经济型红外无热化镜头及成像方法技术

本发明专利技术涉及一种经济型红外无热化镜头及成像方法，该镜头的光学成像系统沿光线自左向右方向依次设有弯月正透镜A、弯月正透镜B，弯月正透镜A与弯月正透镜B的空气间隔为14.1mm，弯月正透镜A、弯月正透镜B均为硫系玻璃镜片,本镜头设计合理，系统结构简单，体积小，重量轻，成本低且能实现大批量生产。

Economical infrared non-thermal lens and imaging method

The present invention relates to an economical infrared non-thermal lens and an imaging method. The optical imaging system of the lens is provided with a meniscus lens A and a meniscus lens B in turn from left to right direction of light. The air interval between the meniscus lens A and the meniscus lens B is 14.1 mm. The meniscus lens A and B are chalcogenide glass lenses. The design of the lens is reasonable, the system structure is simple and the volume is simple. Small, light weight, low cost and can achieve mass production.

【技术实现步骤摘要】
经济型红外无热化镜头及成像方法
本专利技术涉及一种经济型红外无热化镜头及成像方法。
技术介绍
在民用领域，红外镜头除了要求具有较高的分辨率，体积小重量轻外，还要求其成本低，能在不同的高低温环境下保持工作性能。但是目前市场上大多数红外光学无热化镜头一般采用3片及3片以上的光学结构，其基本型式为正、负、正光焦度，采用单晶锗、硒化锌等与硫系相互配合来实现光学无热化。由于单晶锗、硒化锌等材料稀缺，价格昂贵，而且密度高，导致光学镜头重量重，成本高。这类镜头无法满足民用领域市场的需求。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种经济型红外无热化镜头及成像方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种经济型红外无热化镜头，该镜头的光学成像系统沿光线自左向右方向依次设有弯月正透镜A、弯月正透镜B，弯月正透镜A与弯月正透镜B的空气间隔为14.1mm，弯月正透镜A、弯月正透镜B均为硫系玻璃镜片。进一步的，该镜头的光学成像系统的焦距为f，其中，弯月正透镜A、弯月正透镜B的焦距分别为f1、f2；其中与焦距f满足以下比例：1.5<f1/f<3，0.5<f2/f<2.0。进一步的，弯月正透镜B与IMA像面之间设置平行平板。一种经济型红外无热化镜头的成像方法：光线依次进入弯月正透镜A、弯月正透镜B后进行成像。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：设计合理，系统结构简单，体积小，重量轻，成本低且能实现大批量生产。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。附图说明图1为镜头光学系统示意图；图2为本镜头常温环境下的MTF值；图3为本镜头低温-40℃环境下的MTF值；图4为本镜头高温80℃环境下的MTF值；图5为本镜头常温下场曲畸变图。图中：A-弯月正透镜A；B-弯月正透镜B；C-IMA。具体实施方式为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。如图1所示，一种经济型红外无热化镜头，该镜头的光学成像系统沿光线自左向右方向依次设有弯月正透镜A、弯月正透镜B，弯月正透镜A与弯月正透镜B的空气间隔为14.1mm，弯月正透镜A、弯月正透镜B均为硫系玻璃镜片。在本实施例中，该镜头的光学成像系统的焦距为f，其中，弯月正透镜A、弯月正透镜B的焦距分别为f1、f2；其中与焦距f满足以下比例：1.5<f1/f<3，0.5<f2/f<2.0。在本实施例中，弯月正透镜B与IMA像面之间设置平行平板。一种经济型红外无热化镜头的成像方法：光线依次进入弯月正透镜A、弯月正透镜B后进行成像。在本实施例中，本镜头光学系统满足下列公式：0.5<f*(n-1)/(FNO*R1)<2,其中，f为整个光学系统的焦距；n为第一透镜材料的中心波长折射率；FNO为光学系统的F数；R1为第一透镜的凸面拟合曲率半径。在本实施例中，硫系玻璃价格相对较低，密度小，可进行大批量的精密模压生产，这样大幅度降低了生产成本，也减轻了镜头的重量。本镜头采用两片硫系结构，合理分配光焦度，结合使用偶次非球面和衍射面来平衡系统像差及热差，使得光学系统的结构简单化，成像质量更好。减少镜片数量，增强系统的透过率，使像面照度更均匀；通过曲率及厚度的调整降低了各个光学件的敏感度，使得该镜头更易于加工与装调。此镜头的具体性能参数为：（1）焦距：EFFL=20mm；（2）F数=0.9；（3）视场角：2w≥28°；（4）光学畸变：≤2%；（5）成像圆直径大于Ф10；（6）工作光谱范围：8um～12um；（7）光学总长TTL≤33，光学后截距≥5.3mm；（8）该镜头适用于640*512,12um非制冷长波红外探测器。在本实施例中，各个镜片参数如下表：在本实施例中，非球面及衍射面相关数据如下表：非球面表达式为：Z代表光轴方向的位置，r代表相对光轴的垂直方向上的高度，c代表曲率半径，k代表圆锥系数，、、、...代表非球面系数。在非球面数据中，E-n代表“”，例如-1.947E-005代表。衍射面zemax中的相位分布函数=M()：由图2可以看出，该镜头具有较高的分辨率，满足640*512，,12um非制冷探测器的传函需求。由图3、图4可知，该镜头在高温及低温的环境下MTF衰减很小，实现了镜头的光学无热化性能。由图5可知，该镜头满足畸变要求。相比其他镜头，该镜头的具备以下优势：a)通光口径大，增加了进入系统的辐射量，天气恶劣条件下拍摄效果较好；减少镜片数量，增强系统的透过率，使像面照度更均匀。b)利用衍射面特殊的热差和色差特性，能够减小系统镜片数量的同时有效地改善系统的色差和热差，实现短小轻型光学系统。c)结合使用偶次非球面，较好地平衡像差；通过曲率及厚度的调整降低了各个光学件的敏感度，使得该镜头更易于加工与装调。d)系统两片镜片都采用硫系材料，不仅使得高低温条件下的像质得到了改善，真正实现光学无热化；而且硫系玻璃价格相对较低，密度小，可进行大批量的精密模压生产，这样大幅度降低了生产成本，也减轻了镜头重量。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种经济型红外无热化镜头，其特征在于：该镜头的光学成像系统沿光线自左向右方向依次设有弯月正透镜A、弯月正透镜B，弯月正透镜A与弯月正透镜B的空气间隔为14.1mm，弯月正透镜A、弯月正透镜B均为硫系玻璃镜片。

【技术特征摘要】
1.一种经济型红外无热化镜头，其特征在于：该镜头的光学成像系统沿光线自左向右方向依次设有弯月正透镜A、弯月正透镜B，弯月正透镜A与弯月正透镜B的空气间隔为14.1mm，弯月正透镜A、弯月正透镜B均为硫系玻璃镜片。2.根据权利要求1所述的经济型红外无热化镜头，其特征在于：该镜头的光学成像系统的焦距为f，其中，弯月正透镜A、弯月正透镜B的焦距分别为f1、f2...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁锦，陈丽娜，吴照斌，陈龙，
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