專利名稱：一種魚眼紅外鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)領(lǐng)域，是一種魚眼紅外鏡頭。
背景技術(shù)：
目前，中國市場上的紅外攝像機(jī)主要是通過紅外線濾光片實現(xiàn)日夜轉(zhuǎn)換，即在白天時打開濾光片，以阻擋紅外線進(jìn)入CCD，讓CCD只能感應(yīng)到可見光；夜視或光照條件不好的狀態(tài)下，濾光片停止工作，不再阻擋紅外線進(jìn)入(XD，紅外線經(jīng)物體反射后進(jìn)入鏡頭進(jìn)行成像。但在實際中，經(jīng)常會出現(xiàn)白天畫面清楚，紅外光條件下畫面卻變得模糊的現(xiàn)象。這是因為，可見光和紅外光(IR光)的波長不一樣，波長的不同，會導(dǎo)致成像的焦面位置不同，從而出現(xiàn)虛焦、畫面模糊的現(xiàn)象。 而魚眼鏡頭作為一種視場角能達(dá)到200°以上的特殊鏡頭是現(xiàn)代科技領(lǐng)域所需要的。因為具有超大視場，因此，可以利用其進(jìn)行全方位的成像，這項技術(shù)具有強(qiáng)烈的臨場感和空間感；利用魚眼鏡頭的大視場連續(xù)拍攝和記錄地平線以上云層的照片，經(jīng)過比較，可以找到云層變化的規(guī)律從而提高天氣預(yù)報準(zhǔn)確性。此外，紅外波段的魚眼鏡頭在管道檢測、防火監(jiān)視、公安、邊防警戒等方面具有重要作用；而在國防和軍事上，它們更是占有重要而不可替代的地位，尤其是用于中波和長波紅外波段的紅外熱成像魚眼鏡頭，因其能夠?qū)崿F(xiàn)全空域包容和全時域?qū)崟r信息的獲取，特別符合現(xiàn)代戰(zhàn)爭對信息獲取技術(shù)的需要，這是其他光電偵測手段力不能及的。鑒于紅外魚眼鏡頭的重要性，對紅波段魚眼透鏡設(shè)計的研究具有重要價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種魚眼鏡頭，可以讓人對感興趣的前景產(chǎn)生強(qiáng)大的視覺沖擊力；而且景深范圍可從幾厘米到無限遠(yuǎn)。本發(fā)明的最大作用是視角范圍大，視角一般可達(dá)到220°或230°，這為近距離拍攝大范圍景物創(chuàng)造了條件；魚眼鏡頭在接近被攝物拍攝時能造成非常強(qiáng)烈的透視效果，強(qiáng)調(diào)被攝物近大遠(yuǎn)小的對比，使所攝畫面具有一種震撼人心的感染力；魚眼鏡頭具有相當(dāng)長的景深，有利于表現(xiàn)照片的長景深效果。魚眼鏡頭的成像有兩種，一種像其他鏡頭一樣，成像充滿畫面；另一種成像為圓形。無論哪種成像，用魚眼鏡頭所攝的像，變形相當(dāng)厲害，透視匯聚感強(qiáng)烈。所以它常被用作特殊效果鏡頭，一只伸向魚眼鏡頭的手臂，會顯得比原先長一倍。本發(fā)明的設(shè)計采用反遠(yuǎn)距型光學(xué)結(jié)構(gòu)，像方主平面位于鏡頭外部，具有長工作距離。鏡頭前方光學(xué)組件的光焦度為負(fù)，后方鏡組的光焦度為正。軸外光線經(jīng)過前組負(fù)透鏡的發(fā)散之后，使得其與光軸的夾角明顯變小，有利于后組元件的像差校正，此外，光學(xué)系統(tǒng)視場邊緣照度與視場中心的照度衰減，對于大視場光學(xué)系統(tǒng)來說，邊緣光照度降低會很嚴(yán)重，采用反攝遠(yuǎn)結(jié)構(gòu)因其前組負(fù)光焦度產(chǎn)生大的桶形畸變，使得像方視場角減小，可以有效減緩邊緣照度下降，像面照度更加均勻。


圖I為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局示意2為本發(fā)明傳函示意3為本發(fā)明場曲及畸變示意圖
具體實施例方式如圖I所示，本發(fā)明由鍺透鏡1、2、3、4，保護(hù)窗口 5，探測器6組成，光焦度按負(fù)、負(fù)、正、正分配。透鏡1，透鏡2均為彎月形負(fù)透鏡；與透鏡3，透鏡4組成反遠(yuǎn)物鏡的正光焦度后組，控制后距在鏡頭有效焦距的兩到三倍之間，彎月形負(fù)透鏡1、2除用來平衡另兩塊透鏡的像差外，具有棱鏡偏向作用，使邊緣視場光線在后續(xù)光學(xué)元件上的人射角較小，使得各透鏡分擔(dān)的偏向角均衡，利于相差的校正，將孔徑光闌放置于透鏡3的前表面上，形成近似像方遠(yuǎn)心光路，消除軸外像點主光線在像面處的入射角等大而引起的輻照度不均勻性。 其中，透鏡2，透鏡4前表面均為非球面，用于更好的消除慧差，像散等軸外像差。本發(fā)明的魚眼鏡頭系統(tǒng)參量是工作波長范圍8um至14um，全視角180°，有效焦距6. 05mm,全視場像高18mm,入瞳直徑6mm,即Fl數(shù)達(dá)到I,從透鏡I前表面SI到像面的光學(xué)長度為70mm，從透鏡4到像面的工作距離達(dá)到14mm，鍺透鏡的外徑直徑最大為46mm，四塊鍺透鏡的總重量為100克，因此，它不僅體積重量小，而且十分便于焦平面探測器和濾光片的安裝。圖2是本發(fā)明的魚眼鏡頭在五個勻排視場角處的調(diào)制傳遞函數(shù)曲線，其縱橫坐標(biāo)分別表示MTF值和像面處空間頻率，從圖2中可見，鏡頭0. 8視場內(nèi)的像質(zhì)接近衍射限。圖3給出場曲及畸變圖，系統(tǒng)畸變按線性變化。
權(quán)利要求
1.一種魚眼紅外鏡頭，其特征在于它主要由四塊鍺透鏡和保護(hù)窗口及探測器組成，光焦度按負(fù)、負(fù)、正、正分配。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種魚眼紅外鏡頭，其特征還在于透鏡1，透鏡2均為彎月形負(fù)透鏡；與透鏡3，透鏡4組成反遠(yuǎn)物鏡的正光焦度后組，控制后距在鏡頭有效焦距的兩到三倍之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種魚眼紅外鏡頭，其特征是工作波長范圍Sum至14um，全視角180° ,有效焦距6. 05mm,全視場像高18mm,入瞳直徑6mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3任一項所述的一種魚眼紅外鏡頭，其特征是景深范圍可從幾厘米到無限遠(yuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種魚眼紅外鏡頭，由四塊鍺透鏡組成，光焦度按負(fù)、負(fù)、正、正分配。透鏡1，透鏡2均為彎月形負(fù)透鏡；與透鏡3，透鏡4組成反遠(yuǎn)物鏡的正光焦度后組，控制后距在鏡頭有效焦距的兩到三倍之間，彎月形負(fù)透鏡1、2除用來平衡另兩塊透鏡的像差外，具有棱鏡偏向作用，使邊緣視場光線在后續(xù)光學(xué)元件上的人射角較小，使得各透鏡分擔(dān)的偏向角均衡，利于相差的校正，將孔徑光闌放置于透鏡3的前表面上，形成近似像方遠(yuǎn)心光路，消除軸外像點主光線在像面處的入射角等大而引起的輻照度不均勻性。其中，透鏡2，透鏡4前表面均為非球面，用于更好的消除慧差，像散等軸外像差。
文檔編號G02B13/04GK102866482SQ20121039644
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者朱敏, 王國力 申請人:南京波長光電科技有限公司