專利名稱：大視場航拍數(shù)碼相機鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種航拍數(shù)碼相機鏡頭，特別涉及一種體積小、重量輕的大視場航拍數(shù)碼相機鏡頭，主要用于大范圍的目標定位及城市巡邏。
背景技術(shù)：
航拍數(shù)碼相機因其覆蓋范圍大，分辨率高等突出優(yōu)點已成為人員搜救,災(zāi)情勘測，目標定位以及城市巡邏的重要設(shè)備。不僅可以在短時間內(nèi)同時發(fā)現(xiàn)多個目標，向各級指揮人員提供實時的數(shù)字圖像信息，而且還可以對目標進行跟蹤識別，在現(xiàn)代的人員搜救，災(zāi)情勘測和城市安全中發(fā)揮著越來越大的作用。隨著CXD芯片制造技術(shù)的不斷發(fā)展，為了提高芯片的靈敏度和量子效率，CXD芯片的制造廠商開發(fā)出了帶微透鏡陣列的CXD芯片，可將絕對量子效率的峰值由普通芯片的16%提高到50%。微透鏡陣列的引入大大提高了 CCD芯片的靈敏度，但是微透鏡陣列量子效率受光線的入射角影響很大，隨著水平方向入射角的增加，量子效率下降迅速。因此，對選擇微透鏡陣列的CCD時就必須考慮入射角度問題，鏡頭必須選用像方遠心光路，以提高數(shù)碼相機的量子效率和像面照度的均勻性，而現(xiàn)有航拍數(shù)碼相機受限于重量和體積，導致觀測視場較小，嚴重影響系統(tǒng)的探測能力。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有航拍數(shù)碼相機受限于重量和體積，導致觀測視場較小，嚴重影響系統(tǒng)的探測能力等技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種大視場航拍數(shù)碼相機鏡頭，該鏡頭解決了普通鏡頭因量子效率低和像面照度不均勻無法與先進的帶微透鏡陣列的大靶面CCD芯片適配的問題，并且具有大視場、大孔徑、高分辨率、體積小、重量輕等特點，適用于大范圍的目標定位及城市巡邏。本發(fā)明的技術(shù)方案在于一種大視場航拍數(shù)碼相機鏡頭，包括光學鏡頭、可變光欄A、電子快門C及控制部分，其特征在于所述光學鏡頭中沿光線自左向右入射方向分別設(shè)有光焦度為正的前組B和光焦度為正的后組D，所述可變光欄A設(shè)于前組B的左側(cè)，所述電子快門C設(shè)于前組B及后組D之間，即沿光線的入射方向依次設(shè)有可變光欄A、前組B、電子快門C及后組D。進一步地，所述前組B中依次設(shè)有正月牙透鏡B-I及由正月牙透鏡B-2和負月牙透鏡B-3密接的第一膠合組，所述光焦度為正的后組D中依次設(shè)有由雙凹透鏡D-I和雙凸透鏡D-2密接的第二膠合組，雙凸透鏡D-3，雙凸透鏡D-4及負月牙透鏡D-5。進一步地，所述前組B和后組D之間的空氣間隔是16. Omm ;所述前組B中的正月牙透鏡B-I和由正月牙透鏡B-2和負月牙透鏡B-3密接的第一膠合組之間的空氣間隔是
0.4mm ;所述后組由雙凹透鏡D-IO和雙凸透鏡D-2密接的第二膠合組與雙凸透鏡D-3之間的空氣間隔是0. 2mm ;雙凸透鏡D-3與雙凸透鏡D-4之間的空氣間隔是0. 2mm，雙凸透鏡D-4與負月牙透鏡D-5之間的空氣間隔是16. 3mm。、
進一步地，所述可變光欄包括與前組B固定連接的光欄座I和安裝在光欄座I內(nèi)的光欄片2，所述光欄片I的前后側(cè)分別鉚接有光欄動釘3和光欄定釘4，所述光欄座I與光欄片2通過光欄定釘4實現(xiàn)固定連接，所述光欄動釘3與安裝在光欄座內(nèi)的光欄動環(huán)5相連，所述光欄動環(huán)5通過設(shè)于前端的光欄動環(huán)壓圈6與光欄座I固定，光欄動環(huán)5上設(shè)有光欄拔釘7，所述光欄拔釘?shù)囊欢祟^與光欄動環(huán)5固定連接，光欄拔釘?shù)牧硪欢祟^穿過光欄座I與光欄調(diào)節(jié)環(huán)8實現(xiàn)聯(lián)動，所述光欄調(diào)節(jié)環(huán)8通過設(shè)于前端的光欄調(diào)節(jié)環(huán)壓圈9與光欄座I固定，所述光欄座的外周部 上還安裝有光欄電機架10,電機11安裝在所述光欄電機架10上,所述電機輸出齒輪12的一側(cè)與光欄調(diào)節(jié)環(huán)8外周部的齒輪哨合傳動,所述電機輸出齒輪12的另一側(cè)與電位器齒輪13哨合傳動,所述電位器齒輪13與一電位器14同軸連接。進一步地，大視場航拍數(shù)碼相機鏡頭的外殼15與相機16采用法蘭連接，所述相機16與機載底板17連接，所述外殼15的前端部設(shè)有一輔助支承架18，所述輔助支承架18的底板19通過固定螺釘20與所述機載底板17連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)為了適應(yīng)航拍的特殊用途，因此在滿足高斯光學和提高光學系統(tǒng)像質(zhì)的前提下，盡量優(yōu)化結(jié)構(gòu)，減小鏡頭的重量和體積；
(2)對應(yīng)于微透鏡陣列CCD對光線小入射角的特殊要求在光學設(shè)計中采用遠心光路，參考圖I及圖5，本發(fā)明鏡頭把孔徑光欄安置在鏡頭的前焦面上，出瞳位于無窮遠處，出射主光線平行于光軸，因此最后一片鏡片的通光口徑與C⑶芯片最大的通光尺寸相近，光線也幾乎垂直于CXD芯片入射，入射角度接近0度，相對量子效率接近100%，因而像面照度只受本發(fā)明鏡頭漸暈的影響，大大優(yōu)于現(xiàn)有普通的鏡頭像面照度的均勻性；
(3)航拍數(shù)碼相機鏡頭為了能夠方便安裝可變光欄及電子快門，同時考慮到整體的外型尺寸要求，所以電子快門的尺寸應(yīng)盡可能小，因此只有將可變光欄前置，而在鏡頭光線束最小的孔徑光欄處放置機械電子快門，并且加大孔徑光欄處的空氣間隔，以滿足放置機械電子快門的要求；將可變光欄設(shè)置在鏡頭前端的光學結(jié)構(gòu)雖然不具有完全對稱性，但是本發(fā)明鏡頭仍然采用雙高斯結(jié)構(gòu)作為雛形，利用雙高斯光學結(jié)構(gòu)前組與后組鏡片對稱的特性，有利于像差的校正，提聞鏡頭分辨率，使視場中心與邊緣都具有良好的分辨率。


圖I為本發(fā)明實施例光學系統(tǒng)的構(gòu)造示意圖。圖2為本發(fā)明實施例光學成像質(zhì)量評價傳遞函數(shù)圖。圖3為本發(fā)明實施例的外形接口示意圖。圖4為圖3的側(cè)視圖。圖5為本發(fā)明實施例的光束走向示意圖。圖6為本發(fā)明實施例的電子快門結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明實施例的光欄結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的闡述。參考圖1，一種大視場航拍數(shù)碼相機鏡頭，包括光學鏡頭、可變光欄A、電子快門C及控制部分，其特征在于所述光學鏡頭中沿光線自左向右入射方向分別設(shè)有光焦度為正的前組B和光焦度為正的后組D，所述可變光欄A設(shè)于前組B的左側(cè)，所述電子快門C設(shè)于前組B及后組D之間，即沿光線的入射方向依次設(shè)有可變光欄A、前組B、電子快門C及后組D0所述前組B中依次設(shè)有正月牙透鏡B-I及由正月牙透鏡B-2和負月牙透鏡B-3密接的第一膠合組，所述光焦度為正的后組D中依次設(shè)有由雙凹透鏡D-I和雙凸透鏡D-2密接的第二膠合組，雙凸透鏡D-3，雙凸透鏡D-4及 負月牙透鏡D-5。所述前組B和后組D之間的空氣間隔是16. Omm ;所述前組B中的正月牙透鏡B-I和由正月牙透鏡B-2和負月牙透鏡B-3密接的第一膠合組之間的空氣間隔是0. 4mm ;所述后組由雙凹透鏡D-IO和雙凸透鏡D-2密接的第二膠合組與雙凸透鏡D-3之間的空氣間隔是0. 2mm ;雙凸透鏡D-3與雙凸透鏡D-4之間的空氣間隔是0. 2mm，雙凸透鏡D-4與負月牙透鏡D-5之間的空氣間隔是16. 3mm。由上述所述系統(tǒng)構(gòu)成如下的技術(shù)指標
1、焦距f'=45 mm
2、光圈:F2.79 F16
3、視場角45° X31 ° (對角線視場54 ° )
4、波段XO=0. 589 u m,在0. 4 u m 0. 8 u m復消色差
5、最大畸變=0.77%
6、白光透過率>88%
7、光學總長<73 mm
8、傳遞函數(shù)特征頻率561p/mm時，參考圖2，0視場MTF=61%，0.7視場MTF=47%
10鏡頭的總長不大于82. 5mm
11 CCD 有效面積 37. 25X25. 7mm
12工作溫度-40°C + 600C
13存貯溫度-55°C + 65 0C
14振動1 500Hz，功率密度譜W=O. Olg /Hz
15沖擊15g,半正弦波形11ms。如圖3及圖4所示，鏡頭總長81. 5mm，加上相機長度為133mm，鏡頭的大小在67mmX67mm的相機尺寸范圍內(nèi)，為了承受機載振動和沖擊要求，大視場航拍數(shù)碼相機鏡頭的外殼15與相機16米用法蘭連接,并且灌封為一整體,相機與機載底板聯(lián)接所述相機16與機載底板17連接，所述外殼15的前端部設(shè)有一輔助支承架18，所述輔助支承架18的底板19通過固定螺釘20與所述機載底板17連接，這樣使鏡頭和相機、機載底板聯(lián)為一體，可以降低鏡頭和相機的固有頻率從而提高鏡頭的抗振性能。所述的鏡頭需適配帶微透鏡陣列的(XD，因此要求鏡頭采用遠心光路，鏡頭出射光線高度大于$ 42mm,按常規(guī)把快門設(shè)計在鏡頭與CCD之間，則快門的孔徑必須大于$ 42mm,則快門的外徑大于0110mm，體積太大，不能滿足使用要求，若把快門放在鏡頭的前面入瞳處，鏡頭的入瞳為17mm，則快門的外徑約為65mm，鏡頭的外形還是偏大，不能滿足客戶要求，無法裝入機箱內(nèi)。通過分析如圖5所示的光路走向，得到本鏡頭的光束在孔徑光欄處最小，光線束約為Cj511_，并且孔徑光欄處鏡頭的前后組間隔約為11_，可以為電子快門提供足夠的空間，經(jīng)與光學設(shè)計協(xié)調(diào)，把鏡頭的孔徑光欄改為前光欄，鏡頭的前后組之間設(shè)計電子快門，電子快門的孔徑設(shè)計為12mm,外徑為33mm,連接部分為4>42mm,電子快門的控制部分高度為R28mm，如圖6所示，這樣設(shè)計后的鏡頭的外型接口如圖3所示，可以滿足客戶要求鏡頭外型尺寸體積小的要求。如圖7所示，所述可變光欄包括與前組B固定連接的光欄座I和安裝在光欄座I內(nèi)的光欄片2，所述光欄片I的前后側(cè)分別鉚接有光欄動釘3和光欄定釘4，所述光欄座I與光欄片2通過光欄定釘4實現(xiàn)固定連接，所述光欄動釘3與安裝在光欄座內(nèi)的光欄動環(huán)5相連，所述光欄動環(huán)5通過設(shè)于前端的光欄動環(huán)壓圈6與光欄座I固定，光欄動環(huán)5上設(shè)有光欄拔釘7，所述光欄拔釘?shù)囊欢祟^與光欄動環(huán)5固定連接，光欄拔釘?shù)牧硪欢祟^穿過光欄座I與光欄調(diào)節(jié)環(huán)8實現(xiàn)聯(lián)動，所述光欄調(diào)節(jié)環(huán)8通過設(shè)于前端的光欄調(diào)節(jié)環(huán)壓圈9與光欄座I固定，所述光欄座的外周部上還安裝有光欄電機架10,電機11安裝在所述光欄電機架10上,所述電機輸出齒輪12的一側(cè)與光欄調(diào)節(jié)環(huán)8外周部的齒輪哨合傳動,所述電機輸出齒輪12的另一側(cè)與電位器齒輪13哨合傳動,所述電位器齒輪13與一電位器14同軸 連接。當電機做正反轉(zhuǎn)運動時，通過電機輸出齒輪嚙合帶動光欄調(diào)節(jié)環(huán)作正反向轉(zhuǎn)動，并且通過光欄拔釘?shù)穆?lián)動帶動光欄動環(huán)正反向運動，光欄動環(huán)正反向旋轉(zhuǎn)帶動光欄片上的動釘在光欄動環(huán)上的動環(huán)槽中作直線運動，而光欄片上的定釘安裝在光欄座的鉚釘孔中，作為光欄片轉(zhuǎn)動的圓心點；這樣光欄片在光欄動環(huán)的作用下，通過光欄動釘使光欄片作開合運動，從而調(diào)整鏡頭孔徑光欄的大小，電機輸出齒輪與光欄動環(huán)哨合的同時與電位器上的電位器齒輪嚙合，從而帶動電位器旋轉(zhuǎn)，使電位器的阻值發(fā)生變化，作為光欄開合大小的反饋信號反饋給系統(tǒng)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種大視場航拍數(shù)碼相機鏡頭，包括光學鏡頭、可變光欄(A)、電子快門(C)及控制部分，其特征在于所述光學鏡頭中沿光線自左向右入射方向分別設(shè)有光焦度為正的前組(B)和光焦度為正的后組(D)，所述可變光欄(A)設(shè)于前組(B)的左側(cè)，所述電子快門(C)設(shè)于前組(B)及后組(D)之間，即沿光線的入射方向依次設(shè)有可變光欄(A)、前組(B)、電子快門(C)及后組⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大視場航拍數(shù)碼相機鏡頭，其特征在于所述前組(B)中依次設(shè)有正月牙透鏡(B-I)及由正月牙透鏡(B-2)和負月牙透鏡(B-3)密接的第一膠合組，所述光焦度為正的后組⑶中依次設(shè)有由雙凹透鏡(D-I)和雙凸透鏡(D-2)密接的第二膠合組，雙凸透鏡(D-3)，雙凸透鏡(D-4)及負月牙透鏡(D-5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大視場航拍數(shù)碼相機鏡頭，其特征在于所述前組(B)和后組⑶之間的空氣間隔是16. Omm;所述前組⑶中的正月牙透鏡(B-I)和由正月牙透鏡(B-2)和負月牙透鏡(B-3)密接的第一膠合組之間的空氣間隔是0. 4mm ;所述后組由雙凹透鏡(D-10和雙凸透鏡(D-2)密接的第二膠合組與雙凸透鏡(D-3)之間的空氣間隔是0. 2mm ；雙凸透鏡(D-3 )與雙凸透鏡(D-4 )之間的空氣間隔是0. 2mm，雙凸透鏡(D-4 )與負月牙透鏡(D-5)之間的空氣間隔是16. 3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大視場航拍數(shù)碼相機鏡頭，其特征在于所述可變光欄包括與前組(B)固定連接的光欄座(I)和安裝在光欄座(I)內(nèi)的光欄片(2)，所述光欄片(I)的前后側(cè)分別鉚接有光欄動釘(3)和光欄定釘(4)，所述光欄座(I)與光欄片(2)通過光欄定釘(4)實現(xiàn)固定連接，所述光欄動釘(3)與安裝在光欄座內(nèi)的光欄動環(huán)(5)相連，所述光欄動環(huán)(5 )通過設(shè)于前端的光欄動環(huán)壓圈(6 )與光欄座(I)固定，光欄動環(huán)(5 )上設(shè)有光欄拔釘(7)，所述光欄拔釘?shù)囊欢祟^與光欄動環(huán)(5)固定連接，光欄拔釘?shù)牧硪欢祟^穿過光欄座(I)與光欄調(diào)節(jié)環(huán)(8)實現(xiàn)聯(lián)動，所述光欄調(diào)節(jié)環(huán)(8)通過設(shè)于前端的光欄調(diào)節(jié)環(huán)壓圈(9)與光欄座(I)固定，所述光欄座的外周部上還安裝有光欄電機架(10)，電機(11)安裝在所述光欄電機架(10)上,所述電機輸出齒輪(12)的一側(cè)與光欄調(diào)節(jié)環(huán)(8)外周部的齒輪哨合傳動，所述電機輸出齒輪(12)的另一側(cè)與電位器齒輪(13)哨合傳動,所述電位器齒輪(13)與一電位器(14)同軸連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大視場航拍數(shù)碼相機鏡頭，其特征在于大視場航拍數(shù)碼相機鏡頭的外殼(15)與相機(16)采用法蘭連接，所述相機(16)與機載底板(17)連接，所述外殼(15)的前端部設(shè)有一輔助支承架(18)，所述輔助支承架(18)的底板(19)通過固定螺釘(20 )與所述機載底板(17 )連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大視場航拍數(shù)碼相機鏡頭，包括光學鏡頭、可變光欄(A)、電子快門(C)及控制部分，其特征在于所述光學鏡頭中沿光線自左向右入射方向分別設(shè)有光焦度為正的前組(B)和光焦度為正的后組(D)，所述可變光欄(A)設(shè)于前組(B)的左側(cè)，所述電子快門(C)設(shè)于前組(B)及后組(D)之間，即沿光線的入射方向依次設(shè)有可變光欄(A)、前組(B)、電子快門(C)及后組(D)，該鏡頭解決了普通鏡頭因量子效率低和像面照度不均勻無法與先進的帶微透鏡陣列的大靶面CCD芯片適配的問題，并且具有大視場、大孔徑、高分辨率、體積小、重量輕等特點適用于大范圍的目標定位及城市巡邏。
文檔編號G02B13/18GK102736220SQ20121022961
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者劉輝, 林春生, 肖維軍 申請人:福建福光數(shù)碼科技有限公司