CN109725398B - 温度补偿镜筒及包括温度补偿镜筒的光学镜头 - Google Patents

温度补偿镜筒及包括温度补偿镜筒的光学镜头 Download PDF

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CN109725398B CN201711053404.7A CN201711053404A CN109725398B CN 109725398 B CN109725398 B CN 109725398B CN 201711053404 A CN201711053404 A CN 201711053404A CN 109725398 B CN109725398 B CN 109725398B
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Abstract

本发明提供一温度补偿镜筒及包括该温度补偿镜筒的光学镜头,其中所述温度补偿镜筒包括一固定机构,其中所述固定机构至少包括:第一子固定机构,具有第一热膨胀系数;和第二子固定机构,所述第二子固定机构的一端相对于所述第一子固定机构固定,且另一端相对于所述光学镜头的成像面位置固定,所述第二子固定机构具有第二热膨胀系数,所述第二热膨胀系数不同于所述第一热膨胀系数,从而改善所述光学镜头的温度补偿。

Description

温度补偿镜筒及包括温度补偿镜筒的光学镜头
技术领域
本发明涉及摄像模组领域,更进一步,涉及温度补偿镜筒及包括该温度补偿镜筒的光学镜头。
背景技术
对于车载摄像头来说,温度适应性是车载摄像头不可被忽视的一大性质特征。车载摄像头,顾名思义就是被应用在行车或其他交通工具上,主要被应用于记录车辆行驶情况以及观察周边环境的光学仪器。车载摄像头可以为交通事故的分析判定提供可靠的凭证,可以方便驾乘人员查看车内情况,也可以通过监控车厢外环境的方式来为车厢行驶提供安全保障。通常来说,车载摄像头长期在室外环境中使用,这就要求镜头要在各种严酷环境下保持镜头的良好稳定性,即所述车载摄像头的特殊使用场景对车载摄像头的温度适用性提出了很高的要求。
具体而言,车载镜头经常需要在高温以及低温两种状态下使用,然而车载镜头在高温或低温状态下运作,镜头的内部光学元件,包括镜片,隔圈,镜筒等极其容易受温度影响,这些光学元件在不同的温度环境下会出现不同程度的热胀冷缩,从而使得镜头中各个光学元件的尺寸出现轻微变化,又因为各个光学元件的材料不同,每一光学元件受温度变化引起的尺寸变化量不同,导致光学成像面位置出现偏移,使得芯片无法捕捉到像面,最终导致成像模糊。因此,使得所述车载镜头在恶劣的环境条件下的光学性能大打折扣。
以所述车载镜头在高温环境下使用为例进行说明。当所述车载镜头在高温下使用时,所述车载镜头中的光学元件和机构件因为热胀冷缩的原理发生体积和尺寸变化,由此导致所述车载镜头的成像位置在高温下发生偏移,偏离理想成像位置,就会影响所述车载镜头的成像效果。
当然市面上存在利用温度稳定高的材料制备而成的车载镜头,然而这样的车载镜头需要对制备材料提出很高的要求,这就会大大地增加所述车载镜头的制造成本。综上所述,传统的车载镜头普遍存在温度稳定性不高的问题,这极大程度地限制了所述车载镜头的使用,这也是现有摄像领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一温度补偿镜筒及包括该温度补偿镜筒的光学镜头,其中所述温度补偿镜筒通过各固定机构之间的温度补偿,以配合光学镜头的光学组件的温度补偿,可改善所述光学镜头整体的温度补偿,从而使得所述光学镜头在使用过程中受温度影响小,以保证良好的使用性能以及光学性能。
本发明的发明目的在于提供一温度补偿镜筒及包括该温度补偿镜筒的光学镜头,其中所述温度补偿镜筒通过各固定机构之间的温度补偿配合光学镜头的光学组件的温度补偿,能够使得所述温度补偿镜筒在不同温度下都实现较好的温度性能,从而使得应用所述温度补偿镜筒的镜头可在较大的温度范围内完成清晰成像。
本发明的发明目的在于提供一温度补偿镜筒及包括该温度补偿镜筒的光学镜头,其中所述温度补偿镜筒通过各固定机构之间的温度补偿配合光学镜头的光学组件的温度补偿,可被适用于使用环境恶劣,冷热温差大的光学镜头,特别适用于车载镜头,并且极大程度地改善了所述车载镜头的使用性能。
本发明的发明目的在于提供一温度补偿镜筒及包括该温度补偿镜筒的光学镜头,其中所述温度补偿镜筒通过各固定机构之间的温度补偿配合光学镜头的光学组件的温度补偿,可以在不同温度环境下都能保证良好的稳定结构,以此方式提高所述温度补偿镜头及其光学镜头的使用寿命。
本发明的发明目的在于提供一温度补偿镜筒及包括该温度补偿镜筒的光学镜头,通过各固定机构对温度补偿镜筒的结构固定,使得所述温度补偿镜筒具有良好的轴向和环形的刚性约束,具有稳定的光学性能。
本发明的发明目的在于提供一温度补偿镜筒及包括该温度补偿镜筒的光学镜头,其中所述温度补偿镜筒可利用双射成型工艺制备而成,从而使得所述温度补偿镜筒可由多种热膨胀系数不同的材料制备而成,并且可使得所述温度补偿镜筒可被实施为不同形状,也方便所述温度补偿镜筒的加工。
本发明的发明目的在于提供一温度补偿镜筒及包括该温度补偿镜筒的光学镜头,其中所述温度补偿镜筒可由至少两独立的子固定机构制备而成,且所述子固定机构通过物理或者化学的方式组装成所述温度补偿镜筒,以此方式降低所述温度补偿镜筒的制作成本。
为了实现上述发明目的,本发明提供一光学镜头的温度补偿镜筒,其特征在于,所述温度补偿镜筒包括:一固定机构,其中所述固定机构至少包括:第一子固定机构,具有第一热膨胀系数;和第二子固定机构,所述第二子固定机构的一端相对于所述第一子固定机构固定,且另一端相对于所述光学镜头的成像面位置固定,所述第二子固定机构具有第二热膨胀系数,所述第二热膨胀系数不同于所述第一热膨胀系数。
根据本发明的一优选实施例,其中所述第一子固定机构和所述第二子固定机构沿光学镜头的光轴方向组装,所述第一子固定机构由第一热感材料制备而成,所述第二子固定机构由第二热感材料制备而成。
根据本发明的一优选实施例,其中所述第一子固定机构在其中容纳所述光学镜头的光学组件,所述第二子固定机构稳定连接于所述第一子固定机构,以形成一完整的所述固定机构。
根据本发明的一优选实施例,其中在特定温度条件下,所述光学组件的偏移量与固定机构的偏移量相对于所述温度补偿镜筒的理想成像面以相反方向变化。
根据本发明的一优选实施例,其中所述第一子固定机构具有的第一膨胀系数小于所述第二子固定机构具有的第二膨胀系数。
根据本发明的一优选实施例,其中所述第一子固定机构具有的第一膨胀系数大于所述第二子固定机构具有的第二膨胀系数。
根据本发明的一优选实施例,其中所述温度补偿镜筒由双射成型工艺制备而成。
根据本发明的一优选实施例,其中所述温度补偿镜筒的双射成型工艺步骤包括所述第一热感材料经A料管射入1次成型模制成所述第一子固定机构;经周期开模,所述第一子固定机构留于公模,成型机动模板旋转至第二子固定机构合模;所述第二热感材料经B料管射入2次成型模制成双射成品,开模顶出。
根据本发明的一优选实施例,其中所述第一子固定机构上形成一倒扣槽,所述第二子固定机构上的相应位置上形成一与所述倒扣槽配合的倒扣件,当所述第二子固定机构组装在所述第一子固定机构上时,所述倒扣件卡扣在所述倒扣槽,以实现所述第一子固定机构以及所述第二子固定机构在轴向上的约束固定。
根据本发明的一优选实施例,其中所述倒扣槽上延伸形成至少一限位块,其中所述倒扣件上对应形成至少一限位槽,其中所述限位块卡槽在所述限位槽中,以实现所述第一子固定机构以及所述第二子固定机构在环形自由度上的约束固定。
根据本发明的一优选实施例,其中所述倒扣槽的形状,位置以及数量匹配于所述倒扣件,进而使得所述倒扣件可稳定地固定在所述倒扣槽内。
根据本发明的一优选实施例,其中所述限位槽的形状,位置,以及数量匹配与所述限位块,进而使得所述限位块可稳定地卡在所述限位槽内。
根据本发明的一优选实施例,其中所述温度补偿镜筒由独立的所述子固定机构组装形成。
根据本发明的一优选实施例,其中所述第一连接部以及所述第二连接部被实施为螺纹连接结构,即所述第一子固定机构以及所述第二子固定机构通过螺纹连接。
根据本发明的一优选实施例,其中所述第一固定机构与所述第二固定机构之间通过粘附元件连接,即所述第一固定机构与所述第二固定机构之间化学稳定连接。
根据本发明的一优选实施例,其中所述第一固定机构与所述第二固定机构之间形成一点胶槽,其中所述粘附元件作用在所述点胶槽中连接所述第一固定机构以及所述第二固定机构。
根据本发明的一优选实施例,其中所述第一固定机构与所述第二固定机构之间通过焊接连接或超声波连接,以实现所述第一固定机构与所述第二固定机构之间的稳定连接,所述焊接方式可以被实施为超声波焊接。
本发明提供一光学镜头,其特征在于,所述光学镜头包括:
一光学组件,其中所述光学组件包括一系列的透镜,以及分置于相邻两透镜之间的阻隔件;
一固定机构,其中所述固定机构至少包括:第一子固定机构,具有第一热膨胀系数;和第二子固定机构,所述第二子固定机构的一端相对于所述第一子固定机构固定,且另一端相对于所述光学镜头的成像面位置固定,所述第二子固定机构具有第二热膨胀系数,所述第二热膨胀系数不同于于所述第一热膨胀系数。
本发明提供一温度补偿镜头的制造方法,包括以下步骤:先得到一特定光学组件在一特定温度测试条件下相对于一理想成像面的光学组件偏移量,根据所述光学组件偏移量,相对应得到所述温度补偿镜头的固定机构偏移量,根据所述固定机构偏移量,确定所述固定机构的热膨胀系数,进一步确定所述固定机构的热感材料。
本发明提供一温度补偿镜头的制造方法,包括以下步骤:准备一固定机构,其中所述固定机构至少由第一子固定机构以及第二子固定机构组成,并且所述第一子固定机构以及所述第二子固定机构由不同的热感材料制备而成,从而使得所述固定机构在一特定温度条件下得到相对于一理想成像面的固定机构偏移量,其中安置在所述固定机构中的光学组件在所述特定温度调节下得到一光学组件偏移量,所述光学组件偏移量与所述固定机构偏移量互相补偿,以得到一特定温度下的镜头偏移量,根据所述镜头偏移量调整所述固定机构偏移量,根据调整后的固定机构偏移量调整所述子固定机构的热感材料,最终得到一可良好地补偿所述光学组件偏移量的固定机构偏移量。
附图说明
图1A是传统镜头的成像示意图。
图1B是传统镜头中的光学组件在不同温度下的成像示意图,即所述传统镜头的所述光学组件在高温,常温和低温状态下具有不同的成像示意图。
图1C是传统镜头中的固定机构在不同温度下的成像示意图,即所述传统镜头的所述固定机构在高温,常温和低温状态下具有不同的成像示意图。
图1D是传统镜头中在不同温度下的成像示意图。
图2A是根据本发明的一优选实施例的温度补偿镜筒在常温状态下的成像效果示意图。
图2B是根据本发明的上述优选实施例的温度补偿镜筒在高温状态下的成像效果示意图。
图2C是根据本发明的上述优选实施例的温度补偿镜筒在低温状态下的成像效果示意图。
图3A是根据本发明的上述优选实施例的温度补偿镜头在高温状态下的成像效果示意图。
图3B是根据本发明的上述优选实施例的温度补偿镜头在低温状态下的成像效果示意图。
图4是现有技术的镜头的结构示意图。
图5是根据本发明的上述优选实施例的温度补偿镜头组装示意图,其中所述温度补偿镜头被实施为双射成型工艺制备而成。
图6是根据本发明的上述优选实施例的双射镜筒结构的固定结构的结构示意图。
图7是根据本发明的上述优选实施例的双射镜筒结构的固定结构的结构示意图。
图8是根据本发明的上述优选实施例的双射镜筒结构的光学组件的一等效实施例的结构示意图。
图9是根据本发明的上述优选实施例的双射镜筒结构的固定结构的一等效实施例的结构示意图。
图10是根据本发明的另一优选实施例的温度补偿镜筒组装示意图,其中所述温度补偿镜筒由两独立分体固定机构组装而成。
图11是基于图10的所述温度补偿镜筒的两分体固定机构的组装结构的放大示意图。
图12和13是根据本发明的上述优选实施例的温度补偿镜筒的结构示意图,其中所述两分体固定机构点胶固定而成。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是,在本发明的揭露中,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系,其仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
在本发明中,权利要求和说明书中术语“一”应理解为“一个或多个”,即在一个实施例,一个元件的数量可以为一个,而在另外的实施例中,该元件的数量可以为多个。除非在本发明的揭露中明确示意该元件的数量只有一个,否则术语“一并不能理解为唯一或单一,术语“一”不能理解为对数量的限制。
如图1A到1D所示,传统镜头普遍存在温度适应性差的问题,即所述传统镜头在不同温度下会出现使用性能以及光学性能变化。具体而言,如图1A所示,图1A展示了传统镜头的成像示意图,所述传统镜头包括一固定机构10P以及一光学组件20P,其中所述光学组件20P被组装固定在所述固定结构10P中,所述光学组件20P中包括一系列透镜21P以及对应的阻隔件22P,所述光学组件20P中所述透镜21P依据预定光学设计依次排布,每两相邻所述透镜21P之间设置有阻隔件22P,以保证所述透镜21P彼此间隔排布,并且所述透镜21P设置于所述传统镜头的光轴,从而使得进入所述传统镜头中的光线可以成像在一成像面30P上。如图1A所示,所述传统镜头在一常温环境下成像于一常温成像面31P。
所述传统镜头中的所述光学组件20P以及所述固定机构10P的制备材料往往不同,在不同温度下往往会产生不同程度的尺寸变化。具体而言,所述光学组件20P中的所述透镜21P和所述固定机构10P的制备材料的热膨胀系数不同,在一特殊温度(高温/低温)状态下,所述透镜21P和所述固定机构10P的尺寸会发生不同程度的变化。而尺寸变化会导致所述传统镜头的成像面发生偏差,影响所述传统镜头的成像效果。
如图1B所示,图1B是传统镜头中的光学组件20P在不同温度下的成像示意图,图1B展示了所述光学组件20P在高温,常温和低温状态下不同的成像。所述光学组件20P包括所述透镜21P以及所述阻隔件22P,其中每两相邻透镜21P之间设置有一所述阻隔件22P,并且所述透镜21P依次沿着所述传统镜头的理想光轴设置,从而使得所述传统镜头在常温状态下成像在一常温成像面31P上,此时定义所述常温成像面31P为理想成像面,此时所述光学组件20P在所述常温成像面31P上成像在位置B处。
然而当所述传统镜头处于高温状态下作业时,所述光学组件20P中的所述透镜21P和所述阻隔件22P发生尺寸变化,基于热胀冷缩的原理,所述光学组件20P的尺寸长度发生变化,从而使得所述光学组件20P成像在一高温成像面32P,具体而言,所述光学组件20P成像在所述高温成像面32P上的C点,值得一提的是,所述高温成像面32P相对于所述常温成像面31P远离所述传统镜头,此时所述光学组件20P的高温成像位置相对于所述光学组件20P的常温成像位置产生一光学组件高温偏移量41P,此处所述光学组件高温偏移量41P为a’。在本发明中定义所述光学组件20P朝向所述成像面30P的方向为自由轴正向,则所述光学组件高温偏移量41P沿自由轴正向变化。换言之,由于所述光学组件20P在高温状态下发生尺寸变化,从而导致所述光学组件20P的高温成像相对于所述光学组件20P的常温成像产生所述光学组件高温偏移量41P,所述光学组件高温偏移量41P沿自由轴正向偏移。
相对应地,当所述传统镜头处于低温状态下作业时,所述光学组件20P中的所述透镜21P和所述阻隔件22P发生尺寸变化,基于热胀冷缩的原理,所述光学组件20P的尺寸长度发生变化,从而使得所述光学组件20P成像在一低温成像面33P,具体而言所述光学组件20P成像在所述低温成像面33P上的A点,值得一提的是,所述低温成像面33P相对于所述常温成像面31P靠近所述传统镜头,此时所述光学组件20P的低温成像相对于所述光学组件20P的常温成像产生一光学组件低温偏移量42P,此处所述光学组件低温偏移量42P为a”。即所述光学组件低温偏移量42P沿自由轴负向变化。换言之,由于所述光学组件20P在低温状态下发生尺寸变化,从而导致所述光学组件20P的低温成像相对于所述光学组件20P的常温成像产生所述光学组件低温偏移量42P,所述光学组件低温偏移量41P沿自由轴负向偏移。即所述光学组件高温偏移量41P与所述光学组件低温偏移量42P相对于所述常温成像面31P发生相对两侧的偏移。
值得注意的是,所述光学组件20P在同一高/低温度状态时,当所述光学组件20P的所述透镜21P和所述阻隔件22P的材料变化时,所述光学组件20P成像发生的偏移量也会有所不同。
当所述传统镜头处于不同温度工作状态时,不仅所述光学组件20P会发生尺寸变化,从而造成所述传统镜头产生像面偏差,同时所述固定机构10P也会发生尺寸变化,也会造成传统镜头的像面偏差。而对于传统镜头而言,所述传统镜头是由所述光学组件20P与所述固定机构10P共同组装完成的,故所述传统镜头的像面偏差由所述光学组件20P的像面偏差以及所述固定机构10P的像面偏差共同决定。具体而言,所述固定机构10P在不同温度状态下也会发生不同程度的尺寸变化,进而导致所述固定机构10P成像发生偏差。具体情况如图1C所示。
图1C是传统镜头中的固定机构10P在不同温度下的成像示意图,图1C展示了所述固定机构10P在高温,常温和低温状态下不同的成像。所述光学组件20P被组装在所述固定机构10P,从而使得所述光学组件20P被固定而可以成像在所述成像面30P上,由传统镜头的光学成像原理可知,当所述固定机构10发生尺寸变化时,所述光学组件20P的位置也会随之移动,所述传统镜头在常温状态下成像在一常温成像面31P上,此时定义所述常温成像面31P为理想成像面,此时所述固定机构10P在所述常温成像面31P上成像在位置B1处。
然而当所述传统镜头处于高温状态下作业时,基于热胀冷缩的原理,假设光学组件本身不发生热胀冷缩,而所述固定机构10P的尺寸长度发生变化,从而使得安置在所述固定机构10P的光学组件20P成像在一高温成像面32P,具体而言此时安置在所述固定机构10P上的所述光学组件20P成像在所述高温成像面32P上的C1点,值得一提的是,所述高温成像面32P相对于所述常温成像面31P靠近所述传统镜头,此时安置在所述固定机构10P的所述光学组件20P的高温成像相对于所述固定机构10P的常温成像产生一固定机构高温偏移量51P,此处所述固定机构高温偏移量51P为b’。换言之,由于所述固定机构10P在高温状态下发生尺寸变化,以此方式影响所述传统镜头的设计,从而导致安置在所述固定机构10P的所述光学组件20P的高温成像相对于所述固定机构10P的常温成像产生所述固定机构高温偏移量51P,所述固定机构高温偏移量51P沿自由轴负向偏移。
相对而言,然而当所述传统镜头处于低温状态下作业时,基于热胀冷缩的原理,假设光学组件本身不发生热胀冷缩,而所述固定机构10P的尺寸长度发生变化,从而使得安置在所述固定机构10P的光学组件20P成像在一低温成像面33P,具体而言此时安置在所述固定机构10P上的所述光学组件20P成像在所述低温成像面33P上的A1点,值得一提的是,所述低温成像面33P相对于所述常温成像面31P远离所述传统镜头,此时安置在所述固定机构10P的所述光学组件20P的低温成像相对于所述固定机构10P的常温成像产生一固定机构低温偏移量52P,此处所述固定机构低温偏移量52P为b”。换言之,由于所述固定机构10P在低温状态下发生尺寸变化,以此方式影响所述传统镜头的设计,从而导致安置在所述固定机构10P的所述光学组件20P的低温成像相对于所述固定机构10P的常温成像产生所述固定机构低温偏移量52P,所述固定机构低温偏移量52P沿自由轴正向偏移。即所述固定机构低温偏移量52P与所述固定机构高温偏移量51P相对于所述常温成像面发生相对两侧的偏移。值得注意的是,当所述固定机构10P在同一高/低温度状态时,当所述固定机构10P的材料发生变化时,所述固定机构10P成像发生的偏移量也会有所不同。
图1D是传统镜头中在不同温度下的成像示意图,由上分析可知,所述传统镜头中的所述固定机构10P和所述光学组件20P在不同温度下的偏移量不同,更具体而言,在同一温度下所述固定机构10P以及所述光学组件20P所造成的所述传统镜头的像面偏移量相对于所述常温理想成像面发生两个方向的偏差,以此方式,当所述光学组件20P组装在所述固定机构10P上时,所述固定机构10P和所述光学组件20P可相对应地发生互相补偿。然而,在现有技术中所述固定机构10P以及所述光学组件20P很难达到完善的互相补偿,以所述传统镜头在高温状态下使用的情况为例,所述传统镜头在高温工作状态下成像在所述高温成像面32P上的C2位置,换言之,所述镜头高温成像相对于镜头理想成像面依旧存在一镜头高温偏移量61P,所述镜头高温偏移量61P为c’,其中所述镜头高温偏移量61P为所述固定机构高温偏移量51P以及所述光学组件高温偏移量41P的补偿。
相对应地,以所述传统镜头在低温状态下使用的情况为例,所述传统镜头在低温工作状态下成像在所述低温成像面31P上的A2位置,换言之,所述镜头低温成像相对于镜头理想成像面依旧存在一镜头低温偏移量62P,所述镜头低温偏移量62P为c”,其中所述镜头低温偏移量62P为所述固定机构低温偏移量52P以及所述光学组件低温偏移量42P的补偿。
从理论层面上而言,所述镜头高温偏移量61P以及所述镜头低温偏移量62P越小越好,即所述镜头在高温以及低温下产生的尺寸变化越小,则所述镜头的成像效果就越佳。然而现有技术中的所述传统镜头依旧存在较大的所述镜头高温偏移量61P以及所述镜头低温偏移量62P,从而使得所述传统镜头的温度表现性能更差。
为了解决所述发明目的,本发明提供一温度补偿镜筒1,其中所述温度补偿镜筒1可配合所述光学镜头的光学组件的温度补偿,以改善所述传统镜头的温度补偿,从而使得所述光学镜头在使用过程中受温度影响小,以保证所述光学镜头的良好的使用性能以及光学性能。具体而言,所述温度补偿镜筒1采用不同的热感材料制备而成,其中不同的热感材料具有不同的热膨胀系数,从而使得应用所述温度补偿镜筒1的温度补偿镜头在不同的工作温度下可较所述传统镜头得到更好的温度补偿效果。换言之,所述温度补偿镜头2由一光学组件20以及一温度补偿镜筒1组成,所述光学组件20被设置在所述温度补偿镜筒1内以完成对外界物体的成像。从而使得应用有所述温度补偿镜筒1的所述温度补偿镜头2在一特定温度下,所述温度补偿镜筒1的成像偏移可与所述光学组件20的成像偏移相补偿,从而使得所述温度补偿镜头2的成像偏移得到改善。
所述光学组件20包括至少一透镜21以及间隔设置在相连所述透镜21之间的阻隔件22,其中所述透镜21依据光学设计沿着物侧向像侧延伸,所述阻隔件22被设置在所述透镜21之间以固定所述透镜21,并且保持所述透镜21彼此镜面的间隔距离。
在本发明的具体实施例中,所述光学组件20包括三透镜21以及两阻隔件22,所述透镜21分别包括第一透镜211,第二透镜212以及第三透镜213,所述阻隔件22包括第一阻隔件221以及第二阻隔件222,其中所述第一透镜211,所述第二透镜212以及所述第三透镜213沿着所述光学组件21的光路从物侧向像侧延伸,所述第一阻隔件221被设置在所述第一透镜211以及所述第二透镜212之间,所述第二阻隔件222被设置在所述第二透镜212以及所述第三透镜213之间,由上可知,当所述透镜21或者/和所述阻隔件22因为温度变化而发生尺寸变化时,所述光学组件20整体将发生尺寸变化,从而引起光学组件像面偏移。
值得注意的是,本发明的实施例中以所述光学组件20包括3片透镜为例进行说明,而这并不作为任何限制。本发明的所述光学组件20可包括4片,5片,6片甚至更多片的透镜,而不影响本发明的发明内容。
具体而言,所述温度补偿镜筒1包括一固定机构10,其中所述光学组件20被组装在所述固定机构10中共同组成所述温度补偿镜头2。其中所述固定机构10又可由制备材料不同的子固定机构组成,举例而言,不同材料制备而成的子固定机构具有不同的热膨胀系数。以此方式,当所述固定机构10处于一特定温度时,不同热感材料制备的所述子固定机构对温度的感应程度不同,即不同热感材料的所述子固定机构会相应地因温度变化产生不同的尺寸变化,从而使得所述固定机构10相较传统的所述固定机构10P具有不同程度的尺寸变化,通过对热感材料的控制可使得所述固定机构10与所述光学组件20之间的温度补偿量得到改善。
如图2A所示,所述固定机构10可包括至少两子固定结构,其中所述子固定机构组装形成所述固定结构10,从而使得所述光学组件20可被安置在所述固定结构10中组成所述温度补偿镜头2。本发明以所述固定机构10仅包括一第一子固定机构11以及一第二子固定结构12为例进行说明,所述第一子固定结构11和所述第二子固定机构12以物理或者化学的方式连接固定,以组成一完整可用的所述固定机构10。熟悉该项技术的人应该明白,本发明的所述固定机构10可包括3个,4个甚至更多数量的子固定结构,所述子固定机构的数量不受限制,接下来的实施例将以所述固定机构10包括所述第一子固定机构11以及所述第二子固定机构12为例进行说明。
所述第一子固定机构11以及所述第二子固定机构12沿着所述温度补偿镜筒10的光学路径设置,共同组装形成所述固定机构10。具体而言,所述第一子固定机构11为所述温度补偿镜筒1中相对远离所述成像面30的物侧,所述第二子固定机构12为所述温度补偿镜筒1中相对靠近所述成像面30的像侧。
并且所述第一子固定机构11以及所述第二子固定机构12为对称结构,即当所述第二子固定机构12设置于所述第一子固定结构11时,所述固定结构10沿着所述温度补偿镜头2的光轴对称设置。
值得一提的是,所述第一子固定机构11与所述第二子固定机构12被实施为不同的热感材料,进而使得所述固定机构10在特定温度下的形成的固定机构偏移量50将不同于传统镜头的所述固定机构偏移量50P,进而改善所述温度补偿镜头2的温度补偿。
具体而言,所述固定机构10上包括一透镜基准面101,一连接基准面103以及一镜头基准面102,并且所述固定机构10中定义形成一固定空间100,所述光学组件20被安置在所述固定空间100中共同组成所述温度补偿镜头2。其中当所述光学组件20被安置在所述固定空间100中时,所述光学组件20中的所述透镜21被所述固定机构10固定。所述光学组件20中最靠近所述成像面30的透镜被固定在所述固定结构10上的位置形成所述透镜基准面101,在本发明的具体实施例中,所述光学组件20包括三透镜21,所述第三透镜213P在所述固定机构10中的设置位置为所述透镜基准面101。所述第一子固定机构11以及所述第二子固定机构12连接的位置被定义为所述连接基准面103,所述固定机构10靠近所述成像面30的一侧被定义为所述镜头基准面102。
一般而言,所述温度补偿镜头2需要设置在一感光组件上才形成完整的一独立光学系统,其中所述温度补偿镜头2中的所述光学组件20被固定在所述固定机构10中,再与所述感光组件组装,所述固定机构10与所述感光组件相接触的位置被定义为所述镜头基准面102,所述固定机构10中所述透镜21最靠近所述成像面30的透镜面被定义为所述透镜基准面101,所述固定机构10中所述第一子固定结构11以及所述第二子固定机构12的连接面被定义为所述连接基准面103。
其中所述第一子固定机构11上定义一第一子固定机构轴向长度111,其中所述第一子固定机构轴向长度111为所述连接基准面103到所述透镜基准面101的距离,相对应地,所述第二子固定机构12上定义形成一第二子固定机构轴向长度121,其中所述第二子固定机构轴向长度121为所述连接基准面103到所述镜头基准面102的距离。所述第一子固定机构轴向长度111以及所述第二子固定机构轴向长度121会在相同的温度条件下发生不同程度变化,从而使得所述固定机构10相较传统的所述固定机构10P具有不同的机构长度。
具体而言,所述第一子固定机构11由一第一热感材料112制备而成,其中所述第一热感材料112具有一第一热膨胀系数。为了保证所述温度补偿镜头2的正常使用,所述第一子固定机构11具有足够的长度,从而使得所述光学组件20可全部组装在所述第一子固定机构11中。以此方式,保证当所述第一子固定机构11由于温度变化而产生尺寸变化时,所述光学组件20可随第一子固定机构轴向长度111的偏移一同偏移。其中所述光学组件20中的所述第三透镜213被固定在所述第一子固定结构11中,并形成所述透镜基准面101。
所述第二子固定机构12由第二热感材料122制备而成,其中所述第二热感材料122具有一第二热膨胀系数。所述第二子固定机构12的前侧端125接触所述第一子固定机构11,从而定义形成所述连接基准面103。并且所述第二子固定机构12内部定义形成一卡扣空间120,当所述第一子固定机构11被组装于所述第二子固定机构12时,所述第一子固定机构11被部分收纳在所述卡扣空间120中。具体而言,所述第二子固定机构12的所述前侧端125定义一卡扣开口,所述卡扣开口具有与所述第一子固定机构11后端连接部相匹配的大小,从而使得所述第一子固定机构11可通过所述卡扣开口被部分卡扣在所述卡扣空间120中,从而固定于所述第二子固定机构12。
也就是说,所述第二子固定机构12的一端相对于所述第一子固定机构11固定,而另一端相对于成像面位置固定。这样,当高温状态,所述第二子固定机构12和所述第一子固定机构11在一特定温度下的偏移相组合,来补偿所述光学组件20沿光轴方向的膨胀,从而使得所述光学组件20相对于一常温成像面的位置固定或者偏移量减小。并且,在低温状态下,所述第二子固定机构12和所述第一子固定机构11在该温度下的偏移相组合,来补偿所述光学组件20沿光轴方向的收缩,从而使得所述光学组件20相对于所述常温成像面31的位置固定或是偏移量减小。
为了提高所述温度补偿镜头2的信赖度,所述第一热感材料112可以习惯性采用传统的热感材料,也可以采用其他满足信赖性要求的热感材料,而所述第二热感材料122被实施为具有不同于传统热感材料的第二热膨胀系数。在本发明的实施例中,所述第二热感材料122的所述第二热膨胀系数大于所述第一热感材料112的所述第一热膨胀系数,即所述第二热感材料122受温度变化大。在本发明的另一些实施例中,所述第二热感材料122的所述第二热膨胀系数小于所述第一热感材料112的所述第一热膨胀系数,即所述第二热感材料122受温度变化小。但熟悉该项技术的人应该明白,所述第一热感材料112以及所述第二热感材料122的热膨胀系数不做硬性要求,符号光学设计即可。在本发明的具体实施例中,所述第一热感材料112被实施为PPS材料,所述第二热感材料122被实施为PBT与PC的复合材料,熟悉该项技术的人应该明白所述热感材料的材料不受限制。
所述第二子固定机构12的后侧端定义所述镜头基准面102,换言之,所述第二子固定机构12的一侧连接于所述第一子固定机构11,另一侧作为支撑面支撑所述温度补偿镜头2。
如图2A所示,所述温度补偿镜筒1在常温状态下使用时,将一理论光学组件组装在所述固定机构10时,所述理论光学组件将成像于一常温成像面31上,具体而言,所述理论光学组件成像于所述常温成像面31上的E点。其中所述理论光学组件指的是光学组件不受温度变化的理论光学系统。
如图2B所示,当所述温度补偿镜筒1在高温状态下使用时,将一理论光学组件组装在所述固定机构10时,所述理论光学组件将成像于一高温成像面32上,具体而言,所述理论光学组件成像于所述高温成像面32上的D点,此时所述高温成像点D与所述常温成像点E之间存在固定机构高温偏差量51,定义所述高温偏差量51为B’。
值得注意的是,所述高温偏差量51为所述第二子固定机构轴向长度121的量L2的高温增大量减去所述第一子固定机构轴向长度111的值L1的高温增大量。由于在本发明的实施例中,所述第二热感材料122的第二热膨胀系数大于所述第一热感材料112的第一热膨胀系数,所述第二子固定机构轴向长度121增大量将大于所述第一子固定机构轴向长度111的增大量。而传统镜筒的固定机构只采用第一热感材料112,此时所述传统镜头的固定机构高温偏差量为51’,因此可见所述温度补偿镜筒的固定机构高温偏差量51将大于所述传统镜头的传统镜筒的固定机构高温偏差量51’。
如图3A所示,而所述光学组件20在高温状态下使用时也会产生光学组件高温偏差量41P,所述光学组件高温偏差量与传统镜头的光学组件高温偏差量41P无差别,而由于所述光学组件高温偏差量与所述固定机构高温偏差量51位于理想成像面的两侧,进而当设计人员通过控制所述第二子固定机构12的所述第二热感材料122的热膨胀系数,从而使得所述固定机构高温偏差量51补偿所述光学组件高温偏差量时,就可使得所述温度补偿镜头2的像面偏移得到更好的补偿。具体而言,当所述光学组件20被组装于所述固定机构10,并且所述温度补偿镜头2在一高温环境下工作时,所述温度补偿镜头2成像于所述高温成像面32上的D1的位置。此时所述温度补偿镜头2在一常温环境下工作时,成像于所述常温成像面31的E1位置。
具体而言,所述高温成像面32偏移所述常温成像面31,并使得所述温度补偿镜头2产生一镜头偏移量60。在高温环境下,所述温度补偿镜头2产生一镜头高温偏移量61,所述镜头高温偏移量61被实施为C’,此时,所述温度补偿镜头2的所述镜头高温偏移量61被补偿,所述镜头高温偏移量61相较传统的镜头高温偏移量61P变小,甚至所述温度补偿镜头2可不具有所述镜头高温偏移量61。
类似地,如图2C所示,当所述温度补偿镜头2被置于低温环境中使用时,所述温度补偿镜头2依旧得到更好的补偿。具体而言,将一理论光学组件组装在所述固定机构10时,所述理论光学组件将成像于一低温成像面33上,具体而言,所述理论光学组件成像于所述低温成像面33上的F点,此时所述低温成像面与所述常温成像面之间存在固定机构低温偏差量52,定义所述固定机构低温偏差量52为B”。
值得注意的是,所述低温偏差量52为所述第二子固定机构轴向长度121的量L2的缩小量减去所述第一子固定机构轴向长度111的值L1的缩小量。由于在本发明的实施例中,所述第二热感材料的第二热膨胀系数大于所述第一热感材料的第一热膨胀系数,从而所述第二子固定机构轴向长度缩小量将大于所述第一子固定机构轴向长度的缩小量,而传统镜筒的固定机构只采用第一热感材料,此时所述传统镜头的固定机构高温偏差量为52’,因此可见所述温度补偿镜筒的固定机构低温偏差量52将大于所述传统镜头的传统镜筒的固定机构低温偏差量52’。
如图3B所示,所述光学组件20在低温状态下使用时也会产生光学组件低温偏差量42P,所述光学组件低温偏差量与传统镜头的光学组件低温偏差量42P无差别,即所述光学组件低温偏差量依旧为a”,而由于所述光学组件低温偏差量41与所述固定机构低温偏差量位于理想成像面的两侧,进而当设计人员通过控制所述第二子固定机构12的所述第二热感材料122的热膨胀系数,从而使得所述固定机构低温偏差量补偿所述光学组件低温偏差量时,就可使得所述温度补偿镜头2的像面偏移得到更好的补偿。
具体而言,当所述光学组件20被组装于所述固定机构10,并且所述温度补偿镜头2在一低温环境下工作时,所述温度补偿镜头2成像于所述低温成像面33上的F1的位置。
具体而言,所述低温成像面33偏移所述常温成像面31,在低温环境下,所述温度补偿镜头2产生一镜头低温偏移量62,所述镜头高温偏移量62被实施为C”,此时,所述温度补偿镜头2的一低温偏移量C”被补偿,所述低温偏移量C”相较传统的低温偏移量c”变小,甚至所述温度补偿镜头2可不具有低温偏移量C”。
当然,并不是第二热感材料122的第二热膨胀系数必须大于所述第一热感材料111的第一热膨胀系数,所述第一热膨胀系数和所述第二膨胀系数的选择与所述温度补偿镜头2的镜头偏移量60有关。即设计人员可根据所述温度补偿镜头2的镜头偏移量60在设计过程中实时修改更定所述第一热膨胀系数112和所述第二热感材料122,以此方式使得所述温度补偿镜头2的温度补偿得到改善。另外,本领域技术人员可以理解,第一子固定机构11的第一热膨胀系数和第二子固定机构12的第二热膨胀系数之间的关系也与第一子固定机构11与第二子固定机构12的位置关系有关。
综上所述,所述温度补偿镜头2的温度补偿的基本原理在于,通过设置所述固定机构10中的各子固定机构的结构关系和调整所述各个子固定机构的热感材料,使得所述固定机构10在特定温度下受温度变化而引起的固定机构偏移量50较传统的所述固定机构偏移量50P发生改变,其所述固定机构偏移量50的改变基于所述光学组件偏移量40,即通过改变所述固定机构10的材料来控制所述固定机构偏移量50可补偿所述光学组件偏移量40,从而使得所述镜头偏移量60达到最小状态,以使得所述温度补偿镜头2受温度影响小,以具有良好的成像效果。
然而本发明提供一种思路,即将所述固定机构10划分为多个子固定机构的方式,通过改变其一或多个子固定机构的材料的方式来改变所述固定机构10对温度的感应。值得注意的是,不论所述固定机构10被划分为多少个子固定机构,其中优选包括第一子固定机构11,其中所述第一子固定机构11被适用于组装所述光学组件20,以此方式保证所述光学组件20的信赖度。以下本发明将继续以所述固定机构10包括所述第一子固定机构11以及所述第二子固定机构12为例进行说明,但这并不作为限制。
如图4所示,图4是现有传统一体式镜头的结构示意图,所述传统一体式镜头包括一所述固定机构10P,以及一光学组件20P,其中所述光学组件20P被组装在所述固定机构10P中,并且成像于一成像面30P上。在本发明的图示中省略了感光组件的结构,但这并不表示所述一体式镜头不包括感光组件。关于所述一体式镜头在温度变化时会产生的成像问题在此不再赘诉。本发明的所述温度补偿镜筒被分为多部分,当然此处所指代的所述温度补偿镜筒的多部分并不专指所述温度补偿镜筒被实施为分体式镜筒的结构,所述温度补偿镜筒1还可被实施为不同的材料制备而成的一体式结构。本发明的实施例将以所述温度补偿镜筒被实施为分体式镜筒为例进行说明,但并不作为限制。其中所述分体式温度补偿镜筒可由多种方式组成,在本发明的实施例中,将重点介绍所述分体式温度补偿镜筒被实施为双射成型工艺以及分体式镜筒组装的工艺这两种形式。
当所述温度补偿镜筒1被实施为由双射成型工艺制备而成时,所述温度补偿镜筒的制备工艺如图5所示。其中所述温度补偿镜筒1包括一所述固定机构10,其中所述固定机构10包括所述第一子固定机构11以及所述第二子固定机构12,在所述温度补偿镜筒1的双射成型过程中,首先第一子固定机构11先通过一次模塑成型,所述第二子固定机构12再通过二次模塑成型,从而使得所述第二子固定机构11可组装在所述第一子固定机构11上组成所述固定机构10。
具体而言,在所述固定机构10的双射成型的过程中,所述第一子固定机构11以一次成型形成,且第二子固定机构12以二次成型形成,以使得第二子固定机构12以双射成型的方式设置固定于所述第一子固定机构11上形成一完整的固定机构10。这里,双射成型主要以双射成型机两只料管配合两套模具按先后次序经两次成型制成双射产品,其工作步骤如下:1.A原料经A料管射入1次成型模制成单射产品A。2.经周期开模,产品A留于公模,成型机动模板旋转至B合模。3.B原料经B料管射入2次成型模制成双射成品,开模顶出。其中所述A原料指的是所述第一子固定机构11的第一热感材料112,所述B原料指的是所述第二子固定机构12的所述第二热感材料122,其中所述第一热感材料112以及所述第二热感材料122被实施为不同热膨胀系数材料。以此方式所述第一子固定机构11以及所述第二子固定机构12组装所述固定机构10。
如图5到图7所示,所述第一子固定机构11上形成一第一连接部113,所述第二子固定机构12上对应形成一第二连接部123,其中所述第一连接部113以及所述第二连接部123配合连接,故所述第一子固定机构11固定于所述第二子固定机构12。其中所述第一连接部113以及所述第二连接部123可被实施为多种连接单元,比如所述第一连接部113被实施为凹槽,所述第二连接部123被实施为对应设置的凸起件,所述第一连接部113被实施为凸起块,所述第二连接部123被实施为对应的接合槽等。值得注意的是,所述第一连接部113与所述第二连接部123彼此配合即可,本发明对此并无特别限定。
在本发明的实施例中,为了加强所述温度补偿镜头2在轴向上的刚性约束,所述第二子固定机构12以倒扣的方式与所述第一子固定机构11连接。具体而言,所述第一连接部113被实施为一倒扣槽1131,相对应地,所述第二连接部123被实施为一倒扣件1231,其中所述倒扣件1231被设置在所述第二子固定机构12的所述前面端125,以与所述倒扣槽1131配合使用。具体而言,所述倒扣件1231从所述第二子固定机构12的所述前面端125轴向地转向地向内延伸,所述倒扣件1231彼此之间定义形成一卡扣开口。
其中所述倒扣件1231与所述倒扣槽1131相匹配设置,即当所述第二子固定机构12组装于所述第一子固定机构11上时,所述倒扣件1231置于所述倒扣槽1131中,从而在轴向上限定所述第一子固定机构11与所述第二子固定机构12的相对运动,以此方式提高所述温度补偿镜头2的轴向刚性约束力。
其中所述倒扣槽1131可被实施为一槽环,也可被实施为一个个独立设置的槽孔,相对应地,所述倒扣件1231也可被实施为倒扣环,或者一个个独立设置的倒扣凸起块。所述第二子固定机构12上的所述倒扣件1231与所述第一子固定机构11上的所述倒扣槽1131匹配设置,以完成所述第一子固定机构11与所述第二子固定机构12的组装。另外,所述倒扣槽1131的尺寸不大于所述倒扣件1231的尺寸,从而保证所述倒扣件1231可稳定固定在所述倒扣槽1131中。
值得一提的是,所述第一连接部113可被设置在所述第一子固定机构11的任意位置,相对应地,所述第二连接部123也可被设置在所述第二子固定机构12的任意位置,所述第一子固定机构11与所述第二子固定机构12通过所述第一连接部113与所述第二连接部123实现固定,所述第一连接部113与所述第二连接部123的位置不同会影响所述温度补偿镜筒1的长度,也会相应地影响热膨胀系数的选择。
另外如图8和图9所示,为了进一步地增加所述温度补偿镜头2在环形自由度上的刚性约束,所述第一子固定机构11上另外形成至少一限位件114,其中所述限位件114形成在所述倒扣槽1131上,换言之,所述限位件114从所述倒扣槽1131的表面向外延伸。相对应地,所述第二子固定机构12上形成至少一限位槽124,其中所述限位槽124在所述倒扣件1231的外表面向内凹陷形成。
其中所述限位槽124与所述限位件114彼此对应设置,换言之,所述限位件114和所述限位槽124的位置和数量相对应设置,并且所述限位件114的形状与大小匹配于所述限位槽124形成的空间,从而使得所述限位件114可一一对应地置于所述限位槽124中。
具体而言,当所述第二子固定机构12通过所述第二连接部123与所述第一子固定机构11组装连接时,所述倒扣件1231被设置在所述倒扣槽1131中,所述限位件114对应地置于所述限位槽124中,从而使得所述第二子固定机构12牢固地连接于所述第一子固定机构11。
其中所述倒扣槽1131与所述倒扣件1231的设置可增强所述温度补偿镜筒1的轴向刚性约束力,其中所述限位槽124与所述限位块114的设置可增强所述温度补偿镜筒1在环形自由度上的刚性约束力,以此方式所述第二子固定机构12与所述第一子固定机构11稳定连接,从而使得当所述温度补偿镜筒1在不同温度条件下发生尺寸变化时,所述第二子固定机构12不会脱离所述第一子固定机构11,而保证了所述温度补偿镜头1的结构稳定性。
并且当所述第一连接部113与所述第二连接部123被实施为倒扣结构时,所述第一连接部113与所述第二连接部123不需要额外的元件就可以实现相连,并且所述第一连接部113与所述第二连接部123可通过双射成型工艺制备而成。其中所述第二子固定机构12以圆形倒扣的方式连接于所述第一子固定机构11。
当然,所述温度补偿镜筒1A可被实施为分体式镜筒组装的工艺形成,换言之,所述温度补偿镜筒1A可通过多个独立的子固定机构的组装完成,可以通过螺纹连接、胶水连接、超声波焊接等方法。本发明将以所述温度补偿镜筒1A由一第一子固定机构11A以及一第二子固定机构12A组装完成为例进行说明,其中所述第一子固定机构11A被实施为一独立固定机构,所述第二子固定机构12A设置于所述第一子固定机构11A组装成一独立的所述固定机构10A。
其中所述第一子固定机构11A上形成一第一连接部113A,相对应地所述第二子固定机构12A形成一第二连接部123A,其中第一子固定机构11A与所述第二子固定机构12A通过所述第一连接部113A与所述第二连接部123A实现稳定连接。
所述第二子固定机构12A上定义形成一卡扣空间120A,其中所述卡扣空间120A具有足够的面积,从而当所述第二子固定机构12A组装于所述第一子固定机构11A时,所述第一子固定机构11A被置于所述第二子固定机构12A中的所述卡扣空间120A内。并且所述第一子固定机构11A与所述第二子固定机构12A通过所述第一连接部113A与所述第二连接部123A相连。
具体而言,所述第一连接部113A与所述第二连接部123A被实施为螺纹连接-机构,所述第一连接部113A被实施为第一螺纹1131A,所述第二连接部123A被实施为第二螺纹1231A,其中所述第一螺纹1131A与所述第二螺纹1231A的螺纹条纹对应设置,从而所述第一连接部113A与所述第二连接部123A实现连接。
比如当所述第一螺纹1131A被实施为内螺纹时,所示第二螺纹1231A被实施为外螺纹;当所述第一螺纹1131A被实施为外螺纹时,所示第二螺纹1231A被实施为内螺纹。并且所述第一连接部113A优选被设置在所述第一子固定机构11A的外表面,所述第二连接部123A优选被设置在所述第二子固定机构12A的内表面,从而方便所述第一子固定机构11A与所述第二子固定机构12A的连接。
值得一提的是,所述第一连接部113A可被设置在所述第一子固定机构11A的任意位置,相对应地,所述第二连接部123A也可被设置在所述第二子固定机构12A的任意位置,所述第一子固定机构11A与所述第二子固定机构12A通过所述第一连接部113A与所述第二连接部123A实现固定,所述第一连接部113A与所述第二连接部123A的位置不同影响所述温度补偿镜筒1A的长度,且也相应地影响热膨胀系数的选择。
具体而言,所述温度补偿镜筒1A的制造方法包括以下步骤:形成一第一子固定机构11A以及一第二子固定机构12A,其中所述第一子固定机构11A以及所述第二子固定机构12A上分别形成一第一连接部113A以及一第二连接部123A;连接所述第一子固定机构11A以及所述第二子固定机构12A,通过所述第一连接部113A以及所述第二连接部123A。其中所述第一连接部113A以及所述第二连接部123A被实施为螺纹连接机构。
其中当所述第二子固定机构12A与所述第一子固定机构11A连接时,所述螺纹结构的连接结构可确保所述温度补偿镜筒1A有良好的轴向和径向约束力,以此方式所述第二子固定机构12A与所述第一子固定机构11A稳定连接,从而使得当所述温度补偿镜筒1A在不同温度条件下发生尺寸变化时,所述第二子固定机构12A不会脱离所述第一子固定机构11A,而保证了所述温度补偿镜头1A的结构稳定性。
为了进一步地增强所述温度补偿镜筒1A的轴向和径向约束力,所述第一子固定机构11A与所述第二子固定机构12A之间通过点胶方式连接,即在所述第一子固定机构11A与所述第二子固定机构12A之间通过添加额外的粘附材料的方式实现相连。在这种方式下,所述第一子固定机构11A与所述第二子固定机构12A之间以化学的方式实现连接。
具体而言,可在所述第一子固定机构11A与所述第二子固定结构12A之间通过粘结的方式实现连接。在本发明的实施例中,在所述第一子固定机构11A以及所述第二子固定机构12A之间定义形成至少一点胶槽,所述点胶槽中填充粘附元件70,从而使得所述粘附元件70可粘附连接所述第一子固定机构11A以及所述第二子固定机构12A。
具体而言,可在所述第一子固定机构11A上形成至少一第一点胶槽115A,其中所述第一点胶槽115A在所述第一子固定机构11A上内凹陷形成,并且对应于所述第二子固定机构12A设置,当所述第二子固定机构12A套接在所述第一子固定机构11A上时,可通过向所述点胶槽115A中填充所述粘附元件70的方式实现所述第一子固定机构11A与所述第二子固定机构12A的连接。
当然如图13所示,在本发明的一实施例中,也可在所述第二子固定机构12A上形成至少一第二点胶槽126A,其中所述第二点胶槽126A在所述第二子固定机构12A上内凹陷形成,并且对应于所述第一子固定机构11A设置,当所述第二子固定机构12A套接在所述第一子固定机构11A上时,可通过向所述点胶槽126A中填充所述粘附元件70的方式实现所述第一子固定机构11A与所述第二子固定机构12A的连接。
其中所述粘附材料70可被实施为UV胶,热固胶,透明胶的一种或其组合,本发明在这方面不做限制。另外所述粘附材料70的应用可结合所述第一连接部113与所述第二连接部123的使用,在本发明的具体实施方法中,所述粘附材料70可配合所述分体式镜筒组装的不同连接方法作为辅连接。
值得一提的是,本发明仅仅举例了所述温度补偿镜筒1的几种连接方式,即所述温度补偿镜筒1中分为多个所述子固定机构,其中所述子固定机构通过连接部实现连接,以此方式组成所述固定机构10。其中多个所述子固定机构中的一个或多个子固定机构被实施为不同热感材料,即所述固定机构10相较传统的固定机构10P有不同的热感效应,在实际光学设计中可通过改变所述子固定机构的热感性来补偿应用所述温度补偿镜筒1的所述温度补偿镜头2。
其中所述子固定机构以轴向径向约束的方式彼此组装成所述固定机构10,即所述子固定机构可通过多种连接方式实现连接,具体而言,所述子固定机构可通过双射成型工艺制备而成,也可通过所述连接部的彼此连接实现连接。本发明在这方面不受限制。
本发明另外提供一温度补偿镜筒1的制造方法,包括以下步骤:准备一第一子固定机构11,一第二子固定机构12,其中所述第一子固定机构11与所述第二子固定机构12由不同的热感材料制备而成;组装所述第一子固定机构11以及所述第二子固定机构12成一固定机构10,其中所述固定机构10在不同温度测试条件下的固定机构偏移量随着所述热感材料的不同而变化。
本发明另外提供一温度补偿镜头2的制造方法,包括以下步骤:准备一光学组件20,其中所述光学组件20在不同的温度条件下测试可得到不同的光学组件偏移量40;准备一第一子固定机构11,一第二子固定机构12,其中所述第一子固定机构11与所述第二子固定机构12由不同的热感材料制备而成;组装所述第一子固定机构11以及所述第二子固定机构12成一固定机构10,其中所述固定机构10在不同温度测试条件下得到不同的固定机构偏移量50;互相补偿所述固定机构偏移量50以及所述光学组件偏移量40。
具体而言,在实际光学设计当中可先得到一特定光学组件在某个温度条下测试的光学组件偏移量40,根据所述光学组件偏移量40的相对应得到所述温度补偿镜头2的固定机构偏移量50,根据所述固定机构偏移量50可得到所述固定机构的温度补偿需要,依次确定所述固定机构10各个子固定机构的热膨胀系数,进一步确定所述固定机构10各个子固定机构的热感材料和长度。
或者在实际光学设计当中,形成一固定机构10,其中所述固定机构10由第一子固定机构11以及第二子固定机构12组成,并且所述第一固定机构11以及所述第二子固定机构12由不同的热感材料制备而成,所述固定机构10在温度变化下产生固定机构偏移量50,安置在所述固定机构10中的光学组件20在温度变化下产生光学组件偏移量40,所述光学组件偏移量40与所述固定机构偏移量50互相补偿,以得到一特定温度下的镜头偏移量60。根据所述镜头偏移量60调整所述固定机构偏移量50,根据调整后的固定机构偏移量50调整所述第二子固定机构12的热感材料,最终得到一可更好好地补偿所述光学组件偏移量40的固定机构偏移量50。
不论是哪一种调节方法,本发明的所述温度补偿镜筒的设计原理是基于所述固定机构10使用不同的热感材料互相接合,产生的固定机构的温度偏移量更好地去补偿光学组件产生的温度偏移量,即通过调节所述固定机构10的材料来更好地改善所述温度补偿镜镜头2的温度补偿。
本领域的技术人员应理解,上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明,在没有背离该原理下,本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (20)

1.一光学镜头的温度补偿镜筒,适于容纳至少一透镜,其特征在于,所述温度补偿镜筒包括:
一固定机构,其中所述固定机构至少包括:
第一子固定机构,具有第一热膨胀系数,其中所述至少一透镜被收纳至所述第一子固定机构;和
第二子固定机构,所述第二子固定机构的一端相对于所述第一子固定机构固定,且另一端相对于所述光学镜头的成像面位置固定,所述第二子固定机构具有第二热膨胀系数,且所述第二热膨胀系数不同于所述第一热膨胀系数,其中所述第二子固定机构内部定义形成一卡扣空间,所述第一子固定机构被部分收纳在所述卡扣空间,并且所述第二子固定机构和所述第一子固定机构在特定温度下的偏移相组合,来补偿光学组件沿光轴方向的膨胀或收缩,从而使得所述光学组件相对于一理想成像面的位置固定或者偏移量减小。
2.根据权利要求1所述的温度补偿镜筒,其中所述第一子固定机构和所述第二子固定机构沿光学镜头的光轴方向组装,所述第一子固定机构由第一热感材料制备而成,所述第二子固定机构由第二热感材料制备而成。
3.根据权利要求2所述的温度补偿镜筒,其中所述光学镜头的光学组件容纳于所述第一子固定机构,所述第二子固定机构稳定连接于所述第一子固定机构,以形成一完整的所述固定机构。
4.根据权利要求3所述的温度补偿镜筒,其中在特定温度条件下,所述光学组件的偏移量与固定机构的偏移量相对于所述温度补偿镜筒的理想成像面以相反方向变化。
5.根据权利要求2-4任一所述的温度补偿镜筒,其中所述第一子固定机构具有的第一膨胀系数小于所述第二子固定机构具有的第二膨胀系数。
6.根据权利要求2-4任一所述的温度补偿镜筒,其中所述第一子固定机构具有的第一膨胀系数大于所述第二子固定机构具有的第二膨胀系数。
7.根据权利要求2-4任一所述的温度补偿镜筒,其中所述温度补偿镜筒由双射成型工艺制备而成。
8.根据权利要求7所述的温度补偿镜筒,其中所述温度补偿镜筒的双射成型工艺步骤包括所述第一热感材料经A料管射入1次成型模制成所述第一子固定机构;经周期开模,所述第一子固定机构留于公模,成型机动模板旋转至第二子固定机构合模;所述第二热感材料经B料管射入2次成型模制成双射成品,开模顶出。
9.根据权利要求7所述的温度补偿镜筒,其中所述第一子固定机构上形成一倒扣槽,所述第二子固定机构上的相应位置上形成一与所述倒扣槽配合的倒扣件,当所述第二子固定机构组装在所述第一子固定机构上时,所述倒扣件卡扣在所述倒扣槽,以实现所述第一子固定机构以及所述第二子固定机构在轴向上的约束固定。
10.根据权利要求9所述的温度补偿镜筒,其中所述倒扣槽上延伸形成至少一限位块,其中所述倒扣件上对应形成至少一限位槽,其中所述限位块卡在所述限位槽中,以实现所述第一子固定机构以及所述第二子固定机构在环形自由度的约束固定。
11.根据权利要求9所述的温度补偿镜筒,其中所述倒扣槽的形状,位置以及数量匹配于所述倒扣件,进而使得所述倒扣件可稳定地固定在所述倒扣槽内。
12.根据权利要求10所述的温度补偿镜筒,其中所述限位槽的形状,位置,以及数量匹配于所述限位块,进而使得所述限位块可稳定地卡在所述限位槽内。
13.根据权利要求2-4任一所述的温度补偿镜筒,其中所述温度补偿镜筒由独立的所述子固定机构组装形成。
14.根据权利要求13所述的温度补偿镜筒,其中所述第一子固定机构上形成一第一连接部,所述第二子固定机构上形成与所述第一连接部配合的第二连接部,其中所述第一子固定机构与所述第二子固定机构通过所述第一连接部以及所述第二连接部实现连接;
所述第一连接部以及所述第二连接部被实施为螺纹连接结构。
15.根据权利要求13所述的温度补偿镜筒,其中所述第一子固定机构与所述第二子固定机构之间通过粘附元件连接,以实现所述第一固定机构与所述第二固定机构之间的稳定连接。
16.根据权利要求15所述的温度补偿镜筒,其中所述第一子固定机构与所述第二子固定机构之间形成一点胶槽,其中所述粘附元件作用在所述点胶槽中连接所述第一固定机构以及所述第二固定机构。
17.根据权利要求13所述的温度补偿镜筒,其中所述第一子固定机构与所述第二子固定机构之间通过焊接连接或超声波连接,以实现所述第一固定机构与所述第二固定机构之间的稳定连接。
18.一光学镜头,其特征在于,所述光学镜头包括:
一光学组件,其中所述光学组件包括一系列的透镜,以及分置于相邻两透镜之间的阻隔件;
根据权利要求1到17中任意一项所述的温度补偿镜筒,用于容纳所述光学组件。
19.一光学镜头的制造方法,包括以下步骤:先得到一特定光学组件在一特定温度测试条件下相对于一理想成像面的光学组件偏移量,根据所述光学组件偏移量,相对应得到权利要求1-17中任意一项所述的温度补偿镜筒的固定机构偏移量,根据所述固定机构偏移量,确定所述固定机构的热膨胀系数,进一步确定所述固定机构的热感材料。
20.一种制造如权利要求18所述的光学镜头的方法,包括以下步骤:准备一固定机构,其中所述固定机构由第一子固定机构以及第二子固定机构组成,并且所述第一子固定机构以及所述第二子固定机构由不同的热感材料制备而成,从而使得所述固定机构在一特定温度条件下得到相对于一理想成像面的固定机构偏移量,其中安置在所述固定机构中的光学组件在所述特定温度调节下得到一光学组件偏移量,所述光学组件偏移量与所述固定机构偏移量互相补偿,以得到一特定温度下的镜头偏移量,根据所述镜头偏移量调整所述固定机构偏移量,根据调整后的固定机构偏移量调整所述子固定机构的热感材料,最终得到一可良好地补偿所述光学组件偏移量的固定机构偏移量。
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