大视场折衍混合日盲紫外告警光学系统技术方案

大视场折衍混合日盲紫外告警光学系统属于紫外告警技术领域。现有技术视场角偏小。本发明专利技术其特征在于，正光焦度弯月凸透镜、含有二元面的负光焦度双凹透镜、正光焦度双凸透镜、含有非球面的正光焦度双凸透镜以及含有非球面的负光焦度双凹透镜在光的传播方向上依次同轴排列，光阑设置在正光焦度双凸透镜、含有非球面的正光焦度双凸透镜之间；正光焦度弯月凸透镜、正光焦度双凸透镜以及含有非球面的正光焦度双凸透镜的材质为CaF2，其余两个透镜的材质为F_SILICA；含有二元面的负光焦度双凹透镜的后镜面为凹二元衍射面，含有非球面的正光焦度双凸透镜的后镜面为凸非球面，含有非球面的负光焦度双凹透镜的前镜面为凹非球面；工作波段为240～280nm，视场角为64°，相对孔径为1:3。

Large field of view diffractive hybrid ultraviolet warning optical system

Large field of view hybrid solar blind ultraviolet warning optical system belongs to the field of ultraviolet warning technology. The angle of current field of view is small. The invention is characterized in that a positive refractive power, a meniscus lens having a positive refractive power of the lenticular lens two yuan of negative optical power, a double concave lens of positive optical power, containing aspheric biconvex lens and a negative refractive power with biconcave lens aspheric surface in the direction of light propagation in coaxial arrangement. The diaphragm is arranged between the positive refractive power biconvex lens of positive optical power, containing aspheric biconvex lens; diopter positive meniscus lens, convex convex lens of positive optical power and positive refractive power with aspheric biconvex lens is made of CaF2, the rest of the two lens made of F_SILICA glass; contains two yuan the negative refractive power double concave lens is a concave diffraction surface two yuan, after a positive refractive power mirror aspheric biconvex lens containing the convex aspheric surface, negative diopter biconcave lens consists of non spherical before the mirror is concave aspheric work; The band is 240 to 280nm, the field of view is 64 degrees, and the relative aperture is 1:3.

【技术实现步骤摘要】
大视场折衍混合日盲紫外告警光学系统
本专利技术涉及一种大视场折衍混合日盲紫外告警光学系统，属于紫外告警

技术介绍
紫外告警系统工作波段是大气的日盲光谱区。日盲光谱区是指波长为200～300nm紫外波段，由于臭氧的吸收，这一波段的紫外辐射在近地区含量极少，所以在该波段进行告警时，天空是暗背景，干扰弱、虚警率低。紫外告警技术是利用光学系统接收到来自监控目标的日盲紫外辐射信号后，通过光电转换系统将光辐射信号转变为电信号并传送到电脑控制平台，电脑控制平台判定其与设定的可疑辐射信号相同或者相似后，立刻向自动伺服系统发送控制信号，完成声光告警和自动规避动作。在现有技术中，与本专利技术最接近的日盲紫外告警光学系统由发表在2013.9出版的《激光与光电子学进展》(卷号50.102203)中的一篇题为“日盲紫外告警光学系统设计”的文献所公开。该方案整个光学系统仅由5片透镜构成，其中包括非球面元件和二元衍射元件；工作波段为240～280nm；相比于该类方案，视场由30°大幅扩大到40°，相对孔径略有减小，为1:3。但是，相比于通行易得的像元尺寸为13.5μm×13.5μm的紫外探测器，能量光斑的点列图均方根半径远小于像元尺寸，造成浪费；另外，该光学系统的视场角依然偏小。
技术实现思路
本专利技术的目的是在维持含有非球面元件和二元衍射元件的日盲紫外告警光学系统的相对孔径不变的前提下进一步扩大视场，为此，我们专利技术了一种大视场折衍混合日盲紫外告警光学系统。本专利技术之大视场折衍混合日盲紫外告警光学系统其特征在于，如图1所示，正光焦度弯月凸透镜1、含有二元面的负光焦度双凹透镜2、正光焦度双凸透镜3、含有非球面的正光焦度双凸透镜4以及含有非球面的负光焦度双凹透镜5在光的传播方向上依次同轴排列，光阑6设置在正光焦度双凸透镜3、含有非球面的正光焦度双凸透镜4之间；正光焦度弯月凸透镜1、正光焦度双凸透镜3以及含有非球面的正光焦度双凸透镜4的材质为CaF2，含有二元面的负光焦度双凹透镜2和含有非球面的负光焦度双凹透镜5的材质为F_SILICA(熔融石英)；所述5个透镜沿光的传播方向依次排列的10个镜面的面型及曲率半径、间隔为：凸球面17.150328，3，凹球面28.529592，9.613923，凹球面-23.445222，2.4672，凹二元衍射面18.434021，2.186228，凸球面14.630195，5.9474，凸球面-17.178268，0.662202+5.160182，凸球面18.308229，11.014354，凸非球面-6.969828，0.673681，凹非球面-7.264324，2.4，凹球面22.615489，所列数据单位为mm；所述光学系统的工作波段为240～280nm，视场角为64°，相对孔径为1:3。根据本专利技术之大视场折衍混合日盲紫外告警光学系统的结构、材质和镜面类型和曲率半径以及间隔，在获得结构简单、大相对孔径效果的同时，相比于现有技术40°视场，本专利技术大幅扩大视场，达到64°，这在进行视场拼接时可以减少拼接的次数，降低光能的损耗。本专利技术也引入了二元衍射面和非球面，但是，相比于现有技术，引入的位置和面数不同，这使得光学系统在保持大相对孔径的同时扩大了视场。根据点列图，在像面7(IMA)上不同像高的点列(SpotDiagram)的均方根半径(RMSradius)最大为9.373μm，与紫外探测器13.5μm×13.5μm的像元尺寸匹配。附图说明图1为本专利技术之大视场折衍混合日盲紫外告警光学系统结构示意图，该图同时作为摘要附图。具体实施方式本专利技术之大视场折衍混合日盲紫外告警光学系统其具体实施方式如下所述，如图1所示，正光焦度弯月凸透镜1、含有二元面的负光焦度双凹透镜2、正光焦度双凸透镜3、含有非球面的正光焦度双凸透镜4以及含有非球面的负光焦度双凹透镜5在光的传播方向上依次同轴排列；正光焦度弯月凸透镜1弯向像方；光阑6设置在正光焦度双凸透镜3、含有非球面的正光焦度双凸透镜4之间。正光焦度弯月凸透镜1、正光焦度双凸透镜3以及含有非球面的正光焦度双凸透镜4的材质为CaF2，含有二元面的负光焦度双凹透镜2和含有非球面的负光焦度双凹透镜5的材质为F_SILICA(熔融石英)。所述5个透镜沿光的传播方向依次排列的10个镜面的面型及曲率半径、间隔为：凸球面17.150328，3，凹球面28.529592，9.613923，凹球面-23.445222，2.4672，凹二元衍射面18.434021，2.186228，凸球面14.630195，5.9474，凸球面-17.178268，0.662202+5.160182，凸球面18.308229，11.014354，凸非球面-6.969828，0.673681，凹非球面-7.264324，2.4，凹球面22.615489，所列数据单位为mm；光阑6与正光焦度双凸透镜3后镜面间隔为0.662202mm，光阑6与含有非球面的正光焦度双凸透镜4前镜面间隔为5.160182mm；所述5个透镜及光阑6之间的间隔介质为空气。所述光学系统的工作波段为240～280nm，视场角为64°，相对孔径为1:3，焦距为31mm。本专利技术之大视场折衍混合日盲紫外告警光学系统的各项具体技术特征由表1给出，表中各数据单位为mm。表1序号为4的含有二元面的负光焦度双凹透镜2的凹二元衍射面后镜面的数据列入表2，其中k为二次曲面系数，a2、a4为高次非球面系数。表2序号为9的含有非球面的正光焦度双凸透镜4的凸非球面后镜面以及序号为10的含有非球面的负光焦度双凹透镜5的凹非球面前镜面的数据列入表3，其中k为二次曲面系数，a2、a4、a6、a8为高次非球面系数。表3序号ka2a4a6a89-3.871043000010-4.485704-5.0884×10-3-2.110735×10-5-1.001243×10-64.906925×10-9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大视场折衍混合日盲紫外告警光学系统，其特征在于，正光焦度弯月凸透镜(1)、含有二元面的负光焦度双凹透镜(2)、正光焦度双凸透镜(3)、含有非球面的正光焦度双凸透镜(4)以及含有非球面的负光焦度双凹透镜(5)在光的传播方向上依次同轴排列，光阑(6)设置在正光焦度双凸透镜(3)、含有非球面的正光焦度双凸透镜(4)之间；正光焦度弯月凸透镜(1)、正光焦度双凸透镜(3)以及含有非球面的正光焦度双凸透镜(4)的材质为CaF2，含有二元面的负光焦度双凹透镜(2)和含有非球面的负光焦度双凹透镜(5)的材质为F_SILICA；所述5个透镜沿光的传播方向依次排列的10个镜面的面型及曲率半径、间隔为：凸球面17.150328，3，凹球面28.529592，9.613923，凹球面‑23.445222，2.4672，凹二元衍射面18.434021，2.186228，凸球面14.630195，5.9474，凸球面‑17.178268，0.662202+5.160182，凸球面18.308229，11.014354，凸非球面‑6.969828，0.673681，凹非球面‑7.264324，2.4，凹球面22.615489，所列数据单位为mm；所述光学系统的工作波段为240～280nm，视场角为64°，相对孔径为1:3。...

【技术特征摘要】
1.一种大视场折衍混合日盲紫外告警光学系统，其特征在于，正光焦度弯月凸透镜(1)、含有二元面的负光焦度双凹透镜(2)、正光焦度双凸透镜(3)、含有非球面的正光焦度双凸透镜(4)以及含有非球面的负光焦度双凹透镜(5)在光的传播方向上依次同轴排列，光阑(6)设置在正光焦度双凸透镜(3)、含有非球面的正光焦度双凸透镜(4)之间；正光焦度弯月凸透镜(1)、正光焦度双凸透镜(3)以及含有非球面的正光焦度双凸透镜(4)的材质为CaF2，含有二元面的负光焦度双凹透镜(2)和含有非球面的负光焦度双凹透镜(5)的材质为F_SILICA；所述5个透镜沿光的传播方向依次排列的10个镜面的面型及曲率半径、间隔为：凸球面17.150328，3，凹球面28.529592，9.613923，凹球面-23.445222，2.4672，凹二元衍射面18.434021，2.186228，凸球面14.630195，5.9474，凸球面-17.178268，0.662202+5.160182，凸球面18.308229，11.014354，凸非球面-6.969828，0.673681，凹非球面-7.264324，2.4，凹球面22.615489，所列数据单位为mm；所述光学系统的工作波段为240～280nm，视场角为64°，相对孔径为1:3。2.根据权利要求1所述的大视场折衍混合日盲紫外告警光学系统，其特征在于，正光焦度弯月凸透镜(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇，范雯雯，张润泽，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22