扩景深红外镜头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种扩景深红外镜头。包括从物侧至像侧依次设置的第一弯月透镜、第二弯月透镜、双凸透镜和传感器接收面；所述第一弯月透镜的凸面朝向物侧，所述第二弯月透镜的凸面朝向物侧；以所述第二弯月透镜的凸面为基底设置有位相编码片，所述第二弯月透镜的凹面位置设置有系统光阑。与现有技术相比，本实用新型专利技术的扩景深红外镜头替代了传统红外镜头通过调焦机构补偿的方案，经解像能够对目标景物实时的清晰成像，降低了产品的重量和成本，提高了系统可靠性和人机功效，能够广泛应用于红外观察场景中。外观察场景中。外观察场景中。

【技术实现步骤摘要】
扩景深红外镜头


[0001]本技术涉及光学
，更具体地说，涉及一种扩景深红外镜头。

技术介绍

[0002]景深，是指在成像设备前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。成像设备在聚焦完成后，在镜头前方(调焦点的前、后)有一段一定长度的空间，当被摄物体位于这段空间内时，其在底片上的成像恰位于焦点前后这两个弥散圆之间。被摄体所在的这段空间的长度，就叫景深。光学系统的景深决定了系统能够从物空间获得的信息量，若系统景深更大，获得的成像空间将会更广阔，成像信息将更丰富。此外，对于如球差、色差以及由温度变化和安装误差引起的离焦都能够通过拓展系统景深来校正。
[0003]现有的红外镜头在用于观察不同距离处的物体时，需要调到不同的焦平面位置，不能做到同时清晰观察各处的物体，给实时观察带来了极大的不便。

技术实现思路

[0004]本技术的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0005]本技术还有一个目的是提供一种无需精确调焦、解像品质高的扩景深红外镜头。
[0006]为了实现本技术的这些目的和其它优点，本技术提供了一种扩景深红外镜头，包括从物侧至像侧依次设置的第一弯月透镜、第二弯月透镜、双凸透镜和传感器接收面；所述第一弯月透镜的凸面朝向物侧，所述第二弯月透镜的凸面朝向物侧；以所述第二弯月透镜的凸面为基底设置有位相编码片，所述第二弯月透镜的凹面位置设置有系统光阑。
[0007]优选的是，其中所述第一弯月透镜的凹面(远离物侧的一面)为二元面，各衍射级数分别为：4阶衍射级数为1.182
×
10-5，6阶衍射级数为-2.597
×
10-8， 8阶衍射级数为1.965
×
10-10，10阶衍射级数为-1.242
×
10-12，12阶衍射级数为3.239
×
10-15；二元衍射面的归一化半径为12mm，第2次幂系数为-27.885，第4次幂系数为1.976。
[0008]优选的是，其中所述双凸透镜与所述传感器接收面之间靠近所述传感器接收面处设置有保护玻璃片。
[0009]优选的是，其中所述位相编码片为3次奇对称型。
[0010]优选的是，其中设定所述扩景深红外镜头的光轴为Z轴并以物体光线传播的方向为正向建立右手坐标系，所述位相编码片的面型矢高z满足下列方程：
[0011][0012]其中，c代表作为基底的第二弯月透镜凸面的曲率且c＝0.022586，
[0013]r代表作为基底的第二弯月透镜凸面在X、Y平面内的径向坐标；
[0014]k代表作为基底的第二弯月透镜凸面的圆锥系数且k＝0；
[0015]A1＝0.0195，A2＝0.0195；
[0016]x、y为所述位相编码片面型上的坐标。
[0017]优选的是，其中所述第一弯月透镜、所述第二弯月透镜以及所述双凸透镜均为可模压成型的红外玻璃。
[0018]优选的是，其中所述第一弯月透镜的折射率为2.7831；所述第二弯月透镜的折射率为2.5001；所述双凸透镜的折射率为2.7831。
[0019]本技术至少包括以下有益效果：通过透镜的组合以及在光路的光阑附近设置位相编码片进行波前编码，从而在焦深范围内获得一致性很好的模糊成像结果。该模糊成像结果能够经复原算法得到焦深范围内的清晰像，实现景深的扩展。与现有技术相比，通过波前编码的方案，经解像能够对被观察物体在景深范围内无需调焦即可清晰成像，提高了红外系统的实用性，能够广泛应红外观察领域中。此外，还能够消除温度变化对成像质量的影响，同时具有光学系统光学消热差和扩景深的功能。
附图说明
[0020]图1为本技术的一个实施例的扩景深红外镜头的结构示意图；
[0021]图2为传统光学系统的一个对比例在工作距离为3m时的点扩散函数图 (左图)以及成像图(右图)；
[0022]图3为传统光学系统的一个对比例在工作距离为10m时的点扩散函数图 (左图)以及成像图(右图)；
[0023]图4为传统光学系统的一个对比例在工作距离为50m时的点扩散函数图 (左图)以及成像图(右图)；
[0024]图5为传统光学系统的一个对比例在工作距离为500m时的点扩散函数图 (左图)以及成像图(右图)；
[0025]图6为传统光学系统的一个对比例在环境工作温度为-40℃时的点扩散函数图(左图)以及成像图(右图)；
[0026]图7为传统光学系统的一个对比例在环境工作温度为60℃时的点扩散函数图(左图)以及成像图(右图)；
[0027]图8为本技术的一个实施例的扩景深红外镜头在工作距离为3m时的点扩散函数图(左图)以及成像图(右图)；
[0028]图9为本技术的一个实施例的扩景深红外镜头在工作距离为10m时的点扩散函数图(左图)以及成像图(右图)；
[0029]图10为本技术的一个实施例的扩景深红外镜头在工作距离为50m时的点扩散函数图(左图)以及成像图(右图)；
[0030]图11为本技术的一个实施例的扩景深红外镜头在工作距离为500m 时的点扩散函数图(左图)以及成像图(右图)；
[0031]图12为本技术的一个实施例的扩景深红外镜头在环境工作温度为
ꢀ-
40℃时的点扩散函数图(左图)以及成像图(右图)；
[0032]图13为本技术的一个实施例的扩景深红外镜头在环境工作温度为 60℃时的
点扩散函数图(左图)以及成像图(右图)。
具体实施方式
[0033]下面结合附图对本技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0034]应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
[0035]图1示出了根据本技术的一种实现形式，其中包括：包括从物侧至像侧依次设置的第一弯月透镜1、第二弯月透镜2、双凸透镜3和传感器接收面 5；所述第一弯月透镜1的凸面朝向物侧，所述第二弯月透镜2的凸面朝向物侧；以所述第二弯月透镜2的凸面为基底设置有位相编码片6，所述第二弯月透镜2的凹面位置设置有系统光阑7。
[0036]在这种技术方案中，入射光束从物侧进入系统依次经过第一弯月透镜1 和第二弯月透镜2，设置于第二弯月透镜2凸面的位相编码片6和设置于第二弯月透镜2凹面的系统光阑7共同作用对光学波前进行编码，使经镜头后出射的光线不再是聚集于像面上的一点，而是具有一定大小的光束，该光束的大小在很大的焦深范围内保持不变，使系统的点扩散函数和MTF曲线在很大的深度范围内保持一致，从而在像平面前后的大焦深范围内获得一致性很好的模糊成像结果，该结果经由传感器接收面接收后，通过适当的滤波函数复原成清晰图像，便可得到一定焦深范围内的清晰像，同时实现扩展焦深、消除温度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扩景深红外镜头，其特征在于，包括从物侧至像侧依次设置的第一弯月透镜、第二弯月透镜、双凸透镜和传感器接收面；所述第一弯月透镜的凸面朝向物侧，所述第二弯月透镜的凸面朝向物侧；以所述第二弯月透镜的凸面为基底设置有位相编码片，所述第二弯月透镜的凹面位置设置有系统光阑。2.根据权利要求1所述的扩景深红外镜头，其特征在于，所述第一弯月透镜的凹面为二元面，各衍射级数分别为：4阶衍射级数为1.182
×
10-5
，6阶衍射级数为-2.597
×
10-8
，8阶衍射级数为1.965
×
10-10
，10阶衍射级数为-1.242
×
10-12
，12阶衍射级数为3.239
×
10-15
；二元衍射面的归一化半径为12mm，第2次幂系数为-27.885，第4次幂系数为1.976。3.根据权利要求1所述的扩景深红外镜头...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩鹏飞，孟林虎，
申请(专利权)人：北京威睛光学技术有限公司，
类型：新型
国别省市：