[实用新型]一种f-theta系统

说明书

技术领域

本实用新型属于光学成像技术和光学检测技术，具体涉及一种新的f-theta光学系统。

背景技术

现有的f-theta光学系统在设计方面有两个主要的缺陷：

1、在紫外波段透过率都比较低，主要有两个方面的原因：a)玻璃的选择不够理想，因为大多数玻璃对于紫外波段吸收的比较厉害，以至于可以选择的紫外高透过率的玻璃不多，在系统设计的时候为了优化光学系统的成像质量很多设计选择透过率不算高的玻璃，以便光学系统能有较高的分辨率，这样的设计在强光背景下成像质量是没有问题的，但是实际应用在弱紫外背景光的环境中这类光学系统也无法清晰的成像。而且紫外光背景的环境一般光线能量都不高，所以这种设计具有比较大的缺陷。b)光学系统中光栏位置的选择不够理想，一般的f-theta光学系统设计光栏都放在系统内部某个中间位置上，这样的好处是容易校正像差，但是对于焦距及F数已经确定的系统而言这样的设计还是会降低系统的整体透过率，因为光栏的作用本身就是限制成像光束的口径，放在系统的内部只能流失更多的光线进入到探测器上，这样降低了系统的整体透过率。

2、光学系统设计完毕后对于各元件本身的公差以及系统安装公差提的比较严格，对于系统的研制是不利的。严格的公差对于系统各元件来说意味着更大经济成本，对于系统安装来说意味着更大的时间成本以及不确定的风险。有些设计以提高设计指标或采用特殊玻璃材料来降低像差值来降低公差要求。但是提高设计要求来满足一定公差范围方法可行，但是带来问题：1、精度浪费。2、增加设计难度和产品周期。采用特殊材料，这种方法在实际设计中更多的被应用，但是弊端是：提高的了成本，增加了材料采购困难，这些都不是设计愿意接受的。

现阶段国内的光学设计人员在进行类似镜头设计时，大多都是仅阐述系统结构，设计完成后所达到的MTF曲线，但是没有人分析公差问题，这使得设计仅仅限于理论数据，对于实际加工没有切实的指导意义。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种新的f-Theta光学系统，以克服现有f-Theta系统存在的透过率低，设计指标公差范围过紧，不利于加工、装配的技术问题。

本实用新型的技术方案如下：

这种f-Theta光学系统是序列式透射系统，包括位于同一光轴上依次设置的前置光阑、正透镜、负透镜、负透镜、负透镜、正透镜、弯月负透镜和正透镜。

具体为：一种f-theta系统，是序列式透射系统，包括位于同一光轴上依次设置的前置光阑、第一QK3正透镜、BAK1负透镜、第一BAF6负透镜、K9负透镜、第二QK3正透镜、第二BAF6负透镜和第三QK3正透镜。

设上述依次设置方向是从左至右的方向，则前置光阑距第一QK3正透镜左顶点1mm，前置光阑的半口径为1.8813mm。

上述第一QK3正透镜、BAK1负透镜、第一BAF6负透镜、K9负透镜、第二QK3正透镜、第二BAF6负透镜和第三QK3正透镜的焦距依次为9-11mm、15-17mm、(-5)-(-3)mm、(-7)-(-9)mm、6-8mm、(-13)-(-14)mm、13-15mm。

按照前一透镜的右顶点至后一透镜的左顶点的距离量度，上述第一QK3正透镜、BAK1负透镜、第一BAF6负透镜、K9负透镜、第二QK3正透镜、第二BAF6负透镜、第三QK3正透镜的相邻间隔最佳值依次为0.1mm、0.5mm、1mm、1.1129mm、0.1mm、1.3205mm。

上述第一QK3正透镜、BAK1负透镜、第一BAF6负透镜、K9负透镜、第二QK3正透镜、第二BAF6负透镜、第三QK3正透镜分别为双凸型、弯月型、双凹型、双凹形、双凸形、弯月形、双凸形。

上述各镜片的自身的最佳形状、结构参数分别为：

第一QK3正透镜的左右侧面曲率半径分别为6.87003mm、-12.23772mm，透镜厚度为1.5mm，半口径1.9946mm，焦距为10mm；

BAK1负透镜的左右面曲率半径分别为5.47503mm、11.69883，镜片厚度1.3mm，半口径1.86mm，焦距为15.95mm；

第一BAF6负透镜的左右面曲率半径分别为-8.8439mm、4mm，镜片厚度0.7mm，半口径1.5477mm，焦距为-4.34mm；

K9负透镜的左右面曲率半径分别为-5.8307mm、16.0084mm，镜片厚度0.7mm，半口径1.62mm，焦距为-7.8748mm；