一種光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)，從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)有：光闌(4)、第一透鏡(1)、第二透鏡(2)、第三透鏡(3)和感光芯片(5)，所述的第一透鏡(1)為硫系玻璃非球面衍射透鏡，所述的第二透鏡(2)和第三透鏡(3)均為硫系玻璃非球面透鏡，并且，所述的第一透鏡(1)和第三透鏡(3)的焦距為正，所述的第二透鏡(2)的焦距為負(fù)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，像素高，清晰度高。
【專利說明】-種光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種光學(xué)系統(tǒng)，更具體地說是一種光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱 成像系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 目前監(jiān)控車載系統(tǒng)所用鏡頭普遍存在運(yùn)樣的缺點(diǎn):鏡頭熱差大、成本高等?，F(xiàn)在只 有少數(shù)鏡頭，在犧牲其它方面的情況下改善某個(gè)方面，比如為了實(shí)現(xiàn)消熱差及高像素，就使 用了錯(cuò)玻璃非球面鏡片和使用機(jī)械消熱差(機(jī)械消熱差不僅增加成本還增加了系統(tǒng)的體積 和繁瑣的電路），提高了成本，不能滿足消費(fèi)者低成本的需求。
[0003] 為了解決上述所存在的問題，本實(shí)用新型作出有益的改進(jìn)。 【【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，像素 高，清晰度高的光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)。
[0005] 本實(shí)用新型是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于:從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè) 有:光闊4、第一透鏡1、第二透鏡2、第=透鏡3和感光忍片5,所述的第一透鏡1為硫系玻璃非 球面衍射透鏡，所述的第二透鏡2和第=透鏡3均為硫系玻璃非球面透鏡，并且，所述的第 一透鏡1和第立透鏡3的焦距為正，所述的第二透鏡2的焦距為負(fù)。
[0007] 如上所述的光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一透 鏡1朝向物側(cè)的表面為凹面、朝向像側(cè)的表面為凸面;所述的第二透鏡2朝向物側(cè)的表面為 凹面、朝向像側(cè)的表面為凸面;所述的第=透鏡3朝向物側(cè)的表面為凸面、朝向像側(cè)的表面 為凹面。
[000引如上所述的光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于:所述的第一透 鏡1的非球面衍射面面型滿足如下方程：
[0009]
[0010] 其中，矜=句/ +6;/ +6;/ +6,/ +&5戶。+&6盧+67/4 +馬盧，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)大于加寸，透鏡的面形曲線為扁圓形;曰1至曰8分別表示各徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)，bi至bs 分別表示衍射面相位調(diào)制函數(shù)系數(shù)，A為主波長12皿，n為鏡片的折射率。
[0011] 如上所述的光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于:所述的第二透 鏡2和第=透鏡3的非球面表面形狀滿足如下方程：
[0012]
[0013] 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;山至曰8分別表示各 徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)。
[0014] 如上所述的光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于:所述的第=透 鏡3與感光忍片5之間設(shè)有保護(hù)玻璃6。
[0015] 如上所述的光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于:所述的感光忍 片5為非制冷焦平面探測器，其像素尺寸為17WI1 X 17叫!，分辨率為640*512,水平寬度 10.88mm，垂直寬度8.7mm，對角線寬度13.93mm
[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)用新型所述的第一透鏡為硫系玻璃非球面衍射透鏡，第二透鏡和第=透鏡 均為硫系玻璃非球面透鏡，并且，第一透鏡和第=透鏡的焦距為正，第二透鏡的焦距為負(fù)。 所W采用了光學(xué)消熱差，并采用硫系玻璃非球面透鏡和硫系玻璃非球面衍射透鏡，成本大 幅降低，而且整個(gè)畫面清晰度高，在高低溫情況下，光學(xué)性能穩(wěn)定而不跑焦。
[0018] 2、本實(shí)用新型采用寬光譜8微米到14微米，1:1:1:1設(shè)計(jì)，在遠(yuǎn)紅外光波段有極好 的圖像銳利度。
[0019] 3、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，像素高，清晰度高，適合推廣應(yīng)用。 【【附圖說明】
】
[0020] 圖1是本實(shí)用新型示意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0021] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：
[0022] -種光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)，從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)有:光闊4、第 一透鏡1、第二透鏡2、第立透鏡3和感光忍片5，所述的第一透鏡1為硫系玻璃非球面衍射透 鏡，所述的第二透鏡2和第=透鏡3均為硫系玻璃非球面透鏡，并且，所述的第一透鏡1和第 =透鏡3的焦距為正，所述的第二透鏡2的焦距為負(fù)。
[0023] 所述的第一透鏡1朝向物側(cè)的表面為凹面、朝向像側(cè)的表面為凸面;所述的第二透 鏡2朝向物側(cè)的表面為凹面、朝向像側(cè)的表面為凸面;所述的第=透鏡3朝向物側(cè)的表面為 凸面、朝向像側(cè)的表面為凹面。
[0024] 采用的硫系玻璃對應(yīng)折射率溫度系數(shù)較低，同時(shí)采用衍射面具有與折射面相反的 熱差系數(shù)使高低溫時(shí)面型產(chǎn)生的焦距變化互補(bǔ)，從而使高低溫時(shí)像質(zhì)保持不變，從而達(dá)到 光學(xué)消熱差的目的。
[0025] 在設(shè)計(jì)中，可W通過W下幾點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)高像素：1、高效率的材料搭配，依據(jù)各個(gè)透鏡 的正負(fù)，合理地分配折射率化0.6和阿貝數(shù)VlO.6值，再依此選擇合適的材料;2、采用的衍射面 具有與折射面相反的色差系數(shù)，從而使硫系玻璃材料難W矯正的紅外色差的缺陷消除；3、 設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)提升中屯、分辨率的同時(shí)，充分重視周邊視場的像差校正，保證整個(gè)畫面畫質(zhì)均 勻;4、采用光譜8微米到14微米，1:1:1:1設(shè)計(jì)，從而保證了高質(zhì)的圖像銳利度。
[00%]所述的第=透鏡3與感光忍片5之間設(shè)有保護(hù)玻璃6。
[0027] 所述的第一透鏡1的非球面衍射面面型滿足如下方程：
[0028
[0029] 其中，
，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)大于加寸，透鏡的面形曲線為扁圓形;曰1至曰8分別表示各徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)，bi至bs 分別表示衍射面相位調(diào)制函數(shù)系數(shù)，A為主波長12皿，n為鏡片的折射率。
[0030] 所述的第二透鏡2和第=透鏡3的非球面表面形狀滿足如下方程：
[0031]
[0032] 在上述公式中，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;曰1至曰8分 別表示各徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)。
[0033] 本實(shí)用新型的實(shí)際設(shè)計(jì)案例參數(shù)如下：
[0034]
[0035]第一透鏡I、第二透鏡2和第=透鏡3的各個(gè)面的非球面系數(shù)：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于:從物側(cè)至像側(cè)依次設(shè)有： 光闌（4)、第一透鏡（1)、第二透鏡(2)、第三透鏡(3)和感光芯片(5)，所述的第一透鏡（1)為 硫系玻璃非球面衍射透鏡，所述的第二透鏡(2)和第三透鏡(3)均為硫系玻璃非球面透鏡， 并且，所述的第一透鏡（1)和第三透鏡(3)的焦距為正，所述的第二透鏡(2)的焦距為負(fù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于:所述的 第一透鏡（1)朝向物側(cè)的表面為凹面、朝向像側(cè)的表面為凸面;所述的第二透鏡(2)朝向物 側(cè)的表面為凹面、朝向像側(cè)的表面為凸面;所述的第三透鏡(3)朝向物側(cè)的表面為凸面、朝 向像側(cè)的表面為凹面。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于:所 述的第一透鏡(1)的非球面衍射面面型滿足如下方程：其中，供=h.V2 +h2.v4 +h3,v6 +64y8 +i5.V1Q +66y2 +h7.v14 +is.v16，參數(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O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; aiSa8分別表示各徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)，b^b8分別表 示衍射面相位調(diào)制函數(shù)系數(shù)，λ為主波長12μπι，η為鏡片的折射率。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于:所 述的第二透鏡(2)和第三透鏡(3)的非球面表面形狀滿足如下方程：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; &1至&8分別表示各 徑向坐標(biāo)所對應(yīng)的系數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于:所 述的第三透鏡(3)與感光芯片(5)之間設(shè)有保護(hù)玻璃(6)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)消熱差、高像素、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于:所 述的感光芯片（5)為非制冷焦平面探測器，其像素尺寸為17μπιΧ17μπι，分辨率為640*512,水 平寬度10.88mm，垂直寬度8.7mm，對角線寬度13.93mm。
【文檔編號】G02B13/14GK205691846SQ201620507025
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年5月27日 公開號201620507025.5, CN 201620507025, CN 205691846 U, CN 205691846U, CN-U-205691846, CN201620507025, CN201620507025.5, CN205691846 U, CN205691846U
【發(fā)明人】費(fèi)窮, 張藝婷, 羅吉祥, 王玉榮, 陳安科, 肖明志
【申請人】中山聯(lián)合光電科技股份有限公司