CN115220181B - 一种大靶面低温镜头及其成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大靶面低温镜头，包括前组筒部分A、调焦部分B和后组部分C；前组筒部分A内部安装有前镜组D，调焦部分B内部安装有调焦镜组E，后组部分C内部安装有后组镜组F，前镜组D包括沿光线入射方向依次设置的正月牙透镜D1、第一胶合组、第二胶合组，调焦镜组E包括沿光线入射方向依次设置的双凸透镜E1、双凸透镜E2、第三胶合组，后组镜组F包括沿光线入射方向依次设置的第四胶合组、负月牙透镜F3。本发明的镜头使用结构设计与机械增强方式，有效保护了内部镜片不被恶劣环境条件损坏，有效提高了该类使用要求的镜头的稳定性与可靠性，调试过程耗时短，有利于生产效率的提高，同时实现镜头的轻小型化。
Description
技术领域
本发明涉及一种大靶面低温镜头及其成像方法。
背景技术
大靶面低温使用要求镜头具有较强的抗使用环境温度变化能力，更适用环境严苛的条件（如极地地区与航天航空事业等），在军事、刑侦、航空航天等领域有无可比拟的优势。大靶面低温使用要求镜头使用结构设计与机械增强方式，有效保护了内部镜片不被恶劣环境条件损坏，有效提高了该类使用要求的镜头的稳定性与可靠性，因此系统整体结构较普通摄像镜头简化，但其严苛的使用条件需保证镜片受破坏，极大提高了设计难度。为了很好地减少镜头在使用时受到大低温恶劣情况影响破坏，尤其对于外径较大的镜片，通常需要较多方式搭配使用，不仅不利于镜头的小型化，而且增加了镜头的公差负担，延长了调试周期，增加了镜头的生产成本，不利于生产效率的提高。
发明内容
本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种大靶面低温镜头及其成像方法，结构简单且使用方便。
本发明是这样构成的，它包括沿光路自左向右入射方向依次的前组筒部分A、调焦部分B和后组部分C；所述前组筒部分A内部安装有前镜组D，调焦部分B内部安装有调焦镜组E，后组部分C内部安装有后组镜组F，所述前镜组D包括沿光线入射方向依次设置的正月牙透镜D1、由双凸透镜D2和双凹透镜D3密接构成的第一胶合组、由负月牙透镜D4和负月牙透镜D5密接构成的第二胶合组，所述调焦镜组E包括沿光线入射方向依次设置的双凸透镜E1、双凸透镜E2、由双凸透镜E3和双凹透镜E4密接构成的第三胶合组，所述后组镜组F包括沿光线入射方向依次设置的由双凸透镜F1和双凹透镜F2密接构成的第四胶合组、负月牙透镜F3。
进一步的，正月牙透镜D1与第一胶合组之间的空气间隔为8.62mm，第一胶合组与第二胶合组之间的空气间隔为22.63mm，双凸透镜E1与双凸透镜E2之间的空气间隔为2.66mm，所述双凸透镜E2与第三胶合组之间的空气间隔为0.2mm，所述第四胶合组与负月牙透镜F3之间的空气间隔为34.5mm。
进一步的，所述前组筒部分A包括前主筒A1、用以压紧正月牙透镜D1的压圈A2和用以固定第一胶合组倒扣压圈A3，前镜组D、调焦部分B安装在前主筒A1内；调焦部分B包括调焦镜座B1、E1镜座压圈B2、E1镜座B3、E1压圈B4、调整铜片B5、调焦凸轮B6、调焦导钉B7、调焦凸轮压圈B8和调焦压圈B9；所述后组部分包括后组镜座C1、F1压圈C2和F3镜座C3。
进一步的，大靶面低温镜头的前镜组D、调焦镜组E、后组镜组F共设有12片镜片，其中外径最大的镜片直径为142mm，外径最小的镜片直径为83mm，大靶面低温镜头像元尺寸为10um×10um。
进一步的，所述双凸透镜D2、双凸透镜F1的外径壁处均不与前组筒部分A或调焦部分B的机械内壁相接触，其间隙宽度均大于等于0.2mm。
进一步的，所述双凸透镜E1、双凸透镜E2的镜片外径处与调焦部分B的镜座内壁之间留有大于或等于0.2mm的间隙，在镜片装入调焦部分B的镜座前，将至少三个厚度小于空气间隙至少0.05mm的铜片圆周均布胶粘至双凸透镜E1和双凸透镜E2的外壁。
进一步的，一种大靶面低温镜头的成像方法，光线自左向右依次通过正月牙透镜D1、由双凸透镜D2和双凹透镜D3密接构成的第一胶合组、由负月牙透镜D4和负月牙透镜D5密接构成的第二胶合组、 双凸透镜E1、双凸透镜E2、由双凸透镜E3和双凹透镜E4密接构成的第三胶合组、双凸透镜F1和双凹透镜F2密接构成的第四胶合组、负月牙透镜F3后进行成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）前镜组D、调焦镜组E、后组镜组F共设有12片镜片，其中外径最大的镜片直径为142mm，外径最小的镜片直径为83mm，大靶面低温镜头像元尺寸为10um×10um，为大口径光学镜头。
（2）镜头的前镜组D的双凸透镜D2采用倒扣压圈A3紧固，紧固方式为压圈倒扣式，倒扣压圈A3与镜片相对内壁处预留间隙；
（3） 调焦镜组E为镜筒的调焦部分，可增加像质调节和增强温度补偿；调焦镜组E中的双凸透镜E1在固定端面使用铜片先在圆周均布三处胶粘固定后再放入单独镜筒中；镜头调焦镜组E中双凸透镜E2在固定端面使用铜片先在圆周均布三处胶粘固定后再放入镜筒中，与镜片直接放入镜筒中相比，相同性能指标要求下，镜片外径与镜筒或压圈内径壁的间隙给温度变化后材料体积变化预留空间，减少不同材质零件变形不同而相互挤压造成单个零件破坏，增加了镜筒使用强度，实现镜头低温使用要求。
（4）双凸透镜D2、双凸透镜F1材料硬度相对较小且温度适应性较差，其外径壁处不与机械内壁相接触，留有足够空气间隙，间隙宽度至少0.2mm，使镜片在温度变化时压紧时有足够膨胀或收缩空间，避免镜片低温条件时受挤压产生破坏，有效增加镜片使用的可靠性与稳定性，更有利于镜头承受低温使用条件。
附图说明
图1是本发明实施例总装配图；
图2是本发明实施例光学系统示意图。
图3是本发明实施例光学系统在常温常压下MTF示意图。
图4是本发明实施例光学系统在-55°C下调焦后MTF示意图。
图5为本发明实施例光学系统在40°C下调焦后MTF示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1：参照附图1-5所示，本实施例中，提供一种大靶面低温镜头，包括沿光路自左向右入射方向依次的前组筒部分A、调焦部分B和后组部分C；所述前组筒部分A内部安装有前镜组D，调焦部分B内部安装有调焦镜组E，后组部分C内部安装有后组镜组F，所述前镜组D包括沿光线入射方向依次设置的正月牙透镜D1、由双凸透镜D2和双凹透镜D3密接构成的第一胶合组、由负月牙透镜D4和负月牙透镜D5密接构成的第二胶合组，所述调焦镜组E包括沿光线入射方向依次设置的双凸透镜E1、双凸透镜E2、由双凸透镜E3和双凹透镜E4密接构成的第三胶合组，所述后组镜组F包括沿光线入射方向依次设置的由双凸透镜F1和双凹透镜F2密接构成的第四胶合组、负月牙透镜F3。
正月牙透镜D1与第一胶合组之间的空气间隔为8.62mm，第一胶合组与第二胶合组之间的空气间隔为22.63mm，双凸透镜E1与双凸透镜E2之间的空气间隔为2.66mm，所述双凸透镜E2与第三胶合组之间的空气间隔为0.2mm，所述第四胶合组与负月牙透镜F3之间的空气间隔为34.5mm。
在本实施例中，所述前组筒部分A包括前主筒A1、用以压紧正月牙透镜D1的压圈A2和用以固定第一胶合组倒扣压圈A3，前镜组D、调焦部分B安装在前主筒A1内；
调焦部分B包括调焦镜座B1、E1镜座压圈B2、E1镜座B3、E1压圈B4、调整铜片B5、调焦凸轮B6、调焦导钉B7、调焦凸轮压圈B8和调焦压圈B9；
调焦组B前后调焦距离为-0.1±0.1mm，往像面移动为正方向。
所述后组部分包括后组镜座C1、F1压圈C2和F3镜座C3。
在本实施例中，大靶面低温镜头的前镜组D、调焦镜组E、后组镜组F共设有12片镜片，其中外径最大的镜片直径为142mm，外径最小的镜片直径为83mm，大靶面低温镜头像元尺寸为10um×10um，为大口径光学镜头。
在本实施例中，所述双凸透镜D2、双凸透镜F1的外径壁处均不与前组筒部分A或调焦部分B的机械内壁相接触，留有足够空气间隙，其间隙宽度均大于等于0.2mm；使镜片在温度变化时压紧时有足够膨胀或收缩空间，避免镜片低温条件时受挤压产生破坏，有效增加镜片使用的可靠性与稳定性，更有利于镜头承受低温使用条件。
双凸透镜D2、双凸透镜F1材料硬度相对较小且温度适应性较差。
在本实施例中，所述双凸透镜E1、双凸透镜E2的镜片外径处与调焦部分B的镜座内壁之间留有大于或等于0.2mm的间隙，在镜片装入调焦部分B的镜座前，将至少三个厚度小于空气间隙至少0.05mm的铜片圆周均布胶粘至双凸透镜E1和双凸透镜E2的外壁，再将双凸透镜E1和双凸透镜E2装入调焦部分B的镜座固定。
双凸透镜E1、双凸透镜E2、材料硬度相对较小且温度适应性较差且调焦是需要随调焦部分B的镜座移动。
本实施例中，成像时：光线自左向右依次通过正月牙透镜D1、由双凸透镜D2和双凹透镜D3密接构成的第一胶合组、由负月牙透镜D4和负月牙透镜D5密接构成的第二胶合组、双凸透镜E1、双凸透镜E2、由双凸透镜E3和双凹透镜E4密接构成的第三胶合组、双凸透镜F1和双凹透镜F2密接构成的第四胶合组、负月牙透镜F3后进行成像。
实施例2：在实施例1的基础上，本实施例中，大靶面低温镜头实现的指标如下：
视场角：≥20°×20°
焦距：f’=170mm；
入瞳直径：≥100mm；
光谱范围：450~800nm；
最大畸变：＜1%；
工作温度范围：-55℃~+40℃；
光学总长：≤330mm；
能量集中度：0.85市场内，2×2像元高于80%；
重量：＜10kg。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (7)
1.一种大靶面低温镜头，其特征在于，包括沿光路自左向右入射方向依次的前组筒部分A、调焦部分B和后组部分C；所述前组筒部分A内部安装有前镜组D，调焦部分B内部安装有调焦镜组E，后组部分C内部安装有后组镜组F，所述前镜组D包括沿光线入射方向依次设置的正月牙透镜D1、由双凸透镜D2和双凹透镜D3密接构成的第一胶合组、由负月牙透镜D4和负月牙透镜D5密接构成的第二胶合组，所述调焦镜组E包括沿光线入射方向依次设置的双凸透镜E1、双凸透镜E2、由双凸透镜E3和双凹透镜E4密接构成的第三胶合组，所述后组镜组F包括沿光线入射方向依次设置的由双凸透镜F1和双凹透镜F2密接构成的第四胶合组、负月牙透镜F3；大靶面低温镜头的前镜组D、调焦镜组E、后组镜组F共设有12片镜片。
2.根据权利要求1所述的一种大靶面低温镜头，其特征在于，正月牙透镜D1与第一胶合组之间的空气间隔为8.62mm，第一胶合组与第二胶合组之间的空气间隔为22.63mm，双凸透镜E1与双凸透镜E2之间的空气间隔为2.66mm，所述双凸透镜E2与第三胶合组之间的空气间隔为0.2mm，所述第四胶合组与负月牙透镜F3之间的空气间隔为34.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种大靶面低温镜头，其特征在于，所述前组筒部分A包括前主筒A1、用以压紧正月牙透镜D1的压圈A2和用以固定第一胶合组倒扣压圈A3，前镜组D、调焦部分B安装在前主筒A1内；调焦部分B包括调焦镜座B1、E1镜座压圈B2、E1镜座B3、E1压圈B4、调整铜片B5、调焦凸轮B6、调焦导钉B7、调焦凸轮压圈B8和调焦压圈B9；所述后组部分包括后组镜座C1、F1压圈C2和F3镜座C3。
4.根据权利要求1所述的一种大靶面低温镜头，其特征在于，大靶面低温镜头的前镜组D、调焦镜组E、后组镜组F的12片镜片，其中外径最大的镜片直径为142mm，外径最小的镜片直径为83mm，大靶面低温镜头像元尺寸为10um×10um。
5.根据权利要求1所述的一种大靶面低温镜头，其特征在于，所述双凸透镜D2、双凸透镜F1的外径壁处均不与前组筒部分A或调焦部分B的机械内壁相接触，其间隙宽度均大于等于0.2mm。
6.根据权利要求1所述的一种大靶面低温镜头，其特征在于，所述双凸透镜E1、双凸透镜E2的镜片外径处与调焦部分B的镜座内壁之间留有大于或等于0.2mm的间隙，在镜片装入调焦部分B的镜座前，将至少三个厚度小于空气间隙至少0.05mm的铜片圆周均布胶粘至双凸透镜E1和双凸透镜E2的外壁。
7.一种如权利要求1~6任一所述的大靶面低温镜头的成像方法，其特征在于，光线自左向右依次通过正月牙透镜D1、由双凸透镜D2和双凹透镜D3密接构成的第一胶合组、由负月牙透镜D4和负月牙透镜D5密接构成的第二胶合组、 双凸透镜E1、双凸透镜E2、由双凸透镜E3和双凹透镜E4密接构成的第三胶合组、双凸透镜F1和双凹透镜F2密接构成的第四胶合组、负月牙透镜F3后进行成像。
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