本發明主要涉及到紫外檢測領域，具體涉及一種紫外可見復合成像鏡頭及紫外可見復合成像儀。

背景技術：

電力系統中的高壓設備在發生電氣放電時，根據電場強度的不同，會產生電暈、閃絡或者電弧。在電暈放電過程中，空氣中的電子不斷獲得和釋放能量。當電子釋放能量時，會向外輻射紫外線。因此，可通過紫外成像技術對電暈放電進行探測。在電力巡檢中，紫外成像儀的鏡頭通常采用單光路成像或者雙波段成像，單光路設計類似于傳統鏡頭，僅能單獨用于紫外成像，而在實際應用中，單獨的紫外成像無法在日光下輸出用于拍攝電暈放電產生的微弱紫外發光點，既無法定位發光點，使用極其不便。雙波段成像即分別對紫外光和可見光進行成像，通過日盲紫外成像系統進行紫外光成像，通過可見光成像系統進行可見光成像，使得在日光下即可獲得清晰的紫外光圖像。

與此同時，無人機技術的快速發展為電力巡線提高了新的有效手段。當前，電力巡線主要采用人工巡檢或有人機載巡檢方式。其中，人工巡檢成本效率比較低，而有人機載巡檢成本高。如果采用無人機載巡檢方式將會提高效率的同時有效的節約成本。此外，無人機巡檢方式也可有效地解決山區、丘陵等特殊地區人工巡檢難的問題。

但是，無人機巡檢最大的問題在于載重限制，采用單光路紫外成像鏡頭的紫外成像儀可實現無人機搭載，但是其紫外檢測效果不好，無法在日光下拍攝微弱紫外發光點；而采用雙波段紫外成像鏡頭的紫外成像儀雖然可以實現較好成像，但是由于現有的雙波段紫外成像鏡頭需要采用平行設置的雙成像部件分別對紫外光和可見光進行收集成像，這種光學鏡頭結構會帶來較大尺寸和較重體積，從而無法搭載在無人機或手持上使用。

技術實現要素：

基于此，本發明的目的之一在于提供一種體積小、重量輕便的紫外可見復合成像鏡頭。

本發明實施例采用下述技術方案：

一種紫外可見復合成像鏡頭，自物方至紫外像方依次設置可見光成像部件和紫外光成像部件，所述可見光成像部件包括可見光鏡頭和可見光成像裝置,所述紫外光成像部件包括第二紫外反射鏡、第一紫外反射鏡和紫外光成像裝置，所述可見光成像部件不阻擋全部光源，所述第一紫外反射鏡收集紫外光并反射到所述第二紫外反射鏡，所述第二紫外反射鏡將紫外光投射到所述紫外光成像裝置的成像面。

作為本發明的進一步改進，所述第二紫外反射鏡和紫外光成像裝置之間設置有紫外濾光片。

作為本發明的進一步改進，所述第一紫外反射鏡為凹面反射鏡。

作為本發明的進一步改進，所述第二紫外反射鏡為凸面反射鏡。

作為本發明的進一步改進，自物方至紫外像方，所述可見光鏡頭、可見光成像裝置、第二紫外反射鏡、第一紫外反射鏡以及紫外光成像裝置依次同軸設置。

作為本發明的進一步改進，所述第一紫外反射鏡開設有用于紫外光通過的通孔。

作為本發明的進一步改進，所述通孔位于第一紫外反射鏡中心。

作為本發明的進一步改進，所述第二紫外反射鏡的直徑大于可見光鏡頭以及可見光成像裝置的直徑。

作為本發明的進一步改進，所述第一紫外反射鏡和第二紫外反射鏡表面均鍍有反射紫外光的光學膜。

作為本發明的進一步改進，所述光學膜為鋁膜。

作為本發明的進一步改進，所述鋁膜上鍍有一層MgF₂保護膜。

作為本發明的進一步改進，所述可見光成像裝置包括可見光探測器。

作為本發明的進一步改進，所述紫外光成像裝置包括紫外光探測器。

本發明的另一目的在于提供一種紫外可見復合成像儀，包括所述紫外可見復合成像鏡頭，還包括：

圖像控制模塊以及圖像存儲模塊，所述圖像控制模塊用于控制可見光成像裝置和紫外光成像裝置，并分別將可見光圖像信號與紫外光圖像信號輸入圖像存儲模塊，所述圖像存儲模塊收集可見光圖像信號以及紫外光圖像信號并進行處理；

圖像顯示模塊，用于顯示處理過的紫外可見融合圖像；

地面設備，用于控制成像儀各成像參數以及接收可見光圖像信號與紫外光圖像信號。

本發明所述的一種紫外可見復合成像鏡頭及紫外可見復合成像儀具有以下優點和有益效果：

本發明所述的紫外可見復合成像鏡頭及紫外可見復合成像儀改變現有技術平行設置的紫外成像部件以及可見光成像部件的布局，創造性的將可見光成像部件和紫外光成像部件橫向設置，大大地縮小了整體尺寸、減輕整體重量，使其適用于無人機或手持等便攜式設備，且結構簡單、制作成本低，適用范圍廣。

本發明中紫外光成像部件采用一組反射式結構，包含兩個反射鏡，使其不存在復色像差，并且大口徑紫外反射鏡相對傳統紫外透鏡更容易加工，因此使得本發明的紫外成像系統分辨率高，成像質量好。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發明紫外可見復合成像鏡頭的結構原理示意圖。

圖2是本發明紫外可見復合成像儀的結構原理示意圖。

圖例說明：

1、紫外可見復合成像鏡頭；11、可見光成像部件；12、紫外光成像部件；111、可見光鏡頭；112、可見光成像裝置；121、第二紫外反射鏡；122、第一紫外反射鏡；124、紫外濾光片；123、紫外光成像裝置；2、圖像控制模塊；3、圖像存儲模塊；4、圖像顯示模塊；5、地面設備。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明具體實施例及相應的附圖對本發明技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

以下結合附圖，詳細說明本發明較佳實施例提供的技術方案。

第一實施例

如圖1所示，本實施例為一種紫外可見復合成像鏡頭1，包括可見光成像部件11和紫外光成像部件12。可見光成像部件11包括可見光鏡頭111和可見光成像裝置112；紫外光成像部件12包括第二紫外反射鏡121、第一紫外反射鏡122、紫外濾光片124和紫外光成像裝置123，第一紫外反射鏡122、第二紫外反射鏡121表面均鍍有反射紫外光的光學膜。自物方至紫外像方依次同軸設置可見光鏡頭111、可見光成像裝置112、第二紫外反射鏡121、第一紫外反射鏡122、紫外濾光片124、紫外光成像裝置123，第一紫外反射鏡122中心開設有用于紫外光通過的通孔。第一紫外反射鏡122的直徑大于可見光鏡頭111、可見光成像裝置112以及第二紫外反射鏡121的直徑，并且第二紫外反射鏡121的直徑大于可見光鏡頭111以及可見光成像裝置112的直徑。第一紫外反射鏡122收集未被可見光成像部件11阻擋的紫外光并反射到第二紫外反射鏡121，第二紫外反射鏡121將紫外光通過第一紫外反射鏡122中心的通孔投射到紫外光成像裝置123的成像面。

現有的雙波段紫外成像鏡頭采用平行設置的雙成像部件分別對紫外光和可見光進行采集成像，這種光學鏡頭結構會帶來較大尺寸和較重體積，從而無法搭載在無人機或手持上使用。本實施例紫外可見復合成像鏡頭1創造性將可見光成像部件11和紫外光成像部件12橫向設置,大大地縮小了整體尺寸、減輕整體重量，使其適用于無人機或手持等便攜式設備，可見光成像部件11和紫外光成像部件12的各組成部件同軸設置，并且第一紫外反射鏡122中心開設有用于紫外光通過的通孔，優化各部件布局，進一步縮小了整體尺寸，并且可以更全面的收集到紫外光信號，可以得到更好的紫外光成像效果，當然本發明其他實施例可見光成像部件11和紫外光成像部件12的各組成部件也可以不同軸設置，第一紫外反射鏡122中心也可以不開設用于紫外光通過的通孔，或者用于紫外光通過的通孔也可以不在中心，所涉及的結構眾多，此處未一一列舉，只要保證第一紫外反射鏡122可以收集紫外光并反射到第二紫外反射鏡121，并且第二紫外反射鏡121可以將紫外光投射到紫外光成像裝置123的成像面即可。

依據光學成像原理，對于置于光學鏡頭前方(一般小于1倍焦距)的遮擋物，僅對成像的亮度有影響，即遮擋物越小，亮度影響越小，所以本實施例第一紫外反射鏡122直徑大于可見光鏡頭111、可見光成像裝置112、第二紫外反射鏡121的直徑，有效地防止可見光成像部件11阻擋全部光源導致，導致紫外光成像部件12收集不到紫外光，更具體地，為保證第一紫外反射鏡122可以收集紫外線，在紫外光成像部件12內部，第一紫外反射鏡122直徑也大于第二紫外反射鏡121的直徑，當然，也可以通過其他方式實現第一紫外反射鏡122可以收集紫外線,例如可以在第二紫外反射鏡121兩側穿孔使紫外光可以通過等。本實施例為了減小可見成像部件對紫外入射光的遮擋，所以可見光鏡頭1、可見成像面2、第二紫外反射鏡3的直徑盡可能小。并且本實施例第二紫外反射鏡121的直徑大于可見光鏡頭111以及可見光成像裝置112的直徑，防止第一紫外反射鏡122反射的紫外光被可見光鏡頭111或可見光成像裝置112吸收，而減弱紫外光信號強度。

同時，本實施例紫外光成像部件12采用的一組反射式結構包含兩個非球面反射鏡，具體為，第一紫外反射鏡122為凹面反射鏡，凹面反射鏡可以收集周圍的紫外光并反射至中心的第二紫外反射鏡121；第二紫外反射鏡121為凸面反射鏡，凸面反射鏡相對于平面反射鏡或者凹面反射鏡，可以使兩側凹面反射鏡發射過來的光反射時更容易從第一紫外反射鏡122中心的通孔通過到達紫外光成像裝置123。兩個紫外反射鏡，使其不存在復色像差，并且大口徑紫外反射鏡相對傳統紫外透鏡更容易加工，因此使得本發明的紫外成像系統分辨率高，成像質量好。

上述的一組反射式結構由于不存在復色像差，且再通過優化紫外反射鏡的非球面系數補償球差、彗差、象散等單色像差，最終可以得到分辨率高，成像質量好的紫外成像圖，并且大口徑紫外反射鏡相對現有透鏡來說更容易加工，降低加工成本。

本實施例第二紫外反射鏡121和紫外光成像裝置123之間還設置有紫外濾光片124，可在第二紫外反射鏡121反射的光中選取所需輻射波段的紫外光到達紫外光成像裝置123，更好地進行紫外成像分析，更具體地本實施例將紫外濾光片124設置在第一紫外反射鏡122和紫外光成像裝置123之間。

此外，在本實施例中，可見光鏡頭111用于收集鏡頭范圍內的可見光，并將可見光成像于可見光成像裝置112的成像面上，可見光鏡頭111可為普通光學材料加工而成。可見光成像裝置112包括可見光探測器，其成像面為可見光探測器的感光面，用于獲取可見光圖像信號。第一紫外反射鏡122、第二紫外反射鏡121表面鍍有的反射紫外光的光學膜采用鋁膜，用于增加第一紫外反射鏡122以及第二紫外反射鏡121對紫外光的反射率，同時鋁膜上鍍有一層MgF₂保護膜，用于保護反射鏡的反射表面。紫外光成像裝置123包括紫外光探測器，其成像面為紫外光探測器的感光面，用于獲取紫外光圖像信號。

第二實施例

如圖2所示，本實施例為一種紫外可見復合成像儀，包括上述第一實施例中的紫外可見復合成像鏡頭1，還包括：

圖像控制模塊2以及圖像存儲模塊3，圖像控制模塊2用于控制可見光成像裝置112和紫外光成像裝置123，并分別將可見光圖像信號與紫外光圖像信號輸入圖像存儲模塊3，圖像存儲模塊3收集可見光圖像信號以及紫外光圖像信號并進行處理；

圖像顯示模塊4，用于顯示處理過的紫外可見融合圖像；

地面設備5，用于控制成像儀各成像參數以及接收可見光圖像信號與紫外光圖像信號。

紫外可見復合成像儀采用第一實施例中收集的紫外可見復合成像鏡頭1，大大地縮小了成像儀的整體尺寸、減輕整體重量，使其更適用于無人機或手持等便攜式設備。

其中，紫外可見復合成像鏡頭71將收集到的目標光源進行成像處理，以獲得紫外光圖像信號與可見光圖像信號，圖像控制模塊2用于控制可見光成像裝置112和紫外光成像裝置123，使其分別將可見光成像裝置112的可見光探測器探測到的可見光圖像信號和紫外光成像裝置123的紫外探測器探測到的紫外光圖像信號和分別輸入圖像存儲模塊3，圖像存儲模塊3將收集到的可見光圖像信號與紫外光圖像信號進行融合處理，獲得紫外可見融合圖像信號，存儲融合圖像信號的同時并將融合圖像信號輸出至圖像顯示模塊10進行顯示，本發明還配套設置有地面設備11，可以控制成像儀各成像參數以及接收可見光圖像信號與紫外光圖像信號。

紫外可見復合成像儀不僅能夠探測電暈放電的紫外光，還能夠精確顯示紫外光放電的具體位置，即位于目標的哪個精確部位。

以上所述僅為本發明的實施例而已，并不用于限制本發明。對于本領域技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原理之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的權利要求范圍之內。