大景深長波紅外廣角測溫鏡頭及其工作方法技術

本發明專利技術涉及一種大景深長波紅外廣角測溫鏡頭及其工作方法，所述鏡頭的光學系統中沿光線入射方向依次設有負月牙形透鏡、雙凸透鏡以及正月牙形透鏡；所述負月牙形透鏡和雙凸透鏡之間的空氣間隔為24mm，所述雙凸透鏡和正月牙形透鏡之間的空氣間隔為1.5mm。該大景深長波紅外廣角測溫鏡頭具備大相對孔徑、低畸變、可手動調節、經濟實用等優點；手動調節使得光軸穩定成像更清晰，可靠性高，在滿足用戶對產品成像性能的要求上，結構上也更方便客戶使用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種大景深長波紅外廣角測溫鏡頭及其工作方法，屬于光學鏡頭裝置

技術介紹
紅外測溫技術作為非接觸式測溫技術，它與傳統測溫技術相比有很多優點，首先，它的測量不干擾測溫場，不影響溫度分布，準確度和精度上較高；其次，紅外測溫測試速度快，且能實時觀測，測量優勢大；再次，紅外測溫可近可遠，并且可以夜間作業，適應性強；最后，紅外測溫的范圍廣，理論上無測試上限。這就使得紅外測溫技術電力工業、航天航空、質量檢測、冶金等領域均得到了廣范應用，紅外測溫鏡頭就應運而生。由于紅外光學材料和機械材料在溫度變化時會產生熱形變，因此工作溫度的劇烈變化會引起光學系統的焦距變化、像面飄逸、成像質量下降等影響。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的是提供一種低畸變、具備大相對孔徑的大景深長波紅外廣角測溫鏡頭及其工作方法，經濟實用，可靠性高。本專利技術采用以下方案實現：一種大景深長波紅外廣角測溫鏡頭，所述鏡頭的光學系統中沿光線入射方向依次設有負月牙形透鏡、雙凸透鏡以及正月牙形透鏡；所述負月牙形透鏡和雙凸透鏡之間的空氣間隔為24mm，所述雙凸透鏡和正月牙形透鏡之間的空氣間隔為1.5mm。進一步的，所述鏡頭的機械結構包括主鏡筒，主鏡筒中套裝有與主鏡筒滑動配合的鏡座，所述負月牙形透鏡、雙凸透鏡以及正月牙形透鏡安裝于鏡座中；所述主鏡筒的外圍套裝有控制鏡座前后移動的凸輪。進一步的，所述凸輪通過導釘帶動鏡座前后移動，所述導釘由凸輪上的直槽和主鏡筒上的斜槽穿過后連接于鏡座上；所述凸輪上還穿設有用以鎖緊凸輪的鎖緊螺釘；所述負月牙形透鏡前端邊沿頂著鏡座前端的凸環上，負月牙形透鏡和雙凸透鏡之間設置有隔套，雙凸透鏡與正月牙形透鏡之間設置有隔圈，鏡座后端還旋接有后壓圈，后壓圈的內圈頂著正月牙形透鏡后端邊沿。進一步的，所述主鏡筒外圍還套設有位于凸輪前側的裝飾環；所述主鏡筒后方還連接有連接座，連接座的后端具有與攝像機配合連接的外螺紋。專利技術提供的另一技術方案是：一種大景深長波紅外廣角測溫鏡頭的工作方法，采用如上所述的大景深長波紅外廣角測溫鏡頭，當溫度變化引起鏡片R值發生改變，焦平面發生偏移時，松開鎖緊螺釘，手動旋轉凸輪，通過導釘帶動鏡座的前后運動，手動調節補償R值變化引起的偏移量，調節完畢后擰緊鎖緊螺釘。與現有技術相比，本專利技術具有以下有益效果：該大景深長波紅外廣角測溫鏡頭具備大相對孔徑、低畸變、可手動調節、經濟實用等優點；手動調節使得光軸穩定成像更清晰，可靠性高，在滿足用戶對產品成像性能的要求上，結構上也更方便客戶使用。為使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下將通過具體實施例和相關附圖，對本專利技術作進一步詳細說明。附圖說明圖1為專利技術實施例的光學系統示意圖；圖2為專利技術實施例的機械機構示意圖；圖3為專利技術實施例的機械結構剖面圖；圖4為專利技術實施例中主鏡筒構造示意圖；圖中標號說明：1-主鏡筒；2-裝飾環；3-導釘；4-凸輪；5-沉頭螺絲；6-后壓圈；7-隔圈；8-連接座；9-隔套；10-鎖緊螺釘；11-鏡座、12-負月牙形透鏡；13-雙凸透鏡；14-正月牙形透鏡。具體實施方式如圖1~4所示，一種大景深長波紅外廣角測溫鏡頭，所述鏡頭的光學系統中沿光線入射方向依次設有負月牙形透鏡12、雙凸透鏡13以及正月牙形透鏡14；所述負月牙形透鏡和雙凸透鏡之間的空氣間隔為24mm，所述雙凸透鏡和正月牙形透鏡之間的空氣間隔為1.5mm。在本實施例中，所有鏡片光學材料均為鍺，負月牙形透鏡12、雙凸透鏡13和正月牙形透鏡14的折射率均為4.004，負月牙形透鏡12前鏡面和后鏡面的曲率半徑分別為10.6mm和6.1mm，雙凸透鏡13前鏡面和后鏡面的曲率半徑分別為40.6mm和158.6mm，正月牙形透鏡14前鏡面和后鏡面的曲率半徑分別為17.7mm和25.6mm在本實施例中，負月牙形透鏡12的厚度為1.81mm，雙凸透鏡13的厚度為2.3mm，正月牙形透鏡14的厚度為1.74，正月牙形透鏡14后鏡面與像面之間的間距為13.1mm。鏡頭光學系統組成的3個透鏡6個面都為球面，加工較簡單，有利于批量生產，人工成本大大降低，這就降低了鏡頭的成本，是款經濟型鏡頭。由上述鏡片組構成的光學系統達到了如下的光學指標：1)焦距：f′=3.13mm；2)相對孔徑F：1.0；3)視場角：2w≥69°；4)分辨率：可與80*8034μm探測器攝像機適配；5)光路總長∑≤44mm，光學后截距l′≥13mm；6)適用譜線范圍：8μm~12μm。在本實施例中，所述鏡頭的機械結構包括主鏡筒1，主鏡筒1中套裝有與主鏡筒滑動配合的鏡座11，所述負月牙形透鏡、雙凸透鏡以及正月牙形透鏡安裝于鏡座中11；所述主鏡筒1的外圍套裝有控制鏡座前后移動的凸輪4。在本實施例中，所述凸輪4通過導釘3帶動鏡座11前后移動，所述導釘3由凸輪上的直槽和主鏡筒上的斜槽穿過后連接于鏡座上；凸輪4轉動時通過導釘3帶動鏡座11運動，導釘3運動軌跡由凸輪4上的直槽和主鏡筒1上的斜槽共同限制，反映到鏡座11表現為前后移動，主鏡筒1上斜槽的導程保證了調焦的手感；；所述凸輪上設計有咬花結構，增加旋轉調焦的摩擦力，方便調焦；凸輪上還穿設有用以鎖緊凸輪的鎖緊螺釘10，用于調焦后的固定，保證調焦完成后鏡座11位置不發生偏移。在本實施例中，補償調節包括以下步驟：（1）溫度變化引起鏡片R值發生改變，焦平面發生偏移；（2）手動旋轉凸輪，通過導釘帶動鏡座的前后運動，手動調節補償R值變化引起的偏移量。在本實施例中，所述負月牙形透鏡前端邊沿頂著鏡座前端的凸環上，負月牙形透鏡和雙凸透鏡之間設置有隔套9，雙凸透鏡與正月牙形透鏡之間設置有隔圈7，鏡座后端還旋接有后壓圈6，后壓圈的內圈頂著正月牙形透鏡后端邊沿。在本實施例中，所述主鏡筒外圍還套設有位于凸輪前側的裝飾環2，裝飾環鍍涂紅色標示旋轉結構，并有美觀的作用；所述主鏡筒后方還連接有連接座8，連接座使用Hpb59-1材料并鍍涂鉻層，保證光澤度的同時增加了耐磨強度，使得連接座在使用過程中不會出現磨損脫膜氧化問題，增加客戶體驗；連接座的后端具有與攝像機配合連接的外螺紋，連接座通過沉頭螺釘固定于主鏡筒后端。本專利技術鏡頭在光學設計時，對8～12μm的寬光譜范圍進行像差校正和平衡，使鏡頭在寬光譜范圍都具有優良的像質，實現了寬光譜共焦，這樣鏡頭在中長波范圍都能清晰成像；選用高折射、低色散的光學玻璃材料，通過設計和優化，校正了光學鏡頭的各種像差，使鏡頭實現高分辨率、大相對孔徑、低畸變等優點；畸變較小，在2%以下，相對于舊的結構畸變有了更好的控制；在結構設計時，既保證鏡頭的同心度、精度和軸向位置的準確,又使鏡頭的結構輕便、美觀。通過凸輪帶動鏡座運動的方式，實現了在不同溫度情況下通過鏡座移動調整光學系統的成像性能，實現在不同溫度下的高質成像。一種大景深長波紅外廣角測溫鏡頭的工作方法，采用如上所述的大景深長波紅外廣角測溫鏡頭，當溫度變化引起鏡片R值發生改變，焦平面發生偏移時，松開鎖緊螺釘，手動旋轉凸輪，通過導釘帶動鏡座的前后運動，手動調節補償R值變化引起的偏移量，調節完畢后擰緊鎖緊螺釘。上列較佳實施例，對本專利技術的目的、技術方案和優點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本專利技術的較佳實施例而已，并不用以限制本專利技術，凡在本專利技術的精神本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種大景深長波紅外廣角測溫鏡頭，其特征在于：所述鏡頭的光學系統中沿光線入射方向依次設有負月牙形透鏡、雙凸透鏡以及正月牙形透鏡；所述負月牙形透鏡和雙凸透鏡之間的空氣間隔為24mm，所述雙凸透鏡和正月牙形透鏡之間的空氣間隔為1.5mm。

【技術特征摘要】
1.一種大景深長波紅外廣角測溫鏡頭，其特征在于：所述鏡頭的光學系統中沿光線入射方向依次設有負月牙形透鏡、雙凸透鏡以及正月牙形透鏡；所述負月牙形透鏡和雙凸透鏡之間的空氣間隔為24mm，所述雙凸透鏡和正月牙形透鏡之間的空氣間隔為1.5mm。2.根據權利要求1所述的大景深長波紅外廣角測溫鏡頭，其特征在于：所述鏡頭的機械結構包括主鏡筒，主鏡筒中套裝有與主鏡筒滑動配合的鏡座，所述負月牙形透鏡、雙凸透鏡以及正月牙形透鏡安裝于鏡座中；所述主鏡筒的外圍套裝有控制鏡座前后移動的凸輪。3.根據權利要求2所述的大景深長波紅外廣角測溫鏡頭，其特征在于：所述凸輪通過導釘帶動鏡座前后移動，所述導釘由凸輪上的直槽和主鏡筒上的斜槽穿過后連接于鏡座上；所述凸輪上還穿設有用以鎖緊...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉濤，肖維軍，仇力，鄭勇強，陳麗娜，
申請(專利權)人：福建福光天瞳光學有限公司，
類型：發明
國別省市：福建;35