紫外近距高分辨率燃烧诊断镜头

专利2025-06-15  16


本申请涉及紫外镜头,具体地,涉及一种紫外近距高分辨率燃烧诊断镜头。


背景技术:

1、燃烧物燃烧过程中将产生oh基及ch基,这两种成分燃烧时发出的光能量主要集中在紫外波段,因此采用紫外成像光学系统可对不同燃烧物燃烧时产生的oh基与ch基的浓度进行测量,进而判断燃料的燃烧特性。

2、在空间站科学试验柜中进行燃烧物测量时,由于空间尺寸的限制,需要对燃烧物进行近距离测量,以便获得其高分辨率图像。但近距测量燃烧物时,燃烧物产生的热量将随着观测时间的延长,逐渐传递到光学镜头,使镜头温度逐渐升高,因此,要求燃烧诊断镜头能够在一定温度范围内实现无热化设计,以实现在整个观测过程中不需人为干预而保持图像清晰度不发生变化。然而,由于紫外镜头工作波段的原因,可选用的光学材料较少,难以实现无热化设计,在燃烧诊断的应用中并不适用。


技术实现思路

1、为了克服现有技术中的至少一个不足,本申请实施例提供一种紫外近距高分辨率燃烧诊断镜头。

2、第一方面,提供一种紫外近距高分辨率燃烧诊断镜头,包括:

3、沿入射光方向依次设置的反射镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、透镜组、第六透镜、第七透镜、滤光片和像增强器组件,透镜组包括第一子透镜、第二子透镜和第三子透镜;

4、第一透镜为正光焦度的双凸透镜,第二透镜为负光焦度的双凹透镜,第三透镜为正光焦度的双凸透镜,第四透镜为负光焦度的双凹透镜,第五透镜为正光焦度弯向像方的弯月透镜,第一子透镜为正光焦度双凸透镜,第二子透镜为正光焦度双凸透镜,第三子透镜为负光焦度双凹透镜,第六透镜为正光焦度双凸透镜,第七透镜为负光焦度双凹透镜,滤光片为窄带滤光片,反射镜为无光焦度的平面反射镜,与光轴夹角为45°。

5、在一个实施例中,第一透镜光学材料为caf2,第二透镜光学材料为baf2,第三透镜光学材料为caf2,第四透镜光学材料为baf2,第五透镜光学材料为caf2,第一子透镜光学材料为融石英,第二子透镜光学材料为caf2,第三子透镜光学材料为hk9lgt,第六透镜光学材料为融石英,第七透镜光学材料为baf2,滤光片为窄带滤光片,反射镜光学材料为融石英。

6、在一个实施例中,各个透镜焦距值满足以下关系:

7、0.8<f1/f<1.1

8、-0.45<f2/f<0.65

9、0.45<f3/f<0.65

10、-0.45<f4/f<0.65

11、1.5<f5/f<1.7

12、1.3<f6/f<1.5

13、0.6<f7/f<0.8

14、-1.3<f8/f<-1.1

15、0.8<f61/f6<1.0

16、0.35<f62/f6<0.55

17、-0.3<f63/f6<-0.1

18、其中,f1~f8分别为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、透镜组、第六透镜、第七透镜的焦距值,f61、f62、f63分别为第一子透镜、第二子透镜和第三子透镜的焦距值,f为紫外近距高分辨率燃烧诊断镜头的焦距值。

19、在一个实施例中,第一透镜中心厚度为6.78mm,第二透镜中心厚度为3mm,第三透镜中心厚度为8.25mm,第四透镜中心厚度为3mm,第五透镜中心厚度为5.48mm,第一子透镜中心厚度为6.52mm,第二子透镜中心厚度为10.14mm,第三子透镜中心厚度为5mm,第六透镜中心厚度为6.43mm,第七透镜中心厚度为3mm,滤光片中心厚度为3.5mm,反射镜中心厚度为10mm。

20、在一个实施例中,物面到反射镜中心距为310mm或385mm,反射镜到第一透镜中心距为40mm,第一透镜到第二透镜中心距为3.1mm,第二透镜到第三透镜中心距为1.03mm,第三透镜到第四透镜中心距为0.53mm,第四透镜到第五透镜中心距为1.08mm,第五透镜到第一子透镜中心距为3.02mm或2.52mm,第一子透镜到第二子透镜中心距为0.5mm,第二子透镜到第三子透镜中心距为1.13mm,第三子透镜到第六透镜中心距为8.46mm或8.97mm,第六透镜到第七透镜中心距为1.66mm,第七透镜到滤光片中心距为1.34mm。

21、在一个实施例中,第六透镜像方一侧表面为10阶偶次非球面。

22、相对于现有技术而言,本申请具有以下有益效果:

23、1、本申请的紫外近距高分辨率燃烧诊断镜头采用45°反射镜折叠光路,减小轴向尺寸,满足科学燃烧柜小型化设计要求。同时采用无热化设计,可在环境温度在为10℃~50℃温度范围内实现目标区域的稳定测量,从而提高了燃烧诊断系统的环境适应性、易用性与稳定性。

24、2、本申请适用于近距离测量燃烧物燃烧特性的应用需求且畸变<0.5%,可对目标进行近距离高分辨率、高精度测量。



技术特征:

1.一种紫外近距高分辨率燃烧诊断镜头,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的紫外近距高分辨率燃烧诊断镜头,其特征在于,所述第一透镜(1)光学材料为caf2,所述第二透镜(2)光学材料为baf2,所述第三透镜(3)光学材料为caf2,所述第四透镜(4)光学材料为baf2,所述第五透镜(5)光学材料为caf2,所述第一子透镜(61)光学材料为融石英,所述第二子透镜(62)光学材料为caf2,所述第三子透镜(63)光学材料为hk9lgt,所述第六透镜(7)光学材料为融石英,所述第七透镜(8)光学材料为baf2,所述滤光片(9)为窄带滤光片,所述反射镜(10)光学材料为融石英。

3.如权利要求1所述的紫外近距高分辨率燃烧诊断镜头,其特征在于,各个透镜焦距值满足以下关系:

4.如权利要求1所述的紫外近距高分辨率燃烧诊断镜头,其特征在于,所述第一透镜(1)中心厚度为6.78mm,所述第二透镜(2)中心厚度为3mm,所述第三透镜(3)中心厚度为8.25mm,所述第四透镜(4)中心厚度为3mm,所述第五透镜(5)中心厚度为5.48mm,所述第一子透镜(61)中心厚度为6.52mm,所述第二子透镜(62)中心厚度为10.14mm,所述第三子透镜(63)中心厚度为5mm,所述第六透镜(7)中心厚度为6.43mm,所述第七透镜(8)中心厚度为3mm,所述滤光片(9)中心厚度为3.5mm,所述反射镜(10)中心厚度为10mm。

5.如权利要求1所述的紫外近距高分辨率燃烧诊断镜头,其特征在于,物面到所述反射镜(10)中心距为310mm或385mm,所述反射镜(10)到所述第一透镜(1)中心距为40mm,所述第一透镜(1)到所述第二透镜(2)中心距为3.1mm,所述第二透镜(2)到所述第三透镜(3)中心距为1.03mm,所述第三透镜(3)到所述第四透镜(4)中心距为0.53mm,所述第四透镜(4)到所述第五透镜(5)中心距为1.08mm,所述第五透镜(5)到所述第一子透镜(61)中心距为3.02mm或2.52mm,所述第一子透镜(61)到所述第二子透镜(62)中心距为0.5mm,所述第二子透镜(62)到所述第三子透镜(63)中心距为1.13mm,所述第三子透镜(63)到所述第六透镜(7)中心距为8.46mm或8.97mm,所述第六透镜(7)到所述第七透镜(8)中心距为1.66mm,所述第七透镜(8)到所述滤光片(9)中心距为1.34mm。

6.如权利要求1所述的紫外近距高分辨率燃烧诊断镜头,其特征在于,所述第六透镜(7)像方一侧表面为10阶偶次非球面。


技术总结
本申请涉及一种紫外近距高分辨率燃烧诊断镜头,采用45°反射镜折叠光路,减小轴向尺寸,满足科学燃烧柜小型化设计要求。同时采用无热化设计,可在环境温度在为10℃~50℃温度范围内实现目标区域的稳定测量,从而提高了燃烧诊断系统的环境适应性、易用性与稳定性;适用于近距离测量燃烧物燃烧特性的应用需求且畸变<0.5%,可对目标进行近距离高分辨率、高精度测量。

技术研发人员:马迎军,郭惠楠
受保护的技术使用者:中国科学院西安光学精密机械研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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