CN111999853B - 一种f8mm低畸变工业镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焦距为8mm的低畸变工业镜头,包括沿光线入射方向依次设置的双凸正透镜L1、凸凹负透镜L2、双凹负透镜L3和双凸正透镜组成的第一胶合组、凸凹正透镜L5、光阑、双凸正透镜L6、凹凸负透镜L7、凹凸正透镜L8;该镜头通过合理分配光焦度、选择光阑的位置,在保证光线走向顺畅的情况下,压低了畸变,达到工业镜头对畸变的要求,并且全视场的像质一致清晰。同时选用重磷冕玻璃材料,使得系统在‑10℃~60℃的环境条件下不离焦。
Description
技术领域
本发明设计一种低畸变工业镜头,特别是一种8片全玻璃镜头。
背景技术
随着工业镜头在检测应用领域的使用越来越广范,市场上的镜头需求:高分辨率,低畸变,微距。该类镜头不仅结构复杂,而且无法在更近的物距上实现清晰成像,有边缘视场照度不够、像质不高的缺点,也无法满足工业用镜头低畸变的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尺寸小、解像高的8片式低畸变工业镜头,同时考虑摄像机的电路发热因素、低温使用等一些较极端环境,设计出能在-10℃~60℃内焦面不偏移的光学成像镜头。
为达到以上设计要求,本发明提供的技术方案如下:
一种低畸变工业镜头,包括
沿光轴从物侧至像侧依次排列的透镜L1、透镜L2、透镜L3、透镜L4、透镜L5、光阑、透镜L6、透镜L7及透镜L8;
所述透镜L1、透镜L4、透镜L5、透镜L6、透镜L8为正光焦度透镜;
所述透镜L2、透镜L3、透镜L7为负光焦度透镜;
所述透镜L3和透镜L4组成第一胶合组;
进一步地,所述透镜L5和透镜L6之间置一光阑,用来限制轴上光束通光孔径并有助于畸变的减少。
进一步地,所述镜头的焦距EFL与总长TTL满足关系式:0.25<EFL/TTL<0.4。
进一步地,所述镜头的焦距EFL与后焦BFL满足关系式:1.5<EFL/BFL<2,后焦留有较大的空间以利于结构的设计。
再进一步地,所述镜头在可见光442~680nm及近红外光850nm下都清晰成像,考虑到不同的使用条件,在设计阶段对可见及红外光下分别优化,在波段切换后进行重新对焦,就能达到清晰成像的效果。
更进一步地,所述镜头最佳工作物距距离在150mm,考虑到工业镜头属有限物距工作并且工作物距较短,因此本设计以150mm物距考虑,在该物距前后一段距离,也具有清晰的成像特点,满足不同的物距要求。
再进一步地,所述镜头在最佳工作物距前后,镜头畸变小于0.8%,可以满足停车管理、支付、工业、物流管理等领域的应用。
本发明所述低畸变工业镜头,其特点为:(1)合理的选配光焦度与光阑的位置,使得在畸变压小的情况下依然有很高的像质;(2)设计的工作物距为50mm~无穷远,考虑实际使用情况,最佳工作物距在150mm前后;(3)不进行拦光,使得中心视场和边缘视场的照度均匀,更符合工业镜头的要求;(4)可广泛应用于各类条码扫读、数据采集设备,将当代自动识别技术应用于产品溯源、仓储物流、连锁经营超市等各个领域。
附图说明
图1是本发明透镜组装图;
图2是本发明在常温20℃环境下的MTF曲线图
图3是本发明的畸变曲线图;
图4是本发明的照度曲线图;
图5是本发明在常温20℃环境下的离焦曲线图;
图6是本发明在低温-10℃环境下的离焦曲线图;
图7是本发明在高温60℃环境下的离焦曲线图;
图8是本发明重新调焦后在近红外的MTF曲线图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
参见图1,本发明包括沿光线入射方向依次设置的双凸正透镜L1、凸凹负透镜L2、双凹负透镜L3和双凸正透镜组成的第一胶合组、凸凹正透镜L5、光阑、双凸正透镜L6、凹凸负透镜L7、凹凸正透镜L8,在透镜L8的右侧设置有滤光片和成像面。
在实施例中,本发明镜头的焦距为8mm,镜头总长24mm,全视场角56°,最大像面φ=8.82mm。以下表1列出满足本发明各透镜的相关参数,包括曲率半径、厚度、材料的折射率以及阿贝数:
本发明最终的成像效果通过图2的MTF图来评价,各视场下的MTF曲线都平缓下降,并且一致性较好,代表了该镜头在全视场角内都具有较好的成像效果与分辨率。图3的畸变曲线表明该镜头的畸变控制较好,满足工业镜头的对畸变的高要求。图4的照度曲线可以看出即使在边缘视场,也能有很高的照度,达到全视场照度均匀的要求。由图5的离焦曲线可以看出,不同视场下的曲线很集中,离焦很小。再根据图6和图7高低温下的MTF曲线证实了本发明的镜头能在-10℃~60℃的温度变化内不离焦。
图8的近红外MTF曲线图,曲线平滑并且一致性好,可以用于需要近红外成像的情况下。
以上仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
2.根据权利要求1所述的工业镜头,其特征在于,所述凸凹正透镜L5和双凸正透镜L6之间设置一光阑。
3.根据权利要求1所述的工业镜头,其特征在于,所述镜头的焦距EFL与总长TTL满足关系式:0.25<EFL/TTL<0.4。
4.根据权利要求1所述的工业镜头,其特征在于,所述镜头的焦距EFL与后焦BFL满足关系式:1.5<EFL/BFL<2。
5.根据权利要求1所述的工业镜头,其特征在于,能在可见光442~680nm及近红外光850nm下都清晰成像。
6.根据权利要求1所述的工业镜头,其特征在于,所述镜头的最佳工作物距距离在150mm。
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