一种低畸变轻巧高清镜头及其成像方法与流程

本发明涉及一种低畸变轻巧高清镜头及其成像方法。

背景技术：

我国空间光学遥感技术从航空遥感发展到以人造卫星、宇宙飞船和航天飞机为运载工具的航天遥感，在地球资源勘探、灾害预防、军事勘察等领域中发挥着重要的作用。遥感技术获取资料的形式成像方式指摄影和扫描方式。其中光学部件必须满足一定分条件，是不可或缺的重要组成部分。

目前多数短焦镜头存在重量较大，畸变较大，视场分辨率低等不足，镜头的设计不仅要考虑降低运载成本更要保证成像效果。

技术实现要素：

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种结构简单的低畸变轻巧高清镜头及其成像方法。

本发明的技术方案是，一种低畸变轻巧高清镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左到右入射方向依次设置有正月牙透镜a、负透镜b、负透镜c、双凸透镜d、负透镜e、双凸透镜f、双凸透镜g、负透镜h、双凸透镜i。

进一步的，所述正月牙透镜a与负透镜b之间的空气间隔为0.08mm，负透镜b与负透镜c之间的空气间隔为1.06mm，负透镜c与双凸透镜d之间的空气间隔为0.51mm，双凸透镜d与负透镜e之间的空气间隔为0.12mm，负透镜e与双凸透镜f之间的空气间隔为0.12mm，双凸透镜f与双凸透镜g之间的空气间隔为0.08mm，双凸透镜g与负透镜h之间的空气间隔为0.08mm，负透镜h与双凸透镜i之间的空气间隔为0.21mm。

进一步的，所述镜头的机械结构包括主镜筒，主镜筒内部沿光线从左到右入射方向依次设置有正月牙透镜a、负透镜b、负透镜c、双凸透镜d、负透镜e、双凸透镜f、双凸透镜g、负透镜h、双凸透镜i；主镜筒前端的外螺纹螺接有前保护镜盖，前保护镜盖前端的外螺纹螺接有前保护片压圈，前保护片压圈与前保护镜盖之间设有前保护片；正月牙透镜a前端设有前压圈；所述正月牙透镜a与负透镜b之间设有ab隔圈，所述双凸透镜d与负透镜e之间设有de隔圈，所述双凸透镜f与双凸透镜g之间设有fg隔圈，所述双凸透镜g与负透镜h之间设有gh隔圈；后镜盖安装于主镜筒后端，可实现对镜头的整体保护。

一种低畸变轻巧高清镜头的成像方法，按以下步骤进行：光线自左向右依次经正月牙透镜a、负透镜b、负透镜c、双凸透镜d、负透镜e、双凸透镜f、双凸透镜g、负透镜h、双凸透镜i后成像。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：具有低成本、低功耗、高性能、紧凑型、宽温度适用范围的优点，可实现对空间目标高分辨率、低畸变率成像。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为本发明实施例光学系统示意图。

图2为本发明实施畸变图。

图3为本发明实施20℃特征频率图。

图4为本发明实施-50℃特征频率图。

图5为本发明实施+90℃特征频率图。

图6为本发明实施例机械装配总图。

图中：a正月牙透镜a、b负透镜b、c负透镜c、d双凸透镜d、e负透镜e、f双凸透镜f、g双凸透镜g、h负透镜h、i双凸透镜i。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1～6所示，一种低畸变轻巧高清镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左到右入射方向依次设置有正月牙透镜a、负透镜b、负透镜c、双凸透镜d、负透镜e、双凸透镜f、双凸透镜g、负透镜h、双凸透镜i。

在本实施例中，所述正月牙透镜a与负透镜b之间的空气间隔为0.08mm，负透镜b与负透镜c之间的空气间隔为1.06mm，负透镜c与双凸透镜d之间的空气间隔为0.51mm，双凸透镜d与负透镜e之间的空气间隔为0.12mm，负透镜e与双凸透镜f之间的空气间隔为0.12mm，双凸透镜f与双凸透镜g之间的空气间隔为0.08mm，双凸透镜g与负透镜h之间的空气间隔为0.08mm，负透镜h与双凸透镜i之间的空气间隔为0.21mm。

在本实施例中，所述镜头的机械结构包括主镜筒1，主镜筒内部沿光线从左到右入射方向依次设置有正月牙透镜a、负透镜b、负透镜c、双凸透镜d、负透镜e、双凸透镜f、双凸透镜g、负透镜h、双凸透镜i；主镜筒前端的外螺纹螺接有前保护镜盖2，前保护镜盖前端的外螺纹螺接有前保护片压圈3，前保护片压圈与前保护镜盖之间设有前保护片4；正月牙透镜a前端设有前压圈5；所述正月牙透镜a与负透镜b之间设有ab隔圈6，所述双凸透镜d与负透镜e之间设有de隔圈7，所述双凸透镜f与双凸透镜g之间设有fg隔圈8，所述双凸透镜g与负透镜h之间设有gh隔圈9；后镜盖10安装于主镜筒后端，可实现对镜头的整体保护，结构紧凑，轻巧，总长小于17mm，光学系统总重：7.1g；光学结构具有广角特征、体积小、分辨率高，且保证-50°~+90°分辨率不变；具有紧凑型、低畸变率成像的特点，光学系统可适用于分离测量传感器。镜头有高性能、紧凑型、宽温度适用范围，具有低成本、低功耗，可实现对空间目标清晰成像的功能镜头进行无热化设计，在无-50℃~90℃工作环境下，成像质量良好，实现宽温度适宜范围。

一种低畸变轻巧高清镜头的成像方法，按以下步骤进行：光线自左向右依次经正月牙透镜a、负透镜b、负透镜c、双凸透镜d、负透镜e、双凸透镜f、双凸透镜g、负透镜h、双凸透镜i后成像。

在本实施例中，由上述镜片组构成的光学系统达到了如下的光学指标：

a)光谱范围：400nm～700nm可见光波段；

b)视场要求（2ω）：

1.水平视场：75°+5°0°；

2.垂直视场：60°+5°0°；

c)相对孔径：f/2.5；

d)传函（奈奎斯特频处227lp/mm）：≥0.2（0.7视场），≥0.15（全视场）；

e)相对畸变：≤2.5%（全视场）；

f)倍率色差：1μm（全视场）；

g)光学系统总重：7.1g（包括镜片、镜筒，不包括保护镜）；

h)光学总长：14mm；

i)工作温度：-50℃～+90℃，做无热化分析与设计；

在本实施例中，各镜片的参数如下表所示：

在本实施例中，图2至图5可以看出奈奎斯特频处227lp/mm时：0.7视场调制传递函数（mtf）≥0.2，全视场调制传递函数（mtf）≥0.15，系统畸变小于2.5%，满足系统高清成像。由此可见，本发明能够满足系统低畸变和高分辨率的要求。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。