CN106772898B - 灵巧型手调式长波红外光学无热化测温镜头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种灵巧型手调式长波红外光学无热化测温镜头，适用于光学镜头装置领域，包括主镜筒，所述主镜筒内沿光线入射方向依次设置有负月牙形透镜和双凸透镜，主镜筒内位于负月牙形透镜前侧设置有前压圈，位于负月牙形透镜和双凸透镜之间设置有隔圈，主镜筒的后部还设置有连接座。该测温镜头不仅结构简单，而且方便使用。

Description

灵巧型手调式长波红外光学无热化测温镜头
技术领域
本发明涉及一种灵巧型手调式长波红外光学无热化测温镜头，适用于光学镜头装置领域。
背景技术
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，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。为了消除或降低温度变化对光学系统成像的影响，必须采用相应的补偿技术，使光学系统在一个较大的温差范围内保持焦距不变，确保成像质量的良好。然而为了实现上述技术，现有的镜头存在成像视场角小无法完整获得测试物体的整体结构，另外同心度、精度和轴向位置不够准确也影响着补偿技术的实施。
发明内容
针对以上不足之处，本发明提供一种灵巧型手调式长波红外光学无热化测温镜头，不仅结构简单，而且方便使用。
本发明的技术方案在于：一种灵巧型手调式长波红外光学无热化测温镜头，包括主镜筒，所述主镜筒内沿光线入射方向依次设置有负月牙形透镜和双凸透镜，主镜筒内位于负月牙形透镜前侧设置有前压圈，位于负月牙形透镜和双凸透镜之间设置有隔圈，主镜筒的后部还设置有连接座。
进一步地，所述负月牙形透镜和双凸透镜之间的空气间隔为9mm。
进一步地，所述前压圈扣置于主镜筒内侧，所述主镜筒的后端设置有用于双凸透镜限位的环形凸缘。
进一步地，所述主镜筒的后部外圈与连接座的内圈相螺接，所述隔圈的内圈呈锥状且沿光线入射方向逐渐增大。
进一步地，所述主镜筒的前部外周设置有防滑凸部，所述连接的外周设置有螺纹部。
进一步地，所述镜头总长为15mm。
与现有技术相比较，本发明具有以下优点：保证了镜头的同心度、精度和轴向位置的准确，可靠性高，镜头整体结构轻便、美观，利用该结构能够视场角可达68°，更容易获得测试物体的整体，使物体的整体温度分布一目了然，使得无热化设计结构更加简单，为后续通过不同温折变材料实现自适应调整光学系统的成像性能奠定基础；
可以对对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(Se60As40、ZnS)，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1%以下，相对于旧的结构畸变有了更好的控制，通过不同光学材料的特性，实现了在不同温度情况下通过不同温折变材料自适应调整光学系统的成像性能，实现光学无热化。
附图说明
图1为本发明的光学系统的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的图2的剖视图；
图4为本发明的镜片参数表；
图中：A-负月牙透镜 B-双凸透镜 1-前压圈 2-主镜筒 21-环形凸缘 22-防滑凸部 3-连接座 31-螺纹部 4-隔圈。
具体实施方式
为让本发明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，但本发明并不限于此。
参考图1至图4
一种灵巧型手调式长波红外光学无热化测温镜头，包括主镜筒2，所述主镜筒内沿光线入射方向依次设置有负月牙形透镜A和双凸透镜B，主镜筒内位于负月牙形透镜前侧设置有用于负月牙形透镜A和双凸透镜B紧固的前压圈1，位于负月牙形透镜和双凸透镜之间设置有用于负月牙形透镜A和双凸透镜B限位的隔圈4，主镜筒的后部还设置有连接座3，以便与摄像机相连接。负月牙形透镜A和双凸透镜B为高折射、低色散的光学玻璃材料，但二者光学材料不相同，在不同温度下，镜片折射率发生不同改变，自适应补偿镜片R值变化带来的焦平面的偏移。
本实施例中，所述负月牙形透镜和双凸透镜之间的空气间隔为9mm。
本实施例中，所述前压圈扣置于主镜筒内侧，所述主镜筒的后端设置有用于双凸透镜限位的环形凸缘21。
本实施例中，所述主镜筒的后部外圈与连接座的内圈相螺接，以便手动旋转主镜筒的前端就可以调整聚清不同测试距离的物体。所述隔圈的内圈呈锥状且沿光线入射方向逐渐增大，以便光线完整的进入双凸透镜。
本实施例中，所述主镜筒的前部外周设置有防滑凸部22，所述连接的外周设置有M32X0.75-6g的螺纹部31，以便和摄像机配合。
本实施例中，所述镜头总长为15mm，以便方便携带。
该镜头既保证镜头的同心度、精度和轴向位置的准确,可靠性高,镜头整体结构轻便、美观，利用该结构能够视场角可达68°，更容易获得测试物体的整体，使物体的整体温度分布一目了然。
在本实施例中，补偿调节通过以下步骤完成：
（1）温度变化引起镜片R值发生改变，焦平面发生偏移；
（2）不同材料的负月牙形透镜A和双凸透镜B折射率在不同温度下发生了不同的改变，自适应补偿R值变化引起的偏移量。
在本实施例中，上述由负月牙形透镜A和双凸透镜B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≥68°；
4)分辨率：可与80*80 34μm探测器摄像机适配；
5)光路总长∑≤20mm，光学后截距l′≥6mm；
适用谱线范围：8μm~12μm。
本实施例中，图4中曲率半径是指每个表面的曲率半径，间距是指相邻两表面间的距离，举例来说，表面S1的间距，即指表面S1与表面S2间的距离，S4的间距表示表面S4到成像面的距离。其中，S1表示负月牙形透镜前侧面的曲率半径，S2表示负月牙形透镜后侧面的曲率半径，S3表示双凸透镜前侧面的曲率半径，S4表示双凸透镜后侧面的曲率半径。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出不同形式的灵巧型手调式长波红外光学无热化测温镜头并不需要创造性的劳动，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (1)

1.一种灵巧型手调式长波红外光学无热化测温镜头，包括主镜筒，其特征在于，所述主镜筒内沿光线入射方向依次设置有负月牙形透镜和双凸透镜；负月牙透镜的物侧面曲面半径为10mm，像侧面曲率半径为5.6mm，厚度为2.6mm；双凸透镜的物侧面曲率半径为16mm，像侧面曲率半径为22mm，厚度为3.1mm；负月牙形透镜和双凸透镜为高折射、低色散的光学玻璃材料，但二者光学材料不相同；主镜筒内位于负月牙形透镜前侧设置有前压圈，位于负月牙形透镜和双凸透镜之间设置有隔圈，主镜筒的后部还设置有连接座；所述负月牙形透镜和双凸透镜之间的空气间隔为9mm；所述前压圈扣置于主镜筒内侧，所述主镜筒的后端设置有用于双凸透镜限位的环形凸缘；所述主镜筒的后部外圈与连接座的内圈相螺接，所述隔圈的内圈呈锥状且沿光线入射方向逐渐增大；所述主镜筒的前部外周设置有防滑凸部，所述连接的外周设置有螺纹部；所述镜头总长为15mm；焦距：f′=3.13mm；相对孔径F：1.0；视场角：2w≥68°。
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