一种宽光谱低畸变光学无热化镜头及其使用方法技术

本发明专利技术提供一种宽光谱低畸变光学无热化镜头及其使用方法，包括设置于镜头壳体内从物方空间向像方空间依次设置有第一弯月负透镜、第一双凸正透镜、第二弯月负透镜、第一双凹负透镜、第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、光阑、第三弯月负透镜、第三双凸正透镜、第四弯月负透镜、第四双凸正透镜、第二双凹负透镜，该镜头具有1/1.2大相对孔径，很好地校正了450nm~950nm宽波段的色差，具有良好的成像质量，在50lp特征频率处MTF大于0.6，同时畸变小于0.8%。

【技术实现步骤摘要】
一种宽光谱低畸变光学无热化镜头及其使用方法
本专利技术涉及一种宽光谱低畸变光学无热化镜头及其使用方法。
技术介绍
光学镜头作为探测系统的“眼睛”被广泛应用在各个领域，区别于人眼这种智能自动调节的光学系统，普通光学镜头的使用容易受周围环境尤其是温度的影响。当温度等环境因素发生变化时，光学系统的很多参数如面形、间隔、厚度、材料折射率等都会随之改变，进而导致光学系统离焦，成像变模糊，限制了镜头在如沙漠、空间环境等极端环境中的应用。无热化设计通过特殊设计或者一定的补偿方法使光学系统能在一个较大的温度范围内保持焦距、像质不变或变化很小，目前主要有电子主动式、机械被动式和光学被动式三种方法。电子主动式是利用温度传感器、反馈电路、电机等进行精确控制，这种方法需要附加电路模块，结构复杂，成本高，不利于轻小型化；机械被动式是利用两种不同膨胀系数的机械元件进行自然膨胀和收缩获得运动来补偿，这种方法可靠性不高，重量大；光学被动式是通过选用不同热特性的光学材料组合来补偿离焦量，这种方法不引入运动件，可靠性高，也无需电路，结构简单，质量轻。但采用光学无热化设计限制了一些光学材料的选择，一定程度上提高了像差校正的难度，对于具有大相对孔径且色差校正困难的宽波段光学系统，则进一步加大了设计难度，影响光学系统成像质量的提高。
技术实现思路
本专利技术对上述问题进行了改进，即本专利技术要解决的技术问题是，提供一种宽光谱低畸变光学无热化镜头，具有1/1.2大相对孔径，在450nm~950nm波段范围内具有良好的成像质量，同时具有光学无热化效果。本专利技术的具体实施方案是：一种宽光谱低畸变光学无热化镜头，包括设置于镜头壳体内从物方空间向像方空间依次设置有第一弯月负透镜、第一双凸正透镜、第二弯月负透镜、第一双凹负透镜、第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、光阑、第三弯月负透镜、第三双凸正透镜、第四弯月负透镜、第四双凸正透镜、第二双凹负透镜。进一步的，第一双凹负透镜和第二双凸正透镜密接构成第一胶合组，第三双凸正透镜和第四弯月负透镜密接构成第二胶合组，第四双凸正透镜和第二双凹负透镜密接构成第三胶合组。进一步的，所述第三胶合组为调焦组，所述镜头壳体内具有驱动第三胶合组前后移动的调焦机构。进一步的，所述第一弯月负透镜与第一双凸正透镜的空气间隔为2.27mm，所述第一双凸正透镜与第二弯月负透镜的的空气间隔为1.86mm，所述第二弯月负透镜与第一胶合组的空气间隔为6.60mm，所述第一胶合组与第三双凸正透镜的空气间隔为0.13mm，所述第三双凸正透镜与第三弯月负透镜的的空气间隔为1.17mm，所述第三弯月负透镜与第二胶合组的空气间隔为1.38mm，所述第二胶合组与第三胶合组的空气间隔为0.23mm。进一步的，所述透镜组成的光学系统焦距f’=20mm，相对孔径为1/1.2，像面直径8.8mm。进一步的，所述第一胶合组中的第二双凸正透镜采用了超低色散玻璃H-FK61。进一步的，所述镜头壳体包括主镜筒，所述第一弯月负透镜、第一双凸正透镜、第二弯月负透镜、第一双凹负透镜和第二双凸正透镜密接构成第一胶合组、第三双凸正透镜、光阑、第三弯月负透镜、第三双凸正透镜和第四弯月负透镜密接构成第二胶合组依次置于主镜筒内，主镜筒一端固定有限位第一弯月负透镜的压圈，压圈外侧端具有与主镜筒固定连接的封盖，所述主镜筒内第一弯月负透镜与第一双凸正透镜间之间设有AB隔圈，第一双凸正透镜与第二弯月负透镜BC隔圈，第二弯月负透镜与第一双凹负透镜和第二双凸正透镜密接构成第一胶合组间设有CD隔圈，第一双凹负透镜和第二双凸正透镜密接构成第一胶合组与第三双凸正透镜间设有EF隔圈，第三双凸正透镜与第三弯月负透镜间设有FG隔圈，第三弯月负透镜与第三双凸正透镜和第四弯月负透镜密接构成第二胶合组间设有GH隔圈。进一步的，所述镜筒内背离端盖的一侧固定有调焦机构，所述调焦机构主要包括调焦镜筒，调焦凸轮及调焦电机，所述调焦镜筒套于主镜筒内，所述调焦凸轮套于主镜筒外部，所述调焦凸轮上具有线性曲线槽，所述曲线槽内嵌有调焦导钉，所述主镜筒外壁上加工有沿径向设置的限位槽，所述调焦导钉通过螺纹一端固定在调焦镜筒上另一端穿过主镜筒外壁的限位槽，所述调焦电机通过调焦电机架安置在主镜筒上，所述调焦凸轮外表面具有凸齿，所述调焦电机输出轴上固定连接有与调焦凸轮外表面凸齿相啮合的调焦齿轮，所述第四双凸正透镜和第二双凹负透镜密接构成第三胶合组安置在调焦镜筒内并通过调焦压圈压紧，所述调焦电机带动调焦凸轮转动从而实现第三胶合组往物方方向移动。进一步的，所述主镜筒的背离端盖的一端固定连接有连接法兰，所述调焦凸轮上固定有第一调焦限位支架和第二调焦限位支架，所述连接法兰上固定连接有一对限位第一调焦限位支架和第二调焦限位支架的微动开关。本专利技术还包括一种宽光谱低畸变光学无热化镜头使用方法，包括利用如权利要求6所述的一种宽光谱低畸变光学无热化镜头，镜头壳体内从物方空间向像方空间依次设置有第一弯月负透镜、第一双凸正透镜、第二弯月负透镜、第一双凹负透镜、第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、光阑、第三弯月负透镜、第三双凸正透镜、第四弯月负透镜、第四双凸正透镜、第二双凹负透镜，第一双凹负透镜和第二双凸正透镜密接构成第一胶合组，第三双凸正透镜和第四弯月负透镜密接构成第二胶合组，第四双凸正透镜和第二双凹负透镜密接构成第三胶合组，调焦电机驱动调焦凸轮转动从而实现第三胶合组往物方方向移动能使镜头对10m~∞处的目标均清晰成像。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）具有1/1.2大相对孔径，适用的光谱范围宽，镜头很好地校正了450nm~950nm波段的色差，成像质量好，同时畸变小；（2）实施例中采用所述第一胶合组中的第二双凸正透镜采用了超低色散玻璃H-FK61，具有光学无热化效果，有效地校正了450nm~950nm宽光谱的色差，提高镜头的成像质量，在50lp特征频率处MTF大于0.6，同时畸变小于0.8%，镜头在-40℃~+60℃温度范围内MTF在50lp特征频率处均大于0.5，成像质量几乎不发生变化。附图说明图1为本专利技术实施例的光学系统示意图。图2是本专利技术实施例镜头在常温MTF曲线图。图3是本专利技术实施例镜头在-40℃MTF曲线图。图4是本专利技术实施例镜头在+60℃的MTF曲线图。图5为本专利技术实施例的畸变曲线图。图6本专利技术实施例的结构装配剖面示意图。图7本专利技术实施例的结构装配侧视总图。图8本专利技术实施例的结构装配前侧图。图中：A-第一弯月负透镜、B-第一双凸正透镜、C-第二弯月负透镜、D-1-第一双凹负透镜、D-2-第二双凸正透镜、E-第三双凸正透镜、O-光阑、F-第三弯月负透镜、G-1-第三双凸正透镜、G-2-第四弯月负透镜、H-1-第四双凸正透镜、H-2-第二双凹负透镜，D-第一胶合组，G-第二胶合组，H-第三胶合组、41-镜盖，42-A片压圈，43-AB隔圈，44-BC隔圈，45-CD隔圈，46-主镜筒，47-EF隔圈，48-FG隔圈，49-GH隔圈，410-调焦导钉，411-连接法兰，412-调焦电机齿轮，413-调焦电机架，414-第一调焦限位支架,415-调焦限位钉，416-第二调焦限位支架，417-调焦凸轮，418-调焦电机，419-微动开关，420-调焦镜筒，421本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽光谱低畸变光学无热化镜头，其特征在于：包括设置于镜头壳体内从物方空间向像方空间依次设置有第一弯月负透镜、第一双凸正透镜、第二弯月负透镜、第一双凹负透镜、第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、光阑、第三弯月负透镜、第三双凸正透镜、第四弯月负透镜、第四双凸正透镜、第二双凹负透镜。

【技术特征摘要】
1.一种宽光谱低畸变光学无热化镜头，其特征在于：包括设置于镜头壳体内从物方空间向像方空间依次设置有第一弯月负透镜、第一双凸正透镜、第二弯月负透镜、第一双凹负透镜、第二双凸正透镜、第三双凸正透镜、光阑、第三弯月负透镜、第三双凸正透镜、第四弯月负透镜、第四双凸正透镜、第二双凹负透镜。2.根据权利要求1所述的一种宽光谱低畸变光学无热化镜头，其特征在于：第一双凹负透镜和第二双凸正透镜密接构成第一胶合组，第三双凸正透镜和第四弯月负透镜密接构成第二胶合组，第四双凸正透镜和第二双凹负透镜密接构成第三胶合组。3.根据权利要求2所述的一种宽光谱低畸变光学无热化镜头，其特征在于：所述第三胶合组为调焦组，所述镜头壳体内具有驱动第三胶合组前后移动的调焦机构。4.根据权利要求2或3所述的一种宽光谱低畸变光学无热化镜头，其特征在于：所述第一弯月负透镜与第一双凸正透镜的空气间隔为2.27mm，所述第一双凸正透镜与第二弯月负透镜的的空气间隔为1.86mm，所述第二弯月负透镜与第一胶合组的空气间隔为6.60mm，所述第一胶合组与第三双凸正透镜的空气间隔为0.13mm，所述第三双凸正透镜与第三弯月负透镜的的空气间隔为1.17mm，所述第三弯月负透镜与第二胶合组的空气间隔为1.38mm，所述第二胶合组与第三胶合组的空气间隔为0.23mm。5.根据权利要求1所述的一种宽光谱低畸变光学无热化镜头，其特征在于：所述透镜组成的光学系统焦距f’=20mm，相对孔径为1/1.2，像面直径8.8mm。6.根据权利要求3所述的一种宽光谱低畸变光学无热化镜头，其特征在于：所述第一胶合组中的第二双凸正透镜采用了超低色散玻璃H-FK61。7.根据权利要求2或5所述的一种宽光谱低畸变光学无热化镜头，其特征在于：所述镜头壳体包括主镜筒，所述第一弯月负透镜、第一双凸正透镜、第二弯月负透镜、第一双凹负透镜和第二双凸正透镜密接构成第一胶合组、第三双凸正透镜、光阑、第三弯月负透镜、第三双凸正透镜和第四弯月负透镜密接构成第二胶合组依次置于主镜筒内，主镜筒一端固定有限位第一弯月负透镜的压圈，压圈外侧端具有与主镜筒固定连接的封盖，所述主镜筒内第一弯月负透镜与第一双凸正透镜间之间设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟兆铨，王芬，屈立辉，黄剑峰，
申请(专利权)人：福建福光股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35