CN103472569A - 双分辨率光学成像镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种双分辨率光学成像镜头。该镜头由七片光学镜片、一个分光棱镜、固定镜片的镜筒和压圈、固定棱镜的基座和压板组成，整个镜头结构以基座和安装在其上的镜筒为基础，镜筒内部从物方到像方依次为镜片一压圈、镜片一、镜片二、镜片二隔圈、镜片三、镜片三隔圈、镜片四、镜片四隔圈、镜片五、光栏隔圈、镜片六和镜片七，镜筒通过螺纹连接固定在基座上，由两片45°直角棱镜胶合而成的分光棱镜安装在基座内，由棱镜压板固定。本发明采用一套光学成像镜头，无运动部件，实现大视场低分辨率与中心局部视场高分辨率图像信息的同时获取。
Description
技术领域
本发明属于光学仪器技术领域，涉及一种边缘大视场低分辨率、中心小视场高分辨率的双分辨率光学成像镜头，适用于双像面光学成像相机。
背景技术
成像镜头是光学系统中必不可少的关键部件。对于某些特定的应用场合，需要有特定的成像镜头和相机。如果需要有较大的成像视场，同时要求中心区域有较高的分辨率，一般采用的办法有两种：第一种方法是采用二套成像系统，即一套大视场成像镜头和相机，一套小视场高分辨成像镜头和相机，二套相机组合使用实现大视场和中心高分辨的目的。这种方法显然比较复杂，设备较多；第二种方法是采用变焦镜头和一个相机实现，需要大视场时把变焦镜头调到广角端，需要中心高分辨率时变焦到长焦状态。这种方法的缺点是大视场和中心高分辨率不能同时实现，切换过程需要时间代价，造成重要信号丢失。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种边缘大视场低分辨率、中心小视场高分辨率的双分辨率光学成像镜头。
本发明由七片光学镜片、一个分光棱镜组成。光学镜头的成像特点是较大的视场，并且在中心小视场区域有很高的分辨率。两块45°直角棱镜组成分光棱镜，把成像光能量分别反射和透射到两个互相垂直的平面，反射光能量和透射光能量的比例是可以根据要求设计的，并通过在棱镜上镀膜实现。
该镜头的光学镜片和棱镜固定在镜筒和基座上。整个镜头结构以基座和安装在其上的镜筒为基础，镜筒内部从物方到像方依次为镜片一压圈、镜片一、镜片二、镜片二隔圈、镜片三、镜片三隔圈、镜片四、镜片四隔圈、镜片五、光栏隔圈、镜片六、镜片七，镜筒通过螺纹固定连接在基座上，有两片45°直角棱镜胶合而成的分光棱镜安装在基座内，由棱镜压板固定。
基座的后方和上方均有法兰面，法兰面上各开有四个M2螺钉孔，方便与大视场低分辨率传感器和小视场高分辨率传感器连接。使用时可以在本镜头基座上方的法兰面安装大视场低分辨率传感器、基座后方的法兰面上安装小视场高分辨率传感器，使系统实现大视场低分辨率与中心局部视场高分辨率图像信息的同时获取。
该镜头的焦距为54mm；全视场视场角92.3°×76.9°内分辨率达到每毫米36线对，在中心23.3°×17.6°视场内分辨率高达每毫米178线对；焦距为11.6mm；相对孔径为1/4.5；主镜组部分最大直径为Φ42mm，镜头长度为75mm，镜头顶点到光学像面距离为73.5mm。
镜头内部的分光棱镜分光面反射光能量和透射光能量比例可根据要求设计，并通过在棱镜上镀膜实现。
本发明的有益效果：本发明在光学设计时中心附近小视场范围内分辨率很高，适合使用象元尺寸为小的小视场高分辨率传感器成像，而整个成像视场较大，分辨率相对较低，适合使用象元尺寸大而面积较大的大视场低分辨率传感器成像，镜头像方采用分光棱镜分光，使景物像分别成像在互相垂直的两个平面上。在这两个平面上分别安装大视场低分辨率传感器和小视场高分辨率传感器，使系统采用一套光学成像镜头，无运动部件，实现大视场低分辨率与中心局部视场高分辨率图像信息的同时获取。
附图说明
图1为本发明原理图。
图2为本发明实施例。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1,物方景物发出的光能量经一组光学镜片1汇聚成像，经分光棱镜2分光，部分光能量透射过棱镜，在第一光学像面3上形成景物的光学像；部分光能量反射从棱镜上方通过，在第二光学像面4上形成景物的光学像。第一光学像面与第二光学像面是光学共轭的，所以二个像面上的像除了光能量不一致外，其余均是相同的，二者的光能量分配可以通过根据需要设计，并在分光棱镜上镀膜实现。光学成像系统设计特点是成像视场中心附近小视场范围内分辨率很高，而整个成像视场较大，边缘分辨率相对较低。
参见图2，镜头是由一组光学镜片和其后方的分光棱镜分光成为双像面实现的，其光学部分由七片光学镜片、一个分光棱镜组成。光学镜头的成像特点是具有较大的视场，成像视场达到92.3°×76.9°，分辨率达到每毫米36线对，中心23.3°×17.6°视场内有很高的分辨率，高达每毫米178线对。两块45°直角棱镜组成分光棱镜，把成像光能量分别反射和透射到两个互相垂直的平面，反射光能量和透射光能量的比例是可以根据要求设计的，并通过在棱镜上镀膜实现。对于典型应用，高分辨传感器象元尺寸2.8μm放置于镜头基座后方，大视场传感器象元尺寸14μm放置于镜头基座上方时，棱镜的反射率为20%，透射率为80%。
该镜头的光学镜片和棱镜固定在镜筒6和基座5上。整个镜头结构以基座和安装在其上的镜筒为基础，镜筒内部从物方到像方依次为镜片一压圈7、月凹型镜片一8、月凹型镜片二9、镜片二隔圈10、双凹型镜片三11、镜片三隔圈12、双凸型镜片四13、镜片四隔圈14、月凸型镜片五15、光栏隔圈16、双凸型镜片六17、月凹镜片七18，镜筒通过螺纹固定连接在基座上，有两片45°直角棱镜19、20胶合而成的分光棱镜安装在基座内，由棱镜压板21固定。
镜片一的前后半径分别为31.5mm和23mm，中心厚度1.91mm，材料为K9玻璃；镜片二与镜片一中心间隔3.31mm，前后半径分别为55.9mm和12.54mm，中心厚度1.42mm，材料为LAK11玻璃；第三镜片与第二镜片中心间隔8.0mm，前后半径分别为-35.595mm和17.17mm，中心厚度2.29mm，材料为ZBAF1；第四镜片与第三镜片中心间隔5.83mm，前后半径分别为27.03mm和-41.3mm，中心厚度4.57mm，材料为LAK7玻璃；第五镜片与第四镜片中心间隔0.3mm，前后半径分别为19.345mm和37.7mm，中心厚度4.67mm，材料为ZF2玻璃；第六镜片与第五镜片中心间隔9.4mm，前后半径分别为38mm和-6.8mm，中心厚度3.86mm，材料为玻璃ZF7；第七镜片与第六镜片中心间隔0mm，前后半径分别为-6.8mm和-15.57mm，中心厚度1.0mm，材料为ZK7玻璃；分光棱镜与第七镜片间隔3.0mm，组合厚度18mm，材料为K9玻璃。
基座的后方和上方均有法兰面，法兰面上各开有四个M2螺钉孔，方便与大视场低分辨率传感器和小视场高分辨率传感器连接。使用时可以在本镜头的基座上方法兰面、基座后方法兰面上分别安装大视场低分辨率传感器和小视场高分辨率传感器，使系统实现大视场低分辨率与中心局部视场高分辨率图像信息的同时获取。
该镜头的焦距为11.6mm；相对孔径为1/4.5；镜筒部分最大直径为Φ42mm，镜头长度为75mm，镜头第一块镜片顶点到光学像面距离为73.5mm。
Claims (4)
1. 双分辨率光学成像镜头，其特征在于：该镜头由七片光学镜片、一个分光棱镜、固定镜片的镜筒和压圈、固定棱镜的基座和压板组成，整个镜头结构以基座和安装在其上的镜筒为基础，镜筒内部从物方到像方依次为镜片一压圈、镜片一、镜片二、镜片二隔圈、镜片三、镜片三隔圈、镜片四、镜片四隔圈、镜片五、光栏隔圈、镜片六和镜片七，镜筒通过螺纹连接固定在基座上，由两片45°直角棱镜胶合而成的分光棱镜安装在基座内，由棱镜压板固定。
2.根据权利要求1所述的双分辨率光学成像镜头，其特征在于：镜头的焦距为11.6mm；相对孔径为1/4.5；在全视场视场角92.3°×76.9°内分辨率达到每毫米36线对，在中心23.3°×17.6°视场内分辨率高达每毫米178线对；镜筒部分最大直径为Φ42mm，镜头长度为75mm，镜片一顶点到光学像面距离为73.5mm。
3.根据权利要求1所述的双分辨率光学成像镜头，其特征在于：镜头内部的分光棱镜分光面反射光能量和透射光能量比例可根据要求设计，并通过在棱镜上镀膜实现。
4.根据权利要求1所述的双分辨率光学成像镜头，其特征在于：基座的后方和上方均有法兰面，法兰面上各开有四个M2螺钉孔，方便与大视场低分辨率传感器和小视场高分辨率传感器连接。
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