CN110794553A - 一种用于光谱成像的中继镜头 - Google Patents

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李志刚
许小京
王桂强
罗旭东
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Institute of Forensic Science Ministry of Public Security PRC
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Abstract

本发明公开了一种用于光谱成像的中继镜头，包括前中继镜组和后中继镜组，前中继镜组用于承接成像镜头输出的图像，通过光束整理使其满足滤光器对光束的要求，输出给滤光器件，后中继镜组用于接收滤光器件输出的光束，再次将光束成像于感光器件上。本发明通过巧妙设计中继镜前组和后中继镜组的具体透镜组合，在中继镜前组和后中继镜组的各个透镜的协同作用下，使得本中继镜组可以实现大孔径，大视场，设计孔径F2.8，成像范围直径近20mm，并且长度控制的很短，包含中间60mm的长空间仅180mm左右，分辨率高达400万像素，很好的满足了光谱成像的要求，而且结构简单、长度短，重量轻，适合于大孔径、大视场的高清晰度紧凑型中继镜设计。

Description

一种用于光谱成像的中继镜头
技术领域
本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种用于光谱成像的中继镜头。
背景技术
在光谱成像系统中，通常利用一种光谱滤光器件进行分光以实现对不同的光谱拍摄目标的影像。在成像光路中增加滤光器件，往往需要在成像镜头后增加一组中继镜头，以延长光路，并满足滤光器件对入射孔径角的要求，同时将成像镜头的图像传递到感光器件上。
现有的中继镜头普遍存在结构复杂，体积和重量大，导致系统的总长度比较长，设备变的笨重，尤其是便携式的设备使用非常不方便。成像面不够大，成像品质也满足不了高分辨率系统的要求，迫切需要一种紧凑型高品质中继镜系统的设计。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单，长度短，适合于大孔径、大视场的高清晰度紧凑型中继镜设计。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种用于光谱成像的中继镜头，包括前中继镜组和后中继镜组，前中继镜组用于承接成像镜头输出的图像，通过光束整理使其满足滤光器对光束的要求，输出给滤光器件，后中继镜组用于接收滤光器件输出的光束，再次将光束成像于感光器件上，
所述前中继镜组包括位于同一光轴且依次设置的第一双胶合透镜、第一单透镜和第二单透镜；所述第一双胶合透镜为双凹透镜和双凸透镜的胶合件，该双凹透镜用于接收成像镜头输出的图像光束；所述第一单透镜为双凹负透镜；所述第二单透镜为双凸正透镜；
所述后中继镜组包括依次设置且均和前中继镜组位于同一光轴的前镜组部分和后镜组部分；
所述前镜组部分包括依次设置的第三单透镜和第二双胶合透镜；所述第三单透镜为双凸正透镜；第二双胶合透镜为双凹透镜和双凸透镜的胶合件，第三单透镜输出的光束投射于该双凹透镜中；
所述后镜组部分包括依次设置的第四单透镜、第五单透镜和第六单透镜；第四单透镜为双凸正透镜；第五单透镜为凸面朝向第四单透镜的弯月形正透镜；第六单透镜为准平面朝向第五单透镜的准平凹负透镜。
所述第一双胶合透镜用于消色差和视场的高级象差。
所述第一单透镜用于消除像面弯曲和彗差。
所述第二单透镜用于实现中继镜前组的焦距和压低光线的出射高度，第二单透镜与第一双胶合透镜组合使成像镜头输出的图像成像在无限远，并且实现中间60mm的空气间隔及主光线与光轴的夹角小于7.5度。
所述第二双胶合透镜用于消色差和视场的高级象差。
所述第四单透镜用于减少中继镜头的长度。
所述第五单透镜用于校正畸变及改变整个中继镜头的像方主平面位置。
所述第六单透镜用于控制整个中继镜头的后工作距离，并实现1倍放大倍率。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明通过巧妙设计前中继镜组和后中继镜组的具体透镜组合，在前中继镜组和后中继镜组的各个透镜的协同作用下，使得本中继镜组可以实现大孔径，大视场，设计孔径F2.8，成像范围直径近20mm，并且长度控制的很短，包含中间60mm的长空间仅180mm左右，分辨率高达400万像素，很好的满足了光谱成像的要求，而且结构简单、长度短，重量轻，适合于大孔径、大视场的高清晰度紧凑型中继镜设计。
附图说明
图1为本发明实施例提供的用于光谱成像的中继镜头的组成结构示意图；
图中：1、第一双胶合透镜；2、第一单透镜；3、第二单透镜；4、第三单透镜；5、第二双胶合透镜；6、第四单透镜；7、第五单透镜；8、第六单透镜；11、双凹透镜；12、双凸透镜；51、双凹透镜；52、双凸透镜；100、滤光器件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例：
如图1所示，本实施例提供的用于光谱成像的中继镜头分为前中继镜组和后中继镜组，其中，前中继镜组用于承接成像镜头输出的图像(即物镜像平面)，通过光束整理使其满足滤光器对光束的要求，输出给滤光器件100，后中继镜组接收滤光器件输出的光束，再次将光束成像于感光器件上。具体地，前中继镜组它将物镜的像(Y’1)成像在无限远(Y’2)，同时实现中间60mm的空间间隔以及主光线与光轴的最大夹角小于7.5度；后中继镜组，它再将无穷远的中间像(Y’2)成像在相机的SENSOR平面上(Y’3)，并使系统满足放大倍率为1倍的性能要求。
具体地，该前中继镜组包括位于同一光轴且依次设置的第一双胶合透镜1、第一单透镜2和第二单透镜3。其中，该第一双胶合透镜1为双凹透镜11和双凸透镜12的胶合件，成像镜头输出的图像光束(即物镜像平面)投射于该双凹透镜11中，在整个中继镜头中，第一双胶合透镜1的主要作用是消色差和视场的高级象差(高级象差指比初级像差更高级别的像差)。而该第一单透镜2为双凹负透镜，其主要作用是用于消除像面弯曲(场曲)和彗差。而该第二单透镜3为双凸正透镜，其主要是实现前组的焦距和压低光线的出射高度，它与第一双胶合透镜1组合使前面物镜的像成像在无限远，并且实现中间60mm的空气间隔及主光线与光轴的夹角小于7.5度。
而该后中继镜组包括依次设置且均和前中继镜组位于同一光轴的前镜组部分和后镜组部分。其中，该前镜组部分包括依次设置的第三单透镜4和第二双胶合透镜5；该第三单透镜4为双凸正透镜，其在整个中继镜头中主要是用于实现光学性能；该第二双胶合透镜5则为双凹透镜51和双凸透镜52的胶合件，主要适用于消色差和视场高级象差。
而该后镜组部分包括依次设置的第四单透镜6、第五单透镜7和第六单透镜8。其中，该第四单透镜5为双凸正透镜，其采用高折射率高色散的材料，主要作用减小整个中继镜头的长度，实现中继镜头的主要焦距性能。该第五单透镜7则为凸面朝向第四单透镜6的弯月形正透镜，其主要作用是校正畸变及改变整个中继镜头的像方主平面位置；第六单透镜8则为准平面朝向第五单透镜7的准平凹负透镜，其主要作用是控制整个中继镜头的后工作距离，并实现图像一倍的放大倍率，其中，该准平面是指该面的表面接近平面。
本申请通过巧妙设计前中继镜组和后中继镜组的具体透镜组合，在中继镜前组和后中继镜组的各个透镜的协同作用下，使得本中继镜组可以实现大孔径，大视场，设计孔径F2.8，成像范围直径近20mm，并且长度控制的很短，包含中间60mm的长空间仅180mm左右，分辨率高达400万像素，很好的满足了光谱成像的要求，而且结构简单、长度短，重量轻，适合于大孔径、大视场的高清晰度紧凑型中继镜设计。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于光谱成像的中继镜头，包括前中继镜组和后中继镜组，前中继镜组用于承接成像镜头输出的图像，通过光束整理使其满足滤光器对光束的要求，输出给滤光器件，后中继镜组用于接收滤光器件输出的光束，再次将光束成像于感光器件上，其特征在于，
所述前中继镜组包括位于同一光轴且依次设置的第一双胶合透镜、第一单透镜和第二单透镜；所述第一双胶合透镜为双凹透镜和双凸透镜的胶合件，该双凹透镜用于接收成像镜头输出的图像光束；所述第一单透镜为双凹负透镜；所述第二单透镜为双凸正透镜；
所述后中继镜组包括依次设置且均和前中继镜组位于同一光轴的前镜组部分和后镜组部分；
所述前镜组部分包括依次设置的第三单透镜和第二双胶合透镜；所述第三单透镜为双凸正透镜；第二双胶合透镜为双凹透镜和双凸透镜的胶合件，第三单透镜输出的光束投射于该双凹透镜中；
所述后镜组部分包括依次设置的第四单透镜、第五单透镜和第六单透镜；第四单透镜为双凸正透镜；第五单透镜为凸面朝向第四单透镜的弯月形正透镜；第六单透镜为准平面朝向第五单透镜的准平凹负透镜。
2.如权利要求1所述的用于光谱成像的中继镜头，其特征在于，所述第一双胶合透镜用于消色差和视场的高级象差。
3.如权利要求1所述的用于光谱成像的中继镜头，其特征在于，所述第一单透镜用于消除像面弯曲和彗差。
4.如权利要求2所述的用于光谱成像的中继镜头，其特征在于，所述第二单透镜用于实现前中继镜组的焦距和压低光线的出射高度，第二单透镜与第一双胶合透镜组合使成像镜头输出的图像成像在无限远，并且实现中间60mm的空气间隔及主光线与光轴的夹角小于7.5度。
5.如权利要求1所述的用于光谱成像的中继镜头，其特征在于，所述第二双胶合透镜用于消色差和视场的高级象差。
6.如权利要求1所述的用于光谱成像的中继镜头，其特征在于，所述第四单透镜用于减少中继镜头的长度。
7.如权利要求1所述的用于光谱成像的中继镜头，其特征在于，所述第五单透镜用于校正畸变及改变整个中继镜头的像方主平面位置。
8.如权利要求1所述的用于光谱成像的中继镜头，其特征在于，所述第六单透镜用于控制整个中继镜头的后工作距离，并实现1倍放大倍率。
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