一种紫外中继分幅光学系统以及紫外分幅相机技术方案

本申请公开了一种紫外中继分幅光学系统和紫外分幅相机。紫外中继分幅光学系统，包括第一镜片组、滤光片、第二镜片组、角锥反射棱镜、反射镜、成像面；第一镜片组、滤光片、第二镜片组、角锥反射棱镜沿第一方向依次设置；反射镜沿第二方向分别位于角锥反射棱镜的两侧；成像面与反射镜相对；第一镜片组沿第一方向依次包括第一负透镜、第一正透镜、第二正透镜；第二镜片组沿第一方向依次包括第三正透镜、第二负透镜、第四正透镜、第五正透镜、第三负透镜、第四负透镜、第六正透镜。该系统保证了190～350nm紫外波段的成像质量和灵敏度。

A Ultraviolet Relay Scattering Optical System and Ultraviolet Scattering Camera

This application discloses an ultraviolet relay framing optical system and an ultraviolet framing camera. Ultraviolet relay framing optical system, including the first lens group, filter, second lens group, pyramidal reflector, reflector and imaging surface; the first lens group, filter, second lens group and pyramidal reflector are arranged in the first direction; the reflector is located on both sides of pyramidal reflector in the second direction; the imaging surface is opposite to the reflector; the first lens group is arranged along the first direction. The direction includes the first negative lens, the first positive lens and the second positive lens in turn; the second lens group includes the third positive lens, the second negative lens, the fourth positive lens, the fifth positive lens, the third negative lens, the fourth negative lens and the sixth positive lens in turn along the first direction. The system guarantees the imaging quality and sensitivity in the ultraviolet band of 190-350 nm.

【技术实现步骤摘要】
一种紫外中继分幅光学系统以及紫外分幅相机
本申请涉及一种紫外中继分幅光学系统以及紫外分幅相机，属于分幅成像

技术介绍
在一些对成像快门积分时间要求较高的领域，如超快成像、弹道研究、粒子图像速度测量等等，普遍采用像增强型的超高速相机系统，如图1所示。由光信号转换成电信号，经电放大再转换成光信号的像增强器原理可以实现纳秒级时间尺度的快门成像控制。但是受限于荧光屏材料的荧光卒灭时间，目前的像增强型超高速相机系统只能做到400纳秒以上的帧间隔拍摄。采用中继分幅方式利用多台相机进行分时拍摄可避免单通道相机帧间隔时间有限的弊病，可实现无限短帧间隔时间的连续拍摄。目前可见光波段，分幅相机技术已经比较成熟，而在350nm以下的紫外波段，分幅型的超高速相机方案却很少，并且现有技术中的分幅型相机成像质量和灵敏度都不高。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供了一种紫外中继分幅光学系统，该系统保证了190～350nm紫外波段的成像质量和灵敏度。一种紫外中继分幅光学系统，包括第一镜片组、滤光片、第二镜片组、角锥反射棱镜、反射镜、成像面；所述第一镜片组、滤光片、第二镜片组、角锥反射棱镜沿第一方向依次设置；所述反射镜沿第二方向分别位于所述角锥反射棱镜的两侧；所述成像面与所述反射镜相对；所述第一镜片组沿第一方向依次包括第一负透镜、第一正透镜、第二正透镜；所述第二镜片组沿第一方向依次包括第三正透镜、第二负透镜、第四正透镜、第五正透镜、第三负透镜、第四负透镜、第六正透镜；其中，所述第一方向为物方至像方的方向，所述第二方向为与所述第一方向相垂直的方向。可选地，所述紫外中继分幅光学系统的相对孔径为F1.4～4.0。可选地，所述第一镜片组和所述第二镜片组的焦距为0.2≤|f1/f2|≤2.5；其中，f1为第一镜片组的焦距，f2为第二镜片组的焦距。可选地，所述紫外中继分幅光学系统的出瞳位置位于第六正透镜的后方。可选地，所述角锥反射棱镜的锥点或者棱边位于所述紫外中继分幅光学系统的出瞳位置前后5mm的范围内。可选地，所述紫外中继分幅光学系统的放大倍数为0.8～4。可选地，采用对190～400nm紫外波段透过率大于90％的光学材料。可选地，所述光学材料选自融石英、氟化物材料中的任一种；其中，所述氟化物材料包括氟化钙、氟化镁中的任一种。根据本申请的另一方面，还提供了一种紫外分幅相机，包括物镜光学系统以及上述任一项所述的紫外中继分幅光学系统。可选地，所述物镜光学系统的成像面在所述紫外中继分幅光学系统中的第一负透镜入光面的后方。本申请能产生的有益效果包括：1)本申请所提供的紫外中继分幅光学系统，该系统保证了190～350nm紫外波段的成像质量和灵敏度。2)本申请所述的紫外中继分幅光学系统是包括场镜光学镜组(第一镜片组)和共轭光学镜组(第二镜片组)配合组成，其中场镜光学镜组主要功能为使紫外中继分幅光学系统入瞳位置与物镜光学系统出瞳位置相匹配，保证紫外图像的传输效率和成像范围内各点的成像照度均匀性。3)紫外中继分幅光学系统出瞳位置在最后一片透射镜片后方，其空间位置为分幅所用的多面反射棱镜前边棱或者前锥点位置，保证分幅图像成像范围内各点的成像照度均匀性。附图说明图1为现有技术中普通单通道像增强型相机的光学系统示意图；图2为实施例1提供的紫外中继分幅光学系统的结构示意图；图3为实施例1提供的紫外中继分幅光学系统与物镜光学系统匹配光路示意图；图4为实施例1提供的紫外中继分幅光学系统的光学传递函数曲图；图5为实施例1提供的紫外中继分幅光学系统的场曲和畸变曲线图；图6为实施例2提供的紫外分幅相机中的光学系统的结构示意图。部件和附图标记列表：光阑100；第一镜片组200；第一负透镜201；第一正透镜202；第二正透镜203；滤光片300；第二镜片组400；第三正透镜401；第二负透镜402；第四正透镜403；第五正透镜404；第三负透镜405；第四负透镜406；第六正透镜407；角锥反射棱镜500；反射镜600；成像面700。具体实施方式下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。本申请提供了一种紫外中继分幅光学系统，包括第一镜片组200、滤光片300、第二镜片组400、角锥反射棱镜500、反射镜600、成像面700；第一镜片组200、滤光片300、第二镜片组400、角锥反射棱镜500沿第一方向依次设置；反射镜600沿第二方向分别位于角锥反射棱镜500的两侧；成像面700与反射镜600相对；第一镜片组200沿第一方向依次包括第一负透镜201、第一正透镜202、第二正透镜203；第二镜片组400沿第一方向依次包括第三正透镜401、第二负透镜402、第四正透镜403、第五正透镜404、第三负透镜405、第四负透镜406、第六正透镜407；其中，第一方向为物方至像方的方向；第二方向为与第一方向相垂直的方向。在本申请中，将物方方向定为前方，成像面方向定为后方。本专利技术所述的紫外中继分幅光学系统，其光学结构上分为第一镜片组200和第二镜片组400前后两个镜片组，其中前组第一镜片组200由三片镜片组成，主要用于改变物镜方向的主光线角度，实现与物镜系统的出瞳匹配；后组第二镜片组400有7片镜片组成，主要用于完成中继光学系统的像差校正，实现物镜图像的传递，并在传感器成像面成像。本申请所述的紫外中继分幅光学系统采用10组10片的光学结构，从物方侧向像方方向顺序排列依次是由第一负透镜201、第一正透镜202、第二正透镜203、滤光片300、第三正透镜401、第二负透镜402、第四正透镜403、第五正透镜404、第三负透镜405、第四负透镜406、第六正透镜407、角锥反射棱镜500、反射镜600、成像面700组成。可选地，紫外中继分幅光学系统的相对孔径为F1.4～4.0。可选地，第一镜片组200和第二镜片组400的焦距为0.2≤|f1/f2|≤2.5；其中，f1为第一镜片组的焦距，f2为第二镜片组的焦距。具体地，两组光学系统第一镜片组200和第二镜片组400的焦距比满足不等式：0.2≤|f1/f2|≤2.5。可选地，紫外中继分幅光学系统的出瞳位置位于第六正透镜407的后方。具体地，本申请中的紫外中继分幅光学系统出瞳位置位于最后一个球面镜(即第六正透镜407)的后方。可选地，角锥反射棱镜500的锥点或者棱边位于所述紫外中继分幅光学系统的出瞳位置前后5mm的范围内。在本申请中，当角锥反射棱镜500的锥点或者棱边位于所述紫外中继分幅光学系统的出瞳位置前后5mm的范围内，即认为角锥反射棱镜500的锥点或者棱边与出瞳位置重合。在一个具体的示例中，紫外中继分幅光学系统出瞳位置位于最后一个球面镜(即第六正透镜407)的后方，其出瞳位置与分光角锥棱镜锥点位置或棱边位置重合，即可保证分幅图像成像范围内各点的成像照度均匀性。可选地，紫外中继分幅光学系统的放大倍数为0.8～4。可选地，采用对190～400nm紫外波段透过率大于90％的光学材料。具体地，紫外中继分幅光学系统采用190～400nm紫外波段高透过率的光学材料制成。可选地，所述光学材料选自融石英、氟化物材料中的任一种；其中，所述氟化物材料包括氟化钙、氟化镁中的任一种本申请还提供了一种紫外分幅相机，包括物镜光学系统以及上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫外中继分幅光学系统，其特征在于，包括第一镜片组、滤光片、第二镜片组、角锥反射棱镜、反射镜、成像面；所述第一镜片组、滤光片、第二镜片组、角锥反射棱镜沿第一方向依次设置；所述反射镜沿第二方向分别位于所述角锥反射棱镜的两侧；所述成像面与所述反射镜相对；所述第一镜片组沿第一方向依次包括第一负透镜、第一正透镜、第二正透镜；所述第二镜片组沿第一方向依次包括第三正透镜、第二负透镜、第四正透镜、第五正透镜、第三负透镜、第四负透镜、第六正透镜；其中，所述第一方向为物方至像方的方向，所述第二方向为与所述第一方向相垂直的方向。

【技术特征摘要】
1.一种紫外中继分幅光学系统，其特征在于，包括第一镜片组、滤光片、第二镜片组、角锥反射棱镜、反射镜、成像面；所述第一镜片组、滤光片、第二镜片组、角锥反射棱镜沿第一方向依次设置；所述反射镜沿第二方向分别位于所述角锥反射棱镜的两侧；所述成像面与所述反射镜相对；所述第一镜片组沿第一方向依次包括第一负透镜、第一正透镜、第二正透镜；所述第二镜片组沿第一方向依次包括第三正透镜、第二负透镜、第四正透镜、第五正透镜、第三负透镜、第四负透镜、第六正透镜；其中，所述第一方向为物方至像方的方向，所述第二方向为与所述第一方向相垂直的方向。2.根据权利要求1所述的紫外中继分幅光学系统，其特征在于，所述紫外中继分幅光学系统的相对孔径为F1.4～4.0。3.根据权利要求1所述的紫外中继分幅光学系统，其特征在于，所述第一镜片组和所述第二镜片组的焦距为0.2≤|f1/f2|≤2.5；其中，f1为第一镜片组的焦距，f2为第二镜片组的焦距。4.根据权利要求1所述的紫外...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鸿春，戴殊韬，翁文，林紫雄，李锦辉，黄见洪，林文雄，吴丽霞，张志，史斐，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建,35