TWI576606B - 紅外線追蹤鏡頭 - Google Patents

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紅外線追蹤鏡頭
本發明係有關於一種鏡頭，特別係有關於一種紅外線追蹤鏡頭。
紅外線追蹤鏡頭、眼球追蹤鏡頭廣泛的被應用於夜間監控、夜間行車記錄、夜間望遠等領域，相關的產品不斷推出。其中，最關鍵的零組件光學鏡頭扮演了重要的角色。在習知技術中，使用了玻璃與塑膠鏡片，希望可以使得影像品質得以提升。然而，在習知之紅外線追蹤鏡頭中，當溫度升高時，往往導致透鏡變形，造成影像品質降低等問題。
本發明係為了欲解決習知技術之問題而提供之一種紅外線追蹤鏡頭，適於從一目標物接收一光線，包括一第一正屈光透鏡、一第二正屈光透鏡、一負屈光透鏡以及一成像單元。第一正屈光透鏡包括一第一透鏡表面以及一第二透鏡表面，該第一透鏡表面相反於該第二透鏡表面，該第一透鏡表面為凸面，該第二透鏡表面為凹面。第二正屈光透鏡包括一第三透鏡表面以及一第四透鏡表面，該第三透鏡表面相反於該第四透鏡表面，該第三透鏡表面為凸面。負屈光透鏡包括一第五透鏡表面以及一第六透鏡表面，該第五透鏡表面相反於該第六透 鏡表面，該第五透鏡表面為凹面。該第一正屈光透鏡、該第二正屈光透鏡以及該負屈光透鏡沿一光軸排列，該光線從該目標物依序經過該第一正屈光透鏡、該第二正屈光透鏡以及該負屈光透鏡而被投射至該成像單元，其中，該第一、三、五透鏡表面朝向該目標物，該第二、四、六透鏡表面朝向該成像單元。
在一實施例中，該紅外線追蹤鏡頭更包括一光圈，其中，該光圈設於該第二正屈光透鏡與該負屈光透鏡之間。
在一實施例中，該紅外線追蹤鏡頭更包括一濾光片，其中，該濾光片設於該負屈光透鏡與該成像單元之間。
應用本發明實施例之透鏡設計以及配置，可以得到小視角化以及溫度補償的效果。當溫度變化造成透鏡產生熱漲冷縮的時，由於正-正-負屈光度的透鏡配置搭配了上述之凸凹面的朝向配置，因此可將熱漲冷縮所產生的偏差自動補償，而提供較佳的解像效果。
1、2、3、4‧‧‧紅外線追蹤鏡頭
10‧‧‧第一正屈光透鏡
11‧‧‧第一透鏡表面
12‧‧‧第二透鏡表面
20‧‧‧第二正屈光透鏡
21‧‧‧第三透鏡表面
22‧‧‧第四透鏡表面
30‧‧‧負屈光透鏡
31‧‧‧第五透鏡表面
32‧‧‧第六透鏡表面
40‧‧‧成像單元
51‧‧‧光圈
52‧‧‧濾光片
第1A圖係顯示本發明第一實施例之紅外線追蹤鏡頭。
第1B圖係顯示本發明第一實施例之光學鏡片性能數據圖。
第2A圖係顯示本發明第二實施例之紅外線追蹤鏡頭。
第2B圖係顯示本發明第二實施例之光學鏡片性能數據圖。
第3A圖係顯示本發明第三實施例之紅外線追蹤鏡頭。
第3B圖係顯示本發明第三實施例之光學鏡片性能數據圖。
第4A圖係顯示本發明第四實施例之紅外線追蹤鏡頭。
第4B圖係顯示本發明第四實施例之光學鏡片性能數據圖。
參照第1A圖，其係顯示本發明第一實施例之紅外線追蹤鏡頭1，其適於從一目標物(未顯示)接收一光線，包括一第一正屈光透鏡10、一第二正屈光透鏡20、一負屈光透鏡30以及一成像單元40。第一正屈光透鏡10包括一第一透鏡表面11以及一第二透鏡表面12，該第一透鏡表面11相反於該第二透鏡表面12，該第一透鏡表面11為凸面，該第二透鏡表面12為凹面。第二正屈光透鏡20包括一第三透鏡表面21以及一第四透鏡表面22，該第三透鏡表面21相反於該第四透鏡表面22，該第三透鏡表面21為凸面。負屈光透鏡30包括一第五透鏡表面31以及一第六透鏡表面32，該第五透鏡表面31相反於該第六透鏡表面32，該第五透鏡表面31為凹面。
在第一實施例中，該第一正屈光透鏡10、該第二正屈光透鏡20以及該負屈光透鏡30沿一光軸排列，該光線從該目標物依序經過該第一正屈光透鏡10、該第二正屈光透鏡20以及該負屈光透鏡30而被投射至該成像單元40，其中，該第一、三、五透鏡表面(11、21、31)朝向該目標物，該第二、四、六透鏡表面(12、22、32)朝向該成像單元40。
應用上述的透鏡設計以及配置，可以得到小視角化以及溫度補償的效果。當溫度變化造成透鏡產生熱漲冷縮的時，由於正-正-負屈光度的透鏡配置搭配了上述之凸凹面的朝向配置，因此可將熱漲冷縮所產生的偏差自動補償，而提供較佳的解像效果。在本發明之實施例中，紅外線追蹤鏡頭的視角範圍約為28.5度~31.5度。
參照第1A圖，在第一實施例中，該紅外線追蹤鏡頭更包括一光圈51以及一濾光片52，其中，該光圈51設於該第二正屈光透鏡20與該負屈光透鏡40之間，該濾光片52設於該負屈光透鏡30與該成像單元40之間。
參照第1A圖，在第一實施例中，該第四透鏡表面22為凹面，該第六透鏡表面32為凸面。在一實施例中，該紅外線追蹤鏡頭具有一鏡頭有效焦距f，該第一正屈光透鏡10具有一第一透鏡焦距f1，該第二正屈光透鏡20具有一第二透鏡焦距f2，該負屈光透鏡30具有一第三透鏡焦距f3，該成像單元40與該目標物之間於該光軸上存在一第一距離TTL，該第一透鏡表面11具有一第一曲率半徑R11，該第二透鏡表面12具有一第二曲率半徑R12，該第三透鏡表面21具有一第三曲率半徑R21，該第四透鏡表面22具有一第四曲率半徑R22，該第五透鏡表面31具有一第五曲率半徑R31，該第六透鏡表面32具有一第六曲率半徑R32，其中，該紅外線追蹤鏡頭1滿足以下公式： 以上之數據為示例，並未限制本發明，透過滿足上述設計之紅外線追蹤鏡頭具備了溫度自動補償的功能，而提供較佳的解像效果。
在第一實施例中，各元件的細部參數可參考下表1，表1之數據為示例，並未限制本發明。
第1B圖是根據本發明第一實施例的實驗資料圖。其中橫軸表示離焦位置，縱軸表示MTF，由第1B圖可以看出，第一實施例的變焦鏡頭1在參照表1的參數的情況下，可表現出良好的成像品質。
參照第2A圖，其係顯示本發明第二實施例之紅外線追蹤鏡頭2，相較於第一實施例，其特徵在於，該第四透鏡表面22為凸面，該第六透鏡表面32為凹面。在一實施例中，本發明第二實施例之紅外線追蹤鏡頭2滿足以下公式： 以上之數據為示例，並未限制本發明，透過滿足上述設計之紅外線追蹤鏡頭具備了溫度自動補償的功能，而提供較佳的解像效果。
在第二實施例中，各元件的細部參數可參考下表2，表2之數據為示例，並未限制本發明。
第2B圖是根據本發明第二實施例的實驗資料圖。其中橫軸表示離焦位置，縱軸表示MTF，由第2B圖可以看出，第二實施例的變焦鏡頭2在參照表2的參數的情況下，可表現出良好的成像品質。
參照第3A圖，其係顯示本發明第三實施例之紅外線追蹤鏡頭3，相較於第一實施例，其特徵在於，該第四透鏡表面22為凹面，該第六透鏡表面32為凹面。在一實施例中，本發明第三實施例之紅外線追蹤鏡頭3滿足以下公式： 以上之數據為示例，並未限制本發明，透過滿足上述設計之紅 外線追蹤鏡頭具備了溫度自動補償的功能，而提供較佳的解像效果。
在第三實施例中，各元件的細部參數可參考下表3，表3之數據為示例，並未限制本發明。
第3B圖是根據本發明第三實施例的實驗資料圖。其中橫軸表示離焦位置，縱軸表示MTF，由第3B圖可以看出，第三實施例的變焦鏡頭3在參照表3的參數的情況下，可表現出良好的成像品質。
參照第4A圖，其係顯示本發明第四實施例之紅外線追蹤鏡頭4，相較於第一實施例，其特徵在於，該第六透鏡表面32為凹面。在一實施例中，本發明第四實施例之紅外線追蹤鏡頭4滿足以下公式： 以上之數據為示例，並未限制本發明，透過滿足上述設計之紅外線追蹤鏡頭具備了溫度自動補償的功能，而提供較佳的解像效果。
在第四實施例中，各元件的細部參數可參考下表4，表4之數據為示例，並未限制本發明。
第4B圖是根據本發明第四實施例的實驗資料圖。其中橫軸表示離焦位置，縱軸表示MTF，由第4B圖可以看出，第四實施例的變焦鏡頭4在參照表4的參數的情況下，可表現出良好的成像品質。
在上述實施例中，本發明實施例之紅外線追蹤鏡頭可更包括複數個紅外線光源，其中，該光線從該等紅外線光源發出，由該目標物反射，穿過該第一正屈光透鏡10、該第二正屈光透鏡20以及該負屈光透鏡30而被投射至該成像單元40。
整體而言，本發明實施例之紅外線追蹤鏡頭滿足以下公式：
經驗證結果，在符合上述數值範圍的情況下，紅外線追蹤鏡頭可具備溫度自動補償的功能，而提供較佳的解像效果。
雖然本發明已以具體之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技術者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧紅外線追蹤鏡頭
10‧‧‧第一正屈光透鏡
11‧‧‧第一透鏡表面
12‧‧‧第二透鏡表面
20‧‧‧第二正屈光透鏡
21‧‧‧第三透鏡表面
22‧‧‧第四透鏡表面
30‧‧‧負屈光透鏡
31‧‧‧第五透鏡表面
32‧‧‧第六透鏡表面
40‧‧‧成像單元
51‧‧‧光圈
52‧‧‧濾光片

Claims (10)

  1. 一種紅外線追蹤鏡頭，適於從一目標物接收一光線，包括：一第一正屈光透鏡，包括一第一透鏡表面以及一第二透鏡表面，該第一透鏡表面相反於該第二透鏡表面，該第一透鏡表面為凸面，該第二透鏡表面為凹面；一第二正屈光透鏡，包括一第三透鏡表面以及一第四透鏡表面，該第三透鏡表面相反於該第四透鏡表面，該第三透鏡表面為凸面；一負屈光透鏡，包括一第五透鏡表面以及一第六透鏡表面，該第五透鏡表面相反於該第六透鏡表面，該第五透鏡表面為凹面；以及一成像單元，其中，該第一正屈光透鏡、該第二正屈光透鏡以及該負屈光透鏡沿一光軸排列，該光線從該目標物依序經過該第一正屈光透鏡、該第二正屈光透鏡以及該負屈光透鏡而被投射至該成像單元，其中，該第一、三、五透鏡表面朝向該目標物，該第二、四、六透鏡表面朝向該成像單元，其中，該紅外線追蹤鏡頭具有一鏡頭有效焦距f，該第二正屈光透鏡具有一第二透鏡焦距f2，其中，該紅外線追蹤鏡頭滿足以下公式：
  2. 一種紅外線追蹤鏡頭，適於從一目標物接收一光線，包括： 一第一正屈光透鏡，包括一第一透鏡表面以及一第二透鏡表面，該第一透鏡表面相反於該第二透鏡表面，該第一透鏡表面為凸面，該第二透鏡表面為凹面；一第二正屈光透鏡，包括一第三透鏡表面以及一第四透鏡表面，該第三透鏡表面為凸面；一負屈光透鏡，包括一第五透鏡表面以及一第六透鏡表面，該第五透鏡表面相反於該第六透鏡表面，該第五透鏡表面為凹面；以及一成像單元，其中，該第一正屈光透鏡、該第二正屈光透鏡以及該負屈光透鏡沿一光軸排列，該光線從該目標物依序經過該第一正屈光透鏡、該第二正屈光透鏡以及該負屈光透鏡而被投射至該成像單元，其中，該第一、三、五透鏡表面朝向該目標物，該第二、四、六透鏡表面朝向該成像單元，其中，該第六透鏡表面為凹面。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之紅外線追蹤鏡頭，其更包括一濾光片，其中，該濾光片設於該負屈光透鏡與該成像單元之間。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之紅外線追蹤鏡頭，其更包括複數個紅外線光源，其中，該光線從該等紅外線光源發出，由該目標物反射，穿過該第一正屈光透鏡、該第二正屈光透鏡以及該負屈光透鏡而被投射至該成像單元。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所述之紅外線追蹤鏡頭，其 中，該紅外線追蹤鏡頭具有一鏡頭有效焦距f，該成像單元與該目標物之間於該光軸上存在一第一距離TTL，其中，該紅外線追蹤鏡頭更滿足以下公式：
  6. 如申請專利範圍第5項所述之紅外線追蹤鏡頭，其中，該第一透鏡表面具有一第一曲率半徑R11，該第二透鏡表面具有一第二曲率半徑R12，該第三透鏡表面具有一第三曲率半徑R21，該第四透鏡表面具有一第四曲率半徑R22，該第五透鏡表面具有一第五曲率半徑R31，該第六透鏡表面具有一第六曲率半徑R32，其中，該紅外線追蹤鏡頭滿足以下公式：
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之紅外線追蹤鏡頭，其中，該紅外線追蹤鏡頭的視角範圍約為28.5度~31.5度。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之紅外線追蹤鏡頭，其更包括一光圈，其中，該光圈設於該第二正屈光透鏡與該負屈光透鏡之間。
  9. 如申請專利範圍第2項所述之紅外線追蹤鏡頭，其中，該第四透鏡表面為凸面。
  10. 如申請專利範圍第2項所述之紅外線追蹤鏡頭，該紅外線追蹤鏡頭具有一鏡頭有效焦距f，該第二正屈光透鏡具有一第二透鏡焦距f2，其中，該紅外線追蹤鏡頭滿足以 下公式：
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