CN217655352U - 一种长波红外镜头 - Google Patents

Abstract

本专利涉及红外镜头领域，具体而言，涉及一种长波红外镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第三透镜；所述第一透镜至第三透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；所述第一透镜具有负屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第三透镜具有正屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；且符合下列条件式：BFL/TTL＞0.3，其中BFL为光学系统后焦距，TTL为第一透镜物侧面至成像面在光轴上的距离，采用三片式结构，降低了成本，对BFL和TTL的比值进行控制，有效保证光线能够平稳过渡到位于后面的光学系统，同时实现镜头小型化。

Description

一种长波红外镜头

技术领域

本专利涉及红外镜头领域，具体而言，涉及一种长波红外镜头。

背景技术

红外镜头采用特殊的光学玻璃材料，并用最新的光学设计方法，消除了可见光和红外光的焦面偏移，因此从可见光到红外光区的光线都可以在同一个焦面成像，使图像都能清晰。现有的红外镜头为了更好的成像效果大多采用球面透镜导致成本较高，同时镜头结构复杂，无法实现小型化。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种长波红外镜头，能解决采用球面透镜导致成本较高，同时镜头结构复杂，无法实现小型化等技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种长波红外镜头，其特征在于，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第三透镜；所述第一透镜至第三透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；

所述第一透镜具有负屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第二透镜具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第三透镜具有正屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

且符合下列条件式：

BFL/TTL＞0.3，

其中BFL为光学系统后焦距，TTL为第一透镜物侧面至成像面在光轴上的距离。

进一步的，符合下列条件式，0.6<︱f2/f︱<2，其中f2为第二透镜焦距，f为镜头焦距。

进一步的，符合下列条件式，1<︱f3/f︱<3，其中f3为第三透镜焦距，f为镜头焦距。

进一步的，符合下列条件式，-25<f1<-16，12<f2<18，12<f3<23，其中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。

进一步的，符合下列条件式，8<R11<15，6<R12<10，其中R11为第一透镜物侧面的曲率半径，R12为第一透镜像侧面的曲率半径。

进一步的，所述第一透镜采用锗玻璃，所述第二透镜和第三透镜均采用硫系玻璃。

进一步的，所述第一透镜的表面镀有DLC膜。

进一步的，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的物侧面和像侧面至少有一面为衍射面。

进一步的，还包括光阑，所述光阑设置在第二透镜和第三透镜之间。

本发明的有益效果是：

本方案采用三片式结构，镜头结构简单，镜头主要采用球面透镜，有效的降低了成本，同时对BFL(光学系统后焦距)和TTL(第一透镜物侧面至成像面在光轴上的距离)的比值进行控制，保证其比值小于0.3，有效保证光线能够平稳过渡到位于后面的光学系统，同时实现镜头小型化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1本实用新型实施例一所述的长波红外镜头的光路图；

图2本实用新型实施例一所述的长波红外镜头常温下的MTF曲线图；

图3本实用新型实施例一所述的长波红外镜头-40℃的环境下的MTF曲线图；

图4本实用新型实施例一所述的长波红外镜头85℃的环境下的MTF曲线图；

图5本实用新型实施例二所述的长波红外镜头的光路图；

图6本实用新型实施例二所述的长波红外镜头常温下的MTF曲线图；

图7本实用新型实施例二所述的长波红外镜头-40℃的环境下的MTF曲线图；

图8本实用新型实施例二所述的长波红外镜头85℃的环境下的MTF曲线图；

图9本实用新型实施例三所述的长波红外镜头的光路图；

图10本实用新型实施例三所述的长波红外镜头常温下的MTF曲线图；

图11本实用新型实施例三所述的长波红外镜头-40℃的环境下的MTF曲线图；

图12本实用新型实施例三所述的长波红外镜头85℃的环境下的MTF曲线图；

主要元件符号说明

1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、光阑；5、保护片；6、主镜筒；601、点胶槽；7、第一隔圈；8、第二隔圈；9、前固定圈。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

请参照图1-12，本实用新型提供一种长波红外镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜1至第三透镜3；第一透镜1至第三透镜3各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；还包括光阑4，光阑4设置在第二透镜2和第三透镜3之间。

请参照图1，还包括主镜筒6，第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3依次固定在主镜筒6内。第一透镜1和第二透镜2之间嵌设有第一隔圈7，第二透镜2和第三透镜3之间嵌设有第二隔圈8。主镜筒6位于第一透镜1物侧面周侧开设有点胶槽601，装配过程中利用点胶槽601对镜头进行点胶防水固定。主镜筒6的前端固定有前固定圈9，前固定圈9的一侧与第一透镜1的物侧面边缘顶抵固定。

请参照图1，本实用新型所述的长波红外镜头的第一透镜1具有负屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第二透镜2具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第三透镜3具有正屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

且符合下列条件式：

BFL/TTL＞0.3，其中BFL为光学系统后焦距即第三透镜的像侧面与相面之间的距离，TTL为镜头总长即第一透镜物侧面至成像面在光轴上的距离。对BFL和TTL进行控制，有效保证光线能够平稳过渡到位于后面的光学系统，提升性能，同时实现镜头小型化。

优选地，符合下列条件式，0.6<︱f2/f︱<2，其中f2为第二透镜2焦距，f为镜头焦距，通过组合控制第二透镜2的焦距与镜头焦距，有效平衡光焦度，提高系统成像性能。

优选地，符合下列条件式，1<︱f3/f︱<3，其中f3为第三透镜3焦距，f为镜头焦距，通过组合控制第三透镜3的焦距和镜头焦距，实现无热化，保证镜头在温差较大的环境下高质量的成像。

优选地，符合下列条件式，-25<f1<-16，12<f2<18，12<f3<23，其中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3的焦距。

优选地，符合下列条件式，8<R11<15，6<R12<10，其中R11为第一透镜1物侧面的曲率半径，R12为第一透镜1像侧面的曲率半径，对第一透镜1的物侧面和像侧面的曲率半径进行控制，对入射光线的传播方向进行控制，有效提高成像效果。

优选地，第一透镜1采用锗玻璃，第一透镜1的表面镀有DLC膜，保证了镜头的可靠性和品质。第二透镜2和第三透镜3均采用硫系玻璃。

优选地，第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3的物侧面和像侧面至少有一面为衍射面，衍射面有效矫正了温漂，实现光学无热化，确保镜头在-40℃-85℃下的温差内能够稳定运行。

下面将以具体实施例对本实用新型的长波红外镜头进行详细说明。

实施例一

请参照图1-4，本实用新型提供一种长波红外镜头，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜1至第三透镜3；第一透镜1至第三透镜3各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；

第一透镜1具有负屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第二透镜2具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第三透镜3具有正屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

本实施例中，光阑4设置在第二透镜2和第三透镜3之间；第二透镜2的像侧面为衍射面，本实施例中，主要采用球面透镜，在保证具有良好的成像效果的同时有效的降低了成本。

本具体实施例的详细光学数据与表1所示。

表1实施例一的详细光学数据

本实用新型所述的长波红外镜头的镜头焦距f＝10mm；通光F＝1.0；像面大小＝8.2mm；视场角大小＝48°。

本实用新型所述的长波红外镜头的光路图请参照附图1。可见光在常温(25℃)下不同焦距的MTF曲线图请参照附图2，由附图2可以看出本实用新型所述的长波红外镜头的空间频率达到30lp/mm时，全视角MTF均大于0.49，具有较好的成像质量，镜头的分辨率较高。可见光在-40℃的环境下不同焦距的MTF曲线图请参照附图3，由附图3可以看出本实用新型所述的长波红外镜头在-40℃的环境下，空间频率达到30lp/mm时，全视角MTF均大于0.48；可见光在85℃的环境下不同焦距的MTF曲线图请参照附图4，由附图4可以看出本实用新型所述的长波红外镜头在85℃的环境下，空间频率达到30lp/mm时，全视角MTF均大于0.50；在-40℃-85℃的温差下，本实用新型所述的长波红外镜头的MTF曲线波动较小，均能够保证高质量的成像效果，镜头的可靠性较高。

实施例二

请参照图5-8，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。本实施例中，第三透镜3的物侧面为衍射面，本实施例中，主要采用球面透镜，在保证具有良好的成像效果的同时有效的降低了成本。

本具体实施例的详细光学数据如表2所示。

表2实施例二的详细光学数据

本实用新型所述的长波红外镜头的镜头焦距f＝10.5mm；通光F＝1.0；像面大小＝14.1mm；视场角大小＝42°。

本实用新型所述的长波红外镜头的光路图请参照附图5。可见光在常温(25℃)下不同焦距的MTF曲线图请参照附图6，由附图6可以看出本实用新型所述的长波红外镜头的空间频率达到30lp/mm时，全视角MTF均大于0.51，具有较好的成像质量，镜头的分辨率较高。可见光在-40℃的环境下不同焦距的MTF曲线图请参照附图7，由附图7可以看出本实用新型所述的长波红外镜头在-40℃的环境下，空间频率达到30lp/mm时，全视角MTF均大于0.49；可见光在85℃的环境下不同焦距的MTF曲线图请参照附图8，由附图8可以看出本实用新型所述的长波红外镜头在85℃的环境下，空间频率达到30lp/mm时，全视角MTF均大于0.43；在-40℃-85℃的温差下，本实用新型所述的长波红外镜头的MTF曲线波动较小，均能够保证高质量的成像效果，镜头的可靠性较高。

实施例三

请参照图9-12，本实施例与实施例一的各个透镜的面型凹凸和屈光率大致相同，各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。本实施例中，第三透镜3的物侧面为衍射面，本实施例中，主要采用球面透镜，在保证具有良好的成像效果的同时有效的降低了成本。

本具体实施例的详细光学数据如表3所示。

表3实施例三的详细光学数据

本实用新型所述的长波红外镜头的镜头焦距f＝10mm；通光F＝1.0；像面大小＝8.4mm；视场角大小＝49°。

本实用新型所述的长波红外镜头的光路图请参照附图9。可见光在常温(25℃)下不同焦距的MTF曲线图请参照附图10，由附图10可以看出本实用新型所述的长波红外镜头的空间频率达到30lp/mm时，全视角MTF均大于0.49，具有较好的成像质量，镜头的分辨率较高。可见光在-40℃的环境下不同焦距的MTF曲线图请参照附图11，由附图11可以看出本实用新型所述的长波红外镜头在-40℃的环境下，空间频率达到30lp/mm时，全视角MTF均大于0.45；可见光在85℃的环境下不同焦距的MTF曲线图请参照附图12，由附图12可以看出本实用新型所述的长波红外镜头在85℃的环境下，空间频率达到30lp/mm时，全视角MTF均大于0.39；在-40℃-85℃的温差下，本实用新型所述的长波红外镜头的MTF曲线波动较小，均能够保证高质量的成像效果，镜头的可靠性较高。

表4为本实用新型三个实施例的相关重要参数的数值：

表4各实施例的相关重要参数

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种长波红外镜头，其特征在于，从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第三透镜；所述第一透镜至第三透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；

所述第一透镜具有负屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第二透镜具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第三透镜具有正屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

且符合下列条件式：

BFL/TTL＞0.3，

其中BFL为光学系统后焦距，TTL为第一透镜物侧面至成像面在光轴上的距离。

2.根据权利要求1所述的长波红外镜头，其特征在于：符合下列条件式，0.6<︱f2/f︱<2，其中f2为第二透镜焦距，f为镜头焦距。

3.根据权利要求1所述的长波红外镜头，其特征在于：符合下列条件式，1<︱f3/f︱<3，其中f3为第三透镜焦距，f为镜头焦距。

4.根据权利要求1所述的长波红外镜头，其特征在于：符合下列条件式，-25<f1<-16，12<f2<18，12<f3<23，其中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。

5.根据权利要求1所述的长波红外镜头，其特征在于：符合下列条件式，8<R11<15，6<R12<10，其中R11为第一透镜物侧面的曲率半径，R12为第一透镜像侧面的曲率半径。

6.根据权利要求1所述的长波红外镜头，其特征在于：所述第一透镜采用锗玻璃，所述第二透镜和第三透镜均采用硫系玻璃。

7.根据权利要求1所述的长波红外镜头，其特征在于：所述第一透镜的表面镀有DLC膜。

8.根据权利要求1所述的长波红外镜头，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜和第三透镜的物侧面和像侧面至少有一面为衍射面。

9.根据权利要求1所述的长波红外镜头，其特征在于：还包括光阑，所述光阑设置在第二透镜和第三透镜之间。

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