CN109932809B - 大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头及其工作方法 - Google Patents
大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头及其工作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109932809B CN109932809B CN201910311904.9A CN201910311904A CN109932809B CN 109932809 B CN109932809 B CN 109932809B CN 201910311904 A CN201910311904 A CN 201910311904A CN 109932809 B CN109932809 B CN 109932809B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lens
- optical
- diaphragm
- meniscus
- equal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 53
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims abstract description 43
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000004075 alteration Effects 0.000 claims description 8
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 claims description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract 1
- 239000005387 chalcogenide glass Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
本发明涉及一种大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头及其工作方法，其特征在于：其中包括2片硫系镜片和位于2片硫系镜片之间的光阑，从物面至像面依次为弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C；弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C组成的光学结构的具体性能参数为：（1）焦距：EFFL=10mm，（2）F数=0.9，（3）视场角：2w≥50°，（4）光学畸变：≤5%，（5）成像圆直径大于Ф9.8，（6）工作光谱范围：8um～12um，（7）光学总长TTL≤28mm，光学后截距≥6.5mm。本发明利用衍射面特殊的热差和色差特性，能够减小***镜片数量的同时有效地改善***的色差和热差，实现短小轻型的紧凑光学***。
Description
技术领域：
本发明提供了一种大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头及其工作方法。
背景技术：
随着红外光学技术的发展，红外镜头的使用领域越来越宽，红外镜头要求成像质量高、体积小、重量轻、在不同温度环境下保持工作性能。目前市面上大部分长波非制冷红外镜头都是配合像元大小为17μm的分辨率进行设计的，随着红外芯片技术的成熟，探测器厂家不断在市面上推出更高分辨率的像元更小的探测器，像元大小仅为14um、12μm等，接近衍射极限，对镜头的光学性能要求很高，然而市面上少有配合这种高分辨率探测器使用的红外镜头。
发明内容：
本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头，该大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头具有通光量大、重量轻和低成本。
本发明大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头，其特征在于：包括2片硫系镜片和位于2片硫系镜片之间的光阑，从物面至像面依次为弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C；弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C组成的光学结构的具体性能参数为：
（1）焦距：EFFL=10mm
（2）F数=0.9
（3）视场角：2w≥50°
（4）光学畸变：≤5%
（5）成像圆直径大于Ф9.8
（6）工作光谱范围：8um～12um
（7）光学总长TTL≤28mm，光学后截距≥6.5mm。
进一步的，上述光学结构件从左至右的间距如下：弯月正透镜A与光阑B的空气间隔为1.8mm；光阑B与弯月正透镜C的空气间隔为1.2mm。
进一步的，设定焦距为f，从物面至像面的光学镜片焦距依次为f1-f2；二者有如下的关系：8<f1/f<10; 0.5<f2/f<2.0。
进一步的，上述弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C参数表：
| 表面序号 | 曲率半径(mm) | 间隔(mm) | 材料 | 备注 |
| S1 | 10<R<20 | 8.3 | 硫系玻璃 | 非球面 |
| S2 | 5<R<15 | 1.8 | 衍射面 | |
| 光阑 | infinity | 1.2 | ||
| S4 | -60<R<-20 | 10 | 硫系玻璃 | 非球面 |
| S5 | -20<R<-10 | 4.2 | 衍射面 |
非球面及衍射面相关数据：
| 非球面S1 | 1.863E-005 | 2.609E-007 | -4.727E-011 | 0 |
| 衍射面S2 | 1.586E-004 | 2.223E-005 | -8.989E-007 | -3.954E-009 |
| 非球面S4 | -1.233E-003 | -2.634E-005 | 3.408E-007 | -6.081E-008 |
| 衍射面S5 | 3.635E-005 | -5.022E-007 | 2.936E-009 | -2.121E-011 |
非球面表达式为：
Z代表光轴方向的位置，r代表相对光轴的垂直方向上的高度，c代表曲率半径，k代表圆锥系数，、/>、/>、/>...代表非球面系数，在非球面数据中，E-n代表“/>”，例如1.863E-005代表/>。
衍射面zemax中的相位分布函数=M()：
| M | |||
| 衍射面S2 | 1 | -9.5 | -2.1 |
| 衍射面S5 | 1 | -37.92 | -5.3 |
本发明大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头的工作方法，其特征在于：大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头，其特征在于：包括2片硫系镜片和位于2片硫系镜片之间的光阑，从物面至像面依次为弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C；弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C组成的光学结构的具体性能参数为：
（1）焦距：EFFL=10mm
（2）F数=0.9
（3）视场角：2w≥50°
（4）光学畸变：≤5%
（5）成像圆直径大于Ф9.8
（6）工作光谱范围：8um～12um
（7）光学总长TTL≤28mm，光学后截距≥6.5mm；
工作时，光线通过弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C，到达IMA，利用衍射面特殊的热差和色差特性，减小镜片数量的同时有效地改善色差和热差，实现短小轻型的紧凑光学***。
本发明大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头相比其它镜头具备的优势：
a)通光口径大、增加了进入该红外镜头的辐射量、天气恶劣条件下拍摄效果较好；
b)利用衍射面特殊的热差和色差特性，能够减小该红外镜头镜片数量的同时有效地改善***的色差和热差，实现短小轻型的紧凑光学***；
c)结合使用偶次非球面，较好地平衡像差、使像质进一步提升；通过曲率及厚度的调整降低了各个光学件的敏感度，使得该镜头更易于加工与装调。
d)该红外镜头两片镜片都采用硫系材料，同时使得高低温条件下的像质得到了改善，真正实现光学无热化。
附图说明：
图1是本发明的剖面构造示意图；
图2为该镜头常温环境下的MTF值；
图3为该镜头在低温-40度环境下的MTF函数值；
图4为该镜头在高温80度环境下的MTF函数值；
图5为常温下场曲畸变图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头，其特征在于：包括2片硫系镜片和位于2片硫系镜片之间的光阑，从物面至像面依次为弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C；弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C组成的光学结构的具体性能参数为：
（1）焦距：EFFL=10mm
（2）F数=0.9
（3）视场角：2w≥50°
（4）光学畸变：≤5%
（5）成像圆直径大于Ф9.8
（6）工作光谱范围：8um～12um
（7）光学总长TTL≤28mm，光学后截距≥6.5mm。
进一步的，上述光学结构件从左至右的间距如下：弯月正透镜A与光阑B的空气间隔为1.8mm；光阑B与弯月正透镜C的空气间隔为1.2mm。
进一步的，设定焦距为f，从物面至像面的光学镜片焦距依次为f1-f2；二者有如下的关系：8<f1/f<10; 0.5<f2/f<2.0。
在弯月正透镜C与IMA项目之间设有平行平板D。
进一步的，上述弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C参数表：
| 表面序号 | 曲率半径(mm) | 间隔(mm) | 材料 | 备注 |
| S1 | 10<R<20 | 8.3 | 硫系玻璃 | 非球面 |
| S2 | 5<R<15 | 1.8 | 衍射面 | |
| 光阑 | infinity | 1.2 | ||
| S4 | -60<R<-20 | 10 | 硫系玻璃 | 非球面 |
| S5 | -20<R<-10 | 4.2 | 衍射面 |
非球面及衍射面相关数据：
| 非球面S1 | 1.863E-005 | 2.609E-007 | -4.727E-011 | 0 |
| 衍射面S2 | 1.586E-004 | 2.223E-005 | -8.989E-007 | -3.954E-009 |
| 非球面S4 | -1.233E-003 | -2.634E-005 | 3.408E-007 | -6.081E-008 |
| 衍射面S5 | 3.635E-005 | -5.022E-007 | 2.936E-009 | -2.121E-011 |
非球面表达式为：
Z代表光轴方向的位置，r代表相对光轴的垂直方向上的高度，c代表曲率半径，k代表圆锥系数，、/>、/>、/>...代表非球面系数，在非球面数据中，E-n代表“/>”，例如1.863E-005代表/>。
衍射面zemax中的相位分布函数=M()：
| M | |||
| 衍射面S2 | 1 | -9.5 | -2.1 |
| 衍射面S5 | 1 | -37.92 | -5.3 |
本发明大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头的工作方法，其特征在于：大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头，其特征在于：包括2片硫系镜片和位于2片硫系镜片之间的光阑，从物面至像面依次为弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C；弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C组成的光学结构的具体性能参数为：
（1）焦距：EFFL=10mm
（2）F数=0.9
（3）视场角：2w≥50°
（4）光学畸变：≤5%
（5）成像圆直径大于Ф9.8
（6）工作光谱范围：8um～12um
（7）光学总长TTL≤28mm，光学后截距≥6.5mm；
工作时，光线通过弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C，到达IMA，利用衍射面特殊的热差和色差特性，减小镜片数量的同时有效地改善色差和热差，实现短小轻型的紧凑光学***。
本发明大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头相比其它镜头具备的优势：
a)通光口径大、增加了进入该红外镜头的辐射量、天气恶劣条件下拍摄效果较好；
b)利用衍射面特殊的热差和色差特性，能够减小该红外镜头镜片数量的同时有效地改善***的色差和热差，实现短小轻型的紧凑光学***；
c)结合使用偶次非球面，较好地平衡像差、使像质进一步提升；通过曲率及厚度的调整降低了各个光学件的敏感度，使得该镜头更易于加工与装调。
d)该红外镜头两片镜片都采用硫系材料，同时使得高低温条件下的像质得到了改善，真正实现光学无热化。
由图2可以看出，该镜头具有较高的分辨率，满足640*512，,12um非制冷探测器的传函需求；由图3、图4可知，该镜头在高温及低温的环境下MTF衰减很小，实现了镜头的光学无热化性能。由图5可知，该镜头满足畸变要求。
本发明大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头仅由两片镜片构成，其光学***具有较大视场角，可拍摄较大范围的景物，且通光量大，分辨率高，体积小，重量轻，温漂接近零，可在高温或低温的环境下正常使用，该镜头可搭配640*512,12um非制冷长波红外探测器使用。
本发明配合探测器厂家不断推出的高分辨率探测器，有利于弥补市场上的高分辨率镜头缺口，匹配640x512@12um非制冷探测器，该镜头具有通光量大、重量轻、低成本，机械结构简单，透射率高，可应用于安防监控、机载吊舱等领域。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头，其特征在于：包括2片硫系镜片和位于2片硫系镜片之间的光阑，从物面至像面依次为弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C；弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C组成的光学结构的具体性能参数为：
（1）焦距：EFFL=10mm
（2）F数=0.9
（3）视场角：2w≥50°
（4）光学畸变：≤5%
（5）成像圆直径大于Ф9.8
（6）工作光谱范围：8um～12um
（7）光学总长TTL≤28mm，光学后截距≥6.5mm；
所述光学结构件从左至右的间距如下：弯月正透镜A与光阑B的空气间隔为1.8mm；光阑B与弯月正透镜C的空气间隔为1.2mm；设定焦距为f，从物面至像面的光学镜片焦距依次为f1-f2；二者有如下的关系：8<f1/f<10; 0.5<f2/f<2.0；
所述弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C参数表：
，非球面及衍射面相关数据：
，
非球面表达式为：
，
Z代表光轴方向的位置，r代表相对光轴的垂直方向上的高度，c代表曲率半径，k代表圆锥系数，代表非球面系数，在非球面数据中，E-n代表“/>”；
衍射面zemax中的相位分布函数= M()：
；
工作时，光线通过弯月正透镜A、光阑B和弯月正透镜C，到达IMA，利用衍射面特殊的热差和色差特性，减小镜片数量的同时有效地改善色差和热差，实现短小轻型的紧凑光学***。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910311904.9A CN109932809B (zh) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | 大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头及其工作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910311904.9A CN109932809B (zh) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | 大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头及其工作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109932809A CN109932809A (zh) | 2019-06-25 |
| CN109932809B true CN109932809B (zh) | 2024-01-12 |
Family
ID=66990279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910311904.9A Active CN109932809B (zh) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | 大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头及其工作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109932809B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110955032B (zh) * | 2020-01-03 | 2023-07-21 | 福建福光天瞳光学有限公司 | 大靶面高分辨率光学无热化镜头及其工作方法 |
| CN114967060B (zh) * | 2022-06-15 | 2023-07-14 | 安徽光智科技有限公司 | 一种小型消热差红外镜头 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07301748A (ja) * | 1994-03-10 | 1995-11-14 | Konica Corp | 屈折率分布型レンズを有するレンズ系 |
| JP2005250512A (ja) * | 2002-07-30 | 2005-09-15 | Konica Minolta Opto Inc | 撮像レンズ |
| JP2006330575A (ja) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Konica Minolta Opto Inc | 撮像レンズ |
| CN1971331A (zh) * | 2005-11-25 | 2007-05-30 | 三星电机株式会社 | 微型光学*** |
| CN102830485A (zh) * | 2012-09-13 | 2012-12-19 | 河北汉光重工有限责任公司 | 变光栏红外双视场光学镜头 |
| CN103229088A (zh) * | 2010-11-23 | 2013-07-31 | 尤米科尔公司 | 用于红外应用的超广角透镜安排 |
| CN104503067A (zh) * | 2014-09-22 | 2015-04-08 | 青岛歌尔声学科技有限公司 | 一种取像镜头 |
| CN109143539A (zh) * | 2017-06-27 | 2019-01-04 | 佳能株式会社 | 光学***和包括该光学***的图像拾取装置 |
| CN209979915U (zh) * | 2019-04-18 | 2020-01-21 | 福建福光股份有限公司 | 大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004326097A (ja) * | 2003-04-09 | 2004-11-18 | Olympus Corp | 結像光学系及びそれを用いた電子機器 |
-
2019
- 2019-04-18 CN CN201910311904.9A patent/CN109932809B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07301748A (ja) * | 1994-03-10 | 1995-11-14 | Konica Corp | 屈折率分布型レンズを有するレンズ系 |
| JP2005250512A (ja) * | 2002-07-30 | 2005-09-15 | Konica Minolta Opto Inc | 撮像レンズ |
| JP2006330575A (ja) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Konica Minolta Opto Inc | 撮像レンズ |
| CN1971331A (zh) * | 2005-11-25 | 2007-05-30 | 三星电机株式会社 | 微型光学*** |
| CN103229088A (zh) * | 2010-11-23 | 2013-07-31 | 尤米科尔公司 | 用于红外应用的超广角透镜安排 |
| CN102830485A (zh) * | 2012-09-13 | 2012-12-19 | 河北汉光重工有限责任公司 | 变光栏红外双视场光学镜头 |
| CN104503067A (zh) * | 2014-09-22 | 2015-04-08 | 青岛歌尔声学科技有限公司 | 一种取像镜头 |
| CN109143539A (zh) * | 2017-06-27 | 2019-01-04 | 佳能株式会社 | 光学***和包括该光学***的图像拾取装置 |
| CN209979915U (zh) * | 2019-04-18 | 2020-01-21 | 福建福光股份有限公司 | 大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109932809A (zh) | 2019-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2696775C (en) | Compact two-element infrared objective lens and ir or thermal sight for weapon having viewing optics | |
| US8279520B2 (en) | Wide field of view LWIR high speed imager | |
| CN107422461B (zh) | 监控镜头 | |
| CN109932809B (zh) | 大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头及其工作方法 | |
| CN211454082U (zh) | 大靶面高分辨率光学无热化镜头 | |
| CN110568590A (zh) | 一种星光级光学镜头及其成像方法 | |
| CN109445069B (zh) | 经济型红外无热化镜头及成像方法 | |
| CN112285911B (zh) | 超广角镜头及成像设备 | |
| CN109188656A (zh) | 一种百万像素级中波制冷型定焦镜头 | |
| CN209979915U (zh) | 大孔径高分辨率轻型安防监控红外镜头 | |
| CN209028283U (zh) | 一种百万像素级中波制冷型定焦镜头 | |
| CN110955032B (zh) | 大靶面高分辨率光学无热化镜头及其工作方法 | |
| CN114609755B (zh) | 一种大视场高成像稳定性相机的光学***及其工作方法 | |
| CN114002819B (zh) | 一种大孔径高清昼夜两用定焦光学镜头 | |
| CN207216125U (zh) | 一种折转式中波红外制冷镜头 | |
| CN209182567U (zh) | 一种长焦红外光学无热化镜头 | |
| CN212255848U (zh) | 一种五透镜的小型化无热化定焦镜头 | |
| CN109471240B (zh) | 一种长焦红外光学无热化*** | |
| CN114609767A (zh) | 一种基于衍射面的紧凑型大变倍比中波制冷红外连续变焦镜头 | |
| CN109445074B (zh) | 一种长波红外针孔广角测温镜头及其成像方法 | |
| CN114089514A (zh) | 一种制冷型中波红外光学*** | |
| CN209182570U (zh) | 一种经济型长波红外锅炉镜头 | |
| CN207164377U (zh) | 一种无中心遮挡的制冷型导引头用光学装置 | |
| CN107092076B (zh) | 一种高通光量紧凑型长波红外定焦镜头 | |
| CN216248544U (zh) | 一种红外宽光谱光学*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |