一种长焦红外无热化监控镜头制造技术

本实用新型专利技术提供了一种长焦红外无热化监控镜头，镜头中的镜片包括由物方至像方依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；其中，所述第一透镜具有负光焦度，为凸面朝向物方的弯月形锗单晶负透镜，其朝向像方的一侧为衍射面；所述第二透镜具有正光焦度，为凸面朝向物方的弯月形硫系玻璃正透镜，其朝向像方的一侧为非球面；所述第三透镜具有正光焦度，为凸面朝向物方的弯月形硫系玻璃正透镜，其朝向物方的一侧为非球面。本申请所述的监控镜头为定焦镜头，可在

【技术实现步骤摘要】
一种长焦红外无热化监控镜头


[0001]本技术属于光学
，具体涉及一种长焦红外无热化监控镜头。

技术介绍

[0002]随着红外技术的发展及市场需求的提高，长波红外镜头的使用环境需要经受大范围的环境温度变化，当环境温度在
‑
40℃到+80℃范围内变化时，由于光学、机械材料的热胀冷缩以及红外光学材料折射率随温度变化，使得透镜光焦度发生变化，产生离焦现象，成像质量大幅度降低。因此需要一种长波红外镜头，在宽温度范围内不产生严重的离焦现象，从而保证光学成像质量优良。

技术实现思路

[0003]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本技术旨在提供一种长焦红外无热化监控镜头。
[0004]为了实现上述目的，本技术实施例采用如下技术方案：
[0005]一种长焦红外无热化监控镜头，镜头中的镜片包括由物方至像方依次设置的第一透镜、第二透镜和第三透镜；其中，所述第一透镜具有负光焦度，为凸面朝向物方的弯月形锗单晶负透镜，其朝向像方的一侧为衍射面；所述第二透镜具有正光焦度，为凸面朝向物方的弯月形硫系玻璃正透镜，其朝向像方的一侧为非球面；所述第三透镜具有正光焦度，为凸面朝向物方的弯月形硫系玻璃正透镜，其朝向物方的一侧为非球面。
[0006]根据本申请实施例提供的技术方案，所述镜头满足如下参数：所述镜头的工作波段8～12μm，有效焦距EFL＝100mm，F数＝1.2，光学系统总长115.5mm，适配探测器分辨率640
×
512，像元大小17μm。
[0007]根据本申请实施例提供的技术方案，所述镜头的视场角范围为：2w＝14
°
。
[0008]根据本申请实施例提供的技术方案，所述镜头的镜片中的非球面满足下列表达式：
[0009][0010]其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c表示表面的顶点曲率，k为圆锥系数，a2，a3，a4，a5，a6为高次非球面系数。
[0011]根据本申请实施例提供的技术方案，所述镜头的镜片中的衍射面满足下列表达式：
[0012]Φ＝A1ρ2+A2ρ4+A3ρ6[0013]其中，Φ为衍射面的位相，ρ＝r/r
n
,r
n
是衍射面的规划半径，A1、A2、A3为衍射面的位相系数。
[0014]根据本申请实施例提供的技术方案，所述镜头的全视场的平均MTF>0.4@30lp/mm。
[0015]根据本申请实施例提供的技术方案，S1镀有硬质碳膜，S3～S6镀有增透膜；其中，S1为第一透镜朝向物方的表面，S3为第二透镜朝向物方的表面，S4为第二透镜朝向像方的表面，S5为第三透镜朝向物方的表面，S6为第三透镜朝向像方的表面。
[0016]根据本申请实施例提供的技术方案，所述硬质碳膜为类金刚石碳膜。
[0017]本技术具有如下有益效果：
[0018]本申请所述的监控镜头为定焦镜头，采用长波红外镜头，采用特殊的红外材料搭配，即红外硫系材料和锗单晶搭配，硫系材料随温度变化较小，采用了光学消热差的方式使其在宽温度范围内不产生严重的离焦现象，从而保证光学成像质量优良。从测试结果也可以得出，本镜头可在
‑
40℃～80℃范围内保持成像清晰，在全温度范围内焦距变化小，不需要其他的机械补偿即可达到良好的成像效果。
[0019]同时，由于本申请只采用了三个镜片，光学系统总长短，焦距长，安装时沿着同一个光轴、口径由小到大的顺序顺次安装，不需要额外调试就可以使用，装调方便，易于量产，温度影响小，成像质量高，适用于大靶面探测器的镜头，应用于森林防火监控、安防夜视监控等场合。
[0020]此外，与现有的热成像镜头相比，本申请所述的监控镜头的第一镜头为锗单晶材料，与硫系玻璃相比更耐磨，除此之外朝向物方的一面可以镀有硬质碳膜，进一步提升本镜头的抗刮耐磨的性能。
附图说明
[0021]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0022]图1为本技术实施方式所述的监控镜头的光学系统图；
[0023]图2为本技术实施方式所述的监控镜头在20℃时的点列图；
[0024]图3为本技术实施方式所述的监控镜头在20℃时的光学传递函数图；
[0025]图4为本技术实施方式所述的监控镜头在20℃时的场曲畸变图；
[0026]图5为本技术实施方式所述的监控镜头在
‑
40℃时的点列图；
[0027]图6为本技术实施方式所述的监控镜头在
‑
40℃时的光学传递函数图；
[0028]图7为本技术实施方式所述的监控镜头在
‑
40℃时的场曲畸变图；
[0029]图8为本技术实施方式所述的监控镜头在+80℃时的点列图；
[0030]图9为本技术实施方式所述的监控镜头在+80℃时的光学传递函数图；
[0031]图10为本技术实施方式所述的监控镜头在+80℃时的场曲畸变图。
[0032]附图标记说明：
[0033]100、物空间；101、探测器保护窗口；102、成像面；
[0034]L1、第一透镜；L2、第二透镜；L3、第三透镜；
[0035]S1、第一透镜朝向物方的表面；S2、第一透镜朝向像方的表面；
[0036]S3、第二透镜朝向物方的表面；S4、第二透镜朝向像方的表面；
[0037]S5、第三透镜朝向物方的表面，S6、第三透镜朝向像方的表面。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关技术，而非对该技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与技术相关的部分。
[0039]需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
[0040]本申请所述的实施例为应用在长波非制冷型、分辨率为640*512、像元尺寸17μm的凝视型焦平面探测器。
[0041]本申请所述的从前到后的方向，指的是从物方到像方的方向。
[0042]一种长焦红外无热化监控镜头，镜头中的镜片包括由物方至像方依次设置的第一透镜L1、第二透镜L2和第三透镜L3；其中，所述第一透镜L1具有负光焦度，为凸面朝向物方的弯月形锗单晶负透镜，其朝向像方的一侧为衍射面；所述第二透镜L2具有正光焦度，为凸面朝向物方的弯月形硫系玻璃正透镜，其朝向像方的一侧为非球面；所述第三透镜L3具有正光焦度，为凸面朝向物方的弯月形硫系玻璃正透镜，其朝向物方的一侧为非球面。
[0043]具体地，如图1所示，物空间100位于第一透镜L1的前面，长波非制冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长焦红外无热化监控镜头，其特征在于，镜头中的镜片包括由物方至像方依次设置的第一透镜(L1)、第二透镜(L2)和第三透镜(L3)；其中，所述第一透镜(L1)具有负光焦度，为凸面朝向物方的弯月形锗单晶负透镜，其朝向像方的一侧为衍射面；所述第二透镜(L2)具有正光焦度，为凸面朝向物方的弯月形硫系玻璃正透镜，其朝向像方的一侧为非球面；所述第三透镜(L3)具有正光焦度，为凸面朝向物方的弯月形硫系玻璃正透镜，其朝向物方的一侧为非球面。2.根据权利要求1所述的一种长焦红外无热化监控镜头，其特征在于，所述镜头满足如下参数：所述镜头的工作波段8～12μm，有效焦距EFL＝100mm，F数＝1.2，光学系统总长115.5mm，适配探测器分辨率640
×
512，像元大小17μm。3.根据权利要求1所述的一种长焦红外无热化监控镜头，其特征在于，所述镜头的视场角范围为：2w＝14
°
。4.根据权利要求1所述的一种长焦红外无热化监控镜头，其特征在于，所述镜头的镜片中的非球面满足下列表达式：其中，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高，c表示表面的顶点曲率，k为圆锥系数，α2，α3，α4，α...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈巍，
申请(专利权)人：三河市蓝思泰克光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：