CN110531505B - 红外光学成像镜头及成像设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种红外光学成像镜头及成像设备，沿光轴从物侧到成像面依次包括：光阑；具有正光焦度的第一透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有正光焦度的第二透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；具有负光焦度的第三透镜，其物侧面在近光轴处为凸面，像侧面在近光轴处为凹面；以及滤光片；红外光学成像镜头满足条件式：3.0＜f＜4.0，‑3.5×10‑6/℃<(dn/dt)2<8.5×10‑6/℃；‑1.0×10‑6/℃<(dn/dt)3<8.5×10‑6/℃。本发明提供的红外光学成像镜头采用三片玻璃镜片设计，通过玻璃球面与非球面镜片的合理搭配以及光焦度的合理组合，实现镜头的小型化，镜头在经过超过230℃高温烘烤后，仍可清晰成像，同时能满足红外光学成像特性以及高成像品质的摄像需求。

Description

红外光学成像镜头及成像设备
技术领域
本发明涉及透镜成像技术领域，特别涉及一种红外光学成像镜头及成像设备。
背景技术
根据行业相关数据表明，80%的道路安全事故直接或间接由驾驶员的危险驾驶导致，因此，如果可以对驾驶员的驾驶行为进行实时检测与提醒，那么就可以有效地降低交通事故的发生概率。
DMS（Driver Monitor System，驾驶员监控***）是利用DMS摄像头获取的图像，通过视觉跟踪、目标检测、动作识别等技术对驾驶员的驾驶行为及生理状态进行检测，当驾驶员发生疲劳、分心、打电话、抽烟、未系安全带等危险情况时在***设定时间内报警以避免事故发生。DMS***能有效地规范驾驶员的驾驶行为、减少人为失误导致的事故，为驾乘安全保驾护航。
一方面，在利用DMS摄像头对驾驶员的的驾驶行为及面部信息进行检测时，需要选择合适的光源。为了减弱环境光对成像的影响，主动光源的强度需要高于环境光，但是强光会对人眼产生干扰，降低用户舒适度，因此，主动光源的波长最好位于不可见波段，如红外光、紫外光等。长期照射紫外光容易对人的皮肤和眼睛造成永久性伤害，中远红外光波段成像会损失物体表面的大多数信息，一般不用于物体成像，因此，近红外光波段成为DMS***最好的选择，也即应用在DMS***中的摄像头需要在近红外波段具有良好的成像能力。
另一方面，随着光电元器件日趋小型化，回流焊工艺被广泛应用在DMS***中实现光电元器件与线路板的粘接，这种回流焊工艺要求光电元器件经过至少230℃以上的高温，这就要求应用在DMS***中的摄像头在经过230℃以上的高温烘烤后，仍可清晰成像，才能满足需求。
然而，在现有技术中，满足这种需求的光学镜头一般采用全玻璃球面镜片，但这样导致镜头的体积增大，或者采用塑胶镜片虽能可以减小镜头体积，但由于塑胶材料特性，当环境温度在130℃以上时会发生软化变形现象，导致镜头在经过至少230℃以上的高温回流焊工艺后易出现镜头性能失效的情况。
发明内容
基于此，本发明的目的在于提供一种小型化、耐高温以及成像质量高的红外光学成像镜头及成像设备。
本发明实施例通过以下技术方案来实现上述目的：
第一方面，本发明提供了一种红外光学成像镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：光阑；具有正光焦度的第一透镜，第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；具有正光焦度的第二透镜，第二透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；具有负光焦度的第三透镜，第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面，像侧面在近光轴处为凹面；以及滤光片；其中，第一透镜为玻璃镜片，第二透镜和第三透镜均为玻璃非球面镜片，且第一透镜、第二透镜以及第三透镜的光学中心均位于同一直线上，红外光学成像镜头满足条件式：3.0＜f＜4.0，-3.5×10-6/℃<(dn/dt)2<8.5×10-6/℃；-1.0×10-6/℃<(dn/dt)3<8.5×10-6/℃；其中，f表示红外光学成像镜头的焦距，(dn/dt)2表示第二透镜的材料折射率温度系数，(dn/dt)3表示第三透镜的材料折射率温度系数。
第二方面，本发明还提供一种成像设备，包括第一方面提供的红外光学成像镜头及成像元件，成像元件用于将红外光学成像镜头形成的光学图像转换为电信号。
相较现有技术，本发明提供的光学成像镜头的光阑的作用为限制通光口径，将光阑设置于第一透镜之前，可使入瞳位置前移，使光阑对畸变的影响为零；第一透镜主要用于光线的收集，第二透镜主要用于场曲以及像散的矫正，第三透镜主要用于像散和畸变等像差的矫正，同时，用于实现对光线出射角的控制；非球面镜片的使用可以有效地矫正球差，同时，可减小光学总长，减小镜头的体积，以及实现镜头的小型化；通过选择特殊的玻璃材料可以保证透镜在450℃以下不会出现软化变形现象，可有效地降低镜头对温度的敏感程度，在经过最高环境温度为230~260℃的回流焊工艺前后能够保证镜头的***性能稳定一致，从而提升镜头的解析力在不同温度下的稳定性。同时，第二透镜、第三透镜采用符合条件式（-3.5×10-6/℃<(dn/dt)2<8.5×10-6/℃；-1.0×10-6/℃<(dn/dt)3<8.5×10-6/℃）的特殊玻璃材料，能够保证镜头在红外波段具有良好的成像能力。
本发明提供的红外光学成像镜头采用三片玻璃镜片设计，通过玻璃球面与非球面镜片的合理搭配以及光焦度的合理组合，实现镜头的小型化，而且使镜头在经过超过230℃的高温烘烤后，仍可清晰成像。而且，本发明提供的红外光学成像镜头可在800nm～1100nm（近红外区）波段清晰成像，在近红外光条件下成像质量良好，即能够满足DMS***的红外成像特性以及高成像品质的摄像需求。
本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
图1为本发明第一实施例中红外光学成像镜头的结构示意图；
图2为本发明第一实施例中红外光学成像镜头的场曲曲线图；
图3为本发明第一实施例中红外光学成像镜头的f-θ畸变曲线图；
图4为本发明第一实施例中红外光学成像镜头的轴上点球差曲线图；
图5为本发明第一实施例中红外光学成像镜头的垂轴色差曲线图；
图6为本发明第二实施例中红外光学成像镜头的结构示意图；
图7为本发明第二实施例中红外光学成像镜头的场曲示意图；
图8为本发明第二实施例中红外光学成像镜头的f-θ畸变曲线图；
图9为本发明第二实施例中红外光学成像镜头的轴上点球差曲线图；
图10为本发明第二实施例中红外光学成像镜头的垂轴色差曲线图；
图11为本发明第三实施例中红外光学成像镜头的结构示意图；
图12为本发明第三实施例中红外光学成像镜头的场曲曲线图；
图13为本发明第三实施例中红外光学成像镜头的f-θ畸变曲线图；
图14为本发明第三实施例中红外光学成像镜头的轴上点球差曲线图；
图15为本发明第三实施例中红外光学成像镜头的垂轴色差曲线图；
图16为本发明第四实施例中红外光学成像镜头的结构示意图；
图17为本发明第四实施例中红外光学成像镜头的场曲曲线图；
图18为本发明第四实施例中红外光学成像镜头的f-θ畸变曲线图；
图19为本发明第四实施例中红外光学成像镜头的轴上点球差曲线图；
图20为本发明第四实施例中红外光学成像镜头的的垂轴色差曲线图；
图21为本发明第五实施例中红外光学成像镜头的结构示意图；
图22为本发明第五实施例中红外光学成像镜头的场曲曲线图；
图23为本发明第五实施例中红外光学成像镜头的f-θ畸变曲线图；
图24为本发明第五实施例中红外光学成像镜头的轴上点球差曲线图；
图25为本发明第五实施例中红外光学成像镜头的的垂轴色差曲线图；
图26为本发明第六实施例中红外光学成像镜头的结构示意图；
图27为本发明第六实施例中红外光学成像镜头的场曲曲线图；
图28为本发明第六实施例中红外光学成像镜头的f-θ畸变曲线图；
图29为本发明第六实施例中红外光学成像镜头的轴上点球差曲线图；
图30为本发明第六实施例中红外光学成像镜头的垂轴色差曲线图；
图31为本发明第七实施例中成像设备的结构示意图。
主要元素符号说明
Figure 113113DEST_PATH_IMAGE001
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于更好地理解本发明，下面将结合相关实施例附图对本发明进行进一步地解释。附图中给出了本发明的实施例，但本发明并不仅限于上述的优选实施例。相反，提供这些实施例的目的是为了使本发明的公开面更加得充分。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供一种红外成像镜头，包括沿光轴从物侧到像侧依次设置的光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜以及滤光片；第一透镜为具有正光焦度的玻璃透镜，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜为具有正光焦度的玻璃非球面透镜，其物侧面为凹面，像侧面为凸面；第三透镜为具有负光焦度的玻璃非球面透镜，其物侧面在近光轴处为凸面，像侧面在近光轴处为凹面，且各个透镜的光学中心位于同一直线上；红外光学成像镜头满足条件式：3.0＜f＜4.0，-3.5×10-6/℃<(dn/dt)2<8.5×10-6/℃；-1.0×10-6/℃<(dn/dt)3<8.5×10-6/℃；其中，f表示红外光学成像镜头的焦距，(dn/dt)2表示第二透镜的材料折射率温度系数，(dn/dt)3表示第三透镜的材料折射率温度系数。
其中，光阑的作用为限制通光口径，而本发明中将光阑设置于第一透镜之前，可使入瞳位置前移，使光阑对畸变的影响为零；第一透镜主要用于光线的收集，第二透镜主要用于场曲以及像散的矫正，第三透镜主要用于像散和畸变等像差的矫正，同时用于实现对光线出射角的控制；非球面镜片的使用可以有效地矫正球差，同时可减小光学总长，减小镜头体积，实现镜头的小型化；通过选择特殊的玻璃材料可以保证镜头在450℃以下不会出现软化变形现象，可有效地降低镜头对温度的敏感程度，在经过最高环境温度为230~260℃的回流焊工艺前后能够保证镜头的***性能稳定一致，从而提升镜头的解析力在不同温度下的稳定性。同时，第二透镜、第三透镜采用符合条件式（-3.5×10-6/℃<(dn/dt)2<8.5×10-6/℃；-1.0×10-6/℃<(dn/dt)3<8.5×10-6/℃）的特殊玻璃材料，能够保证镜头在红外波段具有良好的成像能力。
在一些实施方式中，红外光学成像镜头满足条件式：
0.95<IH/(f*tanθ)<1.05； （1）
其中，IH表示红外光学成像镜头的半像高，f表示红外光学成像镜头的焦距，θ表示红外光学成像镜头的半视场角。此条件式（1）反映了实际像高与理想像高的比值。
在一些实施方式中，红外光学成像镜头满足条件式：
0.7＜φ1/φ＜0.95； （2）
其中，φ1表示第一透镜的光焦度，φ表示红外光学成像镜头的光焦度。第一透镜的光焦度与红外光学成像镜头的光焦度的比值在上述条件式（2）范围内，可有效地矫正镜头的像散，提升镜头解析力。
在一些实施方式中，红外光学成像镜头满足条件式：
φ* TL＜1.6； （3）
其中，φ表示红外光学成像镜头的光焦度，TL表示红外光学成像镜头的光学总长。红外光学成像镜头的光焦度与***光学总长在上述条件式（3）范围内，可有效地减小镜头的体积，实现镜头的小型化。
在一些实施方式中，红外光学成像镜头满足条件式：
-2＜φ2/φ3＜-1.1； （4）
其中，φ2表示第二透镜的光焦度，φ3表示第三透镜的光焦度，第二透镜与第三透镜的光焦度比值在上述条件式（4）范围内，可有效地矫正镜头的场曲，提升镜头解析力。
在一些实施方式中，红外光学成像镜头满足条件式：
0.3＜R1/TL＜0.46； （5）
其中，R1表示第一透镜的物侧面曲率半径，TL表示红外光学成像镜头的光学总长。第一透镜的物侧面曲率半径与***光学总长比值在上述条件式（5）范围内，可以有效地提升第一透镜的可加工性，同时易于组装。
在一些实施方式中，红外光学成像镜头满足条件式：
0.1＜(CT2+ET3)-(ET2+CT3)＜0.4； （6）
其中，CT2表示第二透镜的中心厚度，ET2表示第二透镜的边缘厚度，CT3表示第三透镜的中心厚度，ET3表示第三透镜的边缘厚度。满足上述条件式（6），能够合理地配置中心视场与轴外视场在第二透镜和第三透镜之间的光程关系，可以有效地改善***的像散和场曲。
在一些实施方式中，红外光学成像镜头满足条件式：
-2.4<R3/CT2< -1.5， （7）
-1.6<R4/CT2< -1； （8）
其中，R3表示第二透镜的物侧面的曲率半径，R4表示第二透镜的像侧面的曲率半径，CT2表示第二透镜的中心厚度。满足上述条件式（7）和（8），可以使轴外视场的光束在像面处较好地聚焦，不仅对***的像差起到了很好的校正作用，而且能够满足像高的要求。
在一些实施方式中，红外光学成像镜头的适用光谱范围为800nm～1100nm。一般镜头设计波长为435nm~656nm（可见光）波段，没有红外光要求，所以红外解像力会很差，而本发明提供的红外光学成像镜头可在800nm～1100nm（近红外区）波段清晰成像，在近红外光条件下成像质量良好，能够满足DMS***中的红外成像的摄像需求。
在一些实施方式中，本发明还提供一种成像设备，包括上述任意一种实施方式的红外光学成像镜头及成像元件，成像元件用于将红外光学成像镜头形成的光学图像转换为电信号。
本发明各个实施例中非球面镜头的表面形状均满足下列方程：
Figure 38343DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，z表示曲面离开曲面顶点在光轴方向的距离，c表示曲面顶点的曲率，K表示二次曲面系数，h表示光轴到曲面的距离，B、C、D、E和F分别表示四阶、六阶、八阶、十阶和十二阶曲面系数。
在以下各个实施例中，红外光学成像镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径、材料选择部分有所不同，具体不同可参见各实施例的参数表。
第一实施例
本发明第一实施例提供的红外光学成像镜头100结构示意图请参阅图1，该红外光学成像镜头100由三个透镜组成，从物侧到成像面依次包括：光阑ST、第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、滤光片G1以及平板玻璃G2。
第一透镜L1为具有正光焦度的玻璃球面透镜，第一透镜的物侧面S1为凸面，第一透镜的像侧面S2为凹面；
第二透镜L2为具有正光焦度的玻璃非球面透镜，第二透镜的物侧面S3为凹面，第二透镜的像侧面S4为凸面；
第三透镜L3为具有负光焦度的玻璃非球面透镜，第三透镜的物侧面S5在近光轴处为凸面，第三透镜的像侧面S6在近光轴处为凹面。
本实施例提供的红外光学成像镜头100中各个镜片的相关参数如表1所示。
表 1
Figure 324968DEST_PATH_IMAGE003
本实施例的各透镜非球面的参数如表2所示。
表 2
在本实施例中，其场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差分别如图2、图3、图4和图5所示。由图2可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头100的场曲均不超过0.12mm，且同一波长的子午方向和弧矢方向的场曲差值均不超过0.08mm，说明场曲得到了很好地矫正。由图3可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头100的光学畸变的绝对值在全视场小于2%，说明畸变得到了很好地矫正，使拍摄的图像变形很小，无需进行数码畸变矫正。由图4可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头100的轴向色差在视场范围内均在±0.012mm以内；由图5可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头100在波长范围920~960nm的垂轴色差全视场范围内均小于1.0um，波长之间的差值很小，说明该镜头在近红外波段的色差得到了很好地矫正。
第二实施例
本施例提供的红外光学成像镜头200的结构示意图请参阅图6，本实施例中提供的红外光学成像镜头200的结构与第一实施例中的红外光学成像镜头100的结构大抵相同，不同之处在于：本实施例中的光学成像镜头的各透镜的曲率半径、材料选择不同。
本实施例提供的红外光学成像镜头200中各个镜片的相关参数如表3所示。
表 3
Figure 670816DEST_PATH_IMAGE005
本实施例的各透镜非球面的参数如表4所示。
表 4
在本实施例中，其场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差图分别如图7、图8、图9和图10所示。由图7可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头200的场曲均不超过0.12mm，且同一波长的子午方向和弧矢方向的场曲差值均不超过0.08mm，说明场曲得到了很好地矫正。由图8可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头200的光学畸变的绝对值在全视场小于3.5%，说明畸变得到了很好地矫正，使拍摄的图像变形很小，无需进行数码畸变矫正。由图9可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头200的轴向色差在视场范围内均在±0.012mm以内；由图10可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头200在波长范围920~960nm的垂轴色差全视场范围内均小于1.0um，波长之间的差值很小，说明该镜头在近红外波段的色差得到了很好地矫正。
第三实施例
本施例提供的红外光学成像镜头300的结构示意图请参阅图11，本实施例提供的红外光学成像镜头300的结构与第一实施例中的红外光学成像镜头100的结构大抵相同，不同之处在于：本实施例中的红外光学成像镜头300的第三透镜L3的形状不同，以及各透镜的曲率半径、材料选择不同。
本实施例提供的红外光学成像镜头300中各个镜片的相关参数如表5所示。
表 5
本实施例的各透镜非球面的参数如表6所示。
表 6
Figure 355241DEST_PATH_IMAGE008
在本实施例中，其场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差图分别如图12、图13、图14和图15所示。由图12可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头300的场曲均不超过±0.05mm，且同一波长的子午方向和弧矢方向的场曲差值均不超过0.08mm，说明场曲得到了很好地矫正。由图13可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头300的光学畸变的绝对值在全视场小于1%，说明畸变得到了很好地矫正，使拍摄的图像变形很小，无需进行数码畸变矫正。由图14可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头300的轴向色差在视场范围内均在±0.010mm以内；由图15可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头300在波长范围920~960nm的垂轴色差全视场范围内均小于1.5um，波长之间的差值很小，说明该镜头在近红外波段的色差得到了很好地矫正。
第四实施例
本实施例提供的红外光学成像镜头400的结构示意图请参阅图16，本实施例中提供的红外光学成像镜头400的结构与第一实施例中的红外光学成像镜头100的结构大抵相同，不同之处在于：本实施例中的光学成像镜头的各透镜的曲率半径、材料选择不同。
本实施例提供的红外光学成像镜头400中各个镜片的相关参数如表7所示。
表 7
本实施例的各透镜非球面的参数如表8所示。
表 8
Figure 444737DEST_PATH_IMAGE010
在本实施例中，其场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差图分别如图17、图18、图19和图20所示。由图17可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头400的场曲均不超过±0.10mm，且同一波长的子午方向和弧矢方向的场曲差值均不超过0.08mm，说明场曲得到了很好地矫正。由图18可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头400的光学畸变的绝对值在全视场小于3%，说明畸变得到了很好地矫正，使拍摄的图像变形很小，无需进行数码畸变矫正。由图19可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头400的轴向色差在视场范围内均在±0.010mm以内；由图20可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头在波长范围920~960nm的垂轴色差全视场范围内均小于2um，波长之间的差值很小，说明该镜头在近红外波段的色差得到了很好地矫正。
第五实施例
本实施例提供的红外光学成像镜头500的结构示意图请参阅图21，本实施例提供的红外光学成像镜头500的结构与第一实施例中的红外光学成像镜头100的结构大抵相同，不同之处在于：本实施例中的红外学成像镜头500的第一透镜L1为玻璃非球面透镜，以及各透镜的曲率半径、材料选择不同。
本实施提供的红外光学成像镜头500中各个镜片的相关参数如表9所示。
表 9
Figure 10848DEST_PATH_IMAGE011
本实施例的各透镜非球面的参数如表10所示。
表 10
Figure 374833DEST_PATH_IMAGE012
在本实施例中，其场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差分别如图22、图23、图24和图25所示。由图22可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头500的场曲均不超过±0.05mm，且同一波长的子午方向和弧矢方向的场曲差值均不超过0.05mm，说明场曲得到了很好地矫正。由图23可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头500的光学畸变的绝对值在全视场小于2%，说明畸变得到了很好地矫正，使拍摄的图像变形很小，无需进行数码畸变矫正。由图24可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头500的轴向色差在视场范围内均在±0.03mm以内；由图25可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头500在波长范围920~960nm的垂轴色差全视场范围内均小于1um，波长之间的差值很小，说明该镜头在近红外波段的色差得到了很好地矫正。
第六实施例
本实施例提供的红外光学成像镜头600的结构示意图请参阅图26，本实施例中提供的红外光学成像镜头600的结构与第三实施例中的红外光学成像镜头300的结构大抵相同，不同之处在于：本实施例中的光学成像镜头600的第一透镜L1为玻璃非球面透镜，以及各透镜的曲率半径、材料选择不同。
本实施例提供的红外光学成像镜头600中各个镜片的相关参数如表11所示。
表 11
Figure 735407DEST_PATH_IMAGE013
本实施例的各透镜非球面的参数如表12所示。
表 12
Figure 122526DEST_PATH_IMAGE014
在本实施例中，其场曲、畸变、轴向色差和垂轴色差分别如图27、图28、图29和图30所示。由图27可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头600的场曲均不超过±0.05mm，且同一波长的子午方向和弧矢方向的场曲差值均不超过0.05mm，说明场曲得到了很好地矫正。由图28可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头600的光学畸变的绝对值在全视场小于2%，说明畸变得到了很好地矫正，使拍摄的图像变形很小，无需进行数码畸变矫正。由图29可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头600的轴向色差在视场范围内均在±0.035mm以内；由图30可以看出，本实施例提供的红外光学成像镜头600在波长范围920~960nm的垂轴色差全视场范围内均小于1um，波长之间的差值很小，说明该镜头在近红外波段的色差得到了很好地矫正。
表13是上述6个实施例对应的光学特性，主要包括***焦距f、光圈数Fno、视场角2θ和光学总长TL，以及与上述每个条件式对应的数值。
表 13
Figure 492327DEST_PATH_IMAGE015
综合上述各实施例，本发明提供的红外光学成像镜头，均达到了以下的光学指标：（1）光学总长：TL＜5.7mm；（2）适用光谱范围为：800nm～1100nm。
综合上述实施例，本发明所提供的红外光学成像镜头至少具有以下的优点：
（1）本发明提供的红外光学成像镜头采用三片玻璃镜片设计，通过玻璃球面与非球面镜片的合理搭配以及光焦度的合理组合，实现镜头的小型化，而且使镜头在经过超过230℃高温烘烤后，仍可清晰成像且性能稳定，保证了镜头优良的解像力。
（2）一般镜头设计波长为435nm~656nm（可见光）波段，没有红外光要求，所以红外解像力会很差，而本发明提供的红外光学成像镜头可在800nm～1100nm（近红外区）波段清晰成像，在近红外光条件下成像质量良好，能够满足DMS***中的红外成像特性以及高成像品质的摄像需求。
第七实施例
本实施例提供的一种成像设备700的结构示意图请参阅图31，包括上述任一实施例中的红外光学成像镜头（例如红外光学成像镜头100）及成像元件710。成像元件710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。
成像设备700可以是运动相机、车载监控、安防监控摄像头以及其他任意一种形态的装载了红外光学成像镜头的电子设备。
本实施例提供的成像设备700包括红外光学成像镜头100，由于红外光学成像镜头具有小型化，耐高温，在近光条件下成像质量良好的优点，因此，该成像设备700具有体积小、良好的热稳定性，能够满足DMS***的红外成像特性以及高成像品质的摄像需求等优点。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，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。

Claims (8)

1.一种红外光学成像镜头，其特征在于，沿光轴从物侧到成像面依次由光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜以及滤光片组成：
所述第一透镜具有正光焦度，所述第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；
所述第二透镜具有正光焦度，所述第二透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；
所述第三透镜具有负光焦度，所述第三透镜的物侧面在近光轴处为凸面，像侧面在近光轴处为凹面；
其中，所述第一透镜为玻璃镜片，所述第二透镜和所述第三透镜均为玻璃非球面镜片，且所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜的光学中心均位于同一直线上；
所述红外光学成像镜头满足条件式：
3.0mm＜f＜4.0mm；-3.5×10-6/℃< (dn/dt)2 < 8.5×10-6/℃；-1.0×10-6/℃< (dn/dt)3< 8.5×10-6/℃；φ* TL＜1.6；0.95<IH/(f*tanθ)<1.05；
其中，f表示所述红外光学成像镜头的焦距，(dn/dt)2表示所述第二透镜的材料折射率温度系数，(dn/dt)3表示所述第三透镜的材料折射率温度系数；其中，φ表示所述红外光学成像镜头的光焦度，TL表示所述红外光学成像镜头的光学总长；IH表示所述红外光学成像镜头的半像高，f表示所述红外光学成像镜头的焦距，θ表示所述红外光学成像镜头的半视场角。
2.根据权利要求1所述的红外光学成像镜头，其特征在于，所述红外光学成像镜头满足条件式：
0.7＜φ1/φ＜0.95；
其中，φ1表示所述第一透镜的光焦度，φ表示所述红外光学成像镜头的光焦度。
3.根据权利要求1所述的红外光学成像镜头，其特征在于，所述红外光学成像镜头满足条件式：
-2＜φ2/φ3＜-1.1；
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。
4.根据权利要求1所述的红外光学成像镜头，其特征在于，所述红外光学成像镜头满足条件式：
0.3＜R1/TL＜0.46；
其中，R1表示所述第一透镜的物侧面的曲率半径，TL表示所述红外光学成像镜头的光学总长。
5.根据权利要求1所述的红外光学成像镜头，其特征在于，所述红外光学成像镜头满足条件式：
0.1mm＜(CT2+ET3)-(ET2+CT3)＜0.4mm；
其中，CT2表示所述第二透镜的中心厚度，ET2表示所述第二透镜的边缘厚度，CT3表示所述第三透镜的中心厚度，ET3表示所述第三透镜的边缘厚度。
6.根据权利要求1所述的红外光学成像镜头，其特征在于，所述红外光学成像镜头满足条件式：
-2.4<R3/CT2< -1.5；
-1.6<R4/CT2< -1；
其中，R3表示所述第二透镜的物侧面的曲率半径，R4表示所述第二透镜的像侧面的曲率半径，CT2表示所述第二透镜的中心厚度。
7.根据权利要求1所述的红外光学成像镜头，其特征在于，所述红外光学成像镜头的适用光谱范围为800nm～1100nm。
8.一种成像设备，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的红外光学成像镜头及成像元件，所述成像元件用于将所述红外光学成像镜头形成的光学图像转换为电信号。
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Denomination of invention: Infrared optical imaging lenses and imaging equipment

Effective date of registration: 20230713

Granted publication date: 20200228

Pledgee: Ganjiang New Area Sub branch of Bank of Beijing Co.,Ltd.

Pledgor: JIANGXI LIANCHUANG ELECTRONIC Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980048374