CN114326063B - 一种高倍率远心镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高倍率远心镜头，由从物方到像方依次设置的第一组透镜、光阑和第二组透镜组成；第一组透镜由具有正光焦度的、弯月或者平凸结构的第一透镜，具有正光焦度、双凸结构的第二透镜，具有负光焦度、双凹结构的第三透镜，具有正光焦度、双凸结构的第四透镜和具有正光焦度的第五透镜组成。第二透镜、第三透镜和第四透镜组成三胶合透镜；第二组透镜由具有负光焦度、双凹结构的第六透镜和具有正光焦度、弯月或者平凸结构的第七透镜组成。本发明提供的一种高倍率远心镜头，通过依次设置的第一组透镜、光阑和第二组透镜，可以获得一种拥有高放大倍率、高精度、物方数值孔径为0.18、最大可支持1.1英寸相机、可修正各种像差的远心镜头。
Description
技术领域
本发明涉及光学系统和器件设计技术领域，具体涉及一种高倍率远心镜头。
背景技术
在精密光学测量系统中，使用普通工业镜头会存在如下问题：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。而远心镜头可以降低甚至消除上述问题，它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，其原理优势使它很适合精密测量检测领域。
在进行高精度检测时需要检测设备所用的远心镜头具有比较高的放大倍率或者数值孔径。目前市面上高倍率远心镜头的数值孔径比较小，导致分辨率不高，同时此类远心镜头像面大小大多只支持2/3英寸及以下的相机，已不满足一些高放大倍率、高精度和大像面的应用要求。
如中国专利公开号为CN209992744U的专利申请提供了一种放大倍率可达6倍的远心镜头，但没给出数值孔径等信息；中国专利公开号为CN212623315U的专利申请提供了一种放大倍率可达8倍的远心镜头，但其工作F#为52，其对应的物方数值孔径仍偏小；中国专利公开号为CN110196487A的专利申请提供了一种物方数值孔径为0.18的物方远心镜头，但其像面大小只有11mm，而且镜片数量较多，结构较为复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高倍率远心镜头，可以拥有高放大倍率、高精度的特点，最大可支持1.1英寸相机，以克服现有技术的不足。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种高倍率远心镜头，由从物方到像方依次设置的第一组透镜、光阑和第二组透镜组成；
第一组透镜由依次设置的具有正光焦度的、弯月或者平凸结构的第一透镜，具有正光焦度、双凸结构的第二透镜，具有负光焦度、双凹结构的第三透镜，具有正光焦度、双凸结构的第四透镜和具有正光焦度的第五透镜组成，第二透镜、第三透镜和第四透镜组成三胶合透镜；
第二组透镜由依次设置的具有负光焦度、双凹结构的第六透镜和具有正光焦度、弯月或者平凸结构的第七透镜组成。
可选地，第一组透镜的组合焦距为fA，第二组透镜的组合焦距为fB，它们满足以下关系式：0<|fA/fB|<0.55。
可选地，第一透镜的焦距为f1，与第一组透镜的组合焦距fA满足以下关系式：0.8<|f1/fA|<1.8。
可选地，第一透镜为高折射率玻璃材质制成，且为倾向于弯向物面的结构。
可选地，第二透镜的焦距为f2，第四透镜的焦距为f4，它们满足以下关系式：0.5<|f2/f4|<1.5。
可选地，第二透镜的折射率为n2，阿贝数为v2，其满足关系式：1.45<n2<1.55，70<v2<85，第四透镜为冕牌玻璃材质制成。
可选地，第三透镜的焦距为f3，与第一组透镜的组合焦距fA满足以下关系式：0.33<|f3/fA|<0.93。
可选地，第五透镜的焦距为f5，与第一组透镜的组合焦距fA满足以下关系式：1.5<|f5/fA|<2.5；第五透镜为倾向于弯向光阑的结构。
可选地，第六透镜的焦距为f6，第七透镜的焦距为f7，它们满足以下关系式：0.2<|f6/f7|<0.5。
可选地，还包括棱镜，棱镜设置在第五透镜和光阑之间。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例提供的一种高倍率远心镜头，通过依次设置的第一组透镜、光阑和第二组透镜，可以获得一种拥有高放大倍率、高精度、物方数值孔径为0.18、最大可支持1.1英寸相机、可修正各种像差的远心镜头。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的一种高倍率远心镜头的结构图；
图2为本发明实施例提供的一种高倍率远心镜头的另一结构图；
图3为本发明实施例提供的一种高倍率远心镜头的像方MTF图。
图示说明：
G1、第一透镜；G2、第二透镜；G3、第三透镜；G4、第四透镜；G5、第五透镜；G6、第六透镜；G7、第七透镜；A、第一组透镜；B、第二组透镜；U1、三胶合透镜；S、光阑；P、棱镜。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图3所示。
如图1所示，本实施例提供的高倍率远心镜头包括从物方到像方依次设置的第一组透镜A、光阑S和第二组透镜B。
所述第一组透镜A由依次设置的具有正光焦度的、弯月或者平凸结构的第一透镜G1，具有正光焦度、双凸结构的第二透镜G2，具有负光焦度、双凹结构的第三透镜G3，具有正光焦度、双凸结构的第四透镜G4和具有正光焦度的第五透镜G5组成，所述第二透镜G2、所述第三透镜G3和所述第四透镜G4组成三胶合透镜U1；所述第二组透镜B由依次设置的具有负光焦度、双凹结构的第六透镜G6和具有正光焦度、弯月或者平凸结构的第七透镜G7组成。
可选地，所述第一组透镜A的组合焦距为fA，所述第二组透镜B的组合焦距为fB，它们满足以下关系式：0<|fA/fB|<0.55。
可选地，所述第一透镜G1的焦距为f1，与第一组透镜A的组合焦距fA满足以下关系式：0.8<|f1/fA|<1.8。
可选地，所述第一透镜G1为高折射率玻璃材质制成，使用高折射率材质可以减小透镜的曲率，从而减少高级像差，降低公差敏感度；同时第一透镜G1为倾向于弯向物面的结构，如此设置是为了减少球差等像差。
可选地，所述第二透镜G2的焦距为f2，所述第四透镜G4的焦距为f4，它们满足以下关系式：0.5<|f2/f4|<1.5。
可选地，所述第二透镜G2的折射率为n2，阿贝数为v2，其满足关系式：1.45<n2<1.55；70<v2<85；所述第四透镜G4为冕牌玻璃材质制成。
可选地，所述第三透镜G3的焦距为f3，与第一组透镜A的组合焦距fA满足以下关系式：0.33<|f3/fA|<0.93。
可选地，所述三胶合透镜U1具有较小的光焦度，光线接近平行的经过三胶合透镜U1，可以校正光学系统的高级色差。
可选地，所述第五透镜G5的焦距为f5，与第一组透镜A的组合焦距fA满足以下关系式：1.5<|f5/fA|<2.5。
可选地，第五透镜G5为倾向于弯向光阑S的结构，目的是为了减少像差。
可选地，所述第六透镜G6的焦距为f6，所述第七透镜G7的焦距为f7，它们满足以下关系式：0.2<|f6/f7|<0.5。
可选地，由第六透镜G6和第七透镜G7组成的第二组透镜B可以平衡第一组透镜A的剩余像差，分离的正负透镜组合可以校正场曲，合理调整第六透镜G6和第七透镜G7间隔，还可以实现像方远心，形成双远心光学系统。
请参阅图2和图3所示，在本申请的另一实施例中，高倍率远心镜头还包括棱镜P，棱镜P设置在第五透镜G5与光阑S之间，可以通过棱镜P导入同轴照明光源或其他成像系统。
| 表面 | 半径(mm) | 厚度(mm) | 折射率 | 阿贝数 |
| G1前表面 | -817.00 | 4.56 | 1.95 | - |
| G1后表面 | -54.36 | 0.10 | ||
| G2前表面 | 112.81 | 5.65 | 1.50 | 81.6 |
| G2、G3胶合面 | -51.57 | 2.00 | 1.85 | - |
| G3、G4胶合面 | 48.34 | 5.95 | 1.50 | 81.6 |
| G4后表面 | -91.42 | 2.48 | ||
| G5前表面 | 44.51 | 4.70 | 1.50 | - |
| G5后表面 | ∞ | 16.66 | ||
| 棱镜 | ∞ | 25.00 | 1.52 | 64.2 |
| ∞ | 3.00 | |||
| 光阑 | ∞ | 46.56 | ||
| G6前表面 | -20.49 | 2.62 | 1.60 | - |
| G6后表面 | 37.53 | 37.19 | ||
| G7前表面 | 35.84 | 3.01 | 1.70 | - |
| G7后表面 | 246.73 | 22.07 | ||
| 像面 | ∞ |
上述表格给出了本实施例中各个部件的一些参数。高远心镜头构成的光学系统的工作距离为68mm，物像共轭距为250mm，像面大小为18.4mm，物方数值孔径为0.18，放大倍率为4.0倍。第一组透镜A的组合焦距为fA＝44.95mm；第二组透镜B的组合焦距为fB＝2608.45mm；第一透镜G1的焦距为f1＝60.34mm；第二透镜G2的焦距为f2＝71.39mm；第三透镜G3的焦距为f3＝-28.80mm；第四透镜G4的焦距为f4＝63.96mm；第五透镜G5的焦距为f5＝88.75mm；第六透镜G6的焦距为f6＝-21.64mm；第七透镜G7的焦距为f7＝59.07mm。
它们满足以下关系式：
0<(|fA/fB|＝0.008)<0.55；0.8<(|f1/fA|＝1.34)<1.8；
0.5<(|f2/f4|＝1.12)<1.5；0.33<(|f3/fA|＝0.64)<0.93；
1.5<(|f5/fA|＝1.97)<2.5；0.2<(|f6/f7|＝0.37)<0.5。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种高倍率远心镜头，其特征在于，由从物方到像方依次设置的第一组透镜(A)、光阑(S)和第二组透镜(B)组成；
所述第一组透镜(A)由依次设置的具有正光焦度的、弯月或者平凸结构的第一透镜(G1)，具有正光焦度、双凸结构的第二透镜(G2)，具有负光焦度、双凹结构的第三透镜(G3)，具有正光焦度、双凸结构的第四透镜(G4)和具有正光焦度的第五透镜(G5)组成；所述第二透镜(G2)、所述第三透镜(G3)和所述第四透镜(G4)组成三胶合透镜(U1)；
所述第二组透镜(B)由依次设置的具有负光焦度、双凹结构的第六透镜(G6)和具有正光焦度、弯月或者平凸结构的第七透镜(G7)组成；
所述第一组透镜(A)的组合焦距为fA，所述第二组透镜(B)的组合焦距为fB，它们满足以下关系式：0<|fA/fB|<0.55。
2.根据权利要求1所述的高倍率远心镜头，其特征在于，所述第一透镜(G1)的焦距为f1，与所述第一组透镜(A)的组合焦距fA满足以下关系式：0.8<|f1/fA|<1.8。
3.根据权利要求2所述的高倍率远心镜头，其特征在于，所述第一透镜(G1)为高折射率玻璃材质制成，且为倾向于弯向物面的结构。
4.根据权利要求1所述的高倍率远心镜头，其特征在于，所述第二透镜(G2)的焦距为f2，所述第四透镜(G4)的焦距为f4，它们满足以下关系式：0.5<|f2/f4|<1.5。
5.根据权利要求4所述的高倍率远心镜头，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：1.45<n2<1.55；70<v2<85；所述第四透镜(G4)为冕牌玻璃材质制成。
6.根据权利要求1所述的高倍率远心镜头，其特征在于，所述第三透镜(G3)的焦距为f3，与所述第一组透镜(A)的组合焦距fA满足以下关系式：0.33<|f3/fA|<0.93。
7.根据权利要求1所述的高倍率远心镜头，其特征在于，所述第五透镜(G5)的焦距为f5，与所述第一组透镜(A)的组合焦距fA满足以下关系式：1.5<|f5/fA|<2.5；所述第五透镜(G5)为倾向于弯向所述光阑(S)的结构。
8.根据权利要求1所述的高倍率远心镜头，其特征在于，所述第六透镜(G6)的焦距为f6，所述第七透镜(G7)的焦距为f7，它们满足以下关系式：0.2<|f6/f7|<0.5。
9.根据权利要求1所述的高倍率远心镜头，其特征在于，还包括棱镜(P)，所述棱镜(P)设置在所述第五透镜(G5)和所述光阑(S)之间。
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