[发明专利]一种适用于无人机移动拍摄的双层超表面消彗差成像镜头

说明书

本发明公开了一种适用于无人机移动拍摄的双层超表面消彗差成像镜头，所述镜头包括双合透镜，该双合透镜包括作为透镜基底的第一玻璃，分别设置于该玻璃上、下表面的用于会聚光的第一微纳非晶硅圆柱结构层和用于校正像差的第二微纳非晶硅圆柱结构层。本发明使用两面都有微纳非晶硅圆柱阵列的双合透镜，改善了曲面透镜的彗差情况。本发明使用具有微纳结构的透镜提高成像效率，尽可能缩小透镜的体积与重量，充分减小系统对无人机的负担。

技术领域

本发明涉及微纳光学领域，特别涉及一种适用于无人机移动拍摄的双层超表面消彗差成像镜头。

背景技术

在无人机航拍领域，镜头的便携性和成像质量一直是不可避免的问题。无人机的优势在于其隐蔽性和空中的自由视角，而使用传统透镜在成本、成像质量和体积上就很难做出平衡。无人机在军事方面，需要具有足够的隐蔽性，这样就对无人机的体积具有要求，进一步就需要限制其搭载的成像系统的体积与重量；在民用航拍方面也需要平衡整体的价格与成像质量。

传统光学元件通过对镜片进行切割，研磨制造，再组合到一起形成透镜组。但是随着光学器件尺寸的缩小与轻量化，传统加工过程对精度的要求也会飞速提高，传统透镜在缩小体积的前提下还要具有足够的成像质量就意味着成本的水涨船高。

无人机航拍具有视野上的极大优势，而广角镜头能够充分利用这一优点。实际上在使用平面透镜且体积受到限制的情况下，广角镜头不可避免会接收大量带角度的入射光进行成像，进而出现色彗差影响成像质量，从而限制了广角镜头的发展；而使用球面透镜则对技术上具有更大的要求，且更难在体积与成本上进行妥协。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种具有改善透镜的彗差、体积小、重量轻、成本低等特点的适用于无人机移动拍摄的双层超表面消彗差成像镜头。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种适用于无人机移动拍摄的双层超表面消彗差成像镜头，所述镜头包括双合透镜，该双合透镜包括作为透镜基底的第一玻璃，分别设置于该玻璃上、下表面的用于会聚光的第一微纳非晶硅圆柱结构层和用于校正像差的第二微纳非晶硅圆柱结构层。

进一步地，所述镜头通过与第二微纳非晶硅圆柱结构层下侧贴合的第二玻璃与后端图像传感器相集成。

进一步地，所述第二玻璃与第一玻璃尺寸相同且同轴设置。

进一步地，所述透镜基底上、下表面的边缘均涂覆有抗反射层。

进一步地，所述双合透镜表面覆盖SU-8聚合物，用于填充微纳非晶硅圆柱间隙。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)使用的光学超透镜是在平面基底上排列微纳非晶硅圆柱以实现传统透镜功能的特殊透镜(双合透镜两面都有微纳非晶硅圆柱阵列)，能够以非常有限的体积实现复杂的传统透镜组的功能，其功能性主要依托于微纳非晶硅圆柱的排列结构，不同的排列结构能够实现不同的功能，且具有极大的拓展空间，同时改善了曲面透镜的彗差情况；2)在入射光带有一定入射角度的情况下，使用的双合超透镜仍能保持良好的聚焦情况；3)在保证以上两点能力的情况下使用具有微纳结构的透镜提高成像效率，尽可能缩小透镜系统的体积与重量，充分减小拍摄系统对无人机的负担，并且降低成本。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为一个实施例中适用于无人机移动拍摄的双层超表面消彗差成像镜头结构示意图。

图2为一个实施例中超表面模型示意图，其中图(a)为汇聚层模型，图(b)为校正层模型。