一种宽角和长后工作距离的航测相机全色物镜，采用反远距式的结构，即负正透镜分离的结构；其中负光焦度透镜组作为前组、正光焦度透镜组作为后组；所述前组由第一透镜、第二透镜和第三透镜依次组成；后组由第四透镜、第五透镜、第一双胶合透镜、光阑、三胶合透镜、第二双胶合透镜和凸平透镜依次组成；前组与后组中各组元件沿光轴依次排列。本发明专利技术同时实现大视场、长后工作距离、高分辨力与低畸变。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种全色物镜，特别是一种宽角和长后工作距离航测相机全色物镜， 主要应用于拼接式大面阵数字航测相机中。
技术介绍
目前的面阵数字航测相机主要有Z/I公司的DMC相机与奥地利V2xcel的 UltraCam X (简称UCX，是UltraCam D的升级版本)数字航测相机。它们尚存在一些不足 像幅较小、分辨力较低；物镜视场较小、物镜型号单一；各全色相机曝光的差异引起图像拼 接的差异。为克服这些不足，设计了拼接式大面阵数字航测相机。其全色模块创新性的采 用单物镜、反射式四棱锥分光、四块IOkX IOk大面阵CCD拼接的模式，拼接后总像素高达 20kX20k,解决市面上面阵数字航测相机幅面较小的问题，提供大幅面高分辨力的航测图 像；含宽角(95° )、中角(75° )、常角(57° )的全色物镜及多光谱物镜各一套，其中一套 多光谱物镜包括四个镜头(R、G、B、NIR)。作业时根据不同的测图应用可以进行灵活选择， 解决市面上面阵数字航测相机视场较小、物镜型号单一的问题；它相对于多物镜、多CCD拼 接的模式(例如DMC和UCX)，避免了因各全色物镜的差异而引起的图像拼接的差异，保证了 系统成像质量的一致性。本专利技术涉及拼接式大面阵数字航测相机的宽角(95° )全色物镜。为了实现反射 式四棱锥分光、四块IOkXlOk大面阵CXD的拼接，宽角(95° )全色物镜的后工作距离需要 ^ 124mm，且满足高分辨力、低畸变的要求。目前的宽角航测相机应用的均为对称式结构(或准对称结构)，对称式结构的前 组和后组相对光阑对称，其慧差、畸变和倍率色差这三种垂轴色差自动消除；球差、像散、场 曲和位置色差这四种轴向相差相互叠加。因此，在半部系统中，只须校正上述四种轴向相差 即可，像差校正简单。对称式结构中的Pyccap结构由于其具有特大的视场角，而且畸变也 校正的非常理想，广泛地用作航测物镜。Pyccap物镜不断改进，成像质量日益提高，几乎成 为了航测物镜的唯一结构形式。然而对称式结构无法达到如此大的后工作距离，因此并不适用于本系统。所以为了同时实现宽角与长后工作距离的需求，宽角全色相机物镜的光学结构创 新的选用了反远距式结构。但是，对于这种大视场、低畸变要求的反远式结构来说，其设计 起来有很大的困难(1)结构失对称对校正畸变的影响对于失对称的反远距式结构来说，为了产生一个比较大的反远比Γ /f'，其前 组采用负光焦度的透镜组，后组采用正光焦度的透镜组，且前组和后组分离。反远距物镜前 组的1/Y1越大，其视场角越大，视场角大，则与其有关的像差则急剧增加，尤其是畸变更为严重。(2)大视场对像差的影响对于初级(三级)像差来说，慧差与视场的一次方成正比、像散和场曲与视场的二 次方成正比，而航测相机最关心的畸变，则与视场的三次方成正比。所以，对于大视场的相 机来说，校正像差，尤其是畸变，是较为困难的。(3)大视场对像面照度均勻性的影响随着像方半视场角ω'的增大，轴外像点照度相对轴上像点照度按照COS4CO'的 规律下降。(4)大视场对分辨力的影响随着视场的增大，轴外视场子午方向的极限分辨力按照COS3O的规律递减、轴外 视场弧失分辨力按照cos 的规律递减。可见，随着视场角的增大，子午方向的分辨力比弧 矢方向的分辨力下降得更快些。随着极限分辨力的降低，光学系统在所需空间频率上的调 制传递函数MTF也受影响，且对于大视场相机来说，一般子午MTF低于弧失MTF。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种宽角和长后工作距离的 航测相机全色物镜，采用反远距式的结构，同时实现大视场、长后工作距离、高分辨力与低畸变。本专利技术的技术解决方案一种宽角和长后工作距离的航测相机全色物镜，采用反 远距式的结构，即负正透镜分离的结构；其中负光焦度透镜组作为前组、正光焦度透镜组 作为后组；所述前组由第一透镜、第二透镜和第三透镜依次组成；后组由第四透镜、第五透 镜、第一双胶合透镜、光阑、三胶合透镜、第二双胶合透镜和凸平透镜依次组成；前组与后组 中各组元件沿光轴依次排列。所述前组第二透镜的凹面为非球面。所述后组中的第五透镜和第一双胶合透镜中的第二片透镜均为厚透镜。所述凸平透镜的第二面为平面，在所述平面镀上中心到边缘透过率不同膜，以提 高像面均勻性。本专利技术与现有技术相比本专利技术具有如下优点(1)目前的宽角航测相机中采用物镜一般采用对称式结构，尤其是对称式结构 中的Pyccap结构；本专利技术创新性的采用反远距式的结构，即负正透镜分离的结构，以同 时实现大视场与长工作距离，其负光焦度透镜组作为前组、正光焦度透镜组作为后组。反 远距式结构在提高后工作距离的同时，也降低了像方半视场角ω'(从47.34°下降至 36.56° )。随着像方半视场角ω'的降低，其像面照度均勻性及轴外视场极限分辨力均大 大增加，实现了高分辨力与低畸变。(2)本专利技术具备长后工作距离功能，其后工作距离长达125mm，保证了像方反射式 四棱锥分光、四块IOkX IOk大面阵CCD拼接的模式，它相对于多物镜、多CCD拼接的模式 (例如DMC和UCX)，避免了因各全色物镜的差异而引起的图像拼接的差异，保证了系统成像质量的一致性。(3)本专利技术具备宽视场，宽视场角能够达到95°，解决了目前航测相机视场较小 的问题(对于DMC数字航测相机来说，其拼接后的视场角为69° X42°，对角线视场为 76.7° ；对于UCX数字航测相机来说，其视场角为55° X 37°，其对角线视场为63. 8° )。(4)本专利技术还具备大的像面，其像面大小182. 52mm× 182. 52mm、对角线长度 258. 12mm(DMC数字航测相机拼接后的像面大小为165. 89mm×92. 16mm ；UCX数字航测相机 面阵尺寸为104mm×68. 4mm)。如此大的像面，满足四块IOkX IOk大面阵CXD拼接的模式， 即可提供总像素为20k×20k的大幅面高分辨力的航测图像。(5)本专利技术在满足高分辨力与低畸变要求的同时，还解决了像面照度不均勻性的 问题。附图说明图1为本专利技术宽角与长后工作距离航测相机全色物镜结构示意图；图2为本专利技术宽角与长后工作距离航测相机全色物镜MTF图；图3为本专利技术宽角与长后工作距离航测相机全色物镜点列图；图4为本专利技术宽角与长后工作距离航测相机全色物镜球差、场曲、畸变图。具体实施例方式本专利技术主要参数为波段480nm 700nm ；像面大小182. 52mmX 182. 52mm、对角线 长度 258. 12讓；焦距 f :118. 93讓；F#8 ；视场 ω :94. 68° ；反远比 1‘ /f' = 1. 051 ；镜筒 长度336. 5mm ；后截距125mm ；第一面通光口径215. 2mm。551p/mm 处 MTF ≥ 0. 363、轴外 像面照度43. 8% ；各视场弥散斑大小为像元(9 μ m)量级；相对畸变小于0. 011 %，绝对畸变 小于 12. 86 μ m。如图1所示，为了同时实现宽角与长工作距离，本专利技术的光学结构创新性的采用 反远距式的结构，即负正透镜分离的结构。其负光焦度透镜组作为前组、正光焦度透镜组作 为后组。因本专利技术的焦距f' = 118. 93m本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种宽角和长后工作距离的航测相机全色物镜，其特征在于：所述物镜采用反远距式的结构，即负正透镜分离的结构；其中负光焦度透镜组作为前组、正光焦度透镜组作为后组；所述前组由第一透镜（１）、第二透镜（２）和第三透镜（３）依次组成；后组由第四透镜（４）、第五透镜（５）、第一双胶合透镜（６）、光阑（７）、三胶合透镜（８）、第二双胶合透镜（９）和凸平透镜（１０）依次组成；前组与后组中各组元件沿光轴依次排列。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蓝公仆，马文礼，梁伟，高晓东，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：90
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