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寬視場(chǎng)像方遠(yuǎn)心三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的制作方法

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寬視場(chǎng)像方遠(yuǎn)心三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種寬視場(chǎng)像方遠(yuǎn)心三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng),光學(xué)系統(tǒng)包括沿同一光軸依次設(shè)置的第一負(fù)透鏡,第二負(fù)透鏡,第一正透鏡,第三負(fù)透鏡,第一三膠合透鏡組,光闌,第二正透鏡,第四負(fù)透鏡,第二三膠合透鏡,第三正透鏡,第五負(fù)透鏡,第六負(fù)透鏡,第四正透鏡,多光譜分光系統(tǒng)等效平板;其中,第二正透鏡,第四負(fù)透鏡,第三正透鏡,第五負(fù)透鏡,第六負(fù)透鏡,第四正透鏡,多光譜分光系統(tǒng)等效平板共同構(gòu)成后透鏡組,光闌位于后透鏡組前焦面處;第一三膠合透鏡采用負(fù)透鏡-正透鏡-負(fù)透鏡的結(jié)構(gòu)型式,第二三膠合透鏡采用負(fù)透鏡-正透鏡-負(fù)透鏡的結(jié)構(gòu)型式。本發(fā)明具有大視場(chǎng)、高分辨率,像方遠(yuǎn)心等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】寬視場(chǎng)像方遠(yuǎn)心三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空遙感與測(cè)繪【技術(shù)領(lǐng)域】,涉及一種應(yīng)用于航空對(duì)地觀測(cè)光學(xué)新載荷的光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]三線陣立體航測(cè)相機(jī)是安裝在飛機(jī)平臺(tái)上,通過(guò)飛機(jī)推掃,利用焦面上的三條線陣探測(cè)器獲取同一地物前視、下視、后視影像,最終利用圖像處理技術(shù)得到地物立體數(shù)字影像。
[0003]三線陣立體航測(cè)數(shù)碼相機(jī)作為國(guó)外研究的一個(gè)熱點(diǎn)一直備受各方面的關(guān)注,其技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式也有兩種方式即單鏡頭內(nèi)拼接形式和二鏡頭外拼接形式。單鏡頭內(nèi)拼接技術(shù)的代表有Leica公司的ADS40/80相機(jī)、日本STARLAB0公司研制的STARIMAGER三線陣掃描圖像系統(tǒng)和德國(guó)Jena-Optronik公司研制的JAS-150線陣推掃相機(jī),而三鏡頭外拼接技術(shù)的代表是 Wehrli&Associates and Geosystem 公司的 3-DAS-1 和 3-0C。
[0004]ADS40機(jī)載航空數(shù)字傳感器,采用線陣推掃成像,是全球第一臺(tái)空間數(shù)字傳感器,代表了目前信息獲取技術(shù)的最新發(fā)展,于2000年由瑞士 Leica公司推出,2008年推出了最新的產(chǎn)品ADS80。ADS40是在成像面安置前視、下視和后視三個(gè)CXD線陣,在攝影時(shí)構(gòu)成三條航帶實(shí)現(xiàn)攝影測(cè)量。它是一種能夠同時(shí)獲得立體影像和彩色多光譜影像的多功能、數(shù)字化的航空遙感傳感器。
[0005]STARIMAGER三線陣立體航測(cè)相機(jī)是2002年STARLAB0公司聯(lián)合東京大學(xué)等單位為救護(hù)直升機(jī)上研制的一種用于大比例尺成圖的高精度的三線陣數(shù)字掃描圖像系統(tǒng)。在其相機(jī)的焦平面上共放置四條線陣CCD,其中三條線陣CCD分別放置在前視、中視和后視,另外每條線陣中包含R、G、B獲得彩色圖像,可提供了立體和多光譜的圖像。
[0006]JAS-150三線陣航測(cè)相機(jī)作為德國(guó)Jena-Optronik Group公司2006年推出的面向下一代的數(shù)字航空掃描相機(jī),靶面上采用9條12000像元的線陣CXD探測(cè)器,其中4條可獲取R、G、B和近紅外的多光譜數(shù)據(jù),另外5條為了避免數(shù)字高程模型出現(xiàn)盲點(diǎn),分別在下視和四個(gè)不同角度放置來(lái)獲取全色影像。
[0007]3-DAS-1 三線陣航測(cè)相機(jī)是Wehrli&Associates and Geosystem公司 2004年推出的一款采用三鏡頭外拼接的數(shù)碼航測(cè)相機(jī),其采用三個(gè)相互嚴(yán)格固定的光學(xué)系統(tǒng)獲取地面目標(biāo)影像。3-0C三線陣航測(cè)相機(jī)是對(duì)3-DAS-1進(jìn)行的改進(jìn)型外拼接數(shù)碼航測(cè)相機(jī)。
[0008]我國(guó)CCD航空相機(jī)技術(shù)選擇了面陣CCD相機(jī)作為技術(shù)攻關(guān)的重要類型。中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所,在國(guó)家863支持下的“大面陣彩色CCD數(shù)字航測(cè)相機(jī)系統(tǒng)研制”項(xiàng)目,其全色CXD采用9KX9K的大面陣(XD,多光譜采用2KX2KC⑶分別獲取R、G、B圖像。
[0009]中科院遙感應(yīng)用研究所2003年研制出一套寬視場(chǎng),多光譜和立體成像等多種模塊為一體的大面陣CXD數(shù)字相機(jī)系統(tǒng)MADC,MADC系統(tǒng)由3臺(tái)4KX4K的大面陣CXD數(shù)字相機(jī)組成。
[0010]中國(guó)測(cè)繪科學(xué)院劉先林院士主持研制的SWDC航空數(shù)碼相機(jī)以多鏡頭成像技術(shù)為基礎(chǔ),其采用外視場(chǎng)拼接技術(shù)集成多個(gè)高端民用數(shù)碼相機(jī)(單機(jī)像素?cái)?shù)為3900萬(wàn),像元大小為6.8 μ m),攝影時(shí)同時(shí)曝光,事后對(duì)影像進(jìn)行糾正,拼接成統(tǒng)一投影中心的大幅面高分辨率虛擬影像,從而實(shí)現(xiàn)高分辨率、大范圍的地面覆蓋。
[0011]目前針對(duì)線陣探測(cè)器的立體航測(cè)相機(jī)在國(guó)內(nèi)還屬空白,三線陣立體航測(cè)相機(jī)系統(tǒng)需要一種大視場(chǎng),高分辨率,高精度的光學(xué)系統(tǒng),其使用要求很高,技術(shù)難度很大,國(guó)內(nèi)尚無(wú)此類光學(xué)系統(tǒng)出現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于三線陣立體航測(cè)領(lǐng)域的寬視場(chǎng)像方遠(yuǎn)心三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng),其具有大視場(chǎng)、高分辨率,像方遠(yuǎn)心等特點(diǎn)。
[0013]本發(fā)明的基本技術(shù)方案如下:
[0014]該寬視場(chǎng)像方遠(yuǎn)心三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng),包括沿同一光軸依次設(shè)置的第一負(fù)透鏡,第二負(fù)透鏡,第一正透鏡,第三負(fù)透鏡,第一三膠合透鏡組,光闌,第二正透鏡,第四負(fù)透鏡,第二三膠合透鏡,第三正透鏡,第五負(fù)透鏡,第六負(fù)透鏡,第四正透鏡,多光譜分光系統(tǒng)等效平板;其中,第二正透鏡,第四負(fù)透鏡,第三正透鏡,第五負(fù)透鏡,第六負(fù)透鏡,第四正透鏡,多光譜分光系統(tǒng)等效平板共同構(gòu)成后透鏡組,光闌位于所述的后透鏡組前焦面處;所述的第一三膠合透鏡采用負(fù)透鏡-正透鏡-負(fù)透鏡的結(jié)構(gòu)型式,所述的第二三膠合透鏡采用負(fù)透鏡-正透鏡-負(fù)透鏡的結(jié)構(gòu)型式。
[0015]基于上述基本方案,本發(fā)明還進(jìn)一步作如下優(yōu)化限定和改進(jìn):
[0016]以上各透鏡的參數(shù)依次如下:
[0017]第一負(fù)透鏡I<f/〈-1.5f,,f/〈^〈1.5f/,R2〈0.5f/ ;
[0018]第二負(fù)透鏡2:1.4〈η2〈1.6,-1.5f,<f2,<_2f,,2f2,<R3<2.5f2,,R4〈0.5f2,;
[0019]第一正透鏡3:1.8〈η3〈2.0,1.5f,<f3,<2f\2f/ <R5〈3f3,,R6〈l.5f3,;
[0020]第三負(fù)透鏡:L4〈n4〈1.6,-f’<f4,〈-1.5f’,2f4’ <R7〈2.5f4,,R8〈f4,;
[0021]構(gòu)成第一三膠合透鏡的三個(gè)透鏡分別為:
[0022]1.8〈η51〈1.9,-3f’ <f51’ <-4f’,0.1f51' <R9<0.2f51’,R10<0.2f51’ ;
[0023]1.7〈n52〈l.8,0.1f’ <f52’ <0.5f’,f52’ <R10<1.5f52’,Rn<l.5f52’ ;
[0024]1.6〈n53〈l.8,_0.5f,<f53,<-f,,0.5f53,<Rn〈f53,,R12〈0.5f52,;
[0025]第二正透鏡:1.6〈n7〈1.8,0.5f,<f/<f,,f/ <R13<1.5f/, R14<1.5f/ ;
[0026]第四負(fù)透鏡:1.4〈n8〈1.6,-3f’<f8,〈_4f,,0.lf8,<R15〈0.5f8,,R16〈0.4f8,;
[0027]構(gòu)成第二三膠合透鏡的三個(gè)透鏡分別為:
[0028]1.6〈η91〈1.8,—0.5f,<f91,<-f,,2f91,<R17〈3f91,,R18〈f91,;
[0029]1.4〈n92〈l.6,0.2f <f9; <0.5f,,f92,<R18<1.5f92’,R19〈f92,;
[0030]1.6〈n93〈l.7,_0.5f,<f93,<-f,,0.1f93' <R19<0.5f93,,R20<1.2f93' ;
[0031]第三正透鏡:1.8〈n1(l〈2.0,f’ <f10,〈1.5f,,2f10,<R21〈3f10,,R22〈l.5f10,;
[0032]第五負(fù)透鏡:1.4〈ηη〈1.6,-2?.’<fn,<_3f,,fn,<R23〈1.5fn,,R24〈0.5fn,;
[0033]第六負(fù)透鏡:L6〈n12〈1.8,-5f’<f12,〈_8f,,0.lf12,<R25〈0.5f12,,R26〈0.2f12’ ;
[0034]第四正透鏡:1.6〈n13〈l.8,2f’ <f13,<3f’,2f13’ <R27〈3f13’,R28〈l.5f13’。
[0035]上述的第一負(fù)透鏡為鑭火石玻璃LAF3,第二負(fù)透鏡為特冕玻璃FK2,第一正透鏡為ZLAF75A,第三負(fù)透鏡為FK2,構(gòu)成第一三膠合透鏡的三個(gè)透鏡分別為ZF52、ZBAF20和TF3,第二正透鏡為ZBAF3,第四負(fù)透鏡為QK3,構(gòu)成第二三膠合透鏡的三個(gè)透鏡分別為F13、FK2和TF3,第三正透鏡為ZLAF75A,第五負(fù)透鏡為K9,第六負(fù)透鏡為ZF6,第四正透鏡為ZF88,多光譜分光系統(tǒng)等效平板為光學(xué)石英玻璃JGSl。
[0036]上述的多光譜分光系統(tǒng)等效平板為多光譜分光棱鏡組。
[0037]以上各參數(shù)中,f/,f2’,f/,f4’,f/,f8’,f1Q’,fn’,f12’,f13’,分別為第一負(fù)透鏡,第二負(fù)透鏡,第一正透鏡,第三負(fù)透鏡,第二正透鏡,第四負(fù)透鏡,第三正透鏡,第五負(fù)透鏡,第六負(fù)透鏡,第四正透鏡的焦距。f51 ’為三膠合透鏡中彎月透鏡的焦距,f52’為三膠合透鏡中正透鏡的焦距,f53’為三膠合透鏡中負(fù)透鏡的焦距。f91 ’為三膠合透鏡中第一負(fù)透鏡的焦距,f92’三膠合透鏡中正透鏡的焦距,f93’三膠合透鏡中第二負(fù)透鏡的焦距,f’為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的焦距;R為透鏡表面曲率半徑(同上,按照角標(biāo)順次標(biāo)明各透鏡的各個(gè)面);n為折射率。
[0038]本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)采用了小型化、輕量化設(shè)計(jì),具有高分辨率,大視場(chǎng),像方遠(yuǎn)心光路等特點(diǎn)。該光學(xué)系統(tǒng)一方面具有良好的成像質(zhì)量、優(yōu)良的溫度適應(yīng)性,減小了對(duì)相機(jī)熱控精度的需求;另一方面由于采用遠(yuǎn)心光路,使得三線陣立體航測(cè)相機(jī)具有很好照度均勻性和色彩還原性。
[0039]具體有如下優(yōu)點(diǎn):
[0040]I)采用單個(gè)鏡頭,使整個(gè)三線陣立體航測(cè)相機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。
[0041]2)同時(shí)實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)與高分辨能力。光學(xué)鏡頭視場(chǎng)達(dá)77°,在保證大工作視場(chǎng)角60°和大基高比的同時(shí),具有更高的地面像元分辨率,這對(duì)立體航測(cè)和航測(cè)效率的提高有極其重要的意義。
[0042]3)采用遠(yuǎn)心光路結(jié)構(gòu)。一方面具有大視場(chǎng)的同時(shí),使像面有極佳的照度均勻性;另一方面像方遠(yuǎn)心對(duì)溫度造成的像面離焦不敏感,有利降低對(duì)相機(jī)熱控精度的要求。此外,像方遠(yuǎn)心光路對(duì)減小探測(cè)器數(shù)目、抑制像點(diǎn)漂移和色彩校正有益。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0043]圖1為三線陣立體航測(cè)相機(jī)成像示意圖。
[0044]圖2為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0045]圖3為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的像差曲線圖。
[0046]圖4為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)MTF曲線(半視場(chǎng)角0°?22° )。
[0047]圖5為本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)MTF曲線(半視場(chǎng)角22°?38.5° )。
【具體實(shí)施方式】
[0048]寬視場(chǎng)像方遠(yuǎn)心三線陣立體航測(cè)相機(jī)通過(guò)飛機(jī)推掃,將地面目標(biāo)成像于位于像面上的前視、下視、后視線陣探測(cè)器上,其光學(xué)系統(tǒng)主要性能指標(biāo)為:
[0049]1.工作波段為 0.45 μ m ?0.75 μ m ;
[0050]2.系統(tǒng)焦距 130mm
[0051]3.視場(chǎng)角為77°
[0052]4.工作視場(chǎng)角60° (配合線陣探測(cè)器后,單個(gè)立體角幅寬方向)[0053]5.相對(duì)孔徑為1/5
[0054]6.探測(cè)器空間頻率771p/mm
[0055]7.畸變大于 3%
[0056]8.像方遠(yuǎn)心光路結(jié)構(gòu),遠(yuǎn)心度大于0.1°
[0057]9.光學(xué)傳遞函數(shù) MTF O 視場(chǎng) >0.63 (771p/mm)
[0058]0.7 視場(chǎng) >0.46 (771p/mm)
[0059]I 視場(chǎng) >0.32(771p/mm)
[0060]10.基高比 0.83,成像立體角 27.7°,0。, 17°
[0061]11.光學(xué)系統(tǒng)總長(zhǎng)504.2mm
[0062]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)過(guò)程中采取的關(guān)鍵技術(shù):
[0063]1、光學(xué)系統(tǒng)輕量化技術(shù)
[0064]為了校正像差時(shí),盡可能減小系統(tǒng)體積和重量,光學(xué)系統(tǒng)合理選擇結(jié)構(gòu)形式,并采用了一個(gè)二次曲面。該非球面位于光闌附近,用于校正與口徑有關(guān)的像差。采用非球面,不僅可以減小透鏡的數(shù)量、系統(tǒng)長(zhǎng)度和重量,使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,而且也滿足了飛機(jī)窗口和機(jī)載穩(wěn)定平臺(tái)對(duì)三線陣航測(cè)相機(jī)重量和尺寸的要求。
[0065]2、寬譜段長(zhǎng)焦 距 系統(tǒng)消色差技術(shù)
[0066]寬視場(chǎng)像方遠(yuǎn)心三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)寬譜段、長(zhǎng)焦距的高分辨率光學(xué)系統(tǒng),二級(jí)光譜成為限制成像質(zhì)量提高的重要因素,因此,二級(jí)光譜的校正是設(shè)計(jì)中必須要解決的重要問(wèn)題,也是光學(xué)設(shè)計(jì)的一大難點(diǎn)之一。普通光學(xué)材料組合無(wú)法消除二級(jí)光譜,因此設(shè)計(jì)中采用具有異常色散特性的光學(xué)材料TF3和FK2,第一三膠合透鏡透鏡材料為ZF52、ZBAF20和TF3組合,第一三膠合透鏡光學(xué)材料由TF3、FK2和F13組成,利用膠合面消除二級(jí)光譜及色差。
[0067]3、優(yōu)良環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)
[0068]本發(fā)明所涉及的光學(xué)系統(tǒng)在20±5°C環(huán)境溫度變化下仍然具有良好的成像質(zhì)量。設(shè)計(jì)中主要采取的措施有:
[0069]I)合理選擇光學(xué)系統(tǒng)所使用的材料,使其膨脹系數(shù)與鏡筒材料膨脹系數(shù)相匹配
[0070]2)采用像方遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu),使得溫度對(duì)成像質(zhì)量影響不明顯
[0071]4、像方遠(yuǎn)心光路設(shè)計(jì)
[0072]像方遠(yuǎn)心光路使得光學(xué)系統(tǒng)光闌位于系統(tǒng)后鏡組焦面處。寬視場(chǎng)三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)采用像方遠(yuǎn)心光路結(jié)構(gòu)主要有以下優(yōu)點(diǎn):
[0073]I)像面具有極佳的照度均勻性
[0074]2)像方遠(yuǎn)心結(jié)構(gòu)對(duì)溫度造成的像面離焦不敏感
[0075]3)光學(xué)系統(tǒng)后方有多光譜分色棱鏡,將入射光束分成R、G、B多光譜光束,遠(yuǎn)心光路可使入射到分色棱鏡反射面上光線角度一致,不同視場(chǎng)光譜漂移一致,有利于色彩校正,而且也不存在像點(diǎn)漂移。
[0076]4)有利于減少采用的探測(cè)器數(shù)目。遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)采用多光譜分色棱鏡產(chǎn)生R、G、B多光譜,對(duì)于單條內(nèi)拼接有多條線陣探測(cè)器的封裝器件,R、G、B可以采用下視探測(cè)器中的3條,從而減少探測(cè)器數(shù)目。
[0077]5、優(yōu)良的鏡頭優(yōu)化技術(shù)[0078]—般的航空攝影鏡頭,雖然視場(chǎng)角也很大,畸變也很小,但是光學(xué)系統(tǒng)基本都是對(duì)稱結(jié)構(gòu),也就是光學(xué)系統(tǒng)出射角與入射角相當(dāng)。根據(jù)像面邊緣視場(chǎng)照度與視場(chǎng)角余弦的四次方成正比的關(guān)系,當(dāng)鏡頭視場(chǎng)角比較大時(shí),其像面邊緣照度很低,像面照度均勻性很差,嚴(yán)重影響應(yīng)用。雖然可以采用在鏡頭前加漸變?yōu)V色片的辦法使邊緣照度和中心照度得到改善,但是整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)損失光能過(guò)大,系統(tǒng)信噪比下降很大。對(duì)于三線陣航測(cè)相機(jī)而言,大量光能量的損失將極大降低系統(tǒng)信噪比,這是不允許的。
[0079]通常,光學(xué)系統(tǒng)具有極小畸變與遠(yuǎn)心度是相互矛盾的。一般而言,大視場(chǎng)低畸變航測(cè)光學(xué)系統(tǒng)都是采用對(duì)稱光路結(jié)構(gòu),以獲得極低的畸變,但這種結(jié)構(gòu)像面照度均勻性很差。為了改善像面照度均勻性就必須減小光學(xué)系統(tǒng)主光線出射角,但減小出射角,又會(huì)使得整個(gè)光學(xué)鏡頭結(jié)構(gòu)失對(duì)稱性,導(dǎo)致畸變不可能做到很小。
[0080]本發(fā)明所提出的寬視場(chǎng)像方遠(yuǎn)心三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng),在設(shè)計(jì)過(guò)程中,通過(guò)合理選擇光學(xué)材料,反復(fù)仔細(xì)優(yōu)化設(shè)計(jì),在保證光學(xué)系統(tǒng)較低畸變的基礎(chǔ)上,使光學(xué)系統(tǒng)出射角<0.1°,保證了像面照度均勻性。
[0081]如圖2所示,本實(shí)施例的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)為像方遠(yuǎn)心系統(tǒng),其中采用了兩個(gè)三膠合透鏡組5和9,三膠合透鏡組9中兩種材料采用具有異常色散特性的特火石玻璃和氟冕玻璃組合;另外,包含有一個(gè)二次曲面,其位于第二正透鏡7的R14面。
[0082]各透鏡的參數(shù)具體如下:
[0083]第一負(fù)透鏡I<f/〈-1.5f,,f/〈^〈1.5f/,R2〈0.5f/ ;
[0084]第二負(fù)透鏡2:1.4〈η2〈1.6,-1.5f,<f2,<_2f,,2f2’ <R3〈2.5f2,,R4〈0.5f2,;
[0085]第一正透鏡3:1.8〈n3〈2.0,1.5f,<f3,<2f\2f/ <R5〈3f3,,R6〈l.5f3,;
[0086]第三負(fù)透鏡4:1.4〈n4〈L6,-f’ <f4’〈-1.5f,,2f4’ <R7〈2.5f4,,R8〈f4,;
[0087]構(gòu)成第一三膠合透鏡5的三個(gè)透鏡分別為:
[0088]1.8〈η51〈1.9,_3f,<f51,<-4f,,0.1f51' <R9<0.2f51,,R10<0.2f51,;
[0089]1.7〈n52〈l.8,0.1f,<f52,<0.5f,,f52,<R10<1.5f52,,Rn<l.5f52,;
[0090]1.6〈n53〈l.8,_0.5f’ <f53’ <-f, 0.5f53’ <Rn〈f53’,R12〈0.5f52’ ;
[0091]第二正透鏡7:1.6〈n7〈1.8,0.5f’ <f/<R13<1.5f/, R14<1.5f/ ;
[0092]第四負(fù)透鏡8:L4〈n8〈1.6,-3f’ <f8,<_4f,,0.If8,<R15〈0.5f8’,R16〈0.4f8’ ;
[0093]構(gòu)成第二三膠合透鏡9的三個(gè)透鏡分別為:
[0094]1.6〈η91〈1.8,—0.5f,<f91,<-f,,2f91,<R17〈3f91,,R18〈f91,;
[0095]1.4〈n92〈l.6,0.2f <f9; <0.5f’,f92’ <R18<1.5f92’,R19〈f92’ ;
[0096]1.6〈n93〈l.7,_0.5f,<f93,<-f,,0.1f93' <R19<0.5f93,,R20<1.2f93' ;
[0097]第三正透鏡10:L8〈n1(l〈2.0,f’ <f10,〈1.5f,,2f10,<R21〈3f10,,R22〈l.5f10,;
[0098]第五負(fù)透鏡11:1.4〈ηη〈1.6,-2?.,<fn,〈_3f,,fn,<R23〈1.5fn,,R24〈0.5fn,;
[0099]第六負(fù)透鏡12:L6〈n12〈L8,-5f’ <f12,〈_8f,,0.lf12,<R25〈0.5f12,,R26〈0.2f12,;
[0100]第四正透鏡13:1.6〈η13〈1.8,2f,<f13,<3f,,2f13,<R27〈3f13,,R28〈l.5f13,。
[0101]多光譜分光系統(tǒng)等效平板14采用多光譜分光棱鏡組實(shí)現(xiàn)。
[0102]相鄰?fù)哥R的中心間距依次為23mm, 13.2mm, 1.lmm, 5.lmm, 13.5mm, 0.4mm, 18.8mm,54.1mm, 0.4mm, 63.7mm, 1 2mm 和 5mm,光學(xué)系統(tǒng)像面直徑達(dá) 200.6mm。
[0103]本發(fā)明提出的三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)為像方遠(yuǎn)心光路結(jié)構(gòu),根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)邊緣視場(chǎng)相對(duì)照度為出射角度余弦的四次方關(guān)系,整個(gè)像面照度極佳。鑒于像方遠(yuǎn)心光路,嚴(yán)重的失對(duì)稱性,光學(xué)系統(tǒng)畸變不可能做到很小,本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)均有較小的畸變,相對(duì)畸變< 3%,這可在三線陣立體航測(cè)相機(jī)幾何校正階段,建立模型消除,以滿足航空攝影測(cè)量對(duì)成圖精度的要求。
[0104]表1給出了本發(fā)明與國(guó)外典型三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)指標(biāo)的對(duì)照。
[0105]表1國(guó)外典型三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)主要指標(biāo)
【權(quán)利要求】
1.寬視場(chǎng)像方遠(yuǎn)心三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng),其特征在于:所述光學(xué)系統(tǒng)包括沿同一光軸依次設(shè)置的第一負(fù)透鏡(1),第二負(fù)透鏡(2),第一正透鏡(3),第三負(fù)透鏡(4),第一三膠合透鏡組(5),光闌(6),第二正透鏡(7),第四負(fù)透鏡(8),第二三膠合透鏡(9),第三正透鏡(10),第五負(fù)透鏡(11),第六負(fù)透鏡(12),第四正透鏡(13),多光譜分光系統(tǒng)等效平板(14);其中,第二正透鏡(7),第四負(fù)透鏡(8),第三正透鏡(10),第五負(fù)透鏡(11),第六負(fù)透鏡(12),第四正透鏡(13),多光譜分光系統(tǒng)等效平板(14)共同構(gòu)成后透鏡組,光闌(6)位于所述的后透鏡組前焦面處;所述的第一三膠合透鏡(5)采用負(fù)透鏡-正透鏡-負(fù)透鏡的結(jié)構(gòu)型式,所述的第二三膠合透鏡(9)采用負(fù)透鏡-正透鏡-負(fù)透鏡的結(jié)構(gòu)型式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬視場(chǎng)像方遠(yuǎn)心三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng),其特征在于:其中各透鏡的參數(shù)依次如下: 第一負(fù)透鏡:1.7^^1.8,-f,<f/〈-1.5f,,f/ <^<1.5f/, R2〈0.5f/ ;
第二負(fù)透鏡:1.4〈n2〈l.6,-1.5f’ <f2,<_2f,,2f2,<R3<2.5f2,,R4〈0.5f2,;
第一正透鏡:1.8〈n3〈2.0,1.5f,<f3,<2f,,2f3,<R5〈3f3,,R6〈l.5f3,;
第三負(fù)透鏡:1.4〈n4〈1.6,-f’ <f4,〈-1.5f’,2f4’ <R7<2.5f4,,R8〈f4,; 構(gòu)成第一三膠合透鏡的三個(gè)透鏡分別為:
1.8〈η51〈1.9,-3f’ <f51’ <-4f’,0.If51' <R9<0.2f51’,R10<0.2f51’ ;
1.7<n52<l.8,0. 1f’ <f5; <0.5f’,f52’ <R10<1.5f5;,Rn<l.5f52’ ;
1.6〈n53〈l.8,-0.5f’ <f53’ <-f’ ,0.5f53’ <Rn〈f53’,R12<0.5f52’ ;
第二正透鏡:1.6〈η7〈1.8,0.5f,<f/ <f,,f/ <R13<1.5f/,R14〈l.5f/ ;
第四負(fù)透鏡:1.4〈n8〈L6,-3f’ <f8’ <-4f,,0.lf8,<R15<0.5f8,,R16〈0.4f8,; 構(gòu)成第二三膠合透鏡的三個(gè)透鏡分別為:
1.6〈η91〈1.8,-0.5f’ <f91’ <-f’,2f91’ <R17〈3f91’,R18〈f91’ ;
1.4〈n92〈l.6,0.2f <f92' <0.5f’,f92’ <R18<1.5f92’,R19〈f92’ ;
1.6〈n93〈l.7,-0.5f’ <f93’ <-f’,0.1f93, <R19<0.5f93’,R20<1.2f93' ;
第三正透鏡:1.8〈n1(l〈2.0,f’ <f10,〈1.5f,,2f10,<R21〈3f10,,R22〈l.5f10,;
第五負(fù)透鏡:1.4〈ηη〈1.6,-2f,<fn,<-3f,,fn,<R23<1.5fn,,R24〈0.5fn,;
第六負(fù)透鏡:1.6〈n12〈1.8,-5f’ <f12,<-8f,,0.lf12,<R25<0.5f12’,R26〈0.2f12,;
第四正透鏡:1.6〈η13〈1.8,2f,<f13,<3f,,2f13,<R27〈3f13’,R28〈l.5f13’。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬視場(chǎng)像方遠(yuǎn)心三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng),其特征在于:第一負(fù)透鏡為鑭火石玻璃LAF3,第二負(fù)透鏡為特冕玻璃FK2,第一正透鏡為ZLAF75A,第三負(fù)透鏡為FK2,構(gòu)成第一三膠合透鏡的三個(gè)透鏡分別為ZF52、ZBAF20和TF3,第二正透鏡為ZBAF3,第四負(fù)透鏡為QK3,構(gòu)成第二三膠合透鏡的三個(gè)透鏡分別為F13、FK2和TF3,第三正透鏡為ZLAF75A,第五負(fù)透鏡為K9,第六負(fù)透鏡為ZF6,第四正透鏡為ZF88,多光譜分光系統(tǒng)等效平板為光學(xué)石英玻璃JGSl。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬視場(chǎng)像方遠(yuǎn)心三線陣立體航測(cè)相機(jī)光學(xué)系統(tǒng),其特征在于:所述的多光譜分光系統(tǒng)等效平板(14)為多光譜分光棱鏡組。
【文檔編號(hào)】G02B13/00GK103487920SQ201310468516
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】閆阿奇, 張建, 周祚峰, 武登山, 冷寒冰, 曹劍中, 張凱勝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
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