黑光镜头的分色装置及分色方法

技术领域

本发明涉及黑光镜头的分色装置及分色方法。

背景技术

黑光全彩摄像要在全黑无光的黑夜实现呈现全彩画面，就要利用分光元件把进入镜头的光分成可见光和近红外光部分，然后分别用独立的传感器进行接收，最后通过处理器把可见彩色图像和近红外黑白图像充分融合成清晰的彩色图像。黑光镜头若是采用分光片的方案，则会因为平片背面的反射影响导致产生双像、大角度入射时分光膜波长漂移导致眩光等，因此需要设计一种应用于黑光镜头的分色装置。

黑光全彩镜头的45度分色装置可以把进入镜头的光分成可见光和近红外光部分，然后分别用独立的传感器进行接收，最后通过处理器把可见彩色图像和近红外黑白图像充分融合成清晰的彩色图像。45度分色装置把入射光分成垂直正交的两路光，因此两个传感器也只要垂直排布，容易操作。但是45度棱镜会受棱镜分光面偏振效应的影响，总有部分波长的光会因为偏振效应而衰减掉。

发明内容

本发明提供一种黑光镜头的分色装置及分色方法，该分色装置应用于黑光镜头上，能将该黑光镜头的光通过该分色装置分成可见光和近红外光部分后，再用独立的传感器接收和通过处理器合成清晰彩色图像，本发明通过小角度入射结构的设计及消偏振效应的分色膜设计，不仅可减少棱镜偏振效应影响，使透过和反射率更高；而且膜层更少，更容易制备，成本更低。

本发明通过以下技术方案实现：

方案一)

一种黑光镜头的分色装置，包括第一棱镜及第二棱镜，所述的第一棱镜和第二棱镜均为直角梯形棱镜，

所述的第一棱镜的外轮廓包括相互平行的第一上底面和第一下底面，所述的第一上底面和第一下底面之间设有位于第一上底面和第一下底面的一侧边缘之间且与所述的第一上底面和第一下底面垂直的第一直角侧面、和位于第一上底面和第一下底面的另一侧边缘之间且与所述的第一下底面之间的夹角为53-55°的第一斜侧面，

所述的第二棱镜包括相互平行的第二上底面和第二下底面，所述的第二上底面和第二下底面之间设有位于第二上底面和第二下底面的一侧边缘之间且与所述的第二上底面和第二下底面垂直的第二直角侧面、和位于第二上底面和第二下底面的另一侧边缘之间且与所述的第二下底面之间的夹角为125-127°的第二斜侧面，

所述的第一棱镜的第一斜侧面和第二棱镜的第二斜侧面相互平行贴合；

所述的黑光镜头的分色棱镜还包括固定夹设于第一棱镜的第一斜侧面和第二棱镜的第二斜侧面之间的分色膜，

所述的分色膜由多层TiO

所述的第一TiO

进一步地，所述的第一棱镜、第二棱镜均由折射率为1.49-1.65的玻璃材料制成。

一种分色方法，使自然光从垂直于所述的一种黑光镜头的分色棱镜的第一直角侧面入射，通过固定夹设于第一棱镜的第一斜侧面和第二棱镜的第二斜侧面之间的分色膜使波长范围在450-650nm之间的光沿直线依次穿过第一棱镜、分色膜和第二棱镜后从第二直角侧面出射，波长范围在800-1100nm的光在分色膜上反射后沿第一棱镜的第一下底面出射。

方案二)

一种黑光镜头的分色装置，包括第一棱镜及第二棱镜；

第一棱镜由直角梯形棱镜在其中一个直角部位斜切掉一个直角部位构成；所述的第一棱镜的外轮廓包括相互平行的第一上底面和第一下底面，所述的第一上底面和第一下底面之间设有第一直角侧面、第一斜侧面、及斜切出射面；第一直角侧面与第一上底面和第一下底面均垂直且第一直角侧面上侧边缘与所述的第一上底面连接，第一直角侧面的下侧边缘与斜切出射面的一侧边缘连接，斜切出射面的另一侧边缘与第一下底面的一侧边缘连接，且斜切出射面与第一下底面的夹角为160-164°度；所述第一斜侧面位于第一上底面和第一下底面的另一侧边缘之间且与所述的第一下底面之间的夹角为53-55°；

所述的第二棱镜为直角梯形棱镜；所述的第二棱镜包括相互平行的第二上底面和第二下底面，所述的第二上底面和第二下底面之间设有位于第二上底面和第二下底面的一侧边缘之间且与所述的第二上底面和第二下底面垂直的第二直角侧面、和位于第二上底面和第二下底面的另一侧边缘之间且与所述的第二下底面之间的夹角为125-127°的第二斜侧面，

所述的第一棱镜的第一斜侧面和第二棱镜的第二斜侧面相互平行贴合；

所述的黑光镜头的分色棱镜还包括固定夹设于第一棱镜的第一斜侧面和第二棱镜的第二斜侧面之间的分色膜，

所述的分色膜由多层TiO

所述的第一TiO

进一步地，所述的第一棱镜、第二棱镜均由折射率为1.49-1.65的玻璃材料制成。

一种分色方法，其特征在于：使自然光从垂直于上述的一种黑光镜头的分色棱镜的第一直角侧面入射，通过固定夹设于第一棱镜的第一斜侧面和第二棱镜的第二斜侧面之间的分色膜使波长范围在450-650nm之间的光沿直线依次穿过第一棱镜、分色膜和第二棱镜后从第二直角侧面出射，波长范围在800-1100nm的光在分色膜上反射后沿第一棱镜的出射面垂直出射。

较之前的现有技术，本发明具有以下有益效果：

①本发明能实现当入射光在棱镜斜面的入射角为35°、入射光的光锥角为25-35°的条件下，Tave>90％@450-650nm，Rave>85％@800-1100nm。

②同45度棱镜比，本发明通过小角度入射结构的设计及消偏振效应的分色膜设计，不仅可减少棱镜偏振效应影响，使透过和反射率更高；而且膜层更少，更容易制备，成本更低。

③本发明的黑光镜头的分色装置及分色方法在可见光和近红外光宽光谱中，可见光谱450-650范围内的光，近红外光谱800-1100nm范围内的光，能尽可能多的收集光线，实现黑光环境下高清的全彩成像效果。

附图说明

图1是实施例1的光谱效果图，

图2是实施例2的光谱效果图，

图3是实施例3的光谱效果图，

图4是本发明的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式

方案一)

一种黑光镜头的分色装置，包括第一棱镜1及第二棱镜2，所述的第一棱镜1和第二棱镜2均为直角梯形棱镜，

所述的第一棱镜1的外轮廓包括相互平行的第一上底面1-1和第一下底面1-2，所述的第一上底面1-1和第一下底面1-2之间设有位于第一上底面1-1和第一下底面1-2的一侧边缘之间且与所述的第一上底面1-1和第一下底面1-2垂直的第一直角侧面1-3、和位于第一上底面1-1和第一下底面1-2的另一侧边缘之间且与所述的第一下底面1-2之间的夹角为53-55°的第一斜侧面1-4，

所述的第二棱镜2包括相互平行的第二上底面2-1和第二下底面2-2，所述的第二上底面2-1和第二下底面2-2之间设有位于第二上底面2-1和第二下底面2-2的一侧边缘之间且与所述的第二上底面2-1和第二下底面2-2垂直的第二直角侧面2-3、和位于第二上底面2-1和第二下底面2-2的另一侧边缘之间且与所述的第二下底面2-2之间的夹角为125-127°的第二斜侧面2-4，

所述的第一棱镜1的第一斜侧面1-4和第二棱镜2的第二斜侧面2-4相互平行贴合；

所述的黑光镜头的分色棱镜还包括固定夹设于第一棱镜1的第一斜侧面1-4和第二棱镜2的第二斜侧面2-4之间的分色膜3，

所述的分色膜3由多层TiO

所述的第一TiO

进一步地，所述的第一棱镜1、第二棱镜2均由折射率为1.49-1.65的玻璃材料制成。

一种分色方法，使自然光从垂直于所述的一种黑光镜头的分色棱镜的第一直角侧面1-3入射，通过固定夹设于第一棱镜1的第一斜侧面1-4和第二棱镜2的第二斜侧面2-4之间的分色膜3使波长范围在450-650nm之间的光沿直线依次穿过第一棱镜1、分色膜3和第二棱镜2后从第二直角侧面2-3出射，波长范围在800-1100nm的光在分色膜3上反射后沿第一棱镜1的第一下底面1-2出射。

方案二

一种黑光镜头的分色装置，包括第一棱镜1及第二棱镜2；

第一棱镜1由直角梯形棱镜在其中一个直角部位斜切掉一个直角部位构成；所述的第一棱镜1的外轮廓包括相互平行的第一上底面1-1和第一下底面1-2，所述的第一上底面1-1和第一下底面1-2之间设有第一直角侧面1-3、第一斜侧面1-4、及斜切出射面1-5；第一直角侧面1-3与第一上底面1-1和第一下底面1-2均垂直且第一直角侧面1-3上侧边缘与所述的第一上底面1-1连接，第一直角侧面1-3的下侧边缘与斜切出射面1-5的一侧边缘连接，斜切出射面1-5的另一侧边缘与第一下底面1-2的一侧边缘连接，且斜切出射面1-5与第一下底面1-2的夹角为160-164°度；所述第一斜侧面1-4位于第一上底面1-1和第一下底面1-2的另一侧边缘之间且与所述的第一下底面1-2之间的夹角为53-55°；

所述的第二棱镜2为直角梯形棱镜；所述的第二棱镜2包括相互平行的第二上底面2-1和第二下底面2-2，所述的第二上底面2-1和第二下底面2-2之间设有位于第二上底面2-1和第二下底面2-2的一侧边缘之间且与所述的第二上底面2-1和第二下底面2-2垂直的第二直角侧面2-3、和位于第二上底面2-1和第二下底面2-2的另一侧边缘之间且与所述的第二下底面2-2之间的夹角为125-127°的第二斜侧面2-4，

所述的第一棱镜1的第一斜侧面1-4和第二棱镜2的第二斜侧面2-4相互平行贴合；

所述的黑光镜头的分色棱镜还包括固定夹设于第一棱镜1的第一斜侧面1-4和第二棱镜2的第二斜侧面2-4之间的分色膜3，

所述的分色膜3由多层TiO

所述的第一TiO

进一步地，所述的第一棱镜1、第二棱镜2均由折射率为1.49-1.65的玻璃材料制成。

一种分色方法，使自然光从垂直于上述的一种黑光镜头的分色棱镜的第一直角侧面1-3入射，通过固定夹设于第一棱镜1的第一斜侧面1-4和第二棱镜2的第二斜侧面2-4之间的分色膜3使波长范围在450-650nm之间的光沿直线依次穿过第一棱镜1、分色膜3和第二棱镜2后从第二直角侧面2-3出射，波长范围在800-1100nm的光在分色膜3上反射后沿第一棱镜1的出射面1-5垂直出射。

以下实施例1-3采用方案二的方案，采用方案二)的方案能保证出射面保持正入射，减少角度影响。

实施例1-3的各个膜层的厚度如表1所示。

表1实施例1-3的各个膜层的厚度

如图1-3所示，本发明实施例1-3均能实现在入射角为35°，入射光的光锥角为25-35°的条件下，Tave>90％@450-650nm，Rave>85％@800-1100nm。采用入射角为36°或者37°的入射光也可以。

所述的第一棱镜1、第二棱镜2采用折射率为1.49-1.65的玻璃材料制成。以上实施例采用折射率为1.57的玻璃材料，采用1.49和1.65的玻璃材料都可以。

入射光，透射光和反射光如图4所示，一种分色方法，自然光从所述的一种黑光镜头的分色棱镜的第一直角侧面1-3入射，然后波长范围在450-650nm之间的光沿直线依次穿过第一棱镜1、分色膜3和第二棱镜2且从第二直角侧面穿出，波长范围在800-1100nm的光在分色膜3上镜面反射再沿第一棱镜1从出射面1-5垂直射出。

本发明并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。