CN103048772A - 消热差镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种消热差镜头，采用二片式球面设计。第一片透镜采用具有耐酸性，热膨胀系数特别小的石英玻璃，其第一面为球面，第二面也为球面，光阑位于第一面上；第二片透镜采用萤石，其透镜两面均为球面。本发明的原理是：当激光照射到镜片上时，镜片受热膨胀焦距加大，影响光学性能。此时用两种不同材料的透镜，两种材料的折射率受温度影响会导致折射率减小。通过科学计算可以使折射率变化所减小的焦距与热变形所增大的焦距抵消从而保持原焦距不变。
Description
技术领域
本发明涉及光学领域，是一种消热差镜头。
背景技术
光学系统通常要求在一定的温度范围内有稳定的光学性能，而大部分光学材料具有光热膨胀系数，随着环境温度的变化，光学材料的折射率、光学元件的曲率和厚度、零件间隔等都会发生变化，使光学系统产生热离焦，导致成像质量变差，因此消热差光学系统成为目前高精度系统研究的一个重要方向。
光学系统消热差设计一般是利用机械、光学、电子等技术，使系统在较大的温度范围内保持成像质量的稳定，通常有三种方法：机电主动式、机械被动式、光学被动式等。机电主动式和机械被动式虽然实现容易，但增加了系统尺寸和重量，并且调节精度要求高，容易造成光轴晃动而带来瞄准误差；光学被动式消热差系统具有尺寸小、重量轻、结构简单、光轴稳定、可靠性高等优点。
光学无热化技术的基本出发点是利用不同投射材料的温度特性，譬如线膨胀系数、折射率温度梯度等，在满足系统成像质量要求的同时，适当选配材料并合理分配各个透镜的光焦度，使得整个光学系统本身产生的离焦量与镜筒的热膨胀一致，光学无热化设计属于被动式温度补偿。
发明内容
本发明提供一种消热差镜头，采用二片式球面设计，透过率达到99％。第一片透镜采用具有耐酸性，热膨胀系数特别小的石英玻璃，其第一面为球面，第二面也为球面，光阑位于第一面上；第二片透镜采用萤石，其透镜两面均为球面。所述镜头在宽温度范围内(-40℃～80℃)实现消热差，使得系统的结构变得更为紧凑，系统的装配变得更为简单；其次，光学消热差镜头的成本大幅度下降。实践证明，本发明具有较好的应用效果。
附图说明
图1为本发明结构外形图
图2为本发明在不同温度下的光斑
具体实施方式
如图1所示，本发明由不同材料的透镜1、2组成。本发明的工作原理是采用不同材料的两片透镜消除激光热变形。
具体的原理是：当激光照射到镜片上时，镜片受热膨胀焦距加大，影响光学性能。此时用两种不同材料的透镜，两种材料的折射率受温度影响会导致折射率减小。通过科学计算可以使折射率变化所减小的焦距与热变形所增大的焦距抵消从而保持原焦距不变。
图2是本发明在不同温度下的光斑示意图。
Claims (3)
1.一种消热差镜头，其特征在于它主要由两种不同材料的透镜组成。
2.根据权利要求1所述的消热差镜头，其特征还在于通过科学计算可以使折射率变化所减小的焦距与热变形所增大的焦距抵消从而保持原焦距不变。
3.根据权利要求1或2所述的一种消热差镜头，其特征是镜头在宽温度范围内(-40℃～80℃)实现消热差。
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2013
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