本發明涉及一種大靶面高精度光學無熱化測溫鏡頭及調節方法。

背景技術：

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。為了消除或降低溫度變化對光學系統成像的影響，必須采用相應的補償技術，使光學系統在一個較大的溫差范圍內保持焦距不變，確保成像質量的良好，另外，現有的鏡頭存在成像視場角小無法完整獲得測試物體的整體結構，另外同心度、精度和軸向位置不夠準確也影響著補償技術的實施。

技術實現要素：

鑒于現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種大靶面高精度光學無熱化測溫鏡頭及調節方法，不僅結構設計合理，而且高效便捷。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種大靶面高精度光學無熱化測溫鏡頭，包括沿光線從左向右入射方向依次設置負月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負月牙透鏡C以及負月牙透鏡D。

優選的，所述負月牙透鏡A與雙凸透鏡B之間的空氣間隔為13mm，所述雙凸透鏡B與負月牙透鏡C之間的空氣間隔為3mm，所述負月牙透鏡C與負月牙透鏡D之間的空氣間隔為7mm。

優選的，所述負月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負月牙透鏡C以及負月牙透鏡D的材料為Se60As40、Ge以及ZnS中的一種。

優選的，所述負月牙透鏡A 、雙凸透鏡B、負月牙透鏡C以及負月牙透鏡D中至少有一個透鏡采用Se60As40材料、至少有一個透鏡采用Ge材料、至少有一個透鏡采用ZnS。

優選的，所述負月牙透鏡D、負月牙透鏡C、雙凸透鏡B以及負月牙透鏡A順序安裝在主鏡筒中，并用前壓圈壓緊，所述負月牙透鏡A與雙凸透鏡B之間設置有第一隔圈，所述雙凸透鏡B與負月牙透鏡C之間設置有第二隔圈，所述負月牙透鏡C與負月牙透鏡D之間設置有第三隔圈。

優選的，所述主鏡筒外設置有用以與攝像機相配合的M24X0.75-6g螺紋牙。

一種大靶面高精度光學無熱化測溫鏡頭的調節方法，包括上述所述的任意一種大靶面高精度光學無熱化測溫鏡頭，包含以下步驟：

（1）溫度變化引起負月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負月牙透鏡C以及負月牙透鏡D的R值發生改變，焦平面發生偏移；

（2）不同材料的負月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負月牙透鏡C以及負月牙透鏡D折射率在不同溫度下發生了不同的改變，自適應補償R值變化引起的偏移量。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

（1）本發明具備大相對孔徑、大視場角、低畸變、大靶面、自適應光學無熱化補償、結構輕便等優點；利用光學材料在不同溫度下折射率變化不同來補償溫度變化對焦平面的影響，使得無熱化設計結構更加簡單，整體產品的結構更小，重量更輕，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；

（2）本發明鏡頭設計合理，既保證鏡頭的同心度、精度和軸向位置的準確，可靠性高，鏡頭整體結構輕便、美觀，利用該結構能夠視場角可達90°，超廣視場角更容易獲得測試物體的整體，使物體的整體溫度分布一目了然，使得無熱化設計結構更加簡單，為后續通過不同溫折變材料實現自適應調整光學系統的成像性能奠定基礎；

（3）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1%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。通過不同光學材料的特性，實現了在不同溫度情況下通過不同溫折變材料自適應調整光學系統的成像性能，實現光學無熱化。

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步詳細的說明。

附圖說明

圖1為本發明實施例的光路示意圖。

圖2為本發明實施例的光學構造示意圖。

圖中：

A-負月牙透鏡A，B-雙凸透鏡B，C-負月牙透鏡C，D-負月牙透鏡D；

1-主鏡筒，2-前壓圈，3-第一隔圈，4-第二隔圈，5-第三隔圈。

具體實施方式

為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。

如圖1~2所示，一種大靶面高精度光學無熱化測溫鏡頭，包括沿光線從左向右入射方向依次設置負月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負月牙透鏡C以及負月牙透鏡D。

在本發明實施例中，所述負月牙透鏡A與雙凸透鏡B之間的空氣間隔為13mm，所述雙凸透鏡B與負月牙透鏡C之間的空氣間隔為3mm，所述負月牙透鏡C與負月牙透鏡D之間的空氣間隔為7mm。

在本發明實施例中，所述負月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負月牙透鏡C以及負月牙透鏡D的材料為Se60As40、Ge以及ZnS中的一種。

在本發明實施例中，所述負月牙透鏡A 、雙凸透鏡B、負月牙透鏡C以及負月牙透鏡D中至少有一個透鏡采用Se60As40材料、至少有一個透鏡采用Ge材料、至少有一個透鏡采用ZnS；當溫度變化時，采用Se60As40材料的透鏡、采用Ge材料的透鏡以及采用ZnS材料的透鏡由于R值及材料各不相同，引起光學系統焦平面改變的方向不同，改變的量也不相同，這些該變量相互補償，自適應溫度變化，使鏡頭在一個溫度范圍內保證成像像質，在不同溫度下，鏡片折射率發生不同改變，自適應補償鏡片R值變化帶來的焦平面的偏移。

在本發明實施例中，所述負月牙透鏡D、負月牙透鏡C、雙凸透鏡B以及負月牙透鏡A順序安裝在主鏡筒1中，并用前壓圈2壓緊，所述負月牙透鏡A與雙凸透鏡B之間設置有第一隔圈3，所述雙凸透鏡B與負月牙透鏡C之間設置有第二隔圈4，所述負月牙透鏡C與負月牙透鏡D之間設置有第三隔圈5。

在本發明實施例中，所述主鏡筒1外設置有用以與攝像機相配合的M24X0.75-6g螺紋牙。

在本發明實施例中，一種大靶面高精度光學無熱化測溫鏡頭的調節方法，包括上述所述的任意一種大靶面高精度光學無熱化測溫鏡頭，包含以下步驟：

（1）溫度變化引起負月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負月牙透鏡C以及負月牙透鏡D的R值發生改變，焦平面發生偏移；

（2）不同材料的負月牙透鏡A、雙凸透鏡B、負月牙透鏡C以及負月牙透鏡D折射率在不同溫度下發生了不同的改變，自適應補償R值變化引起的偏移量。

在本發明實施例中，由上述鏡片組構成的光學系統達到了如下的光學指標：

曲率半徑是指每個表面的曲率半徑，間距是相鄰兩表面間的間距，舉例說明，S1、S2是分別是負月牙透鏡A遠離與鄰近雙凸透鏡B的表面，S1的間距是指S1與S2表面之間的中心間距，其它依此類推。

本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發明的啟示下都可以得出其他各種形式的大靶面高精度光學無熱化測溫鏡頭及調節方法。凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。