[發(fā)明專利]一種新型長波紅外消熱差鏡頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410035947.6
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103852863A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任和齊;朱光春
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波舜宇紅外技術(shù)有限公司
• 主分類號: G02B13/14
• 分類號: G02B13/14;G02B13/18;G02B1/00
• 代理公司: 北京高文律師事務(wù)所 11359
• 代理人: 徐江華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型長波紅外消熱差鏡頭，尤其是一種具有寬溫度范圍內(nèi)消熱差性能可廣泛適用于車載夜視和安防監(jiān)控領(lǐng)域的長波光學(xué)消熱差鏡頭。

背景技術(shù)

隨著非制冷探測器技術(shù)的成熟，長波紅外非制冷光學(xué)系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。由于紅外光學(xué)材料的折射率溫度系數(shù)較大，工作溫度的變化必然會導(dǎo)致成像系統(tǒng)焦面漂移，進(jìn)而導(dǎo)致成像質(zhì)量下降。紅外光學(xué)系統(tǒng)在寬溫度范圍內(nèi)工作時同時要求不發(fā)生像面漂移，必須采用消熱差技術(shù)使紅外光學(xué)系統(tǒng)在一個較大的溫度范圍內(nèi)均具有良好的成像質(zhì)量。

光學(xué)系統(tǒng)的消熱差技術(shù)可分為主動補(bǔ)償和被動補(bǔ)償兩類，被動補(bǔ)償又分為機(jī)械被動補(bǔ)償和光學(xué)被動補(bǔ)償兩種。光學(xué)被動補(bǔ)償這種技術(shù)一般采用兩種方式，一是利用光學(xué)材料熱特性之間的差異，通過合理的材料、光焦度配比，實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)像面位置隨溫度的變化量與儀器殼體隨溫度的變化量一致，該方案存在材料種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。二是在光學(xué)系統(tǒng)中引入衍射光學(xué)元件，利用衍射光學(xué)元件具有負(fù)消熱散的特性實(shí)現(xiàn)消熱差。該方案具有材料種類少，結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，但是需要采用衍射面結(jié)構(gòu)，衍射面的衍射效率導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)透過率下降明顯。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述光學(xué)消熱差系統(tǒng)中存在的問題，提供了一種新型長波紅外光學(xué)消熱差鏡頭，該系統(tǒng)采用三片式結(jié)構(gòu)，利用硫系玻璃較低的折射率溫度系數(shù)的特性，實(shí)現(xiàn)在寬溫度范圍內(nèi)的消熱差特性。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下面所描述：

一種新型長波紅外消熱差鏡頭，沿光軸從物方至像方依次設(shè)置有第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡，所述第一透鏡為凸面朝向物側(cè)的具有正屈光力的彎月形透鏡，第二透鏡為具有負(fù)屈光力的透鏡，第三透鏡為凸面朝向像側(cè)的具有正屈光力的透鏡；所述鏡頭滿足下列公式：

1<f*(n-1)/(FNO*R1)<3

其中，f為整個光學(xué)系統(tǒng)的焦距；n為第一透鏡材料的中心波長折射率；FNO為光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)；R1為第一透鏡的凸面近似曲率半徑。

進(jìn)一步的，所述第一透鏡和第二透鏡的組合焦距和光學(xué)系統(tǒng)焦距滿足下列的表達(dá)式：

2<f12/f<7

其中，f12為第一透鏡和第二透鏡的組合焦距；f為整個光學(xué)系統(tǒng)的焦距。

進(jìn)一步的，所述第一透鏡的焦距和光學(xué)系統(tǒng)焦距滿足下列的表達(dá)式：

0<f1/f<1

其中，f1為第一透鏡的焦距；f為整個光學(xué)系統(tǒng)的焦距。

進(jìn)一步的，所述第二透鏡的焦距和光學(xué)系統(tǒng)焦距滿足下列的表達(dá)式：

-1<f2/f<0

其中，f2為第二透鏡的焦距；f為整個光學(xué)系統(tǒng)的焦距。

進(jìn)一步的，所述第三透鏡的焦距和光學(xué)系統(tǒng)焦距滿足下列的表達(dá)式：

0<f3/f<1

其中，f3為第三透鏡的焦距；f為整個光學(xué)系統(tǒng)的焦距。

進(jìn)一步的，所述鏡頭采用了兩種硫系玻璃材料，第一透鏡和第三透鏡采用同種材料。所述第一透鏡和第三透鏡采用的硫系玻璃具有較低的折射率溫度變化系數(shù)dn/dT。所述鏡頭的三個透鏡中均不含有衍射面結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明通過采用三片透鏡的方案，在不使用衍射面結(jié)構(gòu)的條件下實(shí)現(xiàn)寬溫度范圍內(nèi)的消熱差功能。較現(xiàn)有的光學(xué)消熱差方案具有以下優(yōu)勢：與多種光學(xué)材料配比實(shí)現(xiàn)光學(xué)消熱差方案相比，本發(fā)明具有材料數(shù)量少，鏡頭結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)；與光學(xué)系統(tǒng)中引入衍射光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)光學(xué)消熱差方案相比，本發(fā)明由于無需采用衍射面結(jié)構(gòu)具有系統(tǒng)透過率高的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明僅采用兩種硫系玻璃，在材料成本上硫系玻璃具有明顯的優(yōu)勢，而且硫系玻璃在大批量生產(chǎn)時可以進(jìn)行精密模壓，可以大大降低加工成本，具有廣闊的市場前景。實(shí)踐證明，該種技術(shù)方案具有較好的應(yīng)用效果。

附圖說明

通過下面結(jié)合附圖對其例示性實(shí)施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明上述特征和優(yōu)點(diǎn)將會變得更加清楚和容易理解。

圖1是本發(fā)明所述的新型長波紅外光學(xué)消熱差鏡頭的具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是具體實(shí)施例的色差曲線圖（mm）；

圖3是具體實(shí)施例的像散曲線圖（mm）；

圖4是具體實(shí)施例的畸變曲線圖（%）；

圖5是具體實(shí)施例的MTF曲線圖。

具體實(shí)施方式

圖1是本發(fā)明所述的長波紅外光學(xué)消熱差鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。