无调焦制冷型红外成像镜头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种无调焦制冷型红外成像镜头，包括：N组透镜和制冷型红外探测器，其中，N≥3，且每组透镜之间均采用不同的红外光学材料，不同红外光学材料的透镜组之间需满足如下条件：不同材料透镜组的光焦度的和等于镜头的总光焦度；不同材料的光焦度与热差系数的乘积的和等于零；不同材料的光焦度与阿贝数之比的和等于零；其中，入射光经第一组透镜入射，经第N组透镜射出，出射光经过制冷型红外探测器后进行成像。该实用新型解决了只能将对焦点设置在某一固定位置处，如果其景深不能覆盖探测范围内的所有位置，一旦目标物偏离较远，不调焦就无法对所关注的目标清晰成像的问题。
【专利说明】无调焦制冷型红外成像镜头
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及红外成像领域，特别是涉及一种无调焦制冷型红外成像镜头。
【背景技术】
[0002] 在设计光学系统时需要为光学镜头设置物距，当物距变化在景深范围内时，其仍 旧能清晰成像；当物距变化超过景深范围时，就需要调节调焦机构来使得像面与探测器平 面重合。根据物距与景深的关系，物距越远，景深越大。在无穷远物距系统中，由于物距远、 景深大，因此在一定物距范围内成像可以不调焦或者调焦量比较小；而在近景成像中，由于 物距减小导致景深减小，景深过小时不能保证近景和远景同时清晰成像。为了看清不同距 离的目标，就需要进行调焦，且调焦量远大于远距离成像系统。同时，温度变化也会导致像 面漂移和成像质量下降，一般系统也是通过调焦机构进行补偿。
[0003] 某些近距离应用中，近景探测热像仪在探测时无法预知所关注的事物将出现在距 离镜头多远的位置，只能将对焦点设置在某一固定位置处，如果其景深不能覆盖探测范围 内的所有位置，一旦目标物偏离较远，不调焦就无法对所关注的目标清晰成像。
[0004] 众所周知一般的成像镜头都需要调焦机构进行调焦，有两方面的原因，一是由于 物距变化导致的像面偏移；二是温度变化导致的像面偏移。
[0005] 在制冷型、近景成像红外光学系统的设计中，由于物距越小时，其变化造成的像面 偏移越大，导致近景成像镜头的调焦量比较大。调焦量大在制冷型红外系统中会导致一些 问题：一是在制冷型系统中由于调焦量大而使系统的冷像发生显著变化，不容易消除；二 是调焦机构增加系统的复杂性，降低了可靠性和使用的便捷性。 实用新型内容
[0006] 本实用新型提供了一种无调焦制冷型红外成像镜头，用以解决现有技术中，只能 将对焦点设置在某一固定位置处，如果其景深不能覆盖探测范围内的所有位置，一旦目标 物偏离较远，不调焦就无法对所关注的目标清晰成像的问题。
[0007] 为解决上述技术问题，本实用新型提供一种无调焦制冷型红外成像镜头，包括：N 组透镜和制冷型红外探测器，其中，N > 3,且每组透镜之间均采用不同的红外光学材料，不 同红外光学材料的透镜组之间需满足如下条件：不同材料透镜组的光焦度的和等于镜头的 总光焦度；不同材料的光焦度与热差系数的乘积的和等于零；不同材料的光焦度与阿贝数 之比的和等于零；其中，入射光经第一组透镜入射，经第N组透镜射出，出射光经过所述制 冷型红外探测器后进行成像。
【权利要求】
1. 一种无调焦制冷型红外成像镜头，其特征在于，包括： N组透镜和制冷型红外探测器，其中，N> 3,且每组透镜之间均采用不同的红外光学材 料，不同红外光学材料的透镜组之间需满足如下条件：不同材料透镜组的光焦度的和等于 镜头的总光焦度；不同材料的光焦度与热差系数的乘积的和等于零；不同材料的光焦度与 阿贝数之比的和等于零； 其中，入射光经第一组透镜入射，经第N组透镜射出，出射光经过所述制冷型红外探测 器后进行成像。
2. 如权利要求1所述的无调焦制冷型红外成像镜头，其特征在于，按 照如下公式确定镜头焦距f、相对孔径F和基准物距L之间的相对关系：
，其中，S为弥散圆直径，L1为成像 工作距离的近点，L2为成像工作距离的远点。
3. 如权利要求1或2所述的无调焦制冷型红外成像镜头，其特征在于，所述制冷型红外 探测器包括： 入射窗口、冷屏和像面；其中，从第N组透镜射出的光经所述入射窗口照射到所述冷屏 上，经过所述冷屏后在所述像面呈像。
4. 如权利要求1或2所述的无调焦制冷型红外成像镜头，其特征在于，所述透镜包括： 非球面透镜和/或衍射面透镜。
5. 如权利要求1或2所述的无调焦制冷型红外成像镜头，其特征在于，在N的值为3 的情况下，所述无调焦制冷型红外成像镜头包括： 按照入射光方向顺序排列三组透镜； 设置所述三组透镜的光焦度采用第一组透镜光焦度为正、第二组透镜光焦度为负和第 三组透镜光焦度为正。
【文档编号】G02B13/14GK204086665SQ201420227626
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】彭晴晴, 张兴德, 杨加强, 李荣刚, 刘琳, 孙昌峰 申请人:中国电子科技集团公司第十一研究所