[發明專利]一種新型長波紅外定焦鏡頭

有效

• 申請號: 201410131576.1
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103941379A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 任和齊;朱光春
• 申請（專利權）人: 寧波舜宇紅外技術有限公司
• 主分類號: G02B13/14
• 分類號: G02B13/14;G02B13/18;G02B13/00;G02B1/00
• 代理公司: 北京高文律師事務所 11359
• 代理人: 徐江華

技術領域

本發明涉及一種新型長波紅外定焦鏡頭，尤其是一種具有寬溫度范圍內消熱差性能，可廣泛應用于車載夜視和安防監控領域的長波紅外定焦鏡頭。

背景技術

隨著非制冷探測器技術的成熟，長波紅外非制冷光學系統在軍用和民用領域均得到了廣泛的應用。由于紅外光學材料的折射率溫度系數較大，工作溫度的劇烈變化會對紅外光學系統有嚴重的影響，引起系統焦距變化、像面漂移、成像質量下降等問題。針對這些特殊應用領域的紅外光學系統必須進行消熱差設計，在設計的時候考慮溫度變化對系統成像質量的影響，使得紅外光學系統在一個較大的溫度范圍內均具有良好的成像質量。

在紅外光學系統的消熱差技術中，光學消熱差由于其結構簡單，性能可靠等特點得到廣泛的應用。但現有光學消熱差鏡頭方案存在以下問題，一是利用多種材料熱特性差異配合實現消熱差，該方案存在使用材料多，鏡頭數量較多，結構相對復雜，成本高等問題；二是采用利用衍射光學元件具有負消熱散的特性實現消熱差，該方案存在由于衍射面的衍射效率而導致光學系統透過率下降明顯的問題。

發明內容

本發明為了解決了上述光學消差系統中存在的問題，提供了一種新型長波紅外光學定焦鏡頭，該系統采用三片式結構，利用硫系玻璃具有較低的折射率溫度系數的特性，實現在寬溫度范圍內的消熱差特性。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下面所描述：

一種新型長波紅外光學定焦鏡頭，沿光軸從物方至像方依次設置有第一透鏡L1、第二透鏡L2和第三透鏡L3；

所述的第一透鏡為具有正屈光力并凸面向物側的彎月型透鏡；

所述的第二透鏡為具有負屈光力的透鏡；

所述的第三透鏡為具有正屈光力并凸面向像側的透鏡；

所述新型長波紅外定焦鏡頭滿足下列公式：

0<FNO*f12*f3*(n1-1)/(f*f*R1)<1以及1*10^-5<dn1/dT<5*10^-5

其中，f為整個光學系統的焦距；n1為第一透鏡材料的中心波長折射率；FNO為光學系統的F數；f12為第一透鏡和第二透鏡的組合焦距；f3為第三透鏡的焦距；R1第一透鏡的凸面近似曲率半徑；dn1/dT為第一透鏡材料折射率溫度系數。

進一步地所述第三透鏡滿足下列的表達式：

1*10^-5<dn3/dT<5*10^-5

其中，n3為第一透鏡材料的中心波長折射率；dn3/dT為第一透鏡材料折射率溫度系數。

進一步地，所述第一透鏡和第二透鏡組成的組合焦距和光學系統焦距滿足下列的表達式：

1<f12/f<7

其中，f12為第一透鏡和第二透鏡的組合焦距；f為整個光學系統的焦距。

進一步地，所述第一透鏡和光學系統焦距滿足下列的表達式：

0<f1/f<1

其中，f1為第一透鏡焦距；f為整個光學系統的焦距。

進一步地，所述第二透鏡和光學系統焦距滿足下列的表達式：

-1<f2/f<0

其中，f2為第二透鏡焦距；f為整個光學系統的焦距。

進一步地，所述第三透鏡和光學系統焦距滿足下列的表達式：

0<f3/f<1

其中，f3為第三透鏡焦距；f為整個光學系統的焦距。

進一步地，所述鏡頭采用三種硫系玻璃材料，每一透鏡采用不同的硫系玻璃材料。

所述鏡頭的透鏡中均不含有衍射面結構。

本發明與現有技術相比，具有以下優勢和有益效果：

本發明通過采用三片透鏡的方案，無需采用衍射面結構而實現寬溫度范圍內的消熱差功能。較現有的光學消熱差方案具有以下優勢：與多種光學材料配比實現光學消熱差方案相比，本發明具有鏡頭鏡片數量少，鏡頭結構簡單的優點；與采用衍射光學元件實現光學消熱差方案相比，本發明由于無需采用衍射面結構，具有系統透過率高的優點。本發明采用三種硫系玻璃，在材料成本上硫系玻璃具有明顯的優勢，而且硫系玻璃在大批量生產時可以進行精密模壓，可以大大降低加工成本，具有廣闊的市場前景。實踐證明，該種技術方案具有較好的應用效果。

附圖說明

通過下面結合附圖對其示例性實施例進行的描述，本發明上述特征和優點將會變得更加清楚和容易理解。

圖1是本發明所述的新型長波紅外定焦鏡頭的具體實施例的結構示意圖；