CN102253478A - 一种90°弯折光学成像系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种90°弯折光学成像系统，以解决背景技术共轴光学成像系统无法实现光路折转、获取高清图像的技术问题。本发明外形成“L”形，包括A镜筒、B镜筒以及相机，其中A镜筒经相机镜头座与相机直连，B镜筒一端指向被拍摄对象，B镜筒另一端的内部设置有用以实现光路转折90°的反射镜或直角棱镜；A镜筒与B镜筒通过可实现B镜筒绕A镜筒中心轴旋转的旋转滑环沿A镜筒轴向固定连接。本发明实现了对特殊直角位置的目标进行高清成像，具有简单、方便，体积小、造价低等特点，特别适用于航空、航天等领域一些特殊位置的监视和测量成像。
Description
技术领域
本发明涉及一种弯折光学成像系统，具体涉及一种90°弯折光学成像系统。
背景技术
现有光学成像系统多为共轴光学系统，如照相机、电视摄像机、CCD摄像机等。但在某些特殊场合受限于空间位置，需要将90°转折位置的目标成像，那么上述共轴光学成像系统将无法实现。
设计弯折光学成像系统，尤其面临长距离光路传输的光学指标和结构稳定性等技术问题。另外，考虑到可能在航空、航天等领域一些特殊位置的监视和测量成像需求，成像系统应当能够在较恶劣的温度环境下(-50℃～+60℃)稳定工作，需防止镜头表面结霜影响成像效果，并能承受较恶劣的振动冲击环境。
发明内容
本发明旨在提供一种90°弯折光学成像系统，以解决背景技术共轴光学成像系统无法实现光路90°折转后获取高清图像的技术问题。
本发明的技术方案如下：
一种90°弯折光学成像系统，外形成“L”形，包括A镜筒、B镜筒以及相机，光圈设置于B镜筒内；其中A镜筒经相机镜头座与相机直连，B镜筒一端指向被拍摄对象，B镜筒另一端的内部设置有用以实现光路转折90°的反射镜或直角棱镜；A镜筒与B镜筒通过可实现B镜筒绕A镜筒中心轴旋转的旋转滑环沿A镜筒轴向固定连接。
上述B镜筒一端的最外侧设置有高强度光学玻璃K9，以隔离恶劣的外界环境。
上述A镜筒与B镜筒之间通过法兰实现沿A镜筒轴向固定连接，所述法兰的外缘为外螺纹形式，旋转滑环具有内螺纹与所述外螺纹相配合，A镜筒的法兰盘上设置有用以在B镜筒定位后锁定位置的止扣。(A镜筒采用止扣与B镜筒定位后由旋转滑环压紧。)
设置于B镜筒内的光圈采用三档可调光阑。(光阑位置是根据整个光学系统设计时的相关技术指标而定的，用于确定辐射测量的面积，对靶面上的光照度进行调节；光阑的孔的大小和位置的合理设计保证了成像的清晰程度、正确性和亮度。)
上述B镜筒的另一端的内部设置有用以实现光路转折90°的直角棱镜。
上述90°弯折光学成像系统为二次成像系统，这样可以保证长距离光路传输后的成像质量。
上述A镜筒、B镜筒内各透镜的压圈上、注胶孔中以及棱镜安装壳体上均涂有密封硅胶。
本发明采用光机的方法，最终将特殊直角位置的目标通过90°弯折光学成像系统实现成像的目的。同时考虑到安装位置的特殊性在机械结构设计中采取了组合设计的方式。具有简单、方便，体积小、造价低等特点，特别适用于航空、航天等领域一些特殊位置的监视和测量成像。
另外，系统还有较好的环境适应性，可用于较恶劣的高低温和振动环境中。
附图说明
图1为本发明光学系统图。
图2为本发明系统原理图。
图3为本发明结构示意图。
图4为本发明三维外形图。
图5为本发明弯折部分外形图(不带相机)。
附图标号说明：
1-A镜筒，2-B镜筒，3-直角棱镜，4-光阑组件，5-旋转滑环，6-相机。
具体实施方式
本发明的90°弯折光学成像系统用于将摄像视线弯折90°后进入摄像机感光器件，并满足摄像机的拍摄需要，主要性能指标为：
1、工作波段为可见光波段(λ＝0.45～0.7μm)；
2、视场角设计为72°；
3、光圈采用三档可调光阑对靶面上的光照度进行调节；
4、结构形式：外形成“L”形，分为A镜筒部分和B镜筒部分，A镜筒连接相机镜头座，B镜筒指向被拍摄对象，A、B镜筒可以拆分，通过旋转滑环连接后可以相对旋转，旋转过程中不改变镜头的焦距，当B镜筒旋转指向被拍摄对象后，可以锁定滑环，固定A、B镜筒的位置；
5、在B镜筒的外端，采用高强度光学玻璃K9隔离外界环境。
本发明实现过程中的几个关键技术：
一、本发明的90°弯折光学成像系统的设计采用两次成像，直角棱镜90°转折，系统全长为310.7mm，减小了玻璃的径向口径，能够保证成像质量，实现中心和不同视野范围均能清晰成像的效果。
二、光路折转
90°弯折光学成像系统需对光路转折90°，一般光路转折可选用反射镜和棱镜两种方式。相比较而言，系统选用直角棱镜具有如下优点：
1)棱镜不容易变形，面形精度高，有利于提高像质；
2)棱镜反射一般采用内反射或全反射，反射率和膜层可靠性高；具有缩短光路的效果。
三、环境适应性设计
针对系统要在冷热温差较大的环境下(-50℃～+60℃)工作的情况，为了防止镜头表面结霜影响成像效果，设计采取了如下措施：
1)镜头装配时控制装配环境的湿度，保证镜头内部为干燥空气；
2)镜头结构设计采用封胶等密闭措施，具体是在在所有光学系统中透镜的压圈上，以及注胶孔中和棱镜安装壳体上都要涂一定的密封硅胶，从而保证水汽不易进入镜头内部。
90°弯折光学成像系统总体结构上为了实现拍摄角度的调节及安装位置的特殊性将镜筒分为A、B两部分，其中A镜筒直接连接在相机上，在A、B镜筒连接处是一个旋转滑环，即在B镜筒与A镜筒连接的法兰上加工外螺纹与旋转滑环的内螺纹相配合，同时A镜筒采用止扣与B镜筒定位后由旋转滑环压紧，可以让B镜筒绕A镜筒的中心旋转并将A、B镜筒固定连接在一起。本发明中的光学成像系统与相机连接后根据设计要求调整好像面距离就可获得所需图像。
本发明可以实现将特殊直角位置的目标成像，特别适合于环境条件较为恶劣的航空、航天等领域中希望获取一些具有特殊安装位置的图像的场合。
Claims (7)
1.一种90°弯折光学成像系统，其特征在于：外形成“L”形，包括A镜筒、B镜筒以及相机，光圈设置于B镜筒内；其中A镜筒经相机镜头座与相机直连，B镜筒一端指向被拍摄对象，B镜筒另一端的内部设置有用以实现光路转折90°的反射镜或直角棱镜；A镜筒与B镜筒通过可实现B镜筒绕A镜筒中心轴旋转的旋转滑环沿A镜筒轴向固定连接。
2.根据权利要求1所述的90°弯折光学成像系统，其特征在于：所述B镜筒一端的最外侧设置有高强度光学玻璃K9。
3.根据权利要求1所述的90°弯折光学成像系统，其特征在于：A镜筒与B镜筒之间通过法兰实现沿A镜筒轴向固定连接，所述法兰的外缘为外螺纹形式，旋转滑环具有内螺纹与所述外螺纹相配合，A镜筒的法兰盘上设置有用以在B镜筒定位后锁定位置的止扣。
4.根据权利要求1所述的90°弯折光学成像系统，其特征在于：设置于B镜筒内的光圈采用三档可调光阑。
5.根据权利要求1所述的90°弯折光学成像系统，其特征在于：所述B镜筒的另一端的内部设置有用以实现光路转折90°的直角棱镜。
6.根据权利要求1所述的90°弯折光学成像系统，其特征在于：所述90°弯折光学成像系统为二次成像系统。
7.根据权利要求1所述的90°弯折光学成像系统，其特征在于：A镜筒、B镜筒内各透镜的压圈上、注胶孔中以及棱镜安装壳体上均涂有密封硅胶。
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