一种无人机载广角热红外望远镜头的制作方法

本发明涉及镜头，具体涉及一种无人机载广角热红外望远镜头。

背景技术：

1、无人机技术在地质勘探领域中越来越成熟和广泛应用，其机动灵活,成像快速广泛的优点也逐渐成为地质工作者的主要工作手段之一。搭载的热红外高光谱成像系统能够探测可见－短波红外谱段探测不到的无水硅酸盐类(架状、岛状、链状硅酸盐)、硫酸盐、磷酸盐等矿物。快速扫描大面积，节省了人力资源和时间成本。避免地质人员直接在一些高海拔等危险环境下工作，提高了安全性。

2、现有的热红外望远镜头大都采用非球面塑胶透镜，已达到减轻重量的目的，但塑胶透镜不如光学玻璃的性能稳定，尤其是在高海拔温差较大的工作区，温度的改变导致成像质量下降，非球面透镜较球面透镜加工更严格，成本更高。很多的规定明确限定了无人机飞行高度，现有的望远镜头视场角较小，不能满足大面积快速扫描。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种无人机载广角热红外望远镜头，用以解决现有技术中红外镜头存在的小视场、温度对成像质量影响的问题。所述镜头包括：从光线入射方向开始，从左到右依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和成像靶面；

2、所述第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜均为球面玻璃透镜，其中所述第一透镜和第二透镜具有负光焦度，所述第三透镜和第四透镜具有正光焦度；

3、所述第一透镜在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凹面；

4、所述第二透镜在光线入射方向为凸面，在光线入射反方向为凹面；

5、所述第三透镜在光线入射方向为凹面，在光线入射反方向为凸面；

6、所述第四透镜在光线入射反方向为凸面，在光线入射反方向为平面。

7、各透镜的焦距与所述镜头的总焦距的比值范围分别为：

8、-3.9＜f1′/f＜-2.9，-8.9＜f2′/f＜-7.9，6.9＜f3′/f＜7.9，2.8＜f4′/f＜3.8；

9、其中f1′为第一透镜的焦距；f2′为第二透镜的焦距；f3′为第三透镜的焦距，f4′第四透镜的焦距；f为所述镜头的焦距。

10、镜头的光学系统总长与镜头的总焦距满足：ttl/f≤17.78；其中，ttl为光学系统总长，所述光学系统总长指第一透镜的光线入射方向表面到成像靶面的距离；第一透镜、第二透镜、孔径光阑，第三透镜、第四透镜和成像靶面组成的系统为光学系统，也是无人机载广角热红外望远镜头的光学结构组成，将光学系统装配上机械结构件后就是无人机载广角热红外望远镜头。

11、所述第一透镜的折射率为nd1，所述第二透镜的折射率为nd2，其中，min(nd1，nd2)≥2.4965，min表示最小值。

12、所述第二透镜为凹透镜，所述第三透镜为凸透镜，所述第二透镜的折射率为nd2，所述第三透镜的折射率为nd3，满足：1.4126≤nd3/nd2≤1.8809。

13、所述镜头还包括孔径光阑，所述孔径光阑设置在第二透镜和第三透镜之间。

14、孔径光阑(孔径光阑的定义为：限制轴上物点孔径角的大小的金属圆片称为孔径光阑)距离满足1.9＜l2/l3＜2.2，其中l2为第二透镜光线入射反方向面到孔径光阑的距离，l3为孔径光阑到第三透镜光线入射方向面的距离。

15、所述镜头的工作波长范围为8～12.5um，视场为40°。

16、本发明还提供了一种摄像设备，包括：

17、所述无人机载广角热红外望远镜头；

18、摄像元件，所述摄像元件设置在所述镜头的像侧，用于将所述镜头形成的像转换为电信号。

19、所述摄像设备还包括图像处理器，所述图像处理器用于修正电信号中包含的像差。

20、有益效果：本发明使用球面光学玻璃透镜，很好的避免了高海拔温差较大带来的光学系统成像质量下降的问题，大视场角解决了因无人机新规限制飞行高度且现有镜头视场角较小，无法满足现有工作效率的问题。

技术特征：

1.一种无人机载广角热红外望远镜头，其特征在于，包括：从光线入射方向开始，从左到右依次排列的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(4)、第四透镜(5)和成像靶面(6)；

2.根据权利要求1所述的一种无人机载广角热红外望远镜头，其特征在于，各透镜的焦距与所述镜头的总焦距的比值范围分别为：

3.根据权利要求2所述的一种无人机载广角热红外望远镜头，其特征在于，镜头的光学系统总长与镜头的总焦距满足：ttl/f≤17.78；其中，ttl为光学系统总长，所述光学系统总长指第一透镜(1)的光线入射方向表面到成像靶面(6)的距离。

4.根据权利要求3所述的一种无人机载广角热红外望远镜头，其特征在于，所述第一透镜(1)的折射率为nd1，所述第二透镜(2)的折射率为nd2，其中，min(nd1，nd2)≥2.4965，min表示最小值。

5.根据权利要求4所述的一种无人机载广角热红外望远镜头，其特征在于，所述第二透镜(2)为凹透镜，所述第三透镜(4)为凸透镜，所述第二透镜(2)的折射率为nd2，所述第三透镜(4)的折射率为nd3，满足：1.4126≤nd3/nd2≤1.8809。

6.根据权利要求5所述的一种无人机载广角热红外望远镜头，其特征在于，所述镜头还包括孔径光阑(3)，所述孔径光阑(3)设置在第二透镜(2)和第三透镜(4)之间。

7.根据权利要求6所述的一种无人机载广角热红外望远镜头，其特征在于，孔径光阑距离满足1.9＜l2/l3＜2.2，其中l2为第二透镜(2)光线入射反方向面到孔径光阑的距离，l3为孔径光阑(3)到第三透镜(4)光线入射方向面的距离。

8.根据权利要求7所述的一种无人机载广角热红外望远镜头，其特征在于，所述镜头的工作波长范围为8～12.5um，视场为40°。

9.一种摄像设备，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的一种摄像设备，其特征在于，还包括图像处理器，所述图像处理器用于修正电信号中包含的像差。

技术总结
本发明提供了一种无人机载广角热红外望远镜头，包括：从光线入射方向开始，从左到右依次排列的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(4)、第四透镜(5)和成像靶面(6)；所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(4)和第四透镜(5)均为球面玻璃透镜，其中所述第一透镜(1)和第二透镜(2)具有负光焦度，所述第三透镜(4)和第四透镜(5)具有正光焦度；本发明使用球面光学玻璃透镜，很好的避免了高海拔温差较大带来的光学系统成像质量下降的问题，大视场角解决了因无人机新规限制飞行高度且现有镜头视场角较小，无法满足现有工作效率的问题。

技术研发人员：杨彬,殷靓
受保护的技术使用者：中国地质调查局南京地质调查中心（华东地质科技创新中心）
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17