CN106873136A - 紫外可见复合成像镜头及紫外可见复合成像仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种紫外可见复合成像镜头及紫外可见复合成像仪，紫外可见复合成像镜头，自物方至紫外像方依次设置可见光成像部件和紫外光成像部件，所述可见光成像部件包括可见光镜头和可见光成像装置,所述紫外光成像部件包括第二紫外反射镜、第一紫外反射镜和紫外光成像装置，所述可见光成像部件不阻挡全部光源，所述第一紫外反射镜收集紫外光并反射到所述第二紫外反射镜，所述第二紫外反射镜将紫外光投射到所述紫外光成像装置的成像面，紫外可见复合成像仪包括上述紫外可见复合成像镜头，本发明紫外可见复合成像镜头及紫外可见复合成像仪具有重量轻便、成本低、精确定位放电位置的优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及到紫外检测领域，具体涉及一种紫外可见复合成像镜头及紫外可见复合成像仪。
背景技术
电力系统中的高压设备在发生电气放电时，根据电场强度的不同，会产生电晕、闪络或者电弧。在电晕放电过程中，空气中的电子不断获得和释放能量。当电子释放能量时，会向外辐射紫外线。因此，可通过紫外成像技术对电晕放电进行探测。在电力巡检中，紫外成像仪的镜头通常采用单光路成像或者双波段成像，单光路设计类似于传统镜头，仅能单独用于紫外成像，而在实际应用中，单独的紫外成像无法在日光下输出用于拍摄电晕放电产生的微弱紫外发光点，既无法定位发光点，使用极其不便。双波段成像即分别对紫外光和可见光进行成像，通过日盲紫外成像系统进行紫外光成像，通过可见光成像系统进行可见光成像，使得在日光下即可获得清晰的紫外光图像。
与此同时，无人机技术的快速发展为电力巡线提高了新的有效手段。当前，电力巡线主要采用人工巡检或有人机载巡检方式。其中，人工巡检成本效率比较低，而有人机载巡检成本高。如果采用无人机载巡检方式将会提高效率的同时有效的节约成本。此外，无人机巡检方式也可有效地解决山区、丘陵等特殊地区人工巡检难的问题。
但是，无人机巡检最大的问题在于载重限制，采用单光路紫外成像镜头的紫外成像仪可实现无人机搭载，但是其紫外检测效果不好，无法在日光下拍摄微弱紫外发光点；而采用双波段紫外成像镜头的紫外成像仪虽然可以实现较好成像，但是由于现有的双波段紫外成像镜头需要采用平行设置的双成像部件分别对紫外光和可见光进行收集成像，这种光学镜头结构会带来较大尺寸和较重体积，从而无法搭载在无人机或手持上使用。
发明内容
基于此，本发明的目的之一在于提供一种体积小、重量轻便的紫外可见复合成像镜头。
本发明实施例采用下述技术方案：
一种紫外可见复合成像镜头，自物方至紫外像方依次设置可见光成像部件和紫外光成像部件，所述可见光成像部件包括可见光镜头和可见光成像装置,所述紫外光成像部件包括第二紫外反射镜、第一紫外反射镜和紫外光成像装置，所述可见光成像部件不阻挡全部光源，所述第一紫外反射镜收集紫外光并反射到所述第二紫外反射镜，所述第二紫外反射镜将紫外光投射到所述紫外光成像装置的成像面。
作为本发明的进一步改进，所述第二紫外反射镜和紫外光成像装置之间设置有紫外滤光片。
作为本发明的进一步改进，所述第一紫外反射镜为凹面反射镜。
作为本发明的进一步改进，所述第二紫外反射镜为凸面反射镜。
作为本发明的进一步改进，自物方至紫外像方，所述可见光镜头、可见光成像装置、第二紫外反射镜、第一紫外反射镜以及紫外光成像装置依次同轴设置。
作为本发明的进一步改进，所述第一紫外反射镜开设有用于紫外光通过的通孔。
作为本发明的进一步改进，所述通孔位于第一紫外反射镜中心。
作为本发明的进一步改进，所述第二紫外反射镜的直径大于可见光镜头以及可见光成像装置的直径。
作为本发明的进一步改进，所述第一紫外反射镜和第二紫外反射镜表面均镀有反射紫外光的光学膜。
作为本发明的进一步改进，所述光学膜为铝膜。
作为本发明的进一步改进，所述铝膜上镀有一层MgF2保护膜。
作为本发明的进一步改进，所述可见光成像装置包括可见光探测器。
作为本发明的进一步改进，所述紫外光成像装置包括紫外光探测器。
本发明的另一目的在于提供一种紫外可见复合成像仪，包括所述紫外可见复合成像镜头，还包括：
图像控制模块以及图像存储模块，所述图像控制模块用于控制可见光成像装置和紫外光成像装置，并分别将可见光图像信号与紫外光图像信号输入图像存储模块，所述图像存储模块收集可见光图像信号以及紫外光图像信号并进行处理；
图像显示模块，用于显示处理过的紫外可见融合图像；
地面设备，用于控制成像仪各成像参数以及接收可见光图像信号与紫外光图像信号。
本发明所述的一种紫外可见复合成像镜头及紫外可见复合成像仪具有以下优点和有益效果：
本发明所述的紫外可见复合成像镜头及紫外可见复合成像仪改变现有技术平行设置的紫外成像部件以及可见光成像部件的布局，创造性的将可见光成像部件和紫外光成像部件横向设置，大大地缩小了整体尺寸、减轻整体重量，使其适用于无人机或手持等便携式设备，且结构简单、制作成本低，适用范围广。
本发明中紫外光成像部件采用一组反射式结构，包含两个反射镜，使其不存在复色像差，并且大口径紫外反射镜相对传统紫外透镜更容易加工，因此使得本发明的紫外成像系统分辨率高，成像质量好。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明紫外可见复合成像镜头的结构原理示意图。
图2是本发明紫外可见复合成像仪的结构原理示意图。
图例说明：
1、紫外可见复合成像镜头；11、可见光成像部件；12、紫外光成像部件；111、可见光镜头；112、可见光成像装置；121、第二紫外反射镜；122、第一紫外反射镜；124、紫外滤光片；123、紫外光成像装置；2、图像控制模块；3、图像存储模块；4、图像显示模块；5、地面设备。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明较佳实施例提供的技术方案。
第一实施例
如图1所示，本实施例为一种紫外可见复合成像镜头1，包括可见光成像部件11和紫外光成像部件12。可见光成像部件11包括可见光镜头111和可见光成像装置112；紫外光成像部件12包括第二紫外反射镜121、第一紫外反射镜122、紫外滤光片124和紫外光成像装置123，第一紫外反射镜122、第二紫外反射镜121表面均镀有反射紫外光的光学膜。自物方至紫外像方依次同轴设置可见光镜头111、可见光成像装置112、第二紫外反射镜121、第一紫外反射镜122、紫外滤光片124、紫外光成像装置123，第一紫外反射镜122中心开设有用于紫外光通过的通孔。第一紫外反射镜122的直径大于可见光镜头111、可见光成像装置112以及第二紫外反射镜121的直径，并且第二紫外反射镜121的直径大于可见光镜头111以及可见光成像装置112的直径。第一紫外反射镜122收集未被可见光成像部件11阻挡的紫外光并反射到第二紫外反射镜121，第二紫外反射镜121将紫外光通过第一紫外反射镜122中心的通孔投射到紫外光成像装置123的成像面。
现有的双波段紫外成像镜头采用平行设置的双成像部件分别对紫外光和可见光进行采集成像，这种光学镜头结构会带来较大尺寸和较重体积，从而无法搭载在无人机或手持上使用。本实施例紫外可见复合成像镜头1创造性将可见光成像部件11和紫外光成像部件12横向设置,大大地缩小了整体尺寸、减轻整体重量，使其适用于无人机或手持等便携式设备，可见光成像部件11和紫外光成像部件12的各组成部件同轴设置，并且第一紫外反射镜122中心开设有用于紫外光通过的通孔，优化各部件布局，进一步缩小了整体尺寸，并且可以更全面的收集到紫外光信号，可以得到更好的紫外光成像效果，当然本发明其他实施例可见光成像部件11和紫外光成像部件12的各组成部件也可以不同轴设置，第一紫外反射镜122中心也可以不开设用于紫外光通过的通孔，或者用于紫外光通过的通孔也可以不在中心，所涉及的结构众多，此处未一一列举，只要保证第一紫外反射镜122可以收集紫外光并反射到第二紫外反射镜121，并且第二紫外反射镜121可以将紫外光投射到紫外光成像装置123的成像面即可。
依据光学成像原理，对于置于光学镜头前方(一般小于1倍焦距)的遮挡物，仅对成像的亮度有影响，即遮挡物越小，亮度影响越小，所以本实施例第一紫外反射镜122直径大于可见光镜头111、可见光成像装置112、第二紫外反射镜121的直径，有效地防止可见光成像部件11阻挡全部光源导致，导致紫外光成像部件12收集不到紫外光，更具体地，为保证第一紫外反射镜122可以收集紫外线，在紫外光成像部件12内部，第一紫外反射镜122直径也大于第二紫外反射镜121的直径，当然，也可以通过其他方式实现第一紫外反射镜122可以收集紫外线,例如可以在第二紫外反射镜121两侧穿孔使紫外光可以通过等。本实施例为了减小可见成像部件对紫外入射光的遮挡，所以可见光镜头1、可见成像面2、第二紫外反射镜3的直径尽可能小。并且本实施例第二紫外反射镜121的直径大于可见光镜头111以及可见光成像装置112的直径，防止第一紫外反射镜122反射的紫外光被可见光镜头111或可见光成像装置112吸收，而减弱紫外光信号强度。
同时，本实施例紫外光成像部件12采用的一组反射式结构包含两个非球面反射镜，具体为，第一紫外反射镜122为凹面反射镜，凹面反射镜可以收集周围的紫外光并反射至中心的第二紫外反射镜121；第二紫外反射镜121为凸面反射镜，凸面反射镜相对于平面反射镜或者凹面反射镜，可以使两侧凹面反射镜发射过来的光反射时更容易从第一紫外反射镜122中心的通孔通过到达紫外光成像装置123。两个紫外反射镜，使其不存在复色像差，并且大口径紫外反射镜相对传统紫外透镜更容易加工，因此使得本发明的紫外成像系统分辨率高，成像质量好。
上述的一组反射式结构由于不存在复色像差，且再通过优化紫外反射镜的非球面系数补偿球差、彗差、象散等单色像差，最终可以得到分辨率高，成像质量好的紫外成像图，并且大口径紫外反射镜相对现有透镜来说更容易加工，降低加工成本。
本实施例第二紫外反射镜121和紫外光成像装置123之间还设置有紫外滤光片124，可在第二紫外反射镜121反射的光中选取所需辐射波段的紫外光到达紫外光成像装置123，更好地进行紫外成像分析，更具体地本实施例将紫外滤光片124设置在第一紫外反射镜122和紫外光成像装置123之间。
此外，在本实施例中，可见光镜头111用于收集镜头范围内的可见光，并将可见光成像于可见光成像装置112的成像面上，可见光镜头111可为普通光学材料加工而成。可见光成像装置112包括可见光探测器，其成像面为可见光探测器的感光面，用于获取可见光图像信号。第一紫外反射镜122、第二紫外反射镜121表面镀有的反射紫外光的光学膜采用铝膜，用于增加第一紫外反射镜122以及第二紫外反射镜121对紫外光的反射率，同时铝膜上镀有一层MgF2保护膜，用于保护反射镜的反射表面。紫外光成像装置123包括紫外光探测器，其成像面为紫外光探测器的感光面，用于获取紫外光图像信号。
第二实施例
如图2所示，本实施例为一种紫外可见复合成像仪，包括上述第一实施例中的紫外可见复合成像镜头1，还包括：
图像控制模块2以及图像存储模块3，图像控制模块2用于控制可见光成像装置112和紫外光成像装置123，并分别将可见光图像信号与紫外光图像信号输入图像存储模块3，图像存储模块3收集可见光图像信号以及紫外光图像信号并进行处理；
图像显示模块4，用于显示处理过的紫外可见融合图像；
地面设备5，用于控制成像仪各成像参数以及接收可见光图像信号与紫外光图像信号。
紫外可见复合成像仪采用第一实施例中收集的紫外可见复合成像镜头1，大大地缩小了成像仪的整体尺寸、减轻整体重量，使其更适用于无人机或手持等便携式设备。
其中，紫外可见复合成像镜头71将收集到的目标光源进行成像处理，以获得紫外光图像信号与可见光图像信号，图像控制模块2用于控制可见光成像装置112和紫外光成像装置123，使其分别将可见光成像装置112的可见光探测器探测到的可见光图像信号和紫外光成像装置123的紫外探测器探测到的紫外光图像信号和分别输入图像存储模块3，图像存储模块3将收集到的可见光图像信号与紫外光图像信号进行融合处理，获得紫外可见融合图像信号，存储融合图像信号的同时并将融合图像信号输出至图像显示模块10进行显示，本发明还配套设置有地面设备11，可以控制成像仪各成像参数以及接收可见光图像信号与紫外光图像信号。
紫外可见复合成像仪不仅能够探测电晕放电的紫外光，还能够精确显示紫外光放电的具体位置，即位于目标的哪个精确部位。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (15)
1.一种紫外可见复合成像镜头(1)，其特征在于，自物方至紫外像方依次设置可见光成像部件(11)和紫外光成像部件(12)，所述可见光成像部件(11)包括可见光镜头(111)和可见光成像装置(112),所述紫外光成像部件(12)包括第二紫外反射镜(121)、第一紫外反射镜(122)和紫外光成像装置(123)，所述可见光成像部件(11)不阻挡全部光源，所述第一紫外反射镜(122)收集紫外光并反射到所述第二紫外反射镜(121)，所述第二紫外反射镜(121)将紫外光投射到所述紫外光成像装置(123)的成像面。
2.根据权利要求1所述的紫外可见复合成像镜头，其特征在于，所述第二紫外反射镜(121)和紫外光成像装置(123)之间设置有紫外滤光片(124)。
3.根据权利要求1所述的紫外可见复合成像镜头，其特征在于，所述第一紫外反射镜(122)为凹面反射镜。
4.根据权利要求1所述的紫外可见复合成像镜头，其特征在于，所述第二紫外反射镜(121)为凸面反射镜。
5.根据权利要求1所述的紫外可见复合成像镜头，其特征在于，自物方至紫外像方，所述可见光镜头(111)、可见光成像装置(112)、第二紫外反射镜(121)、第一紫外反射镜(122)以及紫外光成像装置(123)依次同轴设置。
6.根据权利要求1或5所述的紫外可见复合成像镜头，其特征在于，所述第一紫外反射镜(122)开设有用于紫外光通过的通孔。
7.根据权利要求6所述的紫外可见复合成像镜头，其特征在于，所述通孔位于第一紫外反射镜中心。
8.根据权利要求5所述的紫外可见复合成像镜头，其特征在于，所述第二紫外反射镜(121)的直径大于可见光镜头(111)以及可见光成像装置(112)的直径。
9.根据权利要求1所述的紫外可见复合成像镜头，其特征在于，所述第一紫外反射镜(122)和第二紫外反射镜(121)表面均镀有反射紫外光的光学膜。
10.根据权利要求9所述的紫外可见复合成像镜头，其特征在于，所述光学膜为铝膜。
11.根据权利要求10所述的紫外可见复合成像镜头，其特征在于，所述铝膜上镀有一层MgF2保护膜。
12.根据权利要求1所述的紫外可见复合成像镜头，其特征在于，所述可见光成像装置(112)包括可见光探测器。
13.根据权利要求1所述的紫外可见复合成像镜头，其特征在于，所述紫外光成像装置(123)包括紫外光探测器。
14.一种紫外可见复合成像仪，其特征在于，包括所述紫外可见复合成像镜头(1)。
15.根据权利要求14所述的紫外可见复合成像仪，其特征在于，还包括：
图像控制模块(2)以及图像存储模块(3)，所述图像控制模块(2)用于控制可见光成像装置(112)和紫外光成像装置(123)，并分别将可见光图像信号与紫外光图像信号输入图像存储模块(3)，所述图像存储模块(3)收集可见光图像信号以及紫外光图像信号并进行处理；
图像显示模块(4)，用于显示处理过的紫外可见融合图像；
地面设备(5)，用于控制成像仪各成像参数以及接收可见光图像信号与紫外光图像信号。
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| CN110275098A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-24 | 杭州赫太克科技有限公司 | 紫外成像仪 |
| CN110579866A (zh) * | 2019-09-18 | 2019-12-17 | 北京小眼探索科技有限公司 | 一种紧凑型红外可见共光路变焦光学系统及目标探测方法 |
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