CN116819730A

CN116819730A - 沙姆镜头及电子设备

Info

Publication number: CN116819730A
Application number: CN202310807182.2A
Authority: CN
Inventors: 刘子萌; 吴筱; 邵天兰; 丁有爽
Original assignee: Mech Mind Robotics Technologies Co Ltd
Current assignee: Mech Mind Robotics Technologies Co Ltd
Priority date: 2023-06-30
Filing date: 2023-06-30
Publication date: 2023-09-29
Anticipated expiration: 2043-06-30
Also published as: CN116819730B

Abstract

本公开属于光学技术领域，具体涉及一种沙姆镜头及电子设备。本公开提供的沙姆镜头，包括由物侧至像侧依次同轴排布多个透镜，通过将最靠近物侧的透镜的外直径小于最靠近像侧的透镜的外直径，形成前小后大的镜头光路架构，有效增大镜头的受光能力，为应用于高速测量提供了可能性；通过将最靠近物侧的透镜的入射面以及最靠近像侧的透镜的射出面均设置为凹面，使得在保证镜头整体外形尺寸的限制下，满足大视野和大靶面的成像。另外，通过对各片透镜的性能参数进行合理设置，使得该沙姆镜头光圈数优化到F1.2～F2.0，提高受光能力，视野FOV为200mm～550mm。

Description

沙姆镜头及电子设备

技术领域

本公开涉及光学技术领域，尤其涉及一种沙姆镜头及电子设备。

背景技术

沙姆镜头是一种利用沙姆定律成像的镜头，根据沙姆定律，当目标平面、镜头主面以及探测器平面三者延长线相交与一线，此时可以对整个倾斜目标视野范围清晰成像。

在一些实际应用场景中，拍摄的区域的面积较大，需要沙姆镜头具有较大的视野，并适配大靶面的相机芯片。但是，直接将沙姆镜头应用于相机时，由于沙姆镜头的光轴与相机芯片表面不再垂直，而使得芯片表面的盖板玻璃偏离镜头光轴，导致图像的清晰度下降。如何在大视野范围内清晰成像成为沙姆镜头的重要研究方面。

发明内容

本公开提供一种沙姆镜头及电子设备，以适配大靶面相机，具有大视野成像能力和高受光能力。

为了解决上述技术问题，本公开采用如下技术方案：

本公开的第一方面提供一种沙姆镜头，包括由物侧至像侧依次同轴排布多个透镜，最靠近物侧的透镜的外直径小于最靠近像侧的透镜的外直径；最靠近物侧的透镜的入射面为凹面；最靠近像侧的透镜的射出面为凹面。

与现有技术相比，本公开的第一方面提供的沙姆镜头具有如下优点：

本公开提供的沙姆镜头，包括由物侧至像侧依次同轴排布多个透镜，通过将最靠近物侧的透镜的外直径小于最靠近像侧的透镜的外直径，形成前小后大的镜头光路架构，有效增大镜头的受光能力，为应用于高速测量提供了可能性；通过将最靠近物侧的透镜的入射面以及最靠近像侧的透镜的射出面均设置为凹面，使得在保证镜头整体外形尺寸的限制下，满足大视野和大靶面的成像。另外，通过对各片透镜的性能参数进行合理设置，使得该沙姆镜头光圈数优化到F1.2～F2.0，提高受光能力，视野FOV为200mm～550mm。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，最靠近物侧的透镜的外直径D1与最靠近像侧的透镜的外直径D9之间满足0.3＜D1/D9＜0.8。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述沙姆镜头包括由物侧至像侧依次同轴排布的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜；其中，所述第一透镜为最靠近物侧的透镜；所述第九透镜为最靠近像侧的透镜。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述第一透镜为双凹透镜，所述第二透镜为双凸透镜，所述第三透镜为凸凹透镜，所述第四透镜为凸凹透镜，所述第五透镜为双凹透镜，所述第六透镜为双凸透镜，所述第七透镜为平凸透镜，所述第八透镜为凹凸透镜，所述第九透镜为凸凹透镜。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述沙姆镜头还包括设置于所述第四透镜和所述第五透镜之间的孔径光阑，所述第五透镜和所述第六透镜为胶合镜片。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述第四透镜的外直径D4与所述孔径光阑的直径Dfno之间满足1.1＜D4/Dfno＜1.7，所述的孔径光阑直径Dfno与所述第五透镜的外直径D5之间满足0.4＜Dfno/D5＜0.7。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述第一透镜和所述第二透镜沿轴向的空气间隔d1为5mm～7mm；所述第二透镜和所述第三透镜沿轴向的空气间隔d2为0mm～2mm；所述第三透镜和所述第四透镜沿轴向的空气间隔d3为0mm～2mm；所述第四透镜和所述孔径光阑沿轴向的间隔d4为1mm～3mm；所述孔径光阑和所述第五透镜沿轴向的间隔d5为9mm～11mm；所述第六透镜和所述第七透镜沿轴向的空气间隔d6为0mm～2mm；所述第七透镜和所述第八透镜沿轴向的空气间隔d7为0mm～2mm；所述第八透镜和所述第九透镜沿轴向的空气间隔d8为0mm～2mm。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述第一透镜入射面的曲率半径R11为-30mm～-40mm，射出面的曲率半径R12为30mm～40mm；所述第二透镜入射面的曲率半径R21为80mm～90mm，射出面的曲率半径R22为-30mm～-40mm；所述第三透镜入射面的曲率半径R31为10mm～20mm，射出面的曲率半径R32为55mm～65mm；所述第四透镜入射面的曲率半径R41为10mm～20mm，射出面的曲率半径R42为5mm～15mm；所述第五透镜入射面的曲率半径R51为-5mm～-15mm，射出面的曲率半径R52为40mm～50mm；所述第六透镜入射面的曲率半径R61为40mm～50mm，射出面的曲率半径R62为-15mm～-25mm；所述第七透镜入射面的曲率半径R71为无穷大，射出面的曲率半径R72为-35mm～-45mm；所述第八透镜入射面的曲率半径R81为-405mm～-415mm，射出面的曲率半径R82为-40mm～-50mm；所述第九透镜入射面的曲率半径R91为20mm～30mm，射出面的曲率半径R92为70mm～80mm。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述第一透镜的中心厚度CT1为1mm～4mm；所述第二透镜的中心厚度CT2为2mm～5mm；所述第三透镜的中心厚度CT3为2mm～5mm；所述第四透镜的中心厚度CT4为1mm～4mm；所述第五透镜的中心厚度CT5为1mm～4mm；所述第六透镜的中心厚度CT6为6mm～9mm；所述第七透镜的中心厚度CT7为4mm～7mm；所述第八透镜的中心厚度CT8为4mm～7mm；所述第九透镜的中心厚度CT9为4mm～7mm。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述第一透镜的焦距f1为-20mm～-30mm；所述第二透镜的焦距f2为30mm～40mm；所述第三透镜的焦距f3为25mm～35mm；所述第四透镜的焦距f4为-50mm～-60mm；所述第五透镜的焦距f5为-10mm～-20mm；所述第六透镜的焦距f6为20mm～30mm；所述第七透镜的焦距f7为50mm～60mm；所述第八透镜的焦距f8为60mm～70mm；所述第九透镜的焦距f9为40mm～50mm。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述第一透镜的折射率N1为1.6～1.7，阿贝数V1为30～35；所述第二透镜的折射率N2为1.7～1.8，阿贝数V2为45～50；所述第三透镜的折射率N3为1.7～1.8，阿贝数V3为35～40；所述第四透镜的折射率N4为1.8～1.9，阿贝数V4为45～50；所述第五透镜的折射率N5为1.8～1.9，阿贝数V5为25～30；所述第六透镜的折射率N6为1.6～1.7，阿贝数V6为55～60；所述第七透镜的折射率N7为1.7～1.8，阿贝数V7为50～55；所述第八透镜的折射率N8为1.7～1.8，阿贝数V8为50～55；所述第九透镜的折射率N9为1.8～1.9，阿贝数V9为45～50。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述第一透镜的外直径D1为20mm～24mm，所述第二透镜的外直径D2为20mm～24mm；所述第三透镜的外直径D3为18mm～22mm；所述第四透镜的外直径D4为14mm～18mm；所述第五透镜的外直径D5为20mm～24mm；所述第六透镜的外直径D6为23mm～27mm；所述第七透镜的外直径D7为30mm～34mm；所述第八透镜的外直径D8为33mm～37mm；所述第九透镜的外直径D9为33mm～37mm。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述沙姆镜头的焦距f为17mm～50mm；所述沙姆镜头的光圈数为F1.2～F2.0；所述沙姆镜头的视野FOV为200mm～550mm；所述沙姆镜头的工作距离WD为230mm～580mm；所述沙姆镜头的工作波段WL为390nm～480nm；所述沙姆镜头各视场MTF@60lp/mm大于0.48。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述沙姆镜头的视野FOV与所述沙姆镜头的工作距离WD之间满足0.3＜FOV/WD＜2.5。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述沙姆镜头的光圈数为F1.7～F1.9。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述第一透镜组的焦距f10与所述沙姆镜头的焦距f之间满足0.3＜f10/f＜2.4；所述第二透镜组的焦距f20与所述沙姆镜头的焦距f之间满足0.2＜|f20/f|＜2.1；所述第三透镜组的焦距f30与所述沙姆镜头的焦距f之间满足0.1＜f30/f＜1.8。

作为本公开上述沙姆镜头的一种改进，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜以及所述第四透镜形成第一透镜组，所述第一透镜组的焦距f10为20mm～40mm；所述第五透镜和所述第六透镜形成第二透镜组，所述第二透镜组的焦距f20为-15mm～-35mm；所述第七透镜、所述第八透镜以及所述第九透镜形成第三透镜组，所述第三透镜组的焦距f30为10mm～30mm；所述第一透镜组与所述第二透镜组的轴向间距d12为9mm～15m；所述第二透镜组与所述第三透镜组的轴向间距d23为0mm～3mm。

本公开的第二方面提供一种电子设备，包括图像传感器以及第一方面所述的沙姆镜头，所述沙姆镜头用于将目标成像在所述图像传感器上；所述图像传感器的靶面尺寸IMG为16mm～25mm。

作为本公开上述电子设备的一种改进，所述图像传感器的靶面尺寸IMG为20mm～25mm。

作为本公开上述电子设备的一种改进，所述图像传感器的靶面尺寸IMG与所述沙姆镜头的视野FOV之间满足0.02＜IMG/FOV＜0.15。

作为本公开上述电子设备的一种改进，所述电子设备为相机。

本公开的第二方面提供的电子设备，由于其包括第一方面所述的沙姆镜头，因此本公开的第二方面提供的电子设备也具有与第一方面所述的沙姆镜头的相同的优点。

除了上面所描述的本公开解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本公开提供的沙姆镜头及打印机所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本公开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公开的一部分实施例，这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念，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。

图1为沙姆定律原理图；

图2为本公开实施例提供的沙姆镜头的结构示意图；

图3为本公开实施例提供的沙姆镜头的光路图；

图4为本公开实施例提供的沙姆镜头的MTF曲线图。

具体实施方式

沙姆镜头是一种利用沙姆定律成像的镜头。结合图1，根据沙姆定律，当目标平面、镜头主面以及探测器平面三者延长线相交与一线，此时可以对整个倾斜目标视野范围清晰成像，光路的角度需要满足以下关系式。其中，α是目标平面与镜头光轴的夹角，β是探测器平面与镜头光轴的夹角，f′为镜头的焦距，l是光轴上D点的物距，l'是光轴上D点的像距，l'/l为镜头的放大倍率。

在一些实际应用场景中，测量区域的面积较大，需要沙姆镜头具有较大的视野，并适配大靶面的相机芯片。但是，直接将沙姆镜头应用于相机时，镜头光轴与相机芯片表面不再垂直。芯片表面的盖板玻璃与芯片表面平行时，盖板玻璃与镜头光轴不再垂直而偏轴，对成像系统造成球差、彗差和像散，使图像边缘的清晰度不够。如何在大视野范围全画幅清晰成像，为沙姆镜头应用于快速检测领域提供可能，成为沙姆镜头的重要研究方面。

有鉴于此，本公开实施例提供一种沙姆镜头，该沙姆镜头具有大视场、大靶面和受光能力强的特性，其全画幅各处的MTF均达到相机奈频要求，全画幅清晰成像，为沙姆镜头应用于速度要求高、视野尺寸大的测量应用提供可能性。

下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。

图2为本公开实施例提供的沙姆镜头的结构示意图。

结合图2，本公开实施例的沙姆镜头包括由物侧至像侧依次同轴排布多个透镜，最靠近物侧的透镜的外直径小于最靠近像侧的透镜的外直径；如此，使得沙姆镜头形成前小后大的光路架构，有效增大了镜头的受光能力，为应用于高速测量提供了可能性。

在其中一些实施例中，最靠近物侧的透镜的外直径D1与最靠近像侧的透镜的外直径D9之间满足0.3＜D1/D9＜0.8。

并且，本公开实施例的沙姆镜头，其最靠近物侧的透镜的入射面为凹面；最靠近像侧的透镜的射出面为凹面，使得在保证镜头整体外形尺寸的限制下，满足大视野和大靶面的成像。

本公开实施例的沙姆镜头形成前小后大的光路架构，使得镜头的前口径较小，利于保证镜头的小尺寸和小体积；通过将最靠近物侧的透镜的入射面设置为凹面，可以收进大范围、大角度内的光线，提高镜头的视野范围；通过将最靠近像侧的透镜的射出面设置为凹面，以将光线发散射出，成像在后面大靶面的图像传感器上，大靶面的图像传感器可以提供更大的像素，从而为沙姆镜头应用于精密识别提供可能性。

本公开实施例的沙姆镜头包括由物侧至像侧依次同轴排布的第一透镜组1、第二透镜组2以及第三透镜组3，其中，第一透镜组1、第二透镜组2以及第三透镜组3分别由至少一片透镜构成，可以包含双分离透镜和胶合透镜。可以全部是球面透镜，也可以全部是非球面透镜，还可以由球面透镜和非球面透镜共同构成。

本公开实施例的沙姆镜头，其透镜材质可以是无色光学玻璃或者光学塑料。光学塑料在大量生产时成本低，易加工非球面、重量轻。光学玻璃具有稳定的机械性质与热性质，并且通过不同折射率和阿贝数的组合可以消除色差，提升成像质量。工业机器人应用环境多样，沙姆镜头的透镜需要满足较高的环境温度稳定性。

其中，第一透镜组1中最靠近物侧的透镜外直径小于第三透镜组3中最靠近像侧的透镜外直径；第一透镜组1中最靠近物侧的透镜的入射面为凹面，第三透镜组3中最靠近像侧的透镜的射出面为凹面。

在本公开实施例中，沙姆镜头的参数如表1所示。

表1沙姆镜头的参数

焦距f(mm)	光圈数	视野FOV(mm)	靶面尺寸IMG(mm)
				17～50	F1.2～F2.0	200～550	16～25

上述表1介绍了沙姆镜头的整体性能参数，分解到三个透镜组的性能参数如表2所示。其中，表2中的轴向间距指的是沿光轴方向的间距。

表2沙姆镜头各透镜组的参数

透镜组名称	焦距(mm)	与下个透镜组的轴向间距(mm)
			第一透镜组1	20～40	9～15
第二透镜组2	-15～-35	0～3
			第三透镜组3	10～30	—

其中，两个透镜组之间的轴向间距，指的是相邻两个透镜组中最靠近的两个透镜沿光轴方向的轴向间隔。第一透镜组1和第二透镜组2之间的轴向间距d12为10mm～13mm，可以理解为，第一透镜组1中最靠近第二透镜组2的透镜的射出面中心，与第二透镜组2中最靠近第一透镜组1的透镜的入射面中心，沿光轴方向的间隔为9mm～15mm。结合下面关于各个透镜的介绍，第一透镜组1和第二透镜组2之间的轴向间距d12，指的是第四透镜G4的射出面中心和第五透镜G5的入射面中心沿光轴方向的间距。

第二透镜组2和第三透镜组3之间的轴向间距d23为0mm～3mm，可以理解为，第二透镜组2中最靠近第三透镜组3的透镜的射出面中心，与第三透镜组3中最靠近第二透镜组2的透镜的入射面中心，沿光轴方向的间隔为0mm～3mm。结合下面关于各个透镜的介绍，第二透镜组2和第三透镜组3之间的轴向间距d23，指的是第六透镜G6的射出面中心和第七透镜G7的入射面中心沿光轴方向的间距。

在其中一些可能的实现方式中，第一透镜组的焦距f10与沙姆镜头的焦距f之间满足0.3＜f10/f＜2.4；第二透镜组的焦距f20与沙姆镜头的焦距f之间满足0.2＜|f20/f|＜2.1；第三透镜组的焦距f30与沙姆镜头的焦距f之间满足0.1＜f30/f＜1.8。

以上对本公开实施例沙姆镜头的整体性能进行描述，下面通过实施例进一步介绍各透镜的性能参数。

在一些实现方式中，结合图2，沙姆镜头包括由物侧至像侧依次同轴排布的第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3、第四透镜G4、第五透镜G5、第六透镜G6、第七透镜G7、第八透镜G8以及第九透镜G9；其中，第一透镜G1为最靠近物侧的透镜；第九透镜G9为最靠近像侧的透镜。如此，第一透镜G1的外直径D1小于第九透镜G9的外直径D2，第一透镜G1的入射面以及第九透镜G9的射出面分别为凹面。

在此需要说明说的是，光线从物侧穿过沙姆镜头射向像侧，各透镜朝向物侧的一面为入射面，各透镜朝向像侧的一面为射出面。

在一些实施例中，第一透镜G1为双凹透镜，第二透镜G2为双凸透镜，第三透镜G3为凸凹透镜，第四透镜G4为凸凹透镜，第五透镜G5为双凹透镜，第六透镜G6为双凸透镜，第七透镜G7为平凸透镜，第八透镜G8为凹凸透镜，第九透镜G9为凸凹透镜。

继续参照图2，本公开实施例的沙姆镜头还包括设置于第四透镜G4和第五透镜G5之间的孔径光阑10，第五透镜G5和第六透镜G6为胶合镜片。孔径光阑10前的第四透镜G4的射出面为凹面，第五透镜G5的入射面为凹面，这两个凹面均使得光线发散而具有较大的折射角，容易造成像散和场曲，特别是边缘区域，影响成像质量。而本公开实施例利用孔径光阑10后的胶合镜片，优化两个凹面以及大孔径光阑带来的大折射角度，利用第六透镜G6的凸面对光线进行汇聚，从而减小沙姆光路中芯片盖板玻璃的倾斜设置所造成的像散、场曲等，提高成像的清晰度。

第四透镜的外直径D4与孔径光阑的直径Dfno之间满足1.1＜D4/Dfno＜1.7，的孔径光阑直径Dfno与第五透镜的外直径D5之间满足0.4＜Dfno/D5＜0.7。

本公开实施例的沙姆镜头的工作波段WL为390nm～480nm，属于低波段，需要对色散进行重点处理。通过设置胶合镜片以相互抵消由透镜本身属性造成的色差，可以使镜头更好的在短波段中应用。

第一透镜和第二透镜沿轴向的空气间隔d1为5mm～7mm；第二透镜和第三透镜沿轴向的空气间隔d2为0mm～2mm；第三透镜和第四透镜沿轴向的空气间隔d3为0mm～2mm；第四透镜和孔径光阑沿轴向的间隔d4为1mm～3mm；孔径光阑和第五透镜沿轴向的间隔d5为9mm～11mm；第六透镜和第七透镜沿轴向的空气间隔d6为0mm～2mm；第七透镜和第八透镜沿轴向的空气间隔d7为0mm～2mm；第八透镜和第九透镜沿轴向的空气间隔d8为0mm～2mm。在本公开实施例中，轴向指的是沿光轴方向。

第一透镜入射面的曲率半径R11为-30mm～-40mm，射出面的曲率半径R12为30mm～40mm；第二透镜入射面的曲率半径R21为80mm～90mm，射出面的曲率半径R22为-30mm～-40mm；第三透镜入射面的曲率半径R31为10mm～20mm，射出面的曲率半径R32为55mm～65mm；第四透镜入射面的曲率半径R41为10mm～20mm，射出面的曲率半径R42为5mm～15mm；第五透镜入射面的曲率半径R51为-5mm～-15mm，射出面的曲率半径R52为40mm～50mm；第六透镜入射面的曲率半径R61为40mm～50mm，射出面的曲率半径R62为-15mm～-25mm；第七透镜入射面的曲率半径R71为无穷大，也就是说，第七透镜G7的入射面为平面；第七透镜G7射出面的曲率半径R72为-35mm～-45mm；第八透镜入射面的曲率半径R81为-405mm～-415mm，射出面的曲率半径R82为-40mm～-50mm；第九透镜入射面的曲率半径R91为20mm～30mm，射出面的曲率半径R92为70mm～80mm。

第一透镜的中心厚度CT1为1mm～4mm；第二透镜的中心厚度CT2为2mm～5mm；第三透镜的中心厚度CT3为2mm～5mm；第四透镜的中心厚度CT4为1mm～4mm；第五透镜的中心厚度CT5为1mm～4mm；第六透镜的中心厚度CT6为6mm～9mm；第七透镜的中心厚度CT7为4mm～7mm；第八透镜的中心厚度CT8为4mm～7mm；第九透镜的中心厚度CT9为4mm～7mm。在本公开实施例中，中心厚度指的是透镜的中心沿光轴方向的厚度。

第一透镜的焦距f1为-20mm～-30mm；第二透镜的焦距f2为30mm～40mm；第三透镜的焦距f3为25mm～35mm；第四透镜的焦距f4为-50mm～-60mm；第五透镜的焦距f5为-10mm～-20mm；第六透镜的焦距f6为20mm～30mm；第七透镜的焦距f7为50mm～60mm；第八透镜的焦距f8为60mm～70mm；第九透镜的焦距f9为40mm～50mm。

第一透镜的折射率N1为1.6～1.7，阿贝数V1为30～35；第二透镜的折射率N2为1.7～1.8，阿贝数V2为45～50；第三透镜的折射率N3为1.7～1.8，阿贝数V3为35～40；第四透镜的折射率N4为1.8～1.9，阿贝数V4为45～50；第五透镜的折射率N5为1.8～1.9，阿贝数V5为25～30；第六透镜的折射率N6为1.6～1.7，阿贝数V6为55～60；第七透镜的折射率N7为1.7～1.8，阿贝数V7为50～55；第八透镜的折射率N8为1.7～1.8，阿贝数V8为50～55；第九透镜的折射率N9为1.8～1.9，阿贝数V9为45～50。本公开实施例通过对各个透镜的折射率和阿贝数进行限定，从而限定各个透镜的材料特性。

第一透镜的外直径D1为20mm～24mm，第二透镜的外直径D2为20mm～24mm；第三透镜的外直径D3为18mm～22mm；第四透镜的外直径D4为14mm～18mm；第五透镜的外直径D5为20mm～24mm；第六透镜的外直径D6为23mm～27mm；第七透镜的外直径D7为30mm～34mm；第八透镜的外直径D8为33mm～37mm；第九透镜的外直径D9为33mm～37mm。

本实施例中各片透镜的参数，可以利用光学设计软件或者通过光线追踪算法等计算得出，但本公开对设计工具、设计过程不做限定。

本公开实施例通过对九片透镜的曲率半径、中心厚度、空气间隔、焦距、折射率以及阿贝数分别进行限定，实现沙姆镜头的焦距f为17mm～50mm；沙姆镜头的光圈数为F1.2～F2.0，相对于现有的光圈数F4，本公开实施例的沙姆镜头光圈数较小，光圈孔径较大，能够收纳更多的光线，利于提高应用于相机时的测量速度。沙姆镜头的视野FOV为200mm～550mm；沙姆镜头的工作距离WD为230mm～580mm；沙姆镜头的工作波段WL为390nm～480nm。

在一些实施例中，沙姆镜头的光圈数为F1.7～F1.9。

在一些实施例中，沙姆镜头的视野FOV与沙姆镜头的工作距离WD之间满足0.3＜FOV/WD＜2.5。

本公开实施例提供的沙姆镜头适配的图像传感器的靶面尺寸IMG为16mm～25mm。在一些实施例中，适配的图像传感器的靶面尺寸IMG为20mm～25mm。相机的奈奎斯特频率(Nyquist frequency)是60lp/mm。

图3为本公开实施例提供的沙姆镜头的光路图；图4为本公开实施例提供的沙姆镜头的MTF曲线图。

结合图3，本公开沙姆镜头100的视野FOV为200mm～550mm，适配于靶面尺寸IMG为16mm～25mm的图像传感器200。沙姆镜头的工作距离WD为230mm～580mm。由图3可以看出，在保证镜头光路尺寸和体积的前提下，能够对与工作距离相当的视野实现全画幅清晰成像。

在一些实施例中，图像传感器的靶面尺寸IMG与沙姆镜头的视野FOV之间满足0.02＜IMG/FOV＜0.15。

结合图4，横坐标为空间频率，单位为线对/毫米(lp/mm)，纵坐标为对比度，值域为0-1，实线和虚线表示不同视场下MTF的子午和弧矢分量，其中，实线表示子午方向的对比度分量，子午方向垂直于光轴方向；虚线表示弧矢方向的对比度分量，弧矢方向沿光轴方向。两条曲线的纵坐标数值越大、两条曲线越靠近表示成像清晰度越高。如图4所示，各视场MTF设计值在空间频率60lp/mm处对比度大于0.48，能够满足相机的奈奎斯特频率要求。并且，相对于现有技术中MTF@60lp/mm的对比度为0.3来说，本公开的沙姆镜头在60lp/mm对比度更高，成像更加清晰。

由此，本公开实施例的沙姆镜头，具有高受光能力，能够对大视野目标清晰成像，且能有效利用大靶面相机以提升分辨率。

本公开实施例还提供一种电子设备，其包括图像传感器以及如上的沙姆镜头，沙姆镜头用于将目标成像在图像传感器上。

在一些实施例中，本公开实施例的电子设备为相机。相机可以是单目相机、双目相机或者3D相机等。

线激光轮廓测量技术，是一种利用激光光源发射线激光并照射到待测目标表面，3D相机通过获得目标表面反射回来的激光，确定目标表面轮廓的技术，具有精度高、速度快、稳定性高等优点。检测速度作为线激光轮廓测量产品的重要性能之一，主要受到相机芯片速度和镜头受光能力的影响。

本公开沙姆镜头线激光轮廓测量技术时，沙姆镜头的光圈数优化到F1.2～F2.0，镜头的受光能力强，达芯片的光能量就越多，达到相同曝光量所需的时间越短，利于提高检测速度；并且，本公开实施例的沙姆镜头视野范围大且全画幅清晰成像，适配的相机的芯片的靶面尺寸大，有利于单位时间进光量的提升，使得芯片感光速度得到提升，进一步提高检测速度。

本实施例提供的沙姆镜头的结构、功能和效果与上述实施例相同，具体可以参照上述实施例，在此不再进行赘述。

在以上描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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公开各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种沙姆镜头，其特征在于，所述沙姆镜头包括由物侧至像侧依次同轴排布多个透镜，最靠近物侧的透镜的外直径小于最靠近像侧的透镜的外直径；

最靠近物侧的透镜的入射面为凹面；最靠近像侧的透镜的射出面为凹面。

2.根据权利要求1所述的沙姆镜头，其特征在于，最靠近物侧的透镜的外直径D1与最靠近像侧的透镜的外直径D9之间满足0.3＜D1/D9＜0.8。

3.根据权利要求2所述的沙姆镜头，其特征在于，所述沙姆镜头包括由物侧至像侧依次同轴排布的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜以及第九透镜；其中，所述第一透镜为最靠近物侧的透镜；所述第九透镜为最靠近像侧的透镜。

4.根据权利要求3所述的沙姆镜头，其特征在于，所述第一透镜为双凹透镜，所述第二透镜为双凸透镜，所述第三透镜为凸凹透镜，所述第四透镜为凸凹透镜，所述第五透镜为双凹透镜，所述第六透镜为双凸透镜，所述第七透镜为平凸透镜，所述第八透镜为凹凸透镜，所述第九透镜为凸凹透镜。

5.根据权利要求4所述的沙姆镜头，其特征在于，所述沙姆镜头还包括设置于所述第四透镜和所述第五透镜之间的孔径光阑，所述第五透镜和所述第六透镜为胶合镜片。

6.根据权利要求5所述的沙姆镜头，其特征在于，所述第四透镜的外直径D4与所述孔径光阑的直径Dfno之间满足1.1＜D4/Dfno＜1.7，所述的孔径光阑直径Dfno与所述第五透镜的外直径D5之间满足0.4＜Dfno/D5＜0.7。

7.根据权利要求1-6任一项所述的沙姆镜头，其特征在于，所述沙姆镜头的焦距f为17mm～50mm；所述沙姆镜头的光圈数为F1.2～F2.0；所述沙姆镜头的视野FOV为200mm～550mm；所述沙姆镜头的工作距离WD为230mm～580mm；所述沙姆镜头的工作波段WL为390nm～480nm；所述沙姆镜头各视场MTF@60lp/mm大于0.48。

8.根据权利要求1-6任一项所述的沙姆镜头，其特征在于，所述沙姆镜头的光圈数为F1.7～F1.9。

9.根据权利要求3-6任一项所述的沙姆镜头，其特征在于，所述第一透镜组的焦距f10与所述沙姆镜头的焦距f之间满足0.3＜f10/f＜2.4；

所述第二透镜组的焦距f20与所述沙姆镜头的焦距f之间满足0.2＜|f20/f|＜2.1；

所述第三透镜组的焦距f30与所述沙姆镜头的焦距f之间满足0.1＜f30/f＜1.8。

10.一种电子设备，其特征在于，包括图像传感器以及权利要求1-9任一项所述的沙姆镜头，所述沙姆镜头用于将目标成像在所述图像传感器上；所述图像传感器的靶面尺寸IMG为16mm～25mm。