CN112099191B - 一种具有抗激光干扰能力的大靶面高清镜头 - Google Patents

一种具有抗激光干扰能力的大靶面高清镜头 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有抗激光干扰能力的大靶面高清镜头，所述镜头的光学***由光焦度为正的前组A、光焦度为负的中组B、反射镜C、双凸透镜E构成，反射镜C后方设置有消光筒D，反射镜C的反射光路上设置有双凸透镜E；所述前组A由沿入射光路依次设置的负弯月透镜A‑1与双凸透镜A‑2密接的第一胶合组、正弯月透镜A‑3、负弯月透镜A‑4与正弯月透镜A‑5密接的第二胶合组构成；所述中组B由沿入射光路依次设置的双凸透镜B‑1与双凹透镜B‑2密接的第三胶合组、双凹透镜B‑3与正弯月透镜B‑4密接的第四胶合组构成。本发明镜头利用反射来降低激光干扰，具有摄远结构的优点，结构紧凑，分辨率高，图像还原度高，单帧频信息量大，能与两千五百万像素高清相机适配。

Description

一种具有抗激光干扰能力的大靶面高清镜头
技术领域
本发明涉及一种具有抗激光干扰能力的大靶面高清镜头。
背景技术
在工业摄像领域，不仅要求图像还原度高、单帧频信息量大，近年来还提出了抗非工作波段光能量干扰的要求。特别是在多光谱***中，由于多波段协同工作，监测视场内存在很强的杂光干扰。例如当可见光与激光波段***共同工作时，由于激光能量密度高，在大气中发生散射，在可见光成像***中会监测到回波现象，形成亮度很高的杂光光点，对***正常工作干扰强烈，甚至导致工作任务的失败。现有解决方案一般是在第一个光学镜片上镀制特殊膜系的膜层，让激光能量反射出去，以减弱激光波段的干扰。但反射回的激光能量同样有可能会干扰到其他***的正常工作，不能从根本上解决问题。另外，镀制多层膜有可能会改变光学表面面型精度，降低成像质量，特别是几何尺寸比较大的镜片，更加难于控制。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构紧凑，分辨率高的具有抗激光干扰能力的大靶面高清镜头，对激光波段光线具有抗干扰能力，图像还原度高，提高成像质量。
本发明采用以下方案实现：一种具有抗激光干扰能力的大靶面高清镜头，所述镜头的光学***由沿入射光路自前向后依次设置的光焦度为正的前组A、光焦度为负的中组B、让400nm～700nm波段光线反射、让1064nm、1550nm激光波段能量透射的反射镜C、双凸透镜E构成，反射镜C后方设置有消光筒D，反射镜C的反射光路上设置有双凸透镜E；所述前组A由沿入射光路依次设置的负弯月透镜A-1与双凸透镜A-2密接的第一胶合组、正弯月透镜A-3、负弯月透镜A-4与正弯月透镜A-5密接的第二胶合组构成；所述中组B由沿入射光路依次设置的双凸透镜B-1与双凹透镜B-2密接的第三胶合组、双凹透镜B-3与正弯月透镜B-4密接的第四胶合组构成。
进一步的，所述前组A与中组B之间的空气间隔为34.99mm，所述中组B与反射镜C之间的空气间隔为49.98mm，所述反射镜C与双凸透镜E之间的空气间隔为40mm。
进一步的，所述前组A中第一胶合组和正弯月透镜A-3之间的空气间隔为0.20mm，所述正弯月透镜A-3和第二胶合组之间的空气间隔为0.50mm，所述中组B中第三胶合组和第四胶合组之间的空气间隔为60.04mm。
进一步的，所述第一胶合组中间为负折射力的胶合面，胶合面弯向像面侧，胶合面两边的负弯月透镜A-1和双凸透镜A-2折射率之差大于0.3；所述第二胶合组中间为负折射力的胶合面，胶合面弯向像面侧，胶合面两边的负弯月透镜A-4和正弯月透镜A-5折射率之差大于0.2。
进一步的，所述反射镜C的反射面上镀制有53层的膜层，反射镜C在工作波段400nm～700nm的反射率大于99%，同时在激光波段1064nm、1550nm的透过率大于98%。
进一步的，所述反射镜C与光轴倾斜45°设置，所述消光筒D开口朝向反射镜C，消光筒D内部具有消光螺纹，消光筒D底面和反射镜C平行，消光筒D开口端面为与反射镜C相平行的斜切面。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明镜头利用反射来降低激光干扰，在光路中设置反射镜，让正常波段光线反射后成像，让激光波段能量透射，进入消光筒后被吸收，避免对其他***造成干扰；具有摄远结构的优点，结构紧凑，分辨率高，图像还原度高，单帧频信息量大，能与两千五百万像素高清相机适配，且对激光波段光线具有抗干扰能力，提高成像质量，适用于抗激光干扰、图像还原度高、高信息量的工业摄像领域。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明镜头的光学***示意图；
图2是本发明镜头的调制传递函数图；
图3是本发明镜头的像差图；
图4是本发明镜头中反射镜的反射率曲线图。
具体实施方式
如图1~4所示，一种具有抗激光干扰能力的大靶面高清镜头，所述镜头的光学***由沿入射光路自前向后依次设置的光焦度为正的前组A、光焦度为负的中组B、让400nm～700nm波段光线反射、让1064nm、1550nm激光波段能量透射的反射镜C、双凸透镜E构成，反射镜C后方设置有消光筒D，反射镜C的反射光路上设置有双凸透镜E；所述前组A由沿入射光路依次设置的负弯月透镜A-1与双凸透镜A-2密接的第一胶合组、正弯月透镜A-3、负弯月透镜A-4与正弯月透镜A-5密接的第二胶合组构成；所述中组B由沿入射光路依次设置的双凸透镜B-1与双凹透镜B-2密接的第三胶合组、双凹透镜B-3与正弯月透镜B-4密接的第四胶合组构成；本发明镜头利用反射来降低激光干扰，在光路中设置反射镜，让正常波段光线反射后成像，让激光波段能量透射，进入消光筒后被吸收，避免对其他***造成干扰。另外，由于反射镜位于镜头后端，靠近像面位置，几何尺寸较小，可以比较容易控制镜片面型的改变，尽可能减小对成像质量的影响。
前组A光焦度为正，中组B光焦度为负，符合摄远结构的基本架构，因此光学总长达到300mm，使得结构紧凑；后组E光焦度为正，主要作用是校正倍率色差，使得轴外视场的分辨率提高；所述镜头像面尺寸达到24mm的前提下，焦距500mm，光学总长300mm，光学总长与焦距之比达到0.6，具有摄远结构的特点，结构紧凑，并保持高分辨率，图像还原度高，单帧频信息量大，能与像素数5120*5120、像元3.2um的两千五百万像素高清相机适配，且对激光波段光线具有抗干扰能力，提高成像质量，适用于抗激光干扰、图像还原度高、高信息量的工业摄像领域。
在本实施例中，所述前组A与中组B之间的空气间隔为34.99mm，所述中组B与反射镜C之间的空气间隔为49.98mm，所述反射镜C与双凸透镜E之间的空气间隔为40mm，双凸透镜E与像面之间的空气间隔为20mm，所述镜头在像面处设置摄像元件，将光学图像转换为电信号。
在本实施例中，所述前组A中第一胶合组和正弯月透镜A-3之间的空气间隔为0.20mm，所述正弯月透镜A-3和第二胶合组之间的空气间隔为0.50mm，所述中组B中第三胶合组和第四胶合组之间的空气间隔为60.04mm。
在本实施例中，所述第一胶合组中间为负折射力的胶合面，胶合面弯向像面侧，胶合面两边的负弯月透镜A-1和双凸透镜A-2折射率之差大于0.3,，其中双凸透镜A-2玻璃材料为超低色散的CAF2材料，具有校正二级光谱的能力；所述第二胶合组中间为负折射力的胶合面，胶合面弯向像面侧，胶合面两边的负弯月透镜A-4和正弯月透镜A-5折射率之差大于0.2，正弯月透镜A-5玻璃材料为超低色散的FCD100材料，具有校正二级光谱的能力；第一胶合组材料分别为H-LAF4、CAF2，具有负折射力，弯向像面侧，折射率之差为0.31，正弯月透镜A-3使用超低色散材料CAF2，第二胶合组材料分别为H-ZF2、FCD100，具有负折射力，弯向像面侧，折射率之差为0.24。
本发明镜头焦距达到500mm，相对孔径为F4.4，为典型的长焦距、大相对孔径***，球差、二级光谱像差为最难校正的两种像差，在通光高度最大的前组中，两个胶合面都具有校正球差的作用，三个正透镜中都使用了超低色散材料，有利于校正二级光谱像差。因此，在本发明例中，分辨率达到了较高水平，能满足3.2um像元尺寸在特征频率160lp/mm下的使用需求。
在本实施例中，所述反射镜C为特殊镀膜的反射镜，反射镜C的反射面上镀制有53层的膜层，反射镜C在工作波段400nm～700nm的反射率大于99%，同时在激光波段1064nm、1550nm的透过率大于98%；本发明镜头对激光波段光线具有抗干扰能力，提高成像质量，适用于抗激光干扰、图像还原度高、高信息量的工业摄像领域，具有优异的抗激光干扰能力，由于是采用吸收激光能量的方式，因此避免了对其他协同***的影响。
在本实施例中，所述反射镜C与光轴倾斜45°设置，消光筒D为圆形筒，所述消光筒D开口朝向反射镜C，消光筒D内部具有消光螺纹，吸收从反射组件透射的激光波段光能量，提高镜头抗激光干扰能力，消光筒D底面和反射镜C平行，有利于进入的光能量反射至侧壁，也就是将透过的激光谱段能量反射至侧壁，减小反射回原光路的概率，提高镜头抗激光干扰能力；消光筒D开口端面为与反射镜C相平行的斜切面，直径和高度均为30mm，在具体实施过程中，当结构尺寸允许时，也可将消光筒组件D加工为正方形筒，但边长和深度均应大于30mm。
本发明镜头中各个镜片的具体参数见下表：
Figure 949734DEST_PATH_IMAGE001
上述胶合面折射率之差，依据实际设计指标，可适当调整。
该镜头基本参数为：
工作波段：400nm～700nm；
焦距：500mm；
相对孔径： 1/4.4；
靶面尺寸：24mm。
反射镜C各膜层顺序及具体参数如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
本发明镜头的外部镜筒机械结构部分属于常规技术，在此不做具体阐述。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种具有抗激光干扰能力的大靶面高清镜头，其特征在于：所述镜头的光学***由沿入射光路自前向后依次设置的光焦度为正的前组A、光焦度为负的中组B、让400nm～700nm波段光线反射、让1064nm、1550nm激光波段能量透射的反射镜C、双凸透镜E构成，反射镜C后方设置有消光筒D，反射镜C的反射光路上设置有双凸透镜E；所述前组A由沿入射光路依次设置的负弯月透镜A-1与双凸透镜A-2密接的第一胶合组、正弯月透镜A-3、负弯月透镜A-4与正弯月透镜A-5密接的第二胶合组构成；所述中组B由沿入射光路依次设置的双凸透镜B-1与双凹透镜B-2密接的第三胶合组、双凹透镜B-3与正弯月透镜B-4密接的第四胶合组构成；所述镜头像面尺寸达到24mm，能与像素数5120*5120、像元3 .2um的两千五百万像素高清相机适配。
2.根据权利要求1所述的具有抗激光干扰能力的大靶面高清镜头，其特征在于：所述前组A与中组B之间的空气间隔为34.99mm，所述中组B与反射镜C之间的空气间隔为49.98mm，所述反射镜C与双凸透镜E之间的空气间隔为40mm。
3.根据权利要求2所述的具有抗激光干扰能力的大靶面高清镜头，其特征在于：所述前组A中第一胶合组和正弯月透镜A-3之间的空气间隔为0.20mm，所述正弯月透镜A-3和第二胶合组之间的空气间隔为0.50mm，所述中组B中第三胶合组和第四胶合组之间的空气间隔为60.04mm。
4.根据权利要求1所述的具有抗激光干扰能力的大靶面高清镜头，其特征在于：所述第一胶合组中间为负折射力的胶合面，胶合面弯向像面侧，胶合面两边的负弯月透镜A-1和双凸透镜A-2折射率之差大于0.3；所述第二胶合组中间为负折射力的胶合面，胶合面弯向像面侧，胶合面两边的负弯月透镜A-4和正弯月透镜A-5折射率之差大于0.2。
5.根据权利要求1所述的具有抗激光干扰能力的大靶面高清镜头，其特征在于：所述反射镜C的反射面上镀制有53层的膜层，反射镜C在工作波段400nm～700nm的反射率大于99%，同时在激光波段1064nm、1550nm的透过率大于98%。
6.根据权利要求1所述的具有抗激光干扰能力的大靶面高清镜头，其特征在于：所述反射镜C与光轴倾斜45°设置，所述消光筒D开口朝向反射镜C，消光筒D内部具有消光螺纹，消光筒D底面和反射镜C平行，消光筒D开口端面为与反射镜C相平行的斜切面。
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