[发明专利]一种高分辨率近红外双波段工业内窥高温光学镜头

说明书

本发明公开了一种高分辨率近红外双波段工业内窥高温光学镜头，包括前组物镜和转像系统，所述转像系统设置有两组，分别为第一转像系统和第二转像系统；所述前组物镜为倒置的目镜结构，前组物镜的焦距大于所述的光学镜头的焦距；所述转像系统为长共轭距透镜成像系统，具体为双远心4f系统，转像系统倍率的绝对值小于一；本发明提供的前组物镜结合三片物镜后端的4f双远心转像系统,成像质量良好，采用普通玻璃的材质，可实现红外820nm，940nm的小孔径、大视场光学设计，满足具体的生产需要。

技术领域

本发明涉及光学镜头设计技术领域，具体为一种高分辨率近红外双波段工业内窥高温光学镜头。

背景技术

现代工业领域中广泛地用到高温窑炉，如：火力发电电站锅炉、反应炉、砖瓦窑、水泥窑、玻璃熔炼炉、炼钢炉、炼焦炉、垃圾焚烧炉等。因此高温设备的内部温度和燃烧状况监测对于设备操作人员的安全和企业效益来说有着重大的意义。基于此原因，以光学成像为主要原理的高分辨率近红外工业内窥镜头检测系统被相继提出并投入应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高分辨率近红外双波段工业内窥高温光学镜头，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高分辨率近红外双波段工业内窥高温光学镜头，包括前组物镜和转像系统，所述转像系统设置有两组，分别为第一转像系统和第二转像系统；所述前组物镜为倒置的目镜结构，前组物镜的焦距大于所述的光学镜头的焦距；所述转像系统为长共轭距透镜成像系统，具体为双远心4f系统，转像系统倍率的绝对值小于1。

作为本发明一种优选的技术方案，本发明还提供了一种高分辨率近红外双波段工业内窥高温光学镜头的设计方法，包括以下步骤：

S1、前组物镜中透镜的初始参数的设计；

S2、前组物镜中三片式分离物镜初始结构的设计；

S3、转像系统中双远心4f系统的设计；

S4、镜头结构初始化优化设计。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S1中，透镜的初始参数的设计通过PW法来计算求得；PW法计算结果的具体公式为：

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S2中，三片式分离物镜光焦度的计算公式为：

其中，νi为相应透镜玻璃材料的阿贝数，其中n₁₁、n₁₂、n₂₁、n₂₂、n₃₁、n₃₂分别为透镜玻璃材料的短波长折射率和长波长折射率，获得的三组的解分别记为

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S2中，三片式分离物镜系统形状系数的计算公式为：

其中，a_i、b_i、c_i、k_i、l_i为特定玻璃对应的系数，增加限定条件进行求解；获得的三组的解分别记为Q₁₀、Q₂₀、Q₃₀。

作为本发明一种优选的技术方案，所述步骤S2中，三片式分离物镜结构参数的计算公式为：