一种超高分辨率的广角红外镜头制造技术

本发明专利技术涉及一种超高分辨率的广角红外镜头，沿光轴从物方至像方依次设置有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜，第一透镜、第二透镜、第四透镜均为凸面朝向物方的弯月透镜，第三透镜为凹面朝向物方的弯月透镜。该广角红外镜头在15mm焦距下各透镜沿光轴方向之间尺寸如下：第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为24.25mm，第二透镜与第三透镜之间的空气间隔为16.25mm；第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为10mm；第四透镜与红外探测器焦平面之间的间距为11.88mm。本发明专利技术的超高分辨率的广角镜头具有成像质量高、大视场的探测范围、结构紧凑、成本低等优点，可被应用于安防监测、工业监测和军用机载吊舱等应用。测和军用机载吊舱等应用。测和军用机载吊舱等应用。

【技术实现步骤摘要】
一种超高分辨率的广角红外镜头


[0001]本专利技术涉及一种红外镜头，具体的说，涉及一种超高分辨率的广角红外镜头。

技术介绍

[0002]红外成像技术作为一种被动的红外夜视技术，其原理是探测目标自身的红外辐射来观察观测目标，因此其可不受雨雪、风霜、黑夜和电磁干扰等恶劣环境影响，既实现全天24小时对探测目标的成像。近年来，随着对高清红外图像的需求，超高分辨的红外探测器和红外镜头因其具有成像质量高、画面清晰，正被逐渐被用于工业检测和军警对抗等领域。
[0003]然而，在探测距离在百米以内的应用场景下，目前的超高分辨率红外探测系统因其系统的视场角小，不能宽幅的展示的被探测场景画面以获得更多的图像画面信息，从而限制了系统的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种超高分辨率的广角红外镜头，其焦距维15mm，可匹配1280*1024@12μm探测器(像素单元:1280*1024@12μm,像素大小:12μm)的超高分辨率的探测器。该镜头由4片镜片组成，相较与普通的2片镜片镜头，其将视场角从目前的28.8
°
(水平视场角)增加到54.6
°
(水平视场角)，在百米级探测时实现了大视场的广角的高清图像。本专利技术的超高分辨率的广角镜头具有成像质量高、大视场的探测范围、结构紧凑、成本低等优点，可被应用于安防监测、工业监测和军用机载吊舱等应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]所述的超高分辨率的广角红外镜头，沿光轴从物方至像方依次设置有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜，第一透镜、第二透镜、第四透镜均为凸面朝向物方的弯月透镜，第三透镜为凹面朝向物方的弯月透镜。光线沿光轴方向自左向右依次入射第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜，最后通过探测器窗口入射到红外探测器焦平面。
[0007]进一步优选，广角红外镜头在15mm焦距下各透镜沿光轴方向之间尺寸如下：第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为24.25mm，第二透镜与第三透镜之间的空气间隔为16.25mm；第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为10mm；第四透镜与红外探测器焦平面之间的间距为11.88mm。
[0008]进一步优选，第一透镜的焦距f1≤
‑
43.27mm，第二透镜的焦距f2≤38.21mm，第三透镜的焦距f3≤55.29mm，第四透镜的焦距f4≤23.96mm，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜组成的整个光学系统焦距f≤15mm。
[0009]进一步优选，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜沿物侧至像侧方向上的曲面分别标记为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8；第一透镜中心厚度为15.2mm，第二透镜中心厚度为9.25mm，第三透镜中心厚度为4.73mm，第四透镜中心厚度为3.1mm；S1曲率半径为24.872628mm，S2曲率半径为17.987316mm，S3曲率半径为23.892824mm，S4曲率半径为28.098396mm，S5曲率半径为67.287643，S6曲率半径为50.760981，S7曲率半径为
73.456739，S8为平面。
[0010]进一步优选，S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7为非球面透镜，S8为球面透镜。
[0011]进一步优选，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜中的非球面透镜曲线满足如下方程表达式：
[0012][0013]式中，z为非球面沿着光轴方向到达高度r位置时，其距离非球面顶点的距离矢高；
[0014]c:非球面顶点之曲率；
[0015]k：锥面系数Conic constant；
[0016]r径向距离；
[0017]A4、A6、A8表示为高次非球面系数。
[0018]进一步优选，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的材质均为锗材料。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0020]本装置结构紧凑、设计合理，镜片数目少，成像质量好，能满足高分辨率1280*1024@12μm红外探测器的超高分辨率的红外广角镜头需求。此外，其还具有安装方便，操作简单，经济性能好。实用性强等优点。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的光学结构示意图；图中，1
‑
第一透镜，2
‑
第二透镜，3
‑
第三透镜，4
‑
第四透镜，5
‑
红外探测器焦平面。
[0022]图2是本专利技术15mm焦距下20℃时的MTF曲线图。
[0023]图3是本专利技术15mm焦距下的畸变曲线图。
[0024]图4是本专利技术13mm焦距下20℃时的MTF曲线图。
[0025]图5是本专利技术13mm焦距下的畸变曲线图。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本专利技术的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
[0027]本专利技术提供了一种超高分辨率的广角红外镜头，将百米级探测距离的红外镜头(分辨率：640*512@12μm)视场角从目前的28.8
°
(水平视场角)增加到54.6
°
(水平视场角)，提升为超高分辨率(1280*1024@12μm)的红外广角镜头。如图1所示，超高分辨率的广角红外镜头，沿光轴从物方至像方依次设置有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜，第一透镜、第二透镜、第四透镜均为凸面朝向物方的弯月透镜，第三透镜为凹面朝向物方的弯月透镜。光线沿光轴方向自左向右依次入射第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4，最后通过探测器窗口入射到红外探测器焦平面5。
[0028]广角红外镜头在15mm焦距下各透镜沿光轴方向之间尺寸如下：第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为24.25mm，第二透镜与第三透镜之间的空气间隔为16.25mm；第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为10mm；第四透镜与红外探测器焦平面之间的间距为11.88mm。
[0029]本专利技术中，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的材质均为锗材料。
[0030]本专利技术中，第一透镜1的焦距为f1，第二透镜2的焦距为f2，第三透镜3的焦距维f3，第四透镜4的焦距为f4。第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4组成的整个光学系统焦距为f。
[0031]f1≤
‑
43.27mm；f2≤38.21mm；f3≤55.29mm；f4≤23.96mm；f≤15mm
[0032]满足上述条件，既可使得镜头在8um
‑
14μm波长范围内得获得良好的成像质量。镜头在上述焦距范围，根据实际情况，可通过转动调焦环调节各镜片焦距，从而找到成像的最佳焦点位置。
[0033]在上述基础上，作为本专利技术的进一步改进，由第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4所组成的光学结构达到了如下的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超高分辨率的广角红外镜头，其特征在于：沿光轴从物方至像方依次设置有第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜，第一透镜、第二透镜、第四透镜均为凸面朝向物方的弯月透镜，第三透镜为凹面朝向物方的弯月透镜。2.根据权利要求1所述的一种超高分辨率的广角红外镜头，其特征在于：广角红外镜头在15mm焦距下各透镜沿光轴方向之间尺寸如下：第一透镜与第二透镜之间的空气间隔为24.25mm，第二透镜与第三透镜之间的空气间隔为16.25mm；第三透镜与第四透镜之间的空气间隔为10mm；第四透镜与红外探测器焦平面之间的间距为11.88mm。3.根据权利要求1所述的一种超高分辨率的广角红外镜头，其特征在于：第一透镜的焦距f1≤
‑
43.27mm，第二透镜的焦距f2≤38.21mm，第三透镜的焦距f3≤55.29mm，第四透镜的焦距f4≤23.96mm，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜组成的整个光学系统焦距f≤15mm。4.根据权利要求1所述的一种超高分辨率的广角红外镜头，其特征在于：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜沿物侧至像侧方向上的曲面分别标记为S1、S2、S3、S4、S5、S6...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂文斌，崔丁方，杨康，陈琳，陈建红，钱海东，金海涛，
申请(专利权)人：云南驰宏国际锗业有限公司，
类型：发明
国别省市：