红外成像镜头及成像设备转让专利
申请号 : CN202110867848.4
文献号 : CN113311572B
文献日 : 2021-10-08
发明人 : 梁流峰 , 鲍宇旻 , 曾吉勇
申请人 : 江西联创电子有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种红外成像镜头,其特征在于,所述红外成像镜头中透镜的数量为5片,沿光轴从物侧到成像面依次包括具有负光焦度的第一群组、光阑、具有正光焦度的第二群组;
所述第一群组中透镜的数量为2片,从物侧到成像面依次包括:具有负光焦度的第一透镜,所述第一透镜的物侧面在近轴处为凹面,所述第一透镜的像侧面为凹面;具有正光焦度的第二透镜,所述第二透镜的物侧面为凸面,所述第二透镜的像侧面为凹面;
所述第二群组中透镜的数量为3片,从物侧到成像面依次包括:具有正光焦度的第三透镜,所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面;具有正光焦度的第四透镜,所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面;具有正光焦度的第五透镜,所述第五透镜的物侧面为凸面;
其中,所述第一透镜为玻璃非球面镜片,所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜均为玻璃球面镜片;
所述红外成像镜头满足以下条件式:
0.05
其中,ENPD表示所述红外成像镜头的入瞳直径,TTL表示所述红外成像镜头的光学总长。
2.根据权利要求1所述的红外成像镜头,其特征在于,所述红外成像镜头满足以下条件式:
2.6
1.4mm/rad
其中,f表示所述红外成像镜头的有效焦距,IH表示所述红外成像镜头的最大真实半像高,θ表示所述红外成像镜头的最大半视场角。
3.根据权利要求1所述的红外成像镜头,其特征在于,所述红外成像镜头满足以下条件式:
0.16
其中,TTL表示所述红外成像镜头的光学总长,BFL表示所述红外成像镜头的光学后焦。
4.根据权利要求1所述的红外成像镜头,其特征在于,所述红外成像镜头满足以下条件式:
‑1.55<φI/φII<‑1.2;
其中,φI表示所述第一群组的光焦度,φII表示所述第二群组的光焦度。
5.根据权利要求1所述的红外成像镜头,其特征在于,所述红外成像镜头满足以下条件式:
‑1.3
2 2
‑40 mm
‑12
其中,f1表示所述第一透镜的有效焦距,f表示所述红外成像镜头的有效焦距,R1表示所述第一透镜的物侧面的曲率半径,R2表示所述第一透镜的像侧面的曲率半径。
6.根据权利要求1所述的红外成像镜头,其特征在于,所述红外成像镜头满足以下条件式:
0<φ2/φ<0.20;
0.3<φ3/φ<0.55;
0.24<φ4/φ<0.35;
0.15<φ5/φ<0.20;
其中,φ2表示所述第二透镜的光焦度,φ3表示所述第三透镜的光焦度,φ4表示所述第四透镜的光焦度,φ5表示所述第五透镜的光焦度,φ表示所述红外成像镜头的光焦度。
7.根据权利要求1所述的红外成像镜头,其特征在于,所述红外成像镜头满足以下条件式:
0.2
0.2< (T3+T4+T5)/TTL<0.4;
0.45
其中,TTL表示所述红外成像镜头的光学总长,T2、T3、T4和T5分别表示所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜的中心厚度,T12表示所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的空气间隔,T45表示所述第四透镜与所述第五透镜在光轴上的空气间隔。
8.根据权利要求1所述的红外成像镜头,其特征在于,所述红外成像镜头适用光谱范围为900nm 980nm。
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9.根据权利要求1所述的红外成像镜头,其特征在于,所述红外成像镜头满足以下条件式:
‑6 ‑6
5×10 /℃<(dn/dt)3+(dn/dt)4< 10×10 /℃;
其中,(dn/dt)3表示所述第三透镜的材料折射率温度系数,(dn/dt)4表示所述第四透镜的材料折射率温度系数。
10.根据权利要求1所述的红外成像镜头,其特征在于,所述第五透镜的像侧面为凸面或凹面。
11.一种成像设备,其特征在于,包括如权利要求1‑10任一项所述的红外成像镜头及成像元件,所述成像元件用于将所述红外成像镜头形成的光学图像转换为电信号。
说明书 :
红外成像镜头及成像设备
技术领域
背景技术
加强,以及国内外关于DMS相关法令的不断完善,在汽车中配备DMS摄像头的数目急速增长。
与此同时,在手机中广泛应用的ToF(Time‑of‑Flight,飞行时间技术)镜头是利用红外光测
量距离深度数据进行成像,在深度测量、人脸识别、运动捕捉等方面具有独特的优势,是一
种准确又安全的识别模式,十分适合应用于DMS中。
提出了更高的要求,不仅需要具有较强的环境适应性,以保证镜头在高低温环境下也能保
持较好的解像力,还需要具有较大的光圈以及超广的视角,以更好更全面的捕捉驾驶员的
面部信息以及驾驶行为。然而市面上的红外成像镜头,大多存在温漂大、通光孔径小、视场
角小等缺点,难以满足DMS的使用需求。
发明内容
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次包括:具有负光焦度的第一透镜,所述第一透镜的物侧面在近轴处为凹面,所述第一透镜
的像侧面为凹面;具有正光焦度的第二透镜,所述第二透镜的物侧面为凸面,所述第二透镜
的像侧面为凹面;所述第二群组从物侧到成像面依次包括:具有正光焦度的第三透镜,所述
第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面;具有正光焦度的第四透镜,所述第四透镜的物侧面
和像侧面均为凸面;具有正光焦度的第五透镜,所述第五透镜的物侧面为凸面;其中,所述
第一透镜为玻璃非球面镜片,所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜
均为玻璃球面镜片。
镜头在900nm 980nm的红外波段内清晰成像,同时具有超过140°的大视场角,能够收集较大
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范围内的红外光线;由于采用全玻璃镜片,使镜头具有良好的热稳定性能,能够有效补偿温
度变化引起的焦点偏移;由于非球面镜片加工技术精度的提升,使得负光焦度集中在第一
透镜上不会造成过大的敏感度,通过合理设置第一透镜的光焦度及面型,使得镜头具有不
大于1.5的超大光圈,从而在明暗环境下都具有高清的成像性能;由于光阑前后透镜组的光
焦度及各镜片面型位置设置合理,使镜头的像差矫正良好,从而具有高清的解像力。
附图说明
具体实施方式
同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本
发明的公开内容更加透彻全面。
施例的目的,不是旨在于限制本发明。在说明书全文中,相同的附图标号指代相同的元件。
述第二透镜的物侧面为凸面,所述第二透镜的像侧面为凹面;
面均为凸面;具有正光焦度的第五透镜,所述第五透镜的物侧面为凸面,所述第五透镜的像
侧面为凸面或凹面;
镜头的光学畸变和f‑θ畸变,满足上述条件式可以有效改善镜头的畸变。
装难度;同时使该镜头具有较小的光学总长,实现产品的小型化。
相对照度。
φI/φII的值超过下限时,会导致前后透镜组正负光焦度的差异过大,不利于场曲的校正。
至(8),通过控制第一透镜的焦距及面型结构,可以增大光线通过第一透镜后的发散角,扩
大光束的口径,使得镜头具有不大于1.5的大孔径效果;若R1×R2的值超过上限,则光线发
散角过小,无法实现大孔径效果;若R1×R2的值超过下限,则光线发散角过大,不利于减小
镜头口径,增大镜头组装难度。
式(9),可以有效减小经过第一透镜光线的出射角度,使得通过第二透镜后的出射光线与光
轴夹角减小,出射光线平缓向后续透镜过渡,以便于后续光学系统矫正光学像差。满足上述
条件式(10)和(11),可以使第三透镜和第四透镜合理分担镜头的正光焦度,减小单个镜片
敏感度,提高组装良率。满足上述条件式(12)时,可有效矫正镜头的像散,提升镜头的解析
力。条件式(6)、(9)至(12)表明所述红外成像镜头通过第一负光焦度透镜以及后四片正光
焦度透镜的合理搭配,不仅可以增大镜头的相对照度,还可以使光线平稳过渡至像面,减少
像差,提高成像质量。
间隔,T45表示第四透镜与第五透镜在光轴上的空气间隔。满足上述条件式(13)至(15),能
够合理设置各透镜的厚度及各透镜间的空气间隔,减小各透镜间空气间隔的敏感度,提高
组装良率。
ToF镜头的成像特性,实现在特定的红外波段的动态识别及画面捕捉。
数,可以保证所述镜头在‑40℃ +125℃环境中焦点偏移小,具有稳定的成像性能。
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表。下述实施例仅为本发明的较佳实施方式,但本发明的实施方式并不仅仅受下述实施例
的限制,其他的任何未背离本发明创新点所作的改变、替代、组合或简化,都应视为等效的
置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
二阶曲面系数。
具有正光焦度的第二群组II以及滤光片G1。
镜的物侧面S3为凸面,第二透镜的像侧面S4为凹面;
面S8均为凸面;具有正光焦度的第五透镜L5,第五透镜的物侧面S9和像侧面S10均为凸面。
好的矫正。
MTF在50lp/mm时达到88%,边缘视场MTF在50lp/mm达到63%。说明该镜头在工作波段内具有
高清的解像力。
于,本实施例中的光学成像镜头的各透镜的曲率半径、厚度、材料选择不同,具体各个透镜
的相关参数如表3所示。
好的矫正。
MTF在50lp/mm时达到90%,边缘视场MTF在50lp/mm达到63%。说明该镜头在工作波段内具有
高清的解像力。
于,本实施例中红外成像镜头300的第五透镜的像侧面S10为凹面,以及各透镜的曲率半径、
厚度,材料选择也不同,具体各个透镜的相关参数如表5所示。
好的矫正。
的MTF在50lp/mm时达到80%,边缘视场MTF在50lp/mm达到58%。说明该镜头在工作波段内具
有高清的解像力。
实施例中红外成像镜头400的第五透镜的像侧面S10为凹面,以及各透镜的曲率半径、厚度,
材料选择也不同,具体各个透镜的相关参数如表7所示。
好的矫正。
的MTF在50lp/mm时达到78%,边缘视场MTF在50lp/mm达到60%。说明该镜头在工作波段内具
有高清的解像力。
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集,将大角度的光线转为平缓的光线入射至光学系统,便于对场曲的校正;当光阑前、后透
镜组的光焦度比例在特定范围时,可有效矫正镜头的场曲,提高解像力。
面设计,大大减少了镜片的使用数目,实现了镜头的小型化。
510可以是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor,互补性金属氧化物半导体)
图像传感器,还可以是CCD(Charge Coupled Device,电荷耦合器件)图像传感器。
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镜头100的成像设备500也具有通光孔径大、视场角大、在‑40℃ +105℃温度中光学性能稳
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定的优点。
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何
的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保
护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。