高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)，從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)有：第一透鏡(1)，所述的第一透鏡(1)為正焦距的球面透鏡，并且第一透鏡(1)為鍺系玻璃材質(zhì)；光闌(4)；第二透鏡(2)，所述的第二透鏡(2)為負(fù)焦距的非球面透鏡，并且第二透鏡(2)為硫系玻璃材質(zhì)；第三透鏡(3)，所述的第三透鏡(3)為正焦距的球面透鏡；感光芯片(5)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。
【專利說明】高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及光學(xué)系統(tǒng)，更具體地說是高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光 學(xué)系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 目前紅外熱成像鏡頭的透鏡一般都是使用晶體鍺和硫化鋅材質(zhì)進(jìn)行成像，這兩類 材料價(jià)格較高，而且特別是晶體鍺在制造非球面透鏡時(shí)只能進(jìn)行車削加工，加工成本高，從 而導(dǎo)致紅外熱成像鏡頭成本較高。
[0003] 因此，本實(shí)用新型正是基于以上的不足而產(chǎn)生的。 【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0004] 本實(shí)用新型目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉的高像 素、高照度的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)。
[0005] 本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:從物側(cè)至像側(cè)依次 設(shè)有：
[0007] 第一透鏡，所述的第一透鏡為正焦距的球面透鏡，并且第一透鏡1為鍺系玻璃材 質(zhì)；
[0008] 光闌；
[0009] 第二透鏡，所述的第二透鏡為負(fù)焦距的非球面透鏡，并且第二透鏡為硫系玻璃材 質(zhì)；
[0010]第三透鏡，所述的第三透鏡為正焦距的球面透鏡；
[0011] 感光芯片。
[0012] 如上所述的高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的 第三透鏡為硫系玻璃材質(zhì)。
[0013] 如上所述的高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的 第三透鏡與感光芯片之間還設(shè)有濾光片。
[0014] 如上所述的高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的 高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)還包括能驅(qū)動(dòng)第三透鏡相對感光芯片來回 移動(dòng)的馬達(dá)和控制第三透鏡位置的電壓計(jì)。
[0015] 如上所述的高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述的第 二透鏡的非球面表面形狀滿足方程:Z=CyV{I } ^if"+a5y%ayc+(Ky3^6yie^6y 12+aiyJ4+a8y11,：i 在公式中，參數(shù)c為半徑所對應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)其單位和透鏡長度單位相同，k為圓錐 二次曲線系數(shù)；當(dāng)k系數(shù)小于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為雙曲線，當(dāng)k系數(shù)等于-1時(shí)，透鏡的面 形曲線為拋物線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，透鏡的面形曲線為橢圓，當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)，透 鏡的面形曲線為圓形，當(dāng)k系數(shù)大于0時(shí)，透鏡的面形曲線為扁圓形; 〇1至〇8分別表示各徑向 坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)。
[0016] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0017] 1、本實(shí)用新型的第一透鏡為采用鍺系玻璃材質(zhì)的球面透鏡，晶體鍺在制造球面透 鏡時(shí)可以進(jìn)行研磨加工，比起車削加工而言加工成本較低。而第二透鏡為采用硫系玻璃材 質(zhì)的非球面透鏡，硫系玻璃制造非球面透鏡時(shí)可以進(jìn)行模壓加工，加工效率高，成本低廉， 避免了傳統(tǒng)非球面透鏡采用鍺系玻璃材質(zhì)需要車削加工而帶來的高成本問題。
[0018] 2、本實(shí)用新型的第一透鏡為正焦距的球面透鏡，第二透鏡為負(fù)焦距的非球面透 鏡，第三透鏡為正焦距的球面透鏡，這樣的結(jié)構(gòu)組合使得第二透鏡和第三透鏡采用價(jià)格便 宜的硫系玻璃材質(zhì)也能使光學(xué)系統(tǒng)的整個(gè)畫面都能清晰成像，整體照度可以達(dá)到97%以 上，非常適合應(yīng)用于黑暗環(huán)境中。
[0019] 3、本實(shí)用新型的第三鏡片能相對感光芯片來回移動(dòng)，通過移動(dòng)第三透鏡能使光學(xué) 系統(tǒng)高低溫和近攝距的性能較好，與常溫和無限距的性能幾乎接近。
[0020] 4、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，適合推廣應(yīng)用。 【【附圖說明】】
[0021] 圖1是本實(shí)用新型示意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：
[0023] 高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)，從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)有：
[0024]第一透鏡1，所述的第一透鏡1為正焦距的球面透鏡，并且第一透鏡1為鍺系玻璃材 質(zhì)；
[0025]光闌4;
[0026]第二透鏡2,所述的第二透鏡2為負(fù)焦距的非球面透鏡，并且第二透鏡2為硫系玻璃 材質(zhì)；
[0027]第三透鏡3,所述的第三透鏡3為正焦距的球面透鏡；
[0028] 感光芯片5。
[0029] 第一透鏡1為采用鍺系玻璃材質(zhì)的球面透鏡，晶體鍺在制造球面透鏡時(shí)可以進(jìn)行 研磨加工，比起車削加工而言加工成本較低。而第二透鏡2為采用硫系玻璃材質(zhì)的非球面透 鏡，硫系玻璃制造非球面透鏡時(shí)可以進(jìn)行模壓加工，加工效率高，成本低廉，避免了傳統(tǒng)非 球面透鏡采用鍺系玻璃材質(zhì)需要車削加工而帶來的高成本問題。
[0030] 所述的第三透鏡3為硫系玻璃材質(zhì)。第一透鏡1為正焦距的球面透鏡，第二透鏡2為 負(fù)焦距的非球面透鏡，第三透鏡3為正焦距的球面透鏡，這樣的結(jié)構(gòu)組合使得第二透鏡2和 第三透鏡3采用價(jià)格便宜的硫系玻璃材質(zhì)也能使光學(xué)系統(tǒng)的整個(gè)畫面都能清晰成像，整體 照度可以達(dá)到97%以上，非常適合應(yīng)用于黑暗環(huán)境中
[0031] 所述的第三透鏡3與感光芯片5之間還設(shè)有濾光片6。
[0032] 所述的高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)還包括能驅(qū)動(dòng)第三透鏡3相 對感光芯片5來回移動(dòng)的馬達(dá)(圖中未畫出）和控制第三透鏡3位置的電壓計(jì)（圖中未畫出）。 第三透鏡3能夠相對于感光芯片5來回移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的高低溫共焦。
[0033] 所述的第二透鏡2的非球面表面形狀滿足方程:Z=cyV{ I+m/+?/+ aiyW+ohyb'+at^+o^+oby'在公式中，參數(shù)c為半徑所對應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)其單位和透 鏡長度單位相同，k為圓錐二次曲線系數(shù)；當(dāng)k系數(shù)小于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為雙曲線，當(dāng)k 系數(shù)等于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為拋物線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，透鏡的面形曲線為橢 圓，當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)，透鏡的面形曲線為圓形，當(dāng)k系數(shù)大于0時(shí)，透鏡的面形曲線為扁圓形； ^至^分別表示各徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)。
[0034]在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過減少漸暈，甚至不設(shè)漸暈來保證邊緣盡可能多的光 線到達(dá)感光芯片5，而且通過控制邊緣光線的折射角度，從而減小光線的損失，從而達(dá)到高 照度的要求。
[0035]另外，合理的分配第一透鏡1、第二透鏡2和第三透鏡3的焦距，并依據(jù)焦距選擇合 適的折射率材料，從而達(dá)到高效率的材料搭配;并且，在光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)考慮提升中心解像 力的同時(shí)對像差進(jìn)行校正，從而使周邊視場的畫質(zhì)均勻。 「00361 下丟為太走田新型走際沿訐宏仿Il的僉救.太沿訐宏仿1丨不沿漸晏"
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè) 有： 第一透鏡（1)，所述的第一透鏡（1)為正焦距的球面透鏡，并且第一透鏡（1)為錯(cuò)系玻璃 材質(zhì)； 光闊(4); 第二透鏡(2)，所述的第二透鏡(2)為負(fù)焦距的非球面透鏡，并且第二透鏡(2)為硫系玻 璃材質(zhì)； 第Ξ透鏡(3 )，所述的第Ξ透鏡(3)為正焦距的球面透鏡； 感光忍片巧）。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于： 所述的第Ξ透鏡(3)為硫系玻璃材質(zhì)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在 于:所述的第Ξ透鏡(3)與感光忍片(5)之間還設(shè)有濾光片(6)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于： 所述的高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)還包括能驅(qū)動(dòng)第Ξ透鏡(3)相對感光 忍片(5)來回移動(dòng)的馬達(dá)和控制第Ξ透鏡(3)位置的電壓計(jì)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高像素、高照度、低成本的紅外熱成像光學(xué)系統(tǒng)，其特征在 于：所述的第二透鏡（2)的非球面表面形狀滿足方程：+aiy、呢y4+〇by6+c賊8+.齡1'9+的yU+肪y"+斯y"，在公式中，參數(shù)C為半徑所對應(yīng)的曲率，y為徑向坐標(biāo)其 單位和透鏡長度單位相同，k為圓錐二次曲線系數(shù);當(dāng)k系數(shù)小于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為雙 曲線，當(dāng)k系數(shù)等于-1時(shí)，透鏡的面形曲線為拋物線；當(dāng)k系數(shù)介于-1到0之間時(shí)，透鏡的面形 曲線為楠圓，當(dāng)k系數(shù)等于0時(shí)，透鏡的面形曲線為圓形，當(dāng)k系數(shù)大于0時(shí)，透鏡的面形曲線 為扁圓形;αι至08分別表示各徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)。
【文檔編號】G02B1/00GK205581389SQ201620380667
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】張藝婷, 李建華, 陳安科, 費(fèi)窮, 全麗偉, 劉永輝, 龔俊強(qiáng)
【申請人】中山聯(lián)合光電科技股份有限公司