CN112415723B - 制冷型长波红外广角镜头 - Google Patents
制冷型长波红外广角镜头 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112415723B CN112415723B CN202011386069.4A CN202011386069A CN112415723B CN 112415723 B CN112415723 B CN 112415723B CN 202011386069 A CN202011386069 A CN 202011386069A CN 112415723 B CN112415723 B CN 112415723B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- positive
- meniscus lens
- convex
- surface facing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims abstract description 73
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000005387 chalcogenide glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003331 infrared imaging Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
本发明涉及一种制冷型长波红外广角镜头，所述镜头的光学系统中，沿光线从左向右入射方向依次设有前组A、后组B，前组A包括依次设置的凹面朝向物面的弯月正透镜A1、双凸正透镜A2、凹面朝向物面的弯月负透镜A3，后组B包括依次设置的凸面朝向物面的弯月正透镜B1、凹面朝向物面的弯月负透镜B2、凹面朝向物面的弯月正透镜B3、凸面朝向物面的平凸正透镜B4本镜头可拍摄大范围的景物，成像质量良好，畸变低，具有较高的分辨率，满足640*512,15um制冷型长波红外探测器的传函需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种制冷型长波红外广角镜头。
背景技术
目前市面上的长波红外广角光学系统大都是与非制冷长波红外探测器匹配，而与制冷型长波红外探测器匹配的广角红外镜头极少数。制冷型长波红外探测器与非制冷型长波红外探测器相比，由于制冷型探测器工作温度较低，通常可实现更高的信噪比、更高的探测率、更长的响应波长和更短的响应时间。因此，为了获得更高综合性能的广角红外成像系统，需要设计制冷型的红外广角成像系统。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种制冷型长波红外广角镜头。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种制冷型长波红外广角镜头，所述镜头的光学系统中，沿光线从左向右入射方向依次设有前组A、后组B；
所述前组A包括依次设置的凹面朝向物面的弯月正透镜A1、双凸正透镜A2、凹面朝向物面的弯月负透镜A3；
所述后组B包括依次设置的凸面朝向物面的弯月正透镜B1、凹面朝向物面的弯月负透镜B2、凹面朝向物面的弯月正透镜B3、凸面朝向物面的平凸正透镜B4。
进一步的，所述弯月正透镜A1与双凸正透镜A2之间的空气间隔为1mm，双凸正透镜A2与弯月负透镜A3之间的空气间隔为0.8mm，弯月负透镜A3与弯月正透镜B1之间的空气间隔为25.77mm，弯月正透镜B1与弯月负透镜B2之间的空气间隔为20.11mm，弯月负透镜B2与弯月正透镜B3之间的空气间隔为1.12mm，弯月正透镜B3与平凸正透镜B4之间的空气间隔为0.48mm。
进一步的，所双凸正透镜A2的像侧面、弯月正透镜B1的像侧面、弯月正透镜B3的像侧面、平凸正透镜B4的物侧面均为非球面。
进一步的，所述弯月正透镜A1、双凸正透镜A2、弯月正透镜B1、弯月正透镜B3、平凸正透镜B4的材质均为锗单晶，弯月负透镜A3、弯月负透镜B2的材质均为硫系玻璃。
进一步的，所述镜头的焦距为4mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：可拍摄大范围的景物，成像质量良好， 畸变低，具有较高的分辨率，满足640*512,15um制冷型长波红外探测器的传函需求。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为该镜头的光学系统示意图；
图2为该镜头的MTF图；
图3为系统的点列图；
图4为场曲畸变图。
图中：1-弯月正透镜A1；2-双凸正透镜A2；3-弯月负透镜A3；4-弯月正透镜B1；5-弯月负透镜B2；6-弯月正透镜B3；7-平凸正透镜B4；8-IMA。
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。
如图1-4所示，一种制冷型长波红外广角镜头，所述镜头的光学系统中，沿光线从左向右入射方向依次设有前组A、后组B；
所述前组A包括依次设置的凹面朝向物面的弯月正透镜A1、双凸正透镜A2、凹面朝向物面的弯月负透镜A3；
所述后组B包括依次设置的凸面朝向物面的弯月正透镜B1、凹面朝向物面的弯月负透镜B2、凹面朝向物面的弯月正透镜B3、凸面朝向物面的平凸正透镜B4。
在本实施例中，所述弯月正透镜A1与双凸正透镜A2之间的空气间隔为1mm，双凸正透镜A2与弯月负透镜A3之间的空气间隔为0.8mm，弯月负透镜A3与弯月正透镜B1之间的空气间隔为25.77mm，弯月正透镜B1与弯月负透镜B2之间的空气间隔为20.11mm，弯月负透镜B2与弯月正透镜B3之间的空气间隔为1.12mm，弯月正透镜B3与平凸正透镜B4之间的空气间隔为0.48mm。
在本实施例中，所双凸正透镜A2的像侧面、弯月正透镜B1的像侧面、弯月正透镜B3的像侧面、平凸正透镜B4的物侧面均为非球面。
在本实施例中，所述弯月正透镜A1、双凸正透镜A2、弯月正透镜B1、弯月正透镜B3、平凸正透镜B4的材质均为锗单晶，弯月负透镜A3、弯月负透镜B2的材质均为硫系玻璃。
在本实施例中，所述镜头的焦距为4mm，F数为2.0，视场角：100°×87°，光学畸变：≤12%，成像圆直径：不小于Ф12.3，工作光谱范围：8um～9.4um，光学总长：TTL≤100mm，适用于640*512,15um制冷型长波红外探测器。
各镜片具体参数如下：
| 表面序号 | 曲率半径(mm) | 间隔(mm) | 材料 | 备注 |
| S1 | -5.7896 | 4 | 锗 | |
| S2 | -8.6374 | 1 | ||
| S3 | 68.6755 | 4.5 | 锗 | |
| S4 | -43.5510 | 0.8 | 非球面 | |
| S5 | -52.3573 | 3 | IRG206 | |
| S6 | -2439.4729 | 25.77 | ||
| S7 | 33.9733 | 3.08 | 锗 | |
| S8 | 42.9453 | 20.11 | 非球面 | |
| S9 | -8.1279 | 3.01 | IRG206 | |
| S10 | -19.3506 | 1.12 | ||
| S11 | -20.8393 | 3.17 | 锗 | |
| S12 | -17.3014 | 0.48 | 非球面 | |
| S13 | 48.9860 | 2.8 | 锗 | 非球面 |
| S14 | Infinity | 4 |
非球面的相关系数如下：
 |
 |
 |
 |
|
| 非球面S4 | 3.0451E-005 | -1.4053E-007 | 5.0810E-010 | -8.3639E-013 |
| 非球面S8 | -1.9390E-005 | -2.5198E-008 | 3.5141E-010 | -7.4304E-013 |
| 非球面S12 | -4.3174E-006 | 7.7515E-008 | -7.3207E-010 | 0 |
| 非球面S13 | -7.9412E-006 | 8.0969E-008 | -7.5745E-010 | 1.2104E-012 |
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3.0451E-005代表
。
本镜头采用二次成像的结构形式，结合前组首片凹面弯向物面，能够保证光学系统实现大视场的同时有效压缩光学系统的整体外径尺寸，实现光学系统的小型化。
本镜头采用类对称的结构设计，并结合使用锗单晶与硫系玻璃材料配合组合，使得光学系统具有较好畸变特性及像差校正特性，使得光学系统成像品质良高、稳定性好。
本镜头采用由七片镜片组成，合理分配光焦度并结合使用偶次非球面来平衡系统像差，使得光学系统的第一片镜片口径足够小，且能达到广角设计。
本镜头通过对边缘畸变的校正，控制畸变在合理的范围之内；对光线高度进行调整，控制相对照度在合理的范围之内，使成像面照度均匀；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。
由图2可以看出，该镜头的MTF曲线接近衍射极限，具有较高的分辨率，满足640*512,15um制冷型长波红外探测器的传函需求。由图3可知，该镜头各视场下的RMS弥散斑半径均小于艾里斑半径，表明该系统成像质量良好，满足要求。图4中所示为光学系统的场曲、畸变曲线，最大相对畸变均小于12%，表明该系统相对畸变满足要求。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种制冷型长波红外广角镜头，其特征在于：所述镜头的光学系统由沿光线从左向右入射方向依次设的前组A、后组B构成；
所述前组A由依次设置的凹面朝向物面的弯月正透镜A1、双凸正透镜A2、凹面朝向物面的弯月负透镜A3构成；
所述后组B由依次设置的凸面朝向物面的弯月正透镜B1、凹面朝向物面的弯月负透镜B2、凹面朝向物面的弯月正透镜B3、凸面朝向物面的平凸正透镜B4构成；
所述镜头采用二次成像的结构形式，中间像面位于前组A与后组B之间；
所述镜头的视场角为100°×87°；
所述弯月正透镜A1与双凸正透镜A2之间的空气间隔为1mm，双凸正透镜A2与弯月负透镜A3之间的空气间隔为0.8mm，弯月负透镜A3与弯月正透镜B1之间的空气间隔为25.77mm，弯月正透镜B1与弯月负透镜B2之间的空气间隔为20.11mm，弯月负透镜B2与弯月正透镜B3之间的空气间隔为1.12mm，弯月正透镜B3与平凸正透镜B4之间的空气间隔为0.48mm；
弯月正透镜A1的厚度为4mm，双凸正透镜A2的厚度为4.5mm，弯月负透镜A3的厚度为3mm，弯月正透镜B1的厚度为3.08mm，弯月负透镜B2的厚度为3.01mm，弯月正透镜B3的厚度为3.17mm，平凸正透镜B4的厚度为2.8mm。
2.根据权利要求1所述的制冷型长波红外广角镜头，其特征在于：所双凸正透镜A2的像侧面、弯月正透镜B1的像侧面、弯月正透镜B3的像侧面、平凸正透镜B4的物侧面均为非球面。
3.根据权利要求1所述的制冷型长波红外广角镜头，其特征在于：所述弯月正透镜A1、双凸正透镜A2、弯月正透镜B1、弯月正透镜B3、平凸正透镜B4的材质均为锗单晶，弯月负透镜A3、弯月负透镜B2的材质均为硫系玻璃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011386069.4A CN112415723B (zh) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 制冷型长波红外广角镜头 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011386069.4A CN112415723B (zh) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 制冷型长波红外广角镜头 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112415723A CN112415723A (zh) | 2021-02-26 |
| CN112415723B true CN112415723B (zh) | 2022-02-22 |
Family
ID=74829371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011386069.4A Active CN112415723B (zh) | 2020-12-02 | 2020-12-02 | 制冷型长波红外广角镜头 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112415723B (zh) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2646350B2 (ja) * | 1986-01-28 | 1997-08-27 | オリンパス光学工業株式会社 | 内視鏡対物レンズ |
| US6064517A (en) * | 1996-07-22 | 2000-05-16 | Kla-Tencor Corporation | High NA system for multiple mode imaging |
| JPH11326758A (ja) * | 1998-05-14 | 1999-11-26 | Nikon Corp | 赤外線用リレー光学系 |
| DE102006005171B4 (de) * | 2006-02-06 | 2008-04-30 | Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg | Weitwinkeloptik |
| JP4895169B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2012-03-14 | 株式会社ニコン | 赤外光学系 |
| CN106342269B (zh) * | 2008-07-04 | 2012-07-25 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 一种大视场中波红外光学无热化系统 |
| CN103197404A (zh) * | 2013-04-02 | 2013-07-10 | 浙江大学 | 红外全景环视成像系统及其方法 |
| CN203502650U (zh) * | 2013-09-26 | 2014-03-26 | 宁波舜宇红外技术有限公司 | 一种新型长波红外广角镜头 |
-
2020
- 2020-12-02 CN CN202011386069.4A patent/CN112415723B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112415723A (zh) | 2021-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107422463B (zh) | 一种长焦超高清日夜共焦光学系统 | |
| CN210090810U (zh) | 一种经济型中波红外制冷连续变焦镜头 | |
| CN109343201B (zh) | 光学被动消热差的低畸变广角长波非制冷红外光学系统 | |
| CN211454082U (zh) | 大靶面高分辨率光学无热化镜头 | |
| CN210090814U (zh) | 一种长焦距中波红外制冷双视场镜头 | |
| CN110456477A (zh) | 一种低畸变后视光学系统及成像方法 | |
| CN212379655U (zh) | 一种轻小型非制冷长波红外双视场镜头 | |
| CN211206932U (zh) | 1.4mm广角光学系统 | |
| CN112415723B (zh) | 制冷型长波红外广角镜头 | |
| CN111736327A (zh) | 一种轻小型非制冷长波红外双视场镜头及其成像方法 | |
| CN110806633A (zh) | 一种1.4mm广角光学系统及其成像方法 | |
| CN114002819B (zh) | 一种大孔径高清昼夜两用定焦光学镜头 | |
| CN207216125U (zh) | 一种折转式中波红外制冷镜头 | |
| CN110955032B (zh) | 大靶面高分辨率光学无热化镜头及其工作方法 | |
| CN213780523U (zh) | 高分辨率大靶面10-30mm日夜变焦监控镜头 | |
| CN111679414B (zh) | 超广角无热化日夜两用镜头及其工作方法 | |
| CN109471240B (zh) | 一种长焦红外光学无热化系统 | |
| CN114578531A (zh) | 一种红外光学系统及红外镜头 | |
| CN110727088B (zh) | 一种广角、耐高低温定焦镜头及其工作方法 | |
| CN111007658B (zh) | 一种低成本无热化日夜两用镜头及其工作方法 | |
| CN209979915U (zh) | 大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头 | |
| CN109445074B (zh) | 一种长波红外针孔广角测温镜头及其成像方法 | |
| CN108802971B (zh) | 一种低畸变机器视觉光学系统 | |
| CN218824938U (zh) | 一种适配4k分辨率组件的红外无热化镜头 | |
| CN114594583B (zh) | 一种红外连续变焦光学系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |