一种镜头和用于光通信的相机

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种镜头和一种用于光通信的相机。

背景技术

在自由空间光通信领域，尤其是在星地通信等领域，一般会在地面搭建地面站作为接收端。在有独立信标的通信体制下，地面站会用相机接收信标光进行跟踪。现行的信标光波长有多种选择，如532nm、671nm、808nm、830nm、850nm等。

针对不同波长的信标光，地面站的相机镜头也要做相适应的更换，以便达到最佳的捕获跟踪效果。例如，一组信标光是上行671nm信标光、下行532nm信标光，即星载终端下发532nm信标光，接收671nm信标光，地面站发射671nm信标光，用相机接收532nm信标光进行捕获跟踪工作。此时，地面站相机的工作波长即为532nm，镜头需要能够针对该波长达到最佳的捕获跟踪效果，即镜头的最佳工作波长为532nm。然而，地面站造价高，难度大，当下市场要求地面站能对多种不同的通信终端进行捕获建链，即需要对532nm、671nm、808nm、830nm、850nm等下行信标均能响应，对应地，应当使镜头的最佳工作波长能够在532nm、671nm、808nm、830nm、850nm等数值之间切换，才能够实现最佳通信效果。上述更换相机镜头的方式在实际的实施过程中有着诸多限制和不便。

目前，做消色差镜头设计一般是选择折射率、色散率不同的玻璃组合来补偿色差，但是航天器件可用的玻璃材料有限，为保证可靠性，一般要求设计结果贴近衍射极限，此外还要求尽可能减少所使用的透镜数量，在两片式或三片式结构中做消色差设计，特别是在限制如此多的情况下，满足工作波长跨度从532nm到850nm多个波段，且在相应工作波长均达到衍射极限，难度极大。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种镜头和用于光通信的相机，能够方便地改变镜头的最佳工作波长，且无需采用多种不同材料的透镜来实现消色差，制造和使用均较方便且制造成本低。

本发明采用的技术方案如下：

一种镜头，包括：镜头框架，所述镜头框架以光的入射端为前端；第一透镜，所述第一透镜为正透镜，所述第一透镜设置于所述镜头框架的前端；安装部，所述安装部设置于所述镜头框架内，且位于所述第一透镜之后；滤光片，所述滤光片可拆卸地安装于所述安装部处。

通过在所述安装部处安装不同厚度的所述滤光片，以使所述镜头达到不同的最佳工作波长。

所述的镜头还包括：第二透镜，所述第二透镜为负透镜，所述第二透镜设置于所述安装部之后。

所述的镜头还包括：第二透镜，所述第二透镜为负透镜，所述第二透镜设置于所述第一透镜之后、所述安装部之前。

所述第一透镜包括第一镜片和第二镜片，所述第一镜片的前表面为凸面，所述第一镜片的后表面为平面，所述第二镜片的前表面为凸面，所述第二镜片的后表面为凹面。

所述第二透镜包括第三镜片，所述第三镜片的前表面和后表面均为凹面。

所述滤光片的前表面和后表面均为平面。

所述第一透镜、所述第二透镜和所述滤光片采用相同的材料。

一种用于光通信的相机，包括上述的镜头。

本发明的有益效果：

本发明通过设置利于滤光片拆卸的安装部，以更换不同厚度的滤光片，能够方便地改变镜头的最佳工作波长，且无需采用多种不同材料的透镜来实现消色差，制造和使用均较方便且制造成本低。

附图说明

图1为本发明实施例的镜头的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的镜头的结构示意图；

图3为本发明一个具体实施例的镜头的镜片结构示意图。

附图标记：

镜头框架10、第一透镜20、安装部30、滤光片40、第二透镜50；

第一镜片21、第二镜片22、第三镜片51。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例的镜头包括镜头框架10、第一透镜20、安装部30和滤光片40。镜头框架10以光的入射端为前端；第一透镜20为正透镜，第一透镜20设置于镜头框架10的前端；安装部30设置于镜头框架10内，且位于第一透镜20之后；滤光片40可拆卸地安装于安装部30处。

在本发明的一个实施例中，安装部30至少包括在镜头框架10侧壁开设的安装孔，例如一个长度大于滤光片40直径、宽度大于滤光片40厚度的矩形安装孔，以便通过插入、拔出的方式来装、拆滤光片40。在本发明的另一个实施例中，安装部30可以与镜头框架10可拆卸连接，滤光片40位于安装部之内，通过安装部30的可拆卸实现滤光片40的可拆卸。

基于上述镜头的结构，通过在安装部30处安装不同厚度的滤光片40，以使镜头达到不同的最佳工作波长。当接收最佳工作波长的光时，镜头的成像效果最好，捕获跟踪效果最佳。

进一步地，如图2所示，本发明实施例的镜头还可包括第二透镜50，第二透镜50为负透镜，第二透镜50可设置于安装部30之后，或者，第二透镜50可设置于第一透镜20之后、安装部30之前。图2以第二透镜50设置于安装部30之后为例。

在本发明的一个优选实施例中，第二透镜50设置于安装部30之后，相对于设置于第一透镜20之后、安装部30之前而言，达到相同最佳工作波长所采用的滤光片40的厚度较小。

由于本发明实施例通过改变滤光片40的厚度来改变镜头的最佳工作波长，因此无需采用多种不同材料的透镜来实现消色差，在本发明的一个实施例中，第一透镜20、第二透镜50和滤光片40可采用相同的材料，例如均可采用石英材料。

在本发明的一个具体实施例中，如图3所示，第一透镜20包括第一镜片21和第二镜片22，第一镜片21的前表面为凸面，第一镜片21的后表面为平面，第二镜片22的前表面为凸面，第二镜片22的后表面为凹面。第二透镜50包括第三镜片51，第三镜片51的前表面和后表面均为凹面。滤光片40的前表面和后表面均为平面。滤光片前后两个表面的平行度优于3″，面形RMS(均方根)优于1/20λ@632.8nm。该透镜的光学元件参数如表1所示。

表1

表1中的厚度表示各部件/间隔在光轴处的厚度，空气间隔d为第三镜片与成像焦面之间的间隔。另外应当理解的是，各空气间隔前表面的曲率半径，即为其前方部件后表面的曲率半径。

对于图3所示的镜头，其最佳工作波长与滤光片厚度的关系如表2所示。

表2

举例而言，在图3中第一透镜20与第二透镜50之间距离不变(24.015mm)的情况下，若镜头要接收波长为532nm的信标光，则可插入厚度3.5mm的滤光片，若镜头要改接收波长为671nm的信标光，则可更换厚度2.5mm的滤光片。

根据本发明实施例的镜头，通过设置利于滤光片拆卸的安装部，以更换不同厚度的滤光片，能够方便地改变镜头的最佳工作波长，且无需采用多种不同材料的透镜来实现消色差，制造和使用均较方便且制造成本低。

基于上述实施例的镜头，本发明还提出一种用于光通信的相机。

本发明实施例的用于光通信的相机，包括本发明上述任一实施例的镜头，其具体实施方式可参照上述实施例，在此不再赘述。

根据本发明实施例的用于光通信的相机，能够方便地改变镜头的最佳工作波长，且无需采用多种不同材料的透镜来实现消色差，制造和使用均较方便且制造成本低。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。