一種近紅外鏡頭的製作方法
2023-06-04 03:14:21 1
專利名稱：一種近紅外鏡頭的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種近紅外鏡頭，具體的說是涉及一種由四組鏡片組成的大孔徑、廣角、小畸變的近紅外鏡頭。
背景技術：
現有的數碼產品用的光學鏡頭一般都是採用普通的光學鏡頭，視角小，成像質量不高。採用廣角鏡頭可以克服這種缺點，但普通的廣角鏡頭存在的最大問題是物體的成像在經鏡頭的光學作用後，會有影像歪曲的現象，由於過去僅有球面玻璃，為了補正成像的歪曲收差(或稱為桶裝變形，即是成像中越接近邊緣，影像越會有擴張及直線彎曲成弧線的現象)，需要加裝多片新月形負鏡片或新月形正鏡片在鏡頭的前端才能消除這種收差。普通的廣角鏡頭在鏡頭視角80度時，需要8至10片鏡片，在鏡頭視角100度以上，需要10至 12片以上，造成鏡頭太長且重量增加。可見普通的廣角鏡頭，尤其是近紅外廣角鏡頭，結構複雜，另外還存在著相對孔徑一般都比較小的現象。隨著光學塑膠材料的進步及非球面鏡片的製造技術普及化，便有許多小型且輕量化的鏡頭出現。尤其是使用非球面鏡片之後，鏡頭視角80度時，只需要3至4片鏡片，鏡頭視角100度時，僅需要4至5片鏡片，鏡頭視角120度以上時，僅需要5至6片鏡片，可見光學鏡頭正在向小型且輕量化發展。如果鏡頭的鏡片數太少，恐無法提供較佳成像質量。為了保證成像質量，很多專利都提供了 4片鏡片組成的鏡頭，比如在專利號CN200610138436. 2、CN200710111925. 3、 CN200710201438. 6、CN200810305113. 7、CN200910302836. 6 等中。這些鏡頭都採用了第一鏡片為正光焦度的鏡片的結構，其他鏡片在設計上各有不同。但是可以發現，這些鏡頭在廣角方面效果還相對較差，並且圖像失真的問題也無法克服。並且，這些專利並沒有考慮到溫度變化對鏡頭的影響。因為現代光學儀器通常要求能在一個較寬的環境溫度範圍內具有穩定的性能，需要對系統進行消熱差設計。光學系統的消熱差設計是通過一定的補償技術，使光學系統在一個較寬的溫度範圍內保持成像質量不變，通常有三種方法機械主動式、機械被動式和光學被動式。作為光學儀器中最常見的鏡頭，為了實現消熱差，一般也是從以上三種方法入手，但這些方法使得鏡頭結構更加複雜，造成成本升高、鏡頭體積變大等問題，對可攜式的鏡頭的要求是不符合的。
實用新型內容鑑於上述問題，本實用新型的技術目的在於克服現有技術中近紅外鏡頭的缺點， 提供一種具有簡單的鏡片結構，能實現大孔徑、廣角、小畸變的近紅外鏡頭。為了實現上述技術目的，本實用新型通過下面的技術方案實現一種近紅外鏡頭，該鏡頭沿光軸從物方到像方依次包括四組鏡片，第一鏡片為負光焦度的彎月形鏡片，凸面朝向物方，採用非球面；第二鏡片為正或負光焦度的彎月形鏡片，凸面朝向像方；第三鏡片為正光焦度的雙凸形、平凸形或彎月形鏡片，平凸或彎月形時，凸面朝向物方；第四鏡片為正光焦度的鏡片，採用非球面。優選，所述近紅外鏡頭滿足下述的關係式 -0. 5 < f/f 1 IΠ其中|fl|為第一鏡片的焦距的絕對值，|f2|為第二鏡片的焦距的絕對值；(3) f4 > f3其中f3為第三鏡片的焦距，f4為第四鏡片的焦距；(4) 0. 2 < f/f3 < 0. 6其中f3為第三鏡片的焦距，f為整個系統的焦距。通過確定上述焦距關係，可以明顯改善鏡頭的光學性能，諸如大孔徑、廣角、小畸變等。優選，所述近紅外鏡頭還包括光闌，所述光闌位於所述第二鏡片和第三鏡片之間。進一步，所述近紅外鏡頭滿足下述的關係式0 < dn3/dt < 1E-05，-1E-3 < dnl/dt < -5E-5，-1E-3 < dn2/dt < -5E-5其中dnl/dt為第一個鏡片的折射率相對的溫度變化量；其中dn2/dt為第二個鏡片的折射率相對的溫度變化量；其中dn3/dt為第三個鏡片的折射率相對的溫度變化量。優選，所述第三鏡片為玻璃鏡片，所述第一、二和四鏡片為塑料鏡片。優選，所述近紅外鏡頭還包括濾光片，所述濾光片設置在第二鏡片和第三鏡片之間。此外，各鏡片的位置固定。本實用新型採用不同外形的鏡片組合以及利用光焦度分配實現了大孔徑、廣角、 小畸變的功能，可以達到FN090度，畸變<5%。進而，通過對各鏡片的焦距關係限制在特定範圍，可以使光學性能更加優異。進一步地，通過限制dn/dt的關係，可以有效地實現消熱差效果。
通過
以下結合附圖對其示例性實施例進行的描述，本實用新型上述特徵和優點將會變得更加清楚和容易理解。圖1是本實用新型所涉及的近紅外鏡頭的實施例1具體結構示意圖；圖2是本實用新型實施例1中近紅外鏡頭25°C時的軸上色差圖；圖3是本實用新型實施例1中近紅外鏡頭25°C時的像散圖；圖4是本實用新型實施例1中近紅外鏡頭25°C時的畸變圖；圖5是本實用新型實施例1中近紅外鏡頭25°C時的倍率色差圖；圖6是本實用新型實施例1中近紅外鏡頭25°C時的FFT MTF圖；圖7是本實用新型實施例1中近紅外鏡頭5°C時的FFT MTF圖；圖8是本實用新型實施例1中近紅外鏡頭50°C時的FFT MTF圖；圖9是本實用新型實施例2中近紅外鏡頭25°C時的軸上色差圖；[0039]圖10是本實用新型實施圖11是本實用新型實施圖12是本實用新型實施圖13是本實用新型實施圖14是本實用新型實施圖15是本實用新型實施
J 2中近紅外鏡頭25°C時的像散圖； J 2中近紅外鏡頭25 °C時的畸變圖； J 2中近紅外鏡頭25°C時的倍率色差圖； J 2中近紅外鏡頭25°C時的FFT MTF圖； J 2中近紅外鏡頭5°C時的FFT MTF圖； J 2中近紅外鏡頭50°C時的FFT MTF具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細的描述。圖1是本實用新型所涉及的近紅外鏡頭的實施例1的具體結構示意圖。如圖所示，本實用新型的近紅外鏡頭主要由四組鏡片組成，沿光軸從物方到像方依次包括四組鏡片，第一鏡片El為負光焦度的彎月形鏡片，凸面朝向物方，採用非球面；第二鏡片E2為正光焦度的彎月形鏡片，凸面朝向像方；第三鏡片E3為正光焦度的平凸形鏡片，凸面朝向物方；第四鏡片E4為正光焦度的鏡片，採用非球面。此外，在第二鏡片E2和第三鏡片E3之間，還設置有濾光片E5和光闌E6。依靠濾光片E5以及光闌E6的設計，能夠降低整體鏡片的主光線的入射角度，從而比較容易地消除了因為光線的波長偏移而造成的各種亮度問題，提高整體成像的光學品質。並且，所述以上各鏡片的位置是固定的，各鏡片不可移動。進一步地，所述第三鏡片E3為玻璃鏡片，所述第一鏡片E1、第二鏡片E2和第四鏡片E4均為塑料鏡片。通過採用玻塑混合的結構，可以克服消熱差。並且所述鏡片需要滿足下列的表達式dnl/dt = dn2/dt = -1· 022E-4，dn3/dt = 4. 65E-6其中dnl/dt為第一鏡片El的折射率相對的溫度變化量；其中dn2/dt為第二鏡片E2的折射率相對的溫度變化量；其中dn3/dt為第三鏡片E3的折射率相對的溫度變化量。下面參照圖表對上述實用新型的技術效果進行描述，以使得本實用新型的上述特徵和優點更加清楚和容易理解。在具體實施例1中，各個鏡片的焦距如下Π = -9. 06 ；f2 = 31. 46 ；f3 = 8. 69 ；f4 = 11. 21 ；f = 3. 03。沿光軸平行從物方將各個部件依次編號，第一鏡片El的鏡面為Si、S2，第二鏡片 E2的鏡面為S3、S4，濾光片E5的鏡面為S5、S6，光闌的面是S7，第三鏡片E3的鏡面是S8、 S9，第四鏡片E4的鏡面是S10、Sll，晶片保護玻璃E7的鏡面是S12、S13，像面的面為S14。表1、表2列出的是具體實施例1的鏡片的相關參數，包含鏡片面的表面類型、曲率半徑，還有各鏡片的厚度、材料、有效徑以及圓錐係數。系統參數1/3〃感光器件光圈值1. 0表 權利要求1.一種近紅外鏡頭，該鏡頭沿光軸從物方到像方依次包括四組鏡片，第一鏡片為負光焦度的彎月形鏡片，凸面朝向物方，採用非球面；第二鏡片為正或負光焦度的彎月形鏡片， 凸面朝向像方；第三鏡片為正光焦度的雙凸形、平凸形或彎月形鏡片，平凸或彎月形時，凸面朝向物方；第四鏡片為正光焦度的鏡片，採用非球面。
2.根據權利要求1所述的近紅外鏡頭，其特徵在於，所述近紅外鏡頭滿足下述的關係式①-0.5 < f/fl |fl其中Ifil為第一鏡片的焦距的絕對值，|f2|為第二鏡片的焦距的絕對值； f4 > f3其中f3為第三鏡片的焦距，f4為第四鏡片的焦距； ④ 0. 2 < f/f3 < 0. 6其中f3為第三鏡片的焦距，f為整個系統的焦距。
3.根據權利要求1或2所述的近紅外鏡頭，其特徵在於，所述近紅外鏡頭還包括光闌， 所述光闌位於所述第二鏡片和第三鏡片之間。
4.根據權利要求1或2所述的近紅外鏡頭，其特徵在於，所述近紅外鏡頭滿足下述的關係式0 < dn3/dt < 1E-05, -1E-3 < dnl/dt < -5E-5，-1E-3 < dn2/dt < -5E-5 其中dnl/dt為第一個鏡片的折射率相對的溫度變化量； 其中dn2/dt為第二個鏡片的折射率相對的溫度變化量； 其中dn3/dt為第三個鏡片的折射率相對的溫度變化量。
5.根據權利要求1所述的近紅外鏡頭，其特徵在於，所述第三鏡片為玻璃鏡片，所述第一、二和四鏡片為塑料鏡片。
6.根據權利要求1所述的近紅外鏡頭，其特徵在於，所述近紅外鏡頭還包括濾光片，所述濾光片設置在第二鏡片和第三鏡片之間。
7.根據權利要求1所述的近紅外鏡頭，其特徵在於，各鏡片的位置固定。
專利摘要本實用新型公開了一種近紅外鏡頭，該鏡頭沿光軸從物方到像方依次包括四組鏡片，第一鏡片為負光焦度的彎月形鏡片，凸面朝向物方，採用非球面；第二鏡片為正或負光焦度的彎月形鏡片，凸面朝向像方；第三鏡片為正光焦度的雙凸形、平凸形或彎月形鏡片，平凸或彎月形時，凸面朝向物方；第四鏡片為正光焦度的鏡片，採用非球面。通過上述設計，能夠保證在大孔徑、大視場角度下滿足成像品質，並且具有畸變小的技術效果。
文檔編號G02B13/06GK202093231SQ201120218239
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月24日 優先權日2011年6月24日
發明者戴付建, 黃林 申請人:浙江舜宇光學有限公司