[发明专利]车载光学被动式消热差高清变焦镜头及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车载光学被动式消热差高清变焦镜头及其控制方法，属于光电技术领域。

背景技术

环境温度的改变将导致光学元件的折射率、曲率、厚度、间隔发生改变，从而改变系统像差及焦距，最佳像面发生偏移，图像质量恶化甚至完全无法成像，因此对成像系统尤其是高分辨率成像系统具有不可忽视的影响，引起了相关领域研发人员的极大关注。因此在军用光学镜头、空间光学镜头、特种镜头的设计过程中应充分评估温度变化对成像质量的影响。目前国内外采用的消热差技术可分为三类：机械被动式消热差技术；机电主动消热差技术；光学被动消热差技术。其中光学被动式消热差技术是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。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、体积小、焦距值变化量小，系统光轴稳定，可靠性高、不需供电等优点，受到极大的重视，成为无热化设计的首选；但同时这种消热差技术的难度也是最大的，一般只在定焦、双视场、双波段或变倍倍数比较小的简单系统中应用。对于长焦距、高分辨率、变倍倍数比较大的镜头，随着变焦过程中各组元位置的改变，组元之间温度补偿的效果也随之改变，在变焦全过程中维持稳定的高质量的成像难度更大。因此，高分辨率的连续变焦镜头一般以机电主动消热差技术来满足不同环境温度下的应用要求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构简单、体积小、焦距值变化量小、系统光轴稳定、可靠性高的车载光学被动式消热差高清变焦镜头及其控制方法，在变焦全程均能提供稳定、高清的成像质量。

本发明的技术方案一是：一种车载光学被动式消热差高清变焦镜头，所述镜头的光学系统中沿光线从左向右入射方向依次设有光焦度为正的前组A、光焦度为负的变倍组B、光焦度为负的补偿组C、可变光阑D和光焦度为正的后组E，所述的前组A包括从左向右依次设置的双凸透镜A-1、双凸透镜A-2、平凸透镜A-3与正月牙型透镜A-4密接的胶合组以及正月牙型透镜A-5；所述变倍组B包括从左向右依次设置的双凹透镜B-1、双凸透镜B-2与双凹透镜B-3密接的胶合组以及正月牙型透镜B-4；所述补偿组C包括正月牙型透镜C-1与平凹透镜C-2密接的胶合组；所述后组E包括从左向右依次设置的双凸透镜E-1、双凸透镜E-2、双凸透镜E-3与双凹透镜E-4密接的胶合组、双凸透镜E-5与双凹透镜E-6密接的胶合组以及正月牙型透镜E-7。

进一步的，所述前组A与变倍组B之间的空气间隔是3.63～96.42mm，所述变倍组B与补偿组C之间的空气间隔是5.59～86.88mm，所述补偿组C与后组E之间的空气间隔是8.8～20.30mm。

进一步的，所述前组A中双凸透镜A-1和双凸透镜A-2之间的空气间隔为0.16mm，双凸透镜A-2和平凸透镜A-3与正月牙型透镜A-4密接的胶合组之间的空气间隔为0.16mm，平凸透镜A-3与正月牙型透镜A-4密接的胶合组和正月牙型透镜A-5之间的空气间隔为0.16mm；所述的变倍组B中双凹透镜B-1和双凸透镜B-2与双凹透镜B-3密接的胶合组之间的空气间隔为2.47mm，双凸透镜B-2与双凹透镜B-3密接的胶合组和正月牙型透镜B-4之间的空气间隔为0.15mm；所述后组E中双凸透镜E-1和双凸透镜E-2之间的空气间隔为0.15mm，双凸透镜E-2和双凸透镜E-3与双凹透镜E-4密接的胶合组之间的空气间隔为0.15mm，双凸透镜E-3与双凹透镜E-4密接的胶合组和双凸透镜E-5与双凹透镜E-6密接的胶合组之间的空气间隔为2.33mm，双凸透镜E-5与双凹透镜E-6密接的胶合组和正月牙型透镜E-7之间的空气间隔为19.97mm。

进一步的，所述双凸透镜A-2采用超低色散的H-FK61型号氟冕玻璃。

进一步的，所述镜头机械结构包括底板和设于底板上的主镜座，所述主镜座前端内部套设有用以安装前组A的前组镜座，主镜座中部内设置有可相对主镜座前后移动的变倍移动座和补偿移动座，所述变倍移动座上套设有用以安装变倍组B的变倍镜座，所述补偿移动座上套设有用以安装补偿组C的补偿镜座，所述主镜座后端设有用以安装后组E的后镜座，后组E中的正月牙型透镜E-7安装于后镜座后端，后镜座前端套设有用以安装后组E中双凸透镜E-1、双凸透镜E-2以及两胶合组的后组镜座。

进一步的，所述主镜座中部外侧套设有凸轮，凸轮旁侧设有与其通过齿轮啮合配合的电机，所述凸轮通过导钉分别驱动变倍移动座和补偿移动座前后移动，所述主镜座中部还设置有用以变倍移动座和补偿移动座移动导向的导轴。