一种具有超长后焦距的高分辨率反远距镜头及其制作方法与流程

本发明涉及一种具有超长后焦距的高分辨率反远距镜头及其制作方法。

背景技术：

普通摄像镜头仅具有一般长度的后焦距，尤其是在焦距本身较长、分辨率要求较高的情况下，要求后焦距长度大于焦距长度具有一定的难度。当在特殊场合应用时，例如机械结构件相互干涉、光电信号需要多次转接成像、考虑人员与设备安全等因素要求后焦距较长时，普通摄像镜头是无法胜任的。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种具有超长后焦距的高分辨率反远距镜头及其制作方法，具有强烈的反远距结构特征，光学与结构后焦距均长于焦距本身，达到72mm以上，特别适用于要求光学、结构后焦距要求很长的场合；镜头分辨率高，对无穷远距离、近距离目标均能高清成像，适配于百万像素的高清相机。

为了解决上述技术问题，本发明的一种技术方案是：一种具有超长后焦距的高分辨率反远距镜头，包括沿光线入射方向依次设置的前组镜片、固定光阑和后组镜片，所述前组镜片为正光焦度的负月牙型透镜，所述后组镜片的光焦度为负，所述后组镜片包括第一双凸透镜、由负月牙型透镜和第二双凸透镜密接构成的胶合组。

进一步的，所述前组镜片与固定光阑之间的空气间隔为7.6mm，固定光阑和后组镜片之间的空气间隔为6.45mm。

进一步的，所述第一双凸透镜与胶合组之间的空气间隙为13.75mm。

进一步的，所述第一双凸透镜由H-FK61超低色散材料制成。

进一步的，还包括一裹住所有镜片的一体化设计的镜筒。

进一步的，所述镜筒内前端设置有用于螺旋压紧前组镜片的前压圈，所述前组镜片和第一双凸透镜之间依次设置有第一调整垫片和第一隔圈，所述第一双凸透镜与胶合组之间依次设置有第二隔圈和第二调整垫片，所述第一隔圈内侧壁同时作为镜头固定光阑。

进一步的，所述镜筒外表面喷砂氧黑处理，所述前压圈、第一、第二隔圈表面氧黑处理。

进一步的，所述前压圈、第一隔圈和第二隔圈内侧壁上均设置有若干条齿纹，该些齿纹涂覆有消光漆，利用镜筒内壁对杂散光辐射的散射和吸收，从而达到抑制杂散光的目的。

进一步的，所述镜筒为圆柱形，其后端外侧壁设置有作为安装接口的外螺纹。

为了解决上述技术问题，本发明的另一种技术方案是：一种具有超长后焦距的高分辨率反远距镜头的制作方法，按以下步骤进行：

（1）光学部件制作：包括沿光线入射方向依次设置的前组镜片、固定光阑和后组镜片，前组镜片为正光焦度的负月牙型透镜，后组镜片的光焦度为负，后组镜片包括第一双凸透镜、由负月牙型透镜和第二双凸透镜密接构成的胶合组；前组镜片与固定光阑之间的空气间隔为7.6mm，固定光阑和后组镜片之间的空气间隔为6.45mm；第一双凸透镜与胶合组之间的空气间隙为13.75mm；

（2）机械部件制作：包括一体化设计的圆柱形镜筒、依次布置在镜筒内的前压圈、第一调整垫片、第一隔圈、第二隔圈和第二调整垫片，第一隔圈内侧壁同时作为镜头固定光阑；镜筒外表面喷砂氧黑处理，前压圈、第一、第二隔圈表面氧黑处理，前压圈、第一隔圈和第二隔圈内侧壁上均设置有若干条齿纹，该些齿纹涂覆上消光漆，镜筒后端外侧壁设置有作为安装接口的外螺纹，镜筒前端内侧壁设置有螺接前压圈的内螺纹；

（3）组装：将前组镜片安装在前压圈和第一调整垫片之间，第一双凸透镜安装在第一隔圈和第二隔圈之间，胶合组安装在第二调整垫片后端，旋转前压圈压紧镜片。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种光学、结构后焦距均大于焦距本身的高分辨率反远距镜头，达到72mm以上，因此其适用场合非常宽泛，尤其是对后焦距要求很长的特殊情况，在适应性、安全性、广泛性等方面较普通镜头大大提高；选用ED（超低色散）光学材料，有效的降低了光学镜头二级光谱等像差，使镜头能在宽光谱范围内工作，且对无穷远目标、近距离目标都具有很强的探测识别能力。

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。

附图说明

图1为本发明实施例中光学部件的构造示意图。

图2为本发明实施例的构造示意图。

图3为本发明实施例的传递函数曲线图。

图中：1-前组透镜，2-前压圈，3-第一调整垫片，4-第一双凸透镜，5-第一隔圈，6-镜筒，7-第二隔圈，8-胶合组的负月牙型透镜，9-第二调整垫片，10-第二双凸透镜，11-光阑，12-成像靶面，L-光学后焦距、结构后焦距的距离。

具体实施方式

实施例一：如图1~3所示，一种具有超长后焦距的高分辨率反远距镜头，包括沿光线入射方向依次设置的前组镜片1、固定光阑11和后组镜片，所述前组镜片为正光焦度的负月牙型透镜，所述后组镜片的光焦度为负，所述后组镜片包括第一双凸透镜4、由负月牙型透镜8和第二双凸透镜10密接构成的胶合组。

本实施例中，所述前组镜片与固定光阑之间的空气间隔为7.6mm，固定光阑和后组镜片之间的空气间隔为6.45mm。

本实施例中，所述第一双凸透镜与胶合组之间的空气间隙为13.75mm。

本实施例中，在成像靶面12上即光学后焦距、结构后焦距的距离L为73mm。

本实施例中，所述第一双凸透镜由H-FK61超低色散材料制成。

本实施例中，还包括一裹住所有镜片的一体化设计的镜筒6。

本实施例中，所述镜筒6内前端设置有用于螺旋压紧前组镜片的前压圈2，所述前组镜片1和第一双凸透镜4之间依次设置有第一调整垫片3和第一隔圈5，所述第一双凸透镜4与胶合组之间依次设置有第二隔圈7和第二调整垫片9，所述第一隔圈内侧壁同时作为镜头固定光阑。调整垫片设计为通用件，减少加工种类，便于控制加工精度。

本实施例中，镜筒设计为直筒，前组镜片和后组镜片的透镜都安装在镜筒内，隔圈外径设计与镜筒内径一致，通过配合装配以及透镜自重自动对中，使各透镜光轴对中，保证镜头像质最优。

本实施例中，所述镜筒外表面喷砂氧黑处理，所述前压圈、第一、第二隔圈表面氧黑处理，使镜头整体美观协调。

本实施例中，所述前压圈、第一隔圈和第二隔圈内侧壁上均设置有若干条齿纹，该些齿纹涂覆有消光漆，利用镜筒内壁对杂散光辐射的散射和吸收，从而达到抑制杂散光的目的。

本实施例中，所述镜筒为圆柱形，其后端外侧壁设置有作为安装接口的外螺纹。

上述镜头达到如下技术指标：

1、焦距：f′=60mm；

2、光学后焦距、结构后焦距：不小于72mm；

3、相对孔径D/F=1/3.5；

4、适用光谱范围：400nm～700nm；

5、分辨率：与百万像素的高清晰度摄像机适配；

6、工作温度：-40℃ ~ +65℃范围内实现光学被动式无热化设计；

在光学设计时，在后组镜片中使用一片ED（超低色散）光学材料，首要原因在于：由于反远距结构固有的特点，光焦度分布为前负后正，后焦距要求越长，前组镜片对光线的发散作用越强烈，导致在后组镜片上轴上光线高度较大，使用ED光学材料能大幅度降低轴向像差尤其是二级光谱像差的影响。其次，在很多场合中，要求镜头能适应大范围的环境温度变化，不需要人为重新聚焦，即实现无热化设计。其中以光学被动式无热化设计难度最高，可靠性也最高，由于ED光学材料往往具有折射率温度系数为负的特点，考虑到反远距结构的特征，使用ED光学材料能降低无热化设计难度。

同时考虑到，镜头外边面的膨胀率、折射率温度系数应较小，以尽可能降低环境温度不均匀带来的影响，因此我们在后组镜片第一片采用ED光学材料，在外侧选用温度适应性更高的普通材料。

通过膜系优化设计，使镜头在400-700nm宽波段范围内有优于92%的透过率，提高探测能力，减弱杂散光影响，满足宽动态范围目标的探测需求。其光线传递函数曲线如图3所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。