红外镜头是什么？一篇文章让你轻松搞懂它

红外镜头是热像仪不可或缺的光学系统部件，它通过捕捉物体发出的红外辐射并汇聚到红外探测器上，红外探测器将红外线进行光电转换，再经过图像处理，最终就形成了红外热图像。红外镜头的优劣直接影响了红外热图像的质量，我们可以从以下几个方面来了解红外镜头。

 

一、红外镜头的分类

红外镜头的分类主要按一下几种方式来划分：

1.     按波段分类：根据红外镜头能够接受的红外辐射波段不同，可以分为长波红外镜头、中波红外镜头和短波红外镜头。

2.     按焦距类型：根据焦距可否变动，可以分为定焦镜头与变焦镜头。按照焦距的长短，也可以分为标准镜头（35-50mm）、广角镜头（＜35mm）和长焦镜头（＞50mm）。

 

3.      按调焦方式：根据调焦方式，红外镜头可分为手动调焦和自动调焦。

二、红外镜头关键指标

1.      焦距

是指透镜的光心到光聚集焦点的距离，直接影响探测距离与目标识别能力。

 

2.      视场角（FOV）

是指镜头能够捕捉到的红外辐射所对应的物理空间角度，它直接决定了热像仪观测范围的大小，‌通常分为水平视场角和垂直视场角。视场角的大小与镜头焦距密切相关：焦距越短，视场角越宽（广角）；焦距越长，视场角越窄（长焦）。

 

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3.     通光孔径

热像仪接收光学系统的入瞳直径，即孔径光阑所成像的大小。孔径光阑的作用相当于可见光镜头的光圈。红外镜头的光学口径严格限定在该孔径内。通光孔径越大，通过的光量(即光通量)越大。

4.     相对孔径

红外镜头的通光孔径(D)与其焦距(f)的比值，也是光学系统聚光能力的一个重要参数。该数值越大，最终到达探测器的热辐射能量越多。

5.     F数（光圈数）

F数是光学系统相对孔径的倒数。F数的大小决定了目标辐射能量进入红外热像仪的多少。相同焦距情况下，F数越小，红外镜头尺寸越大，获取的红外辐射就越多，热像仪的灵敏度就越高。芯火微电子为红外热成像系统配备多种红外镜头，镜头需求可定制，满足用户不同场景的应用需求。

 

6.      透过率

大部分红外材料的折射率很高，随着镜头中透镜数量的增加，镜头的透过率会逐渐降低，影响红外热像仪的成像效果。所以，透镜需要采用特殊的镀膜技术，这种高效增透膜可以有效的提升红外镜头的透过率。

7.     无热化

由于红外材料的折射率温度系数对温度变化较为敏感，当环境温度出现波动时，镜头的折射率、曲率、厚度以及各组件间的间隔都会随之改变，进而导致系统出现离焦现象，严重损害成像质量。在此背景下，“无热化”概念应运而生。

实现红外系统的无热化，主要涵盖机械主动补偿、机械被动补偿以及光学被动补偿这几种方法。尽管方式各异，但它们的核心目标都是为了保证成像质量。

 

值得注意的是，被动无热化镜头并非热像仪的必备组件。仅当镜头应用于不允许用户介入调整的场景，比如安装在无人值守区域，或者所处环境温度变化幅度较大时，才需要对红外镜头进行无热化处理。

三、红外镜头材料

红外镜头的材料也有别于普通的镜头，主要采用单晶锗(Ge)、硫化锌(ZnS)、硒化锌(ZnSe)等，这些材料具有良好的红外透过率，能保证将红外辐射高效地传递到红外探测器上。