[發(fā)明專利]焦距35mm的消熱差紅外鏡頭及其裝配方法、成像方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111523925.0
• 申請(qǐng)日: 2021-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN114252982A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 霍亞敏;劉自強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽光智科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B13/14
• 分類號(hào): G02B13/14;G02B13/18
• 代理公司: 北京天盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 唐靜

本發(fā)明公開了一種焦距35mm消熱差紅外鏡頭及其裝配方法、成像方法。所述鏡頭包括鏡筒、以及在鏡筒內(nèi)沿光線傳輸方向從左到右依次設(shè)置的第一彎月透鏡、第二彎月透鏡、第三彎月透鏡、第四雙凸透鏡；所述第一彎月透鏡、第二彎月透鏡、第三彎月透鏡的凸面均朝向物方；第一彎月透鏡、第二彎月透鏡、第三彎月透鏡的光焦度分別為正、負(fù)、負(fù)。本發(fā)明消熱差紅外鏡頭應(yīng)用了光學(xué)被動(dòng)式補(bǔ)償技術(shù)，使得鏡頭能在寬溫度波動(dòng)的工作環(huán)境中，保持成像的一致性。通過合理的光焦度配比、透鏡材料，僅采用四片式透鏡結(jié)構(gòu)，即可達(dá)到良好的光學(xué)被動(dòng)消熱差效果，在8?12μm波段、?40℃至80℃的溫度范圍內(nèi)，均具有良好的成像效果，尤其適用于1280x1024?12μm型探測(cè)器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)鏡頭技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種焦距35mm的消熱差紅外鏡頭及其裝配方法、成像方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，紅外成像技術(shù)已廣泛應(yīng)用在國(guó)防、工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域。紅外探測(cè)具有一定的穿透煙、霧、霾、雪等能力以及識(shí)別偽裝的能力，不受戰(zhàn)場(chǎng)強(qiáng)光、閃光干擾而致盲，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離，全天候觀察，尤其適用于夜間及不良?xì)庀髼l件下的目標(biāo)探測(cè)。但是，在紅外成像的應(yīng)用中，外界環(huán)境的溫度會(huì)對(duì)鏡頭材料的折射率造成影響，也會(huì)對(duì)鏡筒材料造成熱脹冷縮，致使光焦度變化和最佳像面發(fā)生偏移，圖像模糊不清，對(duì)比度下降，光學(xué)成像質(zhì)量下降，最終影響鏡頭的成像性能。因此紅外光學(xué)系統(tǒng)在寬溫度范圍內(nèi)工作時(shí)同時(shí)要求不發(fā)生像面漂移，必須采用消熱差技術(shù)使光學(xué)系統(tǒng)在一個(gè)較大的范圍內(nèi)均具有良好的成像質(zhì)量。

光學(xué)消熱差技術(shù)主要包括：機(jī)電主動(dòng)式，機(jī)械被動(dòng)式以及光學(xué)被動(dòng)式。前兩種方式會(huì)使系統(tǒng)復(fù)雜化、體積增大、重量增加。光學(xué)被動(dòng)式為了獲得更寬范圍的工作溫度，往往其鏡片數(shù)量眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或者會(huì)引入衍射面而致使光學(xué)系統(tǒng)透過率下降明顯。

MTF:ModulationTransfer?Function(調(diào)制傳遞函數(shù)),是一種分析鏡頭的解像比較科學(xué)的方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中上述問題，本發(fā)明提出了一種消熱差紅外鏡頭，能有效克服外界溫度波動(dòng)導(dǎo)致成像性能差的問題，滿足寬工作溫度范圍的同時(shí)，鏡片數(shù)量較少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔。具體技術(shù)方案如下。

一種焦距35mm的消熱差紅外鏡頭，鏡頭包括鏡筒、以及在鏡筒內(nèi)沿光線傳輸方向從左到右依次設(shè)置的第一彎月透鏡、第二彎月透鏡、第三彎月透鏡、第四雙凸透鏡；所述第一彎月透鏡、第二彎月透鏡、第三彎月透鏡的凸面均朝向物方；所述第一彎月透鏡、第二彎月透鏡、第三彎月透鏡的光焦度分別為正、負(fù)、負(fù)。

優(yōu)選地，第一彎月透鏡、第二彎月透鏡、第三彎月透鏡、第四雙凸透鏡均不包含衍射面。

優(yōu)選地，所述第一彎月透鏡、第二彎月透鏡、第四雙凸透鏡的材料均采用硫系玻璃，所述第三彎月透鏡的材料為硒化鋅。

優(yōu)選地，所述第一彎月透鏡的光線出射側(cè)為非球面，第二彎月透鏡的光線出射側(cè)為非球面，第三彎月透鏡的光線出射側(cè)為非球面，所述第四雙凸透鏡的光線出射側(cè)為非球面，并滿足公式：

式中，Z為非球面沿光軸方向在高度為r的位置時(shí)，距非球面頂點(diǎn)的距離矢高；c=1/R；R為鏡面的近軸曲率擬合半徑；k為圓錐系數(shù)；A、B、C、D、E為高次非球面系數(shù)。

優(yōu)選地，所述第一彎月透鏡和第二彎月透鏡之間的空氣間隔為2mm，所述第二彎月透鏡和第三彎月透鏡之間的空氣間隔為2.22mm，所述第三彎月透鏡和第四雙凸透鏡之間的空氣間隔為11mm。

優(yōu)選地，所述第一彎月透鏡的中心厚度為7.5mm，所述第二彎月透鏡的中心厚度為3.3mm，所述第三彎月透鏡的中心厚度為4mm，所述第四雙凸透鏡的中心厚度為6.5mm。