CN110716292A - 一种大靶面半组移动工业微距镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大靶面半组移动工业微距镜头，沿光轴从物方到像方依次布置有可沿光轴前后移动的第一透镜组、固定的第二透镜组和保护玻璃，所述第一透镜组中布置有随第一透镜组移动的可变光澜；第一透镜组沿光轴前后移动，使第一透镜组与第二透镜组之间的间距可调，实现连续变倍；连续变倍过程中可变光阑跟随第一透镜组移动。本发明提供的大靶面半组移动工业微距镜头可根据不同的使用场景选择不同的物距与放大倍率，并且最大成像圆直径大于29mm，可以匹配1.75英寸图像传感器。

Description

一种大靶面半组移动工业微距镜头

技术领域

本发明属于光学镜头领域，尤其是涉及一种大靶面半组移动工业微距镜头。

背景技术

微距镜头是一种用作微距摄影的特殊镜头，主要用于拍摄十分细微的物体。如公开号为CN105093504A的中国专利文献公开了一种用于附加在成像设备镜头前端的微距镜头。该微距镜头从物体侧到像面侧依次包括具有正屈光度的第一透镜单元、具有正屈光度的第二透镜单元及具有负屈光度的第三透镜单元。如公开号为CN102053348A的中国专利文献公开了一种微距镜头系统和包括该微距镜头系统的拾取装置，所述微距镜头系统按照从物方到像方的顺序包括具有正屈光力的第一透镜组；具有负屈光力的第二透镜组；具有正屈光力的第三透镜组；具有正屈光力的第四透镜组；具有负屈光力的第五透镜组，其中，在聚焦过程中，第一透镜组、第三透镜组和第五透镜组固定，第二透镜组和第四透镜组移动。

目前市场上的工业微距镜头有固定倍率与变倍率两种。固定倍率的工业微距镜头成像的像圆直径较大，可以匹配尺寸较大的图像传感器，观察的视野范围较大；但由于放大倍率固定，无法适应各种场景的需求。变倍率的工业微距镜头可以通过调整物距和放大倍率来适应不同的观察对象，但目前市场上的变倍率工业微距镜头成像的像圆直径较小，导致检测和观察的视野较小。

由此可见，亟待开发一种变倍率和较大成像圆直径的工业微距镜头。

发明内容

本发明公开了一种大靶面半组移动工业微距镜头，可根据不同的使用场景选择不同的物距与放大倍率，并且最大成像圆直径大于29mm，可以匹配1.75英寸图像传感器。

本发明所采取的技术方案为：

一种大靶面半组移动工业微距镜头，沿光轴从物方到像方依次布置有可沿光轴前后移动的第一透镜组、固定的第二透镜组和保护玻璃，所述第一透镜组中布置有随第一透镜组移动的可变光澜；第一透镜组沿光轴前后移动，使第一透镜组与第二透镜组之间的间距可调，实现连续变倍；连续变倍过程中可变光阑跟随第一透镜组移动。

所述第一透镜组与第二透镜组的焦距满足以下条件式：

0.1<|f1/f2|<0.5

0.5<|f1/f0|<1.5

2.0<|f2/f0|<5.0

其中f1代表第一透镜组的焦距，f2代表第二透镜组的焦距，f0代表整个镜头的焦距。

优选的，第一透镜组与第二透镜组的焦距满足以下条件式：

0.25<|f1/f2|≤0.28

0.8<|f1/f0|<1.1

2.5<|f2/f0|<4.3

其中f1代表第一透镜组的焦距，f2代表第二透镜组的焦距，f0代表整个镜头的焦距。

进一步的，所述第一透镜组包括：物面侧为凸面、像面侧为平面的第一透镜，物面侧为凸面、像面侧为凹面的第二透镜，物面侧为凸面、像面侧为凹面的第三透镜，物面侧为凹面、像面侧为凹面的第四透镜，物面侧为凸面、像面侧为凸面的第五透镜，物面侧为平面、像面侧为凸面的第六透镜，物面侧为凹面、像面侧为凸面的第七透镜；

所述第四透镜的凹面与第五透镜的凸面胶合构成第一胶合透镜，且第四透镜靠近物面一侧，所述第六透镜的凸面与第七透镜的凹面胶合构成第二胶合透镜，且第六透镜靠近物面一侧；

所述第二透镜组包括第八透镜和第九透镜，第八透镜靠近物面一侧；

所述第八透镜的物面侧为凹面、像面侧为凸面，所述第九透镜的物面侧为凹面、像面侧为凸面，所述第八透镜的凸面与第九透镜的凹面胶合构成第三胶合透镜。

所述可变光阑布置于第一透镜组的第三透镜和第四透镜之间，所述可变光澜的孔径大小可调。

所述保护玻璃置于第九透镜像侧后方。

进一步的，所述第一透镜的焦距值范围在40.0～80.0mm，第二透镜的焦距值范围在40.0～60.0mm，第三透镜的焦距值范围在-30.0～-20.0mm，第四透镜的焦距值范围在-5.0～-15.0mm，第五透镜的焦距值范围在10.0～20.0mm，第六透镜的焦距值范围在15.0～25.0mm，第七透镜的焦距值范围在-40.0～-20.0mm，第八透镜的焦距值范围在30.0～45.0mm，第九透镜的焦距值范围在-55.0～-45.0mm。

进一步优选的，所述第一透镜的焦距值范围在48.5～74.4mm，第二透镜的焦距值范围在46.3～58.7mm，第三透镜的焦距值范围在-25.3～-24.4mm，第四透镜的焦距值范围在-12.0～-11.5mm，第五透镜的焦距值范围在14.0～14.2mm，第六透镜的焦距值范围在19.4～20.5mm，第七透镜的焦距值范围在-31.5～-31.2mm，第八透镜的焦距值范围在39.5～40.0mm，第九透镜的焦距值范围在-50.3～-49.3mm。

自低倍到高倍的变倍过程中，第一透镜组与第二透镜组之间的距离减小，所述第一透镜组的像面侧到第二透镜组的物面侧之间的间距d1满足以下公式5.0mm≤d1≤60.0mm。

所述工业微距镜头的工作距离为80.0-250.0mm，放大倍率为0.2x-1.0x。

所述工业微距镜头的最大成像圆直径大于29mm，匹配1.75英寸图像传感器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

采用半组移动的方法，通过改变第一透镜组与第二透镜组之间的间距，可以实现0.2x-1.0x的变倍范围，工作距离覆盖80.0-250.0mm，可根据不同的使用场景选择不同的物距与放大倍率，设计最大的像圆直径达29.0mm，可以匹配1.75英寸图像传感器使用。不仅结构简单便于制作，降低了生产成本，而且成像质量优异。

附图说明

图1为实施例1中大靶面半组移动工业微距镜头的光学系统结构示意图；

图2为实施例1中大靶面半组移动工业微距镜头在放大倍率为0.25×时的MTF曲线图；

图3为实施例1中大靶面半组移动工业微距镜头在放大倍率为0.5×时的MTF曲线图；

图4实施例1中大靶面半组移动工业微距镜头在放大倍率为1×时的MTF曲线图；

图5为实施例2中大靶面半组移动工业微距镜头的光学系统结构示意图；

图6为实施例2中大靶面半组移动工业微距镜头在放大倍率为0.25×时的MTF曲线图；

图7为实施例2中大靶面半组移动工业微距镜头在放大倍率为0.5×时的MTF曲线图；

图8实施例2中大靶面半组移动工业微距镜头在放大倍率为1×时的MTF曲线图；

图9为实施例3中大靶面半组移动工业微距镜头的光学系统结构示意图；

图10为实施例3中大靶面半组移动工业微距镜头在放大倍率为0.25×时的MTF曲线图；

图11为实施例3中大靶面半组移动工业微距镜头在放大倍率为0.5×时的MTF曲线图；

图12实施例3中大靶面半组移动工业微距镜头在放大倍率为1×时的MTF曲线图。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1、图5和图9所示，实施例1-3提供的大靶面半组移动工业微距镜头，沿光轴从物方到像方依次布置有可沿光轴前后移动的第一透镜组1、固定的第二透镜组2和保护玻璃3，第一透镜组1中布置有随第一透镜组1移动的可变光澜14。第一透镜组1可以沿光轴前后移动，使第一透镜组1与第二透镜组2之间的间距可调，用于实现连续变倍功能。变倍过程中可变光阑14跟随第一透镜组移动，第二透镜组在光学系统中的相对位置不发生改变。

具体地，第一透镜组1包括：第一透镜11物面侧为凸面、像面侧为平面，第二透镜12物面侧为凸面、像面侧为凹面，第三透镜13物面侧为凸面、像面侧为凹面，第四透镜15物面侧为凹面、像面侧为凹面，第五透镜16物面侧为凸面、像面侧为凸面，第六透镜17物面侧为平面、像面侧为凸面，第七透镜18物面侧为凹面、像面侧为凸面；第一透镜组2包括：第八透镜21的物面侧为凹面、像面侧为凸面，所述第九透镜22的物面侧为凹面、像面侧为凸面。

在示例性实施方式中，第一透镜组与第二透镜组的焦距满足以下条件式：

0.25<|f1/f2|≤0.28

0.8<|f1/f0|<1.1

2.5<|f2/f0|<4.3

其中f1代表第一透镜组1的焦距，f2代表第二透镜组2的焦距，f0代表整个镜头的焦距。

在实施例1-3中，第一透镜11的焦距值范围在48.5～74.4mm，第二透镜12的焦距值范围在46.3～58.7mm，第三透镜12的焦距值范围在-25.3～-24.4mm，第四透镜15的焦距值范围在-12.0～-11.5mm，第五透镜16的焦距值范围在14.0～14.2mm，第六透镜17的焦距值范围在19.4～20.5mm，第七透镜18的焦距值范围在-31.5～-31.2mm，第八透镜21的焦距值范围在39.5～40.0mm，第九透镜22的焦距值范围在-50.3～-49.3mm。

下面参照附图进一步描述可适用于上述实施方式的大靶面半组移动工业微距镜头的具体实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例提供的大靶面半组移动工业微距镜头，沿光轴从物方到像方依次布置有可沿光轴前后移动的第一透镜组1、固定的第二透镜组2、保护玻璃3。本实施例的镜头光学数据如下表1所示，表1中面序号指的是沿光轴从物面到像面将第一透镜物面侧到保护玻璃像面侧每个表面依次标号，表1中还包括：每个表面曲率半径R、每片透镜厚度或相邻两个表面之间的间离d、每片透镜的折射率n、每片镜片的焦距f以及透镜组组合焦距。

表1实施例1提供的工业微距镜头的光学数据

在本实施例中，第一透镜组与第二透镜组的焦距满足以下条件式：

|f1/f2|＝0.28

0.85<|f1/f0|<1.10

2.56<|f2/f0|<3.94

其中f1代表第一透镜组1的焦距，f2代表第二透镜组2的焦距，f0代表整个镜头的焦距。第一透镜组1的第七透镜18像面侧到第二透镜组2的第八透镜21物面侧之间的间距d1满足以下公式5.8mm≤d1≤59.2mm，镜头的工作距离范围在85.0～238.9mm，本实施例提供的大靶面半组移动工业微距镜头在像面4上成像的最大像圆直径等于29.0mm。

选取三个代表性的放大倍率进行像质分析。本实施例不同放大倍率下的MTF曲线如图2-4所示，如图2所示，放大倍率为0.25×时140线对/毫米处MTF大于0.19。如图3所示，放大倍率为0.5×时140线对/毫米处MTF大于0.17。如图4所示，放大倍率为1×时140线对/毫米处MTF大于0.15。可见实施例1所给出的大靶面半组移动工业微距镜头具有较高的对比度，能够实现良好的成像品质。

实施例2

如图5所示，本实施例提供的大靶面半组移动工业微距镜头，沿光轴从物方到像方依次布置有可沿光轴前后移动的第一透镜组1、固定的第二透镜组2、保护玻璃3。本实施例的镜头光学数据如下表2所示，表2中面序号指的是沿光轴从物面到像面将第一透镜物面侧到保护玻璃像面侧每个表面依次标号，表2中还包括：每个表面曲率半径R、每片透镜厚度和相邻两个表面之间的间离d、每片透镜的折射率n、每片镜片的焦距f以及透镜组组合焦距。

表2实施例2提供的工业微距镜头的光学数据

在本实施例中，第一透镜组与第二透镜组的焦距满足以下条件式：

|f1/f2|＝0.26

0.87<|f1/f0|<1.10

3.38<|f2/f0|<4.25

其中f1代表第一透镜组1的焦距，f2代表第二透镜组2的焦距，f0代表整个镜头的焦距。第一透镜组1的第七透镜18像面侧到第二透镜组2的第八透镜21物面侧之间的间距d1满足以下公式5.0mm≤d1≤58.0mm，镜头的工作距离范围在90.0～244.9mm，大靶面半组移动工业微距镜头在像面4上成像的最大像圆直径等于29.0mm。

选取三个代表性的放大倍率进行像质分析。本实施例不同放大倍率下的MTF曲线如图6-8所示，如图6所示，放大倍率为0.25×时140线对/毫米处MTF大于0.26。如图7所示，放大倍率为0.5×时140线对/毫米处MTF大于0.24。如图8所示，放大倍率为1×时140线对/毫米处MTF大于0.18。可见实施例2所给出的一种大靶面半组移动工业微距镜头具有较高的对比度，能够实现良好的成像品质。

实施例3

如图9所示，本实施例提供的大靶面半组移动工业微距镜头，沿光轴从物方到像方依次布置有可沿光轴前后移动的第一透镜组1、固定的第二透镜组2、保护玻璃3。本实施例的镜头光学数据如下表3所示，表3中面序号指的是沿光轴从物面到像面将第一透镜物面侧到保护玻璃像面侧每个表面依次标号，表3中还包括：每个表面曲率半径R、每片透镜厚度和相邻两个表面之间的间离d、每片透镜的折射率n、每片镜片的焦距f以及透镜组组合焦距。

表3实施例3提供的工业微距镜头的光学数据

在本实施例中，第一透镜组与第二透镜组的焦距满足以下条件式：

|f1/f2|＝0.27

0.86<|f1/f0|<1.08

3.22<|f2/f0|<4.04

其中f1代表第一透镜组1的焦距，f2代表第二透镜组2的焦距，f0代表整个镜头的焦距。所述第一透镜组1的第七透镜18像面侧到第二透镜组2的第八透镜21物面侧之间的间距d1满足以下公式5.9mm≤d1≤59.0mm，镜头的工作距离范围在85.3～239.8mm，所述大靶面半组移动工业微距镜头在像面4上成像的最大像圆直径等于29.0mm。

选取三个代表性的放大倍率进行像质分析。本实施例不同放大倍率下的MTF曲线如图10-12所示，如图10所示，放大倍率为0.25×时140线对/毫米处MTF大于0.26。如图11所示，放大倍率为0.5×时140线对/毫米处MTF大于0.25。如图12所示，放大倍率为1×时140线对/毫米处MTF大于0.20。可见实施例3所给出的大靶面半组移动工业微距镜头具有较高的对比度，能够实现良好的成像品质。

以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大靶面半组移动工业微距镜头，其特征在于，沿光轴从物方到像方依次布置有可沿光轴前后移动的第一透镜组、固定的第二透镜组和保护玻璃，所述第一透镜组中布置有随第一透镜组移动的可变光澜；第一透镜组沿光轴前后移动，使第一透镜组与第二透镜组之间的间距可调，实现连续变倍；连续变倍过程中可变光阑跟随第一透镜组移动。

2.根据权利要求1所述的大靶面半组移动工业微距镜头，其特征在于，第一透镜组与第二透镜组的焦距满足以下条件式：

0.1<|f1/f2|<0.5

0.5<|f1/f0|<1.5

2.0<|f2/f0|<5.0

其中f1代表第一透镜组的焦距，f2代表第二透镜组的焦距，f0代表整个镜头的焦距。

3.根据权利要求1所述的大靶面半组移动工业微距镜头，其特征在于，第一透镜组与第二透镜组的焦距满足以下条件式：

0.25<|f1/f2|≤0.28

0.8<|f1/f0|<1.1

2.5<|f2/f0|<4.3

其中f1代表第一透镜组的焦距，f2代表第二透镜组的焦距，f0代表整个镜头的焦距。

4.根据权利要求1-3任一所述的大靶面半组移动工业微距镜头，其特征在于，所述第一透镜组包括：物面侧为凸面、像面侧为平面的第一透镜，物面侧为凸面、像面侧为凹面的第二透镜，物面侧为凸面、像面侧为凹面的第三透镜，物面侧为凹面、像面侧为凹面的第四透镜，物面侧为凸面、像面侧为凸面的第五透镜，物面侧为平面、像面侧为凸面的第六透镜，物面侧为凹面、像面侧为凸面的第七透镜；

所述第四透镜的凹面与第五透镜的凸面胶合构成第一胶合透镜，且第四透镜靠近物面一侧，所述第六透镜的凸面与第七透镜的凹面胶合构成第二胶合透镜，且第六透镜靠近物面一侧；

所述第二透镜组包括第八透镜和第九透镜，第八透镜靠近物面一侧；

所述第八透镜的物面侧为凹面、像面侧为凸面，所述第九透镜的物面侧为凹面、像面侧为凸面，所述第八透镜的凸面与第九透镜的凹面胶合构成第三胶合透镜。

5.根据权利要求4所述的大靶面半组移动工业微距镜头，其特征在于，所述可变光阑布置于第一透镜组的第三透镜和第四透镜之间，所述可变光澜的孔径大小可调。

6.根据权利要求4所述的大靶面半组移动工业微距镜头，其特征在于，所述第一透镜的焦距值范围在40.0～80.0mm，第二透镜的焦距值范围在40.0～60.0mm，第三透镜的焦距值范围在-30.0～-20.0mm，第四透镜的焦距值范围在-5.0～-15.0mm，第五透镜的焦距值范围在10.0～20.0mm，第六透镜的焦距值范围在15.0～25.0mm，第七透镜的焦距值范围在-40.0～-20.0mm，第八透镜的焦距值范围在30.0～45.0mm，第九透镜的焦距值范围在-55.0～-45.0mm。

7.根据权利要求4所述的大靶面半组移动工业微距镜头，其特征在于，所述第一透镜的焦距值范围在48.5～74.4mm，第二透镜的焦距值范围在46.3～58.7mm，第三透镜的焦距值范围在-25.3～-24.4mm，第四透镜的焦距值范围在-12.0～-11.5mm，第五透镜的焦距值范围在14.0～14.2mm，第六透镜的焦距值范围在19.4～20.5mm，第七透镜的焦距值范围在-31.5～-31.2mm，第八透镜的焦距值范围在39.5～40.0mm，第九透镜的焦距值范围在-50.3～-49.3mm。

8.根据权利要求1所述的大靶面半组移动工业微距镜头，其特征在于，所述第一透镜组的像面侧到第二透镜组的物面侧之间的间距d1满足以下公式5.0mm≤d1≤60.0mm。

9.根据权利要求1-8任一所述的大靶面半组移动工业微距镜头，其特征在于，所述工业微距镜头的工作距离为80.0～250.0mm，放大倍率为0.2x-1.0x。

10.根据权利要求1-8任一所述的大靶面半组移动工业微距镜头，其特征在于，所述工业微距镜头的最大成像圆直径大于29mm，匹配1.75英寸图像传感器。

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