專(zhuān)利名稱(chēng)：大視場(chǎng)航拍數(shù)碼相機(jī)鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種航拍數(shù)碼相機(jī)鏡頭，特別涉及一種體積小、重量輕的大視場(chǎng)航拍數(shù)碼相機(jī)鏡頭，主要用于大范圍的目標(biāo)定位及城市巡邏。
背景技術(shù)：
航拍數(shù)碼相機(jī)因其覆蓋范圍大，分辨率高等突出優(yōu)點(diǎn)已成為人員搜救,災(zāi)情勘測(cè)，目標(biāo)定位以及城市巡邏的重要設(shè)備。不僅可以在短時(shí)間內(nèi)同時(shí)發(fā)現(xiàn)多個(gè)目標(biāo)，向各級(jí)指揮人員提供實(shí)時(shí)的數(shù)字圖像信息，而且還可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤識(shí)別，在現(xiàn)代的人員搜救，災(zāi)情勘測(cè)和城市安全中發(fā)揮著越來(lái)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(kāi)發(fā)出了帶微透鏡陣列的CXD芯片，可將絕對(duì)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(duì)選擇微透鏡陣列的CCD時(shí)就必須考慮入射角度問(wèn)題，鏡頭必須選用像方遠(yuǎn)心光路，以提高數(shù)碼相機(jī)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(jī)受限于重量和體積，導(dǎo)致觀測(cè)視場(chǎng)較小，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的探測(cè)能力。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有航拍數(shù)碼相機(jī)受限于重量和體積，導(dǎo)致觀測(cè)視場(chǎng)較小，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的探測(cè)能力等技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種大視場(chǎng)航拍數(shù)碼相機(jī)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(wú)法與先進(jìn)的帶微透鏡陣列的大靶面CXD芯片適配的問(wèn)題，并且具有大視場(chǎng)、大孔徑、高分辨率、體積小、重量輕等特點(diǎn)，適用于大范圍的目標(biāo)定位及城市巡邏。本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于一種大視場(chǎng)航拍數(shù)碼相機(jī)鏡頭，包括光學(xué)鏡頭、可變光欄A、電子快門(mén)C及控制部分,其特征在于所述光學(xué)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(mén)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(mén)C及后組D。進(jìn)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(fù)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(fù)月牙透鏡D-5。進(jìn)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(fù)月牙透鏡B-3密接的第一膠合組之間的空氣間隔是
O.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O. 2mm ;雙凸透鏡D-3與雙凸透鏡D-4之間的空氣間隔是O. 2mm，雙凸透鏡D-4與負(fù)月牙透鏡D-5之間的空氣間隔是16. 3mm。[0008]進(jìn)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(dòng)釘3和光欄定釘4，所述光欄座I與光欄片2通過(guò)光欄定釘4實(shí)現(xiàn)固定連接，所述光欄動(dòng)釘3與安裝在光欄座內(nèi)的光欄動(dòng)環(huán)5相連，所述光欄動(dòng)環(huán)5通過(guò)設(shè)于前端的光欄動(dòng)環(huán)壓圈6與光欄座I固定，光欄動(dòng)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(dòng)環(huán)5固定連接，光欄拔釘?shù)牧硪欢祟^穿過(guò)光欄座I與光欄調(diào)節(jié)環(huán)8實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，所述光欄調(diào)節(jié)環(huán)8通過(guò)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(jī)架10,電機(jī)11安裝在所述光欄電機(jī)架10上,所述電機(jī)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(dòng),所述電機(jī)輸出齒輪12的另一側(cè)與電位器齒輪13哨合傳動(dòng),所述電位器齒輪13與一電位器14 同軸連接。進(jìn)一步地，大視場(chǎng)航拍數(shù)碼相機(jī)鏡頭的外殼15與相機(jī)16采用法蘭連接，所述相機(jī)16與機(jī)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(guò)固定螺釘20與所述機(jī)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(diǎn)(1)為了適應(yīng)航拍的特殊用途，因此在滿足高斯光學(xué)和提高光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)的前提下，盡量?jī)?yōu)化結(jié)構(gòu)，減小鏡頭的重量和體積；(2)對(duì)應(yīng)于微透鏡陣列CXD對(duì)光線小入射角的特殊要求在光學(xué)設(shè)計(jì)中采用遠(yuǎn)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(wú)窮遠(yuǎn)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CXD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O度，相對(duì)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(jī)鏡頭為了能夠方便安裝可變光欄及電子快門(mén)，同時(shí)考慮到整體的外型尺寸要求，所以電子快門(mén)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(jī)械電子快門(mén)，并且加大孔徑光欄處的空氣間隔，以滿足放置機(jī)械電子快門(mén)的要求；將可變光欄設(shè)置在鏡頭前端的光學(xué)結(jié)構(gòu)雖然不具有完全對(duì)稱(chēng)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(xué)結(jié)構(gòu)前組與后組鏡片對(duì)稱(chēng)的特性，有利于像差的校正，提高鏡頭分辨率，使視場(chǎng)中心與邊緣都具有良好的分辨率。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)造示意圖。圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例光學(xué)成像質(zhì)量評(píng)價(jià)傳遞函數(shù)圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的外形接口示意圖。圖4為圖3的側(cè)視圖。圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的光束走向示意圖。圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例的電子快門(mén)結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例的光欄結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的闡述。參考圖1，一種大視場(chǎng)航拍數(shù)碼相機(jī)鏡頭，包括光學(xué)鏡頭、可變光欄A、電子快門(mén)C及控制部分，其特征在于所述光學(xué)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(mén)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(mén)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(fù)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(fù)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_1和由正月牙透鏡B-2和負(fù)月牙透鏡B-3密接的第一膠合組之間的空氣間隔是O. 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O. 2mm ;雙凸透鏡D-3與雙凸透鏡D-4之間的空氣間隔是O. 2mm，雙凸透鏡D-4與負(fù)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(biāo)I、焦距f' =45 mm2、光圈F2.79 F163、視場(chǎng)角45 ° X31 ° (對(duì)角線視場(chǎng)54 ° )4、波段λ O =0. 589 μ m,在 O. 4μ m O. 8 μ m 復(fù)消色差5、最大畸變=0.77%6、白光透過(guò)率>88%7、光學(xué)總長(zhǎng)< 73 mm8、傳遞函數(shù)特征頻率561p/mm時(shí)，參考圖2，O視場(chǎng)MTF=61%，O. 7視場(chǎng)MTF=47%10鏡頭的總長(zhǎng)不大于82. 5mm11 CCD 有效面積 37. 25X25. 7mm12 工作溫度-40°C + 600C13 存貯溫度-55°C + 65 V14 振動(dòng)1 500Hz，功率密度譜 W=O. Olg /Hz15沖擊15g,半正弦波形11ms。如圖3及圖4所示，鏡頭總長(zhǎng)81. 5mm，加上相機(jī)長(zhǎng)度為133mm，鏡頭的大小在67mmX67mm的相機(jī)尺寸范圍內(nèi)，為了承受機(jī)載振動(dòng)和沖擊要求，大視場(chǎng)航拍數(shù)碼相機(jī)鏡頭的外殼15與相機(jī)16米用法蘭連接,并且灌封為一整體,相機(jī)與機(jī)載底板聯(lián)接所述相機(jī)16與機(jī)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(guò)固定螺釘20與所述機(jī)載底板17連接，這樣使鏡頭和相機(jī)、機(jī)載底板聯(lián)為一體，可以降低鏡頭和相機(jī)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(yuǎn)心光路，鏡頭出射光線高度大于Φ 42mm,按常規(guī)把快門(mén)設(shè)計(jì)在鏡頭與CCD之間，則快門(mén)的孔徑必須大于Φ 42mm,則快門(mén)的外徑大于Φ 110mm，體積太大，不能滿足使用要求，若把快門(mén)放在鏡頭的前面入瞳處，鏡頭的入瞳為17mm，則快門(mén)的外徑約為65mm，鏡頭的外形還是偏大，不能滿足客戶要求，無(wú)法裝入機(jī)箱內(nèi)。通過(guò)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Φ 11_，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(mén)提供足夠的空間，經(jīng)與光學(xué)設(shè)計(jì)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(jì)電子快門(mén)，電子快門(mén)的孔徑設(shè)計(jì)為12mm,外徑為33mm,連接部分為Φ42ι πι,電子快門(mén)的控制部分高度為R28mm，如圖6所示，這樣設(shè)計(jì)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(dòng)釘3和光欄定釘4，所述光欄座I與光欄片2通過(guò)光欄定釘4實(shí)現(xiàn)固定連接，所述光欄動(dòng)釘3與安裝在光欄座內(nèi)的光欄動(dòng)環(huán)5相連，所述光欄動(dòng)環(huán)5通過(guò)設(shè)于前端的光欄動(dòng)環(huán)壓圈6與光欄座I固定，光欄動(dòng)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(dòng)環(huán)5固定連接，光欄拔釘?shù)牧硪欢祟^穿過(guò)光欄座I與光欄調(diào)節(jié)環(huán)8實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，所述光欄調(diào)節(jié)環(huán)8通過(guò)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(jī)架10,電機(jī)11安裝在所述光欄電機(jī)架10上,所述電機(jī)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(dòng),所述電機(jī)輸出齒輪12的另一側(cè)與電位器齒輪13哨合傳動(dòng),所述電位器齒輪13與一電位器14同軸連接。當(dāng)電機(jī)做正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)電機(jī)輸出齒輪嚙合帶動(dòng)光欄調(diào)節(jié)環(huán)作正反向轉(zhuǎn)動(dòng)，并且通過(guò)光欄拔釘?shù)穆?lián)動(dòng)帶動(dòng)光欄動(dòng)環(huán)正反向運(yùn)動(dòng)，光欄動(dòng)環(huán)正反向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)光欄片上的動(dòng)釘在光欄動(dòng)環(huán)上的動(dòng)環(huán)槽中作直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)的圓心點(diǎn)；這樣光欄片在光欄動(dòng)環(huán)的作用下，通過(guò)光欄動(dòng)釘使光欄片作開(kāi)合運(yùn)動(dòng)，從而調(diào)整鏡頭孔徑光欄的大小，電機(jī)輸出齒輪與光欄動(dòng)環(huán)哨合的同時(shí)與電位器上的電位器齒輪嚙合，從而帶動(dòng)電位器旋轉(zhuǎn)，使電位器的阻值發(fā)生變化，作為光欄開(kāi)合大小的反饋信號(hào)反饋給系統(tǒng)。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。
權(quán)利要求1.一種大視場(chǎng)航拍數(shù)碼相機(jī)鏡頭，包括光學(xué)鏡頭、可變光欄(A)、電子快門(mén)(C)及控制部分，其特征在于所述光學(xué)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(mén)(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(mén)(C)及后組⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大視場(chǎng)航拍數(shù)碼相機(jī)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(fù)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(fù)月牙透鏡(D-5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大視場(chǎng)航拍數(shù)碼相機(jī)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(fù)月牙透鏡(B-3)密接的第一膠合組之間的空氣間隔是O. 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O. 2mm ；雙凸透鏡(D-3 )與雙凸透鏡(D-4 )之間的空氣間隔是O. 2mm，雙凸透鏡(D-4 )與負(fù)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(chǎng)航拍數(shù)碼相機(jī)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(dòng)釘(3)和光欄定釘(4)，所述光欄座(I)與光欄片(2)通過(guò)光欄定釘(4)實(shí)現(xiàn)固定連接，所述光欄動(dòng)釘(3)與安裝在光欄座內(nèi)的光欄動(dòng)環(huán)(5)相連，所述光欄動(dòng)環(huán)(5 )通過(guò)設(shè)于前端的光欄動(dòng)環(huán)壓圈(6 )與光欄座(I)固定，光欄動(dòng)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(dòng)環(huán)(5)固定連接，光欄拔釘?shù)牧硪欢祟^穿過(guò)光欄座(I)與光欄調(diào)節(jié)環(huán)(8)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，所述光欄調(diào)節(jié)環(huán)(8)通過(guò)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(jī)架(10)，電機(jī)(11)安裝在所述光欄電機(jī)架(10)上,所述電機(jī)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(dòng)，所述電機(jī)輸出齒輪(12)的另一側(cè)與電位器齒輪(13)哨合傳動(dòng),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(chǎng)航拍數(shù)碼相機(jī)鏡頭，其特征在于大視場(chǎng)航拍數(shù)碼相機(jī)鏡頭的外殼(15)與相機(jī)(16)采用法蘭連接，所述相機(jī)(16)與機(jī)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(guò)固定螺釘(20 )與所述機(jī)載底板(17 )連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種大視場(chǎng)航拍數(shù)碼相機(jī)鏡頭，包括光學(xué)鏡頭、可變光欄(A)、電子快門(mén)(C)及控制部分，其特征在于所述光學(xué)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(mén)(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(mén)(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(wú)法與先進(jìn)的帶微透鏡陣列的大靶面CCD芯片適配的問(wèn)題，并且具有大視場(chǎng)、大孔徑、高分辨率、體積小、重量輕等特點(diǎn)適用于大范圍的目標(biāo)定位及城市巡邏。
文檔編號(hào)G02B13/00GK202693896SQ201220320849
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者肖維軍, 林春生, 劉輝 申請(qǐng)人:福建福光數(shù)碼科技有限公司