一种超高分辨率的广角红外镜头的制作方法

本发明涉及一种红外镜头，具体的说，涉及一种超高分辨率的广角红外镜头。

背景技术：

1、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。

2、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

1、本发明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。本发明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。

2、为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、进一步优选，s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7为非球面透镜，s8为球面透镜。

8、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：

9、

10、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；

11、c:非球面顶点之曲率；

12、k：锥面系数conic constant；

13、r径向距离；

14、a4、a6、a8表示为高次非球面系数。

15、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。

16、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

17、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。

技术特征：

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、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。

5.根据权利要求1或4所述的一种超高分辨率的广角红外镜头，其特征在于：s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7为非球面透镜，s8为球面透镜。

6.根据权利要求4或5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、第四透镜中的非球面透镜曲线满足如下方程表达式：

7.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、第四透镜的材质均为锗材料。

技术总结
本发明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。

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
受保护的技术使用者：云南驰宏国际锗业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14