广角红外接收透镜系统及光学模组技术方案

本实用新型专利技术提出一种透镜系统，从物侧至像侧依序包括：第一透镜，具有负折射力，并设置有光圈；第二透镜，具有正折射力；第三透镜，具有负折射力；第四透镜，具有正折射力；所述第一透镜至第四透镜均由光学树脂材料制成。本实用新型专利技术还提出一种含有上述透镜系统的光学模组。本实用新型专利技术透镜系统及光学膜组，在光学设计初期就考虑温度漂移的效应，进行多组态光学优化温度补偿平衡，并在整个红外镜头模组的机械承载座通过调整螺纹高度，依靠镜头座的热变形机械补偿原理，来进一步补偿温度漂移效应，从而更有效提高了红外镜头的抗温度变化的性能。

【技术实现步骤摘要】
广角红外接收透镜系统及光学模组
本技术涉及3D体感相机的红外接收相机领域，特别涉及一种广角红外接收透镜系统及光学模组。
技术介绍
传统体感相机所使用的激光光源为半导体单点830nm激光红外光源(晶体管外形TO封装)，传统的体感模组由于使用TO封装的单点激光光源，功率可以达到200mW,对于红外接收相机的性能考验较高，很多存在温漂过大，性能和焦距参数发生变化明显，从而影响算法和深度信息精度，造成整机性能温度变化较大时无法使用。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术中的接收相机温漂过大的问题，提出一种广角红外接收系统及光学模组。本技术的透镜系统，从物侧至像侧依序包括：第一透镜，具有负折射力，并设置有光圈；第二透镜，具有正折射力；第三透镜，具有负折射力；第四透镜，具有正折射力；所述第一透镜至第四透镜均由光学树脂材料制成。在优选的实施方式中，所述第一透镜与所述第二透镜之间还设置有光阑。在更优选的实施方式中，从物侧至像侧的方向上，在第四透镜的后面还设有光电传感器。在更优选的实施方式中，在所述第四透镜与所述光电传感器之间还设有红外滤光片和/或保护玻璃。在优选的实施方式中，所述透镜系统满足以下条件：以及其中，参数f1、f2、f3、f4分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜的焦距；参数N3为所述第三透镜的折射率，参数R6及参数R7分别为所述第三透镜朝物侧的一面和朝像侧的一面的曲率半径。在优选的实施方式中，所述透镜系统满足以下条件：其中，参数f1、f2分别为第一透镜及第二透镜的焦距。在优选的实施方式中，所述第三透镜满足以下条件：1.6≤N3≤1.7；20≤V3≤30；-80<f3<-50；其中，参数N3为所述第三透镜对应光波长为d＝587.6nm时的折射率，参数V3为所述第三透镜的阿贝数；参数f3为所述第三透镜的焦距。本技术还提出一种光学模组，包括激光光源、上面任一所述的透镜系统和透镜承载座，上面任一所述的透镜系统与所述透镜承载座螺纹连接。在优选的实施方式中，所述激光光源的波长范围为840～860、930～950nm。在更优选的实施方式中，所述激光光源采用集成化的垂直腔发射型面阵光源VCSEL。与现有技术相比，本技术的有益效果有：本技术采用四片式塑胶透镜系统，在光学设计初期就考虑温度漂移的效应，进行多组态光学优化温度补偿平衡，从而更有效提高了透镜系统的抗温度变化的性能，温度适应范围由普通红外塑胶镜头10℃～30℃提升到10℃～60℃，在未改变镜头材料成本的基础上，提升了整个红外接收镜头的抗温度性能。本技术的光学模组，通过将上述四片式塑胶透镜系统与所述透镜承载座螺纹连接，通过调整螺纹高度，依靠镜头座的热变形机械补偿原理，来进一步补偿温度漂移效应，从而更有效提高了光学模组的抗温度变化的性能。附图说明图1是本技术一个实施例中透镜系统的结构示意图。图2是本技术一个实施例中透镜系统光路追迹图形示意图。图3是本技术一个实施例中透镜系统各个像方视场光学传递函数图形示意图。图4是本技术一个实施例中透镜系统像方全视场像面弯场曲、畸变图形示意图。图5是本技术一个实施例中透镜系统各个像方视场相对亮度图形示意图。图6是本技术一个实施例中透镜系统各个像方视场和传感器Sensor的主光线角图形示意图。图7是本技术一个实施例中透镜系统各温度状态下补偿前后温度漂移曲线图形示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式并对照附图对本技术做进一步详细说明。其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本技术的范围及其应用。本技术提供了一种透镜系统，从物侧至像侧依序包括：第一透镜，具有负折射力，并设置有光圈；第二透镜，具有正折射力；第三透镜，具有负折射力；第四透镜，具有正折射力，其中，上述第一透镜至第四透镜均由光学树脂材料制成。在本技术的优选实施方式中，在第一透镜与第二透镜之间的合适位置还设置有光阑，从物侧至像侧的方向上，在第四透镜的后面还设有光电传感器，该光电传感器优选采用国内厂家生产的光电传感器，其尺寸为1/4英寸大小，像素单元大小为3.0um，分辨率为720P的普通芯片级(CSP)封装的百万高清CMOS感光传感器。在更优选的实施方式中，在第四透镜与CMOS感光传感器之间还设有红外滤光片(IR-Filter)和/或保护玻璃(CoverGlass)，如果同时设有红外滤光片和保护玻璃，则二者可以封装在一起，称为dummyglass，如图1所示的透镜系统，从物方到像方(由左至右)，物方光线经过第一透镜的非球面S1和非球面S2，发生折射；折射后的光线瞄准光阑STOP面S3，折射光线经过第二透镜的非球面S4和非球面S5，以及第三透镜的非球面S6和非球面S7，光线最后经过第四透镜的非球面S8和非球面S9汇聚，穿过dummyglass的S10面和S11面后，汇聚到CMOS成像平面S12上，形成图像。在本技术的优选实施方式中，上述透镜系统适用850nm的激光光源，该激光光源采用集成化的垂直腔发射型面阵光源VCSEL，使得整体模组尺寸小型化，厚度薄型化，降低了整体成本。在本技术的一个实施例中，上述透镜系统满足以下条件：以及其中，参数f1、f2、f3、f4分别为该第一、第二、第三及第四透镜的焦距；参数N3为第三透镜的折射率，参数R6及参数R7分别为第三透镜朝物侧的一面和朝像侧的一面的曲率半径。在本技术的另一个实施例中，上述透镜系统还满足以下条件：其中，参数f1、f2分别为第一透镜及第二透镜的焦距。在本技术的另一个实施例中，上述透镜系统还满足以下条件：1.6≤N3≤1.7，20≤V3≤30，-80<f3<-50。其中，参数N3为该第三透镜的对应光波长为d＝587.6nm时的折射率，参数V3为该第三透镜的阿贝数；参数f3为第三透镜的焦距。此外，本技术的广角镜头适用于1/4”～1/3.6”CRA(主光线角度)为10～15°的720P分辨率的CMOS光电传感器。本技术适用的红外光波长为840～860nm，930～950nm。本技术的透镜系统，由四片具有不同折射力的塑胶透镜构成，具有较大的视角FOV87°、较小的畸变2％、较佳的像差和色差校正及较小的温度漂移范围。本技术的透镜系统，上述第一透镜的非球面S1和非球面S2、第二透镜的非球面S4和非球面S5、第三透镜的非球面S6和非球面S7，以及第四透镜的非球面S8和非球面S9。上述四个透镜的任意一个非球面，设光轴方向为Z，非球面表面曲率半径为R，非球面表面与光轴正交的高度为Y，圆锥系数为K，非球面系数为A4，A6，A8，A10，A12，A14，A16时，则该非球面通过下面的数学式表示：下面给出一个具体设计实例，该透镜系统的最大视场角FOV为87～88°，焦距EFL＝2.37mm，FNO＝2.0，TTL＝10.2mm，半像高为2.22毫米，适用于840～860，930～950nm红外激光。该透镜系统四个透镜的具体表面系数如下表1所示，该透镜系统四个透镜的非球面系数如下表2所示，其中，在表2中参数C代表曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透镜系统，其特征在于，从物侧至像侧依序包括：第一透镜，具有负折射力，并设置有光圈；第二透镜，具有正折射力；第三透镜，具有负折射力；第四透镜，具有正折射力；所述第一透镜至第四透镜均由光学树脂材料制成。

【技术特征摘要】
1.一种透镜系统，其特征在于，从物侧至像侧依序包括：第一透镜，具有负折射力，并设置有光圈；第二透镜，具有正折射力；第三透镜，具有负折射力；第四透镜，具有正折射力；所述第一透镜至第四透镜均由光学树脂材料制成。2.根据权利要求1所述的透镜系统，其特征在于，所述第一透镜与所述第二透镜之间还设置有光阑。3.根据权利要求1所述的透镜系统，其特征在于，从物侧至像侧的方向上，在第四透镜的后面还设有光电传感器。4.根据权利要求3所述的透镜系统，其特征在于，在所述第四透镜与所述光电传感器之间还设有红外滤光片和/或保护玻璃。5.根据权利要求1所述的透镜系统，其特征在于，所述透镜系统满足以下条件：以及其中，参数f1、f2、f3、f4分别为所述第一透镜、第二透镜、第三透镜及第四透镜的焦距；参数N3为所述第三透镜的折射率，参数R6及参数R7分别为所述第三透镜朝物侧的一面和朝像侧的一面的曲率半径。...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑旭君，王泽天，
申请(专利权)人：深圳奥比中光科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44