CN211786339U - 一种大口径长焦距紫外光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大口径长焦距紫外光学系统，包括自前至后依次设置的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、光阑、第四透镜组、紫外滤光片和紫外探测像面；所述第一透镜组包括自前至后依次设置的正光焦度平凸透镜和第一正光焦度凸凹透镜；所述第二透镜组包括自前至后依次设置的第一正光焦度凹凸透镜、第二正光焦度凹凸透镜和负光焦度双凹透镜；所述第三透镜组包括自前至后依次设置的正光焦度双凸透镜和第一负光焦度凸凹透镜；所述第四透镜组包括自前至后依次设置的第二正光焦度凸凹透镜和第二负光焦度凸凹透镜。该光学系统具有高通量和高精度探测优势。

Description

一种大口径长焦距紫外光学系统

技术领域

本实用新型涉及一种大口径长焦距紫外光学系统，属于光学系统和器件设计技术领域。

背景技术

紫外探测技术在森林防火、刑事侦察、电晕检测及告警技术等方面具有非常广泛且重要的应用。通常将波长处于200nm至300nm的紫外辐射称为日盲紫外光谱，在该波段的太阳光辐射几乎被地球臭氧层全部吸收，使得在大气层中该波段的背景辐射几乎为零，从而形成了天然的紫外探测窗口，具有低背景噪声的独特优势。因此，日盲紫外光学系统的研究得到了研究人员的广泛关注。

但紫外探测难度较大，一方面由于常用的紫外波段光学材料较少，主要有熔石英、氟化钙和氟化镁。熔石英材料具有较好的机械性能、理化性能以及耐辐射性，因此在外场或特殊环境下，紫外光学系统通常由熔石英材料构成或部分构成。现有大部分日盲紫外镜头都工作在一定的紫外波段范围内，由于色差的影响并且常用紫外光学材料较少，因此对紫外镜头的成像效果具有一定的影响，在紫外单波长的特殊应用中难以实现。另一方面，紫外探测系统属于弱光探测，要求系统具有大口径高通量的特点，并且在此基础上需要长焦距，才能够实现远距离目标的高精度探测。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中存在的问题，提供一种适用于日盲紫外特殊波长的紫外告警定位或电晕检测定位的大口径长焦距紫外光学系统。

为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为：一种大口径长焦距紫外光学系统，包括自前至后依次设置的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、光阑、第四透镜组、紫外滤光片和紫外探测像面；所述第一透镜组包括自前至后依次设置的正光焦度平凸透镜和第一正光焦度凸凹透镜；所述第二透镜组包括自前至后依次设置的第一正光焦度凹凸透镜、第二正光焦度凹凸透镜和负光焦度双凹透镜；所述第三透镜组包括自前至后依次设置的正光焦度双凸透镜和第一负光焦度凸凹透镜；所述第四透镜组包括自前至后依次设置的第二正光焦度凸凹透镜和第二负光焦度凸凹透镜。

所述光学系统的工作波长为260nm。

所述紫外探测器像面的对角线尺寸为20mm。

所述透镜均为球面熔石英透镜，所述透镜口径不超过220mm。

所述光学系统的有效焦距为600mm。

所述正光焦度平凸透镜的前表面与紫外探测像面之间的距离为750mm；所述紫外滤光片的后表面与紫外探测像面之间的距离为150mm。

所述正光焦度平凸透镜凸面朝前。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供一种大口径长焦距紫外光学系统，该光学系统能对紫外光逐级聚焦，使得能量集中度高，成像性能优良，并且本光学系统具有高通量和高精度探测优势。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图2是本实用新型实施例光学系统的调制传递函数曲线图。

图3是本实用新型实施例光学系统的点列图。

图4是本实用新型实施例光学系统的点扩散函数能量分布图。

图中：1-第一正光焦度平凸透镜、2-第一正光焦度凸凹透镜、3-第二正光焦度凹凸透镜、4-第二正光焦度凹凸透镜、5-第二负光焦度双凹透镜、6-第三正光焦度双凸透镜、7-第三负光焦度凸凹透镜、8-光阑、9-第四正光焦度凸凹透镜、10-第四负光焦度凸凹透镜、11-紫外滤光片、12-紫外探测像面。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

如图1所示，本实施例的一种大口径长焦距紫外光学系统，从物方到像方，包括自前至后依次设置的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、光阑8、第四透镜组、紫外滤光片11和紫外探测像面12；所述第一透镜组包括自前至后依次设置的正光焦度平凸透镜1和第一正光焦度凸凹透镜2；所述第二透镜组包括自前至后依次设置的第一正光焦度凹凸透镜3、第二正光焦度凹凸透镜4和负光焦度双凹透镜5；所述第三透镜组包括自前至后依次设置的正光焦度双凸透镜6和第一负光焦度凸凹透镜7；所述第四透镜组包括自前至后依次设置的第二正光焦度凸凹透镜9和第二负光焦度凸凹透镜10。

本实施例中正光焦度平凸透镜1凸面朝前，第一正光焦度凸凹透镜2凸面朝前，第一正光焦度凹凸透镜3凹面朝前，第二正光焦度凹凸透镜4凹面朝前，第一负光焦度凸凹透镜7凸面朝前；第二正光焦度凸凹透镜9凸面朝前，第二负光焦度凸凹透镜10凸面朝前。本实施例中光阑8靠近第二正光焦度凸凹透镜9。

本实施例的透镜均为球面熔石英透镜，所述透镜口径不超过220mm，所述正光焦度平凸透镜1的口径最大。本实施例的光学系统的工作波长为260nm，且有效焦距为600mm。所述正光焦度平凸透镜的前表面与紫外探测像面之间的距离为750mm，该长度与焦距之比为1.25；所述紫外滤光片的后表面与紫外探测像面之间的距离为150mm，可以根据实际需要放置滤波装置。

本实施例中紫外探测器像面的对角线尺寸为20mm。

图2为本申请实施例的大口径长焦距紫外光学系统的调制传递函数曲线图，各个视场的MTF值均接近衍射极限。

图3为本申请实施例的大口径长焦距紫外光学系统的点列图，像点弥散斑半径的均方根值接近艾里斑半径。

图4为本申请实施例的大口径长焦距紫外光学系统的点扩散函数能量分布图，该系统整体能量分布集中度高。

从上述附图中可看出本实施例的大口径长焦距紫外光学系统，成像性能优良，能量集中度高，具有高通量和高精度探测特征。

以上对本实用新型创造的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种大口径长焦距紫外光学系统，其特征在于：包括自前至后依次设置的第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组、光阑、第四透镜组、紫外滤光片和紫外探测像面；所述第一透镜组包括自前至后依次设置的正光焦度平凸透镜和第一正光焦度凸凹透镜；所述第二透镜组包括自前至后依次设置的第一正光焦度凹凸透镜、第二正光焦度凹凸透镜和负光焦度双凹透镜；所述第三透镜组包括自前至后依次设置的正光焦度双凸透镜和第一负光焦度凸凹透镜；所述第四透镜组包括自前至后依次设置的第二正光焦度凸凹透镜和第二负光焦度凸凹透镜。

2.根据权利要求1所述大口径长焦距紫外光学系统，其特征在于：所述光学系统的工作波长为260nm。

3.根据权利要求1所述大口径长焦距紫外光学系统，其特征在于：所述紫外探测像面的对角线尺寸为20mm。

4.根据权利要求1所述大口径长焦距紫外光学系统，其特征在于：所述透镜均为球面熔石英透镜，所述透镜口径不超过220mm。

5.根据权利要求1所述大口径长焦距紫外光学系统，其特征在于：所述光学系统的有效焦距为600mm。

6.根据权利要求5所述大口径长焦距紫外光学系统，其特征在于：所述正光焦度平凸透镜的前表面与紫外探测像面之间的距离为750mm；所述紫外滤光片的后表面与紫外探测像面之间的距离为150mm。

7.根据权利要求6所述大口径长焦距紫外光学系统，其特征在于：所述正光焦度平凸透镜凸面朝前。

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