问题
近年来无人机行业有了长足的发展。无人机开始配备日益先进的红外成像系统。由于无人机应用的特殊性，要确保红外光学镜头适用于无人机，应对三个关键因素进行考量，这三个因素被称为 SWaP（尺寸、重量和功耗），即红外光学镜头必须体积小、重量轻、功耗低，以便实现最长飞行时间。
设计和制造出符合以上条件的光学镜头的重担就落在了光学镜头设计制造商身上：需要在整个变焦范围内有清晰的图像，还有接近衍射极限的MTF，同时满足严格的SWaP要求。
背景
无人机(UAV)行业发展迅速，Teal Group 分析估计未来十年全球无人机生产总值将达到1350亿美元。配备高性能光电/红外载荷无人机能够适用于广泛的成像应用。无人机市场由国防、政府和商业应用部分组成。在国防和政府领域，无人机用于监视、边境管制、安全和搜救行动。从2009年至2017年初，美国至少347个立法和应急响应机构购买了无人机。
商用无人机市场的需求一直不断增长。具有热成像功能的商用无人机在检查电力线路、石油管道、森林火灾监测及其他基础设施方面发挥着举足轻重的作用。同时还可用于协助灭火行动，定位和评估火灾，即使能见度很低时也不例外。
图 1：具有小巧云台有效载荷的无人机 (UAV)
随着无人机技术在越来越多复杂任务中的应用，我们现在对成像性能的要求越来越高。如前文所述，探测器的分辨率和尺寸日益增长，同时像元尺寸不断下降，这对光学镜头提出了更高的要求。
解决方案
高质量镜头更好的发挥和利用探测器的性能优势，劣质镜头将产生劣质图像，即使使用最佳探测器也如此。因此镜头还必须具有较长的焦距，以便从远距离拍摄图像。我们的解决方案基于先进的折叠光学镜头和轻巧的变焦透镜，并针对下一代红外热成像系统进行了优化。
无人机镜头
Ophir利用各种最先进的技术来满足无人机的光学要求。这些技术解决方案包括创新的光学和机械设计、特殊的材料和独特的镜头制造和镀膜技术。
连续变焦镜头解决了低SWaP难题，同时还保持了较高的光学性能。这些镜头比使用多个单视场透镜更小更轻，连续变焦镜头可以在无人机飞行期间随意切换视场，使任务更具灵活性。
Ophir与国防和商业客户合作，开发了一系列热成像变焦镜头，重量轻，性能高，专为无人机先进的变焦透镜采用精密的光机设计，以确保镜头最小、最轻、最紧凑，同时又能达到最高水平的红外热成像性能。
例如，图2(a)展示了轻巧的LightIR 20-275mm f/5.5变焦镜头及其光机布局。由于采用了创新的光机设计，镜头重量只有264克。尽管存在各种 SWaP 限制条件，但先进的轻巧设计在整个区域内实现了高水平 MTF值，如图3(b)所示。此外，先进材料的选择实现了独特的无热化属性，可以让镜头在-35°C至+65°C工作温度范围内保持最佳性能。
此外，特殊材料的选用让镜头在-35°C至+65°C工作温度范围内均能保持最佳成像性能。例如，当与23mK NETD,15 μm像元出差探测器集成（基于FLIR92模型计算）时，一辆2.3米的汽车的探测距离大约为15公里。这是当今市场上最小最轻的连续变焦镜头，可在恶劣环境条件下和受限平台使用。
图 2：紧凑轻便的 20-275mm f/5.5 变焦透镜
(а) 光机布局和图片，(b) MTF 特性
解决低SWaP难题的另一种方法是专为小巧云台有效载荷设计的折叠光路镜头。例如针对中波10um像元探测器设计的折叠16-180mm f/3.6变焦镜头。
图3(a)展示了16-180mm f/3.6变焦镜头的光机布局图。折叠式光学设计使光程变长，从而降低对公差的灵敏度，并形成具有较少光学元件的紧凑结构。
图 3：折叠光学 16-180mm f/3.6 变焦透镜
(а) 光机布局和图片，(b) MTF 特性
图3(b)为60mm焦距和180mm的MTF图。从上图可以看出，MTF在各个视场均接近衍射极限。
产品特点
OPHIR基于关于无人机和手持设备应用的轻量型光学镜头具有以下特点：
? SWaP轻量化设计
? 光学性能优异（ 衍射极限光学设计）
? 功耗低
? 视场切换快速
? 在整个变焦范围和工作温度范围内保持全程清晰
? 极高的光轴稳定性
总结
基于无人机等平台的的光学系统必须满足严格的尺寸、重量和功耗方面的限制条件（SWaP）。
Ophir利用尖端制造技术和独特的光机设计并实现了轻量型（SWaP）红外光学镜头的批产，为新无人机热成像应用开辟了新机遇。#无人机#红外光#变焦收藏
商用无人机市场的需求一直不断增长。具有热成像功能的商用无人机在检查电力线路、石油管道、森林火灾监测及其他基础设施方面发挥着举足轻重的作用。同时还可用于协助灭火行动，定位和评估火灾，即使能见度很低时也不例外。
图 1：具有小巧云台有效载荷的无人机 (UAV)
随着无人机技术在越来越多复杂任务中的应用，我们现在对成像性能的要求越来越高。如前文所述，探测器的分辨率和尺寸日益增长，同时像元尺寸不断下降，这对光学镜头提出了更高的要求。
解决方案
高质量镜头更好的发挥和利用探测器的性能优势，劣质镜头将产生劣质图像，即使使用最佳探测器也如此。因此镜头还必须具有较长的焦距，以便从远距离拍摄图像。我们的解决方案基于先进的折叠光学镜头和轻巧的变焦透镜，并针对下一代红外热成像系统进行了优化。
无人机镜头
Ophir利用各种最先进的技术来满足无人机的光学要求。这些技术解决方案包括创新的光学和机械设计、特殊的材料和独特的镜头制造和镀膜技术。
连续变焦镜头解决了低SWaP难题，同时还保持了较高的光学性能。这些镜头比使用多个单视场透镜更小更轻，连续变焦镜头可以在无人机飞行期间随意切换视场，使任务更具灵活性。
Ophir与国防和商业客户合作，开发了一系列热成像变焦镜头，重量轻，性能高，专为无人机先进的变焦透镜采用精密的光机设计，以确保镜头最小、最轻、最紧凑，同时又能达到最高水平的红外热成像性能。
例如，图2(a)展示了轻巧的LightIR 20-275mm f/5.5变焦镜头及其光机布局。由于采用了创新的光机设计，镜头重量只有264克。尽管存在各种 SWaP 限制条件，但先进的轻巧设计在整个区域内实现了高水平 MTF值，如图3(b)所示。此外，先进材料的选择实现了独特的无热化属性，可以让镜头在-35°C至+65°C工作温度范围内保持最佳性能。
此外，特殊材料的选用让镜头在-35°C至+65°C工作温度范围内均能保持最佳成像性能。例如，当与23mK NETD,15 μm像元出差探测器集成（基于FLIR92模型计算）时，一辆2.3米的汽车的探测距离大约为15公里。这是当今市场上最小最轻的连续变焦镜头，可在恶劣环境条件下和受限平台使用。
图 2：紧凑轻便的 20-275mm f/5.5 变焦透镜
(а) 光机布局和图片，(b) MTF 特性
解决低SWaP难题的另一种方法是专为小巧云台有效载荷设计的折叠光路镜头。例如针对中波10um像元探测器设计的折叠16-180mm f/3.6变焦镜头。
图3(a)展示了16-180mm f/3.6变焦镜头的光机布局图。折叠式光学设计使光程变长，从而降低对公差的灵敏度，并形成具有较少光学元件的紧凑结构。
图 3：折叠光学 16-180mm f/3.6 变焦透镜
(а) 光机布局和图片，(b) MTF 特性
图3(b)为60mm焦距和180mm的MTF图。从上图可以看出，MTF在各个视场均接近衍射极限。
产品特点
OPHIR基于关于无人机和手持设备应用的轻量型光学镜头具有以下特点：
? SWaP轻量化设计
? 光学性能优异（ 衍射极限光学设计）
? 功耗低
? 视场切换快速
? 在整个变焦范围和工作温度范围内保持全程清晰
? 极高的光轴稳定性
总结
基于无人机等平台的的光学系统必须满足严格的尺寸、重量和功耗方面的限制条件（SWaP）。
Ophir利用尖端制造技术和独特的光机设计并实现了轻量型（SWaP）红外光学镜头的批产，为新无人机热成像应用开辟了新机遇。
