CN204790198U - 一种水下光电成像设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种水下光电成像设备，包括防水外壳，在防水外壳的内部安装有成像组件、偏振调制组件、光谱调制组件和面阵探测器，所述防水外壳的前端设有球面光窗，所述成像组件包括前置成像镜头、准直镜和成像镜，所述准直镜置于所述前置成像镜头的后部，所述成像镜安装在所述准直镜的后部，所述偏振调制组件置于所述准直镜和所述成像镜之间，所述光谱调制组件置于所述偏振调制组件与所述成像镜之间，所述面阵探测器位于所述成像镜的后部。本实用新型的有益效果是，水下光电成像设备中集成了偏振调制组件和光谱调制组件，可任意调整偏振方向和透过光谱，具有高集成度的优点，并且可同时提高目标的成像距离和颜色保真度。
Description
技术领域
本实用新型涉及光电成像技术领域，特别是涉及一种水下光电成像设备。
背景技术
水下成像在深海资源开发、海洋科研以及水下工程作业、考古和救援等工程中具有广泛而重要的应用价值，正受到各国研究者的日益重视。目前水下成像探测技术中光电成像是最重要的方法之一，具有高分辨率的优点。
但由于特殊的环境使得目前常规水下光电成像面临诸多问题，包括：
(1)颜色保真度严重下降；
(2)主动照明光后向散射严重，光电成像有效距离十分有限。
针对上述第一个问题，可采用高光谱成像方法有效提高颜色保真度；针对第二个问题，可采用偏振成像方法有效抑制主动照明光的后向散射，提高成像距离。然而现有的设备集成度不高，不能同时具备上述两种功能，限制了水下光电成像的应用。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供一种水下光电成像设备，该设备同时具有光谱成像和偏振成像的功能，并且具有集成度高的优点。
本实用新型的技术方案是：
一种水下光电成像设备，包括防水外壳，在防水外壳的内部安装有成像组件、偏振调制组件、光谱调制组件和面阵探测器，所述防水外壳的前端设有球面光窗，所述成像组件包括前置成像镜头、准直镜和成像镜，所述前置成像镜头安装在所述球面光窗内，前置成像镜头的前端具有球形表面，并且前置成像镜头的球形表面的球心与所述球面光窗的球心位置重叠，所述准直镜置于所述前置成像镜头的后部并与所述前置成像镜头同轴安装，所述成像镜安装在所述准直镜的后部并与所述准直镜同轴安装，所述偏振调制组件置于所述准直镜和所述成像镜之间并且同轴安装，所述光谱调制组件置于所述偏振调制组件与所述成像镜之间，所述面阵探测器位于所述成像镜的后部。
所述球面光窗的壁面为等厚结构。
所述面阵探测器为CCD相机。
所述偏振调制组件采用相位延迟器。
所述偏振调制组件由两个相位延迟器组成。
两个相位延迟器同光轴，位于右侧的相位延迟器的快轴方向为水平方向，位于左侧的相位延迟器的快轴方向相对于右侧的相位延迟器旋转45度。
两个相位延迟器在工作光谱范围内均有0到二分之一波长的相位延迟量。
所述光谱调制组件与偏振调制组件同光轴，光谱调制组件的线偏振方向与右侧的相位延迟器的快轴方向一致，在整个工作光谱范围内可任意调节通过光束的中心波长。
还包括嵌入式计算机、显示器，其中所述嵌入式计算机分别与所述偏振调制组件、光谱调制组件和面阵探测器连接，所述显示器与所述嵌入式计算机连接。
还包括内置电源，所述内置电源对所述嵌入式计算机供电。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是水下光电成像设备中集成了偏振调制组件和光谱调制组件，可任意调整偏振方向和透过光谱，具有高集成度的优点，并且可同时提高目标的成像距离和颜色保真度。
附图说明
图1为一种水下光电成像设备的示意图；
图中：
球面光窗1，成像组件2，前置成像镜头21，准直镜22，成像镜23，偏振调制组件3，光谱调制组件4，面阵探测器5，嵌入式计算机6，显示器7，内置电源8，防水外壳9。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案进行具体阐述，需要指出的是，本实用新型的技术方案不限于实施例所述的实施方式，本领域的技术人员参考和借鉴本实用新型技术方案的内容，在本实用新型的基础上进行的改进和设计，应属于本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型实施例提供了一种水下光电成像设备，包括内置于防水外壳9中的球面光窗1、成像组件2、偏振调制组件3、光谱调制组件4、面阵探测器5和嵌入式计算机6；所述防水外壳9的前端设有球面光窗1，所述成像组件2包括前置成像镜头21、准直镜22和成像镜23，所述前置成像镜头21安装在所述球面光窗1内，前置成像镜头21的前端具有球形表面，并且前置成像镜头21的球形表面的球心与所述球面光窗1的球心位置重叠，所述准直镜22置于所述前置成像镜头21的后部并与所述前置成像镜头21同轴安装，所述成像镜23安装在所述准直镜22的后部并与所述准直镜22同轴安装，所述偏振调制组件3置于所述准直镜22和所述成像镜23之间并且同轴安装，所述光谱调制组件4置于所述偏振调制组件3与所述成像镜23之间，所述面阵探测器5位于所述成像镜23的后部。
所述球面光窗1内嵌于所述防水外壳9中，目标光束透过所述球面光窗1进入置于所述球面光窗1后的成像组件2中，并经置于所述成像组件2中的偏振调制组件3、光谱调制组件4调制后，经成像组件2将确定偏振态和光谱段的光束成像在面阵探测器5上，所述嵌入式计算机6分别与所述偏振调制组件3、光谱调制组件4和面阵探测器5连接。
进一步的，所述成像组件2包括前置成像镜头21、准直镜22和成像镜23，所述准直镜22与所述成像镜23连接，所述偏振调制组件3和光谱调制组件4，顺序放置于所述准直镜22后，所述光谱调制组件4与所述成像镜23连接。
成像组件2中，前置成像镜头21首先将目标成一次实像，准直镜22将成像光束准直，成像光束依次通过偏振调制组件3和光谱调制组件4后由成像镜23成像在面阵探测器5的感光面上。
所述前置成像镜头21最外侧球面与所述球面光窗1的球面同球心。
所述球面光窗1内外表面的球面同球心。
所述的球面光窗1的材料为在整个工作谱段具有高透过率的各向同性玻璃，内外表面的球面同球心，并且与前置成像镜头最外面一个球形表面同球心，保证入射光的偏振态不受光学系统影响。
还包括显示器7，所述显示器7与所述嵌入式计算机6连接。
进一步的，光谱调制组件4与偏振调制组件3同光轴。
进一步的，所述偏振调制组件3由两个相位延迟器组成。
右侧的相位延迟器和左侧的相位延迟器同光轴，右侧的相位延迟器的快轴方向为水平方向，左侧的相位延迟器的快轴方向相对于右侧的相位延迟器的快轴方向旋转45度，右侧的相位延迟器和左侧的相位延迟器在工作光谱范围内均有0到二分之一波长的相位延迟量。
光谱调制组件4的线偏振方向与右侧的相位延迟器的快轴方向一致。在整个工作光谱范围内可任意调制通过光束的中心波长。
进一步的，该设备还包括内置电源8，所述内置电源8与所述嵌入式计算机6连接。
优选的，成像组件2中前置成像镜头21为50mm焦距尼康镜头，偏振调制组件3为MeadowlarkOptics公司的液晶可变相位延迟器，光谱调制组件4为美国Cri公司的可见光波段液晶可调谐滤波器，面阵光电探测器5为德国映美精公司的DFK41BU02.H型CCD相机，嵌入式计算机6为研华PCM-9363嵌入式主板，显示器7为上海博毓电子设备有限公司的触控液晶显示屏，电源8为上海潼一公司的TYLB-11.1V-5.2AH型锂离子电池。
本实施例提供的技术方案，通过以下方法实现：
来自目标的光束透过球面光窗1进入成像组件2中前置成像镜头21，经过偏振调制组件3对成像光束进行偏振调制，光谱调制组件4使所需谱段的光束通过，再经成像组件2中成像镜23将确定偏振态和光谱段的光束成像在面阵探测器5上，内置的嵌入式计算机6同时控制偏振调制组件3、光谱调制组件4和面阵探测器5，并将采集图像存储，并在显示器7上实时显示，内置电源8为整个系统供电。
球面光窗1的材料为在整个工作谱段具有高透过率的各向同性玻璃，内外表面的球面同球心，并且与成像组件2中前置成像镜头21最外面一个球形表面同球心，保证入射光的偏振态不受光学系统影响。
成像组件2中，前置成像镜头21首先将目标成一次实像，准直镜22将成像光束准直，成像光束依次通过偏振调制组件3和光谱调制组件4后由成像镜23成像在面阵探测器5的感光面上。
偏振调制组件3由两个相位延迟器组成。两个相位延迟器同光轴，右侧的相位延迟器的快轴方向为水平方向，左侧的相位延迟器的快轴方向相对于右侧相位延迟器旋转45度。右侧的相位延迟器和左侧的相位延迟器在工作光谱范围内均有0到二分之一波长的相位延迟量。
光谱调制组件4与偏振调制组件3同光轴，线偏振方向与右侧的相位延迟器的快轴方向一致，在整个工作光谱范围内可任意调制通过光束的中心波长。
所述的水下光电成像设备，通过采集同一目标多个不同偏振态的图像，进行处理抑制散射光，提高成像距离。通过采集同一目标多个波长的图像，进行图像颜色复原，提高采集图像的颜色保真度。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是水下光电成像设备中集成了偏振调制组件和光谱调制组件，可任意调整偏振方向和透过光谱，具有高集成度的优点，并且可同时提高目标的成像距离和颜色保真度。
Claims (8)
1.一种水下光电成像设备，包括防水外壳，其特征在于，在防水外壳的内部安装有成像组件、偏振调制组件、光谱调制组件和面阵探测器，所述防水外壳的前端设有球面光窗，所述成像组件包括前置成像镜头、准直镜和成像镜，所述前置成像镜头安装在所述球面光窗内，前置成像镜头的前端具有球形表面，并且前置成像镜头的球形表面的球心与所述球面光窗的球心位置重叠，所述准直镜置于所述前置成像镜头的后部并与所述前置成像镜头同轴安装，所述成像镜安装在所述准直镜的后部并与所述准直镜同轴安装，所述偏振调制组件置于所述准直镜和所述成像镜之间并且同轴安装，所述光谱调制组件置于所述偏振调制组件与所述成像镜之间，所述面阵探测器位于所述成像镜的后部。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述球面光窗的壁面为等厚结构。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述面阵探测器为CCD相机。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述偏振调制组件采用相位延迟器。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述偏振调制组件由两个相位延迟器组成。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，两个相位延迟器同光轴，位于右侧的相位延迟器的快轴方向为水平方向，位于左侧的相位延迟器的快轴方向相对于右侧的相位延迟器旋转45度。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，两个相位延迟器在工作光谱范围内均有0到二分之一波长的相位延迟量。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述光谱调制组件与偏振调制组件同光轴，光谱调制组件的线偏振方向与右侧的相位延迟器的快轴方向一致，在整个工作光谱范围内可任意调节通过光束的中心波长。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520434714.3U CN204790198U (zh) | 2015-06-23 | 2015-06-23 | 一种水下光电成像设备 |
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| CN201520434714.3U CN204790198U (zh) | 2015-06-23 | 2015-06-23 | 一种水下光电成像设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204790198U true CN204790198U (zh) | 2015-11-18 |
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| CN201520434714.3U Active CN204790198U (zh) | 2015-06-23 | 2015-06-23 | 一种水下光电成像设备 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104991351A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-10-21 | 青岛市光电工程技术研究院 | 一种水下光电成像设备 |
| CN105700539A (zh) * | 2016-02-04 | 2016-06-22 | 青岛市光电工程技术研究院 | 一种激光信息串行处理装置 |
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2015
- 2015-06-23 CN CN201520434714.3U patent/CN204790198U/zh active Active
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