大景深长波红外广角测温镜头的制作方法

本实用新型涉及一种大景深长波红外广角测温镜头，属于光学镜头装置技术领域。

背景技术：

红外测温技术作为非接触式测温技术，它与传统测温技术相比有很多优点，首先，它的测量不干扰测温场，不影响温度分布，准确度和精度上较高；其次，红外测温测试速度快，且能实时观测，测量优势大；再次，红外测温可近可远，并且可以夜间作业，适应性强；最后，红外测温的范围广，理论上无测试上限。这就使得红外测温技术电力工业、航天航空、质量检测、冶金等领域均得到了广范应用，红外测温镜头就应运而生。由于红外光学材料和机械材料在温度变化时会产生热形变，因此工作温度的剧烈变化会引起光学系统的焦距变化、像面飘逸、成像质量下降等影响。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种低畸变、具备大相对孔径的大景深长波红外广角测温镜头，经济实用，可靠性高。

本实用新型采用以下方案实现：一种大景深长波红外广角测温镜头，所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设有负月牙形透镜、双凸透镜以及正月牙形透镜；所述负月牙形透镜和双凸透镜之间的空气间隔为24mm，所述双凸透镜和正月牙形透镜之间的空气间隔为1.5mm。

进一步的，所述镜头的机械结构包括主镜筒，主镜筒中套装有与主镜筒滑动配合的镜座，所述负月牙形透镜、双凸透镜以及正月牙形透镜安装于镜座中；所述主镜筒的外围套装有控制镜座前后移动的凸轮。

进一步的，所述凸轮通过导钉带动镜座前后移动，所述导钉由凸轮上的直槽和主镜筒上的斜槽穿过后连接于镜座上；所述凸轮上还穿设有用以锁紧凸轮的锁紧螺钉；所述负月牙形透镜前端边沿顶着镜座前端的凸环上，负月牙形透镜和双凸透镜之间设置有隔套，双凸透镜与正月牙形透镜之间设置有隔圈，镜座后端还旋接有后压圈，后压圈的内圈顶着正月牙形透镜后端边沿。

进一步的，所述主镜筒外围还套设有位于凸轮前侧的装饰环；所述主镜筒后方还连接有连接座，连接座的后端具有与摄像机配合连接的外螺纹。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：该大景深长波红外广角测温镜头具备大相对孔径、低畸变、可手动调节、经济实用等优点；手动调节使得光轴稳定成像更清晰，可靠性高，在满足用户对产品成像性能的要求上，结构上也更方便客户使用。

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1为实用新型实施例的光学系统示意图；

图2为实用新型实施例的机械机构示意图；

图3为实用新型实施例的机械结构剖面图；

图4为实用新型实施例中主镜筒构造示意图；

图中标号说明：1-主镜筒；2-装饰环；3-导钉；4-凸轮；5-沉头螺丝；6-后压圈；7-隔圈；8-连接座；9-隔套；10-锁紧螺钉；11-镜座、12-负月牙形透镜；13-双凸透镜；14-正月牙形透镜。

具体实施方式

如图1~4所示，一种大景深长波红外广角测温镜头，所述镜头的光学系统中沿光线入射方向依次设有负月牙形透镜12、双凸透镜13以及正月牙形透镜14；所述负月牙形透镜和双凸透镜之间的空气间隔为24mm，所述双凸透镜和正月牙形透镜之间的空气间隔为1.5mm。

在本实施例中，所有镜片光学材料均为锗，负月牙形透镜12、双凸透镜13和正月牙形透镜14的折射率均为4.004，负月牙形透镜12前镜面和后镜面的曲率半径分别为10.6mm和6.1mm，双凸透镜13前镜面和后镜面的曲率半径分别为40.6mm和158.6mm，正月牙形透镜14前镜面和后镜面的曲率半径分别为17.7mm和25.6mm

在本实施例中，负月牙形透镜12的厚度为1.81mm，双凸透镜13的厚度为2.3mm，正月牙形透镜14的厚度为1.74，正月牙形透镜14后镜面与像面之间的间距为13.1mm。

镜头光学系统组成的3个透镜6个面都为球面，加工较简单，有利于批量生产，人工成本大大降低，这就降低了镜头的成本，是款经济型镜头。

由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：

1)焦距：f′=3.13mm；

2)相对孔径F：1.0；

3)视场角：2w≥69°；

4)分辨率：可与80*80 34μm探测器摄像机适配；

5)光路总长∑≤44mm，光学后截距l′≥13mm；

6)适用谱线范围：8μm~12μm。

在本实施例中，所述镜头的机械结构包括主镜筒1，主镜筒1中套装有与主镜筒滑动配合的镜座11，所述负月牙形透镜、双凸透镜以及正月牙形透镜安装于镜座中11；所述主镜筒1的外围套装有控制镜座前后移动的凸轮4。

在本实施例中，所述凸轮4通过导钉3带动镜座11前后移动，所述导钉3由凸轮上的直槽和主镜筒上的斜槽穿过后连接于镜座上；凸轮4转动时通过导钉3带动镜座11运动，导钉3运动轨迹由凸轮4上的直槽和主镜筒1上的斜槽共同限制，反映到镜座11表现为前后移动，主镜筒1上斜槽的导程保证了调焦的手感；；所述凸轮上设计有咬花结构，增加旋转调焦的摩擦力，方便调焦；凸轮上还穿设有用以锁紧凸轮的锁紧螺钉10，用于调焦后的固定，保证调焦完成后镜座11位置不发生偏移。

在本实施例中，补偿调节包括以下步骤：

（1）温度变化引起镜片R值发生改变，焦平面发生偏移；

（2）手动旋转凸轮，通过导钉带动镜座的前后运动，手动调节补偿R值变化引起的偏移量。

在本实施例中，所述负月牙形透镜前端边沿顶着镜座前端的凸环上，负月牙形透镜和双凸透镜之间设置有隔套9，双凸透镜与正月牙形透镜之间设置有隔圈7，镜座后端还旋接有后压圈6，后压圈的内圈顶着正月牙形透镜后端边沿。

在本实施例中，所述主镜筒外围还套设有位于凸轮前侧的装饰环2，装饰环镀涂红色标示旋转结构，并有美观的作用；所述主镜筒后方还连接有连接座8，连接座使用Hpb59-1材料并镀涂铬层，保证光泽度的同时增加了耐磨强度，使得连接座在使用过程中不会出现磨损脱膜氧化问题，增加客户体验；连接座的后端具有与摄像机配合连接的外螺纹，连接座通过沉头螺钉固定于主镜筒后端。

本实用新型镜头在光学设计时，对8～12μm的宽光谱范围进行像差校正和平衡，使镜头在宽光谱范围都具有优良的像质，实现了宽光谱共焦，这样镜头在中长波范围都能清晰成像；选用高折射、低色散的光学玻璃材料，通过设计和优化，校正了光学镜头的各种像差，使镜头实现高分辨率、大相对孔径、低畸变等优点；畸变较小，在2%以下，相对于旧的结构畸变有了更好的控制；在结构设计时，既保证镜头的同心度、精度和轴向位置的准确, 又使镜头的结构轻便、美观。通过凸轮带动镜座运动的方式，实现了在不同温度情况下通过镜座移动调整光学系统的成像性能，实现在不同温度下的高质成像。

上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。