CN201096958Y - 具有温度补偿的扫描镜头 - Google Patents
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Abstract
一种具有温度补偿的扫描镜头，包括固定在镜筒中的补偿镜片组和普通镜片组，补偿镜片组由至少1片具有正光焦度的dn/dt＜－3的镜片组成；普通镜片组由3～4片具有负光焦度的dn/dt＞0或dn/dt＜0的普通光学材料的镜片组成；补偿镜片组和普通镜片组之间的光学系统φ＝φ1+φ2，必须满足的关系：φ1/φ2＜－2，温度升高时Δφ1+Δφ2＜0，温度降低时Δφ1+Δφ2＞0，式中φ为镜头光焦度，φ1为补偿镜片组光焦度，φ2为普通镜片组光焦度，Δφ1为补偿镜片组温度变化后光焦度变化量，Δφ2为普通镜片组温度变化后光焦度变化量。由于采用了温度补偿技术，使扫描镜头减小受温度影响而仍然保持应有的性能，可应用在广泛温度变化范围内，降低生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种摄像装置的镜头，尤其涉及一种具有温度补偿技术的扫描镜头。
背景技术
随着科技的发展，平板扫描仪、MFP等设备的需求量越来越大，应用越来越广泛，随着市场需求的发展，对设备的要求也不断在提高，已向着低成本、体积小、重量轻、高扫描质量的方向发展。针对这一发展趋势，很多厂家使用塑料机芯来替换以往常用的金属机芯，虽然极大的满足了成本低、体积小、重量轻的要求，但随之而来的其它一系列问题也产生了，在设备使用过程中，由于机芯是扫描部分的核心部件，它的温度会随着使用时间的加长而升高，因塑料的热膨胀系数较大，使感光器件(CCD)与镜头的最佳成像面距离变大，偏离了理想成像位置，导致设备的扫描质量下降。因此，如何在保证低成本、小体积的前提下使扫描镜头的扫描质量在温度变化的情况下能得到补偿，就显得尤为重要了。
发明内容
本实用新型的发明目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种实现温度补偿的使镜头扫描到的图像仍然保持应有性能的具有温度补偿的扫描镜头。
本实用新型的发明目的通过下列技术方案实现：
一种具有温度补偿技术的扫描镜头，包括固定在镜筒中的补偿镜片组和普通镜片组，补偿镜片组由至少1片镜片组成，普通镜片组由3～4片镜片组成，其特征在于：
a、所述的补偿镜片组采用的为镜片材料dn/dt＜-3，同时具有正光焦度；
b、所述的普通镜片组采用的为普通光学材料，其dn/dt＞0或dn/dt＜0，同时具有负光焦度；
c、所述的补偿镜片组和普通镜片组之间的光学系统φ＝φ1+φ2，必须满足以下关系：φ1/φ2＜-2，
温度升高时Δφ1+Δφ2＜0，
温度降低时Δφ1+Δφ2＞0，
式中：φ为镜头光焦度，
φ1为补偿镜片组光焦度，
φ2为普通镜片组光焦度，
Δφ1为补偿镜片组温度变化后光焦度变化量，
Δφ2为普通镜片组温度变化后光焦度变化量。
所述的补偿镜片组的折射率1.58＜Nd＜1.7，阿贝数Vd＞55。
所述的补偿镜片组为1片弯月型正透镜。
所述的普通镜片组依次为1片负透镜、1片或2片正透镜、1片负透镜。
所述的普通镜片组由全部玻璃镜片或玻璃镜片和塑料镜片组成。
与现有技术相比，本实用新型对镜头采用了温度补偿技术，使扫描镜头在温度变化的情况下，扫描到的图像减小受温度影响而仍然保持应有的性能，并且由于能在广泛温度范围内进行应用，生产成本降低。
附图说明
图1为本实用新型的光学结构示意图。
图2为本实用新型在20℃时42线对每毫米的调制传递函数理论模拟曲线图(考虑温度补偿)。
图3为本实用新型在20℃时42线对每毫米的调制传递函数理论模拟曲线图(不考虑温度补偿)。
图4为本实用新型在0℃时42线对每毫米的调制传递函数理论模拟曲线图(考虑温度补偿)。
图5为本实用新型在0℃时42线对每毫米的调制传递函数理论模拟曲线图(不考虑温度补偿)。
图6为本实用新型在40℃时42线对每毫米的调制传递函数理论模拟曲线图(考虑温度补偿)。
图7为本实用新型在40℃时42线对每毫米的调制传递函数理论模拟曲线图(不考虑温度补偿)。
图8为本实用新型在60℃时42线对每毫米的调制传递函数理论模拟曲线图(考虑温度补偿)。
图9为本实用新型在60℃时42线对每毫米的调制传递函数理论模拟曲线图(不考虑温度补偿)。
具体实施方式
以下将结合附图实施例对本实用新型再进行详细描述。
如图1所示，具有温度补偿的扫描镜头，其物方处于整个镜头的最左侧位置，像方处于整个镜头的最右侧位置，从物方到像方依次包括固定在镜筒中的补偿镜片组和普通镜片组。
补偿镜片组是具有正光焦度的1片弯月型正透镜的玻璃镜片1，且必须满足：dn/dt＜-3，其镜片的折射率Nd＝1.62，阿贝数Vd＝63.6，满足折射率1.58＜Nd＜1.7、阿贝数Vd＞55的要求。
普通镜片组是具有负光焦度的普通光学材料，通常其dn/dt＞0(如果在正透镜中使用dn/dt＜0的材料，效果更好)，普通镜片组由全部玻璃镜片组成，从左到右依次为1片负透镜2，2片正透镜3、4，1片负透镜5，按照不同的解像力要求，可以将中间2片正透镜合并为1片正透镜(即补偿镜片组为3片镜片组成)。本实施例采用的镜片是全部玻璃镜片，6为芯片保护玻璃，7为成像面。
本实施例镜头须满足下列条件：
(1)补偿镜片组采用的玻璃dn/dt＜-3、普通镜片组采用普通光学玻璃，它们的dn/dt＞0，具体数值如表1所示：
表1
| 材料 | dn/dt(-40～-20) | dn/dt(-20～0) | dn/dt(0～20) | dn/dt(20～40) | dn/dt(40～60) | dn/dt(60～80) | |
| 补偿组 | S-PHM52 | -3.6 | -3.6 | -3.6 | -3.6 | -3.6 | -3.7 |
| 普通组 | S-TIM25 | 2.6 | 2.7 | 2.8 | 2.9 | 3.1 | 3.3 |
| S-LAH65 | 4.2 | 4.4 | 4.5 | 4.7 | 4.8 | 5 | |
| S-LAH65 | 4.2 | 4.4 | 4.5 | 4.7 | 4.8 | 5 | |
| S-TIL27 | 3.1 | 3.2 | 3.2 | 3.3 | 3.3 | 3.3 |
注：以上系数是dlight(0.5837μm)的折射率变化系数。
(2)φ1＝0.057452＞0；φ2＝-0.02537＜0 φ1/φ2＝-2.79满足φ1/φ2＜-2
(3)0℃时候Δφ1+Δφ2＝1.3456*10-5＞0满足温度降低时Δφ1+Δφ2＞0
(4)40℃时候Δφ1+Δφ2＝-1.36583*10-5＜0满足温度升高时Δφ1+Δφ2＜0
(5)60℃时候Δφ1+Δφ2＝-2.813*10-5＜0满足温度升高时Δφ1+Δφ2＜0
式中：φ为镜头光焦度，
φ1为补偿镜片组光焦度，
φ2为普通镜片组光焦度，
Δφ1为补偿镜片组温度变化后光焦度变化量，
Δφ2为普通镜片组温度变化后光焦度变化量。
应用温度补偿技术的扫描镜头在不同温度情况下具有不同的设计数据：
表2
| 面序号 | 表面类型 | 曲率半径 | 中心厚度 | Nd/Vd | 通光直径 |
| OBJ | STANDARD | ∞ | 206.758315 | 216 | |
| 1′ | STANDARD | 6.510000 | 1.560000 | 1.62/63.6 | 6.36 |
| 2′ | STANDARD | 14.890000 | 0.465239 | 5.34 | |
| 3′ | STANDARD | -43.700000 | 0.820000 | 167/32.1 | 5.08 |
| 4′ | STANDARD | 10.751000 | 0.574584 | 4.26 | |
| STO | STANDARD | ∞ | 0.140521 | 3.9 | |
| 6′ | STANDARD | 10.495000 | 4.500000 | 1.80/46.6 | 4.42 |
| 7′ | STANDARD | ∞ | 0.084190 | 6.24 | |
| 8′ | STANDARD | -61.393000 | 2.810000 | 1.80/46.6 | 6.24 |
| 9′ | STANDARD | -12.912000 | 1.569622 | 7.36 | |
| 10′ | STANDARD | -4.939000 | 2.230000 | 1.58/41.5 | 7.5 |
| 11′ | STANDARD | -16.000000 | 11.491239 | 10.5 | |
| 12′ | STANDARD | ∞ | 0.700000 | 1.52/64.1 | 24.8 |
| 13′ | STANDARD | ∞ | 1.300000 | 25.28 | |
| IMA | STANDARD | ∞ | - | 26.78 |
其温度补偿作用(以20℃/0℃/40℃/60℃为例)见下面表格
注：假定机芯材料为PC，ds/dt＝67*10-6(ds/dt是指机芯材料随温度变化时的线膨胀数)
焦距、最佳焦平面随温度变化如表3所示：
表3
| 温度 | 焦距EFL | 镜头最佳焦平面位置及变化量Δ1 | 机芯引起的变化量Δ2 | 综合镜头与机芯变化后最佳像面偏离量Δ | |||
| 不考虑温度补偿 | 考虑温度补偿 | 不考虑温度补偿 | 考虑温度补偿 | 未考虑温度补偿 | 考虑温度补偿 | ||
| 20℃ | 22.4013 | 22.3986 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0℃ | 22.4036 | 22.3901 | 0.003 | -0.011 | -0.016 | 0.019 | 0.005 |
| 40℃ | 22.3991 | 22.4072 | -0.004 | 0.01 | 0.014 | 0.018 | 0.004 |
| 60℃ | 22.3971 | 22.4159 | -0.007 | 0.015 | 0.032 | 0.039 | 0.017 |
注：Δ＝|Δ1-Δ2|
图2～图9分别在20℃、0℃、40℃、60℃时42线对每毫米考虑补偿作用和未考虑补偿作用的调制传递函数曲线图。图2～3为常温下(20℃)调制传递函数曲线图。从图4～9可以看出，无论温度升高还是降低，考虑了温度补偿作用的镜头最佳焦平面与理想像面的偏离量要小于未考虑补偿作用的镜头(黑色粗箭头表示最佳焦平面)。
Claims (5)
1、一种具有温度补偿的扫描镜头，包括固定在镜筒中的补偿镜片组和普通镜片组，补偿镜片组由至少1片镜片组成，普通镜片组由3～4片镜片组成，其特征在于：
a、所述的补偿镜片组采用的为镜片材料dn/dt＜-3，同时具有正光焦度；
b、所述的普通镜片组采用的为普通光学材料，其dn/dt＞0或dn/dt＜0，同时具有负光焦度；
c、所述的补偿镜片组和普通镜片组之间的光学系统φ＝φ1+φ2，必须满足以下关系：φ1/φ2＜-2，
温度升高时Δφ1+Δφ2＜0，
温度降低时Δφ1+Δφ2＞0，
式中：φ为镜头光焦度，
φ1为补偿镜片组光焦度，
φ2为普通镜片组光焦度，
Δφ1为补偿镜片组温度变化后光焦度变化量，
Δφ2为普通镜片组温度变化后光焦度变化量。
2、根据权利要求1所述的具有温度补偿的扫描镜头，其特征在于所述的补偿镜片组的折射率1.58＜Nd＜1.7，阿贝数Vd＞55。
3、根据权利要求1或2所述的具有温度补偿的扫描镜头，其特征在于所述的补偿镜片组为1片弯月型正透镜。
4、根据权利要求1或2所述的具有温度补偿的扫描镜头，其特征在于所述的普通镜片组依次为1片负透镜、1片或2片正透镜、1片负透镜。
5、根据权利要求1所述的具有温度补偿的扫描镜头，其特征在于所述的普通镜片组由全部玻璃镜片或玻璃镜片和塑料镜片组成。
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2007
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