一種高像質(zhì)用于無人機航拍光學(xué)成像鏡頭的制作方法
【專利說明】一種高像質(zhì)用于無人機航拍光學(xué)成像鏡頭 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學(xué)成像鏡頭，尤其涉及一種高像質(zhì)用于無人機航拍光學(xué)成像鏡頭。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 現(xiàn)有的無人機航拍用光學(xué)成像系統(tǒng)大多體積大、視場小、分辨率低、像質(zhì)差、獲取 信息量少等缺點。如專利號為201020555002. 4和201210229615. 2的中國專利，其公開了一 種鏡頭，鏡頭的總體長度較長，體積較大，致使安裝在無人機上時成本較高，且拍攝畫幅小， 像質(zhì)較差。
[0003] 本發(fā)明即針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而研究提出。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高像質(zhì)用于無人機航拍光學(xué)成像鏡 頭，包括前透鏡組和后透鏡組，前透鏡組和后透鏡組之間設(shè)置有孔徑光闌，前透鏡組和后透 鏡組中均采用一枚非球面透鏡，通過優(yōu)化各個前透鏡組和后透鏡組中各個透鏡的參數(shù)，使 之本發(fā)明鏡頭具有像質(zhì)高、視場大、分辨率高、畸變小、體積小、拍攝畫幅大、獲取圖像清晰 且成本低的特點，可用于無人機航拍光學(xué)成像系統(tǒng)。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種高像質(zhì)用于無人機航拍光學(xué)成像鏡頭，從物 側(cè)到像側(cè)依次包括前透鏡組、孔徑光闌、后透鏡組、濾光片和圖像采集元件。
[0006] 所述前透鏡組包括從物側(cè)到像側(cè)依次設(shè)置的第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第 四透鏡，所述第一透鏡為玻璃非球面透鏡，所述第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡為玻璃球面 透鏡，所述前透鏡組中各個透鏡朝向物側(cè)一面為凸面，且各個透鏡朝向像側(cè)一面為凹面，所 述第一透鏡和第二透鏡的光焦度為負(fù)值，所述第三透鏡和所述第四透鏡的光焦度為正值；
[0007] 所述后透鏡組包括從物側(cè)到像側(cè)依次設(shè)置的第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡和第 八透鏡，所述第五透鏡、第六透鏡和第七透鏡均為玻璃球面透鏡，所述第八透鏡為非球面玻 璃透鏡，所述第五透鏡、第七透鏡和第八透鏡的兩面均為凸面，所述第六透鏡朝向物側(cè)的一 面為凹面，且所述第六透鏡朝向像側(cè)的一面為凸面，所述第五透鏡與第六透鏡組合為膠合 透鏡，所述第五透鏡、第七透鏡和第八透鏡的光焦度均為正值，所述第六透鏡的光焦度為負(fù) 值；
[0008] 所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡和 第八透鏡的焦距分別為Π、f2、f3、f4、f5、f6、f7和f8,滿足：
[0009] 1<f2/fl<2. 5,
[0010] 4<f3/f4<6,
[0011] -12<f5/f6<-9,
[0012] 1 <f7/f8 < 2〇
[0013] 所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡和 第八透鏡的色散系數(shù)分別為vdlens1、vdlens2、vdlens3、vdlens4、vdlens5、vd lens6、vdlens7 和vdlens8,滿足：
[0014] 45 < (vd lens 1，vd lens 8) < 55，
[0015] vd lens2 >80，
[0016] vd lens6 <30,
[0017] 37 < (vd lens 3, vd lens4,vd lens 7) < 45〇
[0018] 所述第一透鏡的凸面和凹面均為雙曲線型非球面。
[0019] 所述第五透鏡和第六透鏡由折射率和阿貝數(shù)差異大的國產(chǎn)玻璃材料制成。
[0020] 所述第八透鏡朝向物側(cè)的凸面為橢圓形非球面，且所述第八透鏡朝向像側(cè)的凸面 為扁圓形非球面。
[0021] 所述第一透鏡與第二透鏡的間距為A1，所述第二透鏡與第三透鏡的間距為A2,所 述第三透鏡與第四透鏡的間距為A3,所述第四透鏡與孔徑光闌的間距為A4,所述孔徑光闌 與第五透鏡的間距為A5,所述第六透鏡與第七透鏡的間距為A6,所述第七透鏡與第八透鏡 的間距為A7,所述第八透鏡與濾光片的間距為A8,所述第一透鏡與濾光片的間距為TL，所 述鏡頭的總焦距為f，滿足：
[0022] A1/TL < 0· 2，
[0023] 0·1 <A1+A2+A3/TL<0·2, 5 <A4/A5 < 6，
[0024] 0. 08 <A6+A7+A8/TL< 0. 12
[0025] 0. 1 < f/TL < 0. 2〇
[0026] 所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡和 第八透鏡中心厚度分別為！'1、了2、了3、了4、了5、了6、了7和了8，滿足：
[0027] 2 <T5/T6 < 2. 5，
[0028]0.2 <T1+T2+T3+T4/TL<0.3,
[0029] 0· 25 < T5+T6+T7+T8/TL < 0· 35。
[0030]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種高像質(zhì)用于無人機航拍光學(xué)成像鏡頭，具有如下的 優(yōu)點：
[0031] 1、本發(fā)明鏡頭采用上述技術(shù)方案，鏡頭總焦距為3. 97mm，視場角為90°，使得鏡 頭的光學(xué)傳遞函數(shù)較大，在601p/mm時，全視場的MTF>0. 73,且整個視場的MTF曲線較集中， 因此，整個視場都具有較高的分辨率，整體像質(zhì)較好。
[0032] 2、本發(fā)明鏡頭采用上述技術(shù)方案，照度像面整體均勻，相對照度大于0.8、亮度高、 光圈數(shù)可達(dá)到F2. 8。
[0033] 3、本發(fā)明鏡頭采用上述技術(shù)方案，可以實現(xiàn)最大至90°的廣角攝像。
[0034] 4、為了校正像差，保證高清晰成像，后透鏡組采用了一膠合透鏡，即第五透鏡與第 六透鏡粘接為膠合透鏡，使得整個鏡頭的像差均比較小。
[0035] 5、本發(fā)明鏡頭中，第一透鏡和第八透鏡為非球面透鏡，有利于像差的校正，減小系 統(tǒng)的畸變，提高鏡頭的分辨率，使視場中心與邊緣都具有良好的分辨率。
[0036] 6、本發(fā)明鏡頭采用上述技術(shù)方案，通過合理配置組合，解決了大視場下難以實現(xiàn) 高分辨率和低畸變的難題，本發(fā)明鏡頭在最大視場時畸變僅為〇. 92%;同時，本發(fā)明鏡頭結(jié) 構(gòu)具有小型化和重量輕型化的特點。 【【附圖說明】】
[0037] 圖1是本發(fā)明鏡頭各個透鏡布置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038] 圖2是本發(fā)明實施例的傳遞函數(shù)曲線圖。
[0039] 圖3是本發(fā)明實施例的場曲曲線圖。
[0040] 圖4是本發(fā)明實施例的畸變曲線圖。
[0041] 圖5是本發(fā)明實施例的球差曲線圖。 【【具體實施方式】】
[0042] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述：
[0043] 如圖1所示，本發(fā)明一種高像質(zhì)用于無人機航拍光學(xué)成像鏡頭，從物側(cè)到像側(cè)依 次包括前透鏡組1、孔徑光闌2、后透鏡組3、濾光片4和圖像采集元件5。孔徑光闌2位于 鏡頭的中部，用于控制光線傳輸?shù)目讖?，使得成像畫面整體均勻、亮度高。后透鏡組3由四 枚透鏡組成，主要用于降低成像像差，提升像質(zhì)；本發(fā)明實施例中所述濾光片4采用IR濾光 片，圖像采集元件5為CMOS感光芯片，當(dāng)光線是從濾光片4進(jìn)入到圖像采集元件5,濾光片 4對圖像采集元件5有一定的保護(hù)作用，同時也過濾一部分雜散光線，使圖像像質(zhì)清晰、色 彩亮麗和銳利的同時具有良好的色彩還原性。
[0044] 所述前透鏡組1包括從物側(cè)到像側(cè)依次設(shè)置的第一透鏡11、第二透鏡12、第三透 鏡13和第四透鏡14,所述第一透鏡11為玻璃非球面透鏡，所述第二透鏡12、第三透鏡13 和第四透鏡14為玻璃球面透鏡，所述前透鏡組1中各個透鏡朝向物側(cè)一面為凸面，且各個 透鏡朝向像側(cè)一面為凹面，用于控制并減小光線在前透鏡組1中各個透鏡之間的折射變化 角度，控制成像像差并降低結(jié)構(gòu)性公差敏感度，所述第一透鏡11和第二透鏡12的光焦度為 負(fù)值，所述第三透鏡13和所述第四透鏡14的光焦度為正值。
[0045] 所述后透鏡組3包括從物側(cè)到像側(cè)依次設(shè)置的第五透鏡35、第六透鏡36、第七透 鏡37和第八透鏡38,所述第五透鏡35、第六透鏡36和第七透鏡37均為玻璃球面透鏡，所 述第八透鏡38為非球面玻璃透鏡，所述第五透鏡35、第七透鏡37和第八透鏡38的兩面均 為凸面，所述第六透鏡36朝向物側(cè)的一面為凹面，且所述第六透鏡36朝向像側(cè)的一面為凸 面，所述第五透鏡35與第六透鏡36組合為膠合透鏡，所述第五透鏡35、第七透鏡37和第八 透鏡的光焦度均為正值，所述第六透鏡36的光焦度為負(fù)值。
[0046] 所述第七透鏡37的兩面均為凸面，且光焦度均為正值，主要用于減小光線在像面 上的主光線入射角，并減小成像像差。
[0047] 所述第一透鏡11、第二透鏡12、第三透鏡13、第四透鏡14、第五透鏡35、第六透鏡 36、第七透鏡37和第八透鏡38的焦距分別為fl、f2、f3、f4、f5、f6、f7和f8,滿足：
[0048] 1 < f2/fl < 2. 5,
[0049] 4 <f3/f4 < 6,
[0050] -12 <f5/f6 <-9,