本發(fā)明涉及一種光學系統(tǒng)，尤其涉及一種用于監(jiān)控、車載系統(tǒng)的光學消熱差、高像素、高照度、低成本紅外熱成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：目前視場上監(jiān)控、車載系統(tǒng)所用鏡頭普遍存在這樣的缺點:鏡頭熱差大、成本高等。為了實現(xiàn)消熱差及高像素,一般使用了鍺或者硫化鋅材質(zhì)鏡片進行成像，這兩種材料價格昂貴，另外，目前鍺和硫化鋅材質(zhì)非球面鏡片只能采用車削加工，加工成本較高，再者，這兩種材料的折射率溫度系數(shù)大，熱差較大，需要使用機械消熱差，額外增加機械裝置，再次提高了成本。由于上述問題的存在，有必要提出相應(yīng)的解決方案，本發(fā)明正是基于這樣的背景作出的。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種消熱差好、清晰度高、照度高、成本低的光學消熱差、高像素、高照度、低成本熱成像系統(tǒng)。為了實現(xiàn)實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下所述的技術(shù)方案：一種光學消熱差、高像素、高照度、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：第一鏡片、光闌、第二鏡片、第三鏡片和感光芯片，所述的第一鏡片、第二鏡片和第三鏡片均為硫系玻璃非球面透鏡。如上所述的光學消熱差、高像素、高照度、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于所述的第一鏡片和第三鏡片的焦距為正，所述的第二鏡片的焦距為負。如上所述的光學消熱差、高像素、高照度、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于所述的第一鏡片朝向物側(cè)和朝向像側(cè)的表面均為凸面；所述的第二鏡片朝向物側(cè)的表面為凸面、朝向像側(cè)的表面為凹面；所述的第三鏡片朝向物側(cè)和朝向像側(cè)的表面均為凸面。如上所述的光學消熱差、高像素、高照度、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于所述的第一鏡片、第二鏡片和第三鏡片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為徑向坐標其單位和透鏡長度單位相同，k為圓錐二次曲線系數(shù)；當k系數(shù)小于-1時，透鏡的面形曲線為雙曲線，當k系數(shù)等于-1時，透鏡的面形曲線為拋物線；當k系數(shù)介于-1到0之間時，透鏡的面形曲線為橢圓，當k系數(shù)等于0時，透鏡的面形曲線為圓形，當k系數(shù)大于0時，透鏡的面形曲線為扁圓形；a1至a8分別表示各徑向坐標所對應(yīng)的系數(shù)。如上所述的光學消熱差、高像素、高照度、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于所述的第三鏡片與感光芯片之間設(shè)有保護窗玻璃。如上所述的光學消熱差、高像素、高照度、低成本熱成像系統(tǒng)，其特征在于：所述的感光芯片為非制冷焦平面探測器，其像素尺寸為17μm×17μm，分辨率為640*512，水平寬度10.88mm，垂直寬度8.704mm，對角線寬度13.93mm。本發(fā)明的有益效果是：1、現(xiàn)有的高像素熱成像鏡頭普遍采用鍺玻璃非球面和機械消熱差方法，本發(fā)明僅采用低價的硫系玻璃，這種材料可以進行模壓成型，因此能降低加工成本。2、硫系玻璃的折射率溫度系數(shù)僅為鍺晶體材料的1/10，因此硫系玻璃鏡片組成的系統(tǒng)解像力隨溫度變化較小，可以通過光學消熱差實現(xiàn)解像力穩(wěn)定而不跑焦，同時降低結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，減少成本。3、本鏡頭采用7.5微米到14微米的寬光譜，1:1:1:1設(shè)計，在遠紅外波段具有極好的圖像銳利度，整個畫面都能清晰成像。4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，適合推廣應(yīng)用?！靖綀D說明】圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。【具體實施方式】下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述：如圖1所示，一種光學消熱差、高像素、高照度，低成本紅外熱成像系統(tǒng)，從物側(cè)至像側(cè)依次包括：第一鏡片1、光闌4、第二鏡片2、第三鏡片3和感光芯片6，所述的第一鏡片1、第二鏡片2、第三鏡片3均為硫系玻璃的非球面鏡片，第三鏡片3與感光芯片6之間設(shè)有保護窗玻璃5。如圖1所示，在本實施例中，所述的第一鏡片1和第三鏡片3的焦距為正，所述的第二鏡片2的焦距為負。如圖1所示，在本實施例中，所述的第一鏡片1、第二鏡片2和第三鏡片3的非球面面型滿足方程式：在上述方程中，參數(shù)c為第一鏡片1、第二鏡片2和第三鏡片3的半徑所對應(yīng)的曲率，y為徑向坐標其單位和透鏡長度單位相同，k為圓錐二次曲線系數(shù)；當k系數(shù)小于-1時，透鏡的面形曲線為雙曲線，當k系數(shù)等于-1時，透鏡的面形曲線為拋物線；當k系數(shù)介于-1到0之間時，透鏡的面形曲線為橢圓，當k系數(shù)等于0時，透鏡的面形曲線為圓形，當k系數(shù)大于0時，透鏡的面形曲線為扁圓形；a1至a8分別表示各徑向坐標所對應(yīng)的系數(shù)。如圖1所示，在本實施例中，所述的感光芯片6為非制冷焦平面探測器，其像素尺寸為17μm×17μm，分辨率為640*512，對角線寬度13.93mm。本發(fā)明中光學消熱差的實現(xiàn)方法是：采用紅外硫系材料。現(xiàn)有的主要使用的紅外材料為鍺晶體和硫系玻璃材料。由于鍺晶體折射率溫度系數(shù)大，而硫系玻璃性能隨溫度變化較小，僅為鍺晶體的1/10，故采用硫系玻璃材料，能夠?qū)崿F(xiàn)光學消熱差。本發(fā)明中高像素的實現(xiàn)方法是：合理分配第一鏡片1、第二鏡片2和第三鏡片3的光焦度，并依據(jù)光焦度選擇合適折射率的材料進行搭配；并且，采用非球面校正了球差和紅外色差的缺陷；另外，在光學設(shè)計時考慮提升中心視場解像力的同時，對周邊視場的像差進行校正，盡量保證整個畫面均勻性。本發(fā)明中高照度的實現(xiàn)方法是：在光學系統(tǒng)設(shè)計時，不設(shè)置漸暈來保證邊緣光線全部通過鏡頭，到達感光芯片6；另外，通過控制邊緣光線的折射角度來減少光線的損失，從而實現(xiàn)高照度的要求。本發(fā)明中低成本的實現(xiàn)方法是：整個系統(tǒng)采用全硫系紅外材料?，F(xiàn)有紅外熱成像光學系統(tǒng)大多使用鍺和硫化鋅材料，這兩種材料必須采用車削的方式加工。采用硫系玻璃作為非球面透鏡的材質(zhì)，可以進行模壓加工，加工效率高，避免了傳統(tǒng)鍺透鏡需要車削加工帶來的高成本問題，降低了成本。下面為本發(fā)明的實際設(shè)計案例：面編號面型半徑厚度材料有效直徑物面標準球面InfinityInfinityAIRInfinityS1偶次非球面20.8486.452IRG20618.06S2偶次非球面-52.347-0.301AIR17.05光闌標準球面Infinity0.597AIR15.28S4偶次非球面199.7541.993IRG20315.26S5偶次非球面9.3743.086AIR13.71S6偶次非球面51.5497IRG20617.53S7偶次非球面-41.30410.013AIR15.81S8標準球面Infinity1GERMANIUM15.23S9標準球面Infinity1AIR15.20像面標準球面Infinity13.78各個面的非球面系數(shù)：上述三枚鏡片非球面面型滿足以下方程式：在上述方程中，參數(shù)c為第一鏡片1、第二鏡片2和第三鏡片3的半徑所對應(yīng)的曲率，y為徑向坐標其單位和透鏡長度單位相同，k為圓錐二次曲線系數(shù)；當k系數(shù)小于-1時，透鏡的面形曲線為雙曲線，當k系數(shù)等于-1時，透鏡的面形曲線為拋物線；當k系數(shù)介于-1到0之間時，透鏡的面形曲線為橢圓，當k系數(shù)等于0時，透鏡的面形曲線為圓形，當k系數(shù)大于0時，透鏡的面形曲線為扁圓形；a1至a8分別表示各徑向坐標所對應(yīng)的系數(shù)。當前第1頁1 2 3