一种日盲紫外波段成像镜头的制作方法

1.本发明属于镜头技术领域，涉及一种工作于日盲紫外波段的，用于电晕检测的大相对孔径镜头。


背景技术：

2.高压输电线路发生电晕放电时，长时间会导致绝缘子腐蚀，可能引发供电事故，因此需要定期对电晕状况进行检测。电晕的发生同时会伴随紫外辐射的产生，因此通过紫外成像手段能有效发现电晕放电位置。在日盲紫外波段即240～280nm波段范围，由于大气中臭氧的强烈吸收，太阳光谱在该波段无法到达地表，因而在日盲紫外波段实施成像探测可避免背景的干扰，获得高对比度的电晕图像。但是，电晕产生的紫外辐射通常比较微弱，这就需要在成像系统中加入滤光器件，滤除日盲紫外波段以外的其它波段的光线，以防这些光线对电晕的日盲紫外图像进行干扰。
3.为了提高电晕的探测概率，应尽量增大镜头的相对孔径以收集更多的能量。但是，相对孔径的增大要求探测器前光束入射角度增大，这极有可能导致探测器前滤光器的透射波段范围扩大到240～280nm以外的波段，滤光器件将不能正常工作。由于这一限制，一般紫外电晕成像镜头的相对孔径在1:3～1:4。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种大相对孔径日盲紫外波段成像镜头，在该镜头在增大了相对孔径的同时，内部可提供一个供滤光片使用的小角度入射区域。
5.为了解决上述技术问题，本发明的日盲紫外波段成像镜头，包括沿光轴依次设置的的滤光片和成像镜组；其特征在于滤光片前方的光轴上还设置有无焦镜组；所述的无焦镜组由沿光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜组成；其中第一透镜为弯月正透镜，第二透镜为弯月负透镜，第三透镜为双凹负透镜，第四透镜为双凸正透镜。
6.所述的第一透镜、第二透镜和第四透镜采用氟化钙材料；第三透镜采用石英材料。
7.所述的无焦镜组各透镜的曲率半径、透镜的厚度及相邻透镜的间隔如下表，表中ri表示第i个光学表面的曲率半径，tj表示第j个透镜的厚度，dn表示第n个透镜后表面到下一透镜前表面的空气间隔；
[0008][0009]
所述的成像镜组由沿光轴依次设置的第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜组成；第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双凹负透镜，第七透镜为双凸正透镜，第八透镜为弯月正透镜。
[0010]
所述的第五透镜、第七透镜和第八透镜采用氟化钙材料；第六透镜采用石英材料。
[0011]
所述成像镜组各透镜光学表面的曲率半径、透镜的厚度及相邻透镜的间隔如下表，表中ri表示第i个光学表面的曲率半径；tj表示第j个透镜的厚度，dn表示第n个透镜后表面到下一透镜前表面的空气间隔，d8表示第八透镜8的后表面到探测器像面的距离：
[0012][0013][0014]
有益效果
[0015]
本发明提供了一种大相对孔径日盲紫外波段成像镜头，在前后透镜组之间插入滤光器件，入射角范围《
±4°
。该镜头相对孔径可达1:2，并且能够满足电晕探测的像质要求。
[0016]
本发明采用两组透镜，利用无焦前组的角度压缩作用，可使相对孔径提高到1:2的同时实现小角度入射区，保证了滤光器的理想入射角度工作条件，有助于获得高信噪比的紫外电晕图像。
附图说明
[0017]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
[0018]
图1是本发明实施例1的结构示意图。
[0019]
图2是本发明实施例1的成像点列图。
[0020]
图3是本发明实施例2的结构示意图。
[0021]
图4是本发明实施例2的成像点列图。
[0022]
图5是本发明实施例3的结构示意图。
[0023]
图6是本发明实施例3的成像点列图。
[0024]
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.滤光片，i.像平面。
具体实施方式
[0025]
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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]
如图1、3、5所示，本发明的日盲紫外波段成像镜头，在光轴上依次设置有第一透镜1，第二透镜2，第三透镜3，第四透镜4，第五透镜5，第六透镜6，第七透镜7，第八透镜8，滤光片9，像平面i；其中第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3和第四透镜4组合成无焦镜组；第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7和第八透镜8组合成成像镜组；第一透镜为弯月正透镜，第二透镜为弯月负透镜，第三透镜为双凹负透镜；第四透镜为双凸正透镜，第五透镜为双凸正透镜，第六透镜为双凹负透镜，第七透镜为双凸正透镜，第八透镜为弯月正透镜。
[0027]
所述的第一透镜1、第二透镜2、第四透镜4、第五透镜5、第七透镜7和第八透镜8采用氟化钙材料；所述的第三透镜3和第六透镜6采用石英材料。通过这种材料组合，实现无焦镜组和成像镜组分别校正轴向色差，两组透镜组合校正垂轴色差。
[0028]
实施例1
[0029]
八个透镜光学表面的曲率半径、透镜的厚度及相邻透镜的间隔如表1，表中ri表示第i个光学表面的曲率半径，i＝1,2，
…
，16；tj表示第j个透镜的厚度，j＝1,2，
…
，8；dn表示第n个透镜后表面到下一透镜前表面的空气间隔，n＝1,2，
…
，7，d8表示第八透镜8的后表面到探测器像面的距离：
[0030]
表1
[0031]
[0032][0033]
第一组透镜为无焦镜组，各视场的光线从该镜组出射后仍然为各个方向的平行光束，其角放大倍率为0.6；第二组透镜为成像镜组，其焦距为83.3mm。
[0034]
本实施例相对孔径可达1:2，滤光片入射角范围《
±4°
，在中心视场、3
°
、5
°
和7
°
视场下的成像点列图如图2所示。从图中可以看出，各视场下镜头的几何成像光斑均方根直径都小于0.1mm，能够满足电晕探测的像质要求。
[0035]
实施例2
[0036]
八个透镜光学表面的曲率半径、透镜的厚度及相邻透镜的间隔如表2，表中ri表示第i个光学表面的曲率半径，i＝1,2，
…
，16；tj表示第j个透镜的厚度，j＝1,2，
…
，8；dn表示第n个透镜后表面到下一透镜前表面的空气间隔，n＝1,2，
…
，7，d8表示第八透镜8的后表面到探测器像面的距离：
[0037]
表2
[0038][0039][0040]
本实施例相对孔径可达1:1.8，滤光片入射角范围《
±
4.2
°
，在中心视场、3
°
、5
°
和7
°
视场下的成像点列图如图4所示。从图中可以看出，在中心视场、3
°
、5
°
和7
°
视场下镜头的几何成像光斑均方根直径都小于0.1mm，能够满足电晕探测的像质要求。
[0041]
实施例3
[0042]
八个透镜光学表面的曲率半径、透镜的厚度及相邻透镜的间隔如表3，表中ri表示第i个光学表面的曲率半径，i＝1,2，
…
，16；tj表示第j个透镜的厚度，j＝1,2，
…
，8；dn表示第n个透镜后表面到下一透镜前表面的空气间隔，n＝1,2，
…
，7，d8表示第八透镜8的后表面到探测器像面的距离：
[0043]
表3
[0044][0045]
本实施例相对孔径可达1:1.8，滤光片入射角范围《
±4°
，在中心视场、3
°
、5
°
和7
°
视场下的成像点列图如图6所示。从图中可以看出，在中心视场、3
°
、5
°
和7
°
视场下镜头的几何成像光斑均方根直径都小于0.1mm，能够满足电晕探测的像质要求。