TWI448723B

TWI448723B - 紅外取像鏡頭

Info

Publication number: TWI448723B
Application number: TW098110291A
Authority: TW
Inventors: chun yi Yin; Chun Hsiang Huang
Original assignee: Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2014-08-11
Also published as: TW201035587A

Description

紅外取像鏡頭

本發明涉及一種取像鏡頭，尤其涉及一種用於紅外成像之紅外取像鏡頭。

近年來，隨著市場對紅外監控設備之需求增加，紅外取像鏡頭之市場需求也相應增加。目前有些紅外取像鏡頭係在普通鏡頭上鍍有紅外膜，使其具有紅外成像之功能。惟，這種紅外取像鏡頭在近紅外波段(750nm~3000mm)之像差較大，使其成像效果不好。

有鑒於此，有必要提供一種在近紅外波段之像差較小之紅外取像鏡頭。

一種紅外取像鏡頭，其從物側至像側依次包括具有負光焦度之第一透鏡、具有正光焦度之第二透鏡以及具有正光焦度之第三透鏡。該紅外取像鏡頭滿足以下條件：

-0.65<F/F1<-0.55，

0.52<F/F2<0.62，

0.3<∣F/F3∣<0.6，

其中，F1為第一透鏡之焦距，F2為第二透鏡之焦距，F3為第三透鏡之焦距，F為該紅外取像鏡頭之整體焦距。

相較於先前技術，本發明之紅外取像鏡頭滿足條件-0.65<F/F1<-0.55，0.52<F/F2<0.62，0.3<∣F/F3∣<0.6，從而使該紅外取像鏡頭在近紅外波段之像差得到較好之修正，具有較小之球差、場曲及畸變等像差。

下面將結合附圖，舉以下較佳實施方式並配合圖式詳細描述如下。

圖1所示為本發明實施方式提供之紅外取像鏡頭100，其從物側至像側依次包括具有負光焦度之第一透鏡10、具有正光焦度之第二透鏡20以及具有正光焦度之第三透鏡30。所述第一透鏡10為新月形非球面透鏡，其凸面在物側，所述第二透鏡20為雙凸非球面透鏡，所述第三透鏡30為新月形非球面透鏡，其凸面在物側。

取像時，光線自物側進入該紅外取像鏡頭100，依次經第一透鏡10、第二透鏡20及第三透鏡30後，成像於一影像感測器40之感測面上。所述影像感測器40可以為電荷耦合器件(Charge Coupled Device,CCD)或互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)。

該紅外取像鏡頭100滿足以下條件：

(1)-0.65<F/F1<-0.55

(2)0.52<F/F2<0.62

(3)0.3<∣F/F3∣<0.6

其中，F1為第一透鏡10之焦距，F2為第二透鏡20之焦距，F3為第三透鏡30之焦距，F為該紅外取像鏡頭100之整體焦距。條件(1)限制第一透鏡10為負光焦度透鏡，並確保第一透鏡10之光焦度在該紅外取像鏡頭100中之比例，使該紅外取像鏡頭100具有適當之後焦距。條件(2)限制第二透鏡20必須為正光焦度透鏡，以平衡第一透鏡10因負光焦度所產生之像差。條件(3)確保第三透鏡30之光焦度在紅外取像鏡頭100中之比例，以平衡第二透鏡20產生之像差。所述像差主要為慧差、像散及畸變。條件(1)至(3)共同用於確保該紅外取像鏡頭100在近紅外波段具有小之像差。

為使該紅外取像鏡頭100具有較好之廣角特性，該紅外取像鏡頭100還滿足以下條件：

(4)R1/R2>5

其中，R1為第一透鏡10之物側面之曲率半徑，R2為第一透鏡10之像側面之曲率半徑。此條件可確保第一透鏡10之光焦度大小，以增加攝影角度，達到廣角之要求。

優選地，該紅外取像鏡頭100進一步滿足以下條件：

(5)0.15<F/TTL<0.25

其中，TTL為從第一透鏡10之物側面到影像感測器40之距離。此條件確保了該紅外取像鏡頭100之整體長度與整體焦距之比例，以達到短焦且縮短鏡頭長度之要求。

所述紅外取像鏡頭100還包括一孔徑光闌50、一濾光片60及一玻璃片70。所述孔徑光闌50位於所述第一透鏡10與第二透鏡20之間，用於遮罩雜散光。所述濾光片60設於所述第三透鏡30與影像感測器40之間，該濾光片60為紅外通過濾光片，用於濾除可見光，而使紅外光通過。

所述玻璃片70設於所述濾光片60與影像感測器40之間，用於防止所述影像感測器40受到灰塵之污染。

所述第一透鏡10、第二透鏡20、第三透鏡30均為非球面透鏡，其表面均滿足非球面之面型運算式：

其中，x是沿光軸方向在高度為h之位置以表面頂點作參考距光軸之位移值，c為鏡面表面中心之曲率半徑，k是二次曲面係數，h為從光軸到透鏡表面之高度，表示對A_i hⁱ 累加，i為自然數，A_i 為第i階之非球面面型係數。

以下結合附表進一步說明所述紅外取像鏡頭100。其中，2ω為該紅外取像鏡頭100之視場角，F_NO .為該紅外取像鏡頭之光圈值。R為對應表面之曲率半徑，D為對應表面到後一個表面(像側)之軸上距離，Nd為對應鏡片之折射率，Vd為對應鏡片之阿貝數(Abbe Number)。請參閱圖1，S1至S11依次表示從物側至像側之各光學表面，S3代表所述孔徑光闌50。

實施方式一

實施方式一之紅外取像鏡頭100滿足表1和表2所列之條件，且2ω=112°，F=0.93mm，F1=-1.572mm，F2=1.637mm，F3=2.085mm，TTL=4.287mm，F_NO. =2.0。

各非球面表面之非球面係數如表2所示：

本實施方式中，所述紅外取像鏡頭100之球差特性曲線、場曲特性曲線及畸變之特性曲線分別如圖2、圖3及圖4所示。圖2之曲線為該紅外取像鏡頭100在波長為940nm條件下之球差特性曲線。可見，該紅外取像鏡頭100在近紅外波段之球差被控制在-0.02mm~0.02mm之間。圖3中之t曲線和s曲線分別為該紅外取像鏡頭100在波長為940nm條件下之子午場曲(tangential field curvature)特性曲線和弧矢場曲(sagittal field curvature)特性曲線。可見，該紅外取像鏡頭100之子午場曲值及弧矢場曲值被控制在-0.02mm~0.06mm之間。圖4所示為該紅外取像鏡頭100在波長為940nm條件下之畸變特性曲線。可見，畸變量被控制在-12%~3%以內。綜前，該紅外取像鏡頭100產生之球差、場曲及畸變被控制在較小範圍內。

實施方式二

實施方式二之紅外取像鏡頭100滿足表3和表4所列之條件，且2ω=121.6°，F=0.775mm，F1=-1.213mm，F2=1.372mm，F3=2.286mm，TTL=4.4mm，F_NO .=2.0。

各非球面表面之非球面係數如表4所示：

請參閱圖5至圖7，本實施方式之紅外取像鏡頭100在波長為940nm條件下之球差、場曲及畸變被分別控制在-0.02mm~0.01mm、-0.04mm~0.03mm、-12%~3%之間。

本發明之紅外取像鏡頭滿足條件-0.65<F/F1<-0.55，0.52<F/F2<0.62，0.3<∣F/F3∣<0.6，從而使該紅外取像鏡頭在近紅外波段之像差得到較好之修正，具有較小之球差、場曲及畸變等像差。另外，該紅外取像鏡頭還滿足條件式R1/R2>5，因此具有較大之視場角，從而具有較好之廣角特性。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100．．．紅外取像鏡頭

10．．．第一透鏡

20．．．第二透鏡

30．．．第三透鏡

40．．．影像感測器

50．．．孔徑光闌

60．．．濾光片

70．．．玻璃片

S1．．．第一透鏡物側表面

S2．．．第一透鏡像側表面

S3．．．孔徑光闌表面

S4．．．第二透鏡物側表面

S5．．．第二透鏡像側表面

S6．．．第三透鏡物側表面

S7．．．第三透鏡像側表面

S8．．．濾光片物側表面

S9．．．濾光片像側表面

S10．．．玻璃片物側表面

S11．．．玻璃片像側表面

圖1為本發明實施方式提供之紅外取像鏡頭之示意圖。

圖2為第一實施方式之紅外取像鏡頭球差特性曲線圖。

圖3為第一實施方式之紅外取像鏡頭場曲特性曲線圖。

圖4為第一實施方式之紅外取像鏡頭畸變特性曲線圖。

圖5為第二實施方式之紅外取像鏡頭球差特性曲線圖。

圖6為第二實施方式之紅外取像鏡頭場曲特性曲線圖。

圖7為第二實施方式之紅外取像鏡頭畸變特性曲線圖。