[實用新型]一種新型長波紅外消熱差鏡頭

有效

• 申請號: 201420047510.X
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN203759345U
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 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;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

本實用新型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消熱差性能可廣泛適用于車載夜視和安防監控領域的長波光學消熱差鏡頭。

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得到了越來越廣泛的應用。由于紅外光學材料的折射率溫度系數較大，工作溫度的變化必然會導致成像系統焦面漂移，進而導致成像質量下降。紅外光學系統在寬溫度范圍內工作時同時要求不發生像面漂移，必須采用消熱差技術使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。

光學系統的消熱差技術可分為主動補償和被動補償兩類，被動補償又分為機械被動補償和光學被動補償兩種。光學被動補償這種技術一般采用兩種方式，一是利用光學材料熱特性之間的差異，通過合理的材料、光焦度配比，實現光學系統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，結構復雜的問題。二是在光學系統中引入衍射光學元件，利用衍射光學元件具有負消熱散的特性實現消熱差。該方案具有材料種類少，結構簡單的特點，但是需要采用衍射面結構，衍射面的衍射效率導致光學系統透過率下降明顯。

實用新型內容

本實用新型為解決上述光學消熱差系統中存在的問題，提供了一種新型長波紅外光學消熱差鏡頭，該系統采用三片式結構，利用硫系玻璃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。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下面所描述：

一種新型長波紅外消熱差鏡頭，沿光軸從物方至像方依次設置有第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡，所述第一透鏡為凸面朝向物側的具有正屈光力的彎月形透鏡，第二透鏡為具有負屈光力的透鏡，第三透鏡為凸面朝向像側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為整個光學系統的焦距；n為第一透鏡材料的中心波長折射率；FNO為光學系統的F數；R1為第一透鏡的凸面近似曲率半徑。

進一步的，所述第一透鏡和第二透鏡的組合焦距和光學系統焦距滿足下列的表達式：

2<f12/f<7

其中，f12為第一透鏡和第二透鏡的組合焦距；f為整個光學系統的焦距。

進一步的，所述第一透鏡的焦距和光學系統焦距滿足下列的表達式：

0<f1/f<1

其中，f1為第一透鏡的焦距；f為整個光學系統的焦距。

進一步的，所述第二透鏡的焦距和光學系統焦距滿足下列的表達式：

-1<f2/f<0

其中，f2為第二透鏡的焦距；f為整個光學系統的焦距。

進一步的，所述第三透鏡的焦距和光學系統焦距滿足下列的表達式：

0<f3/f<1

其中，f3為第三透鏡的焦距；f為整個光學系統的焦距。

進一步的，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dn/dT。所述鏡頭的三個透鏡中均不含有衍射面結構。

本實用新型通過采用三片透鏡的方案，在不使用衍射面結構的條件下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，本實用新型具有材料數量少，鏡頭結構簡單的優點；與光學系統中引入衍射光學元件實現光學消熱差方案相比，本實用新型由于無需采用衍射面結構具有系統透過率高的優點；本實用新型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例示性實施例進行的描述，本實用新型上述特征和優點將會變得更加清楚和容易理解。

圖1是本實用新型所述的新型長波紅外光學消熱差鏡頭的具體實施例的結構示意圖；

圖2是具體實施例的色差曲線圖（mm）；

圖3是具體實施例的像散曲線圖（mm）；

圖4是具體實施例的畸變曲線圖（%）；

圖5是具體實施例的MTF曲線圖。

具體實施方式

圖1是本實用新型所述的長波紅外光學消熱差鏡頭的結構示意圖。