CN208689252U

CN208689252U - 物方和像方双远心的可调节成像镜头

Info

Publication number: CN208689252U
Application number: CN201821444715.6U
Authority: CN
Inventors: 诸益炜; 尚洁阳; 盛亚茗
Original assignee: Jiaxing Zhongrun Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Jiaxing Zhongrun Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2018-09-04
Filing date: 2018-09-04
Publication date: 2019-04-02
Anticipated expiration: 2028-09-04

Abstract

一种物方和像方双远心的可调节成像镜头，从物面侧到像面侧依次包括：具有正光焦度的第一镜片群、可拆卸折返棱镜、光阑、具有负光焦度的第二镜片群，其中第一镜片群包括至少一枚具有负光焦度胶合面朝向物方的第四胶合透镜，第二镜片群包括至少一枚具有正光焦度胶合面朝向物方的第九胶合透镜。本实用新型具有具有远心度高、8M高分辨率；同时本镜头的棱镜模块可以拆除，实现了一套光学系统，同轴光源\非同轴光源两种工作模式的优点。

Description

物方和像方双远心的可调节成像镜头

技术领域

本实用新型涉及的是一种光学系统领域的技术，具体是一种可以摘除棱镜的两用物方和像方双远心的可调节成像镜头。

背景技术

远心镜头主要是为纠正传统工业镜头视差而设计，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会变化，一般主要分为物方远心和像方远心两种。物方远心光路的特点是物方主光线平行于光轴主光线的会聚中心位于物方无限远，可以消除物方由于调焦不准确带来的读数误差。像方远心光路的特点是像方主光线平行于光轴主光线的会聚中心位于像方无限远，可以消除像方调焦不准引入的测量误差。双远心镜头则是指既满足物方远心光路特点又满足像方远心光路特点的成像系统，它包含了两种远心光路共同的优势，因此设计难度更大。

实用新型内容

本实用新型针对现有远心镜头在物方、像方的远心度无法同时满足高水准，且像素分辨率较低的同时，因为同轴光源的引入需要再光学系统中加入棱镜模块的缺陷和不足，提出一种物方和像方双远心的可调节成像镜头，具有具有远心度高、8M高分辨率；同时本镜头的棱镜模块可以拆除，实现了一套光学系统，同轴光源\非同轴光源两种工作模式的优点。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型从物面侧到像面侧依次包括：具有正光焦度的第一镜片群、可拆卸折返棱镜、光阑、具有负光焦度的第二镜片群，其中第一镜片群包括至少一枚具有负光焦度胶合面朝向物方的第四胶合透镜，第二镜片群包括至少一枚具有正光焦度胶合面朝向物方的第九胶合透镜。

所述的第一镜片群包括：用于调节第一镜片群光焦度的具有正光焦度的第一透镜和具有负光焦度的第二透镜、用于增加镜头的物方远心度的具有正光焦度胶合面朝向物方的第三胶合透镜、用于控制镜头的慧差和球差的具有负光焦度胶合面朝向物方的第四胶合透镜、具有正光焦度的第五透镜。

所述的第二镜片群包括：用于控制镜头场曲的具有负光焦度胶合面朝向物方的第六胶合透镜、用于调节第二镜片群的光焦度与控制慧差的具有负光焦度的第七透镜和具有负光焦度的第八透镜、用于增加镜头的像方远心度的具有正光焦度胶合面朝向物方的第九胶合透镜。

所述的折返棱镜可以拆除，从而使光学系统的光源从同轴光源变为非同轴光源。棱镜拆除后，仅需调整第二镜片群内各镜片的相对位置即可满足重新聚焦成像，同时不改变镜头的分辨率及远心度。

所述的第一镜片群、第二镜片群与镜头整体焦距比值的绝对值依次满足(0.2,0.4)、(3,4)。

所述的第二镜片群内第六胶合透镜、第七透镜、第八透镜、第九胶合透镜的焦距绝对值范围依次为(130,150)、(10,20)、(5,20)、(15,25)。合理的焦距配比可以增加镜头的远心程度。

所述的可调节成像镜头的最周边视场的主光线与像面的入射角度α<5°，此入射角保证了周边视场的光亮比，使得镜头成像画面亮度更均匀，周边无暗角。

所述的可调节成像镜头的物方远心程度和像方远心程度满足：θs1<0.1°以及θsi<0.1°，其中：θs1为入射到第一透镜前表面的主光线与光轴的夹角、θsi为从第十三透镜后表面出射的主光线与光轴的夹角，当夹角小于1°时即为远心镜头，本实用新型的物方远心度和像方远心度均可以满足一般远心镜头的标准并具备极高的远心度水平。

所述的第四胶合透镜的材料与焦距同时满足：0.8<Nd41/Nd42<1、30<|Vd41-Vd42|<40、0.9<|(f41/f4)-(f42/f4)|<1.1，其中：Nd41、Nd42分别为第四胶合透镜前、后两镜片关于d光(587.56nm)的折射率；Vd41、Vd42为分别为第四胶合透镜前、后两镜片关于d光(587.56nm)的阿贝数；f41为第四胶合透镜前镜片的焦距；f42为第四胶合透镜后镜片的焦距；f4为第四胶合透镜的整体焦距，上述结构设计能够有效降低镜头的慧差和球差。

所述的远心工业镜头的整体光学后焦与第一透镜群的焦距比值的绝对值满足(0.15,0.4)，此时的镜头在折返棱镜摘除后，仍有足够的空间可以实现重新聚焦成像。

本实用新型通过拆除所述可拆卸折返棱镜，使光学系统的光源从同轴光源变为非同轴光源，进一步调整第二镜片群内各镜片以重新聚焦成像，同时不改变镜头的分辨率及远心度。

技术效果

与现有技术相比，本实用新型镜头具有高达8M像素的成像能力，能够清晰成像；且本实用新型的远心镜头同时满足物方、像方双远心，且物方远心度和像方远心度均可以满足一般远心镜头的标准。本实用新型采用可拆除的折返棱镜，使光学系统的光源从同轴光源变为非同轴光源。棱镜拆除后，仅需调整第二镜片群内各镜片的相对位置即可满足重新聚焦成像，同时基本不改变镜头的分辨率及远心度。本镜头针对435nm～656nm波长范围内的光线均能清晰优异成像，无明显紫边与色散，像质清晰明亮。并且该镜头保证了周边视场的光亮比，使得镜头成像画面亮度更均匀，周边无暗角。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例1关于d光(587.56nm)的球差、场曲、畸变图；

图3为实施例2的结构示意图；

图4为实施例2关于d光(587.56nm)的球差、场曲、畸变图；

图中：第一至第二镜片群G1、G2、可拆卸折返棱镜P、光阑S、像面IMG、第一至第九透镜L1～L9，第一至第二十五表面S1～S25。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例沿光线入射方向从物面侧到像面侧依次包括：具有正光焦度的第一镜片群G1、可拆卸折返棱镜P、光阑S、具有负光焦度的第二镜片群G2、像面IMG。

所述的第一镜片群G1包括：具有正光焦度的第一透镜L1、具有负光焦度的第二透镜L2、具有正光焦度胶合面朝向物方的第三胶合透镜L3、具有负光焦度胶合面朝向物方的第四胶合透镜L4、具有正光焦度的第五透镜L5。

所述的第二镜片群G2包括：具有负光焦度胶合面朝向物方的第六胶合透镜L6、具有负光焦度的第七透镜L7、具有负光焦度的第八透镜L8、具有正光焦度胶合面朝向物方的第九胶合透镜L9。

具体地，本实施例镜头，有效焦距为240mm，物像距离为280mm。

本实施例的镜头结构参数具体如下:

所述的第一镜片群、第二镜片群与镜头整体焦距比值的绝对值依次为0.23、3.25。

所述的第二镜片群内第六胶合透镜、第七透镜、第八透镜、第九胶合透镜的焦距绝对值依次为135.9、12.3、10.6、17.4。合理的焦距配比可以增加镜头的远心程度。

本实施例镜头的最周边视场的主光线与像面的入射角度α＝3°，此入射角保证了周边视场的光亮比，使得镜头成像画面亮度更均匀，周边无暗角。

本实施例镜头满足：θs1＝0.08°且θsi＝0.07°，其中：θs1为入射到第一透镜前表面的主光线与光轴的夹角、θsi为从第十三透镜后表面出射的主光线与光轴的夹角。

上述两式分别确定了远心镜头的物方远心程度和像方远心程度，当夹角小于1°时即为远心镜头，本实用新型的物方远心度和像方远心度均可以满足一般远心镜头的标准并具备极高的远心度水平。

所述的第四胶合透镜的材料与焦距同时满足：Nd41/Nd42＝0.86、|Vd41-Vd42|＝36.9、|(f41/f4)-(f42/f4)|＝0.98，其中：Nd41、Nd42分别为第四胶合透镜前、后两镜片关于d光(587.56nm)的折射率；Vd41、Vd42为分别为第四胶合透镜前、后两镜片关于d光(587.56nm)的阿贝数；f41为第四胶合透镜前镜片的焦距；f42为第四胶合透镜后镜片的焦距；f4为第四胶合透镜的整体焦距。通过上述限制有效降低镜头的慧差和球差。

本实施例镜头的整体光学后焦与第一透镜群的焦距比值的绝对值为0.35，此时的镜头在棱镜摘除后，仍有足够的空间可以实现重新聚焦成像。

如图2所示，本实施例光学畸变DIST远小于1％。任何倍率下均能保证镜头成像均匀，增加了成像结果的精密性和可测性，满足工业镜头的需求。

实施例2

如图3所示，为本实施例结构示意图。与实施例1相比，本实施例中拆除了实施例1中的折返棱镜，从而使光学系统的光源从同轴光源变为非同轴光源。棱镜拆除后，整个光学系统所有的镜片参数均保持不变，调整第二镜片群内各镜片关于光轴方向的位置即可满足重新聚焦成像，同时基本不改变镜头的分辨率及远心度。同时本实施例镜头整体长度缩短，可以适用于小型的工业镜头领域。

具体地，本实施例镜头，有效焦距为250mm，物像距离为244mm。

本实施例的镜头结构参数具体如下:

所述的第一镜片群、第二镜片群与镜头整体焦距比值的绝对值依次为0.23、3.78。

本实施例镜头的最周边视场的主光线与像面的入射角度α＝4°，此入射角保证了周边视场的光亮比，使得镜头成像画面亮度更均匀，周边无暗角。

本实施例镜头满足：θs1＝0.09°且θsi＝0.1°，其中：θs1为入射到第一透镜前表面的主光线与光轴的夹角、θsi为从第十三透镜后表面出射的主光线与光轴的夹角。

如图4所示，本实施例光学畸变DIST远小于1％。任何倍率下均能保证镜头成像均匀，增加了成像结果的精密性和可测性，满足工业镜头的需求。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本实用新型原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本实用新型的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本实用新型之约束。

Claims

1.一种物方和像方双远心的可调节成像镜头，其特征在于，从物面侧到像面侧依次包括：具有正光焦度的第一镜片群、可拆卸折返棱镜、光阑、具有负光焦度的第二镜片群，其中第一镜片群包括至少一枚具有负光焦度胶合面朝向物方的第四胶合透镜，第二镜片群包括至少一枚具有正光焦度胶合面朝向物方的第九胶合透镜。

2.根据权利要求1所述的可调节成像镜头，其特征是，所述的第一镜片群包括：用于调节第一镜片群光焦度的具有正光焦度的第一透镜和具有负光焦度的第二透镜、用于增加镜头的物方远心度的具有正光焦度胶合面朝向物方的第三胶合透镜、用于控制镜头的慧差和球差的具有负光焦度胶合面朝向物方的第四胶合透镜、具有正光焦度的第五透镜。

3.根据权利要求1所述的可调节成像镜头，其特征是，所述的第二镜片群包括：用于控制镜头场曲的具有负光焦度胶合面朝向物方的第六胶合透镜、用于调节第二镜片群的光焦度与控制慧差的具有负光焦度的第七透镜和具有负光焦度的第八透镜、用于增加镜头的像方远心度的具有正光焦度胶合面朝向物方的第九胶合透镜。

4.根据权利要求1～3中任一所述的可调节成像镜头，其特征是，所述的第一镜片群、第二镜片群与镜头整体焦距比值的绝对值依次满足(0.2,0.4)、(3,4)。

5.根据权利要求1所述的可调节成像镜头，其特征是，所述的第二镜片群内第六胶合透镜、第七透镜、第八透镜、第九胶合透镜的焦距绝对值范围依次为(130,150)、(10,20)、(5,20)、(15,25)。

6.根据权利要求1所述的可调节成像镜头，其特征是，所述的可调节成像镜头的最周边视场的主光线与像面的入射角度α<5°。

7.根据权利要求1所述的可调节成像镜头，其特征是，所述的可调节成像镜头的物方远心程度和像方远心程度满足：θs1<0.1°以及θsi<0.1°，其中：θs1为入射到第一透镜前表面的主光线与光轴的夹角、θsi为从第十三透镜后表面出射的主光线与光轴的夹角，当夹角小于1°时即为远心镜头。

8.根据权利要求1或2所述的可调节成像镜头，其特征是，所述的第四胶合透镜的材料与焦距同时满足：0.8<Nd41/Nd42<1、30<|Vd41-Vd42|<40、0.9<|(f41/f4)-(f42/f4)|<1.1，其中：Nd41、Nd42分别为第四胶合透镜前、后两镜片关于d光(587.56nm)的折射率，Vd41、Vd42为分别为第四胶合透镜前、后两镜片关于d光(587.56nm)的阿贝数，f41为第四胶合透镜前镜片的焦距，f42为第四胶合透镜后镜片的焦距，f4为第四胶合透镜的整体焦距。

9.根据权利要求1所述的可调节成像镜头，其特征是，所述的可调节成像镜头的整体光学后焦与第一透镜群的焦距比值的绝对值满足(0.15,0.4)，此时的镜头在折返棱镜摘除后，仍有足够的空间可以实现重新聚焦成像。