一种用于红外相机的定焦镜头制造技术

本发明专利技术涉及红外相机技术领域，公开了一种用于红外相机的定焦镜头，包括依次设于同一光轴上的第一单正非球面透镜、第二单负球面透镜、第三单正非球面透镜和第四单正球面透镜，以及设于第二单负球面透镜和第三单正非球面透镜之间的光阑，所述第一单正非球面透镜和第三单正非球面透镜均采用十阶正非球面透镜，第一单正非球面透镜、第二单负球面透镜、第三单正非球面透镜和第四单正球面透镜均采用锗材料。本发明专利技术中的第一单正非球面透镜和第三单正非球面透镜采用十阶的非球面参数设计，并且第一单正非球面透镜、第二单负球面透镜、第三单正非球面透镜和第四单正球面透镜全部使用锗材料，不仅结构简单，制作方便，而且提高了成像效果，降低了加工难度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于红外相机的定焦镜头
本专利技术涉及红外相机
，更具体的说，特别涉及一种用于红外相机的定焦镜头。
技术介绍
在医疗、工业、红外监控和消防等领域，经常利用红外相机对10000nm左右波长的远红外线进行成像。作为以往的用于红外相机的定焦镜头，大多采用制冷型红外探测器，但随着非制冷红外探测器的广泛使用，有必要设计一种小F值、大相对孔径的用于红外相机的定焦镜头。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、制作方便、成像效果好、制作成本低，能够通过红外线形成清晰的成像来适当的使用于红外热成像仪、监视照相机的外部聚焦式单焦点的用于红外相机的定焦镜头，该定焦镜头适用于波长范围8000nm～14000nm的红外线。本专利技术为了解决以上提出的问题，该系统采用四片式近似对称结构，并在中间设置光阑，镜片均为弯月透镜并加入非球面，材料均采用高折射率的锗材料。镜片采用弯月透镜并形成对称结构可以有效的减少系统的像差，提高成像质量；光阑位置也可以有效的减少系统像差，降低畸变，进一步提高成像质量；加入非球面可以在减少系统像差的同时有效的缩短系统长度，降低成本；材料方面采用高折射率的锗材料，简化系统的同时更容易实现小F值、大相对孔径的要求。本专利技术解决上述问题采用的技术方案为：一种用于红外相机的定焦镜头，包括依次设于同一光轴上的第一单正非球面透镜、第二单负球面透镜、第三单正非球面透镜和第四单正球面透镜，以及设于第二单负球面透镜和第三单正非球面透镜之间的光阑，所述第一单正非球面透镜和第三单正非球面透镜均采用十阶正非球面透镜，并且所述第一单正非球面透镜、第二单负球面透镜、第三单正非球面透镜和第四单正球面透镜均采用锗材料。根据本专利技术的一优选实施例：所述第一单正非球面透镜设有第一镜面和第二镜面，所述第二单负球面透镜设有第三镜面和第四镜面，所述第三单正非球面透镜设有第五镜面和第六镜面，所述第四单正球面透镜设有第七镜面和第八镜面，所述第一镜面和第二镜面为第一单正非球面透镜的物端面和成像端面，所述第三镜面和第四镜面为第二单负球面透镜的物端面和成像端面，所述第五镜面和第六镜面为第三单正非球面透镜的物端面和成像端面，所述第七镜面和第八镜面为第四单正球面透镜的物端面和成像端面，所述第一镜面和第六镜面采用十阶系数的非球面参数设计，并采用双次项的非球面系数。根据本专利技术的一优选实施例：所述定焦镜头满足条件：F/NO.=0.85，f=17mm；其中，F/NO.为镜头的光圈数，f为镜头的有效焦距。根据本专利技术的一优选实施例：所述第一单正非球面透镜的第一镜面和第三单正非球面透镜的第六镜面均为高阶非球面系数。根据本专利技术的一优选实施例：所述第一单正非球面透镜和第三单正非球面透镜的非球面系数满足方程：；其中，为非球面的sag值，Y为透镜面到光轴间的距离，C为曲率，k为圆锥系数。根据本专利技术的一优选实施例：所述第一单正非球面透镜、第二单负球面透镜、第三单正非球面透镜和第四单正球面透镜的材料折射率为4.0043。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术中的第一单正非球面透镜和第三单正非球面透镜采用十阶的非球面参数设计，并且第一单正非球面透镜、第二单负球面透镜、第三单正非球面透镜和第四单正球面透镜全部使用锗材料，不仅结构简单，制作方便，而且提高了成像效果，降低了加工难度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的用于红外相机的定焦镜头在物距为无穷远时的光学截面图。图2为本专利技术的用于红外相机的定焦镜头在物距为无穷远、解像力在20lp/mm时的光学传递函数（MTF）图。图3为本专利技术的用于红外相机的定焦镜头在物距为无穷远时的场曲图和畸变图。图4为本专利技术的用于红外相机的定焦镜头在物距为无穷远时的相对照度图。附图标记说明：1、第一单正非球面透镜，2、第二单负球面透镜，3、第三单正非球面透镜，4、第四单正球面透镜，A、光阑，r1、第一镜面，r2、第二镜面，r3、第三镜面，r4、第四镜面，r5、第五镜面，r6、第六镜面，r7、第七镜面，r8、第八镜面。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。参阅图1所示，本专利技术提供一种用于红外相机的定焦镜头，包括依次设于同一光轴上的第一单正非球面透镜1、第二单负球面透镜2、第三单正非球面透镜3和第四单正球面透镜4，以及设于第二单负球面透镜2和第三单正非球面透镜3之间的光阑A（光阑可以控制进入光学系统的光线并且有效的减少像差，提高成像质量）所述第一单正非球面透镜1和第三单正非球面透镜3均采用十阶正非球面透镜，并采用双次项的非球面系数，有助于提升成像质量，降低镜头长度。并且所述第一单正非球面透镜1、第二单负球面透镜2、第三单正非球面透镜3和第四单正球面透镜4均采用锗材料。本专利技术中的第一单正非球面透镜1设有第一镜面r1和第二镜面r2，所述第二单负球面透镜2设有第三镜面r3和第四镜面r4，所述第三单正非球面透镜3设有第五镜面r5和第六镜面r6，所述第四单正球面透镜4设有第七镜面r7和第八镜面r8，所述第一镜面r1和第二镜面r2为第一单正非球面透镜1的物端面和成像端面，所述第三镜面r3和第四镜面r4为第二单负球面透镜2的物端面和成像端面，所述第五镜面r5和第六镜面r6为第三单正非球面透镜3的物端面和成像端面，所述第七镜面r7和第八镜面r8为第四单正球面透镜4的物端面和成像端面，所述第一镜面r1和第六镜面r6采用十阶系数的非球面参数设计，并采用双次项的非球面系数。本专利技术的定焦镜头采用大光圈而且有效焦距比较短，该定焦镜头满足条件：F/NO.=0.85，f=17mm；其中，F/NO.为镜头的光圈数，f为镜头的有效焦距，可使所拍的图像更加清晰明亮，有更大的视场角。下表1依次举出了本专利技术的用于红外相机的定焦镜头各项透镜的参数值。表1本专利技术中的第一单正非球面透镜1、第三单正非球面透镜3为十阶正非球面透镜，其非球面系数满足以下方程：；其中为非球面的sag值，即非球面的凹陷度，Y为透镜面到光轴间的距离，C为曲率，k为圆锥系数。此非球面的高阶非球面系数依次列于表2中。表2其中，第一镜面r1表示所述第一单正非球面透镜1的物端面，第六镜面r6表示所述第三单正非球面透镜3的像端面，两者均采用为高阶非球面系数。以下表3为本实施例的红外定焦镜头的光学特性规则。表3在表3中，TTL表示从透镜的前端顶点到成像面的距离，此镜头的总长为34.5mm。F值表示有效焦距与孔径光阑大小的比值，一般F值越小，拍摄成像越明亮清晰，此镜头F值为0.85，所成像效果明亮清晰。EFL（有效焦距）表示光学系统的实际有效的焦距大小，此镜头在保证EFL（有效焦距）为17mm较小，F值也较小的情况下，可以获得大视场高成像质量的实拍效果。最大像高表示物体经过光学系统后所成最大像面圆的直径，最大像高为12mm，可以匹配384x288，25μm大小的探测器。请参照图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于红外相机的定焦镜头，其特征在于：包括依次设于同一光轴上的第一单正非球面透镜（1）、第二单负球面透镜（2）、第三单正非球面透镜（3）和第四单正球面透镜（4），以及设于第二单负球面透镜（2）和第三单正非球面透镜（3）之间的光阑（A），所述第一单正非球面透镜（1）和第三单正非球面透镜（3）均采用十阶正非球面透镜，并且所述第一单正非球面透镜（1）、第二单负球面透镜（2）、第三单正非球面透镜（3）和第四单正球面透镜（4）均采用锗材料。

【技术特征摘要】
1.一种用于红外相机的定焦镜头，其特征在于：包括依次设于同一光轴上的第一单正非球面透镜(1)、第二单负球面透镜(2)、第三单正非球面透镜(3)和第四单正球面透镜(4)，以及设于第二单负球面透镜(2)和第三单正非球面透镜(3)之间的光阑(A)，所述第一单正非球面透镜(1)和第三单正非球面透镜(3)均采用十阶正非球面透镜，并且所述第一单正非球面透镜(1)、第二单负球面透镜(2)、第三单正非球面透镜(3)和第四单正球面透镜(4)均采用锗材料；所述第一单正非球面透镜(1)设有第一镜面(r1)和第二镜面(r2)，所述第二单负球面透镜(2)设有第三镜面(r3)和第四镜面(r4)，所述第三单正非球面透镜(3)设有第五镜面(r5)和第六镜面(r6)，所述第四单正球面透镜(4)设有第七镜面(r7)和第八镜面(r8)，所述第一镜面(r1)和第二镜面(r2)为第一单正非球面透镜(1)的物端面和成像端面，所述第三镜面(r3)和第四镜面(r4)为第二单负球面透镜(2)的物端面和成像端面，所述第五镜面(r...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺荣广，黄湘桂，
申请(专利权)人：湖南长步道光学科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43