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原文传递无人机和透镜的设计方法

专利名称：	无人机和透镜的设计方法
摘要：	本申请公开了一种无人机(10)，其包括机身(12)和视觉避障系统(14)。视觉避障系统(14)安装在机身(12)。视觉避障系统(14)包括双目视觉模组(142)和补光装置(144)，补光装置(144)位于双目视觉模组(142)的两个摄像头(1422)之间。补光装置(144)包括光源(1442)和透镜(1444)，透镜(1444)包括作为入光面的凸面(14442)和与凸面相背的出光平面(14444)。其中，凸面(14442)为非球面或自由曲面。光源(1442)设置在凸面(14442)侧。透镜(1444)被配置成将光源(1442)发出的光束投射形成与双目视觉模组(142)的视场角相匹配的光斑。本申请还公开了一种透镜的设计方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	深圳市大疆创新科技有限公司
发明人：	王小明;谢捷斌;任伟
专利状态：	有效
申请日期：	2018-03-30T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201880012684.3
公开号：	CN110382357A
代理机构：	北京励诚知识产权代理有限公司
代理人：	赵爽
分类号：	B64D47/08(2006.01);B;B64;B64D;B64D47
申请人地址：	518057 广东省深圳市南山区高新南区粤兴一道9号香港科大深圳产学研大楼6楼
主权项：	1.一种无人机，其特征在于，包括机身和视觉避障系统，所述视觉避障系统安装在所述机身，所述视觉避障系统包括双目视觉模组和补光装置，所述补光装置位于所述双目视觉模组的两个摄像头之间，所述补光装置包括光源和透镜，所述透镜包括作为入光面的凸面和与所述凸面相背的出光平面，所述凸面为非球面或自由曲面，所述光源设置在所述凸面侧，所述透镜被配置成将所述光源发出的光束投射形成与所述双目视觉模组的视场角相匹配的光斑。 2.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述补光装置的数量是两个，两个所述补光装置形成的光斑在大于距所述机身预设距离的范围基本重合。 3.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述双目视觉模组包括所述无人机的前双目视觉模组、后双目视觉模组和下双目视觉模组中的至少一个。 4.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述透镜满足下列条件式： 11mm≤f≤12mm；其中，f为所述透镜的焦距。 5.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述透镜满足下列条件式： 2mm≤d≤3mm；其中，d为所述透镜的边缘厚度。 6.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述凸面为非球面，所述透镜满足下列条件式： 5mm≤Ry≤7mm；和 -1≤Ky≤-0.85；其中，Ry为所述非球面在y方向的曲面半径，Ky为所述非球面在y方向的二次曲面系数。 7.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述凸面为非球面，所述透镜满足下列条件式： 15mm≤Rx≤16mm；和 0.5≤Kx≤1；其中，Rx为所述非球面在x方向的曲面半径，Kx为所述非球面在x方向的二次曲面系数。 8.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述透镜的适用波长包括可见光和近红外光。 9.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述透镜的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯。 10.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述光源包括发光二极管。 11.一种透镜的设计方法，其特征在于，所述透镜包括作为入光面的凸面和出光平面，所述凸面和所述出光平面位于所述透镜相背的两侧，所述凸面为非球面或自由曲面，所述透镜的设计方法包括以下步骤：确定所述透镜的尺寸；优化所述凸面的面型以使所述透镜的焦距达到目标焦距；和优化所述透镜的视场角和照度标准偏差以使所述透镜的视场角和照度标准偏差均分别达到目标视场角和目标照度标准偏差。 12.如权利要求11所述的透镜的设计方法，其特征在于，所述确定所述透镜尺寸的步骤包括：根据所述透镜所应用的产品空间结构确定所述透镜的材料、适用波长、孔径和厚度。 13.如权利要求11所述的透镜的设计方法，其特征在于，所述凸面为非球面，所述优化所述凸面的面型以使所述透镜的焦距达到目标焦距的步骤包括：优化所述非球面的曲面半径和二次曲面系数以使所述透镜的焦距达到所述目标焦距。 14.如权利要求13所述的透镜的设计方法，其特征在于，所述优化所述非球面的曲面半径和二次曲面系数以使所述透镜的焦距达到所述目标焦距的步骤包括：添加所述曲面半径、所述二次曲面系数为变量并设定所述透镜的焦距为优化函数，所述曲面半径、所述二次曲面系数和所述透镜的边缘厚度为约束条件；和根据所述优化函数和所述约束条件优化所述曲面半径和所述二次曲面系数以使所述透镜的焦距达到所述目标焦距。 15.如权利要求11所述的透镜的设计方法，其特征在于，所述目标焦距满足下列条件式： 11mm≤F≤12mm；其中，F为所述目标焦距。 16.如权利要求11所述的透镜的设计方法，其特征在于，所述优化所述透镜的视场角和照度标准偏差以使所述透镜的视场角和照度标准偏差均分别达到目标视场角和目标照度标准偏差的步骤包括：添加所述非球面的非球面系数为变量并设定所述透镜的视场角和照度标准偏差为优化函数，所述透镜的焦距为约束条件；和根据优化函数和约束条件优化非球面的非球面系数以使所述透镜的视场角和照度标准偏差均分别达到目标视场角和目标照度标准偏差。 17.如权利要求11所述的透镜的设计方法，其特征在于，所述优化所述透镜的视场角和照度标准偏差以使所述透镜的视场角和照度标准偏差均分别达到目标视场角和目标照度标准偏差的步骤包括：优化所述透镜的视场角以使所述透镜的视场角达到目标视场角；和优化所述透镜的照度标准偏差以使所述透镜的照度标准偏差达到目标照度标准偏差。 18.如权利要求17所述的透镜的设计方法，其特征在于，所述凸面为非球面，所述优化所述透镜的视场角以使所述透镜的视场角达到目标视场角的步骤包括：添加所述非球面的非球面系数为变量并设定所述透镜的垂直视场角和水平视场角为优化函数，所述透镜的焦距为约束条件；根据所述优化函数和所述约束条件优化所述非球面的非球面系数以使所述透镜的垂直视场角和水平视场角均达到目标垂直视场角和目标水平视场角。 19.如权利要求17所述的透镜的设计方法，其特征在于，所述凸面为非球面，所述优化所述透镜的照度标准偏差以使所述透镜的照度标准偏差达到目标照度标准偏差的步骤包括：添加所述非球面的非球面系数为变量并设定所述透镜的照度标准偏差为优化函数，所述透镜的焦距为约束条件；根据所述优化函数和所述约束条件优化所述非球面的非球面系数以使所述透镜的照度标准偏差达到所述目标照度标准偏差。
所属类别：	发明专利