[发明专利]一种烟叶品质光谱检测的探头

说明书

一种烟叶光谱专用探头光学系统，其沿光轴方向依次由：第一透镜，第二透镜，第三透镜，第四透镜，第五透镜，第六透镜，第七透镜，第八透镜，第九透镜，第十透镜，第十一透镜组成；其中所述第一透镜和第三透镜为负光焦度透镜；满足：其中所述探头的光学系统的等效焦距为f；所述第一透镜的焦距为f₁；所述第三透镜的焦距为f₃；所述D9是指所述光学系统的光圈STO在光轴上离所述第五透镜像侧的距离；所述D10是所述光圈STO离所述第六透镜L6物侧的距离D10。该光学系统有效的改善近红外光的光谱成像，同时减少光学系统的有效焦距；第一透镜的物侧面设置为凹面，有利于避免与待测物的不必要接触。

发明领域

本发明涉及红外光谱探测领域，特别是涉及一种特别用于烟叶品质光谱的光学探头结构。

背景技术

目前使用的光学探头并没有针对应用领域，特别是可能出现的光谱特征峰进行优化，而光学探头为了适应多波段探测的需要，往往从紫外光至红外光波段并没有针对某个波段有特殊的优化处理。而如果没有针对某一波段进行优化处理，则会给光学系统带来较大的色像差。例如：探测光为可见光时和红外光时，因波长差异较大，其色像差也较大；这样造成的结果是在焦平面成像模糊，从而造成成像分辨率的下降。现有的探测探头大都用于成像光谱兼用于光谱探测，而且成像光谱多是顾及到的是可见光光谱，因此有针对可见光光波段的色像差的优化，而对于红外波段区间并没有特殊的消除色像差处理。因此当这样的探头用于红外波段探测时，往往会出现较大的色像差，影响探测结果。另外，目前的探头，特别是针对光谱检测用的探头，往往在第一面镜头制备成凸面的结构，这是探头加工的需要，这样可以收集更多的受激光；使位于探头边缘区域的受激光能够被收集进探头。但这一方式使透镜突出，一方面容易使镜头表面暴露在外，而易被碰撞而有损伤，从而影响成像；另一方面当探测的是液体时，因探头要尽可能的与待测液体相邻近，这样会增加与待测液体相接触的风险。

发明内容

本发明针对上述存在的问题，提出一种探头，这种探头是针对烟叶品质光谱检测而特殊定制的光学探头，该光学探头充分考虑了烟叶品质光谱的波长特性，是一种针对烟叶品质光谱特征峰优化后的光学探头；另一方面，本发明公开的光学探头，其第一面镜是凹面镜，经过参数设计，同样提供了与普通的探头同样的NA(数值孔径)，同时还减少了与待测物不希望的相接触的风险。

本发明的一个方面是提供一种探头光学系统，其沿光轴方向依次由：第一透镜，第二透镜，第三透镜，第四透镜，第五透镜，第六透镜，第七透镜，第八透镜，第九透镜，第十透镜，第十一透镜组成；其中所述第一透镜和第三透镜为负光焦度透镜；满足：其中所述探头的光学系统的等效焦距为f；所述第一透镜的焦距为f₁；所述第三透镜的焦距为f₃；所述D9是指所述光学系统的光圈STO在光轴上离所述第五透镜像侧的距离；所述D10是所述光圈STO离所述第六透镜L6物侧的距离D10。

优选的，所述第三透镜为非球面透镜。

优选的，所述第一透镜的物侧面为凹面。

本发明的发明点和优点在于：

1)采用本发明所设计的探头，具体是指具有上述光学设计的镜头，其是针对烟叶品质光谱检测环节中出现的几个特征峰而特别设计的镜头，对于这几个特征峰所对应的波长有很好的色像差改进，这有利于使用该探头在进行光谱检测的同时进行实时的红外成像。目前探头很少有针对多个波长有特别的定制，特别是针对烟叶品质检测这一检测小项。而采用本发明的镜头，不仅可以对烟叶品质检测有较高的检测精度，同时还有效的减少色差，有利于红外成像。

2)本发明的光学设计在保证色差的同时对于增加收集光线的能力有所提高，即通过减少探头光学系统的总焦距，对于数值孔径有所提升。这一点对于烟叶品质检测这一散射光较弱的情况尤其有用。