本實用新型涉及光學(xué)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種紅外魚眼鏡頭。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有技術(shù)中的魚眼鏡頭，其視場角(通常以FOV表示)一般大于180°，通常達(dá)到220°或230°。一般普通監(jiān)控鏡頭視場角在60°左右，如果需要大范圍監(jiān)控就需要安裝好幾個監(jiān)控鏡頭才能實現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域的覆蓋,導(dǎo)致設(shè)備材料需求量大，成本增加。而魚眼鏡頭由于其視場角度大，可以輕松實現(xiàn)全景監(jiān)控，有效避免“漏監(jiān)”現(xiàn)象，可廣泛應(yīng)用于超市、銀行、商場等機(jī)構(gòu)。另一方面，一般的魚眼鏡頭通常采用3片或者3片以上的鏡片方案，例如中國專利CN201420435434.X中公開的魚眼鏡頭，其中采用了4片鏡片的設(shè)計方案，F(xiàn)數(shù)為2，系統(tǒng)總長超過150mm，因此造成整個魚眼鏡頭體積較大、成本過高等問題，并且現(xiàn)有的魚眼鏡頭的探測器屬于比較老的45微米像元探測器，其分辨率較低、靈敏度較差。技術(shù)實現(xiàn)要素：根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，現(xiàn)提供一種紅外魚眼鏡頭的技術(shù)方案，旨在使得紅外魚眼鏡頭具有較高的分辨率和靈敏度，并可應(yīng)用于管道檢測、防火監(jiān)視以及溫度分布檢測等領(lǐng)域。上述技術(shù)方案具體包括：一種紅外魚眼鏡頭，其中，包括沿所述紅外魚眼鏡頭的光軸由物側(cè)依次排列至像側(cè)的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡以及第五透鏡；所述第一透鏡的凸面朝向所述物側(cè)，且所述第一透鏡具有一負(fù)光焦度；所述第二透鏡的凹面朝向所述物側(cè)，且所述第二透鏡具有一正光焦度；所述第三透鏡的凹面朝向所述物側(cè)，且所述第三透鏡具有一正光焦度；所述第四透鏡的凸面朝向所述物側(cè)，且所述第四透鏡具有一正光焦度；所述第五透鏡的凹面朝向所述物側(cè)，且所述第五透鏡具有一正光焦度；所述紅外魚眼鏡頭的位置設(shè)置符合下述公式：0＜f*(n-1)(FNO*R1)＜1；其中，f用于表示所述紅外魚眼鏡頭的焦距；n用于表示所述第一透鏡所用材料的中心波長折射率；FNO用于表示所述紅外魚眼鏡頭的F數(shù)；R1用于表示所述第一透鏡的凹面的近似曲率半徑。優(yōu)選的，該紅外魚眼鏡頭，其中，所述第一透鏡以及所述第二透鏡的位置設(shè)置符合下述公式：2＜|f(12)/f|＜7；其中，f(12)用于表示所述第一透鏡和所述第二透鏡的組合焦距。優(yōu)選的，該紅外魚眼鏡頭，其中，所述第四透鏡以及所述第五透鏡的位置設(shè)置符合下述公式：2＜|f(45)/f|＜4；其中，f(45)用于表示所述第四透鏡和所述第五透鏡的組合焦距。優(yōu)選的，該紅外魚眼鏡頭，其中，所述第五透鏡的位置設(shè)置符合下述公式：2＜BFL/f＜4；其中，BFL用于表示所述第五透鏡的凸面上最靠近所述像側(cè)的點(diǎn)至所述像側(cè)的成像面的距離。優(yōu)選的，該紅外魚眼鏡頭，其中，所述紅外魚眼鏡頭的鏡頭視角大于180度。優(yōu)選的，該紅外魚眼鏡頭，其中，于所述第二透鏡和所述第三透鏡之間還設(shè)置一光闌。優(yōu)選的，該紅外魚眼鏡頭，其中，所述光闌設(shè)置在所述第三透鏡的凹面的外表面上。優(yōu)選的，該紅外魚眼鏡頭，其中，所述紅外魚眼鏡頭為工作于8-14μm的長波紅外魚眼鏡頭。優(yōu)選的，該紅外魚眼鏡頭，其中，所述第一透鏡的凹面、所述第二透鏡的凸面、所述第四透鏡的凹面以及所述第五透鏡的凸面均為非球面。優(yōu)選的，該紅外魚眼鏡頭，其中，所述第一透鏡和所述第四透鏡分別采用單晶鍺制成。優(yōu)選的，該紅外魚眼鏡頭，其中，所述第二透鏡、所述第三透鏡和所述第五透鏡分別采用硫系玻璃制成。上述技術(shù)方案的有益效果是：提供一種紅外魚眼鏡頭，具有分辨率高、靈敏度高等特點(diǎn)，能夠應(yīng)用于管道檢測、防火監(jiān)視以及溫度分布檢測等領(lǐng)域。附圖說明圖1是本實用新型的較佳的實施例中，一種紅外魚眼鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的較佳的實施例中，應(yīng)用上述紅外魚眼鏡頭的色差曲線示意圖；圖3是本實用新型的較佳的實施例中，應(yīng)用上述紅外魚眼鏡頭的像散曲線示意圖；圖4是本實用新型的較佳的實施例中，應(yīng)用上述紅外魚眼鏡頭的畸變曲線示意圖；圖5是本實用新型的較佳的實施例中，應(yīng)用上述紅外魚眼鏡頭的調(diào)制傳遞函數(shù)(ModulationTransferFunction，MTF)曲線示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明，但不作為本實用新型的限定?；诂F(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，現(xiàn)提供一種紅外魚眼鏡頭，該紅外魚眼鏡頭的具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括沿紅外魚眼鏡頭的光軸Z由物側(cè)依次排列至像側(cè)B的第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡4、第四透鏡5以及第五透鏡6；上述第一透鏡1的凸面11朝向物側(cè)，且第一透鏡1具有一負(fù)光焦度，即該第一透鏡1為如圖1所示的負(fù)彎月透鏡；上述第二透鏡2的凹面21朝向物側(cè)，且第二透鏡2具有一正光焦度，即該第二透鏡2為如圖1所示的正彎月透鏡；上述第三透鏡4的凹面41朝向物側(cè)，且第三透鏡4具有一正光焦度，即該第三透鏡4為如圖1所示的正彎月透鏡；上述第四透鏡5的凸面51朝向物側(cè)，且第四透鏡5具有一正光焦度，即該第四透鏡5為如圖1所示的正彎月透鏡；上述第五透鏡6的凹面61朝向物側(cè)，且第五透鏡6具有一正光焦度，即該第五透鏡6為如圖1所示的正彎月透鏡。具體地，上述紅外魚眼鏡頭的位置設(shè)置符合下述公式：0＜f*(n-1)(FNO*R1)＜1；(1)其中，f用于表示紅外魚眼鏡頭的焦距；n用于表示第一透鏡所用材料的中心波長折射率；FNO用于表示紅外魚眼鏡頭的F數(shù)；R1用于表示第一透鏡的凹面的近似曲率半徑。具體地，本實用新型的較佳的實施例中，上述紅外魚眼鏡頭采用5片鏡片構(gòu)成，入射光通過第一透鏡1和第二透鏡2，經(jīng)由光闌3、第三透鏡4、第四透鏡5和第五透鏡6最后到達(dá)像側(cè)B的成像面B1上。本實用新型的較佳的實施例中，上述第一透鏡1以及第二透鏡2的位置設(shè)置符合下述公式：2＜|f(12)/f|＜7；(2)其中，f(12)用于表示第一透鏡1和第二透鏡2的組合焦距。本實用新型的較佳的實施例中，上述第四透鏡5以及第五透鏡6的位置設(shè)置符合下述公式：2＜|f(45)/f|＜4；(3)其中，f(45)用于表示第四透鏡5和第五透鏡6的組合焦距。本實用新型的較佳的實施例中，上述第五透鏡6的位置設(shè)置符合下述公式：2＜BFL/f＜4；(4)其中，BFL用于表示第五透鏡6的凸面62上最靠近像側(cè)的點(diǎn)62a至像側(cè)B的成像面的距離。本實用新型的較佳的實施例中，上述紅外魚眼鏡頭的視場角大于180度，即FOV＞180°。本實用新型的較佳的實施例中，仍然如圖1中所示，上述紅外魚眼鏡頭中還包括一光闌3，該光闌3設(shè)置在第二透鏡2和第三透鏡4之間。具體地，本實施例中，上述光闌3可以被設(shè)置在第三透鏡4的凹面41的外表面上，因此可以達(dá)到最新的17μm的探測器的高分辨率像質(zhì)要求，從而使得本實用新型的紅外魚眼鏡頭能夠應(yīng)用最新的17μm的探測器，提升分辨率以及靈敏度。則本實施例中，如圖1中所示：D1用于表示第一透鏡1的中心厚度；D2用于表示第一透鏡1和第二透鏡2之間的距離；D3用于表示第二透鏡2的中心厚度；D4用于表示第二透鏡2和第三透鏡4之間的距離；D5用于表示第三透鏡4的中心厚度；D6用于表示第三透鏡4和第四透鏡5之間的距離；D7用于表示第四透鏡5的中心厚度；D8用于表示第四透鏡5和第五透鏡6之間的距離；D9用于表示第五透鏡6的中心厚度；D10用于表示第五透鏡6和探測器窗口A之間的距離；D11是探測器窗口A的中心厚度；D12是探測器窗口A和像側(cè)B的成像面之間的距離。本實用新型的較佳的實施例中，上述紅外魚眼鏡頭為長波紅外魚眼鏡頭。本實用新型的較佳的實施例中，如圖1中所示，上述紅外魚眼鏡頭中，上述第一透鏡1的凹面12、第二透鏡2的凸面22、第四透鏡5的凹面52以及第五透鏡6的凸面62均為非球面。該紅外魚眼鏡頭中的其他面(第一透鏡1的凸面11、第二透鏡2的凹面21、第三透鏡4的凹面41和凸面42、第四透鏡5的凸面51以及第五透鏡6的凹面61)均可以為非球面也可以為球面。進(jìn)一步地，本實用新型的較佳的實施例中，上述非球面的設(shè)置需要滿足下述公式：其中，Z(Y)用于表示非球面沿紅外魚眼鏡頭的光軸Z在高度為Y的位置時，距離非球面頂點(diǎn)的距離矢高Sag；R用于表示鏡面的近軸曲率半徑；k用于表示圓錐系數(shù)conic；A、B、C和D均為高次非球面系數(shù)。本實用新型的一個較佳的實施例中：上述紅外魚眼鏡頭的光學(xué)元件參數(shù)可見下表1：面序號面型半徑(mm)間距(mm)材料口徑(mm)11球面24.683.5單晶鍺3812非球面10.4912.4523.621球面-102.2342.5硫系玻璃15.222非球面-42.7064.161741球面-23.2632硫系玻璃642球面-21.5591.93951球面30.7552單晶鍺1452非球面47.8552.941261球面-53.654.5硫系玻璃1562非球面-13.3278.1718IMA平面infinity表1由上表1中可以得知，上述第一透鏡1和第四透鏡5均可以采用單晶鍺制成，上述第二透鏡2、第三透鏡4以及第五透鏡6均可以采用硫系玻璃制成。上述硫系玻璃在3-14μm的厚度時具有較為良好的透過率，其透明區(qū)域能夠覆蓋三個大氣窗口，并且在加工方式上可以選擇拋光以及車削等方式，因此制成硫系玻璃時能夠?qū)崿F(xiàn)高精度模壓，在批量生產(chǎn)時具有極大的成本優(yōu)勢。同樣根據(jù)上表1中紅外鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，下表2中的非球面數(shù)據(jù)以及上述公式(5)可以得到本實施例中紅外魚眼鏡頭中各個鏡片的非球面的Z(Y)。非球面KABCD12-0.433650-5.857797E-0055.495127E-007-3.925817E-0091.501587E-0112201.271116E-004-2.143895E-0062.801973E-008-1.288883E-0105201.151140E-004-3.389978E-0061.029790E-007-9.895261E-0106201.095541E-004-3.540637E-008-7.644398E-010-2.869647E-011表2則本實施例中，上述紅外魚眼鏡頭的衍射面62(第五透鏡6的凸面62)滿足下述公式：其中，φ用于表示衍射面對入射波不同位置的相位延遲；ρ＝r/ri，ri用于表示上述衍射面的規(guī)劃半徑，Ai用于表示上述衍射面的相位系數(shù)。則本實施例中，根據(jù)下表3的衍射面數(shù)據(jù)對上述公式(6)進(jìn)行計算。衍射面規(guī)劃半徑相位系數(shù)A1相位系數(shù)A2相位系數(shù)A3相位系數(shù)A46210-67.02421861.436218-134.91249697.707620表3附圖2-5分別示出了本實施例中紅外魚眼鏡頭的光學(xué)特性曲線，其中：圖2為本實施例中紅外魚眼鏡頭的色差曲線示意圖，由8μm、10μm以及12μm三個波長來表示，該示意圖的單位為mm。圖3為本實施例中紅外魚眼鏡頭的像散曲線示意圖，同樣由8μm、10μm以及12μm三個波長來表示，該示意圖的單位為mm。圖4為本實施例中紅外魚眼鏡頭的畸變曲線示意圖，其中標(biāo)示了不同視場角下的畸變大小值，單位為％。圖5為本實施例中紅外魚眼鏡頭的MTF曲線示意圖，該示意圖表示該紅外魚眼鏡頭光學(xué)系統(tǒng)的綜合解像水平，從該示意圖中可以看到本實用新型的紅外魚眼鏡頭滿足最新的17μm的探測器所要求達(dá)到的30線對分辨率。從上述圖2-5中可以看到，本實用新型的紅外魚眼鏡頭可以補(bǔ)足各種像差，從而使得該紅外魚眼鏡頭滿足各類實用要求，例如管道檢測、防火監(jiān)視以及溫度分布檢測等應(yīng)用的要求。、本實用新型的其他實施例中的紅外魚眼鏡頭同樣能夠滿足17μm探測器所要求達(dá)到的30線對分辨率，并且能夠滿足各類實用要求，其光學(xué)特性曲線示意圖不再一一于附圖中展示。本實用新型的另一個較佳的實施例中：上述紅外魚眼鏡頭的光學(xué)元件參數(shù)可見下表4：表4根據(jù)上述表4中的數(shù)據(jù)、下表5中本實施例的非球面數(shù)據(jù)以及上述公式(5)可以處理得到本實施例中紅外魚眼鏡頭中各個鏡片的非球面的Z(Y)。非球面KABCD12-0.433650-6.805028E-0062.105283E-007-1.091938E-0099.540092E-0122201.005532E-004-1.130805E-0061.262004E-0081.366356E-0115207.774784E-005-1.674459E-0063.278077E-008-2.734834E-0106207.413678E-005-2.038164E-008-1.713102E-0105.037903E-012表5最后，根據(jù)下表6中本實施例中的衍射面數(shù)據(jù)對上述公式(6)進(jìn)行計算。衍射面規(guī)劃半徑相位系數(shù)A1相位系數(shù)A2相位系數(shù)A3相位系數(shù)A46211.55-71.21502448.509774-181.109866183.367916表6本實用新型的另一個較佳的實施例中：上述紅外魚眼鏡頭的光學(xué)元件參數(shù)可見下表7：表7根據(jù)上述表7中的數(shù)據(jù)、下表8中本實施例的非球面數(shù)據(jù)以及上述公式(5)可以處理得到本實施例中紅外魚眼鏡頭中各個鏡片的非球面的Z(Y)。非球面KABCD12-3.521941E-0014.617937E-0061.041804E-007-8.972523E-0106.852117E-0122201.037385E-004-4.743014E-0072.377704E-008-1.441702E-0105203.414451E-005-1.289256E-0062.033581E-008-1.635463E-0106206.358492E-0058.043142E-0085.741124E-009-1.661262E-011表8最后，根據(jù)下表9中本實施例中的衍射面數(shù)據(jù)對上述公式(6)進(jìn)行計算。衍射面規(guī)劃半徑相位系數(shù)A1相位系數(shù)A2相位系數(shù)A3相位系數(shù)A46210-50.61619732.878119-87.79797491.939940表9本實用新型的另一個較佳的實施例中：上述紅外魚眼鏡頭的光學(xué)元件參數(shù)可見下表10：面序號面型半徑(mm)間距(mm)材料口徑(mm)11球面23.2773單晶鍺2412非球面11.0769.581621球面49.6632.5硫系玻璃1422非球面69.2864.571241球面-77.1662硫系玻璃1042球面-44.2252.171251球面23.0212單晶鍺1652非球面30.3193.1914.461球面112.8723.5硫系玻璃1662非球面-37.35912.1416IMA平面infinity表10根據(jù)上述表10中的數(shù)據(jù)、下表11中本實施例的非球面數(shù)據(jù)以及上述公式(5)可以處理得到本實施例中紅外魚眼鏡頭中各個鏡片的非球面的Z(Y)。非球面KABCD12-2.620346E-0013.419192E-0057.108815E-0081.511207E-0099.021295E-0122206.528748E-0055.995693E-007-7.455320E-0094.169224E-010520-1.306839E-005-3.187299E-0073.512843E-0102.075828E-0126207.642633E-0055.512957E-007-4.216000E-0091.641566E-010表11最后，根據(jù)下表12中本實施例中的衍射面數(shù)據(jù)對上述公式(6)進(jìn)行計算。衍射面規(guī)劃半徑相位系數(shù)A1相位系數(shù)A2相位系數(shù)A3相位系數(shù)A46210-34.144670-47.160431162.539035-151.122080表12應(yīng)當(dāng)注意的是，上文中雖然給出了四個具體實施例以及其中包括的紅外魚眼鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)參數(shù)，但是上述具體實施例中的參數(shù)僅僅是示例性的，作用在于方便對本實用新型中的紅外魚眼鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行理解，并非由上述四個具體實施例及其中包括的具體參數(shù)來限定本實用新型的保護(hù)范圍，任何能夠達(dá)到本實用新型中紅外魚眼鏡頭的類似技術(shù)效果的參數(shù)取值均應(yīng)當(dāng)被納入本實用新型的保護(hù)范圍中。以上所述僅為本實用新型較佳的實施例，并非因此限制本實用新型的實施方式及保護(hù)范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識到凡運(yùn)用本實用新型說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3