本發(fā)明專利技術(shù)提供一種近紅外光學(xué)鏡頭組，其特征在于：沿光軸從物面?zhèn)戎料衩鎮(zhèn)纫来伟ǖ谝煌哥R、第二透鏡、第三透鏡；其中一孔徑光闌置于物面?zhèn)扰c第二透鏡之間；第一透鏡具有正折光力，且其物面為凸表面，材料為塑膠或玻璃；第二透鏡具有負(fù)折光力，且其物面為凹表面，材料為塑膠或玻璃；第三透鏡具有正折光力，且其物面為凹表面、像面為凸表面，材料為塑膠；近紅外光學(xué)鏡頭組滿足成像光學(xué)波長范圍包括790nm～880nm。該種結(jié)構(gòu)的鏡頭組具有較好的紅外光成像性能。同時通過采用塑膠鏡片與玻璃鏡片搭配或是全塑膠鏡片組成光學(xué)鏡頭組，從而降低近紅外光學(xué)鏡頭組的生產(chǎn)成本。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種近紅外光學(xué)鏡頭組
本專利技術(shù)涉及一種光學(xué)鏡頭組，尤其涉及一種近紅外光學(xué)鏡頭組。
技術(shù)介紹
紅外系統(tǒng)比雷達(dá)系統(tǒng)的分辨率高，隱蔽性好，且不易受電子干擾，較之可見光系統(tǒng)具有能識別偽裝、可晝夜工作、受天氣影響較小等優(yōu)點因而得到廣泛應(yīng)用。紅外攝像機(jī)是應(yīng)用在夜間，通過紅外光源發(fā)出人們?nèi)庋劭床坏降募t外光線去照射被拍攝的物體，然后感光芯片接收被攝物反射的紅外光形成圖像的設(shè)備，所以紅外攝像機(jī)可拍攝到黑暗環(huán)境下、白天明亮處但肉眼看不到的影像。也因此不論軍用或民用范圍，紅外攝像機(jī)都廣泛應(yīng)用在了安防、監(jiān)控等領(lǐng)域中。紅外系統(tǒng)分為近紅外和遠(yuǎn)紅外系統(tǒng)。除夜視監(jiān)控應(yīng)用，近紅外攝像機(jī)還可用于人眼虹膜識別。人眼虹膜能夠反射特定波段的近紅外光，通過增透虹膜反射的紅外光線成像，結(jié)合識別算法，可以使得虹膜攝像設(shè)備在白天即使人帶著眼鏡也能進(jìn)行識別。以往的近紅外鏡頭采用玻璃球面鏡片組成，但球面鏡頭的光學(xué)畸變改善在一定程度上被限制，因此非球面鏡頭成為主流。然而新的問題又導(dǎo)致了近紅外鏡頭無法規(guī)模量產(chǎn)，那就是玻璃非球面鏡頭制造成本過于高昂。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提出了一種近紅外光學(xué)鏡頭組，該種結(jié)構(gòu)的鏡頭組具有較好的紅外光成像性能。同時通過采用塑膠鏡片與玻璃鏡片搭配或是全塑膠鏡片組成光學(xué)鏡頭組，從而降低近紅外光學(xué)鏡頭組的生產(chǎn)成本。本專利技術(shù)披露的近紅外光學(xué)鏡頭組針對性增強(qiáng)近紅外光波段的成像效果，可用于夜視監(jiān)控、人眼虹膜識別等，降低的成本優(yōu)勢有助于這些應(yīng)用的發(fā)展。本專利技術(shù)披露的近紅外光學(xué)鏡頭組結(jié)構(gòu)，其特征在于：沿光軸從物面?zhèn)戎料衩鎮(zhèn)纫来伟ǖ谝煌哥R、第二透鏡、第三透鏡；其中一孔徑光闌置于物面?zhèn)扰c第二透鏡之間；第一透鏡具有正折光力，且其物面為凸表面，材料為塑膠或玻璃；第二透鏡具有負(fù)折光力，且其物面為凹表面，材料為塑膠或玻璃；第三透鏡具有正折光力，且其物面為凹表面、像面為凸表面，材料為塑膠；近紅外光學(xué)鏡頭組滿足成像光學(xué)波長范圍包括790nm～880nm。進(jìn)一步的，所述近紅外光學(xué)鏡頭組滿足：TTL≤4.5mm；其中，TTL是所述近紅外光學(xué)鏡頭組的總高。進(jìn)一步的，所述近紅外光學(xué)鏡頭組滿足：f＞4.2mm；其中，f是所述近紅外光學(xué)鏡頭組的有效焦距。進(jìn)一步的，所述近紅外光學(xué)鏡頭組滿足：RImin＞0.70；其中，RImin是所述近紅外光學(xué)鏡頭組的最小歸一化相對照度值。進(jìn)一步的，所述近紅外光學(xué)鏡頭組滿足：FOV＜45°；其中，F(xiàn)OV是所述近紅外光學(xué)鏡頭組的系統(tǒng)視場角。進(jìn)一步的，所述近紅外光學(xué)鏡頭組滿足：FNO≤3.5；其中，F(xiàn)NO是所述近紅外光學(xué)鏡頭組的光圈數(shù)值。進(jìn)一步的，所述近紅外光學(xué)鏡頭組可采用近紅外光學(xué)增透薄膜。其采用的增透膜增透的光波段包括770nm-900nm波段。選擇不同的參數(shù)來優(yōu)化，如總高、焦距、視場角、光圈等，本專利技術(shù)披露的鏡頭組可以基于基本結(jié)構(gòu)實現(xiàn)微型化，更大進(jìn)光量及放大率等特化，從而滿足特殊應(yīng)用的需求。附圖說明圖1為本專利技術(shù)第一個實施例的近紅外光學(xué)鏡頭組結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本專利技術(shù)第一個實施例的近紅外光學(xué)鏡頭組場曲和畸變曲線示意圖圖3為本專利技術(shù)第一個實施例的近紅外光學(xué)鏡頭組MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))曲線評價示意圖圖4為本專利技術(shù)第一個實施例的近紅外光學(xué)鏡頭組結(jié)構(gòu)的歸一化相對照度示意圖圖5為本專利技術(shù)第二個實施例的近紅外光學(xué)鏡頭組結(jié)構(gòu)示意圖圖6為本專利技術(shù)第二個實施例的近紅外光學(xué)鏡頭組場曲和畸變曲線示意圖圖7為本專利技術(shù)第二個實施例的近紅外光學(xué)鏡頭組MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))曲線評價示意圖圖8為本專利技術(shù)第二個實施例的近紅外光學(xué)鏡頭組結(jié)構(gòu)的歸一化相對照度示意圖圖9為本專利技術(shù)第二個實施例的近紅外光學(xué)鏡頭組在可見光光源下的MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))曲線評價示意圖具體實施方式本專利技術(shù)披露的一種近紅外光學(xué)鏡頭組結(jié)構(gòu)如下：沿光軸從物面?zhèn)戎料衩鎮(zhèn)纫来伟ǖ谝煌哥R、第二透鏡、第三透鏡；其中一孔徑光闌置于物面?zhèn)扰c第二透鏡之間。這里孔徑光闌的位置決定鏡頭組的進(jìn)光量和景深，應(yīng)用中可以通過調(diào)整其位置來達(dá)到客戶需求。所述第一透鏡具有正折光力，且其物面為凸表面，此設(shè)計可保證足夠的進(jìn)光量。所述第二透鏡具有負(fù)折光力，可以起到平衡鏡頭組的折光力的作用，從而減小場曲。第二透鏡物面為凹表面，能夠控制鏡頭組內(nèi)光線的發(fā)散性。第一透鏡和第二透鏡材料可以為塑膠或玻璃，采用塑膠材料時可以降低鏡頭組成本。非球面的設(shè)計可以矯正像散和球差。所述第三透鏡具有正折光力，且其物面為凹表面、像面為凸表面，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以矯正高級像差，延長焦距。材料使用塑膠，使得非球面成型更容易。所述近紅外光學(xué)鏡頭組的成像光學(xué)波長控制在一定范圍內(nèi)，如790nm～880nm，才能配合光源實現(xiàn)夜視監(jiān)控等功能。具體的，當(dāng)所述近紅外光學(xué)鏡頭組滿足關(guān)系式TTL≤4.5mm時，鏡頭組體積越小，自由度更高，可以應(yīng)用于便攜設(shè)備中。近紅外光學(xué)鏡頭組滿足以下關(guān)系式：f＞4.2mm。此時，鏡頭組的放大率更能符合虹膜識別應(yīng)用需求。當(dāng)滿足關(guān)系式RImin＞0.70時，所述近紅外光學(xué)鏡頭組相對照度表現(xiàn)能夠充分利用到光源的能量，保證邊緣成像區(qū)域的像質(zhì)。所述近紅外光學(xué)鏡頭組滿足關(guān)系式：FOV＜45°，此時，鏡頭組成像像素利用率提高，可協(xié)助降低后端算法應(yīng)用的調(diào)整難度，提高運算速率，體驗感提升。近紅外光學(xué)鏡頭組滿足關(guān)系式：FNO≤3.5；此時，鏡頭組的進(jìn)光量和景深更平衡，適合于夜視監(jiān)控和虹膜識別應(yīng)用需求。所述近紅外光學(xué)鏡頭組還可采用近紅外光學(xué)增透薄膜，增透膜增透光波段為770nm-900nm，此時鏡頭組可省去濾光片，作為一個“雙通道”器件使用。本專利技術(shù)披露的近紅外光學(xué)鏡頭組結(jié)構(gòu)中，透鏡的透鏡面可采用球面設(shè)計和非球面設(shè)計。采用非球面設(shè)計時，非球面系數(shù)可由但不僅限于下列非球面特性方程定義：其中，X是在非球面上距離光軸距離為Y的點到子午面在非球面上的頂點之間的相對距離，Y是非球面曲點到光軸的距離，R代表了透鏡表面的曲率半徑，k代表了圓錐系數(shù)，Ai代表了每個透鏡面第i階非球面系數(shù)。在實施例中，i可以是2,4,6,8,10,12,14但不局限于該范圍。根據(jù)上述實施方式，以下給出具體的實施例，配合附圖作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但是本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)不僅限于以下實施例。圖1給出了本專利技術(shù)第一個實施例的紅外光學(xué)鏡頭組光學(xué)結(jié)構(gòu)示意圖，沿光軸從物面?zhèn)鹊较衩鎮(zhèn)纫来螢榈谝煌哥R11、孔徑光闌10、第二透鏡12、第三透鏡13、紅外濾光片G以及成像面14，其中，第二透鏡12為玻璃材質(zhì)，第一透鏡11、第三透鏡13為塑膠材質(zhì)。其中第一透鏡11具有正折光力，且其物面101為凸表面，像面102為平面。第二透鏡12具有負(fù)折光力，且其物面103在為凹表面，像面104在近軸區(qū)域為平面。第三透鏡13具有負(fù)折光力，且其物面105為凹表面，像面106為凸表面。C為鏡頭組光學(xué)性能主光線。紅外濾光片G為紅外帶通濾光片，可降低或濾除可見光和遠(yuǎn)紅外光等其他光波，增透近紅外光波，使成像面能夠接收到更強(qiáng)的光信號。圖2為第一個實施例的紅外光學(xué)鏡頭組的場曲和畸變圖。場曲圖中的縱坐標(biāo)為像高Y，橫坐標(biāo)偏移量越小說明鏡頭組光學(xué)性能之一的場曲表現(xiàn)越好。畸變圖中的縱坐標(biāo)為像高Y，橫坐標(biāo)為畸變值，合格的光學(xué)系統(tǒng)其畸變應(yīng)小于2％。本實施例畸變最大值為1.1％，符合需求。圖3為第一個實施例的紅外光學(xué)鏡頭組的MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))曲線，該圖反映了鏡頭組在特定光波長范圍內(nèi)解析力的優(yōu)劣。MTF曲線越平滑、數(shù)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種近紅外光學(xué)鏡頭組，其特征在于：沿光軸從物面?zhèn)戎料衩鎮(zhèn)纫来伟ǖ谝煌哥R、第二透鏡、第三透鏡；其中一孔徑光闌置于物面?zhèn)扰c第二透鏡之間；所述第一透鏡具有正折光力，且其物面為凸表面，材料為塑膠或玻璃；所述第二透鏡具有負(fù)折光力，且其物面為凹表面，材料為塑膠或玻璃；所述第三透鏡具有正折光力，且其物面為凹表面、像面為凸表面，材料為塑膠；所述近紅外光學(xué)鏡頭組滿足成像光學(xué)波長范圍包括790nm~880nm。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種近紅外光學(xué)鏡頭組，其特征在于：沿光軸從物面?zhèn)戎料衩鎮(zhèn)纫来伟ǖ谝煌哥R、第二透鏡、第三透鏡；其中一孔徑光闌置于物面?zhèn)扰c第二透鏡之間；所述第一透鏡具有正折光力，且其物面為凸表面，材料為塑膠或玻璃；所述第二透鏡具有負(fù)折光力，且其物面為凹表面，材料為塑膠或玻璃；所述第三透鏡具有正折光力，且其物面為凹表面、像面為凸表面，材料為塑膠；所述近紅外光學(xué)鏡頭組滿足成像光學(xué)波長范圍包括790nm~880nm;f＞4.2mm,其中，f是所述近紅外光學(xué)鏡頭組的有效焦距；其中，所述第一透鏡和所述第二透鏡于光軸上的間距為0.13mm，所述第二透鏡和所述第三透鏡之間于光軸上的間距為1.987mm；或者所述第一透鏡和所述第二透鏡于光軸上的間距為0.15mm，所述第二透鏡和所述第三透鏡之間于光軸上的間距為2.489mm；所述第三透鏡的物面曲率半徑為-1.422mm，所述第三透鏡的像面曲率半徑為-2.520mm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫鋒青，楊帆，
申請(專利權(quán))人：廈門頡軒光電有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：福建;35
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