本發(fā)明涉及光學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種用于日盲紫外的變焦光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

紫外成像技術(shù)在電暈探測方面有著廣闊的應(yīng)用。目前應(yīng)用的紫外成像光學(xué)系統(tǒng)多為定焦鏡頭，不能滿足日益增多的對光學(xué)系統(tǒng)的要求。

為了實現(xiàn)可變焦的目的，現(xiàn)有技術(shù)的紫外成像光學(xué)系統(tǒng)中一般需要通過正彎月透鏡采集紫外光信息，通過雙凹負(fù)透鏡以及后固定透鏡組后，入射探測器像面，進(jìn)而實現(xiàn)紫外光信息探測。

但是，現(xiàn)有的紫外成像光學(xué)系統(tǒng)中，正彎月透鏡以及后固定透鏡組是固定不動的，雙凹負(fù)透鏡只能在固定的兩個位置調(diào)焦，只有短焦距位置以及長焦距位置，不能實現(xiàn)連續(xù)調(diào)焦。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種用于日盲紫外的變焦光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)可以進(jìn)行連續(xù)調(diào)焦。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種用于日盲紫外的變焦光學(xué)系統(tǒng)，所述變焦光學(xué)系統(tǒng)包括：

在第一方向上依次設(shè)置的具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度的第二透鏡、具有正光焦度的第三透鏡以及具有負(fù)光焦度的第四透鏡；

所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡以及所述第四透鏡同光軸設(shè)置；所述光軸平行于所述第一方向；

光線依次經(jīng)過所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡以及所述第四透鏡后，入射探測器像面；

其中，所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡以及所述第四透鏡在所述光軸上可以連續(xù)移動，用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)焦距。

優(yōu)選的，在上述變焦光學(xué)系統(tǒng)中，還包括：設(shè)置在所述探測器像面與所述第四透鏡之間的濾光片。

優(yōu)選的，在上述變焦光學(xué)系統(tǒng)中，所述第一透鏡與所述第二透鏡組成一個雙分離透鏡組，所述雙分離透鏡組具有正的光焦度；在調(diào)節(jié)所述系統(tǒng)焦距時，所述雙分離透鏡組整體移動；

在調(diào)節(jié)所述系統(tǒng)焦距時，所述第三透鏡以及所述第四透鏡均可單獨移動。

優(yōu)選的，在上述變焦光學(xué)系統(tǒng)中，所述第一透鏡的焦距f1＝81mm；

所述第二透鏡的焦距f2＝-245mm；

所述雙分離透鏡組的焦距f12＝113mm。

優(yōu)選的，在上述變焦光學(xué)系統(tǒng)中，所述第三透鏡的焦距f3和所述第四透鏡的焦距f4滿足關(guān)系式：f3＞3|f4|。

優(yōu)選的，在上述變焦光學(xué)系統(tǒng)中，所述第三透鏡的焦距f3＝163mm；

所述第四透鏡的焦距f4＝-49mm。

優(yōu)選的，在上述變焦光學(xué)系統(tǒng)中，所述第一透鏡為平凸透鏡，具有相對的凸球面以及平面，其平面朝向所述第二透鏡設(shè)置；

所述第二透鏡為平凹透鏡，具有相對的凹球面以及平面，其平面朝向所述第三透鏡設(shè)置；

所述第三透鏡為凹凸透鏡，具有相對的凸球面以及凹球面，其凹球面朝向所述第四透鏡設(shè)置；

所述第四透鏡為平凹透鏡，具有相對的凹球面以及平面，其平面朝向所述探測器像面設(shè)置。

優(yōu)選的，在上述變焦光學(xué)系統(tǒng)中，系統(tǒng)通光口徑為50mm。

優(yōu)選的，在上述變焦光學(xué)系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)焦距范圍是114mm-172mm，包括端點值。

優(yōu)選的，在上述變焦光學(xué)系統(tǒng)中，系統(tǒng)全視場角范圍是6°-9°，包括端點值。

通過上述描述可知，本發(fā)明技術(shù)方案提供的用于日盲紫外的變焦光學(xué)系統(tǒng)包括：在第一方向上依次設(shè)置的具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度的第二透鏡、具有正光焦度的第三透鏡以及具有負(fù)光焦度的第四透鏡；所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡以及所述第四透鏡同光軸設(shè)置；所述光軸平行于所述第一方向；光線依次經(jīng)過所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡以及所述第四透鏡后，入射探測器像面；其中，各個透鏡在所述第一透鏡、所述第二透鏡、所述第三透鏡以及所述第四透鏡在所述光軸上可以連續(xù)移動，用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)焦距。

可見，本發(fā)明技術(shù)方案提供的變焦光學(xué)系統(tǒng)通過同光軸的具有正光焦度的第一透鏡、具有負(fù)光焦度的第二透鏡、具有正光焦度的第三透鏡以及具有負(fù)光焦度的第四透鏡實現(xiàn)對紫外光信息的探測，且在所述光軸上可以連續(xù)移動，用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)焦距，實現(xiàn)了連續(xù)調(diào)焦。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種用于日盲紫外的變焦光學(xué)系統(tǒng)；

圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種用于日盲紫外的變焦光學(xué)系統(tǒng)；

圖3為本發(fā)明實施例提供的又一種用于日盲紫外的變焦光學(xué)系統(tǒng)；

圖4為本發(fā)明實施例提供的又一種用于日盲紫外的變焦光學(xué)系統(tǒng)。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

參考圖1，圖1為本發(fā)明實施例提供的一種用于日盲紫外的變焦光學(xué)系統(tǒng)，所述變焦光學(xué)系統(tǒng)包括：在第一方向上依次設(shè)置的具有正光焦度的第一透鏡1、具有負(fù)光焦度的第二透鏡2、具有正光焦度的第三透鏡3以及具有負(fù)光焦度的第四透鏡4。

所述第一透鏡1、所述第二透鏡2、所述第三透鏡3以及所述第四透鏡4同光軸設(shè)置，即四個透鏡具有相同的光軸7。所述光軸7平行于所述第一方向。

光線依次經(jīng)過所述第一透鏡1、所述第二透鏡2、所述第三透鏡3以及所述第四透鏡4后，入射探測器像面6，通過探測器像面6感應(yīng)，并生成相應(yīng)圖像。其中，所述第一透鏡1、所述第二透鏡2、所述第三透鏡3以及所述第四透鏡4在所述光軸7上可以連續(xù)移動，用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)焦距。本發(fā)明實施例中，各個透鏡可以均為康寧7980石英玻璃。

如圖1所示，所述變焦光學(xué)系統(tǒng)還包括：設(shè)置在所述探測器像面6與所述第四透鏡4之間的濾光片5。所述濾光片5用于濾除預(yù)設(shè)檢測光波段之外的雜光。

所述第一透鏡1與所述第二透鏡2組成一個雙分離透鏡組，所述雙分離透鏡組具有正的光焦度；在調(diào)節(jié)所述系統(tǒng)焦距時，所述雙分離透鏡組整體移動。在調(diào)節(jié)所述系統(tǒng)焦距時，所述第三透鏡3以及所述第四透鏡4均可單獨移動。也就是說，在進(jìn)行調(diào)焦時，所述雙分離透鏡組整體移動，且可以單獨移動，所述第三透鏡3可以單獨移動，所述第四透明4可以單獨移動。

本發(fā)明實施例中，設(shè)置所述第一透鏡1的焦距f1＝81mm，所述第二透鏡2的焦距f2＝-245mm，所述雙分離透鏡組的焦距f12＝113mm。設(shè)置上所述第三透鏡3焦距f3和所述第四透鏡4焦距f4滿足關(guān)系式：f3＞3|f4|，具體的，可以設(shè)置所述第三透鏡3的焦距f3＝163mm，所述第四透鏡4的焦距f4＝-49mm。

如圖1所示，所述變焦光學(xué)系統(tǒng)中，所述第一透鏡1為平凸透鏡，具有相對的凸球面以及平面，其平面朝向所述第二透鏡2設(shè)置；所述第二透鏡2為平凹透鏡，具有相對的凹球面以及平面，其平面朝向所述第三透鏡3設(shè)置；所述第三透鏡3為凹凸透鏡，具有相對的凸球面以及凹球面，其凹球面朝向所述第四透鏡4設(shè)置；所述第四透鏡4為平凹透鏡，具有相對的凹球面以及平面，其平面朝向所述探測器像面6設(shè)置。

本發(fā)明實施例所述變焦光學(xué)系統(tǒng)中，系統(tǒng)具有較大的相對孔徑，如系統(tǒng)通光口徑為50mm，所述系統(tǒng)焦距范圍是114mm-172mm，包括端點值，系統(tǒng)全視場角范圍是6°-9°，包括端點值。本發(fā)明實施例中，各個透鏡中的曲面均為球面，制作工藝簡單，加工和制造難度低，便于安裝以及調(diào)試。各個透鏡均為球面紫外透鏡。

圖1所示實施方式中，設(shè)置第一透鏡1與第二透鏡2構(gòu)成的雙分離透鏡組的等效光心與探測器像面6之間的間距l(xiāng)11＝82.53mm，第三透鏡3的光心與探測器像面6之間的間距l(xiāng)12＝69.35mm，第四透鏡4的光心與探測器像面6之間的間距l(xiāng)13＝30.5mm，且在f1＝81mm、f2＝-245mm、f3＝163mm以及f4＝-49mm，可以使得系統(tǒng)全視場角為9°，系統(tǒng)焦距f1＝114.36mm。

參考圖2，圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種用于日盲紫外的變焦光學(xué)系統(tǒng)，圖2所示實施方式中，與圖1所示實施方式不同在于，設(shè)置l21＝93.44mm，l22＝65.28mm，l23＝33.71mm，各透鏡元件焦距不變，可以使得系統(tǒng)全視場角為8°，系統(tǒng)焦距f2＝128.71mm。

參考圖3，圖3為本發(fā)明實施例提供的又一種用于日盲紫外的變焦光學(xué)系統(tǒng)，圖3所示實施方式中，與圖1所示實施方式不同在于，設(shè)置l31＝104.72mm，l32＝63.59mm，l33＝40.34mm，各透鏡元件焦距不變，可以使得系統(tǒng)全視場角為7°，系統(tǒng)焦距f3＝147.15mm。

參考圖4，圖4為本發(fā)明實施例提供的又一種用于日盲紫外的變焦光學(xué)系統(tǒng)，圖4所示實施方式中，與圖1所示實施方式不同在于，設(shè)置l41＝116.94mm，l42＝61.35mm，l43＝48.46mm，各透鏡元件焦距不變，可以使得系統(tǒng)全視場角為6°，系統(tǒng)焦距f4＝171.73mm。

現(xiàn)有技術(shù)中，光學(xué)系統(tǒng)需要的透鏡元件較多，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較長，不能滿足系統(tǒng)小型化的需求。而本說明實施例所述變焦光學(xué)系統(tǒng)，可適用于電力部門的電暈放電檢測。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、僅需要4片球面紫外透鏡，無需非球面透鏡元件，光學(xué)元減少，結(jié)構(gòu)緊湊，使得系統(tǒng)總長小于140mm，光能利用率高，加工和制造難度低，工藝性好，成像質(zhì)量具有較高的傳遞函數(shù)(mtf)值，擁有較強(qiáng)的光電探測能力

本發(fā)明實施例中，在第一方向上，各個透鏡的光焦度是正負(fù)交替設(shè)置，以較好的校正相差，提高成像質(zhì)量。

本發(fā)明實施例所述變焦光學(xué)系統(tǒng)可以用于240nm-280nm波段的紫外光探測，該變焦光學(xué)系統(tǒng)為三組元聯(lián)動變焦光學(xué)系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)雙分離透鏡組、第三透鏡3以及第四透鏡4可以實現(xiàn)系統(tǒng)焦距的連續(xù)調(diào)節(jié)，且該變焦光學(xué)系統(tǒng)具有較大的相對孔徑，可實現(xiàn)廣角端f#<2.5，其中，f#等于系統(tǒng)焦距除以系統(tǒng)通光口徑；較好的成像質(zhì)量，可實現(xiàn)大于零，且不大于2的變焦倍率的連續(xù)調(diào)節(jié)。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。