本發明涉及一種f110mm光學被動無熱化鏡頭。

背景技術：

大多數光學鏡頭都工作在一定的環境溫度范圍內,隨環境溫度變化時光學元件的曲率、厚度和間隔將發生變化,同時光學元件的折射率也發生變化,加上鏡筒的熱脹冷縮,將導致系統性能的急劇降低。紅外鏡頭相較可見光而言對溫度更為敏感。為了適應特殊的環境要求，還要求鏡頭具有溫度自適應能力。因此,在紅外鏡頭設計中采用主動或被動方式來補償溫度變化造成的像面漂移。補償的方式有機械、機電和光學。機械補償會存在補償效果不佳，結構體積偏大等問題；機電補償需要通過電機來移動一組或多組鏡片來實現，會存在機構復雜等問題；光學被動無熱化補償效果好，是最理想的一種溫度補償方式，但傳統的光學被動無熱化鏡頭結構復雜，鏡頭的裝配結構長，體積大不方便攜帶。

技術實現要素：

本發明的目的是針對以上不足之處，提供了一種f110mm光學被動無熱化鏡頭，不僅結構簡單，而且便攜高效。

本發明的技術方案是，一種f110mm光學被動無熱化鏡頭，所述鏡頭的光學系統中沿光線從左向右入射方向依次設有正透鏡A、負透鏡B、正透鏡C和負透鏡D，所述正透鏡A與負透鏡B之間的空氣間隔為35mm，所述負透鏡B與正透鏡C之間的空氣間隔為24.7mm，所述正透鏡C與負透鏡D之間的空氣間隔為3.29mm，所述正透鏡A與負透鏡B之間設有AB隔圈，所述正透鏡C與負透鏡D之間設有CD隔圈。

進一步的，所述鏡頭的機械結構包括主鏡筒，所述正透鏡A安裝在主鏡筒的內前端，所述負透鏡B安裝在主鏡筒的內中后部，所述正透鏡C和負透鏡D安裝在主鏡筒的內后端，所述主鏡筒在正透鏡A與負透鏡B之間的筒身沿著正透鏡A往負透鏡B的方向開口逐漸變小。

進一步的，所述正透鏡A的前端經螺接入主鏡筒的第一壓圈進行固定，所述正透鏡A與負透鏡B之間設置有AB隔圈，所述AB隔圈的形狀與正透鏡A與負透鏡B之間的主鏡筒的筒身形狀相適應，所述主鏡筒的內部在負透鏡B的后端面上設置有第一定位臺階，所述主鏡筒的內部在負透鏡D的后端面上設置有第二定位臺階，所述負透鏡D的前端面經CD隔圈與正透鏡C相鄰，所述正透鏡C的前端面經螺接入主鏡筒的第二壓圈進行固定。

進一步的，所述AB隔圈與CD隔圈均為熱膨脹系數為8×10^-6/℃的隔圈材料，所述主鏡筒的材料為鋁合金，其膨脹系數為23×10^-6/℃。

進一步的，所述主鏡筒的后端面上圓周均布有若干個連接螺紋孔。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：該f110mm光學被動無熱化鏡頭的光學系統結構簡單，鏡頭結構裝配緊湊，體積小攜帶方便。

附圖說明

下面結合附圖對本發明專利進一步說明。

圖1為該發明實施例的光學系統示意圖；

圖2為該發明實施例的機械結構示意圖一；

圖3為該發明實施例的機械結構示意圖二。

圖中：

A-正透鏡A；B-負透鏡B；C-正透鏡C；D-負透鏡D；1-主鏡筒；2-第一壓圈；3-AB隔圈；4-第一定位臺階；5-第二定位臺階；6-CD隔圈；7-第二壓圈；8-連接螺紋孔；9-讓位槽。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進一步說明。

如圖1～3所示，一種f110mm光學被動無熱化鏡頭，所述鏡頭的光學系統中沿光線從左向右入射方向依次設有正透鏡A、負透鏡B、正透鏡C和負透鏡D，所述正透鏡A與負透鏡B之間的空氣間隔為35mm，所述負透鏡B與正透鏡C之間的空氣間隔為24.7mm，所述正透鏡C與負透鏡D之間的空氣間隔為3.29mm，所述正透鏡A與負透鏡B之間設有AB隔圈，所述正透鏡C與負透鏡D之間設有CD隔圈。

在本實施例中，所述鏡頭的機械結構包括主鏡筒1，所述正透鏡A安裝在主鏡筒的內前端，所述負透鏡B安裝在主鏡筒的內中后部，所述正透鏡C和負透鏡D安裝在主鏡筒的內后端，所述主鏡筒在正透鏡A與負透鏡B之間的筒身沿著正透鏡A往負透鏡B的方向開口逐漸變小。

在本實施例中，所述正透鏡A的前端經螺接入主鏡筒的第一壓圈2進行固定，所述正透鏡A與負透鏡B之間設置有AB隔圈3，所述AB隔圈的形狀與正透鏡A與負透鏡B之間的主鏡筒的筒身形狀相適應，所述主鏡筒的內部在負透鏡B的后端面上設置有第一定位臺階4，所述主鏡筒的內部在負透鏡D的后端面上設置有第二定位臺階5，所述負透鏡D的前端面經CD隔圈6與正透鏡C相鄰，所述正透鏡C的前端面經螺接入主鏡筒的第二壓圈7進行固定。

在本實施例中，在光學設計中合理分配光焦度，由于正透鏡A和負透鏡B的空氣間隔對無熱化效果影響較大，所述AB隔圈與CD隔圈均為熱膨脹系數為8×10^-6/℃的隔圈材料，所述主鏡筒的材料為鋁合金，其膨脹系數為23×10^-6/℃，通過材料配合及非球面校正像差，實現高低溫自適應的光學被動無熱化技術。

在本實施例中，所述主鏡筒的后端面上圓周均布有若干個連接螺紋孔8。

在本實施例中，所述主鏡筒的前端設有兩個讓位槽9。

在本實施例中，由上述鏡片構成的光學系統達到了如下的技術指標：

（1）工作波段：8μm-12μm；

（2）焦距：f′=110mm；

（3）探測器：長波紅外非制冷型640×512，20μm；

（4）視場角：6.66°×5.33°；

（5）相對孔徑D/ f′：1/1.2；

（6）光學體積：100mm×92mm×92mm（長×寬×高）。

以下表格的數據，將說明本發明實施例的光學參數。

表一：光學元件參數表

表二：非球面數據

非球面表達式為：

Z代表光軸方向的位置，r代表相對光軸的垂直方向上的高度，c代表曲率半徑，k代表圓錐系數，...代表非球面系數，曲率半徑是指每個表面的曲率半徑，間距是相鄰兩表面間的間距，舉例說明，S1、S2分別是正透鏡A遠離與鄰近負透鏡B的表面，S1的間距是指S1與S2表面之間的中心間距，其它依此類推。

在非球面數據中，E-n代表“”，例如8.87E-008代表。

在光學設計中，合理選取光學材料，通過材料配合消色差和消熱差，提高鏡頭光學成像性能，并降低系統成本；在光學設計中，采用非球面設計，校正系統像差，并實現光學結構簡單緊湊；在鏡頭結構設計中可以進行剛度計算，適當增加壁厚，提高固有頻率，提高鏡頭的抗振能力，保證系統的使用要求；在光學設計中，合理分配光焦度，匹配鋁合金鏡筒材料及低膨脹系數的隔圈材料，以補償溫度變化引起的像面漂移，實現溫度自適應的光學被動式無熱化特點，使紅外光學系統能夠在一個較大的溫度范圍內保持良好的成像質量；結構緊湊、具有在-40℃～+60℃溫度范圍內實現溫度自適應的光學被動式無熱化特點、高透過率、低成本。

上列較佳實施例，對本發明的目的、技術方案和優點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。