緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭及非制冷紅外熱像儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及安全防范視頻監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及紅外監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體 是指一種緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭及非制冷紅外熱像儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 紅外熱像儀是通過對(duì)物體本身輻射出的紅外線進(jìn)行探測(cè)，可以透過薄霧、雨、雪 等，并在全黑暗環(huán)境下探測(cè)入侵者?，F(xiàn)今，紅外熱像儀在安防監(jiān)控領(lǐng)域越來越得到重視和應(yīng) 用。核電廠、石化裝置、倉庫、港口和機(jī)場(chǎng)等重要地方都可以用紅外熱像儀來防止不良事件 的發(fā)生。
[0003] 非制冷紅外熱像儀由于其價(jià)格低廉，在民用監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。在非制冷紅 外光學(xué)成像領(lǐng)域，大多數(shù)焦距為60mm~70mm定焦鏡頭，由于其組成鏡頭的鏡片較多，體積 和重量較大，不方便安裝和攜帶。從而無法方便的應(yīng)用于眾多安防監(jiān)控環(huán)境中。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)鏡頭結(jié)構(gòu) 緊湊、成像質(zhì)量清晰、具有更廣泛應(yīng)用范圍的緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭及非制冷紅外熱 像儀。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭及非制冷紅外熱像 儀具有如下構(gòu)成：
[0006] 該緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭，其主要特點(diǎn)是，所述的鏡頭包括從物方至象方依 次同軸設(shè)置的第一彎月正透鏡和第二彎月正透鏡，所述的第一彎月正透鏡和第二彎月正透 鏡的物面均為球面，所述的第一彎月正透鏡的象面為非球面，所述的第二彎月正透鏡的象 面為球面。
[0007] 較佳地，所述的第一彎月正透鏡的物面的曲率半徑為45. 6070mm，所述的第一彎月 正透鏡的厚度為3. 8mm，所述的第一彎月正透鏡的象面的曲率半徑為53. 5143mm。
[0008] 更佳地，所述的第一彎月正透鏡的象面以面定點(diǎn)為基準(zhǔn)的光軸方向的位變定義 為：
[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為光軸方向的位變，Y為光軸的高，R為近軸曲率半徑，K為Conic系數(shù)，A、 B、C、D為非球面系數(shù)，非球面4階系數(shù)A為I. 3704e-007,非球面6階系數(shù)B為7. 1095e-011， 非球面8階系數(shù)C為-2. 7274e-014,非球面10階系數(shù)D為3. 7137e-017。
[0011] 較佳地，所述的第一彎月正透鏡的象面到第二彎月正透鏡的物面距離為 47. 8202mm〇
[0012] 較佳地，所述的第二彎月正透鏡的物面的曲率半徑為20. 0559mm，第二彎月正透鏡 的厚度為3. 8mm，第二彎月正透鏡的象面的曲率半徑為20. 3974mm。
[0013] 較佳地，所述的第一彎月正透鏡和第二彎月正透鏡均為鍺透鏡。
[0014] 本發(fā)明還涉及一種緊湊型非制冷紅外熱像儀，其主要特點(diǎn)是，所述的熱像儀包括 所述的緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭。
[0015] 較佳地，所述的第二彎月正透鏡的象面到所述的熱像儀的像平面的距離為 11. 1889mm。
[0016] 較佳地，所述的熱像儀的分辨率為384X288,像元尺寸為20 μπι，波段為8 μπι~ 12 μ m〇
[0017] 采用了該實(shí)用新型中的緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭及非制冷紅外熱像儀，該鏡頭 只有兩個(gè)彎月正透鏡組成，鏡頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工組裝，體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，便于攜帶， 可以應(yīng)用在非制冷紅外熱像儀中，成像質(zhì)量清晰；制成的非制冷紅外鏡頭，光學(xué)傳遞函數(shù)在 251p/mm時(shí)，中心視場(chǎng)光學(xué)傳遞函數(shù)可達(dá)0. 6以上，邊緣視場(chǎng)可達(dá)0. 5以上，接近衍射極限， 配合分辨率為384X288、像元尺寸為20 μπκ波段為8 μπι~12 μπι的非制冷紅外熱像儀使 用，配合相應(yīng)的紅外熱像儀可以清晰識(shí)別300m處人物目標(biāo)的輪廓特征，并可以探測(cè)到500m 處目標(biāo)物體，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型的緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為本實(shí)用新型的光學(xué)傳遞函數(shù)曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 為了能夠更清楚地描述本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)行進(jìn)一 步的描述。
[0021] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：如圖1所示，從物方到象方依 次同軸設(shè)置第一彎月正透鏡、第二彎月正透鏡。
[0022] 第一彎月正透鏡的物面為球面，其曲率半徑為45. 6070mm ;第一彎月正透鏡的厚 度為3. 8_ ;第一彎月正透鏡的象面為非球面，其曲率半徑為53. 5143_。非球面以面定點(diǎn) 為基準(zhǔn)的光軸方向的位變定義為：
[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為光軸方向的位變，Y為光軸的高，R為近軸曲率半徑，K為Conic系數(shù)， A、B、C、D為非球面系數(shù)。非球面4階系數(shù)（A)為I. 3704e-007,非球面6階系數(shù)（B)為 7. 1095e-011，非球面 8 階系數(shù)（C)為-2. 7274e-014,非球面 10 階系數(shù)（D)為 3. 7137e-017。
[0025] 第一彎月正透鏡的象面到第二彎月正透鏡的物面距離為47. 8202mm。
[0026] 第二彎月正透鏡的物面為球面，其曲率半徑為20. 0559mm ;第二彎月正透鏡的厚 度為3. 8mm ;第二彎月正透鏡的象面為球面，其曲率半徑為20. 3974mm ;第二彎月正透鏡的 象面到非制冷紅外熱像儀像平面的距離為11. 1889mm。
[0027] 光學(xué)特征：焦距f = 45mm ;視場(chǎng)角10. 14° ;相對(duì)孔徑F = I. 0 ;后截距LF = 11. 2 ; 其探測(cè)器采用384X288,像元大小為20 μm，應(yīng)用波段為8~12 μπι的非制冷紅外熱像儀。
[0028] 上述透鏡滿足表一的條件。
[0029] 表1 :實(shí)施例參數(shù)
[0030]
[0031] 在表一中，曲率半徑是指每個(gè)表面的曲率半徑；面型間隔是指相鄰兩個(gè)表面間的 距離，舉例來說，面型序號(hào)Rl的面型間隔，即表面Rl至表面R2的距離。備注欄中第一彎月 正透鏡與第二彎月正透鏡所對(duì)應(yīng)的厚度、玻璃材料請(qǐng)參同列中各間距、玻璃材料對(duì)應(yīng)的數(shù) 值。
[0032] 表2 :R2表面的非球面系數(shù)
[0033]
[0034] 非球面以面定點(diǎn)為基準(zhǔn)的光軸方向的位變定義如下：
[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-光軸方向的位變，Y-光軸的高，R-近軸曲率半徑，K-Conic系數(shù)，A、B、 C-非球面系數(shù)。
[0037] 按照上述方案制成的非制冷紅外監(jiān)控鏡頭，光學(xué)傳遞函數(shù)在251p/mm時(shí)，中心視 場(chǎng)光學(xué)傳遞函數(shù)可達(dá)0.6以上，邊緣視場(chǎng)可達(dá)0.5以上。
[0038] 所述的第一彎月正透鏡和第二彎月正透鏡的材料都是鍺。
[0039] 采用了該實(shí)用新型中的緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭及非制冷紅外熱像儀，該鏡頭 只有兩個(gè)彎月正透鏡組成，鏡頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工組裝，體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，便于攜帶， 可以應(yīng)用在非制冷紅外熱像儀中，成像質(zhì)量清晰；制成的非制冷紅外鏡頭，光學(xué)傳遞函數(shù)在 251p/mm時(shí)，中心視場(chǎng)光學(xué)傳遞函數(shù)可達(dá)0. 6以上，邊緣視場(chǎng)可達(dá)0. 5以上，接近衍射極限， 配合分辨率為384X288、像元尺寸為20 μπκ波段為8 μπι~12 μπι的非制冷紅外熱像儀使 用，配合相應(yīng)的紅外熱像儀可以清晰識(shí)別300m處人物目標(biāo)的輪廓特征，并可以探測(cè)到500m 處目標(biāo)物體，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
[0040] 在此說明書中，本實(shí)用新型已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以 作出各種修改和變換而不背離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是 說明性的而非限制性的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭，其特征在于，所述的鏡頭包括從物方至象方依次 同軸設(shè)置的第一彎月正透鏡和第二彎月正透鏡，所述的第一彎月正透鏡和第二彎月正透鏡 的物面均為球面，所述的第一彎月正透鏡的象面為非球面，所述的第二彎月正透鏡的象面 為球面。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭，其特征在于，所述的第一彎月 正透鏡的物面的曲率半徑為45. 6070mm，所述的第一彎月正透鏡的厚度為3. 8mm，所述的第 一彎月正透鏡的象面的曲率半徑為53. 5143mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭，其特征在于，所述的第一彎月 正透鏡的象面以面定點(diǎn)為基準(zhǔn)的光軸方向的位變定義為： Z = (1/R)Y2/[1+[1 - (1+K) (Y/R)2]l/2]+A(Y4)+B(Y6)+C(Y8)+D(Y10)； 其中，Z為光軸方向的位變，Y為光軸的高，R為近軸曲率半徑，K為Conic系數(shù)，A、B、 C、D為非球面系數(shù)，非球面4階系數(shù)A為I. 3704e-007,非球面6階系數(shù)B為7. 1095e-011， 非球面8階系數(shù)C為-2. 7274e-014,非球面10階系數(shù)D為3. 7137e-017。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭，其特征在于，所述的第一彎月 正透鏡的象面到第二彎月正透鏡的物面距離為47. 8202mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭，其特征在于，所述的第二彎月 正透鏡的物面的曲率半徑為20. 0559mm，第二彎月正透鏡的厚度為3. 8mm，第二彎月正透鏡 的象面的曲率半徑為20. 3974mm。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭，其特征在于，所述的第一彎月 正透鏡和第二彎月正透鏡均為鍺透鏡。7. -種緊湊型非制冷紅外熱像儀，其特征在于，所述的熱像儀包括權(quán)利要求1至6中任 一項(xiàng)所述的緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的緊湊型非制冷紅外熱像儀，其特征在于，所述的第二彎月正 透鏡的象面到所述的熱像儀的像平面的距離為11. 1889mm。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的緊湊型非制冷紅外熱像儀，其特征在于，所述的熱像儀的分 辨率為384 X 288,像元尺寸為20 y m，波段為8 y m~12 y m。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭及非制冷紅外熱像儀，其中監(jiān)控鏡頭包括從物方至象方依次同軸設(shè)置的第一彎月正透鏡和第二彎月正透鏡，所述的第一彎月正透鏡和第二彎月正透鏡的物面均為球面，所述的第一彎月正透鏡的象面為非球面，所述的第二彎月正透鏡的象面為球面。采用該種結(jié)構(gòu)的緊湊型非制冷紅外監(jiān)控鏡頭及非制冷紅外熱像儀，鏡頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工組裝，體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，便于攜帶，可以應(yīng)用在非制冷紅外熱像儀中，成像質(zhì)量清晰；制成的非制冷紅外鏡頭，光學(xué)傳遞函數(shù)在25lp/mm時(shí)，中心視場(chǎng)光學(xué)傳遞函數(shù)可達(dá)0.6以上，邊緣視場(chǎng)可達(dá)0.5以上，接近衍射極限，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
【IPC分類】G01J5/08, G02B13/14, G02B13/18
【公開號(hào)】CN204758909
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520579085
【發(fā)明人】李明, 洪麗娟, 姜永鵬, 潘灝
【申請(qǐng)人】公安部第三研究所
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月4日