本發(fā)明涉及一種大靶面高精度光學(xué)無(wú)熱化測(cè)溫鏡頭及調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

紅外測(cè)溫技術(shù)作為非接觸式測(cè)溫技術(shù)，它與傳統(tǒng)測(cè)溫技術(shù)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，首先，它的測(cè)量不干擾測(cè)溫場(chǎng)，不影響溫度分布，準(zhǔn)確度和精度上較高；其次，紅外測(cè)溫測(cè)試速度快，且能實(shí)時(shí)觀測(cè)，測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)大；再次，紅外測(cè)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(cè)溫的范圍廣，理論上無(wú)測(cè)試上限。這就使得紅外測(cè)溫技術(shù)電力工業(yè)、航天航空、質(zhì)量檢測(cè)、冶金等領(lǐng)域均得到了廣范應(yīng)用，紅外測(cè)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(duì)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(chǎng)角小無(wú)法完整獲得測(cè)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：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種大靶面高精度光學(xué)無(wú)熱化測(cè)溫鏡頭及調(diào)節(jié)方法，不僅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，而且高效便捷。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種大靶面高精度光學(xué)無(wú)熱化測(cè)溫鏡頭，包括沿光線從左向右入射方向依次設(shè)置負(fù)月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負(fù)月牙透鏡C以及負(fù)月牙透鏡D。

優(yōu)選的，所述負(fù)月牙透鏡A與雙凸透鏡B之間的空氣間隔為13mm，所述雙凸透鏡B與負(fù)月牙透鏡C之間的空氣間隔為3mm，所述負(fù)月牙透鏡C與負(fù)月牙透鏡D之間的空氣間隔為7mm。

優(yōu)選的，所述負(fù)月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負(fù)月牙透鏡C以及負(fù)月牙透鏡D的材料為Se60As40、Ge以及ZnS中的一種。

優(yōu)選的，所述負(fù)月牙透鏡A 、雙凸透鏡B、負(fù)月牙透鏡C以及負(fù)月牙透鏡D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、至少有一個(gè)透鏡采用ZnS。

優(yōu)選的，所述負(fù)月牙透鏡D、負(fù)月牙透鏡C、雙凸透鏡B以及負(fù)月牙透鏡A順序安裝在主鏡筒中，并用前壓圈壓緊，所述負(fù)月牙透鏡A與雙凸透鏡B之間設(shè)置有第一隔圈，所述雙凸透鏡B與負(fù)月牙透鏡C之間設(shè)置有第二隔圈，所述負(fù)月牙透鏡C與負(fù)月牙透鏡D之間設(shè)置有第三隔圈。

優(yōu)選的，所述主鏡筒外設(shè)置有用以與攝像機(jī)相配合的M24X0.75-6g螺紋牙。

一種大靶面高精度光學(xué)無(wú)熱化測(cè)溫鏡頭的調(diào)節(jié)方法，包括上述所述的任意一種大靶面高精度光學(xué)無(wú)熱化測(cè)溫鏡頭，包含以下步驟：

（1）溫度變化引起負(fù)月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負(fù)月牙透鏡C以及負(fù)月牙透鏡D的R值發(fā)生改變，焦平面發(fā)生偏移；

（2）不同材料的負(fù)月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負(fù)月牙透鏡C以及負(fù)月牙透鏡D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。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明具備大相對(duì)孔徑、大視場(chǎng)角、低畸變、大靶面、自適應(yīng)光學(xué)無(wú)熱化補(bǔ)償、結(jié)構(gòu)輕便等優(yōu)點(diǎn)；利用光學(xué)材料在不同溫度下折射率變化不同來(lái)補(bǔ)償溫度變化對(duì)焦平面的影響，使得無(wú)熱化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，整體產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)更小，重量更輕，光軸穩(wěn)定成像更清晰，可靠性高，在滿足用戶對(duì)產(chǎn)品成像性能的要求上，結(jié)構(gòu)上也更方便客戶使用；

（2）本發(fā)明鏡頭設(shè)計(jì)合理，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(chǎng)角可達(dá)90°，超廣視場(chǎng)角更容易獲得測(cè)試物體的整體，使物體的整體溫度分布一目了然，使得無(wú)熱化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，為后續(xù)通過(guò)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)；

（3）在光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)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(zhǎng)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(guò)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(duì)孔徑、低畸變等優(yōu)點(diǎn)；畸變較小，在1%以下，相對(duì)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(guò)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(guò)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(wú)熱化。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的光路示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)構(gòu)造示意圖。

圖中：

A-負(fù)月牙透鏡A，B-雙凸透鏡B，C-負(fù)月牙透鏡C，D-負(fù)月牙透鏡D；

1-主鏡筒，2-前壓圈，3-第一隔圈，4-第二隔圈，5-第三隔圈。

具體實(shí)施方式

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

如圖1~2所示，一種大靶面高精度光學(xué)無(wú)熱化測(cè)溫鏡頭，包括沿光線從左向右入射方向依次設(shè)置負(fù)月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負(fù)月牙透鏡C以及負(fù)月牙透鏡D。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述負(fù)月牙透鏡A與雙凸透鏡B之間的空氣間隔為13mm，所述雙凸透鏡B與負(fù)月牙透鏡C之間的空氣間隔為3mm，所述負(fù)月牙透鏡C與負(fù)月牙透鏡D之間的空氣間隔為7mm。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述負(fù)月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負(fù)月牙透鏡C以及負(fù)月牙透鏡D的材料為Se60As40、Ge以及ZnS中的一種。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述負(fù)月牙透鏡A 、雙凸透鏡B、負(fù)月牙透鏡C以及負(fù)月牙透鏡D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、至少有一個(gè)透鏡采用ZnS；當(dāng)溫度變化時(shí)，采用Se60As40材料的透鏡、采用Ge材料的透鏡以及采用ZnS材料的透鏡由于R值及材料各不相同，引起光學(xué)系統(tǒng)焦平面改變的方向不同，改變的量也不相同，這些該變量相互補(bǔ)償，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(lái)的焦平面的偏移。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述負(fù)月牙透鏡D、負(fù)月牙透鏡C、雙凸透鏡B以及負(fù)月牙透鏡A順序安裝在主鏡筒1中，并用前壓圈2壓緊，所述負(fù)月牙透鏡A與雙凸透鏡B之間設(shè)置有第一隔圈3，所述雙凸透鏡B與負(fù)月牙透鏡C之間設(shè)置有第二隔圈4，所述負(fù)月牙透鏡C與負(fù)月牙透鏡D之間設(shè)置有第三隔圈5。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述主鏡筒1外設(shè)置有用以與攝像機(jī)相配合的M24X0.75-6g螺紋牙。

在本發(fā)明實(shí)施例中，一種大靶面高精度光學(xué)無(wú)熱化測(cè)溫鏡頭的調(diào)節(jié)方法，包括上述所述的任意一種大靶面高精度光學(xué)無(wú)熱化測(cè)溫鏡頭，包含以下步驟：

（1）溫度變化引起負(fù)月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負(fù)月牙透鏡C以及負(fù)月牙透鏡D的R值發(fā)生改變，焦平面發(fā)生偏移；

（2）不同材料的負(fù)月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負(fù)月牙透鏡C以及負(fù)月牙透鏡D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。

在本發(fā)明實(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)：

曲率半徑是指每個(gè)表面的曲率半徑，間距是相鄰兩表面間的間距，舉例說(shuō)明，S1、S2是分別是負(fù)月牙透鏡A遠(yuǎn)離與鄰近雙凸透鏡B的表面，S1的間距是指S1與S2表面之間的中心間距，其它依此類(lèi)推。

本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可以得出其他各種形式的大靶面高精度光學(xué)無(wú)熱化測(cè)溫鏡頭及調(diào)節(jié)方法。凡依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。