CN207799211U - 车载光学被动式消热差高清变焦镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了车载光学被动式消热差高清变焦镜头，属于光电领域，包括外部镜筒、透镜组件、带孔光阑；外部镜筒包括第一镜筒和第二镜筒；带孔光阑固定于第一镜筒的内壁上；透镜组件包括由物方到成像方依次设置第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜；还包括像平面，像平面的端部位于第二镜筒远离第一镜筒的端部的内壁凹槽部内，像平面与凹槽的内壁可拆卸连接。本实用新型的车载光学被动式消热差高清变焦镜头，通过将光学材料合理组合，利用不同光学材料对温度的敏感性不同相互热差补偿，使得光学系统在当温度发生变化的是，像面仍保持不动，无温度调焦运动组件，因此具有结构简单、尺寸小、可靠性高和稳定好。

Description

车载光学被动式消热差高清变焦镜头

技术领域

本实用新型涉及光电领域，更具体的，涉及车载光学被动式消热差高清变焦镜头。

背景技术

由于红外光学系统使用环境的不确定性，红外光学系统需要在很大的温度范围保持稳定的性能，但是随着温度的变化，透镜和机械机构的膨胀收缩，环境温度变化会引起红外光学系统中光学元件曲率半径、厚度和折射率及光学元件之间间隔的变化，这种变化将导致红外光学系统焦距变化和像面漂移，从而影响系统的成像质量，图像质量恶化甚至完全无法成像，对系统的成像质量产生重要影响。

通过采用光学被动式消热差技术，利用光学材料热特性的差异，通过不同特性材料的合理组合来消除温度的影响，使红外光学系统在环境温度变化时像面保持稳定，并且像质优良；由于这种方式不需要主动补偿机构，无温度调焦运动组件，因此具有结构简单、尺寸小、可靠性高和稳定好。综上所述，因此，需要提出有效的方案来解决以上问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提出车载光学被动式消热差高清变焦镜头，本实用新型通过将具有不同特性的光学材料合理组合，利用不同光学材料对温度的敏感性不同相互热差补偿，使得光学系统在当温度发生变化的是，像面仍保持不动；因为光学系统内部不需要主动补偿机构，且无温度调焦运动组件，因此具有结构简单、尺寸小、可靠性高和稳定好。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了车载光学被动式消热差高清变焦镜头，车载光学被动式消热差高清变焦镜头，包括外部镜筒、位于所述外部镜筒内部容纳空间的透镜组件、带孔光阑；

所述外部镜筒包括第一镜筒和位于所述第一镜筒内侧的第二镜筒；

所述第一镜筒后段部分的内壁与所述第二镜筒的前段部分的外壁固定连接；

所述带孔光阑固定于所述第一镜筒远离所述第二镜筒的端部的内壁上；

所述透镜组件包括由物方到成像方依次设置的正光焦度的第一透镜、正光焦度的第二透镜、负光焦度的第三透镜、正光焦度的第四透镜、正光焦度的第五透镜、负光焦度的第六透镜；

还包括位于所述容纳空间的像平面；

所述第二镜筒远离所述第一镜筒的端部的内壁设有多个凹槽部，所述像平面的端部位于所述凹槽部内，所述像平面与所述凹槽的内壁可拆卸连接。

可选地，所述正光焦度的第一透镜、所述正光焦度的第二透镜、所述负光焦度的第三透镜、所述正光焦度的第四透镜、所述正光焦度的第五透镜、所述负光焦度的第六透镜均与所述第二镜筒的内壁可拆卸连接。

可选地，还包括多个压圈；

多个所述压圈的一部分卡接在所述第二镜筒内，多个所述压圈的另一部分的侧面分别与所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜、所述第五透镜、以及所述第六透镜的端部侧面相贴合。

可选地，还包括套接在所述第二镜筒远离所述第一镜筒的端部的后端盖，所述像平面靠近成像方的一侧与所述后端盖固定贴合。

可选地，所述第一透镜靠近所述第二透镜的一面采用非球面叠加成衍射面，所述第一透镜靠近物方的一面采用非球面；

所述第二透镜为两面采用球面的双凸透镜；

所述第三透镜靠近所述第四透镜的一面采用非球面，所述第三透镜靠近所述第二透镜的一面采用球面；

所述第四透镜靠近所述第五透镜的一面采用非球面，所述第四透镜靠近所述第三透镜的一面采用球面；

所述第五透镜靠近所述第六透镜的一面和靠近所述第四透镜的一面均采用球面；

所述第六透镜靠近所述第五透镜的一面和靠近成像方的一面均采用球面。

可选地，所述第一透镜、所述第三透镜与所述第四透镜均由硒化锌材料制作而成；

所述第二透镜、第五透镜与所述第六透镜均由氟化钡材料制作而成。

可选地，所述外部镜筒采用钢材料制作而成。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的车载光学被动式消热差高清变焦镜头，通过将具有不同特性的光学材料合理组合，利用不同光学材料对温度的敏感性不同相互热差补偿，使得光学系统在当温度发生变化的是，像面仍保持不动；因为光学系统内部不需要主动补偿机构，且无温度调焦运动组件，因此具有结构简单、尺寸小、可靠性高和稳定好。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的车载光学被动式消热差高清变焦镜头的结构示意图。

图中：

1、带孔光阑；2、透镜组件；3、压圈；4、后端盖；5、像平面；6、外部镜筒；21、第一透镜；22、第二透镜；23、第三透镜；24、第四透镜；25、第五透镜；26、第六透镜；61、第一镜筒；62、第一镜筒。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

图1示例性地示出了本实用新型提供的车载光学被动式消热差高清变焦镜头的结构示意图，如图1所示，包括外部镜筒6、位于外部镜筒6内部容纳空间的透镜组件2、带孔光阑1；外部镜筒6包括第一镜筒61和位于第一镜筒61内侧的第二镜筒62；第一镜筒61后段部分的内壁与第二镜筒62的前段部分的外壁固定连接；带孔光阑1固定于第一镜筒61远离第二镜筒62的端部的内壁上；透镜组件2包括由物方到成像方依次设置的正光焦度的第一透镜21、正光焦度的第二透镜22、负光焦度的第三透镜23、正光焦度的第四透镜24、正光焦度的第五透镜25、负光焦度的第六透镜26；还包括位于容纳空间的像平面5；第二镜筒62远离第一镜筒61的端部的内壁设有多个凹槽部，像平面5的端部位于凹槽部内，像平面5与凹槽的内壁可拆卸连接。

具体来说，外部镜筒6包括第一镜筒61和位于第一镜筒61内侧的第二镜筒62，将带孔光阑1固定于第一镜筒61远离第二镜筒62的端部的内壁上；同时将透镜组件2设置在外部镜筒6内部容纳空间内，且从物方到成像方依次设置的正光焦度的第一透镜21、正光焦度的第一透镜22、负光焦度的第三透镜23、正光焦度的第四透镜24、正光焦度的第五透镜25、负光焦度的第六透镜26；同时成像方上还设置位于容纳空间的像平面5，通过在第二镜筒62远离第一镜筒61的端部的内壁设有凹槽部，将像平面5的端部固设于凹槽部内，像平面5与凹槽的内壁采用可拆的卸连接，从而实现了像平面5更好的安装定位和拆卸。将第一透镜21设置为正光焦度、第二透镜22设置为正光焦度、第三透镜23设置为负光焦度，第四透镜24设置为正光焦度、第五透镜25设置为正光焦度和第六透镜26设置为负光焦度，由此形成光焦度为正、正、负、正、正、负结构，从而确保红外辐射通过带孔光阑1再经过上述透镜组件2后能够准确的汇聚到像平面5上，本光学被动式消热差高清变焦镜头，合理选择透镜材料、分配光焦度，将透镜材料的热常量和外部镜筒1材料的热膨胀系数很好的配合起来，利用透镜组件2各镜片自身的正、负热差值与外部镜筒1的热胀冷缩相互补偿，更具体地说，使得温度变化时透镜组件2热常量导致的离焦正好和外部镜筒1材料的膨胀系数导致的像面移动相一致，从而达到很好的光学被动式消热差效果，解决了在较大温度范围内系统被动消热差的问题；该镜头在较大温度范围内无需焦调即可满足使用要求，可以在宽温度范围-40°—60°之间测量，并且成像质量较好。

可选地，正光焦度的第一透镜21、正光焦度的第二透镜22、负光焦度的第三透镜23、正光焦度的第四透镜24、正光焦度的第五透镜25、负光焦度的第六透镜26均与第二镜筒62的内壁可拆卸连接。

可选地，为更好实现透镜组件2的定位，确保透镜间隔的精确性，可选地，还包括多个压圈3；多个压圈3的一部分卡接在第二镜筒62内，多个压圈3的另一部分的侧面分别与第一透镜21、第二透镜22、第三透镜23、第四透镜24、第五透镜25、以及第六透镜26的端部侧面相贴合。

可选地，还包括套接在第二镜筒62远离第一镜筒61的端部的后端盖4，像平面5靠近成像方的一侧与后端盖4固定贴合。

可选地，第一透镜21靠近第二透镜22的一面采用非球面叠加成衍射面，第一透镜21靠近物方的一面采用非球面；第二透镜22为两面采用球面的双凸透镜；第三透镜23靠近第四透镜24的一面采用非球面，第三透镜23靠近第二透镜22的一面采用球面；第四透镜24靠近第五透镜25的一面采用非球面，第四透镜24靠近第三透镜23的一面采用球面；第五透镜25靠近第六透镜26的一面和靠近第四透镜24的一面均采用球面；第六透镜26靠近第五透镜25的一面和靠近成像方的一面均采用球面。

具体来说，透镜组件2中的透镜的两面有采用球面、非球面和非球面叠加成衍射面进行组合设置，由于透镜采用球面，使得透镜的中心到边缘具有恒定的曲率，并且可以起到一定的校正像差的作用，而透镜采用非球面，使得透镜的中心到边缘之间的曲率连续发生变化，这种透镜采用非球面具有更佳的曲率半径，可以更好的修正像差，同时透镜采用非球面叠加成衍射面，成为衍射和折射混合光学元件，既能发挥发挥非球面的特性，又增加了衍射面能良好的校正色差；在透镜组件2中同时引入非球面、非球面叠加成衍射面和球面组合，使得设计达到最优得配置，在光学系统受温度变化的情况实现温度补偿，使得整光学系统具有很好的像质。

可选地，第一透镜21、第三透镜23与第四透镜24均由硒化锌材料制作而成；第二透镜22、第五透镜25与第六透镜26均由氟化钡材料制作而成。

可选地，外部镜筒6采用钢材料制作而成。

具体来说，由于钢的热膨胀系数较小，光学系统因环境温度变化引起的热离焦量就越小，有利于提高全温度范围内的成像质量。

本实用新型是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本实用新型保护的范围。

Claims (7)

1.车载光学被动式消热差高清变焦镜头，其特征在于：

包括外部镜筒(6)、位于所述外部镜筒(6)内部容纳空间的透镜组件(2)、带孔光阑(1)；

所述外部镜筒(6)包括第一镜筒(61)和位于所述第一镜筒(61)内侧的第二镜筒(62)；

所述第一镜筒(61)后段部分的内壁与所述第二镜筒(62)的前段部分的外壁固定连接；

所述带孔光阑(1)固定于所述第一镜筒(61)远离所述第二镜筒(62)的端部的内壁上；

所述透镜组件(2)包括由物方到成像方依次设置的正光焦度的第一透镜(21)、正光焦度的第二透镜(22)、负光焦度的第三透镜(23)、正光焦度的第四透镜(24)、正光焦度的第五透镜(25)、负光焦度的第六透镜(26)；

还包括位于所述容纳空间的像平面(5)；

所述第二镜筒(62)远离所述第一镜筒(61)的端部的内壁设有多个凹槽部，所述像平面(5)的端部位于所述凹槽部内，所述像平面(5)与所述凹槽的内壁可拆卸连接。

2.如权利要求1所述的车载光学被动式消热差高清变焦镜头，其特征在于：所述正光焦度的第一透镜(21)、所述正光焦度的第二透镜(22)、所述负光焦度的第三透镜(23)、所述正光焦度的第四透镜(24)、所述正光焦度的第五透镜(25)、所述负光焦度的第六透镜(26)均与所述第二镜筒(62)的内壁可拆卸连接。

3.如权利要求2所述的车载光学被动式消热差高清变焦镜头，其特征在于：

还包括多个压圈(3)；

多个所述压圈(3)的一部分卡接在所述第二镜筒(62)内，多个所述压圈(3)的另一部分的侧面分别与所述第一透镜(21)、所述第二透镜(22)、所述第三透镜(23)、所述第四透镜(24)、所述第五透镜(25)、以及所述第六透镜(26)的端部侧面相贴合。

4.如权利要求1所述的车载光学被动式消热差高清变焦镜头，其特征在于：

还包括套接在所述第二镜筒(62)远离所述第一镜筒(61)的端部的后端盖(4)，所述像平面(5)靠近成像方的一侧与所述后端盖(4)固定贴合。

5.如权利要求1至4任一项所述的车载光学被动式消热差高清变焦镜头，其特征在于：

所述第一透镜(21)靠近所述第二透镜(22)的一面采用非球面叠加成衍射面，所述第一透镜(21)靠近物方的一面采用非球面；

所述第二透镜(22)为两面采用球面的双凸透镜；

所述第三透镜(23)靠近所述第四透镜(24)的一面采用非球面，所述第三透镜(23)靠近所述第二透镜(22)的一面采用球面；

所述第四透镜(24)靠近所述第五透镜(25)的一面采用非球面，所述第四透镜(24)靠近所述第三透镜(23)的一面采用球面；

所述第五透镜(25)靠近所述第六透镜(26)的一面和靠近所述第四透镜(24)的一面均采用球面；

所述第六透镜(26)靠近所述第五透镜(25)的一面和靠近成像方的一面均采用球面。

6.如权利要求1所述的车载光学被动式消热差高清变焦镜头，其特征在于：

所述第一透镜(21)、所述第三透镜(23)与所述第四透镜(24)均由硒化锌材料制作而成；

所述第二透镜(22)、第五透镜(25)与所述第六透镜(26)均由氟化钡材料制作而成。

7.如权利要求1所述的车载光学被动式消热差高清变焦镜头，其特征在于：所述外部镜筒(6)采用钢材料制作而成。