红外光学系统、红外接收模组及电子设备技术方案

本发明专利技术涉及一种红外光学系统、红外接收模组及电子设备。一种红外光学系统，沿光轴由物侧至像侧依次包括：具有正屈折力的第一透镜，所其物侧面于近光轴处为凸面，于近最大有效口径处为凹面；具有屈折力的第二透镜，其物侧面于近光轴处为凹面；具有屈折力的第三透镜，其像侧面于近光轴处为凹面，其物侧面和像侧面皆为非球面，且其中至少一个面存在反曲；红外光学系统还满足关系：1.0mm

【技术实现步骤摘要】
红外光学系统、红外接收模组及电子设备
本专利技术涉及摄影成像
，特别是涉及一种红外光学系统、红外接收模组及电子设备。
技术介绍
近年来，随着TOF(Timeofflight，飞行时间法)、LIDAR(LightDetectionandRanging，激光探测和测距)等光学探测技术的飞速发展，光学探测技术在智能手机、智能手表、自动驾驶、工业机器视觉、安防监控等领域得到了广泛的普及。光学探测技术(如上述TOF和LIDAR)一般为主动式探测，通过向被测物体发射红外光并捕获由被测物反射的光线，以获取被测物体的深度信息，例如具体可应用于实现人脸识别、路况识别等。但在这些技术中，除了用于发射特定光线的发射模组外，用于收集特定光线的接收模组也十分重要。其中，若接收模组对光线的空间接收范围太窄，则会导致空间探测范围过小；若接收模组的通光量不足，则会导致成像亮度过低，难以满足高精度探测需求。而传统的接收模组往往难以兼顾较大的视场范围和足够的通光量，从而导致接收模组的接受范围过窄或者成像不良，使得模组的探测性能难以满足市场需求。
技术实现思路
基于此，有必要针对如何兼顾接收模组的接收范围和通光量问题，提供一种红外光学系统、红外接收模组及电子设备。一种红外光学系统，沿光轴由物侧至像侧依次包括：具有正屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，于近最大有效口径处为凹面；具有屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面；具有屈折力的第三透镜，所述第三透镜的像侧面于近光轴处为凹面，所述第三透镜的物侧面和像侧面皆为非球面，且其中至少一个面存在反曲；所述红外光学系统还满足关系：1.0mm-1≤FNO/f≤1.2mm-1；FNO为所述红外光学系统的光圈数，f为所述红外光学系统的有效焦距。上述红外光学系统，通过使第一透镜具有正屈折力并将物侧面于近光轴处设为凸面，同时将物侧面于近最大有效口径处设为凹面，可有利于相对光轴呈较大夹角的入射光线进入红外光学系统，进而增大红外光学系统的视场角，使其能够接收更大范围的物空间光信息。而通过使第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面，从而可合理配合第一透镜的物侧面于近最大有效口径处设为凹面的设计，对大角度入射的光线实现合理调控，防止大角度入射的光线收缩过快而引起较大的轴外像差，从而可利于对系统的场曲、像散等轴外像差实现有效矫正，同时也减少第三透镜在矫正像差方面的设计负担，使红外光学系统能够在仅拥有三片透镜的基础上便拥有较大的取像范围及良好的成像质量。进一步地，在配合第一透镜和第二透镜的前述设计的基础上，通过使第三透镜满足上述面型设计，则能够使第三透镜在拥有正屈折力时压缩系统的总长；使第三透镜在拥有负屈折力时进一步扩大系统的视场角。进一步地，通过使红外光学系统满足上述关系式条件，可增大红外光学系统的通光量，使其在所需接收的特定光线强度较弱的情况下，依然能够使成像画面拥有足够的亮度,从而有助于分析出影像是否模糊，进而能够快速且准确地判断出是否需要进行对焦。在其中一个实施例中，所述红外光学系统满足关系：FNO≤1.65。满足该关系时，红外光学系统拥有大光圈特性，从而可拥有充足的通光量。在其中一个实施例中，所述红外光学系统满足关系：0.9mm-1＜tan(HFOV)/(SD32)＜1.2mm-1；HFOV为所述红外光学系统的最大视场角的一半，SD32为所述第三透镜的像侧面的最大有效口径的一半。满足该关系时，红外光学系统可在大视角和小型化之间取得平衡，且系统视场角与红外光学系统中最后一个透镜表面的有效口径之间能够获得合理配置，从而能够防止大角度入射的光线在红外光学系统中的偏折过大，进而有助于抑制畸变等轴外像差的产生。当低于关系式下限时，红外光学系统所获取的视野范围过小，无法对大范围内的物体距离以及深度的扫描探测成像。当高于关系式上限时，红外光学系统的横向尺寸虽然能变得更小，但是会导致系统的视场角过大，导致系统对矫正像散、畸变等轴外像差变得困难，从而出现成像不清晰以及画面严重变形的情况。在其中一个实施例中，所述红外光学系统满足关系：12deg/mm＜CRAmax/TT＜20deg/mm；CRAmax为所述红外光学系统的最大视场所对应的主光线于成像面上的入射角，TT为所述第一透镜的物侧面至所述第三透镜的像侧面于光轴上的距离。满足该关系时，可合理约束最大视场所对应的主光线于成像面上的入射角以及系统中透镜组的轴向尺寸，不仅有利于实现红外光学系统的小型化设计，同时也能兼顾边缘视场的光线于成像面上的入射角不会过大，从而使红外光学系统能够更好地与红外图像传感器配合，避免成像面的边缘区域出现感光不良的现象，从而可提高对边缘视场下的景物的探测精度。在其中一个实施例中，所述红外光学系统满足关系：-100mm-1＜R1/(R2*f1)＜0；R1为所述第一透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，R2为所述第一透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，f1为所述第一透镜的有效焦距。满足该关系时，合理控制第一透镜的物侧面和像侧面于近光轴处的曲率半径，同时搭配该面于近最大有效口径处为凹面的设计，可使与光轴呈更大夹角的光线进入红外光学系统，从而有助于进一步增大红外光学系统的视场角。同时控制第一透镜像侧面于光轴处为凸面以及焦距，有利于镜头的小型化且能够矫正系统球差。在其中一个实施例中，所述红外光学系统满足关系：1.5＜CT2/ET2＜2.5；CT2为所述第二透镜于光轴上的厚度，ET2为所述第二透镜于物侧面最大有效口径处至像侧面最大有效口径处于光轴方向上的距离。满足该关系时，可使红外光学系统在保持良好成像质量的同时，合理约束第二透镜的中心厚度与边缘厚度，使第二透镜拥有适合的厚薄比例，从而降低第二透镜的加工难度，有利于批量生产。在其中一个实施例中，所述红外光学系统满足关系：0.2＜SAG31/CT3＜1.2；SAG31为所述第三透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高，CT3为所述第三透镜于光轴上的厚度。满足该关系时，可合理约束第三透镜的物侧面于近最大有效口径处的弯曲程度，同时配合上述各透镜屈折力及透镜面型搭配，从而有利于矫正红外光学系统的边缘视场像差；且在满足良好成像质量的同时也可使第三透镜形状适当，以有利于制造及成型，减少成型不良的缺陷。当低于关系式下限时，第三透镜的物侧面于近最大有效口径处的面型过于平滑，从而导致该透镜对轴外视场的折光能力不足，不利于矫正畸变和场曲像差。而当高于关系式的上限时，又会造成第三透镜的物侧面于边缘处的面型过度弯曲，从而会导致透镜成型不良，影响制造良率。在其中一个实施例中，所述红外光学系统满足关系：0.4＜BFL/TTL＜0.5；BFL为所述第三透镜的像侧面至所述红外光学系统的成像面于光轴上的距离，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述红外光学系统的成像面于光轴上的距离。满足该关系时，红外光学系统的后焦与光学总长之间能够得到合适配比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外光学系统，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依次包括：/n具有正屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，于近最大有效口径处为凹面；/n具有屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面；/n具有屈折力的第三透镜，所述第三透镜的像侧面于近光轴处为凹面，所述第三透镜的物侧面和像侧面皆为非球面，且其中至少一个面存在反曲；/n所述红外光学系统还满足关系：/n1.0mm

【技术特征摘要】
1.一种红外光学系统，其特征在于，沿光轴由物侧至像侧依次包括：
具有正屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凸面，于近最大有效口径处为凹面；
具有屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凹面；
具有屈折力的第三透镜，所述第三透镜的像侧面于近光轴处为凹面，所述第三透镜的物侧面和像侧面皆为非球面，且其中至少一个面存在反曲；
所述红外光学系统还满足关系：
1.0mm-1≤FNO/f≤1.2mm-1；
FNO为所述红外光学系统的光圈数，f为所述红外光学系统的有效焦距。


2.根据权利要求1所述的红外光学系统，其特征在于，所述红外光学系统满足关系：
FNO≤1.65。


3.根据权利要求1所述的红外光学系统，其特征在于，所述红外光学系统满足关系：
0.9mm-1＜tan(HFOV)/(SD32)＜1.2mm-1；
HFOV为所述红外光学系统的最大视场角的一半，SD32为所述第三透镜的像侧面的最大有效口径的一半。


4.根据权利要求1所述的红外光学系统，其特征在于，所述红外光学系统满足关系：
12deg/mm＜CRAmax/TT＜20deg/mm；
CRAmax为所述红外光学系统的最大视场所对应的主光线于成像面上的入射角，TT为所述第一透镜的物侧面至所述第三透镜的像侧面于光轴上的距离。


5.根据权利要求1所述的红外光学系统，其特征在于，所述红外光学系统满足关系：
-100mm-1＜R1/(R2*f1)＜0；
R1为所述第一透镜的物侧面于光轴处的曲率半径，R2为所述第一透镜的像侧面于光...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹金华，杨健，李明，
申请(专利权)人：江西晶超光学有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36