[发明专利]一种鱼眼红外镜头

说明书

技术领域

本发明涉及光学领域，是一种鱼眼红外镜头。 

背景技术

目前，中国市场上的红外摄像机主要是通过红外线滤光片实现日夜转换，即在白天时打开滤光片，以阻挡红外线进入CCD，让CCD只能感应到可见光；夜视或光照条件不好的状态下，滤光片停止工作，不再阻挡红外线进入CCD，红外线经物体反射后进入镜头进行成像。 

但在实际中，经常会出现白天画面清楚，红外光条件下画面却变得模糊的现象。这是因为，可见光和红外光(IR光)的波长不一样，波长的不同，会导致成像的焦面位置不同，从而出现虚焦、画面模糊的现象。 

而鱼眼镜头作为一种视场角能达到200°以上的特殊镜头是现代科技领域所需要的。因为具有超大视场，因此，可以利用其进行全方位的成像，这项技术具有强烈的临场感和空间感；利用鱼眼镜头的大视场连续拍摄和记录地平线以上云层的照片，经过比较，可以找到云层变化的规律从而提高天气预报准确性。此外，红外波段的鱼眼镜头在管道检测、防火监视、公安、边防警戒等方面具有重要作用；而在国防和军事上，它们更是占有重要而不可替代的地位，尤其是用于中波和长波红外波段的红外热成像鱼眼镜头，因其能够实现全空域包容和全时域实时信息的获取，特别符合现代战争对信息获取技术的需要，这是其他光电侦测手段力不能及的。鉴于红外鱼眼镜头的重要性，对红波段鱼眼透镜设计的研究具有重要价值。 

发明内容

本发明提供一种鱼眼镜头，可以让人对感兴趣的前景产生强大的视觉冲击力；而且景深范围可从几厘米到无限远。 

本发明的最大作用是视角范围大，视角一般可达到220°或230°，这为近距离拍摄大范围景物创造了条件；鱼眼镜头在接近被摄物拍摄时能造成非常强烈的透视效果，强调被摄物近大远小的对比，使所摄画面具有一种震撼人心的感染力；鱼眼镜头具有相当长的景深，有利于表现照片的长景深效果。鱼眼镜头的成像有两种，一种像其他镜头一样，成像充满画面；另一种成像为圆形。无论哪种成像，用鱼眼镜头所摄的像，变形相当厉害，透视汇聚感强烈。所以它常被用作特殊效果镜头，一只伸向鱼眼镜头的手臂，会显得比原先长一倍。本发明的设计采用反远距型光学结构，像方主平面位于镜头外部，具有长工作距离。镜头前 方光学组件的光焦度为负，后方镜组的光焦度为正。轴外光线经过前组负透镜的发散之后，使得其与光轴的夹角明显变小，有利于后组元件的像差校正，此外，光学系统视场边缘照度与视场中心的照度衰减，对于大视场光学系统来说，边缘光照度降低会很严重，采用反摄远结构因其前组负光焦度产生大的桶形畸变，使得像方视场角减小，可以有效减缓边缘照度下降，像面照度更加均匀。 

附图说明

图1为本发明系统结构布局示意图 

图2为本发明传函示意图 

图3为本发明场曲及畸变示意图 

具体实施方式

如图1所示，本发明由锗透镜1、2、3、4，保护窗口5，探测器6组成，光焦度按负、负、正、正分配。透镜1，透镜2均为弯月形负透镜；与透镜3，透镜4组成反远物镜的正光焦度后组，控制后距在镜头有效焦距的两到三倍之间，弯月形负透镜1、2除用来平衡另两块透镜的像差外，具有棱镜偏向作用，使边缘视场光线在后续光学元件上的人射角较小，使得各透镜分担的偏向角均衡，利于相差的校正，将孔径光阑放置于透镜3的前表面上，形成近似像方远心光路，消除轴外像点主光线在像面处的入射角等大而引起的辐照度不均匀性。其中，透镜2，透镜4前表面均为非球面，用于更好的消除慧差，像散等轴外像差。 

本发明的鱼眼镜头系统参量是：工作波长范围8um至14um，全视角180°，有效焦距6.05mm，全视场像高18mm，入瞳直径6mm，即F1数达到1，从透镜1前表面S1到像面的光学长度为70mm，从透镜4到像面的工作距离达到14mm，锗透镜的外径直径最大为46mm，四块锗透镜的总重量为100克，因此，它不仅体积重量小，而且十分便于焦平面探测器和滤光片的安装。 

图2是本发明的鱼眼镜头在五个匀排视场角处的调制传递函数曲线，其纵横坐标分别表示MTF值和像面处空间频率，从图2中可见，镜头0.8视场内的像质接近衍射限。 

图3给出场曲及畸变图，系统畸变按线性变化。