最新的光學技術在無人機中的應用

        今天的無人機有可以從(cong) 高空、陸地、水下拍攝圖像的高性能相機，大疆、Walkera、 Yuneec、Parrot的無人機拍攝質量已經提高到了一個(ge) 新的高度。比如，大疆的Zenmuse禪思雲(yun) 台Z3的一體(ti) 化可變焦航拍相機，能夠進行最佳的靜態攝影，它7倍的變焦鏡頭由3.5倍的光學鏡頭和2倍的無損變焦組成，可以創造22mm到77mm的等效聚焦範圍。
        無人機搭載多種傳(chuan) 感器（包括多光譜、激光雷達、攝影測量和熱能等感應裝置），能夠提供追蹤颶風和其他天氣係統的3D模型、農(nong) 作物和礦山的3D地圖以及其他用途。圖像通常能夠實時通過無線電信號傳(chuan) 輸給無人機駕駛者或者通過4G/LTE傳(chuan) 輸的FPV技術，無人機駕駛員在數英裏之外仍能收到信號。

        光機械設計靈感來自鳥頸

        無人機的穩定係統對於(yu) 高質量圖像來說不可或缺，斯坦福的機械工程的副教授David Lentink從(cong) 研究物的飛行作為(wei) 設計無人機相機和其他係統的靈感和啟示。Lentink和他的團隊研究了天鵝和大雁在拍打翅膀和麵對強氣流時然能保持頭部穩定的能力，研究結果顯示這些鳥類頸部的功能類似汽車的懸掛裝置。
        一個(ge) 無人機版“構造複雜的鳥頸”由一個(ge) 一體(ti) 相機和一個(ge) 能使物體(ti) 圍繞單個(ge) 軸旋轉的樞軸支撐的平衡環組成。因為(wei) 平衡環能夠讓相機不受無人機飛行時的震動幹擾，相機能夠捕捉高清畫麵、視頻或3D圖像。很多新一代的無人機采用3軸的平衡環，因為(wei) 這能提供最好的攝像穩定性。

        設計無人機成像光學係統的神器

        在設計無人機的光學係統時，光學和機械工程師之間的綜合至關(guan) 重要，因為(wei) 空間和重量要求讓失敗的物理原型（樣機）的成本代價(jia) 非常高昂。“如果（無人機）太重了飛不起來，那麽(me) 再好的相機和穩定係統都不重要的，”Zemax的產(chan) 品經理Andy Ferris如是說，“一個(ge) 機械工程的決(jue) 定可能會(hui) 跟光學設計產(chan) 生矛盾然後又得一次次的重頭再研究設計，而現代的虛擬原型很好地解決(jue) 了這個(ge) 問題。”
        OpticStudio® 和LensMechanix是工程師們(men) 為(wei) 無人機設計光學係統時的會(hui) 選擇的使用兩(liang) 種軟件。光學工程師會(hui) 用OpticStudio這個(ge) 頂級圖像設計產(chan) 品，機械工程會(hui) 選擇LensMechanix這個(ge) 為(wei) 唯一一個(ge) 為(wei) 光機械而設計的軟件。這個(ge) Gold Certified SOLIDWORKS加載項包括了使用OpticStudio實際鏡頭尺寸設計光機組件的工具，無需STEP和IGES文件。通過模擬機械部件對虛擬樣機中的光學設計的影響，機械工程師可以及早發現並糾正設計上的問題。相比在實際樣機實驗失敗後再改動設計，在虛擬樣機3D模型設計中的改動的成本極大地降低了。
        通過使用上述軟件，工程師團隊把一個(ge) 光學產(chan) 品從(cong) 概念變成現實並投入市場隻需要極短的時間。

編譯/Nick