[发明专利]一种紫外宽光谱大相对孔径光学镜头

说明书

本发明公开了一种紫外宽光谱大相对孔径光学镜头，由八片球面透镜和一个紫外滤光片构成。透镜的光焦度由物侧到像侧依次为负、正、负、正、负、正、负、正。透镜采用氟化钙或熔石英材料。在全视场范围内，在截止频率50线对每毫米处的调制传递函数值优于0.4。该紫外宽光谱的光学镜头及成像系统垂轴色差在全视场范围内最大不超过10微米，最大畸变值优于1％，相对照度值优于95％。所述的紫外光学镜头及成像系统能够兼具紫外宽光谱、大相对孔径和高分辨率特点，且便于加工和检测。

技术领域

本发明涉及一种光学镜头，尤其涉及一种紫外宽光谱大相对孔径光学镜头。

背景技术

紫外光波段(200nm-360nm)作为一种非常重要的光电探测窗口，已经在民用、工业及军事等方面有广泛应用。随着紫外探测器技术的不断发展，紫外光电成像探测技术逐步受到研究人员的关注；紫外光电成像仪在森林防火、刑事侦察、电晕检测及告警技术等方面具有重要的应用。

石恩涛等人在《羽流紫外辐射监视单元光学系统设计》(激光与光电子学进展，53：112202，2016)中设计了一个短焦距大视场的紫外镜头，其工作波长为270nm-360nm，紫外带宽为90nm，其所用透镜数量为10片；何丽鹏等人在《紫外工业检测光学系统设计及公差分析》(激光与光电子学进展，55：102201，2018)中研究了一个工作波长240nm-320nm的短焦紫外检测镜头，其所用透镜数量为9片；崔穆涵等人在《大相对孔径紫外成像仪光学系统设计》(中国光学，11(2)：212-217，2018)中分析了一个大相对孔径的紫外成像仪，其工作波段为240nm-280nm，紫外带宽仅为40nm，最大像点弥散斑半径均方根值接近80微米，分辨率较低，仅适用于含有大像元的紫外探测器系统。由于紫外光电成像探测系统的工作波段较短，现有大部分紫外镜头及成像系统无法同时满足大相对孔径，工作波段宽和分辨率较高的要求。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的缺点，本发明提供一种具有紫外宽光谱、大相对孔径和高分辨率的光学镜头及成像系统。

技术方案：本发明的光学镜头从物侧至像侧依次为具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、孔径光阑、具有负光焦度的第五透镜、具有正光焦度的第六透镜、具有负光焦度的第七透镜、具有正光焦度的第八透镜、滤光片和紫外探测像面；其中孔径光阑与第五透镜的前表面重合；形成光焦度为负、正、负、正、负、正、负、正的透镜组，矫正镜头的球差。

第一透镜为凸凹透镜，第二透镜为双凸透镜，第三透镜为凹平透镜，第四透镜为双凸透镜，第五透镜为双凹透镜，第六透镜为双凸透镜，第七透镜为凸凹透镜，第八透镜为凸凹透镜。

其中，第一透镜、第三透镜、第五透镜、第七透镜采用熔石英材料，第二透镜、第四透镜、第六透镜、第八透镜采用氟化钙材料，滤光片采用熔石英材料。

第一负光焦度凸凹透镜的前表面到紫外探测像面的距离度与系统焦距之比范围为1.2～1.8。

从物方到像方，第一透镜前表面半径范围为72mm～78mm，第一透镜后表面半径范围为35mm～40mm；第二透镜前表面半径范围为44mm～48mm，第二透镜后表面半径范围为-85mm～-80mm；第三透镜前表面半径范围为-70mm～-65mm，第三透镜后表面为平面；第四透镜前表面半径范围为40mm～45mm，第四透镜后表面半径范围为-78mm～-72mm；第五透镜前表面半径为范围为-115mm～-110mm，第五透镜后表面半径范围为28mm～32mm；第六透镜前表面半径范围为90mm～95mm，第六透镜后表面半径范围为-70mm～-65mm；第七透镜前表面半径范围为45mm～50mm，第七透镜后表面半径范围为15mm～20mm；第八透镜前表面半径范围为18mm～22mm，第八透镜后表面半径范围为25mm～30mm。