大景深长波红外广角测温镜头及其工作方法技术

本发明专利技术涉及一种大景深长波红外广角测温镜头及其工作方法，所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设有负月牙形透镜、双凸透镜以及正月牙形透镜；所述负月牙形透镜和双凸透镜之间的空气间隔为24mm，所述双凸透镜和正月牙形透镜之间的空气间隔为1.5mm。该大景深长波红外广角测温镜头具备大相对孔径、低畸变、可手动调节、经济实用等优点；手动调节使得光轴稳定成像更清晰，可靠性高，在满足用户对产品成像性能的要求上，结构上也更方便客户使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种大景深长波红外广角测温镜头及其工作方法，属于光学镜头装置

技术介绍
红外测温技术作为非接触式测温技术，它与传统测温技术相比有很多优点，首先，它的测量不干扰测温场，不影响温度分布，准确度和精度上较高；其次，红外测温测试速度快，且能实时观测，测量优势大；再次，红外测温可近可远，并且可以夜间作业，适应性强；最后，红外测温的范围广，理论上无测试上限。这就使得红外测温技术电力工业、航天航空、质量检测、冶金等领域均得到了广范应用，红外测温镜头就应运而生。由于红外光学材料和机械材料在温度变化时会产生热形变，因此工作温度的剧烈变化会引起光学系统的焦距变化、像面飘逸、成像质量下降等影响。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种低畸变、具备大相对孔径的大景深长波红外广角测温镜头及其工作方法，经济实用，可靠性高。本专利技术采用以下方案实现：一种大景深长波红外广角测温镜头，所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设有负月牙形透镜、双凸透镜以及正月牙形透镜；所述负月牙形透镜和双凸透镜之间的空气间隔为24mm，所述双凸透镜和正月牙形透镜之间的空气间隔为1.5mm。进一步的，所述镜头的机械结构包括主镜筒，主镜筒中套装有与主镜筒滑动配合的镜座，所述负月牙形透镜、双凸透镜以及正月牙形透镜安装于镜座中；所述主镜筒的外围套装有控制镜座前后移动的凸轮。进一步的，所述凸轮通过导钉带动镜座前后移动，所述导钉由凸轮上的直槽和主镜筒上的斜槽穿过后连接于镜座上；所述凸轮上还穿设有用以锁紧凸轮的锁紧螺钉；所述负月牙形透镜前端边沿顶着镜座前端的凸环上，负月牙形透镜和双凸透镜之间设置有隔套，双凸透镜与正月牙形透镜之间设置有隔圈，镜座后端还旋接有后压圈，后压圈的内圈顶着正月牙形透镜后端边沿。进一步的，所述主镜筒外围还套设有位于凸轮前侧的装饰环；所述主镜筒后方还连接有连接座，连接座的后端具有与摄像机配合连接的外螺纹。专利技术提供的另一技术方案是：一种大景深长波红外广角测温镜头的工作方法，采用如上所述的大景深长波红外广角测温镜头，当温度变化引起镜片R值发生改变，焦平面发生偏移时，松开锁紧螺钉，手动旋转凸轮，通过导钉带动镜座的前后运动，手动调节补偿R值变化引起的偏移量，调节完毕后拧紧锁紧螺钉。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：该大景深长波红外广角测温镜头具备大相对孔径、低畸变、可手动调节、经济实用等优点；手动调节使得光轴稳定成像更清晰，可靠性高，在满足用户对产品成像性能的要求上，结构上也更方便客户使用。为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本专利技术作进一步详细说明。附图说明图1为专利技术实施例的光学系统示意图；图2为专利技术实施例的机械机构示意图；图3为专利技术实施例的机械结构剖面图；图4为专利技术实施例中主镜筒构造示意图；图中标号说明：1-主镜筒；2-装饰环；3-导钉；4-凸轮；5-沉头螺丝；6-后压圈；7-隔圈；8-连接座；9-隔套；10-锁紧螺钉；11-镜座、12-负月牙形透镜；13-双凸透镜；14-正月牙形透镜。具体实施方式如图1~4所示，一种大景深长波红外广角测温镜头，所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设有负月牙形透镜12、双凸透镜13以及正月牙形透镜14；所述负月牙形透镜和双凸透镜之间的空气间隔为24mm，所述双凸透镜和正月牙形透镜之间的空气间隔为1.5mm。在本实施例中，所有镜片光学材料均为锗，负月牙形透镜12、双凸透镜13和正月牙形透镜14的折射率均为4.004，负月牙形透镜12前镜面和后镜面的曲率半径分别为10.6mm和6.1mm，双凸透镜13前镜面和后镜面的曲率半径分别为40.6mm和158.6mm，正月牙形透镜14前镜面和后镜面的曲率半径分别为17.7mm和25.6mm在本实施例中，负月牙形透镜12的厚度为1.81mm，双凸透镜13的厚度为2.3mm，正月牙形透镜14的厚度为1.74，正月牙形透镜14后镜面与像面之间的间距为13.1mm。镜头光学系统组成的3个透镜6个面都为球面，加工较简单，有利于批量生产，人工成本大大降低，这就降低了镜头的成本，是款经济型镜头。由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：1)焦距：f′=3.13mm；2)相对孔径F：1.0；3)视场角：2w≥69°；4)分辨率：可与80*8034μm探测器摄像机适配；5)光路总长∑≤44mm，光学后截距l′≥13mm；6)适用谱线范围：8μm~12μm。在本实施例中，所述镜头的机械结构包括主镜筒1，主镜筒1中套装有与主镜筒滑动配合的镜座11，所述负月牙形透镜、双凸透镜以及正月牙形透镜安装于镜座中11；所述主镜筒1的外围套装有控制镜座前后移动的凸轮4。在本实施例中，所述凸轮4通过导钉3带动镜座11前后移动，所述导钉3由凸轮上的直槽和主镜筒上的斜槽穿过后连接于镜座上；凸轮4转动时通过导钉3带动镜座11运动，导钉3运动轨迹由凸轮4上的直槽和主镜筒1上的斜槽共同限制，反映到镜座11表现为前后移动，主镜筒1上斜槽的导程保证了调焦的手感；；所述凸轮上设计有咬花结构，增加旋转调焦的摩擦力，方便调焦；凸轮上还穿设有用以锁紧凸轮的锁紧螺钉10，用于调焦后的固定，保证调焦完成后镜座11位置不发生偏移。在本实施例中，补偿调节包括以下步骤：（1）温度变化引起镜片R值发生改变，焦平面发生偏移；（2）手动旋转凸轮，通过导钉带动镜座的前后运动，手动调节补偿R值变化引起的偏移量。在本实施例中，所述负月牙形透镜前端边沿顶着镜座前端的凸环上，负月牙形透镜和双凸透镜之间设置有隔套9，双凸透镜与正月牙形透镜之间设置有隔圈7，镜座后端还旋接有后压圈6，后压圈的内圈顶着正月牙形透镜后端边沿。在本实施例中，所述主镜筒外围还套设有位于凸轮前侧的装饰环2，装饰环镀涂红色标示旋转结构，并有美观的作用；所述主镜筒后方还连接有连接座8，连接座使用Hpb59-1材料并镀涂铬层，保证光泽度的同时增加了耐磨强度，使得连接座在使用过程中不会出现磨损脱膜氧化问题，增加客户体验；连接座的后端具有与摄像机配合连接的外螺纹，连接座通过沉头螺钉固定于主镜筒后端。本专利技术镜头在光学设计时，对8～12μm的宽光谱范围进行像差校正和平衡，使镜头在宽光谱范围都具有优良的像质，实现了宽光谱共焦，这样镜头在中长波范围都能清晰成像；选用高折射、低色散的光学玻璃材料，通过设计和优化，校正了光学镜头的各种像差，使镜头实现高分辨率、大相对孔径、低畸变等优点；畸变较小，在2%以下，相对于旧的结构畸变有了更好的控制；在结构设计时，既保证镜头的同心度、精度和轴向位置的准确,又使镜头的结构轻便、美观。通过凸轮带动镜座运动的方式，实现了在不同温度情况下通过镜座移动调整光学系统的成像性能，实现在不同温度下的高质成像。一种大景深长波红外广角测温镜头的工作方法，采用如上所述的大景深长波红外广角测温镜头，当温度变化引起镜片R值发生改变，焦平面发生偏移时，松开锁紧螺钉，手动旋转凸轮，通过导钉带动镜座的前后运动，手动调节补偿R值变化引起的偏移量，调节完毕后拧紧锁紧螺钉。上列较佳实施例，对本专利技术的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大景深长波红外广角测温镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设有负月牙形透镜、双凸透镜以及正月牙形透镜；所述负月牙形透镜和双凸透镜之间的空气间隔为24mm，所述双凸透镜和正月牙形透镜之间的空气间隔为1.5mm。

【技术特征摘要】
1.一种大景深长波红外广角测温镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设有负月牙形透镜、双凸透镜以及正月牙形透镜；所述负月牙形透镜和双凸透镜之间的空气间隔为24mm，所述双凸透镜和正月牙形透镜之间的空气间隔为1.5mm。2.根据权利要求1所述的大景深长波红外广角测温镜头，其特征在于：所述镜头的机械结构包括主镜筒，主镜筒中套装有与主镜筒滑动配合的镜座，所述负月牙形透镜、双凸透镜以及正月牙形透镜安装于镜座中；所述主镜筒的外围套装有控制镜座前后移动的凸轮。3.根据权利要求2所述的大景深长波红外广角测温镜头，其特征在于：所述凸轮通过导钉带动镜座前后移动，所述导钉由凸轮上的直槽和主镜筒上的斜槽穿过后连接于镜座上；所述凸轮上还穿设有用以锁紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，肖维军，仇力，郑勇强，陈丽娜，
申请(专利权)人：福建福光天瞳光学有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35