CN111399198A

CN111399198A - 一种双远心镜头

Info

Publication number: CN111399198A
Application number: CN202010289511.5A
Authority: CN
Inventors: 陈建伟
Original assignee: Guangdong OPT Machine Vision Co Ltd
Current assignee: Guangdong OPT Machine Vision Co Ltd
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2020-07-10

Abstract

本发明属于光学装置的技术领域，具体涉及一种双远心镜头，包括光学装置，所述光学装置由物方到像方依次设置具有正光焦度及双凸结构的第一透镜G1、具有负光焦度及弯月结构的第二透镜G2、具有正光焦度及双凸结构的第三透镜G3、具有负光焦度及双凹或者平凹结构的第四透镜G4、分光棱镜P、具有负光焦度及双凹结构的第五透镜G5、具有正光焦度及弯月结构的第六透镜G6、以及具有正光焦度及弯月或者平凸结构的第七透镜G7，所述第二透镜G2、所述第三透镜G3及所述第四透镜G4组成三胶合透镜U1。本发明能够校正高倍率远心镜头存在的色差，同时减小透镜的单个折射面承担的像差，有效降低光学装置的公差敏感度。

Description

一种双远心镜头

技术领域

本发明属于光学装置的技术领域，具体涉及一种双远心镜头。

背景技术

在机器视觉精密测量系统中，普通工业镜头存在物距变化会造成放大倍率的不同、有视差、畸变大等问题，难以满足高精度检测要求，而远心镜头可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会随物距的变化而变化，根据远心光路设计原理可分为物方远心和像方远心。

但是，目前市面上部分双远心镜头长度尺寸偏大，数值孔径偏小，而小数值孔径会导致远心镜头分辨率不高，现有的远心镜头已无法满足在保持较短系统总长的同时兼具高分辨率的要求；受限于设计难度和成本控制，目前市面上高分辨率的双远心镜头集中在低放大倍率上，一般在0.5倍以下；高放大倍率的双远心镜头的分辨率不高，已不能满足一些高放大倍率和高分辨率的应用要求。而提高高放大倍率的远心镜头的分辨率，不仅会增加设计难度，其公差敏感度也会提高。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种双远心镜头，能够校正高倍率远心镜头存在的色差，同时减小透镜的单个折射面承担的像差，有效降低光学装置的公差敏感度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双远心镜头，包括光学装置，所述光学装置由物方到像方依次设置具有正光焦度及双凸结构的第一透镜G1、具有负光焦度及弯月结构的第二透镜G2、具有正光焦度及双凸结构的第三透镜G3、具有负光焦度及双凹或者平凹结构的第四透镜G4、分光棱镜P、具有负光焦度及双凹结构的第五透镜G5、具有正光焦度及弯月结构的第六透镜G6、以及具有正光焦度及弯月或者平凸结构的第七透镜G7，所述第二透镜G2、所述第三透镜G3及所述第四透镜G4组成三胶合透镜U1。

作为本发明所述的一种双远心镜头的一种改进，所述第一透镜G1和所述三胶合透镜U1组成前透镜组Ga，所述前透镜组Ga的焦距为fGa，所述第五透镜G5、所述第六透镜G6及所述第七透镜G7组成后透镜组Gb，所述后透镜组Gb的焦距为fGb。

作为本发明所述的一种双远心镜头的一种改进，所述第一透镜G1的焦距为f1，所述第一透镜G1的焦距f1与所述前透镜组Ga的焦距fGa满足关系式：0.8<|f1/fGa|<1.8。

作为本发明所述的一种双远心镜头的一种改进，所述三胶合透镜U1的焦距为fu1，与所述前透镜组Ga的焦距fGa满足关系式：3<|fu1/fGa|<5。

作为本发明所述的一种双远心镜头的一种改进，所述第二透镜G2的折射率为n2，阿贝数为v2，其满足关系式：1.65<n2<1.75，50<v2<60；所述第三透镜G3的折射率为n3，阿贝数为v3，其满足关系式：1.48<n3<1.55，70<v3<85；所述第四透镜G4的折射率为n4，阿贝数为v4，其满足关系式：1.70<n4<1.80，45<v4<55。

作为本发明所述的一种双远心镜头的一种改进，所述第五透镜G5的焦距为f5，与所述后透镜组Gb的焦距fGb满足关系式：0.25<|f5/fGb|<0.5。

作为本发明所述的一种双远心镜头的一种改进，所述第六透镜G6的焦距为f6，与所述后透镜组Gb的焦距fGb满足关系式：0.5<|f6/fGb|<1.5。

作为本发明所述的一种双远心镜头的一种改进，所述第七透镜G7的焦距为f7，与所述后透镜组Gb的焦距fGb满足关系式：0.5<|f7/fGb|<1.5。

作为本发明所述的一种双远心镜头的一种改进，所述光学装置的光阑S位于所述第五透镜G5前面，所述分光棱镜P设置在所述第四透镜G4与所述光阑S之间，所述分光棱镜P用于导入同轴照明光源。

作为本发明所述的一种双远心镜头的一种改进，所述第一透镜G1的材料为低色散玻璃材料。

本发明的有益效果在于，本发明包括光学装置，所述光学装置由物方到像方依次设置具有正光焦度及双凸结构的第一透镜G1、具有负光焦度及弯月结构的第二透镜G2、具有正光焦度及双凸结构的第三透镜G3、具有负光焦度及双凹或者平凹结构的第四透镜、分光棱镜P、具有负光焦度及双凹结构的第五透镜G5、具有正光焦度及弯月结构的第六透镜G6、以及具有正光焦度及弯月或者平凸结构的第七透镜G7，所述第二透镜G2、所述第三透镜G3及所述第四透镜G4组成三胶合透镜U1。在该光学装置中，低色散的第一透镜以及三胶合透镜的利用有利于校正高倍率远心镜头存在的色差，同时三胶合透镜有利于减小透镜单个折射面承担的像差，可以有效降低光学装置的公差敏感度。并可以达到物方远心度小于0.1°，像方远心度小于0.2°；畸变小于0.1％；MTF在140lp/mm时大于0.3，符合高分辨率双远心镜头的要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的光学装置的光路图。

图3为本发明的光学装置的畸变图。

图4为本发明的光学装置的MTF图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图1～4对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

一种双远心镜头，包括光学装置，光学装置由物方到像方依次设置具有正光焦度及双凸结构的第一透镜G1、具有负光焦度及弯月结构的第二透镜G2、具有正光焦度及双凸结构的第三透镜G3、具有负光焦度及双凹或者平凹结构的第四透镜G4、分光棱镜P、具有负光焦度及双凹结构的第五透镜G5、具有正光焦度及弯月结构的第六透镜G6、以及具有正光焦度及弯月或者平凸结构的第七透镜G7，第二透镜G2、第三透镜G3及第四透镜G4组成三胶合透镜U1。

优选的，第一透镜G1和三胶合透镜U1组成前透镜组Ga，前透镜组Ga的焦距为fGa，第五透镜G5、第六透镜G6及第七透镜G7组成后透镜组Gb，后透镜组Gb的焦距为fGb。

优选的，第一透镜G1的焦距为f1，第一透镜G1的焦距f1与前透镜组Ga的焦距fGa满足关系式：0.8<|f1/fGa|<1.8。

优选的，三胶合透镜U1的焦距为fu1，与前透镜组Ga的焦距fGa满足关系式：3<|fu1/fGa|<5。

优选的，第二透镜G2的折射率为n2，阿贝数为v2，其满足关系式：1.65<n2<1.75，50<v2<60；第三透镜G3的折射率为n3，阿贝数为v3，其满足关系式：1.48<n3<1.55，70<v3<85；第四透镜G4的折射率为n4，阿贝数为v4，其满足关系式：1.70<n4<1.80，45<v4<55。

优选的，第五透镜G5的焦距为f5，与后透镜组Gb的焦距fGb满足关系式：0.25<|f5/fGb|<0.5。

优选的，第六透镜G6的焦距为f6，与后透镜组Gb的焦距fGb满足关系式：0.5<|f6/fGb|<1.5。

优选的，第七透镜G7的焦距为f7，与后透镜组Gb的焦距fGb满足关系式：0.5<|f7/fGb|<1.5。

优选的，光学装置的光阑S位于第五透镜G5前面，分光棱镜P设置在第四透镜G4与光阑S之间，分光棱镜P用于导入同轴照明光源。通过分光棱镜P导入同轴照明光源或其他成像系统。

优选的，第一透镜G1的材料为低色散玻璃材料。在该光学装置中，低色散的第一透镜以及三胶合透镜的利用有利于校正高倍率远心镜头存在的色差，同时三胶合透镜有利于减小透镜单个折射面承担的像差，可以有效降低光学装置的公差敏感度。

在本实例中，光学装置的数据如下：

在本实例中，fGa＝46.29mm，fGb＝52.88mm，f1＝60.65mm，fu1＝193.7mm，f5＝-18.92mm，f6＝54.2mm，f7＝48.59mm；可得

|f1/fGa|＝1.31，|fu1/fGa|＝4.18，|f5/fGb|＝0.36，

|f6/fGb|＝1.02，|f7/fGb|＝0.92。

满足关系式：

0.8<|f1/fGa|<1.8，3<|fu1/fGa|<5，0.25<|f5/fGb|<0.5，

0.5<|f6/fGb|<1.5，0.5<|f7/fGb|<1.5。

在本实例中，双远心镜头光学装置的工作距离为114mm，物像共轭距为255mm，半像高为5.5mm，有效光圈值为6.5，放大倍率为1倍。

根据本发明实施例的光学装置可以达到：物方远心度小于0.1°，像方远心度小于0.2°；畸变小于0.1％；MTF在140lp/mm时大于0.3，符合高分辨率双远心镜头的要求。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种双远心镜头，其特征在于：包括光学装置，所述光学装置由物方到像方依次设置具有正光焦度及双凸结构的第一透镜G1、具有负光焦度及弯月结构的第二透镜G2、具有正光焦度及双凸结构的第三透镜G3、具有负光焦度及双凹或者平凹结构的第四透镜G4、分光棱镜P、具有负光焦度及双凹结构的第五透镜G5、具有正光焦度及弯月结构的第六透镜G6、以及具有正光焦度及弯月或者平凸结构的第七透镜G7，所述第二透镜G2、所述第三透镜G3及所述第四透镜G4组成三胶合透镜U1。

2.如权利要求1所述的一种双远心镜头，其特征在于：所述第一透镜G1和所述三胶合透镜U1组成前透镜组Ga，所述前透镜组Ga的焦距为fGa，所述第五透镜G5、所述第六透镜G6及所述第七透镜G7组成后透镜组Gb，所述后透镜组Gb的焦距为fGb。

3.如权利要求2所述的一种双远心镜头，其特征在于：所述第一透镜G1的焦距为f1，所述第一透镜G1的焦距f1与所述前透镜组Ga的焦距fGa满足关系式：0.8<|f1/fGa|<1.8。

4.如权利要求2所述的一种双远心镜头，其特征在于：所述三胶合透镜U1的焦距为fu1，与所述前透镜组Ga的焦距fGa满足关系式：3<|fu1/fGa|<5。

5.如权利要求1所述的一种双远心镜头，其特征在于：所述第二透镜G2的折射率为n2，阿贝数为v2，其满足关系式：1.65<n2<1.75，50<v2<60；所述第三透镜G3的折射率为n3，阿贝数为v3，其满足关系式：1.48<n3<1.55，70<v3<85；所述第四透镜G4的折射率为n4，阿贝数为v4，其满足关系式：1.70<n4<1.80，45<v4<55。

6.如权利要求2所述的一种双远心镜头，其特征在于：所述第五透镜G5的焦距为f5，与所述后透镜组Gb的焦距fGb满足关系式：0.25<|f5/fGb|<0.5。

7.如权利要求2所述的一种双远心镜头，其特征在于：所述第六透镜G6的焦距为f6，与所述后透镜组Gb的焦距fGb满足关系式：0.5<|f6/fGb|<1.5。

8.如权利要求2所述的一种双远心镜头，其特征在于：所述第七透镜G7的焦距为f7，与所述后透镜组Gb的焦距fGb满足关系式：0.5<|f7/fGb|<1.5。

9.如权利要求1所述的一种双远心镜头，其特征在于：所述光学装置的光阑S位于所述第五透镜G5前面，所述分光棱镜P设置在所述第四透镜G4与所述光阑S之间，所述分光棱镜P用于导入同轴照明光源。

10.如权利要求1所述的一种双远心镜头，其特征在于：所述第一透镜G1的材料为低色散玻璃材料。