本實(shí)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(chǎng)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(chǎng)角在60°左右，如果需要大范圍監(jiān)控就需要安裝好幾個(gè)監(jiān)控鏡頭才能實(shí)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(chǎng)角度大，可以輕松實(shí)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(chǎng)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(guó)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(jì)方案，F(xiàn)數(shù)為2，系統(tǒng)總長(zhǎng)超過(guò)150mm，因此造成整個(gè)魚眼鏡頭體積較大、成本過(guò)高等問(wèn)題，并且現(xiàn)有的魚眼鏡頭的探測(cè)器屬于比較老的45微米像元探測(cè)器，其分辨率較低、靈敏度較差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)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(cè)、防火監(jiān)視以及溫度分布檢測(cè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)、防火監(jiān)視以及溫度分布檢測(cè)等領(lǐng)域。附圖說(shuō)明圖1是本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例中，一種紅外魚眼鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的較佳的實(shí)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(shí)用新型的較佳的實(shí)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(shí)用新型的較佳的實(shí)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(shí)用新型的較佳的實(shí)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(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為本實(shí)用新型的限定。基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)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(zhǎng)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(shí)用新型的較佳的實(shí)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(guò)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(shí)用新型的較佳的實(shí)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(shí)用新型的較佳的實(shí)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(shí)用新型的較佳的實(shí)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(shí)用新型的較佳的實(shí)施例中，上述紅外魚眼鏡頭的視場(chǎng)角大于180度，即FOV＞180°。本實(shí)用新型的較佳的實(shí)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(shí)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(cè)器的高分辨率像質(zhì)要求，從而使得本實(shí)用新型的紅外魚眼鏡頭能夠應(yīng)用最新的17μm的探測(cè)器，提升分辨率以及靈敏度。則本實(shí)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(cè)器窗口A之間的距離；D11是探測(cè)器窗口A的中心厚度；D12是探測(cè)器窗口A和像側(cè)B的成像面之間的距離。本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例中，上述紅外魚眼鏡頭為長(zhǎng)波紅外魚眼鏡頭。本實(shí)用新型的較佳的實(shí)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(shí)用新型的較佳的實(shí)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(shí)，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(shí)用新型的一個(gè)較佳的實(shí)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(hào)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(shí)具有較為良好的透過(guò)率，其透明區(qū)域能夠覆蓋三個(gè)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(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度模壓，在批量生產(chǎn)時(shí)具有極大的成本優(yōu)勢(shì)。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(shí)施例中紅外魚眼鏡頭中各個(gè)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(shí)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(duì)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(shí)施例中，根據(jù)下表3的衍射面數(shù)據(jù)對(duì)上述公式(6)進(jìn)行計(jì)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(shí)施例中紅外魚眼鏡頭的光學(xué)特性曲線，其中：圖2為本實(shí)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(gè)波長(zhǎng)來(lái)表示，該示意圖的單位為mm。圖3為本實(shí)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(gè)波長(zhǎng)來(lái)表示，該示意圖的單位為mm。圖4為本實(shí)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(chǎng)角下的畸變大小值，單位為％。圖5為本實(shí)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(shí)用新型的紅外魚眼鏡頭滿足最新的17μm的探測(cè)器所要求達(dá)到的30線對(duì)分辨率。從上述圖2-5中可以看到，本實(shí)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(shí)用要求，例如管道檢測(cè)、防火監(jiān)視以及溫度分布檢測(cè)等應(yīng)用的要求。、本實(shí)用新型的其他實(shí)施例中的紅外魚眼鏡頭同樣能夠滿足17μm探測(cè)器所要求達(dá)到的30線對(duì)分辨率，并且能夠滿足各類實(shí)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(shí)用新型的另一個(gè)較佳的實(shí)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(shí)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(shí)施例中紅外魚眼鏡頭中各個(gè)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(shí)施例中的衍射面數(shù)據(jù)對(duì)上述公式(6)進(jìn)行計(jì)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(shí)用新型的另一個(gè)較佳的實(shí)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(shí)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(shí)施例中紅外魚眼鏡頭中各個(gè)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(shí)施例中的衍射面數(shù)據(jù)對(duì)上述公式(6)進(jìn)行計(jì)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(shí)用新型的另一個(gè)較佳的實(shí)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(hào)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(shí)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(shí)施例中紅外魚眼鏡頭中各個(gè)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(shí)施例中的衍射面數(shù)據(jù)對(duì)上述公式(6)進(jìn)行計(jì)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(gè)具體實(shí)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(shí)施例中的參數(shù)僅僅是示例性的，作用在于方便對(duì)本實(shí)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(gè)具體實(shí)施例及其中包括的具體參數(shù)來(lái)限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，任何能夠達(dá)到本實(shí)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(shí)用新型的保護(hù)范圍中。以上所述僅為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的實(shí)施方式及保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識(shí)到凡運(yùn)用本實(shí)用新型說(shuō)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(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3