一种用于日盲紫外的变焦光学系统的制作方法

本发明涉及光学仪器技术领域，更具体的说，涉及一种用于日盲紫外的变焦光学系统。

背景技术：

紫外成像技术在电晕探测方面有着广阔的应用。目前应用的紫外成像光学系统多为定焦镜头，不能满足日益增多的对光学系统的要求。

为了实现可变焦的目的，现有技术的紫外成像光学系统中一般需要通过正弯月透镜采集紫外光信息，通过双凹负透镜以及后固定透镜组后，入射探测器像面，进而实现紫外光信息探测。

但是，现有的紫外成像光学系统中，正弯月透镜以及后固定透镜组是固定不动的，双凹负透镜只能在固定的两个位置调焦，只有短焦距位置以及长焦距位置，不能实现连续调焦。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明技术方案提供了一种用于日盲紫外的变焦光学系统，所述光学系统可以进行连续调焦。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用于日盲紫外的变焦光学系统，所述变焦光学系统包括：

在第一方向上依次设置的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜以及具有负光焦度的第四透镜；

所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜同光轴设置；所述光轴平行于所述第一方向；

光线依次经过所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜后，入射探测器像面；

其中，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜在所述光轴上可以连续移动，用于调节系统焦距。

优选的，在上述变焦光学系统中，还包括：设置在所述探测器像面与所述第四透镜之间的滤光片。

优选的，在上述变焦光学系统中，所述第一透镜与所述第二透镜组成一个双分离透镜组，所述双分离透镜组具有正的光焦度；在调节所述系统焦距时，所述双分离透镜组整体移动；

在调节所述系统焦距时，所述第三透镜以及所述第四透镜均可单独移动。

优选的，在上述变焦光学系统中，所述第一透镜的焦距f1＝81mm；

所述第二透镜的焦距f2＝-245mm；

所述双分离透镜组的焦距f12＝113mm。

优选的，在上述变焦光学系统中，所述第三透镜的焦距f3和所述第四透镜的焦距f4满足关系式：f3＞3|f4|。

优选的，在上述变焦光学系统中，所述第三透镜的焦距f3＝163mm；

所述第四透镜的焦距f4＝-49mm。

优选的，在上述变焦光学系统中，所述第一透镜为平凸透镜，具有相对的凸球面以及平面，其平面朝向所述第二透镜设置；

所述第二透镜为平凹透镜，具有相对的凹球面以及平面，其平面朝向所述第三透镜设置；

所述第三透镜为凹凸透镜，具有相对的凸球面以及凹球面，其凹球面朝向所述第四透镜设置；

所述第四透镜为平凹透镜，具有相对的凹球面以及平面，其平面朝向所述探测器像面设置。

优选的，在上述变焦光学系统中，系统通光口径为50mm。

优选的，在上述变焦光学系统中，所述系统焦距范围是114mm-172mm，包括端点值。

优选的，在上述变焦光学系统中，系统全视场角范围是6°-9°，包括端点值。

通过上述描述可知，本发明技术方案提供的用于日盲紫外的变焦光学系统包括：在第一方向上依次设置的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜以及具有负光焦度的第四透镜；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜同光轴设置；所述光轴平行于所述第一方向；光线依次经过所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜后，入射探测器像面；其中，各个透镜在所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜在所述光轴上可以连续移动，用于调节系统焦距。

可见，本发明技术方案提供的变焦光学系统通过同光轴的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜以及具有负光焦度的第四透镜实现对紫外光信息的探测，且在所述光轴上可以连续移动，用于调节系统焦距，实现了连续调焦。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种用于日盲紫外的变焦光学系统；

图2为本发明实施例提供的另一种用于日盲紫外的变焦光学系统；

图3为本发明实施例提供的又一种用于日盲紫外的变焦光学系统；

图4为本发明实施例提供的又一种用于日盲紫外的变焦光学系统。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种用于日盲紫外的变焦光学系统，所述变焦光学系统包括：在第一方向上依次设置的具有正光焦度的第一透镜1、具有负光焦度的第二透镜2、具有正光焦度的第三透镜3以及具有负光焦度的第四透镜4。

所述第一透镜1、所述第二透镜2、所述第三透镜3以及所述第四透镜4同光轴设置，即四个透镜具有相同的光轴7。所述光轴7平行于所述第一方向。

光线依次经过所述第一透镜1、所述第二透镜2、所述第三透镜3以及所述第四透镜4后，入射探测器像面6，通过探测器像面6感应，并生成相应图像。其中，所述第一透镜1、所述第二透镜2、所述第三透镜3以及所述第四透镜4在所述光轴7上可以连续移动，用于调节系统焦距。本发明实施例中，各个透镜可以均为康宁7980石英玻璃。

如图1所示，所述变焦光学系统还包括：设置在所述探测器像面6与所述第四透镜4之间的滤光片5。所述滤光片5用于滤除预设检测光波段之外的杂光。

所述第一透镜1与所述第二透镜2组成一个双分离透镜组，所述双分离透镜组具有正的光焦度；在调节所述系统焦距时，所述双分离透镜组整体移动。在调节所述系统焦距时，所述第三透镜3以及所述第四透镜4均可单独移动。也就是说，在进行调焦时，所述双分离透镜组整体移动，且可以单独移动，所述第三透镜3可以单独移动，所述第四透明4可以单独移动。

本发明实施例中，设置所述第一透镜1的焦距f1＝81mm，所述第二透镜2的焦距f2＝-245mm，所述双分离透镜组的焦距f12＝113mm。设置上所述第三透镜3焦距f3和所述第四透镜4焦距f4满足关系式：f3＞3|f4|，具体的，可以设置所述第三透镜3的焦距f3＝163mm，所述第四透镜4的焦距f4＝-49mm。

如图1所示，所述变焦光学系统中，所述第一透镜1为平凸透镜，具有相对的凸球面以及平面，其平面朝向所述第二透镜2设置；所述第二透镜2为平凹透镜，具有相对的凹球面以及平面，其平面朝向所述第三透镜3设置；所述第三透镜3为凹凸透镜，具有相对的凸球面以及凹球面，其凹球面朝向所述第四透镜4设置；所述第四透镜4为平凹透镜，具有相对的凹球面以及平面，其平面朝向所述探测器像面6设置。

本发明实施例所述变焦光学系统中，系统具有较大的相对孔径，如系统通光口径为50mm，所述系统焦距范围是114mm-172mm，包括端点值，系统全视场角范围是6°-9°，包括端点值。本发明实施例中，各个透镜中的曲面均为球面，制作工艺简单，加工和制造难度低，便于安装以及调试。各个透镜均为球面紫外透镜。

图1所示实施方式中，设置第一透镜1与第二透镜2构成的双分离透镜组的等效光心与探测器像面6之间的间距l11＝82.53mm，第三透镜3的光心与探测器像面6之间的间距l12＝69.35mm，第四透镜4的光心与探测器像面6之间的间距l13＝30.5mm，且在f1＝81mm、f2＝-245mm、f3＝163mm以及f4＝-49mm，可以使得系统全视场角为9°，系统焦距f1＝114.36mm。

参考图2，图2为本发明实施例提供的另一种用于日盲紫外的变焦光学系统，图2所示实施方式中，与图1所示实施方式不同在于，设置l21＝93.44mm，l22＝65.28mm，l23＝33.71mm，各透镜元件焦距不变，可以使得系统全视场角为8°，系统焦距f2＝128.71mm。

参考图3，图3为本发明实施例提供的又一种用于日盲紫外的变焦光学系统，图3所示实施方式中，与图1所示实施方式不同在于，设置l31＝104.72mm，l32＝63.59mm，l33＝40.34mm，各透镜元件焦距不变，可以使得系统全视场角为7°，系统焦距f3＝147.15mm。

参考图4，图4为本发明实施例提供的又一种用于日盲紫外的变焦光学系统，图4所示实施方式中，与图1所示实施方式不同在于，设置l41＝116.94mm，l42＝61.35mm，l43＝48.46mm，各透镜元件焦距不变，可以使得系统全视场角为6°，系统焦距f4＝171.73mm。

现有技术中，光学系统需要的透镜元件较多，系统结构较长，不能满足系统小型化的需求。而本说明实施例所述变焦光学系统，可适用于电力部门的电晕放电检测。系统结构简单、仅需要4片球面紫外透镜，无需非球面透镜元件，光学元减少，结构紧凑，使得系统总长小于140mm，光能利用率高，加工和制造难度低，工艺性好，成像质量具有较高的传递函数(mtf)值，拥有较强的光电探测能力

本发明实施例中，在第一方向上，各个透镜的光焦度是正负交替设置，以较好的校正相差，提高成像质量。

本发明实施例所述变焦光学系统可以用于240nm-280nm波段的紫外光探测，该变焦光学系统为三组元联动变焦光学系统，通过调节双分离透镜组、第三透镜3以及第四透镜4可以实现系统焦距的连续调节，且该变焦光学系统具有较大的相对孔径，可实现广角端f#<2.5，其中，f#等于系统焦距除以系统通光口径；较好的成像质量，可实现大于零，且不大于2的变焦倍率的连续调节。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。