[发明专利]轻量且低f数的透镜及制造方法

说明书

通常，公开一种用于收集来自小的和/或远处物体的光的光学单元。光学单元可包括直径为至少150mm的前透镜和与该前透镜相关联的至少一个附加透镜，其中前透镜由硫属化合物玻璃制成。在一些实施例中，光学单元的重量在2至6kg之间。

技术领域

本发明涉及低f数透镜的领域，并且更具体地，涉及用于收集来自小的和/或远处物体的光的低f数透镜。

背景技术

用于收集来自小的和远处物体的光的当前光学单元通常很重且尺寸很大。当光学单元被设计为承受较大的工作温度范围时，情况尤其如此。

例如，图1示出用于收集来自小的和远处物体的光的典型的当前光学单元90。光学单元90包括前透镜92(可选地具有校正光学元件94)和附加光学元件96。

通常，用于收集来自小的和远处物体的光的光学单元90的前透镜92(或光圈)具有至少150mm的相对较大的直径。如果光学单元90必须承受相对较宽的工作温度范围(例如，几十摄氏度)，则当前光学单元90的前透镜92通常由锗制成，因为锗制成的前透镜92可适于在相对宽的温度范围内提供稳定的光学性能。

由于锗是相对较重的晶体(例如，原子质量为72.63u)，因此用于收集小的和远处物体的光的当前光学单元90很重。例如，图1所示的光学单元90具有由锗制成的直径在150至300mm之间的前透镜92，其重量可以在约10至29kg之间。如此重的光学单元90会显著地限制可以使用当前光学单元90的应用的数量和/或使得当前光学单元90的使用复杂和/或昂贵。

此外，例如由于其公差，锗制成的透镜(例如，诸如光学单元90的第一透镜92)不能在宽温度范围(例如，-30°-55℃)中提供完全被动的稳定光学性能。因此，利用锗制成的透镜(例如，前透镜92)的当前光学单元90可能需要适于移动一个或多个透镜组件的附加机械装置(例如，一个或多个电动机)，以补偿其热不稳定性。

发明内容

本发明的一个方面提供用于收集来自小的或远处物体的光的光学单元，该光学单元可以包括直径为至少150mm的前透镜和与该前透镜相关联的至少一个附加透镜，其中，前透镜由硫属化合物玻璃制成。

在一些实施例中，光学单元的重量在2至6kg之间。

在一些实施例中，光学单元的f数不大于1.4。

在一些实施例中，光学单元的焦距不大于150mm。

在一些实施例中，前透镜的折射率的变化率不超过55 1/℃。

本发明的另一方面提供用于通过移动火车检测和识别小的或远处物体的系统，该系统可以包括：光学单元，包括直径为至少150mm且由硫属化合物玻璃制成的前透镜，以及与前透镜相关的至少一个附加透镜；检测器，与光学单元相关联，其中，光学单元被布置成将来自小的或远处物体的光收集到该检测器上，并且其中，检测器被布置成基于所收集的光产生至少一个图像；以及处理单元，耦接到检测器并被配置为识别至少一个图像中的轨道，并在至少一个图像中识别轨道上或轨道的限定附近中的小的或远处物体。

在一些实施例中，光学单元的重量在2至6kg之间。

在一些实施例中，光学单元的f数不大于1.4。

在一些实施例中，光学单元的焦距不小于150mm。

在一些实施例中，光学单元的前透镜的折射率的变化率不超过55 1/℃。

在一些实施例中，检测器是红外相机。

在一些实施例中，该系统可安装在火车的机车上，使得光学单元和检测器面向火车的行进方向。

本发明的这些、附加的和/或其他的方面和/或优点在下面的详细描述中阐明；从详细描述中可能可以推断出；和/或可通过实施本发明来学习。