多光谱相机光学系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种多光谱相机光学系统，包括从物侧面依次设置的窗口玻璃、固定镜组、光阑、调焦镜组、滤光片和像面，固定镜组包括第一凹凸透镜、第一双凸透镜和第一双凹透镜，光阑设置于固定镜组内，调焦镜组包括第二凹凸透镜、第三凹凸透镜和第四凹凸透镜，调焦镜组可整体沿光轴方向移动。本实用新型专利技术的调焦镜组可整体沿光轴方向移动，调焦镜组相对于固定镜组的距离可根据不同的物距进行调节，实现变焦，本实用新型专利技术能够满足大视场、高分辨率、高像质照相画面需求，同时光学系统具有调焦功能，能够实现不同物距条件下的清晰成像。

【技术实现步骤摘要】
多光谱相机光学系统
本技术涉及光学
，特别地，涉及一种多光谱相机光学系统。
技术介绍
多光谱相机是利用不同光谱谱段获取同一地物目标的不同谱段图像，通过不同谱段图像的融合，能够同时获取地表景物的几何和光谱属性，具有广泛的应用前景.多光谱相机目前已广泛应用于航空航天侦查、国地资源调查与监测、防灾减灾、农林水利、生态环境、城市规划与建设等领域。一般多光谱相机光学系统多采用反射式或折射式结构，反射式结构不引入任何色差，且光学透过率高，但是反射式结构存在较严重的中心遮拦，系统相对孔径损失较为严重，对于相对孔径要求特别高的非制冷探测器来说不太合适，且反射式结构视场角通常较小。折射式结构就不会存在这类问题，但现有的折射式多光谱相机一般都是定焦系统，无法实现变焦。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种可实现变焦的多光谱相机光学系统。本技术解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种多光谱相机光学系统，包括从物侧面依次设置的窗口玻璃、固定镜组、光阑、调焦镜组、滤光片和像面，所述固定镜组包括第一凹凸透镜、第一双凸透镜和第一双凹透镜，所述光阑设置于所述固定镜组内，所述调焦镜组包括第二凹凸透镜、第三凹凸透镜和第四凹凸透镜，所述调焦镜组可整体沿光轴方向移动。进一步的，所述第一凹凸透镜的凸面朝向物侧面。进一步的，所述光阑设置于所述第一双凸透镜和第一双凹透镜之间。进一步的，所述光阑距离所述第一双凸透镜的凸面顶点距离为0.2mm。进一步的，所述第二凹凸透镜、所述第三凹凸透镜和所述第四凹凸透镜的凸面均朝向像侧面。进一步的，所述窗口玻璃为蓝宝石材质，厚度为3mm。进一步的，所述调焦镜组的移动距离为1.397mm，焦距调整范围为43.4845mm～44.4344mm，对应2m到无穷远物距。所述多光谱相机光学系统的设计光谱范围是470nm～1025nm，对角线视场角为24°，工作F数为5。所述像面采用的探测器分辨率为2048X2048，单个像素大小6.5μm×6.5μm，即探测器成像尺寸为13.312mm×13.312mm，对角线长度18.826mm。本技术的有益效果是：本技术的调焦镜组可整体沿光轴方向移动，调焦镜组相对于固定镜组的距离可根据不同的物距进行调节，实现变焦，本技术能够满足大视场、高分辨率、高像质照相画面需求，同时光学系统具有调焦功能，能够实现不同物距条件下的清晰成像。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。图1为本技术的多光谱相机光学系统结构示意图；图2为本技术的多光谱相机光学系统光路示意图；图3为本技术的多光谱相机光学系统像面的调制传递函数(MTF)图；图4为本技术的多光谱相机光学系统的场曲畸变图图。图中零部件名称及其编号分别为：01、窗口玻璃；02、光阑；03、滤光片；04、像面；G1、固定镜组；L1、第一凹凸透镜；L2、第一双凸透镜；L3、第一双凹透镜；G2、调焦镜组；L4、第二凹凸透镜；L5、第三凹凸透镜；L6、第四凹凸透镜。具体实施方式现在结合附图对本技术作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本技术的基本结构，因此其仅显示与本技术有关的构成。如图1所示，本技术提供了一种多光谱相机光学系统，包括从物侧面依次设置的窗口玻璃01、固定镜组G1、光阑02、调焦镜组G2、滤光片03和像面04。窗口玻璃01为蓝宝石材质，厚度为3mm，用于保护内部镜头结构。固定镜组G1包括第一凹凸透镜L1、第一双凸透镜L2和第一双凹透镜L3，第一凹凸透镜L1的凸面朝向物侧面。光阑02设置于第一双凸透镜L2和第一双凹透镜L3之间，光阑02距第一双凸透镜L2的凸面R4顶点距离约为0.2mm。调焦镜组G2包括第二凹凸透镜L4、第三凹凸透镜L5和第四凹凸透镜L6，第二凹凸透镜L4、第三凹凸透镜L5和第四凹凸透镜L6的凸面均朝向像侧面。调焦镜组G2可整体沿光轴方向移动，调焦镜组G2的移动距离为1.397mm。调焦镜组G2相对于固定镜组G1的距离可根据不同的物距进行调节，调焦镜组G2相对于固定镜组G1的移动距离为1.397mm，焦距调整范围是43.4845mm～44.4344mm，对应2m到无穷远物距，如表1所示为调焦镜组G2的调焦距离和对应系统焦距关系，如第一行数据表明当物距为2m时，调焦镜组G2距固定镜组G1的距离为1mm，多光谱相机对应焦距为43.4845mm，第二行数据表明当物距为3m时，调焦镜组G2距固定镜组G1的距离为1.453mm，多光谱相机对应焦距为43.7883mm。调焦镜组G2移动过程中，像面04跳动小于6um(约为一个像素大小)，可认为光学系统所成图像不随对焦物距变化而变化，成像质量稳定。表1调焦镜组的调焦距离和对应系统焦距物距(m)调焦组距固定组距离(mm)对应焦距(mm)2143.484531.45343.788341.68443.944751.82544.040161.91944.104471.98644.150782.03744.185592.07744.2128102.10844.2347202.25244.3339402.32544.384602.34944.4008802.36144.40921002.36844.41422002.38344.42434002.3944.42948002.39444.4319∞2.39744.4344本实施方式中，滤光片03的厚度为3mm。像面04采用的探测器分辨率为2048X2048，单个像素大小6.5μm×6.5μm，即探测器成像尺寸为13.312mm×13.312mm，对角线长度18.826mm。本技术的多光谱镜头设计光谱范围是470nm～1025nm，对角线视场角为24°，工作F数为5。如图2所示，为多光谱相机光学系统的光线传播路径，光线以24°的全视场角进入窗口玻璃01，经固定镜组G1和调焦镜组G2后，经滤光片03后入射到像面04。如表2所示，为本技术一种多光谱相机光学系统物距为2m时的每一块透镜的具体参数值，其中“表面”一栏给出了每一块透镜表面对应编号；“半径”一栏给出了每一表面所对应的球面半径；“厚度/间距”一栏给出了相邻表面之间的轴向距离，如果该两表面属于同一透镜，则厚度值表示该透镜厚度，否则表示物/像面到透镜距离或相邻透镜间间距；“半孔径”一栏给出了所对应表面的1/2孔径值。表2本技术一种多光谱相机光学系统各透镜设计数据如图3所示为本技术一种多光谱相机光学系统像面的调制传递函数(MTF)图，各视场在空间频率为77Lp/mm处的MTF>0.48，传递函数曲线同图中所示衍射极限接近，具有良好的像质。如图4所示为本技术一种多光谱相机光学系统的场曲和畸变图，由图可知本技术相机的像面弯曲均在0.1mm以内，畸变均小于0.02％，满足成像质量要求。以上述依据本技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本技术的范围内，进行多样的变更以及修改。本项技术的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多光谱相机光学系统，其特征在于：包括从物侧面依次设置的窗口玻璃、固定镜组、光阑、调焦镜组、滤光片和像面，所述固定镜组包括第一凹凸透镜、第一双凸透镜和第一双凹透镜，所述光阑设置于所述固定镜组内，所述调焦镜组包括第二凹凸透镜、第三凹凸透镜和第四凹凸透镜，所述调焦镜组可整体沿光轴方向移动。

【技术特征摘要】
1.一种多光谱相机光学系统，其特征在于：包括从物侧面依次设置的窗口玻璃、固定镜组、光阑、调焦镜组、滤光片和像面，所述固定镜组包括第一凹凸透镜、第一双凸透镜和第一双凹透镜，所述光阑设置于所述固定镜组内，所述调焦镜组包括第二凹凸透镜、第三凹凸透镜和第四凹凸透镜，所述调焦镜组可整体沿光轴方向移动。2.如权利要求1所述的多光谱相机光学系统，其特征在于：所述第一凹凸透镜的凸面朝向物侧面。3.如权利要求2所述的多光谱相机光学系统，其特征在于：所述光阑设置于所述第一双凸透镜和第一双凹透镜之间。4.如权利要求3所述的多光谱相机光学系统，其特征在于：所述光阑距离所述第一双凸透镜的凸面顶点距离为0.2mm。5.如权利要求1所述的多光谱相机光学系统，其特征在于：所述第二凹凸透镜、所述第三凹凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：马韬，
申请(专利权)人：常州硕美光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32