低畸变宽光谱高清广角航拍监测镜头及其成像方法与流程

本发明涉及一种低畸变宽光谱高清广角航拍监测镜头及其成像方法。

背景技术

焦距短于标准镜头、视场角大于标准镜头的摄影镜头一般称为广角镜头，由于其大视场的特点，能够拍摄到较大面积的景物，被广泛应用于车载、安防监控等领域，但短焦距、大视场同时也带来了畸变大、像面边缘像质差、图像变形失真严重、分辨率不高、体积大等缺陷。为解决上述缺陷，目前该类镜头一般使用多个非球面或者玻塑及非球面混合的方式，但此类镜头的非球面加工难度较大、成本较高。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种低畸变宽光谱高清广角航拍监测镜头及其成像方法，不仅结构设计合理，而且高效便捷。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种低畸变宽光谱高清广角航拍监测镜头，包括沿光线自左向右入射方向顺序设置的前镜组a、可变光阑b、后镜组c以及滤色片d；所述前镜组a包括沿光线自左向右入射方向顺序设置的正月牙透镜a-1、负月牙透镜a-2、负月牙透镜a-3、双凸透镜a-4、双凹透镜a-5、正月牙透镜a-6以及双凸透镜a-7，所述后镜组c包括沿光线自左向右入射方向顺序设置的双凸透镜c-1、双凹透镜c-2、双凸透镜c-3，双凸透镜c-4。

进一步的，所述双凸透镜a-4与双凹透镜a-5密接构成第一胶合组，所述双凸透镜c-1与双凹透镜c-2密接构成第二胶合组。

进一步的，所述前镜组a与可变光阑b之间的空气间隔为1.24mm，所述可变光阑b与后镜组c之间的空气间隔为1.95mm。

进一步的，所述正月牙透镜a-1与负月牙透镜a-2之间的空气间隔为0.15mm，所述负月牙透镜a-2与负月牙透镜a-3之间的空气间隔为6.17mm，所述负月牙透镜a-3与第一胶合组之间的空气间隔为2.43mm，所述第一胶合组与正月牙透镜a-6之间的空气间隔为1.00mm，所述正月牙透镜a-6与双凸透镜a-7之间的空气间隔为2.71mm；所述第二胶合组与双凸透镜c-3之间的空气间隔为1.14mm，所述双凸透镜c-3与双凸透镜c-4之间的空气间隔为9.04mm。

进一步的，所述前镜组a、可变光阑b、后镜组c以及滤色片d构成的光学系统焦距f’=13mm、相对孔径为1/2.8、视场角大于84°、畸变小于2%。

一种低畸变宽光谱高清广角航拍监测镜头的成像方法，包括上述任意一项所述的低畸变宽光谱高清广角航拍监测镜头，包含以下步骤：光线自左向右顺序进入前镜组a、可变光阑b、后镜组c以及滤色片d后进行成像。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明使用十一片全球面镜片，具有紧凑的光学结构，全视场角大于84°，畸变小于2%，光学分辨率高，与1200万像素的高清摄像机适配，可见光与近红外波段成像良好，适用于海上航线大范围监测。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例光学系统的构造示意图。

图2为本发明实施例的可见光mtf曲线图。

图3为本发明实施例的近红外mtf曲线图。

图4为本发明实施例的畸变曲线图。

图5为本发明实施例的整体构造示意图。

图6为本发明实施例电动光阑机构的构造示意图。

图7为本发明实施例电动光阑机构的构造示意图。

图8为本发明实施例电动滤色片切换机构的构造示意图。

图9为本发明实施例电动滤色片切换机构的构造示意图。

图中：

a-前镜组a，a1-正月牙透镜a-1，a2-负月牙透镜a-2，a3-负月牙透镜a-3，a4-双凸透镜a-4，a5-双凹透镜a-5，a6-正月牙透镜a-6，a7-双凸透镜a-7；

b-可变光阑b，

c-后镜组c，c1-双凸透镜c-1，c2-双凹透镜c-2，c3-双凸透镜c-3，c4-双凸透镜c-4；

d-滤色片d；

1-前内镜座，2-前外镜座，3-后镜座，4-第一压圈，5-第一隔圈，6-第二隔圈，7-第三隔圈，8-第二压圈，9-第四隔圈，10-第五隔圈，11-第三压圈，12-电动光阑机构，13-高清摄像机，14-连接底板，15-光阑动环,16-光阑动环压圈，17-光阑调节环，18-光阑调节环压圈，19-微动开关，20-光阑片，21-光阑电机，22-光阑电机齿轮，23-光阑过轮，24-电位器，25-电位器齿轮，26-滤色片切换电机架，27-滤色片切换过轮，28-转盘，29-霍尔元件，30-滤色片切换电机，31-滤色片切换电机齿轮。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~9所示，一种低畸变宽光谱高清广角航拍监测镜头，包括沿光线自左向右入射方向顺序设置的前镜组a、可变光阑b、后镜组c以及滤色片d；所述前镜组a包括沿光线自左向右入射方向顺序设置的正月牙透镜a-1、负月牙透镜a-2、负月牙透镜a-3、双凸透镜a-4、双凹透镜a-5、正月牙透镜a-6以及双凸透镜a-7，所述后镜组c包括沿光线自左向右入射方向顺序设置的双凸透镜c-1、双凹透镜c-2、双凸透镜c-3，双凸透镜c-4。

在本发明实施例中，所述双凸透镜a-4与双凹透镜a-5密接构成第一胶合组，所述双凸透镜c-1与双凹透镜c-2密接构成第二胶合组。

在本发明实施例中，所述前镜组a与可变光阑b之间的空气间隔为1.24mm，所述可变光阑b与后镜组c之间的空气间隔为1.95mm。

在本发明实施例中，所述正月牙透镜a-1与负月牙透镜a-2之间的空气间隔为0.15mm，所述负月牙透镜a-2与负月牙透镜a-3之间的空气间隔为6.17mm，所述负月牙透镜a-3与第一胶合组之间的空气间隔为2.43mm，所述第一胶合组与正月牙透镜a-6之间的空气间隔为1.00mm，所述正月牙透镜a-6与双凸透镜a-7之间的空气间隔为2.71mm；所述第二胶合组与双凸透镜c-3之间的空气间隔为1.14mm，所述双凸透镜c-3与双凸透镜c-4之间的空气间隔为9.04mm。

在本发明实施例中，所述前镜组a、可变光阑b、后镜组c以及滤色片d构成的光学系统焦距f’=13mm、相对孔径为1/2.8、视场角大于84°、畸变小于2%，且适配1200万像素的高清摄像机。

在本发明实施例中，各个镜片需满足表1所示的参数要求。

在本发明实施例中，所述正月牙透镜a-1的前表面镀制防腐膜层，使之能长时间适应海面高盐度环境。

在本发明实施例中，一种低畸变宽光谱高清广角航拍监测镜头，还包括用以固定前镜组a、可变光阑b、后镜组c以及滤色片d的镜框，所述镜框包含前内镜座、前外镜座以及后镜座，所述前外镜座的前段内部安装有正月牙透镜a-1，并用第一压圈锁紧；所述前内镜座嵌套安装在前外镜座的后段内部；所述前内镜座的内部顺序安装有负月牙透镜a-2、负月牙透镜a-3、第一隔圈、双凸透镜a-4与双凹透镜a-5密接构成的第一胶合组、第二隔圈、正月牙透镜a-6、第三隔圈3以及双凸透镜a-7，并用第二压圈锁紧；所述前内镜座与前外镜座控制尺寸公差，保证正月牙透镜a-1与负月牙透镜a-2之间的空气间隔为0.15mm，所述负月牙透镜a-2与负月牙透镜a-3控制尺寸公差，保证所述负月牙透镜a-2与负月牙透镜a-3之间的空气间隔6.17mm，所述第一隔圈控制尺寸公差，保证负月牙透镜a-3与第一胶合组之间的空气间隔位2.43mm，所述第二隔圈控制尺寸公差，保证所述第一胶合组与正月牙透镜a-6之间的空气间隔为1.00mm，所述第三隔圈控制尺寸公差，保证正月牙透镜a-6与双凸透镜a-7之间的空气间隔2.71mm；所述后镜座的内部顺序安装有双凸透镜c-1、双凹透镜c-2、第四隔圈、双凸透镜c-3、第五隔圈、双凸透镜c-4，并用第三压圈锁紧；所述第四隔圈控制尺寸公差，保证透镜c1和透镜c2密接构成的第二胶合组与双凸透镜c-3之间的空气间隔为1.14mm，所述第五隔圈控制尺寸公差，保证所述双凸透镜c-3与双凸透镜c-4之间的空气间隔为9.04mm。

在本发明实施例中，一种低畸变宽光谱高清广角航拍监测镜头，还包括电动光阑机构，所述电动光阑机构包含光阑动环、光阑动环压圈、光阑调节环、光阑调节环压圈、光阑电机架、微动开关，所述光阑动环内装配有光阑片，所述光阑片的一端装配于前外镜座孔内，所述光阑片的另一端装配于光栏动环槽内；所述光阑电机架通过两个m3内六角螺钉与后镜座刚性连接；所述光阑电机架上设有光阑电机、光阑电机齿轮、光阑过轮、电位器、电位器齿轮；所述光阑电机与光阑电机齿轮刚性连接，所述光阑电机齿轮与过轮精密啮合，所述电位器与电位器齿轮刚性连接，所述电位器齿轮与过轮精密啮合；所述光阑调节环与所述光阑动环通过导钉连接，所述光阑调节环旋转到位时，通过微动开关限位。

在本发明实施例中，一种低畸变宽光谱高清广角航拍监测镜头，还包括电动滤色片切换机构，所述电动滤色片切换机构包含滤色片切换电机架、滤色片切换过轮、转盘、霍尔元件，所述滤色片切换电机架通过两个m3内六角螺钉与后镜座刚性连接，所述滤色片切换电机架上设有滤色片切换电机、滤色片切换电机齿轮，所述滤色片切换电机齿轮与滤色片切换电机刚性连接，所述滤色片切换电机齿轮与过轮精密啮合，所述过渡轮与转盘精密啮合，所述转盘内装配有四种不同规格的滤色片，并用滤色片压圈锁紧，所述转盘转动，实现在不同滤色片之间进行切换的作用，例如可见光滤色镜片与近红外滤色镜片，通过不同厚度及膜系的滤色片切换，实现可见光及近红外波段共焦清晰成像，所述滤色片转盘旋转到位时，通过霍尔元件限位。

在本发明实施例中，一种低畸变宽光谱高清广角航拍监测镜头的成像方法，包括上述任意一项所述的低畸变宽光谱高清广角航拍监测镜头，包含以下步骤：光线自左向右顺序进入前镜组a、可变光阑b、后镜组c以及滤色片d后进行成像。

上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。