[已解决]新手关于长波非制冷红外镜头设计的几个问题

徐睆垚

目前按照要求，在做一个8-14um的长波红外镜头，像元尺寸17X17um,焦距50mm，F数是1，后工作距是50mm，要求至少在-20-50度实现无热化，可以3片或者四片透镜
尝试无数次失败后有几个问题想请教下
1.常用的长波红外材料有哪些，目前只敢用AMTIR1.GE.ZNSE,ZNS,AMTIR3这五种，三片能否实现
2.这么大的后工作距我算过像方主面在最后一个透镜附近，每次系统垂形优化结果都是最后一片镜子承担很大的光焦度，本人只是学生，经验很少，是不是光焦度分配只能这样
3.应导师要求，只能用标准面，不能用非球面和二元面，是否对无热化设计有影响，是否要向导师说明下
4.看了大量的论文，甚至计算好了满足消热差方程和色散方程的光焦度分配，可优化结构依旧不成功，难道只能找个好的初始结构才能实现，找的话去哪找
5.自己擅作主张，做了个焦距100，F数是2的系统，系统接近衍射极限，但MTF在30频率处只有0.2，碰巧满足所有条件，但没被采用，长波红外F数是2的是否可用
初次接触无热化设计，问题较多，请不吝教诲。

最佳答案

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viamo21

2020-5-21 09:42

1.可以在国内几大玻璃厂商看下他们的玻璃对照表，如光明，新华光，有对应的远红外材料，如硫系玻璃
3G可以做，可能需要衍射面；4G可以做到全球面
2.可以做到中间镜片承担主要光焦度
3.只用标准面也可以无热化，需要4G
4.查一下专利，已经有很多红外这方面的专利结构
5.可以去国内一些大镜头厂看以下产品目录，舜宇，凤凰等，很多红外镜头F数规格已经常规是1

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caisijia100

1.工厂在设计这种无热化镜头的时候，材料只用硫系和GE；2.后工作距太长，无热化镜头后焦一般在14-16之间；3.消热差是要应用衍射面来消热差，如果不用衍射面和非球面不知道怎么去实现；这也是实际生产和理论的区别.4.你可以先优化出一个好的结构，再在热分析里优化，如果做不到消热差可以试着换一下材料的搭配

wsjch

第一条，这几种材料三片可以实现。
第三天，需要用非球面，消热差需要用到衍射面
后工作距离50mm属于无理要求，不合适也没必要。
最后，红外这种规格都是F1-1.2的。F数2没啥卵用。

viamo21

1.可以在国内几大玻璃厂商看下他们的玻璃对照表，如光明，新华光，有对应的远红外材料，如硫系玻璃
3G可以做，可能需要衍射面；4G可以做到全球面
2.可以做到中间镜片承担主要光焦度
3.只用标准面也可以无热化，需要4G
4.查一下专利，已经有很多红外这方面的专利结构
5.可以去国内一些大镜头厂看以下产品目录，舜宇，凤凰等，很多红外镜头F数规格已经常规是1

徐睆垚

caisijia100 发表于 2020-5-21 08:27
1.工厂在设计这种无热化镜头的时候，材料只用硫系和GE；2.后工作距太长，无热化镜头后焦一般在14-16之间；3 ...

我在更换材料的时候，系统锤形优化结果是，ZNSE,ZNSE,KRS5,GE的搭配，这个KRS5材料能不能用，现在这个搭配，热差消掉了，弥散斑和艾里斑大小差不多

caisijia100

徐睆垚 发表于 2020-5-21 10:54
我在更换材料的时候，系统锤形优化结果是，ZNSE,ZNSE,KRS5,GE的搭配，这个KRS5材料能不能用，现在这个搭 ...

没听说过这是什么材料，尽量别用，别老锤行优化，手动改一下材料，慢慢优化优化

徐睆垚

wsjch 发表于 2020-5-21 08:40
第一条，这几种材料三片可以实现。
第三天，需要用非球面，消热差需要用到衍射面
后工作距离50mm属于无理 ...

现在用了四片，用的都是上述的常用材料，用的都是标准面，想来想去还是从优化好的100焦距结构动手，因为焦距选择没有限制，现在在F数1.5的情况下基本实现无热化，弥散斑10um，MTF0.3，答到红外镜头要求了吗，后工作距确实没办法，机械结构定死了，东西是要做出来用的

徐睆垚

wsjch 发表于 2020-5-21 08:40
第一条，这几种材料三片可以实现。
第三天，需要用非球面，消热差需要用到衍射面
后工作距离50mm属于无理 ...

以及最终RMS半径，是要满足17um的像元尺寸半径，还是艾里斑半径，0.707视场弥散斑小于爱里斑，但全视场，也就是cmos斜对角那个视场不满足，是否有影响，请前辈解惑

wsjch

徐睆垚 发表于 2020-5-21 16:05
以及最终RMS半径，是要满足17um的像元尺寸半径，还是艾里斑半径，0.707视场弥散斑小于爱里斑，但全视场， ...

这条要求是合理的。红外一般MTF都在衍射极限，点图都在艾里斑内。1.0视场可以略微出去一点点。

wsjch

徐睆垚 发表于 2020-5-21 16:00
现在用了四片，用的都是上述的常用材料，用的都是标准面，想来想去还是从优化好的100焦距结构动手，因为 ...

4片太多了，现在已经基本 要做到2片了。4片下来材料费也不便宜的，重量也重。