[实用新型]无热化热成像镜头

说明书

本实用新型涉及一种无热化热成像镜头，包括沿光线入射方向从前至后依次设置的光阑、第一透镜、第二透镜与第三透镜，其中，第一透镜、第二透镜、第三透镜均为弯月透镜；第一透镜是具有负光焦度的透镜，第二透镜和第三透镜均为具有正光焦度的透镜。该实用新型克服了现有市面上大部分热成像镜头很难采用数量很少的透镜结构(如三片)做到完全从光学上被动消热差的缺点，其应用了光学被动式补偿技术，通过比较特殊的镜片排布和光焦度匹配，仅采用三个透镜组合即可实现极佳的光学被动消热差效果(‑40℃‑85℃下共焦成像效果好)，且通过大靶面设计能匹配更小芯片像元。

技术领域

本实用新型涉及一种无热化热成像镜头，应用在热成像镜头生产领域。

背景技术

红外热成像的工作原理为：0-100℃物体发射出的远红外光(8-12μm波长)经过红外光学镜头的聚焦后，成像在氧化钒材料做成的面阵探测器(CCD)上。因为人体的表面温度为35℃，远高于周围环境(约为20℃)，所以人体或者汽车等较高温物体就会在相机中凸显出来，而且该光学系统的特点是：表面温度越高的物体，其成像后的灰度值越高，也就是亮度越高，故人的脸部是白亮的。此类型的相机主要用于夜视技术、军事导弹或飞机的跟踪，而受目前的新冠疫情的影响，红外热成像镜头显得越来越重要，红外热成像的应用红外测温仪和红外成像仪是当前疫情紧急情况下快速精确测量人体温度的高科技设备。红外测温仪是一种非接触式测温仪器，通过吸收被测物体发出的红外辐射来测量其温度。其可1秒快速测温，达到快速筛查体温异常的目的，并防止交叉传染，适用于机场口岸、地铁、车站、码头、医院等人流密集的场合，用于体温异常人员的快速筛查。所以对红外镜头的设计也是当下的技术发展重点。

由于红外镜头的工作环境往往复杂多变，极易受到温度的干扰从而影响镜头的成像质量，故红外镜头的设计重点之一就是减少环境温度对镜头的影响，使镜头在较大的温度范围内对保持性能的稳定，而要使红外镜头保持稳定就要应用红外系统的消热差技术。红外消热差技术主要分为：机械被动式、机械主动式、光学被动式等。光学被动式补偿技术是利用光学材料热特性之间的差异，通过合理的材料、光焦度配匹配合，来消除光学系统像面位置随温度的变化的技术。而现有市面上大部分热成像镜头很难仅采用数量很少的透镜结构(如三片)做到完全从光学上被动消热差。因此提供一种仅采用三个透镜组合即可实现极佳的光学被动消热差效果、通过大靶面设计能匹配更小芯片像元的无热化热成像镜头己成为当务之亟。

实用新型内容

为了克服现有市面上大部分热成像镜头很难采用数量很少的透镜结构(如三片)做到完全从光学上被动消热差的缺点，本实用新型提供一种无热化热成像镜头，其应用了光学被动式补偿技术，通过比较特殊的镜片排布和光焦度匹配，仅采用三个透镜组合即可实现极佳的光学被动消热差效果(-40℃-85℃下共焦成像效果好)，且通过大靶面设计能匹配更小芯片像元。

本实用新型的技术方案如下：

一种无热化热成像镜头，包括沿光线入射方向从前至后依次设置的光阑、第一透镜、第二透镜与第三透镜，其中，第一透镜、第二透镜、第三透镜均为弯月透镜；第一透镜是具有负光焦度的透镜，第二透镜和第三透镜均为具有正光焦度的透镜；第一透镜的光学材料为锗，第二透镜和第三透镜的光学材料均为硫系玻璃；第一透镜为球面透镜，第二透镜和第三透镜均为非球面透镜；光阑与第一透镜之间的空气间隔为0mm，所述第一透镜和第二透镜之间的空气间隔为0.3-0.5mm，所述第二透镜和第三透镜之间的空气间隔为30-40mm。

本申请的无热化热成像镜头应用了光学被动式补偿技术，使得此镜头能在复杂的环境中工作，且保持成像的一致性，其通过光焦度、透镜形状、透镜材料、面型类型(球面或非球面)与透镜间的间隔的配合，仅采用三片式透镜结构，镜头采用宽光谱优化设计和大靶面设计，即可达到良好的光学被动消热差效果，在8-14um波段有较好的成像效果，可匹配更小芯片像元(如现有市面上常用的640*512@17um的热感芯片)。