一种光学消热差、高像素、低成本热成像系统的制作方法

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一种光学消热差、高像素、低成本热成像系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光学消热差、高像素、低成本热成像系统,从物侧至像侧依次设有:光阑(4)、第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)和感光芯片(5),所述的第一透镜(1)为硫系玻璃非球面衍射透镜,所述的第二透镜(2)和第三透镜(3)均为硫系玻璃非球面透镜,并且,所述的第一透镜(1)和第三透镜(3)的焦距为正,所述的第二透镜(2)的焦距为负。本实用新型结构简单,成本低廉,像素高,清晰度高。
【专利说明】-种光学消热差、高像素、低成本热成像系统 【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种光学系统,更具体地说是一种光学消热差、高像素、低成本热 成像系统。 【【背景技术】】
[0002] 目前监控车载系统所用镜头普遍存在运样的缺点:镜头热差大、成本高等。现在只 有少数镜头,在牺牲其它方面的情况下改善某个方面,比如为了实现消热差及高像素,就使 用了错玻璃非球面镜片和使用机械消热差(机械消热差不仅增加成本还增加了系统的体积 和繁琐的电路),提高了成本,不能满足消费者低成本的需求。
[0003] 为了解决上述所存在的问题,本实用新型作出有益的改进。 【【实用新型内容】】
[0004] 本实用新型目的是克服了现有技术的不足,提供一种结构简单,成本低廉,像素 高,清晰度高的光学消热差、高像素、低成本热成像系统。
[0005] 本实用新型是通过W下技术方案实现的:
[0006] -种光学消热差、高像素、低成本热成像系统,其特征在于:从物侧至像侧依次设 有:光阔4、第一透镜1、第二透镜2、第=透镜3和感光忍片5,所述的第一透镜1为硫系玻璃非 球面衍射透镜,所述的第二透镜2和第=透镜3均为硫系玻璃非球面透镜,并且,所述的第 一透镜1和第立透镜3的焦距为正,所述的第二透镜2的焦距为负。
[0007] 如上所述的光学消热差、高像素、低成本热成像系统,其特征在于:所述的第一透 镜1朝向物侧的表面为凹面、朝向像侧的表面为凸面;所述的第二透镜2朝向物侧的表面为 凹面、朝向像侧的表面为凸面;所述的第=透镜3朝向物侧的表面为凸面、朝向像侧的表面 为凹面。
[000引如上所述的光学消热差、高像素、低成本热成像系统,其特征在于:所述的第一透 镜1的非球面衍射面面型满足如下方程:
[0009]
[0010] 其中,矜=句/ +6;/ +6;/ +6,/ +&5户。+&6卢+67/4 +馬卢,参数C为半径所 对应的曲率,y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同,k为圆锥二次曲线系数;当k系数小 于-1时,透镜的面形曲线为双曲线,当k系数等于-1时,透镜的面形曲线为抛物线;当k系数 介于-1到0之间时,透镜的面形曲线为楠圆,当k系数等于0时,透镜的面形曲线为圆形,当k 系数大于加寸,透镜的面形曲线为扁圆形;曰1至曰8分别表示各径向坐标所对应的系数,bi至bs 分别表示衍射面相位调制函数系数,A为主波长12皿,n为镜片的折射率。
[0011] 如上所述的光学消热差、高像素、低成本热成像系统,其特征在于:所述的第二透 镜2和第=透镜3的非球面表面形状满足如下方程:
[0012]
[0013] 在公式中,参数C为半径所对应的曲率,y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同, k为圆锥二次曲线系数;当k系数小于-1时,透镜的面形曲线为双曲线,当k系数等于-1时,透 镜的面形曲线为抛物线;当k系数介于-1到0之间时,透镜的面形曲线为楠圆,当k系数等于0 时,透镜的面形曲线为圆形,当k系数大于0时,透镜的面形曲线为扁圆形;山至曰8分别表示各 径向坐标所对应的系数。
[0014] 如上所述的光学消热差、高像素、低成本热成像系统,其特征在于:所述的第=透 镜3与感光忍片5之间设有保护玻璃6。
[0015] 如上所述的光学消热差、高像素、低成本热成像系统,其特征在于:所述的感光忍 片5为非制冷焦平面探测器,其像素尺寸为17WI1 X 17叫!,分辨率为640*512,水平宽度 10.88mm,垂直宽度8.7mm,对角线宽度13.93mm
[0016] 与现有技术相比,本实用新型有如下优点:
[0017] 1、本实用新型所述的第一透镜为硫系玻璃非球面衍射透镜,第二透镜和第=透镜 均为硫系玻璃非球面透镜,并且,第一透镜和第=透镜的焦距为正,第二透镜的焦距为负。 所W采用了光学消热差,并采用硫系玻璃非球面透镜和硫系玻璃非球面衍射透镜,成本大 幅降低,而且整个画面清晰度高,在高低溫情况下,光学性能稳定而不跑焦。
[0018] 2、本实用新型采用宽光谱8微米到14微米,1:1:1:1设计,在远红外光波段有极好 的图像锐利度。
[0019] 3、本实用新型结构简单,成本低廉,像素高,清晰度高,适合推广应用。 【【附图说明】

[0020] 图1是本实用新型示意图。 【【具体实施方式】】
[0021] 下面结合附图对本实用新型作进一步描述:
[0022] -种光学消热差、高像素、低成本热成像系统,从物侧至像侧依次设有:光阔4、第 一透镜1、第二透镜2、第立透镜3和感光忍片5,所述的第一透镜1为硫系玻璃非球面衍射透 镜,所述的第二透镜2和第=透镜3均为硫系玻璃非球面透镜,并且,所述的第一透镜1和第 =透镜3的焦距为正,所述的第二透镜2的焦距为负。
[0023] 所述的第一透镜1朝向物侧的表面为凹面、朝向像侧的表面为凸面;所述的第二透 镜2朝向物侧的表面为凹面、朝向像侧的表面为凸面;所述的第=透镜3朝向物侧的表面为 凸面、朝向像侧的表面为凹面。
[0024] 采用的硫系玻璃对应折射率溫度系数较低,同时采用衍射面具有与折射面相反的 热差系数使高低溫时面型产生的焦距变化互补,从而使高低溫时像质保持不变,从而达到 光学消热差的目的。
[0025] 在设计中,可W通过W下几点来实现高像素:1、高效率的材料搭配,依据各个透镜 的正负,合理地分配折射率化0.6和阿贝数VlO.6值,再依此选择合适的材料;2、采用的衍射面 具有与折射面相反的色差系数,从而使硫系玻璃材料难W矫正的红外色差的缺陷消除;3、 设计时重点提升中屯、分辨率的同时,充分重视周边视场的像差校正,保证整个画面画质均 匀;4、采用光谱8微米到14微米,1:1:1:1设计,从而保证了高质的图像锐利度。
[00%]所述的第=透镜3与感光忍片5之间设有保护玻璃6。
[0027] 所述的第一透镜1的非球面衍射面面型满足如下方程:
[0028
[0029] 其中,
,参数C为半径所 对应的曲率,y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同,k为圆锥二次曲线系数;当k系数小 于-1时,透镜的面形曲线为双曲线,当k系数等于-1时,透镜的面形曲线为抛物线;当k系数 介于-1到0之间时,透镜的面形曲线为楠圆,当k系数等于0时,透镜的面形曲线为圆形,当k 系数大于加寸,透镜的面形曲线为扁圆形;曰1至曰8分别表示各径向坐标所对应的系数,bi至bs 分别表示衍射面相位调制函数系数,A为主波长12皿,n为镜片的折射率。
[0030] 所述的第二透镜2和第=透镜3的非球面表面形状满足如下方程:
[0031]
[0032] 在上述公式中,参数C为半径所对应的曲率,y为径向坐标其单位和透镜长度单位 相同,k为圆锥二次曲线系数;当k系数小于-1时,透镜的面形曲线为双曲线,当k系数等于-1 时,透镜的面形曲线为抛物线;当k系数介于-1到0之间时,透镜的面形曲线为楠圆,当k系 数等于0时,透镜的面形曲线为圆形,当k系数大于0时,透镜的面形曲线为扁圆形;曰1至曰8分 别表示各径向坐标所对应的系数。
[0033] 本实用新型的实际设计案例参数如下:
[0034]
[0035]第一透镜I、第二透镜2和第=透镜3的各个面的非球面系数:
【主权项】
1. 一种光学消热差、高像素、低成本热成像系统,其特征在于:从物侧至像侧依次设有: 光阑(4)、第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)和感光芯片(5),所述的第一透镜(1)为 硫系玻璃非球面衍射透镜,所述的第二透镜(2)和第三透镜(3)均为硫系玻璃非球面透镜, 并且,所述的第一透镜(1)和第三透镜(3)的焦距为正,所述的第二透镜(2)的焦距为负。2. 根据权利要求1所述的光学消热差、高像素、低成本热成像系统,其特征在于:所述的 第一透镜(1)朝向物侧的表面为凹面、朝向像侧的表面为凸面;所述的第二透镜(2)朝向物 侧的表面为凹面、朝向像侧的表面为凸面;所述的第三透镜(3)朝向物侧的表面为凸面、朝 向像侧的表面为凹面。3. 根据权利要求1或2所述的光学消热差、高像素、低成本热成像系统,其特征在于:所 述的第一透镜(1)的非球面衍射面面型满足如下方程:其中,供=h.V2 +h2.v4 +h3,v6 +64y8 +i5.V1Q +66y2 +h7.v14 +is.v16,参数c为半径所对应的 曲率,y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同,k为圆锥二次曲线系数;当k系数小于-1时, 透镜的面形曲线为双曲线,当k系数等于-1时,透镜的面形曲线为抛物线;当k系数介于-1 到O之间时,透镜的面形曲线为椭圆,当k系数等于0时,透镜的面形曲线为圆形,当k系数大 于0时,透镜的面形曲线为扁圆形; aiSa8分别表示各径向坐标所对应的系数,b^b8分别表 示衍射面相位调制函数系数,λ为主波长12μπι,η为镜片的折射率。4. 根据权利要求1或2所述的光学消热差、高像素、低成本热成像系统,其特征在于:所 述的第二透镜(2)和第三透镜(3)的非球面表面形状满足如下方程:在公式中,参数c为半径所对应的曲率,y为径向坐标其单位和透镜长度单位相同,k为 圆锥二次曲线系数;当k系数小于-1时,透镜的面形曲线为双曲线,当k系数等于-1时,透镜 的面形曲线为抛物线;当k系数介于-1到0之间时,透镜的面形曲线为椭圆,当k系数等于0 时,透镜的面形曲线为圆形,当k系数大于0时,透镜的面形曲线为扁圆形; &1至&8分别表示各 径向坐标所对应的系数。5. 根据权利要求1或2所述的光学消热差、高像素、低成本热成像系统,其特征在于:所 述的第三透镜(3)与感光芯片(5)之间设有保护玻璃(6)。6. 根据权利要求1或2所述的光学消热差、高像素、低成本热成像系统,其特征在于:所 述的感光芯片(5)为非制冷焦平面探测器,其像素尺寸为17μπιΧ17μπι,分辨率为640*512,水 平宽度10.88mm,垂直宽度8.7mm,对角线宽度13.93mm。
【文档编号】G02B13/14GK205691846SQ201620507025
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年5月27日 公开号201620507025.5, CN 201620507025, CN 205691846 U, CN 205691846U, CN-U-205691846, CN201620507025, CN201620507025.5, CN205691846 U, CN205691846U
【发明人】费穷, 张艺婷, 罗吉祥, 王玉荣, 陈安科, 肖明志
【申请人】中山联合光电科技股份有限公司
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