[发明专利]一种适用于深海环境的全反射式水下相机

说明书

本发明提供一种适用于深海环境的全反射式水下相机。该相机包括窗口玻璃、探测器壳体、探测器以及反射式光学系统；探测器壳体一端设有通光孔，另一端封闭，探测器壳体内沿着光的入射方向依次设有窗口玻璃以及探测器；反射式光学系统位于通光孔的前方，且固定安装于探测器壳体上；反射式光学系统上设有一个入光口以及至少一个反射镜，入光口和至少一个反射镜相对位置必须确保通过入光口的光束经至少一个反射镜反射后能依次经过通光孔、窗口玻璃最后被探测器接收；该相机避免了空气与水界面带来了高强度压差对反射式光学系统的影响，可以在深海环境中使用。

技术领域

本发明涉及水下成像技术领域，特别是涉及一种适用于深海环境的全反射式水下相机。

背景技术

深海光学成像探测是一种以获取深海图像信息为目的的光、机、电、算相结合的技术。深海相机系统是深海光学成像探测系统的重要硬件组成部分，直接影响着图像的拍摄质量。

常规水下相机采用折射式光学系统形式，窗口玻璃位于系统最前端，直接面临深海海水和空气界面之间巨大的压强差，使得窗口玻璃的尺寸受到很大的限制，严重制约了常规水下相机的通光口径，导致相机分辨率不高。文献【1】--江传富,用于海空目标成像的水下超广角光学系统设计[J].光学与光电技术.2013,11(3):82-85以及文献【2】--袁婷,安志勇,肖作江,付锦江.水下专用成像物镜的设计[J].长春理工大学学报.2013,36(3):38-41.均提出采用球形玻璃窗口替代平板玻璃窗口，在一定程度上可以增加窗口玻璃的尺寸，但由于窗口玻璃仍在系统最前端，仍无法解决水下相机通光口径受限的问题。

目前，深海相机的通光口径通常＜200mm。因此，亟需设计在深海环境下使用的大口径光学相机，满足深海高分辨成像与高灵敏探测的需求，为深海矿产开发、深海资源勘测以及深海生物与化学活动探索等提供重要支撑。

发明内容

为了解决传统水下相机采用折射式的结构，窗口玻璃位于相机光学系统前端，系统存在空气和水的界面，在界面处会产生高强度的压力，导致相机口径受到限制，高强度压力使得相机无法在深海环境下使用的问题，本发明提供一种适用于深海环境的全反射式水下相机。

本发明的基本设计思路是：

本发明基于的光学系统采用反射入光的方式，并将光学系统整体置于水中，因而不存在空气和水的界面，可以承受高强度的水下压力，窗口玻璃位于探测器前端，相机口径可以较大，以满足相机高分辨率对口径的需求，使得水下相机在深海环境下实现高分辨探测。

本发明的技术解决方案如下：

一种适用于深海环境的全反射式水下相机，其特征在于：

包括窗口玻璃、探测器壳体、探测器以及反射式光学系统；

探测器壳体一端设有通光孔，另一端封闭，探测器壳体内沿着光的入射方向依次设有窗口玻璃以及探测器；

反射式光学系统位于通光孔的前方，且固定安装于探测器壳体上；反射式光学系统上设有一个入光口以及至少一个反射镜，入光口和至少一个反射镜相对位置必须确保通过入光口的光束经至少一个反射镜反射后能依次经过通光孔、窗口玻璃最后被探测器接收；所述反射镜为反射面为曲面。

进一步地，上述反射式光学系统包括支撑框、第一反射镜、第二反射镜以及第三反射镜；

支撑框固定安装在所述探测器壳体设有通光孔的一侧；

入光口开设在支撑框上；第一反射镜、第二反射镜以及第三反射镜均安装于支撑框上；光束从入光口进入依次经第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜反射后再通过通光孔、窗口玻璃后被探测器接收；所述第三反射镜的反射面为曲面。

进一步地，上述第一反射镜、第二反射镜的反射面为球面或二次曲面或非球面或自由曲面或平面。