Nd2<2.1，24<Vd2<40。

进一步的，所述第三透镜E3与第四透镜E4为一组胶合透镜。

进一步的，所述第五透镜E5与像面之间设有保护玻璃E6。

其中：如图1中所示，第一透镜E1物面侧为S1、像面侧为S2；第二透镜E2物面侧为S3、像面侧为S4；第三透镜E3物面侧为S5，第三透镜与第四透镜的胶合面为S6，第四透镜E4像面侧为S7，第五透镜E5的物面侧为S8,第五透镜E5像面侧为S9。

为了验证本实施例的大光圈近红外无畸变镜头的光学性能，在工作距离为无穷远时，大光圈近红外无畸变镜头的总焦距f＝2.46mm,FNO＝1.3，视场角FOV＝89°，透镜组的各项参数依次列于表1中：

表1

上述表格中，Index为折射率，Radius为曲率半径，第一透镜～第五透镜依次的焦距为f1～f5，由表1可得：

(f1/f5)＝-4.604166/4.608394＝-0.999082，满足上述的-1.25<(f1/f5)<-0.88的设计；

f1＝-4.604166，满足上述的-8<f1<-3的设计；

f2＝4.915485，满足上述的3<f2<7的设计；

f3＝4.19072，满足上述的3<f3<7的设计；

f4＝-6.419598，满足上述的-9<f1<-4的设计；

f5＝4.308394，满足上述的3<f5<7的设计；

所述第二透镜的材料折射率Nd2＝1.953747、材料阿贝常数

Vd2＝32.31876，满足：1.90<Nd3<2.1，24<Vd3<40的设计。

在本实用新型的实施例中，第一透镜E1以及第五透镜E5为塑料非球面透镜，其非球面相关数值依次列于表2：

表2

如图2及图3所示，其中，图2图3为本实施例MTF(Modulation Transfer Function，调制传递函数)值图，该MTF值图基于表1中参数，光学镜头最看重的分辨率等品质的测量，定义MTF值必定大于0，且小于1，在本技术领域MTF值越接近1，说明镜头的性能越优异，即分辨率高；其变量为空间频率，空间频率即以一个mm的范围内能呈现出多少条线来度量，其单位以lp/mm来表示；固定高频(如300lp/mm)曲线代表镜头分辨率特性，这条曲线越高，镜头分辨率越高，纵坐标是MTF值。横坐标可以设像场中心到测量点的距离，镜头是以光轴为中心的对称结构，中心向各方向的成像素质变化规律是相同的，由于像差等因素的影响，像场中某点与像场中心的距离越远，其MTF值一般呈下降的趋势。因此以像场中心到像场边缘的距离为横坐标，可以反映镜头边缘的成像素质；另外，在偏离像场中心的位置，由沿切线方向的线条与沿径向方向的线条的正弦光栅所测得的MTF值是不同的；将平行于直径的线条产生的MTF曲线称为弧矢曲线，标为S(Sagittal)，而将平行于切线的线条产生的MTF曲线称为子午曲线，标为T(Meridional)；如此一来，MTF曲线一般有两条，即S曲线和T曲线，图2、图3中，有多组以像场中心到像场边缘的距离为横坐标时MTF变化曲线，反映出本透镜系统具有较高解像力。

图2-图6依次为工作距离为无穷远时本实施例的一种大光圈近红外无畸变镜头在850nm近红外光下的第一解析图、第二解析图、场曲图、畸变图、相对照度图。

如图4所示，图中曲线越接近y轴，畸变率越小，子午场曲值控制在-0.02～0.05mm范围内，弧矢场曲值控制在0～0.02mm范围以内。如图5所示，其中光学畸变率控制在0％～1％范围以内。如图6所示，其中相对照度大于45％。

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

Claims (9)

1.一种大光圈近红外无畸变镜头，其特征在于，所述镜头的光学系统中包括沿光轴从物面到像面依次设置的负焦距的第一透镜、正焦距的第二透镜、光阑、正焦距的第三透镜、负焦距的第四透镜、正焦距的第五透镜，其中：所述第一透镜的物面侧为凸面、像面侧为凹面，所述第二透镜、第五透镜为双凸透镜，所述第三透镜、第四透镜均为弯月透镜且物面侧为凹面、像面侧为凸面，其中：所述第一透镜和第五透镜为塑料非球面透镜，所述第一透镜的焦距为f1，所述第五透镜的焦距为f5，其满足如下关系：-1.25<(f1/f5)<-0.88。

2.根据权利要求1所述的大光圈近红外无畸变镜头，其特征在于，所述第一透镜的焦距为f1，其满足如下关系：-8＜f1＜-3。

3.根据权利要求1所述的大光圈近红外无畸变镜头，其特征在于，所述第二透镜的焦距为f2，其满足如下关系：3＜f2＜7。

4.根据权利要求1所述的大光圈近红外无畸变镜头，其特征在于，所述第三透镜的焦距为f3，其满足如下关系：3＜f3＜7。

5.根据权利要求1所述的大光圈近红外无畸变镜头，其特征在于，所述第四透镜的焦距为f4，其满足如下关系：-9＜f4＜-4。

6.根据权利要求1所述的大光圈近红外无畸变镜头，其特征在于，所述第五透镜的焦距为f5，其满足如下关系：3＜f4＜7。

7.根据权利要求1所述的大光圈近红外无畸变镜头，其特征在于，所述第二透镜的材料折射率Nd2、材料阿贝常数Vd2满足：1.90<Nd2<2.1，24<Vd2<40。

8.根据权利要求1所述的大光圈近红外无畸变镜头，其特征在于，所述第三透镜与第四透镜为一组胶合透镜。

9.根据权利要求1所述的大光圈近红外无畸变镜头，其特征在于，所述第五透镜与像面之间设有保护玻璃。