短焦距宽光谱紫外光学镜头的制作方法

本发明涉及紫外光学成像技术领域，具体涉及一种短焦距宽光谱紫外光学镜头。

背景技术：

近年来，紫外探测技术已广泛应用于工农业生产、科学探索、环境监测等领域并受到各国广泛关注，国外紫外探测的主要应用为：大气臭氧含量监测、海洋溢油污染监测、公安侦查、电力巡线等领域、宽谱段紫外高光谱成像仪设计原理，因而光学镜头在紫外波段成像起着至关重要。

目前的光学镜头主要集中在可见光和红外波段，在紫外波段的产品较少。但由于物体表面对紫外光谱吸收的特异性，更能看清物体表面的细节，如表面的划痕、焊伤或者指纹等。因而非常适合工业化生产过程中对产品的检测和识别。但是由于紫外波段可选择的材料少，导致紫外镜头的色差校正困难，成像质量不易提高，所以很多紫外镜头采用镜片胶合方式进行校正色差，但是采用胶合方式进行设计将会吸收光线，因而只有通过调节光焦度进行校正色差，因而如何能在控制色差的情况下同时具有小f数、短焦距宽光谱的高质量成像是目前紫外镜头需要继续突破的难题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种短焦距宽光谱紫外光学镜头。

本发明的技术方案是，一种短焦距宽光谱紫外光学镜头，包括沿着光线入射方向依次设置的具有负光焦度的前透镜组、光阑、具有正光焦度的后透镜组，所述前透镜组从物方到像方依次设有具有负屈光度的第一透镜、具有负屈光度的第二透镜、具有正屈光度的第三透镜，所述后透镜组从物方到像方依次设有具有正屈光度的第四透镜、具有负屈光度的第五透镜、具有正屈光度的第六透镜、具有正屈光度的第七透镜、具有负屈光度的第八透镜、具有正屈光度的第九透镜。

进一步的，所述第一透镜为凹面朝向像面的弯月负透镜，第二透镜为双凹透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为双凸透镜，第五透镜为双凹透镜，第六镜为双凸透镜，第七透镜为双凸透镜，第八透镜为双凹透镜，第九透镜为双凸透镜。

进一步的，该镜头的前透镜组焦距fb与后透镜组的焦距fa满足下面条件：-3<fb/fa<-2。

进一步的，该镜头的第一透镜焦距f1与前透镜组的焦距fb满足下面条件：0<f1/fb<1。

进一步的，该镜头的后透镜组的前三个透镜焦距f3与后透镜组的焦距fb满足下面条件：0.5<f3/fb<1。

进一步的，该镜头的后截距fl与整个系统的焦距f满足下面条件：0<fl/f<0.3。

进一步的，该镜头的有效焦距为15mm，相对数值孔径f/3，最大口径小于15mm，光学总长为第一透镜到第九透镜的距离47.5mm。

进一步的，该镜头的工作波段为240nm-1000nm。

进一步的，该镜头中的透镜为熔石英透镜或氟化钙透镜。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：具有小f数、宽视场、结构紧凑，低畸变，成像质量高，非胶合，适合宽光谱紫外光学系统。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的阐述。

附图说明

图1为本发明的光学结构图；

图2为该镜头各视场像面上的传递函数mtf曲线图；

图3为该镜的场曲和畸变图；

图4为该镜的垂轴色差图。

图中：

1-第一透镜；2-第二透镜；3-第三透镜；4-第四透镜；5-第五透镜；6-第六透镜；7-第七透镜；8-第八透镜；9-第九透镜；10-光阑；11-像面。

具体实施方式

如图1所示，一种短焦距宽光谱紫外光学镜头，包括沿着光线入射方向依次设置的具有负光焦度的前透镜组、光阑、具有正光焦度的后透镜组，所述前透镜组从物方到像方依次设有具有负屈光度的第一透镜、具有负屈光度的第二透镜、具有正屈光度的第三透镜，所述后透镜组从物方到像方依次设有具有正屈光度的第四透镜、具有负屈光度的第五透镜、具有正屈光度的第六透镜、具有正屈光度的第七透镜、具有负屈光度的第八透镜、具有正屈光度的第九透镜。

在本实施例中，所述第一透镜为凹面朝向像面的弯月负透镜，第二透镜为双凹透镜，第三透镜为双凸正透镜，第四透镜为双凸透镜，第五透镜为双凹透镜，第六镜为双凸透镜，第七透镜为双凸透镜，第八透镜为双凹透镜，第九透镜为双凸透镜。

在本实施例中，该镜头的前透镜组焦距fb与后透镜组的焦距fa满足下面条件：-3<fb/fa<-2，优选的fb/fa=-2.56。

在本实施例中，该镜头的第一透镜焦距f1与前透镜组的焦距fb满足下面条件：0<f1/fb<1，优选的f1/fb=0.67。

在本实施例中，该镜头的后透镜组的前三个透镜焦距f3与后透镜组的焦距fb满足下面条件：0.5<f3/fb<1，优选的f3/fb=1.01。

在本实施例中，该镜头的后截距fl与整个系统的焦距f满足下面条件：0<fl/f<0.3，优选的fl/f=0.21。

在本实施例中，该镜头的有效焦距为15mm，相对数值孔径f/3，最大口径小于15mm，光学总长为第一透镜到第九透镜的距离47.5mm。

在本实施例中，该镜头的工作波段为240nm-1000nm。

在本实施例中，该镜头的各个透镜仅使用了熔石英和氟化钙两种材料制作，该镜头中的透镜为熔石英透镜或氟化钙透镜。

在本实施例中，光学系统数据如下表：

图2中在100lp/mm下各视场的mtf值均大于0.5，且曲线平滑、紧凑，说明该镜头成像清晰，均匀，系统在全波段全视场具有很好的成像质量

图3中可以看出该镜头场曲小于0.2mm，畸变小于1.5%，系统低畸变低失真，能够使测得的结果更准确。

图4中可以看出最大的横向色差小于5.0um，大部分在艾里斑范围内，对成像结果影响小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种短焦距宽光谱紫外光学镜头，包括沿着光线入射方向依次设置的具有负光焦度的前透镜组、光阑、具有正光焦度的后透镜组，所述前透镜组从物方到像方依次设有具有负屈光度的第一透镜、具有负屈光度的第二透镜、具有正屈光度的第三透镜，所述后透镜组从物方到像方依次设有具有正屈光度的第四透镜、具有负屈光度的第五透镜、具有正屈光度的第六透镜、具有正屈光度的第七透镜、具有负屈光度的第八透镜、具有正屈光度的第九透镜，本镜头具有小F数、宽视场、结构紧凑，低畸变，成像质量高，非胶合，适合宽光谱紫外光学系统。

技术研发人员：林峰;何丽鹏
受保护的技术使用者：福建师范大学
技术研发日：2017.12.02
技术公布日：2018.05.01