LWIR成像透镜、具有该成像透镜的图像采集系统及相关方法技术方案

成像透镜(250)用于7.5μm–13.5μm(LWIR)的任意子集上的工作波段且包括第一高折射率材料的第一光学元件(210)和第二高折射率材料的第二光学元件(220)。第一光学元件(210)和第二光学元件(220)的至少两个表面(B、E)是光学倍率表面。所有光学倍率表面的最大通光孔径(E)不比与至少55度的视场相对应的图像直径大多于30％。第一和第二高折射率材料(例如硅、锗、硒化锌、硫化锌或硫属化物玻璃)具有在工作波段中大于2.2的折射率和小于75％的每毫米吸收率以及在400nm–650nm的波段中大于75％的每毫米吸收率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】LWIR成像透镜、具有该成像透镜的图像采集系统及相关方法相关申请的交叉引用本申请要求2012年I月23日在美国专利商标局提交的名称为“LWIR ImagingLens, Image Capturing System Having the Same, and Associated Methods (LWIR 成像透镜、具有该成像透镜的图像采集系统及相关方法)”的未决美国专利申请N0.13/356，211的优先权，该申请的全部内容就所有方面而言通过弓I用的方式并入本文。
本专利技术涉及一种用于长波红外(LWIR)区域的成像透镜、包括长波红外成像透镜的图像采集系统及相关方法。
技术介绍
与大多数技术一样，无论是作为独立的装置还是集成到移动装置、电子装置等中，都需要热像仪更小和更便宜。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于7.5 μ m - 13.5 μ m的任意子集上的工作波段的成像透镜。成像透镜可以包括:第一高折射率材料的第一光学元件，第一光学元件具有前表面和后表面；以及第二高折射率材料的第二光学元件，第二光学元件具有前表面和后表面，第二光学元件的前表面面对第一光学元件的后表面。第一光学元件和第二光学元件的至少两个表面可以是光学倍率表面。所有光学倍率表面的最大通光孔径可以不比成像透镜的与55度或更大的视场相对应的像圈的直径大多于30%。第一高折射率材料和第二高折射率材料可以具有在工作波段中大于2.2的折射率、在工作波段中小于75%的每毫米厚度吸收率、以及在400nm - 650nm的可见光波段中大于75%的每毫米厚度吸收率。 第一高折射率材料和第二高折射率材料可以相同。 第一高折射率材料和第二高折射率材料中的至少一者可以是硅。 最大通光孔径不比像圈的直径大多于20%。 第一光学元件和第二光学元件的三个表面可以是光学倍率表面。 光学倍率表面可以是第一光学元件的前表面和后表面以及第二光学元件的前表面。 [0011 ] 所有三个光学倍率表面可以是非球面的。 各个光学倍率表面可以在其顶点处具有正倍率。 各个光学倍率表面可以具有小于100 μ m的跨越通光孔径的最大垂度高度差。 各个光学倍率表面可以具有50 μ m以下的跨越通光孔径的最大垂度高度差。 光学倍率表面中的一个、两个或三个可以是非球面的。 成像透镜的焦比可以小于1.1。 成像透镜可以包括光阑，该光阑位于第一透镜元件的前表面处。 光阑可以与第一透镜元件的前表面有效接触。 光阑可以包括金属(例如铬)孔，该金属孔与第一透镜元件的前表面有效接触。 金属孔可以具有小于200nm的厚度。 在工作波段中通过光阑的透射率可以小于0.5%。 光阑可以附着在第一光学兀件的前表面上。 第一光学兀件和第二光学兀件的中心厚度可以彼此相差在15%内。 第一光学元件和第二光学元件中的每一个的中心厚度大于500μπι且小于1500 μ m,例如大于500 μ m且小于1000 μ m。 成像透镜可以包括间隔物，该间隔物位于第一光学元件与第二光学元件之间并且附着在第一光学元件和第二光学元件上。 成像透镜可以包括:第一平坦区域，其位于第一光学元件的后表面上；以及第二平坦区域，其位于第二光学元件的前表面上，其中，间隔物在第一平坦区域和第二平坦区域处附着在第一光学元件和第二光学元件上。 成像透镜可以包括衍射光学元件，该衍射光学元件位于第一光学元件的前表面、第一光学元件的后表面、第二光学元件的前表面和/或第二光学元件的后表面上。 衍射光学兀件可以位于具有最大倍率的光学倍率表面上。 本专利技术涉及一种用于7.5 μ m - 13.5 μ m的任意子集上的工作波段的成像系统。该成像系统可以包括:传感器，其用于7.5 μ m - 13.5 μ m的任意子集上的工作波段；以及成像透镜，其将工作波段成像到传感器上。成像透镜可以包括:第一高折射率材料的第一光学元件，第一光学元件具有前表面和后表面；以及第二高折射率材料的第二光学元件，第二光学兀件具有前表面和后表面，第二光学兀件的前表面面对第一光学兀件的后表面。第一光学兀件和第二光学兀件的至少两个表面可以是光学倍率表面。所有光学倍率表面的最大通光孔径可以不比传感器的图像对角线大多于30%。第一高折射率材料和第二高折射率材料可以具有在工作波段中大于2.2的折射率、在工作波段中小于75%的每毫米厚度吸收率、以及在400nm- 650nm的可见光波段中大于75%的每毫米厚度吸收率。 成像系统的光迹长度与传感器的图像对角线之比可以小于2.5。 传感器可以包括第三高折射率材料的护罩玻璃，第三高折射率材料在工作波段中具有大于2.2的折射率。 第三高折射率材料与第一高折射率材料和第二高折射率材料中的至少一者可以相同。 第三高折射率材料可以是硅。 护罩玻璃具有大于0.5mm且小于1.0mm的厚度。 第一光学元件的后表面的顶点与第二光学元件的前表面的顶点之间的距离可以比第二光学元件的后表面的顶点与护罩玻璃之间的距离大少于50%。 第一光学元件的后表面的顶点与第二光学元件的前表面的顶点之间的距离可以比第二光学兀件的后表面的顶点与护罩玻璃之间的距离大多于50%。 成像系统可以包括调节机构，该调节机构用于改变成像透镜与传感器之间的距离。 调节机构可以包括容纳成像透镜的螺纹镜筒组件。 本专利技术涉及一种包括成像系统的电子装置，该成像系统用于7.5 μ m - 13.5 μ m的任意子集上的工作波段。 本专利技术涉及一种用于7.5 μ m - 13.5 μ m的任意子集上的工作波段的成像透镜。成像透镜可以包括:第一高折射率材料的第一光学元件，第一光学元件具有前表面和后表面，第一光学倍率表面位于第一光学元件的前表面和后表面中的一者上；以及第二高折射率材料的第二光学元件，第二光学元件具有前表面和后表面，第二光学元件的前表面面对第一光学元件的后表面，第二光学倍率表面位于第二光学元件的前表面和后表面中的一者上。第一高折射率材料和第二高折射率材料可以具有在工作波段中大于2.2的折射率、在工作波段中小于75%的每毫米厚度吸收率、以及在400nm- 650nm的可见光波段中大于75%的每毫米厚度吸收率。 第一光学倍率表面可以位于第一光学元件的前表面上，而第二光学倍率表面可以位于第二光学元件的后表面上。 第一光学元件的后表面和第二光学元件的前表面中可以具有可忽略不计的光学倍率。 本专利技术涉及一种用于7.5 μ m - 13.5 μ m的任意子集上的工作波段的成像透镜。成像透镜可以包括:第一娃光学兀件，第一娃光学兀件具有前表面和后表面；以及第二娃光学元件，第二硅光学元件具有前表面和后表面，第二硅光学元件的前表面面对第一硅光学元件的后表面。第一光学元件和第二光学元件的至少两个表面可以是蚀刻出的光学倍率表面。 【附图说明】 通过参考附图对示例性实施例进行详细描述，本领域的普通技术人员将能够更清楚地了解上述和其它特征以及优点，其中: 图1示出根据实施例的图像采集系统的示意性侧视图； 图2示出根据实施例的图像采集系统的示意性侧视图； 图3A至图3C示出图2中的具有倍率的透镜表面的透镜垂度和斜度对径向孔的曲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像透镜，用于7.5μm–13.5μm的任意子集上的工作波段，所述成像透镜包括：第一高折射率材料的第一光学元件，所述第一光学元件具有前表面和后表面；以及第二高折射率材料的第二光学元件，所述第二光学元件具有前表面和后表面，所述第二光学元件的所述前表面面对所述第一光学元件的所述后表面，其中，所述第一光学元件和所述第二光学元件的至少两个表面是光学倍率表面，所有光学倍率表面的最大通光孔径不比所述成像透镜的与55度或更大的视场相对应的像圈的直径大多于30％，并且所述第一高折射率材料和所述第二高折射率材料具有：在工作波段中大于2.2的折射率，在工作波段中小于75％的每毫米厚度吸收率，以及在400nm–650nm的可见光波段中大于75％的每毫米厚度吸收率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.23 US 13/356,2111.一种成像透镜，用于7.5 μ m - 13.5 μ m的任意子集上的工作波段，所述成像透镜包括: 第一高折射率材料的第一光学元件，所述第一光学元件具有前表面和后表面；以及 第二高折射率材料的第二光学元件，所述第二光学元件具有前表面和后表面，所述第二光学元件的所述前表面面对所述第一光学元件的所述后表面，其中， 所述第一光学元件和所述第二光学元件的至少两个表面是光学倍率表面，所有光学倍率表面的最大通光孔径不比所述成像透镜的与55度或更大的视场相对应的像圈的直径大多于30%，并且 所述第一高折射率材料和所述第二高折射率材料具有: 在工作波段中大于2.2的折射率， 在工作波段中小于75%的每毫米厚度吸收率，以及 在400nm - 650nm的可见光波段中大于75%的每毫米厚度吸收率。2.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，所述第一高折射率材料和所述第二高折射率材料相同。3.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，所述第一高折射率材料和所述第二高折射率材料中的至少一者是硅。4.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，所述最大通光孔径不比所述像圈的所述直径大多于20%。5.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，所述第一光学元件和所述第二光学元件的三个表面是光学倍率表面。6.根据权利要求5所述的成像透镜，其中，所述光学倍率表面是所述第一光学元件的所述前表面和所述后表面以及所述第二光学元件的所述前表面。7.根据权利要求6所述的成像透镜，其中，所有三个所述光学倍率表面是非球面的。8.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，各个光学倍率表面在顶点处具有正倍率。9.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，各个光学倍率表面具有小于100μ m的跨越所述通光孔径的最大垂度高度差。10.根据权利要求9所述的成像透镜，其中，各个光学倍率表面具有50μ m以下的跨越所述通光孔径的最大垂度高度差。11.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，所述光学倍率表面中的一个是非球面的。12.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，所述光学倍率表面中的两个是非球面的。13.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，所述成像透镜的焦比小于1.1。14.根据权利要求1所述的成像透镜，还包括光阑，所述光阑位于所述第一光学元件的所述前表面处。15.根据权利要求14所述的成像透镜，其中，所述光阑与所述第一光学元件的所述前表面有效接触。16.根据权利要求15所述的成像透镜，其中，所述光阑包括金属孔，所述金属孔与所述第一光学元件的所述前表面有效接触。17.根据权利要求16所述的成像透镜，其中，所述金属孔是铬。18.根据权利要求16所述的成像透镜，其中，所述金属孔具有小于200nm的厚度。19.根据权利要求15所述的成像透镜，其中，在所述工作波段中通过所述光阑的透射率小于0.5%。20.根据权利要求15所述的成像透镜，其中，所述光阑附着在所述第一光学元件的所述前表面上。21.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，所述第一光学元件和所述第二光学元件的中心厚度彼此相差在15%内。22.根据权利要求1所述的成像透镜，其中，所述第一光学元件和所述第二光学元件中的每一个的中心厚度大于500 μ m且小于1500 μ m。23.根据权利要求22所述的成像透镜，其中，所述第一光学元件和所述第二光学元件中的每一个的中心厚度大于500 μ m且小于1000 μ m。24.根据权利要求1所述的成像透镜，还包括间隔物，所述间隔物位于所述第一光学元件与所述第二光学元件之间并且附着在所述第一光学元件和所述第二光学元件上。25.根据权利要求24所述的成像透镜，还包括: 第一平坦区域，其位于所述第一光学元件的所述后表面上；以及第二平坦区域，其位于所述第二光学元件的所述前表面上，其中，所述间隔物在所述第一平坦区域和所述第二平坦区域处附着在所述第一光学元件和所述第二光学元件上。26.根据权利要求1所述的成像透镜，还包括衍射光学元件，所述衍射光学元件位于所述第一光学元件的所述前表面、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰里米·赫德尔斯顿，
申请(专利权)人：弗莱尔系统贸易比利时公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE