一種無熱紅外鏡頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及物理類，用于紅外用途專門設(shè)計(jì)的光學(xué)物鏡，尤指一種無熱紅外鏡頭O
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的發(fā)展，紅外鏡頭已經(jīng)普及，在軍用和民用方面得到了廣泛的應(yīng)用，隨著非制冷探測(cè)器技術(shù)的成熟，長(zhǎng)波紅外非制冷光學(xué)系統(tǒng)在軍用和民用領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用，由于紅外光學(xué)材料的折射率溫度系數(shù)較大，工作溫度的劇烈變化會(huì)對(duì)紅外光學(xué)系統(tǒng)有嚴(yán)重的影響，引起系統(tǒng)焦距變化、像面漂移、成像質(zhì)量下降等問題，減小或消除溫度對(duì)光學(xué)系統(tǒng)影賂的技術(shù)就是無熱光學(xué)技術(shù)，針對(duì)這些特殊應(yīng)用領(lǐng)域的紅外光學(xué)系統(tǒng)必須進(jìn)行無熱設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮溫度變化對(duì)系統(tǒng)成像質(zhì)量的影響，使得紅外光學(xué)系統(tǒng)在一個(gè)較大的溫度范圍內(nèi)均具有良好的成像質(zhì)量。
[0003]目前的無熱技術(shù)方案主要有三種:機(jī)械被動(dòng)補(bǔ)償，光機(jī)主動(dòng)補(bǔ)償和光學(xué)被動(dòng)補(bǔ)償，最早出現(xiàn)的也是最直接的方法是利用鏡體材料的熱膨脹來移動(dòng)像面位置，用高膨脹系數(shù)的材料制做鏡筒，用其熱脹冷縮產(chǎn)生的軸向位移來補(bǔ)償溫度變化引起的焦面位移，通常此種方法準(zhǔn)確度低且補(bǔ)償范圍有限；隨后出現(xiàn)的光機(jī)主動(dòng)式補(bǔ)償方法，是通過溫度傳感器測(cè)得溫度變化信息，再反饋給電機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的位移量對(duì)后焦面做出相應(yīng)的補(bǔ)償，這種方法適合溫度變化較大的情況或者變焦光學(xué)系統(tǒng)，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高并且受機(jī)械準(zhǔn)確度的影響，有一定滯后性；光學(xué)被動(dòng)無熱技術(shù)，利用具有特定特性的光學(xué)面型、光學(xué)材料特性實(shí)現(xiàn)無熱化設(shè)計(jì)，該技術(shù)的溫度補(bǔ)償主要靠鏡頭內(nèi)部光學(xué)零件相互補(bǔ)償完成，無需外部附加零件或動(dòng)力具有可靠性高、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種無熱紅外鏡頭，通過四片透鏡的合理布局，能到達(dá)73度的超廣角和8%以下的低畸變，通過對(duì)第二透鏡使用硫系玻璃和衍射光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能適應(yīng)-40?70 °C的環(huán)境。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種無熱紅外鏡頭，包括第一透鏡，第二透鏡，第三透鏡，第四透鏡，其特征在于:沿光軸從物方至像方依次設(shè)置有第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡，其中第一透鏡為凸面朝向物方的彎月形透鏡，第二透鏡為雙凸形透鏡，第三透鏡為凹面朝向物方的彎月形透鏡，第四透鏡為凸面朝向像方的平凸形透鏡，第二透鏡為硫系玻璃材料，第二透鏡工作面加工有二元光學(xué)結(jié)構(gòu)(D0E)。
[0006]工作原理:
[0007]本實(shí)用新型通過合理的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，形成一個(gè)反攝遠(yuǎn)型的光學(xué)物鏡結(jié)構(gòu)，能達(dá)到73度的超廣角，通過將第二透鏡設(shè)計(jì)為硫系玻璃，并在該透鏡上附加二元光學(xué)結(jié)構(gòu)(D0E)，實(shí)現(xiàn)無熱，具有良好的光學(xué)無熱效果，能使紅外物鏡的使用溫度達(dá)到-40?70°C的大范圍環(huán)境，同時(shí)本設(shè)備通過合理的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能將畸變降低到8%以下。
[0008]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0009]1、本實(shí)用新型通過合理的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，形成一個(gè)反攝遠(yuǎn)型光學(xué)物鏡結(jié)構(gòu)，能達(dá)到73度的超廣角；
[0010]2、通過將第二透鏡設(shè)計(jì)為硫系玻璃，并在該透鏡上附加二元光學(xué)結(jié)構(gòu)(D0E)，實(shí)現(xiàn)無熱具有良好的光學(xué)無熱效果，能使紅外物鏡的使用溫度達(dá)到-40?70°C的大范圍環(huán)境；
[0011]3、本設(shè)備通過合理的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能將畸變降低到8%以下。
【附圖說明】
[0012]圖1為一種無熱紅外鏡頭結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為一種無熱紅外鏡頭場(chǎng)曲畸變圖；
[0014]圖3為一種無熱紅外鏡頭20°C時(shí)MTF圖；
[0015]圖4為一種無熱紅外鏡頭_40°C時(shí)MTF圖；
[0016]圖5為一種無熱紅外鏡頭60°C時(shí)MTF圖；
[0017]圖中1-第一透鏡；2_第二透鏡；3_第三透鏡；4_第四透鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下，所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)范圍。
[0019]實(shí)施例1
[0020]如圖1、圖2所示一種無熱紅外鏡頭，包括第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4，其特征在于:沿光軸從物方至像方依次設(shè)置有第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4，其中第一透鏡I為凸面朝向物方的彎月形透鏡，第二透鏡2為雙凸形透鏡，第三透鏡3為凹面朝向物方彎月形透鏡，第四透鏡4為凸面朝向像方的平凸形透鏡，第二透鏡2為硫系玻璃材料，第二透鏡2工作面上加工有二元光學(xué)結(jié)構(gòu)(D0E)，本實(shí)用新型通過合理的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，形成一個(gè)反攝遠(yuǎn)型光學(xué)物鏡結(jié)構(gòu)，能達(dá)到73度的超廣角，通過將第二透鏡設(shè)計(jì)為硫系玻璃，并在該透鏡上附加二元光學(xué)結(jié)構(gòu)(D0E)，實(shí)現(xiàn)無熱設(shè)計(jì)，具有良好的光學(xué)無熱效果具有良好的光學(xué)消熱差效果，能使紅外物鏡的使用溫度達(dá)到-40?70°C的大范圍環(huán)境，同時(shí)本設(shè)備通過合理的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能將畸變降低到8%以下。
[0021]如圖3、圖4、圖5所示一種無熱紅外鏡頭一個(gè)焦距11.3mm鏡頭的設(shè)計(jì)實(shí)例，用4片鏡片實(shí)現(xiàn)70度視場(chǎng)，F(xiàn)數(shù)1.0的長(zhǎng)波紅外無熱鏡頭設(shè)計(jì)，鏡頭工作波段:7-14 μ m，根據(jù)鏡頭成像MTF圖可以看出，鏡頭具有良好無熱效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無熱紅外鏡頭，包括第一透鏡(1)，第二透鏡(2)，第三透鏡(3)，第四透鏡(4)，其特征在于:沿光軸從物方至像方依次設(shè)置有第一透鏡(1)、第二透鏡(2)、第三透鏡(3)、第四透鏡(4)，其中第一透鏡(I)為凸面朝向物方的彎月形透鏡，第二透鏡(2)為雙凸形透鏡，第三透鏡(3)為凹面朝向物方彎月形透鏡，第四透鏡(4)為凸面朝向像方的平凸形透鏡，第二透鏡(2)為硫系玻璃材料，第二透鏡(2)工作面上加工有二元光學(xué)結(jié)構(gòu)(DOE)，本實(shí)用新型通過合理的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，形成一個(gè)反攝遠(yuǎn)型光學(xué)物鏡結(jié)構(gòu)，能達(dá)到73度的超廣角，通過將第二透鏡設(shè)計(jì)為硫系玻璃，并在該透鏡上附加二元光學(xué)結(jié)構(gòu)(DOE)。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種無熱紅外鏡頭，包括第一透鏡，第二透鏡，第三透鏡，第四透鏡，其特征在于：沿光軸從物方至像方依次設(shè)置有第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡，其中第一透鏡為凸面朝向物方的彎月形透鏡，第二透鏡為雙凸形透鏡，第三透鏡為凹面朝向物方的彎月形透鏡，第四透鏡為凸面朝向像方的平凸形透鏡，第二透鏡為硫系玻璃材料，第二透鏡工作面加工有二元光學(xué)結(jié)構(gòu)（DOE），本實(shí)用新型通過合理的光學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，形成一個(gè)反攝遠(yuǎn)型的光學(xué)物鏡結(jié)構(gòu)，能達(dá)到73度的超廣角，通過將第二透鏡設(shè)計(jì)為硫系玻璃，并在該透鏡上附加二元光學(xué)結(jié)構(gòu)（DOE），實(shí)現(xiàn)無熱，具有良好的光學(xué)無熱效果，能使紅外物鏡的使用溫度達(dá)到-40～70℃的大范圍環(huán)境。
【IPC分類】G02B1-00, G02B13-06, G02B13-14, G02B13-04
【公開號(hào)】CN204462514
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520143254
【發(fā)明人】金有平, 張瑩昭, 吳駿原, 王超, 陶志忠, 董衛(wèi)東, 李楠, 梁燕萍, 師繼猛, 唐新成
【申請(qǐng)人】昆明全波紅外科技有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月13日