可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的制作方法

文档序号:11916673阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,由物侧至像侧依次包括:

一第一透镜,具有屈折力;

一第二透镜,具有屈折力;

一第三透镜,具有屈折力;

一第四透镜,具有屈折力;

一第一成像面,其为一特定垂直于光轴的可见光像平面并且其中心视场于一第一空间频率的离焦调制转换对比转移率有最大值;以及

一第二成像面,其为一特定垂直于光轴的红外光像平面并且其中心视场于所述第一空间频率的离焦调制转换对比转移率有最大值,其中所述光学可见光与红外光两用的低焦平面偏移量成像系统具有屈折力的透镜为四枚,所述第一透镜至所述第四透镜中至少一枚透镜具有正屈折力,所述第一透镜至所述第四透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的焦距为f,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的入射光瞳直径为HEP,所述第一透镜物侧面至所述第一成像面于光轴上具有一距离HOS,所述第一透镜物侧面至所述第四透镜像侧面于光轴上具有一距离InTL,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的最大可视角度的一半为HAF,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统于所述第一成像面上垂直于光轴具有一最大成像高度HOI,所述第一成像面与所述第二成像面间于光轴上的距离为FS;其满足下列条件:1≦f/HEP≦10;0deg<HAF≦150deg;以及│FS│≦30μm。

2.如权利要求1所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述红外光的波长介于700nm至1000nm以及所述第一空间频率以SP1表示,其满足下列条件:SP1≦440cycles/mm。

3.如权利要求1所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,以上述透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点,沿着所述表面的轮廓直到所述表面上距离光轴1/2入射光瞳直径的垂直高度处的坐标点为止,前述两点间的轮廓曲线长度为ARE,其满足下列条件:0.9≦2(ARE/HEP)≦2.0。

4.如权利要求1所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述第二透镜像侧面以及所述第三透镜像侧面于光轴上均为凸面。

5.如权利要求1所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的最大垂直可视角度的一半为VHAF,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统满足下列公式:VHAF≧10deg。

6.如权利要求1所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述第一透镜物侧面至所述第一成像面于光轴上具有一距离HOS,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统于所述第一成像面上垂直于光轴具有一最大成像高度HOI,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统满足下列条件:HOS/HOI≧1.2。

7.如权利要求1所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,以所述第四透镜的物侧表面于光轴上的交点为起点,沿着所述表面的轮廓直到所述表面上距离光轴1/2入射光瞳直径的垂直高度处的坐标点为止,前述两点间的轮廓曲线长度为ARE41,以所述第四透镜的像侧表面于光轴上的交点为起点,沿着所述表面的轮廓直到所述表面上距离光轴1/2入射光瞳直径的垂直高度处的坐标点为止,前述两点间的轮廓曲线长度为ARE42,所述第四透镜于光轴上的厚度为TP4,其满足下列条件:0.05≦ARE41/TP4≦25;以及0.05≦ARE42/TP4≦25。

8.如权利要求1所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述第一透镜具有负屈折力;其中所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统于成像时的TV畸变为TDT,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的正向子午面光扇的最长工作波长通过入射光瞳边缘并入射在所述成像面上0.7HOI处的横向像差以PLTA表示,其正向子午面光扇的最短工作波长通过入射光瞳边缘并入射在所述成像面上0.7HOI处的横向像差以PSTA表示,负向子午面光扇的最长工作波长通过入射光瞳边缘并入射在所述成像面上0.7HOI处的横向像差以NLTA表示,负向子午面光扇的最短工作波长通过入射光瞳边缘并入射在所述成像面上0.7HOI处的横向像差以NSTA表示,弧矢面光扇的最长工作波长通过入射光瞳边缘并入射在所述成像面上0.7HOI处的横向像差以SLTA表示,弧矢面光扇的最短工作波长通过入射光瞳边缘并入射在所述成像面上0.7HOI处的横向像差以SSTA表示,其满足下列条件:PLTA≦100微米;PSTA≦100微米;NLTA≦100微米;NSTA≦100微米;SLTA≦100微米;SSTA≦100微米;以及│TDT│<100%。

9.如权利要求1所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,还包括一光圈,并且所述光圈至所述第一成像面于光轴上具有一距离InS,所述第一透镜物侧面至所述第一成像面于光轴上具有一距离HOS,其满足下列公式:0.2≦InS/HOS≦1.1。

10.一种可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,由物侧至像侧依次包括:

一第一透镜,具有正屈折力;

一第二透镜,具有屈折力,其像侧面于光轴上为凸面;

一第三透镜,具有屈折力,其像侧面于光轴上为凸面;

一第四透镜,具有屈折力;

一第一成像面,其为一特定垂直于光轴的可见光像平面并且其中心视场于一第一空间频率的离焦调制转换对比转移率有最大值,所述第一空间频率为220cycles/mm;以及

一第二成像面,其为一特定垂直于光轴的红外光像平面并且其中心视场于所述第一空间频率的离焦调制转换对比转移率有最大值,其中所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统具有屈折力的透镜为四枚,所述第二透镜至所述第四透镜中至少一枚透镜具有正屈折力,所述第一透镜至所述第四透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的焦距为f,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的入射光瞳直径为HEP,所述第一透镜物侧面至所述第一成像面于光轴上具有一距离HOS,所述第一透镜物侧面至所述第四透镜像侧面于光轴上具有一距离InTL,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的最大可视角度的一半为HAF,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统于所述第一成像面上垂直于光轴具有一最大成像高度HOI,以上述透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点,沿着所述表面的轮廓直到所述表面上距离光轴1/2入射光瞳直径的垂直高度处的坐标点为止,前述两点间的轮廓曲线长度为ARE,所述第一成像面与所述第二成像面间的距离为FS;其满足下列条件:1≦f/HEP≦10;0deg<HAF≦150deg;│FS│≦30μm以及0.9≦2(ARE/HEP)≦2.0。

11.如权利要求10所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,上述透镜中任一透镜的任一表面的最大有效半径以EHD表示,以上述透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点,沿着所述表面的轮廓直到所述表面的最大有效半径处为终点,前述两点间的轮廓曲线长度为ARS,其满足下列公式:0.9≦ARS/EHD≦2.0。

12.如权利要求10所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的最大垂直可视角度的一半为VHAF,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统满足下列公式:VHAF≧20deg。

13.如权利要求10所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统于所述第一成像面上垂直于光轴具有一最大成像高度HOI,所述第一透镜物侧面至所述第一成像面于光轴上具有一距离HOS,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统满足下列条件:HOS/HOI≧1.4。

14.如权利要求10所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述第三透镜具有正屈折力。

15.如权利要求10所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述第四透镜具有负屈折力,所述第二透镜像侧面以及所述第三透镜像侧面于光轴上均为凸面。

16.如权利要求10所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述第三透镜与所述第四透镜之间于光轴上的距离为IN34,且满足下列公式:0<IN34/f≦5。

17.如权利要求10所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述第一透镜与所述第二透镜之间于光轴上的距离为IN12,且满足下列公式:0<IN12/f≦60。

18.如权利要求10所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述第三透镜与所述第四透镜之间于光轴上的距离为IN34,所述第三透镜与第四透镜于光轴上的厚度分别为TP3以及TP4,其满足下列条件:1≦(TP4+IN34)/TP3≦10。

19.如权利要求10所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述第一透镜至所述第四透镜中至少一枚透镜的至少一表面具有至少一反曲点。

20.一种可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,由物侧至像侧依次包括:

一第一透镜,具有正屈折力;

一第二透镜,具有屈折力,其像侧面于光轴上为凸面;

一第三透镜,具有屈折力,其像侧面于光轴上为凸面;

一第四透镜,具有屈折力;

一第一平均成像面,其为一特定垂直于光轴的可见光像平面并且设置于所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的中心视场、0.3视场及0.7视场各自于一第一空间频率具有相应的最大离焦调制转换对比转移率数值的离焦位置的平均位置,所述第一空间频率为220cycles/mm;以及

一第二平均成像面,其为一特定垂直于光轴的红外光像平面并且设置于所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的中心视场、0.3视场及0.7视场各自于所述第一空间频率具有相应的最大离焦调制转换对比转移率数值的离焦位置的平均位置,其中所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统具有屈折力的透镜为四枚,所述第三透镜至所述第四透镜中至少一枚透镜具有正屈折力,所述第一透镜至所述第四透镜的焦距分别为f1、f2、f3、f4,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的焦距为f,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的入射光瞳直径为HEP,所述第一透镜物侧面至所述第一平均成像面于光轴上具有一距离HOS,所述第一透镜物侧面至所述第四透镜像侧面于光轴上具有一距离InTL,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的最大可视角度的一半为HAF,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统于所述第一平均成像面上垂直于光轴具有一最大成像高度HOI,以上述透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点,沿着所述表面的轮廓直到所述表面上距离光轴1/2入射光瞳直径的垂直高度处的坐标点为止,前述两点间的轮廓曲线长度为ARE,所述第一平均成像面与所述第二平均成像面间的距离为AFS;所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统的最大垂直可视角度的一半为VHAF,其满足下列条件:1≦f/HEP≦10;0deg<HAF≦150deg;│AFS│≦30μm;VHAF≧20deg以及0.9≦2(ARE/HEP)≦2.0。

21.如权利要求20所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,上述透镜中任一透镜的任一表面的最大有效半径以EHD表示,以上述透镜中任一透镜的任一表面与光轴的交点为起点,沿着所述表面的轮廓直到所述表面的最大有效半径处为终点,前述两点间的轮廓曲线长度为ARS,其满足下列公式:0.9≦ARS/EHD≦2.0。

22.如权利要求20所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统于所述第一平均成像面上垂直于光轴具有一最大成像高度HOI,所述第一透镜物侧面至所述第一平均成像面于光轴上具有一距离HOS,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统满足下列条件:HOS/HOI≧1.6。

23.如权利要求20所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统成像于所述第二平均成像面的线放大率为LM,其满足下列条件:LM≧0.0003。

24.如权利要求20所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统还包括一光圈、一图像传感器,所述图像传感器设置于所述第一平均成像面后并且至少设置10万个像素,并且所述光圈至所述第一平均成像面于光轴上具有一距离InS,所述第一透镜物侧面至所述第一平均成像面于光轴上具有一距离HOS,其满足下列公式:0.2≦InS/HOS≦1.1。

25.如权利要求20所述的可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统,其特征在于,所述可见光与红外光两用的低焦平面偏移量光学成像系统还包括一光圈、一图像传感器以及一驱动模块,所述图像传感器设置于所述第一平均成像面后并且至少设置10万个像素,并且所述光圈至所述第一平均成像面于光轴上具有一距离InS,所述第一透镜物侧面至所述第一平均成像面于光轴上具有一距离HOS,所述驱动模块与各所述透镜相耦合并使各所述透镜产生位移,其满足下列公式:0.2≦InS/HOS≦1.1。

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