紧凑型非制冷红外监控镜头及非制冷红外热像仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及安全防范视频监控技术领域，尤其涉及红外监控技术领域，具体 是指一种紧凑型非制冷红外监控镜头及非制冷红外热像仪。
【背景技术】
[0002] 红外热像仪是通过对物体本身辐射出的红外线进行探测，可以透过薄雾、雨、雪 等，并在全黑暗环境下探测入侵者。现今，红外热像仪在安防监控领域越来越得到重视和应 用。核电厂、石化装置、仓库、港口和机场等重要地方都可以用红外热像仪来防止不良事件 的发生。
[0003] 非制冷红外热像仪由于其价格低廉，在民用监控领域应用非常广泛。在非制冷红 外光学成像领域，大多数焦距为60mm~70mm定焦镜头，由于其组成镜头的镜片较多，体积 和重量较大，不方便安装和携带。从而无法方便的应用于众多安防监控环境中。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现镜头结构 紧凑、成像质量清晰、具有更广泛应用范围的紧凑型非制冷红外监控镜头及非制冷红外热 像仪。
[0005] 为了实现上述目的，本实用新型的紧凑型非制冷红外监控镜头及非制冷红外热像 仪具有如下构成：
[0006] 该紧凑型非制冷红外监控镜头，其主要特点是，所述的镜头包括从物方至象方依 次同轴设置的第一弯月正透镜和第二弯月正透镜，所述的第一弯月正透镜和第二弯月正透 镜的物面均为球面，所述的第一弯月正透镜的象面为非球面，所述的第二弯月正透镜的象 面为球面。
[0007] 较佳地，所述的第一弯月正透镜的物面的曲率半径为45. 6070mm，所述的第一弯月 正透镜的厚度为3. 8mm，所述的第一弯月正透镜的象面的曲率半径为53. 5143mm。
[0008] 更佳地，所述的第一弯月正透镜的象面以面定点为基准的光轴方向的位变定义 为：
[0009] Z= (1/R)Y2/[1+[1 - (1+K) (Y/R) 2] 1/2]+A(Y4)+B (Y6)+C(Y8)+D (YlO)；
[0010] 其中，Z为光轴方向的位变，Y为光轴的高，R为近轴曲率半径，K为Conic系数，A、 B、C、D为非球面系数，非球面4阶系数A为I. 3704e-007,非球面6阶系数B为7. 1095e-011， 非球面8阶系数C为-2. 7274e-014,非球面10阶系数D为3. 7137e-017。
[0011] 较佳地，所述的第一弯月正透镜的象面到第二弯月正透镜的物面距离为 47. 8202mm〇
[0012] 较佳地，所述的第二弯月正透镜的物面的曲率半径为20. 0559mm，第二弯月正透镜 的厚度为3. 8mm，第二弯月正透镜的象面的曲率半径为20. 3974mm。
[0013] 较佳地，所述的第一弯月正透镜和第二弯月正透镜均为锗透镜。
[0014] 本发明还涉及一种紧凑型非制冷红外热像仪，其主要特点是，所述的热像仪包括 所述的紧凑型非制冷红外监控镜头。
[0015] 较佳地，所述的第二弯月正透镜的象面到所述的热像仪的像平面的距离为 11. 1889mm。
[0016] 较佳地，所述的热像仪的分辨率为384X288,像元尺寸为20 μπι，波段为8 μπι~ 12 μ m〇
[0017] 采用了该实用新型中的紧凑型非制冷红外监控镜头及非制冷红外热像仪，该镜头 只有两个弯月正透镜组成，镜头结构简单，易于加工组装，体积小巧，结构紧凑，便于携带， 可以应用在非制冷红外热像仪中，成像质量清晰；制成的非制冷红外镜头，光学传递函数在 251p/mm时，中心视场光学传递函数可达0. 6以上，边缘视场可达0. 5以上，接近衍射极限， 配合分辨率为384X288、像元尺寸为20 μπκ波段为8 μπι~12 μπι的非制冷红外热像仪使 用，配合相应的红外热像仪可以清晰识别300m处人物目标的轮廓特征，并可以探测到500m 处目标物体，具有更广泛的应用范围。
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型的紧凑型非制冷红外监控镜头的结构示意图。
[0019] 图2为本实用新型的光学传递函数曲线图。
【具体实施方式】
[0020] 为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一 步的描述。
[0021] 本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：如图1所示，从物方到象方依 次同轴设置第一弯月正透镜、第二弯月正透镜。
[0022] 第一弯月正透镜的物面为球面，其曲率半径为45. 6070mm ;第一弯月正透镜的厚 度为3. 8_ ;第一弯月正透镜的象面为非球面，其曲率半径为53. 5143_。非球面以面定点 为基准的光轴方向的位变定义为：
[0023] Z= (1/R)Y2/[1+[1 - (1+K) (Y/R) 2] 1/2]+A(Y4)+B (Y6)+C(Y8)+D (YlO)；
[0024] 其中，Z为光轴方向的位变，Y为光轴的高，R为近轴曲率半径，K为Conic系数， A、B、C、D为非球面系数。非球面4阶系数（A)为I. 3704e-007,非球面6阶系数（B)为 7. 1095e-011，非球面 8 阶系数（C)为-2. 7274e-014,非球面 10 阶系数（D)为 3. 7137e-017。
[0025] 第一弯月正透镜的象面到第二弯月正透镜的物面距离为47. 8202mm。
[0026] 第二弯月正透镜的物面为球面，其曲率半径为20. 0559mm ;第二弯月正透镜的厚 度为3. 8mm ;第二弯月正透镜的象面为球面，其曲率半径为20. 3974mm ;第二弯月正透镜的 象面到非制冷红外热像仪像平面的距离为11. 1889mm。
[0027] 光学特征：焦距f = 45mm ;视场角10. 14° ;相对孔径F = I. 0 ;后截距LF = 11. 2 ; 其探测器采用384X288,像元大小为20 μm，应用波段为8~12 μπι的非制冷红外热像仪。
[0028] 上述透镜满足表一的条件。
[0029] 表1 :实施例参数
[0030]
[0031] 在表一中，曲率半径是指每个表面的曲率半径；面型间隔是指相邻两个表面间的 距离，举例来说，面型序号Rl的面型间隔，即表面Rl至表面R2的距离。备注栏中第一弯月 正透镜与第二弯月正透镜所对应的厚度、玻璃材料请参同列中各间距、玻璃材料对应的数 值。
[0032] 表2 :R2表面的非球面系数
[0033]
[0034] 非球面以面定点为基准的光轴方向的位变定义如下：
[0035] Z= (1/R)Y2/[1+[1 - (1+K) (Y/R) 2] 1/2]+A(Y4)+B (Y6)+C(Y8)+D (YlO)；
[0036] 其中，Z-光轴方向的位变，Y-光轴的高，R-近轴曲率半径，K-Conic系数，A、B、 C-非球面系数。
[0037] 按照上述方案制成的非制冷红外监控镜头，光学传递函数在251p/mm时，中心视 场光学传递函数可达0.6以上，边缘视场可达0.5以上。
[0038] 所述的第一弯月正透镜和第二弯月正透镜的材料都是锗。
[0039] 采用了该实用新型中的紧凑型非制冷红外监控镜头及非制冷红外热像仪，该镜头 只有两个弯月正透镜组成，镜头结构简单，易于加工组装，体积小巧，结构紧凑，便于携带， 可以应用在非制冷红外热像仪中，成像质量清晰；制成的非制冷红外镜头，光学传递函数在 251p/mm时，中心视场光学传递函数可达0. 6以上，边缘视场可达0. 5以上，接近衍射极限， 配合分辨率为384X288、像元尺寸为20 μπκ波段为8 μπι~12 μπι的非制冷红外热像仪使 用，配合相应的红外热像仪可以清晰识别300m处人物目标的轮廓特征，并可以探测到500m 处目标物体，具有更广泛的应用范围。
[0040] 在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以 作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是 说明性的而非限制性的。
【主权项】
1. 一种紧凑型非制冷红外监控镜头，其特征在于，所述的镜头包括从物方至象方依次 同轴设置的第一弯月正透镜和第二弯月正透镜，所述的第一弯月正透镜和第二弯月正透镜 的物面均为球面，所述的第一弯月正透镜的象面为非球面，所述的第二弯月正透镜的象面 为球面。2. 根据权利要求1所述的紧凑型非制冷红外监控镜头，其特征在于，所述的第一弯月 正透镜的物面的曲率半径为45. 6070mm，所述的第一弯月正透镜的厚度为3. 8mm，所述的第 一弯月正透镜的象面的曲率半径为53. 5143mm。3. 根据权利要求2所述的紧凑型非制冷红外监控镜头，其特征在于，所述的第一弯月 正透镜的象面以面定点为基准的光轴方向的位变定义为： Z = (1/R)Y2/[1+[1 - (1+K) (Y/R)2]l/2]+A(Y4)+B(Y6)+C(Y8)+D(Y10)； 其中，Z为光轴方向的位变，Y为光轴的高，R为近轴曲率半径，K为Conic系数，A、B、 C、D为非球面系数，非球面4阶系数A为I. 3704e-007,非球面6阶系数B为7. 1095e-011， 非球面8阶系数C为-2. 7274e-014,非球面10阶系数D为3. 7137e-017。4. 根据权利要求1所述的紧凑型非制冷红外监控镜头，其特征在于，所述的第一弯月 正透镜的象面到第二弯月正透镜的物面距离为47. 8202mm。5. 根据权利要求1所述的紧凑型非制冷红外监控镜头，其特征在于，所述的第二弯月 正透镜的物面的曲率半径为20. 0559mm，第二弯月正透镜的厚度为3. 8mm，第二弯月正透镜 的象面的曲率半径为20. 3974mm。6. 根据权利要求1所述的紧凑型非制冷红外监控镜头，其特征在于，所述的第一弯月 正透镜和第二弯月正透镜均为锗透镜。7. -种紧凑型非制冷红外热像仪，其特征在于，所述的热像仪包括权利要求1至6中任 一项所述的紧凑型非制冷红外监控镜头。8. 根据权利要求7所述的紧凑型非制冷红外热像仪，其特征在于，所述的第二弯月正 透镜的象面到所述的热像仪的像平面的距离为11. 1889mm。9. 根据权利要求7所述的紧凑型非制冷红外热像仪，其特征在于，所述的热像仪的分 辨率为384 X 288,像元尺寸为20 y m，波段为8 y m~12 y m。
【专利摘要】本实用新型涉及一种紧凑型非制冷红外监控镜头及非制冷红外热像仪，其中监控镜头包括从物方至象方依次同轴设置的第一弯月正透镜和第二弯月正透镜，所述的第一弯月正透镜和第二弯月正透镜的物面均为球面，所述的第一弯月正透镜的象面为非球面，所述的第二弯月正透镜的象面为球面。采用该种结构的紧凑型非制冷红外监控镜头及非制冷红外热像仪，镜头结构简单，易于加工组装，体积小巧，结构紧凑，便于携带，可以应用在非制冷红外热像仪中，成像质量清晰；制成的非制冷红外镜头，光学传递函数在25lp/mm时，中心视场光学传递函数可达0.6以上，边缘视场可达0.5以上，接近衍射极限，具有更广泛的应用范围。
【IPC分类】G01J5/08, G02B13/14, G02B13/18
【公开号】CN204758909
【申请号】CN201520579085
【发明人】李明, 洪丽娟, 姜永鹏, 潘灏
【申请人】公安部第三研究所
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月4日