专利名称：一种用于紫外探测器的大相对孔径宽波段紫外物镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学元件、系统，具体是指一种以线阵或者面阵紫外探测器为核心元件的中小型成像装置中使用的大相对孔径宽波段紫外物镜。
背景技术：
一般将200nm以上的紫外线分为三类UV-A(320～400nm)、UV-B(280～320nm)、UV-C(200～280nm)。所谓宽波段紫外物镜是指工作波段包含上述紫外波段一种以上的紫外物镜。为实现较宽的工作范围，现有的紫外物镜多采用反射结构，但这类结构的光学系统容易受到杂散光影响。此外，同轴反射结构存在中心遮拦，而离轴反射结构对装配要求较高。现有的折射式紫外物镜在消除色差的条件下一般只有较小的相对孔径，像面照度低难以满足紫外探测器的工作要求。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足而提供一个体积较小而相对孔径可达到1∶1.6，具有较宽工作波段的紫外物镜，该物镜可用于紫外线阵或者面阵探测器的成像。
本发明的大相对孔径宽波段紫外物镜如图1所示物镜采用同轴透射结构，从物方至像方按顺序依次由第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、光阑12、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9构成复杂化双高斯型前透镜组；由第十透镜10、第十一透镜11构成像散场曲修正后透镜组，所有透镜曲面都采用标准球面。其中第一、三、六、九、十一透镜为负透镜，第二、四、五、七、八、十透镜为正透镜，正透镜的阿贝常数大于负透镜的阿贝常数。
所说的前透镜组中的第一、第二透镜1、2组成一个胶合透镜；第三、第四透镜3、4组成一个胶合透镜；第六、第七透镜6、7组成一个胶合透镜；第八、第九透镜8、9组成一个胶合透镜。由于来自目标的信号具有较宽的波段范围，前透镜组采用多个胶合透镜，可使得物镜有大相对孔径的同时有效减小色差。
来自目标的光束依次经过第一透镜1、第二正透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、光阑12、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜10、第十一透镜11后汇聚到像平面13探测器上成像。
将前透镜组中主要承担光焦度的第五透镜5置于光阑附近，通过位于其前面的透镜降低其表面入射光线的高度，减小它产生的色差。
复杂化的双高斯型前透镜组承担了物镜大部分的光焦度，f为整个物镜的焦距，ffront为复杂化双高斯型前透镜组的焦距，两者关系满足ffront＝(1～1.5)f。
像散场曲修正后透镜组的第十正透镜10承担一定的光焦度并校正像散；第十一负透镜11靠近像面，校正场曲。
第一透镜1和第十一透镜11采用对工作波段透明的光学晶体材料熔石英，其余透镜可采用氟化钙材料或熔石英，头和尾透镜采用熔石英材料的目的可以使得其中间透镜与外部隔离，防止氟化钙透镜潮解。
对比已有技术，本发明有以下优点采用折射结构，相比同轴形式的反射结构没有中心遮拦的影响；采用同轴形式，较离轴的反射结构简化了加工、装配的要求；所有透镜表面均为球面，降低了加工难度；有效消除了色差的影响，可以实现较宽的波段工作范围；体积较小，而相对孔径较大；
图1为大相对孔径宽波段紫外透镜光学系统结构图，d1第二透镜2和第三透镜3间隔距离；d2第四透镜4与第五透镜5间隔距离；d3第五透镜5与第六透镜6间隔距离；d4第七透镜7与第八透镜8间隔距离；d5第九透镜9与第十透镜10间隔距离；d6第十透镜10与第十一透镜11间隔距离；d7第十一透镜11与像面间隔距离。
图2为本实施例的像差曲线。
图3为本实施例的横向色差曲线。
图4为本实施例的畸变曲线。
具体实施例方式
按照本发明中附图1所示的光学系统结构，我们设计了一大相对孔径宽波段紫外物镜，技术指标如下工作波段240nm～370nm系统F数F/1.6视场±5.6°焦距91.5mm系统具体结构如下表1(mm)
表1
权利要求
1.一种用于紫外探测器的大相对孔径宽波段紫外物镜，包括正透镜、负透镜和光阑，其特征在于从物方至像方按顺序依次由第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、光阑(12)、第六透镜(6)、第七透镜(7)、第八透镜(8)、第九透镜(9)构成复杂化双高斯型前透镜组；由第十透镜(10)、第十一透镜(11)构成像散场曲修正后透镜组，所有透镜曲面都采用标准球面；其中第一、三、六、九、十一透镜为负透镜(1、3、6、9、11)，第二、四、五、七、八、十透镜为正透镜(2、4、5、7、8、10)，正透镜的阿贝常数大于负透镜的阿贝常数；来自目标的光束依次经过第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、光阑(12)、第六透镜(6)、第七透镜(7)、第八透镜(8)、第九透镜(9)、第十透镜(10)、第十一透镜(11)后汇聚到像平面(13)探测器上成像。
2.根据权利要求1的一种用于紫外探测器的大相对孔径宽波段紫外物镜，其特征在于所说的前透镜组中的第一、第二透镜(1、2)组成一个胶合透镜；第三、第四透镜(3、4)组成一个胶合透镜；第六、第七透镜(6、7)组成一个胶合透镜；第八、第九透镜(8、9)组成一个胶合透镜。
3.根据权利要求1的一种用于紫外探测器的大相对孔径宽波段紫外物镜，其特征在于所说的第一透镜(1)和第十一透镜(11)采用对工作波段透明的光学晶体材料熔石英，其余透镜可采用氟化钙材料或熔石英材料。
全文摘要
本发明公开了一种用于紫外探测器的大相对孔径宽波段紫外物镜，物镜采用同轴透射结构，从物方至像方按顺序依次由第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、光阑、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜构成复杂化双高斯型前透镜组；由第十透镜、第十一透镜构成像散场曲修正后透镜组。所有透镜曲面都采用标准球面。由于来自目标的信号具有较宽的波段范围，前透镜组采用多个胶合透镜，可使得物镜有大相对孔径的同时有效减小色差。本发明的优点是没有中心遮拦的影响；简化了加工、装配的要求；所有透镜表面均为球面，降低了加工难度；可以实现较大的相对孔径、较宽的波段工作范围。
文档编号G02B1/00GK1920608SQ20061003101
公开日2007年2月28日 申请日期2006年9月11日 优先权日2006年9月11日
发明者黄翌敏, 龚海梅 申请人:中国科学院上海技术物理研究所