專(zhuān)利名稱(chēng)：長(zhǎng)波消熱差紅外光學(xué)鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種工作環(huán)境溫度變化大的軍事領(lǐng)域，特別是涉及一種長(zhǎng)波消熱 差紅外光學(xué)鏡頭。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，紅外技術(shù)的應(yīng)用范圍蓬勃發(fā)展，已廣泛用于軍事、治安、工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域。 但由于紅外光學(xué)材料的折射率溫度系數(shù)dn/dT較大，如常用的紅外光學(xué)單晶鍺的dn/dT為 0. 000396/°C，是可見(jiàn)光玻璃dn/dT的近100倍，因此隨著環(huán)境溫度的變化，紅外光學(xué)材料的 折射率、光學(xué)元件的曲率和厚度、零件間隔等都會(huì)發(fā)生變化，使紅外光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生熱離焦， 導(dǎo)致系統(tǒng)成像質(zhì)量變差。因此，軍用紅外光學(xué)要充分考慮工作環(huán)境溫度對(duì)光學(xué)質(zhì)量的影響。 目前國(guó)內(nèi)外采用的消熱差紅外技術(shù)主要分三類(lèi)機(jī)電主動(dòng)式，機(jī)械被動(dòng)式，光學(xué)被動(dòng)式。由 于機(jī)電主動(dòng)式和機(jī)械被動(dòng)式都會(huì)使系統(tǒng)復(fù)雜化，體積增大，重量增加，可靠性降低，而光學(xué) 被動(dòng)式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是特殊軍用紅外光學(xué)的主要方式。 之前用于長(zhǎng)波消熱差的紅外光學(xué)鏡頭的鏡片數(shù)基本上都是多于三片，并且由于常用紅外材 料單晶鍺的溫度局限性，常采用高熱膨脹系數(shù)和低熱膨脹系數(shù)的機(jī)械材料組合來(lái)實(shí)現(xiàn)消熱 差。因此，亟待開(kāi)發(fā)出一種在惡劣溫度環(huán)境下依然保證系統(tǒng)成像質(zhì)量的長(zhǎng)波消熱差紅 外光學(xué)鏡頭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過(guò)提供一種長(zhǎng)波消熱差紅外光學(xué)鏡頭，以改變目前的光學(xué)鏡 頭所存在的隨著環(huán)境溫度的變化，使紅外光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生熱離焦，導(dǎo)致系統(tǒng)成像質(zhì)量變差的 問(wèn)題。本發(fā)明一種長(zhǎng)波消熱差紅外光學(xué)鏡頭，沒(méi)有采用常用的紅外材料單晶鍺，而是采 用紅外玻璃AMTIR1，可在-40°C 60°C溫度范圍內(nèi)獲得良好，穩(wěn)定的成像質(zhì)量，防止了在惡 劣溫度環(huán)境下系統(tǒng)成像質(zhì)量變差，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，可靠性高的特點(diǎn)。一種長(zhǎng)波消熱差紅外光學(xué)鏡頭，由物方到成像方依次包括具有正屈光度的第一透 鏡，具有負(fù)屈光度的第二透鏡和具有正屈光度的第三透鏡。其中，第一透鏡由一片凸面朝向 物側(cè)的彎月型正紅外玻璃構(gòu)成，在第一透鏡的第二面采用非球面以校正球差，慧差，象散等 像差，同時(shí)，在第一透鏡的第二面引入了衍射面，其作用有二 一是可以很好的校正紅外光 學(xué)系統(tǒng)的色差，二是可以減小紅外光學(xué)系統(tǒng)的熱差；第二透鏡由一片凸面朝向物側(cè)的彎月 型負(fù)紅外玻璃構(gòu)成；第三透鏡由一片雙凸的正紅外玻璃構(gòu)成，且在第三透鏡的第一面采用 非球面以校正像差。本發(fā)明長(zhǎng)波消熱差紅外光學(xué)鏡頭，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯的優(yōu)勢(shì)和有益 效果。本發(fā)明的整個(gè)紅外光學(xué)系統(tǒng)只用了三片透鏡，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕的優(yōu)
3點(diǎn)。系統(tǒng)中沒(méi)有采用常用的紅外材料單晶鍺，而是采用紅外玻璃AMTIR1，無(wú)需用不同熱膨脹 系數(shù)的機(jī)械材料組合來(lái)實(shí)現(xiàn)消熱差的方法就可以在-40°C 60°C溫度范圍內(nèi)獲得良好，穩(wěn) 定的成像質(zhì)量，增加的系統(tǒng)的可靠性且能滿(mǎn)足軍事領(lǐng)域抗振動(dòng)沖擊和工作環(huán)境溫度變化大 的要求。同時(shí)利用衍射光學(xué)元件負(fù)色散，負(fù)熱常量的特性，達(dá)到了很好的消熱差的效果。


圖1為本發(fā)明具體實(shí)施的焦距為23. 6mm的消熱差紅外光學(xué)鏡頭示意圖；圖2A至圖2C為此消熱差紅外光學(xué)鏡頭在_40°C，20°C，60°C時(shí)的光學(xué)傳遞函數(shù)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例加以說(shuō)明圖1是本發(fā)明一具體實(shí)施的焦距為23. 6mm的消熱差紅外光學(xué)鏡頭示意圖。參照 圖1，本發(fā)明包括第一透鏡1，第二透鏡2，第三透鏡3三片紅外透鏡。其中，A為物側(cè)，B為 像側(cè)。在本實(shí)例中，為了更好的校正球差，慧差，象散等像差，第一透鏡1的第二面5和第 三透鏡3的第一面8采用了非球面。同時(shí)，為了達(dá)到很好的校正紅外光學(xué)系統(tǒng)的色差和減 小紅外光學(xué)系統(tǒng)的熱差的目的，在第一透鏡1的第二面5采用了衍射面。在本實(shí)例中，紅外光學(xué)系統(tǒng)只用了三片透鏡，沒(méi)有采用常用的紅外材料單晶鍺，而 是采用紅外玻璃AMTIR1，可以減小溫度對(duì)紅外材料的影響，同時(shí)，衍射面的引入，可以很好 的達(dá)到消熱差的效果。整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)無(wú)需機(jī)電裝置，無(wú)需特殊機(jī)械材料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小， 重量輕，可靠性高，可滿(mǎn)足軍事領(lǐng)域抗振動(dòng)沖擊和工作環(huán)境溫度變化大的要求。本發(fā)明的主要光學(xué)參數(shù)如下工作波段8 12μπι;焦距23.6mm;F/#:l;視場(chǎng)角31·8°Χ24.Γ ；透過(guò)率>85%。圖2Α至圖2C是本發(fā)明的消熱差紅外光學(xué)鏡頭在-40°C，2(TC，6(rC時(shí)的光學(xué)傳 遞函數(shù)圖，且其橫軸表示每毫米的線(xiàn)對(duì)數(shù)，縱軸為調(diào)制傳遞函數(shù)數(shù)值。從圖中可以看出， 在-40°C 60°C溫度范圍內(nèi)系統(tǒng)都可獲得良好的成像質(zhì)量。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù) 方案；因此，盡管本說(shuō)明書(shū)參照上述的各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是，本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換；而一切不脫離發(fā) 明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種長(zhǎng)波消熱差紅外光學(xué)鏡頭，由物方到成像方依次包括具有正屈光度的第一透鏡(1)，具有負(fù)屈光度的第二透鏡(2)和具有正屈光度的第三透鏡(3)；其特征在于所述的第一透鏡(1)由一片凸面朝向物側(cè)的彎月型正紅外玻璃構(gòu)成，在第一透鏡的第二面(5)為衍射面，采用非球面以校正球差、慧差、象散等像差；所述的第二透鏡(2)由一片凸面朝向物側(cè)的彎月型負(fù)紅外玻璃構(gòu)成；所述的第三透鏡(3)由一片雙凸的正紅外玻璃構(gòu)成，其第一面(8)采用非球面以校正像差。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種長(zhǎng)波消熱差紅外光學(xué)鏡頭，由物方到成像方依次包括具有正屈光度的第一透鏡(1)，具有負(fù)屈光度的第二透鏡(2)和具有正屈光度的第三透鏡(3)；第一透鏡(1)由一片凸面朝向物側(cè)的彎月型正紅外玻璃構(gòu)成，在第一透鏡的第二面(5)為衍射面，采用非球面以校正球差、慧差、象散等像差；第二透鏡(2)由一片凸面朝向物側(cè)的彎月型負(fù)紅外玻璃構(gòu)成；第三透鏡(3)由一片雙凸的正紅外玻璃構(gòu)成，其第一面(8)采用非球面以校正像差。整個(gè)紅外光學(xué)系統(tǒng)只用了三片透鏡，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕的優(yōu)點(diǎn)。在-40℃～60℃溫度范圍內(nèi)獲得良好，穩(wěn)定的成像質(zhì)量，達(dá)到了很好的消熱差的效果。
文檔編號(hào)G02B13/14GK101963694SQ20101050796
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者張 浩, 趙寅, 黃富元 申請(qǐng)人:北京波譜華光科技有限公司