一種光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統，從物側至像側依次設有：光闌(4)、第一透鏡(1)、第二透鏡(2)、第三透鏡(3)和感光芯片(5)，所述的第一透鏡(1)為硫系玻璃非球面衍射透鏡，所述的第二透鏡(2)和第三透鏡(3)均為硫系玻璃非球面透鏡，并且，所述的第一透鏡(1)和第三透鏡(3)的焦距為正，所述的第二透鏡(2)的焦距為負。本實用新型結構簡單，成本低廉，像素高，清晰度高。
【專利說明】-種光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統 【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種光學系統，更具體地說是一種光學消熱差、高像素、低成本熱 成像系統。 【【背景技術】】
[0002] 目前監控車載系統所用鏡頭普遍存在運樣的缺點:鏡頭熱差大、成本高等?，F在只 有少數鏡頭，在犧牲其它方面的情況下改善某個方面，比如為了實現消熱差及高像素，就使 用了錯玻璃非球面鏡片和使用機械消熱差(機械消熱差不僅增加成本還增加了系統的體積 和繁瑣的電路），提高了成本，不能滿足消費者低成本的需求。
[0003] 為了解決上述所存在的問題，本實用新型作出有益的改進。 【【實用新型內容】】
[0004] 本實用新型目的是克服了現有技術的不足，提供一種結構簡單，成本低廉，像素 高，清晰度高的光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統。
[0005] 本實用新型是通過W下技術方案實現的：
[0006] -種光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統，其特征在于:從物側至像側依次設 有:光闊4、第一透鏡1、第二透鏡2、第=透鏡3和感光忍片5,所述的第一透鏡1為硫系玻璃非 球面衍射透鏡，所述的第二透鏡2和第=透鏡3均為硫系玻璃非球面透鏡，并且，所述的第 一透鏡1和第立透鏡3的焦距為正，所述的第二透鏡2的焦距為負。
[0007] 如上所述的光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統，其特征在于:所述的第一透 鏡1朝向物側的表面為凹面、朝向像側的表面為凸面;所述的第二透鏡2朝向物側的表面為 凹面、朝向像側的表面為凸面;所述的第=透鏡3朝向物側的表面為凸面、朝向像側的表面 為凹面。
[000引如上所述的光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統，其特征在于:所述的第一透 鏡1的非球面衍射面面型滿足如下方程：
[0009]
[0010] 其中，矜=句/ +6;/ +6;/ +6,/ +&5戶。+&6盧+67/4 +馬盧，參數C為半徑所 對應的曲率，y為徑向坐標其單位和透鏡長度單位相同，k為圓錐二次曲線系數；當k系數小 于-1時，透鏡的面形曲線為雙曲線，當k系數等于-1時，透鏡的面形曲線為拋物線；當k系數 介于-1到0之間時，透鏡的面形曲線為楠圓，當k系數等于0時，透鏡的面形曲線為圓形，當k 系數大于加寸，透鏡的面形曲線為扁圓形;曰1至曰8分別表示各徑向坐標所對應的系數，bi至bs 分別表示衍射面相位調制函數系數，A為主波長12皿，n為鏡片的折射率。
[0011] 如上所述的光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統，其特征在于:所述的第二透 鏡2和第=透鏡3的非球面表面形狀滿足如下方程：
[0012]
[0013] 在公式中，參數C為半徑所對應的曲率，y為徑向坐標其單位和透鏡長度單位相同， k為圓錐二次曲線系數；當k系數小于-1時，透鏡的面形曲線為雙曲線，當k系數等于-1時，透 鏡的面形曲線為拋物線；當k系數介于-1到0之間時，透鏡的面形曲線為楠圓，當k系數等于0 時，透鏡的面形曲線為圓形，當k系數大于0時，透鏡的面形曲線為扁圓形;山至曰8分別表示各 徑向坐標所對應的系數。
[0014] 如上所述的光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統，其特征在于:所述的第=透 鏡3與感光忍片5之間設有保護玻璃6。
[0015] 如上所述的光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統，其特征在于:所述的感光忍 片5為非制冷焦平面探測器，其像素尺寸為17WI1 X 17叫!，分辨率為640*512,水平寬度 10.88mm，垂直寬度8.7mm，對角線寬度13.93mm
[0016] 與現有技術相比，本實用新型有如下優點：
[0017] 1、本實用新型所述的第一透鏡為硫系玻璃非球面衍射透鏡，第二透鏡和第=透鏡 均為硫系玻璃非球面透鏡，并且，第一透鏡和第=透鏡的焦距為正，第二透鏡的焦距為負。 所W采用了光學消熱差，并采用硫系玻璃非球面透鏡和硫系玻璃非球面衍射透鏡，成本大 幅降低，而且整個畫面清晰度高，在高低溫情況下，光學性能穩定而不跑焦。
[0018] 2、本實用新型采用寬光譜8微米到14微米，1:1:1:1設計，在遠紅外光波段有極好 的圖像銳利度。
[0019] 3、本實用新型結構簡單，成本低廉，像素高，清晰度高，適合推廣應用。 【【附圖說明】
】
[0020] 圖1是本實用新型示意圖。 【【具體實施方式】】
[0021] 下面結合附圖對本實用新型作進一步描述：
[0022] -種光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統，從物側至像側依次設有:光闊4、第 一透鏡1、第二透鏡2、第立透鏡3和感光忍片5，所述的第一透鏡1為硫系玻璃非球面衍射透 鏡，所述的第二透鏡2和第=透鏡3均為硫系玻璃非球面透鏡，并且，所述的第一透鏡1和第 =透鏡3的焦距為正，所述的第二透鏡2的焦距為負。
[0023] 所述的第一透鏡1朝向物側的表面為凹面、朝向像側的表面為凸面;所述的第二透 鏡2朝向物側的表面為凹面、朝向像側的表面為凸面;所述的第=透鏡3朝向物側的表面為 凸面、朝向像側的表面為凹面。
[0024] 采用的硫系玻璃對應折射率溫度系數較低，同時采用衍射面具有與折射面相反的 熱差系數使高低溫時面型產生的焦距變化互補，從而使高低溫時像質保持不變，從而達到 光學消熱差的目的。
[0025] 在設計中，可W通過W下幾點來實現高像素：1、高效率的材料搭配，依據各個透鏡 的正負，合理地分配折射率化0.6和阿貝數VlO.6值，再依此選擇合適的材料;2、采用的衍射面 具有與折射面相反的色差系數，從而使硫系玻璃材料難W矯正的紅外色差的缺陷消除；3、 設計時重點提升中屯、分辨率的同時，充分重視周邊視場的像差校正，保證整個畫面畫質均 勻;4、采用光譜8微米到14微米，1:1:1:1設計，從而保證了高質的圖像銳利度。
[00%]所述的第=透鏡3與感光忍片5之間設有保護玻璃6。
[0027] 所述的第一透鏡1的非球面衍射面面型滿足如下方程：
[0028
[0029] 其中，
，參數C為半徑所 對應的曲率，y為徑向坐標其單位和透鏡長度單位相同，k為圓錐二次曲線系數；當k系數小 于-1時，透鏡的面形曲線為雙曲線，當k系數等于-1時，透鏡的面形曲線為拋物線；當k系數 介于-1到0之間時，透鏡的面形曲線為楠圓，當k系數等于0時，透鏡的面形曲線為圓形，當k 系數大于加寸，透鏡的面形曲線為扁圓形;曰1至曰8分別表示各徑向坐標所對應的系數，bi至bs 分別表示衍射面相位調制函數系數，A為主波長12皿，n為鏡片的折射率。
[0030] 所述的第二透鏡2和第=透鏡3的非球面表面形狀滿足如下方程：
[0031]
[0032] 在上述公式中，參數C為半徑所對應的曲率，y為徑向坐標其單位和透鏡長度單位 相同，k為圓錐二次曲線系數;當k系數小于-1時，透鏡的面形曲線為雙曲線，當k系數等于-1 時，透鏡的面形曲線為拋物線；當k系數介于-1到0之間時，透鏡的面形曲線為楠圓，當k系 數等于0時，透鏡的面形曲線為圓形，當k系數大于0時，透鏡的面形曲線為扁圓形;曰1至曰8分 別表示各徑向坐標所對應的系數。
[0033] 本實用新型的實際設計案例參數如下：
[0034]
[0035]第一透鏡I、第二透鏡2和第=透鏡3的各個面的非球面系數：
【主權項】
1. 一種光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統，其特征在于:從物側至像側依次設有： 光闌（4)、第一透鏡（1)、第二透鏡(2)、第三透鏡(3)和感光芯片(5)，所述的第一透鏡（1)為 硫系玻璃非球面衍射透鏡，所述的第二透鏡(2)和第三透鏡(3)均為硫系玻璃非球面透鏡， 并且，所述的第一透鏡（1)和第三透鏡(3)的焦距為正，所述的第二透鏡(2)的焦距為負。2. 根據權利要求1所述的光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統，其特征在于:所述的 第一透鏡（1)朝向物側的表面為凹面、朝向像側的表面為凸面;所述的第二透鏡(2)朝向物 側的表面為凹面、朝向像側的表面為凸面;所述的第三透鏡(3)朝向物側的表面為凸面、朝 向像側的表面為凹面。3. 根據權利要求1或2所述的光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統，其特征在于:所 述的第一透鏡(1)的非球面衍射面面型滿足如下方程：其中，供=h.V2 +h2.v4 +h3,v6 +64y8 +i5.V1Q +66y2 +h7.v14 +is.v16，參數c為半徑所對應的 曲率，y為徑向坐標其單位和透鏡長度單位相同，k為圓錐二次曲線系數；當k系數小于-1時， 透鏡的面形曲線為雙曲線，當k系數等于-1時，透鏡的面形曲線為拋物線；當k系數介于-1 到O之間時，透鏡的面形曲線為橢圓，當k系數等于0時，透鏡的面形曲線為圓形，當k系數大 于0時，透鏡的面形曲線為扁圓形; aiSa8分別表示各徑向坐標所對應的系數，b^b8分別表 示衍射面相位調制函數系數，λ為主波長12μπι，η為鏡片的折射率。4. 根據權利要求1或2所述的光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統，其特征在于:所 述的第二透鏡(2)和第三透鏡(3)的非球面表面形狀滿足如下方程：在公式中，參數c為半徑所對應的曲率，y為徑向坐標其單位和透鏡長度單位相同，k為 圓錐二次曲線系數；當k系數小于-1時，透鏡的面形曲線為雙曲線，當k系數等于-1時，透鏡 的面形曲線為拋物線；當k系數介于-1到0之間時，透鏡的面形曲線為橢圓，當k系數等于0 時，透鏡的面形曲線為圓形，當k系數大于0時，透鏡的面形曲線為扁圓形; &1至&8分別表示各 徑向坐標所對應的系數。5. 根據權利要求1或2所述的光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統，其特征在于:所 述的第三透鏡(3)與感光芯片(5)之間設有保護玻璃(6)。6. 根據權利要求1或2所述的光學消熱差、高像素、低成本熱成像系統，其特征在于:所 述的感光芯片（5)為非制冷焦平面探測器，其像素尺寸為17μπιΧ17μπι，分辨率為640*512,水 平寬度10.88mm，垂直寬度8.7mm，對角線寬度13.93mm。
【文檔編號】G02B13/14GK205691846SQ201620507025
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年5月27日 公開號201620507025.5, CN 201620507025, CN 205691846 U, CN 205691846U, CN-U-205691846, CN201620507025, CN201620507025.5, CN205691846 U, CN205691846U
【發明人】費窮, 張藝婷, 羅吉祥, 王玉榮, 陳安科, 肖明志
【申請人】中山聯合光電科技股份有限公司