無調焦制冷型紅外成像鏡頭的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無調焦制冷型紅外成像鏡頭，包括：N組透鏡和制冷型紅外探測器，其中，N≥3，且每組透鏡之間均采用不同的紅外光學材料，不同紅外光學材料的透鏡組之間需滿足如下條件：不同材料透鏡組的光焦度的和等于鏡頭的總光焦度；不同材料的光焦度與熱差系數(shù)的乘積的和等于零；不同材料的光焦度與阿貝數(shù)之比的和等于零；其中，入射光經(jīng)第一組透鏡入射，經(jīng)第N組透鏡射出，出射光經(jīng)過制冷型紅外探測器后進行成像。該實用新型解決了只能將對焦點設置在某一固定位置處，如果其景深不能覆蓋探測范圍內的所有位置，一旦目標物偏離較遠，不調焦就無法對所關注的目標清晰成像的問題。
【專利說明】無調焦制冷型紅外成像鏡頭
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及紅外成像領域，特別是涉及一種無調焦制冷型紅外成像鏡頭。
【背景技術】
[0002] 在設計光學系統(tǒng)時需要為光學鏡頭設置物距，當物距變化在景深范圍內時，其仍 舊能清晰成像；當物距變化超過景深范圍時，就需要調節(jié)調焦機構來使得像面與探測器平 面重合。根據(jù)物距與景深的關系，物距越遠，景深越大。在無窮遠物距系統(tǒng)中，由于物距遠、 景深大，因此在一定物距范圍內成像可以不調焦或者調焦量比較??；而在近景成像中，由于 物距減小導致景深減小，景深過小時不能保證近景和遠景同時清晰成像。為了看清不同距 離的目標，就需要進行調焦，且調焦量遠大于遠距離成像系統(tǒng)。同時，溫度變化也會導致像 面漂移和成像質量下降，一般系統(tǒng)也是通過調焦機構進行補償。
[0003] 某些近距離應用中，近景探測熱像儀在探測時無法預知所關注的事物將出現(xiàn)在距 離鏡頭多遠的位置，只能將對焦點設置在某一固定位置處，如果其景深不能覆蓋探測范圍 內的所有位置，一旦目標物偏離較遠，不調焦就無法對所關注的目標清晰成像。
[0004] 眾所周知一般的成像鏡頭都需要調焦機構進行調焦，有兩方面的原因，一是由于 物距變化導致的像面偏移；二是溫度變化導致的像面偏移。
[0005] 在制冷型、近景成像紅外光學系統(tǒng)的設計中，由于物距越小時，其變化造成的像面 偏移越大，導致近景成像鏡頭的調焦量比較大。調焦量大在制冷型紅外系統(tǒng)中會導致一些 問題：一是在制冷型系統(tǒng)中由于調焦量大而使系統(tǒng)的冷像發(fā)生顯著變化，不容易消除；二 是調焦機構增加系統(tǒng)的復雜性，降低了可靠性和使用的便捷性。 實用新型內容
[0006] 本實用新型提供了一種無調焦制冷型紅外成像鏡頭，用以解決現(xiàn)有技術中，只能 將對焦點設置在某一固定位置處，如果其景深不能覆蓋探測范圍內的所有位置，一旦目標 物偏離較遠，不調焦就無法對所關注的目標清晰成像的問題。
[0007] 為解決上述技術問題，本實用新型提供一種無調焦制冷型紅外成像鏡頭，包括：N 組透鏡和制冷型紅外探測器，其中，N > 3,且每組透鏡之間均采用不同的紅外光學材料，不 同紅外光學材料的透鏡組之間需滿足如下條件：不同材料透鏡組的光焦度的和等于鏡頭的 總光焦度；不同材料的光焦度與熱差系數(shù)的乘積的和等于零；不同材料的光焦度與阿貝數(shù) 之比的和等于零；其中，入射光經(jīng)第一組透鏡入射，經(jīng)第N組透鏡射出，出射光經(jīng)過所述制 冷型紅外探測器后進行成像。
【權利要求】
1. 一種無調焦制冷型紅外成像鏡頭，其特征在于，包括： N組透鏡和制冷型紅外探測器，其中，N> 3,且每組透鏡之間均采用不同的紅外光學材 料，不同紅外光學材料的透鏡組之間需滿足如下條件：不同材料透鏡組的光焦度的和等于 鏡頭的總光焦度；不同材料的光焦度與熱差系數(shù)的乘積的和等于零；不同材料的光焦度與 阿貝數(shù)之比的和等于零； 其中，入射光經(jīng)第一組透鏡入射，經(jīng)第N組透鏡射出，出射光經(jīng)過所述制冷型紅外探測 器后進行成像。
2. 如權利要求1所述的無調焦制冷型紅外成像鏡頭，其特征在于，按 照如下公式確定鏡頭焦距f、相對孔徑F和基準物距L之間的相對關系：
，其中，S為彌散圓直徑，L1為成像 工作距離的近點，L2為成像工作距離的遠點。
3. 如權利要求1或2所述的無調焦制冷型紅外成像鏡頭，其特征在于，所述制冷型紅外 探測器包括： 入射窗口、冷屏和像面；其中，從第N組透鏡射出的光經(jīng)所述入射窗口照射到所述冷屏 上，經(jīng)過所述冷屏后在所述像面呈像。
4. 如權利要求1或2所述的無調焦制冷型紅外成像鏡頭，其特征在于，所述透鏡包括： 非球面透鏡和/或衍射面透鏡。
5. 如權利要求1或2所述的無調焦制冷型紅外成像鏡頭，其特征在于，在N的值為3 的情況下，所述無調焦制冷型紅外成像鏡頭包括： 按照入射光方向順序排列三組透鏡； 設置所述三組透鏡的光焦度采用第一組透鏡光焦度為正、第二組透鏡光焦度為負和第 三組透鏡光焦度為正。
【文檔編號】G02B13/14GK204086665SQ201420227626
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權日:2014年5月5日
【發(fā)明者】彭晴晴, 張興德, 楊加強, 李榮剛, 劉琳, 孫昌峰 申請人:中國電子科技集團公司第十一研究所