本發(fā)明涉及光學(xué)鏡頭裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種超大視場長波紅外光學(xué)無熱化測溫鏡頭及其制造方法。

背景技術(shù)：

紅外測溫技術(shù)作為非接觸式測溫技術(shù)，它與傳統(tǒng)測溫技術(shù)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，首先，它的測量不干擾測溫場，不影響溫度分布，準(zhǔn)確度和精度上較高；其次，紅外測溫測試速度快，且能實(shí)時(shí)觀測，測量優(yōu)勢大；再次，紅外測溫可近可遠(yuǎn)，并且可以夜間作業(yè)，適應(yīng)性強(qiáng)；最后，紅外測溫的范圍廣，理論上無測試上限。這就使得紅外測溫技術(shù)電力工業(yè)、航天航空、質(zhì)量檢測、冶金等領(lǐng)域均得到了廣范應(yīng)用，紅外測溫鏡頭就應(yīng)運(yùn)而生。由于紅外光學(xué)材料和機(jī)械材料在溫度變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱形變，因此工作溫度的劇烈變化會(huì)引起光學(xué)系統(tǒng)的焦距變化、像面飄逸、成像質(zhì)量下降等影響。為了消除或降低溫度變化對光學(xué)系統(tǒng)成像的影響，必須采用相應(yīng)的補(bǔ)償技術(shù)，使光學(xué)系統(tǒng)在一個(gè)較大的溫差范圍內(nèi)保持焦距不變，確保成像質(zhì)量的良好，另外，現(xiàn)有的鏡頭存在成像視場角小無法完整獲得測試物體的整體結(jié)構(gòu)，另外同心度、精度和軸向位置不夠準(zhǔn)確也影響著補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對以上不足之處，提供了一種超大視場長波紅外光學(xué)無熱化測溫鏡頭。

本發(fā)明的技術(shù)方案是， 一種超大視場長波紅外光學(xué)無熱化測溫鏡頭，所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線入射方向依次設(shè)置有負(fù)月牙形透鏡A、平凸透鏡B以及雙凸透鏡C，所述負(fù)月牙形透鏡A、平凸透鏡B以及雙凸透鏡C材料不同。

進(jìn)一步的，述負(fù)月牙形透鏡和平凸透鏡B之間的空氣間隔為2.6～3mm，所述平凸透鏡B和雙凸透鏡C之間的空氣間隔為2.8～3.2mm。

進(jìn)一步的，所述負(fù)月牙形透鏡和平凸透鏡B之間的空氣間隔為2.8mm，所述平凸透鏡B和雙凸透鏡C之間的空氣間隔為3mm。

進(jìn)一步的，所述鏡頭包括置納光學(xué)系統(tǒng)的主鏡筒、設(shè)置于負(fù)月牙形透鏡A與平凸透鏡B之間用于限位的第一隔圈，設(shè)置于平凸透鏡B與雙凸透鏡C之間用于限位的第二隔圈，負(fù)月牙形透鏡A前側(cè)設(shè)有前壓圈。

進(jìn)一步的，所述前壓圈外周扣于主鏡筒外端。

進(jìn)一步的，所述負(fù)月牙形透鏡A 、平凸透鏡B以及雙凸透鏡C材料為Se60As40或鍺中的一種。

進(jìn)一步的，所述負(fù)月牙形透鏡A 、平凸透鏡B以及雙凸透鏡C中至少有一個(gè)透鏡采用Se60As40材料，至少有一個(gè)透鏡采用Ge材料，當(dāng)溫度變化時(shí)，采用Se60As40材料的透鏡與采用Ge材料的透鏡引起光學(xué)系統(tǒng)焦平面改變的方向相反，自適應(yīng)溫度變化，使鏡頭在一個(gè)溫度范圍內(nèi)保證成像像質(zhì)。

本發(fā)明還包括一種超大視場長波紅外光學(xué)無熱化測溫鏡頭制造方法，所述鏡頭包括置納光學(xué)系統(tǒng)的主鏡筒，在主鏡筒內(nèi)內(nèi)沿光線入射方向依次設(shè)置有負(fù)月牙形透鏡A、平凸透鏡B以及雙凸透鏡C，所述負(fù)月牙形透鏡A，平凸透鏡B以及雙凸透鏡C材料不同，且所用的材料至少有兩種在相同溫度下光學(xué)系統(tǒng)焦平面改變的方向相反。

進(jìn)一步的，所述負(fù)月牙形透鏡和平凸透鏡B之間的空氣間隔為2.8mm，所述平凸透鏡B和雙凸透鏡C之間的空氣間隔為3mm，設(shè)置于負(fù)月牙形透鏡A與平凸透鏡B之間用于限位的第一隔圈，設(shè)置于平凸透鏡B與雙凸透鏡C之間用于限位的第二隔圈。

進(jìn)一步的，所述負(fù)月牙形透鏡A 、平凸透鏡B以及雙凸透鏡C中至少有一個(gè)透鏡采用Se60As40材料，至少有一個(gè)透鏡采用Ge材料，當(dāng)溫度變化時(shí)，采用Se60As40材料的透鏡與采用Ge材料的透鏡引起光學(xué)系統(tǒng)焦平面改變的方向相反，自適應(yīng)溫度變化，使鏡頭在一個(gè)溫度范圍內(nèi)保證成像像質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明鏡頭設(shè)計(jì)，既保證鏡頭的同心度、精度和軸向位置的準(zhǔn)確,可靠性高,鏡頭整體結(jié)構(gòu)輕便、美觀，利用該結(jié)構(gòu)能夠視場角可達(dá)110°，超廣視場角更容易獲得測試物體的整體，使物體的整體溫度分布一目了然，使得無熱化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加簡單，為后續(xù)通過不同溫折變材料實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的成像性能奠定基礎(chǔ)。

在光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，對8～12μm的寬光譜范圍進(jìn)行像差校正和平衡，使鏡頭在寬光譜范圍都具有優(yōu)良的像質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了寬光譜共焦，這樣鏡頭在中長波范圍都能清晰成像；選用高折射、低色散的光學(xué)玻璃材料，通過設(shè)計(jì)和優(yōu)化，校正了光學(xué)鏡頭的各種像差，使鏡頭實(shí)現(xiàn)高分辨率、大相對孔徑、低畸變等優(yōu)點(diǎn)；畸變較小，在1%以下，相對于舊的結(jié)構(gòu)畸變有了更好的控制；在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，既保證鏡頭的同心度、精度和軸向位置的準(zhǔn)確, 又使鏡頭的結(jié)構(gòu)輕便、美觀。通過不同光學(xué)材料的特性，實(shí)現(xiàn)了在不同溫度情況下通過不同溫折變材料自適應(yīng)調(diào)整光學(xué)系統(tǒng)的成像性能，實(shí)現(xiàn)光學(xué)無熱化。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進(jìn)一步說明。

圖1為該發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)示意圖；

圖2為該發(fā)明的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：

A-負(fù)月牙透鏡A；B-平凸透鏡B；C-雙凸透鏡C；1-主鏡筒；2-第一隔圈；3-第二隔圈；4-前壓圈。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

如圖1～2所示，一種超大視場長波紅外光學(xué)無熱化測溫鏡頭，所述鏡頭的光學(xué)系統(tǒng)中沿光線從左向右入射方向依次設(shè)置有負(fù)月牙形透鏡A、平凸透鏡B以及雙凸透鏡C。

在本實(shí)施例中，所述負(fù)月牙形透鏡和平凸透鏡B之間的空氣間隔為2.8mm，所述平凸透鏡B和雙凸透鏡C之間的空氣間隔為3mm。

在本實(shí)施例中，所述鏡頭的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要為主鏡筒1，所述鏡頭依照C、B、A順序依次組入主鏡筒中，負(fù)月牙形透鏡A與平凸透鏡B之間用第二隔圈3定位，平凸透鏡B與雙凸透鏡C之間用第一隔圈2定位，最后用前壓圈4旋緊固定雙凸透鏡C。

在本實(shí)施例中，所述鏡頭三個(gè)鏡片光學(xué)材料各不相同，平凸透鏡B采用Se60As40材料，雙凸透鏡C采用Ge材料，當(dāng)溫度變化時(shí)，采用Se60As40材料的透鏡與采用Ge材料的透鏡引起光學(xué)系統(tǒng)焦平面改變的方向相反，自適應(yīng)溫度變化，使鏡頭在一個(gè)溫度范圍內(nèi)保證成像像質(zhì)。在不同溫度下，鏡片折射率發(fā)生不同改變，自適應(yīng)補(bǔ)償鏡片R值變化帶來的焦平面的偏移。

在本實(shí)施例中，所述主鏡筒1的外部設(shè)計(jì)了M12X0.75-6g的螺紋牙和攝像機(jī)配合。

在本實(shí)施例中，補(bǔ)償調(diào)節(jié)包括以下步驟：

（1）溫度變化引起鏡片R值發(fā)生改變，焦平面發(fā)生偏移。

（2）不同材料的負(fù)月牙形透鏡A、平凸透鏡B、雙凸透鏡C折射率在不同溫度下發(fā)生了不同的改變，自適應(yīng)補(bǔ)償R值變化引起的偏移量。

在本實(shí)施例中，由上述鏡片組構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)達(dá)到了如下的光學(xué)指標(biāo)：

1)焦距：f′=2.2mm；

2)相對孔徑F：1.0；

3)視場角：2w≥110°；

4)分辨率：可與160*120 25μm探測器攝像機(jī)適配；

5)光路總長∑≤18mm，光學(xué)后截距l(xiāng)′≥3.8mm；

6)適用譜線范圍：8μm~12μm；

上列較佳實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。