[發明專利]雙分辨率光學成像鏡頭

有效

• 申請號: 201310420567.X
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103472569A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 徐之海;岑兆豐;吳迪富;孫玉娟;邊美娟;李曉彤;蔡燕華;李奇;馮華君;康貽兵;錢維全;顧世琴
• 申請（專利權）人: 浙江大學;江蘇宇迪光學股份有限公司
• 主分類號: G02B13/00
• 分類號: G02B13/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本發明屬于光學儀器技術領域，涉及一種邊緣大視場低分辨率、中心小視場高分辨率的雙分辨率光學成像鏡頭，適用于雙像面光學成像相機。

背景技術

成像鏡頭是光學系統中必不可少的關鍵部件。對于某些特定的應用場合，需要有特定的成像鏡頭和相機。如果需要有較大的成像視場，同時要求中心區域有較高的分辨率，一般采用的辦法有兩種：第一種方法是采用二套成像系統，即一套大視場成像鏡頭和相機，一套小視場高分辨成像鏡頭和相機，二套相機組合使用實現大視場和中心高分辨的目的。這種方法顯然比較復雜，設備較多；第二種方法是采用變焦鏡頭和一個相機實現，需要大視場時把變焦鏡頭調到廣角端，需要中心高分辨率時變焦到長焦狀態。這種方法的缺點是大視場和中心高分辨率不能同時實現，切換過程需要時間代價，造成重要信號丟失。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種邊緣大視場低分辨率、中心小視場高分辨率的雙分辨率光學成像鏡頭。

本發明由七片光學鏡片、一個分光棱鏡組成。光學鏡頭的成像特點是較大的視場，并且在中心小視場區域有很高的分辨率。兩塊45°直角棱鏡組成分光棱鏡，把成像光能量分別反射和透射到兩個互相垂直的平面，反射光能量和透射光能量的比例是可以根據要求設計的，并通過在棱鏡上鍍膜實現。

該鏡頭的光學鏡片和棱鏡固定在鏡筒和基座上。整個鏡頭結構以基座和安裝在其上的鏡筒為基礎，鏡筒內部從物方到像方依次為鏡片一壓圈、鏡片一、鏡片二、鏡片二隔圈、鏡片三、鏡片三隔圈、鏡片四、鏡片四隔圈、鏡片五、光欄隔圈、鏡片六、鏡片七，鏡筒通過螺紋固定連接在基座上，有兩片45°直角棱鏡膠合而成的分光棱鏡安裝在基座內，由棱鏡壓板固定。

基座的后方和上方均有法蘭面，法蘭面上各開有四個M2螺釘孔，方便與大視場低分辨率傳感器和小視場高分辨率傳感器連接。使用時可以在本鏡頭基座上方的法蘭面安裝大視場低分辨率傳感器、基座后方的法蘭面上安裝小視場高分辨率傳感器，使系統實現大視場低分辨率與中心局部視場高分辨率圖像信息的同時獲取。

該鏡頭的焦距為54mm；全視場視場角92.3°×76.9°內分辨率達到每毫米36線對，在中心23.3°×17.6°視場內分辨率高達每毫米178線對；焦距為11.6mm；相對孔徑為1/4.5；主鏡組部分最大直徑為Φ42mm，鏡頭長度為75mm，鏡頭頂點到光學像面距離為73.5mm。

鏡頭內部的分光棱鏡分光面反射光能量和透射光能量比例可根據要求設計，并通過在棱鏡上鍍膜實現。

本發明的有益效果：本發明在光學設計時中心附近小視場范圍內分辨率很高，適合使用象元尺寸為小的小視場高分辨率傳感器成像，而整個成像視場較大，分辨率相對較低，適合使用象元尺寸大而面積較大的大視場低分辨率傳感器成像，鏡頭像方采用分光棱鏡分光，使景物像分別成像在互相垂直的兩個平面上。在這兩個平面上分別安裝大視場低分辨率傳感器和小視場高分辨率傳感器，使系統采用一套光學成像鏡頭，無運動部件，實現大視場低分辨率與中心局部視場高分辨率圖像信息的同時獲取。

附圖說明

圖1為本發明原理圖。

圖2為本發明實施例。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步說明。

參見圖1,物方景物發出的光能量經一組光學鏡片1匯聚成像，經分光棱鏡2分光，部分光能量透射過棱鏡，在第一光學像面3上形成景物的光學像；部分光能量反射從棱鏡上方通過，在第二光學像面4上形成景物的光學像。第一光學像面與第二光學像面是光學共軛的，所以二個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過根據需要設計，并在分光棱鏡上鍍膜實現。光學成像系統設計特點是成像視場中心附近小視場范圍內分辨率很高，而整個成像視場較大，邊緣分辨率相對較低。

參見圖2，鏡頭是由一組光學鏡片和其后方的分光棱鏡分光成為雙像面實現的，其光學部分由七片光學鏡片、一個分光棱鏡組成。光學鏡頭的成像特點是具有較大的視場，成像視場達到92.3°×76.9°，分辨率達到每毫米36線對，中心23.3°×17.6°視場內有很高的分辨率，高達每毫米178線對。兩塊45°直角棱鏡組成分光棱鏡，把成像光能量分別反射和透射到兩個互相垂直的平面，反射光能量和透射光能量的比例是可以根據要求設計的，并通過在棱鏡上鍍膜實現。對于典型應用，高分辨傳感器象元尺寸2.8μm放置于鏡頭基座后方，大視場傳感器象元尺寸14μm放置于鏡頭基座上方時，棱鏡的反射率為20%，透射率為80%。