CN210720858U - 一种大相对孔径及高分辨率低畸变光学工业镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大相对孔径及高分辨率低畸变光学工业镜头，包括镜筒、第一透镜压圈、第一透镜和第一隔圈，该实用新型采用三组十片镜头，不仅有效校正了光学系统中的像差，使中心视场和边缘视场均具有优异的成像质量；而且，还实现了大相对孔径和较大视场角，镜头F数为F/1.6，对角视场2ω为49.5°；由于采用像方远心结构，系统具有畸变小，最大畸变小于0.56％；相对照度高，边缘相对照度大于98.5％，可满足高端工业用镜头的品质要求；所有镜片均选用热膨系数较小的玻璃材质，并避免采用胶合镜组，即使在具有高低温要求的工业环境下，仍具有优良的成像质量；根据实际工业用途，镜头可灵活实现0°成像或90°折转成像。

Description

一种大相对孔径及高分辨率低畸变光学工业镜头

技术领域

本实用新型涉及大相对孔径、高分辨率低畸变光学工业镜头技术领域，具体为一种大相对孔径及高分辨率低畸变光学工业镜头。

背景技术

现有市场上的高清工业镜头，普遍存在相对孔径小，图像分辨率不高，畸变较大，导致图像质量尤其是边缘图像质量无法满足现有市场需求，同时，对于具有高低温要求的工业环境下，成像质量变化较大，高、低温时成像质量较差，无法满足市场需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大相对孔径及高分辨率低畸变光学工业镜头，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种大相对孔径及高分辨率低畸变光学工业镜头，包括镜筒、第一透镜压圈、第一透镜、第一隔圈、调焦带动钉、调焦镜框、第二透镜、第三透镜压圈、第三透镜、第二隔圈、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、45°棱镜、第十透镜压圈、第四隔圈和第三隔圈，所述第一透镜和第二透镜为第一镜组，所述第一透镜和第二透镜沿光轴从物方至像方依次排列安装在调焦镜框内，所述调焦镜框设置在镜筒的一端端部，且调焦带动钉垂直贯穿镜筒的端部侧壁，且调焦带动钉的底端端部与调焦镜框的外侧相切，所述第一透镜压圈设置在第一透镜边侧与调焦镜框的内壁之间，所述第一透镜与第二透镜直接设置有第一隔圈；

所述第三透镜、第四透镜和第五透镜为第二镜组，且第三透镜、第四透镜和第五透镜沿光轴从物方至像方依次排列安装在镜筒的内部，所述第三透镜压圈设置在调焦镜框与第三透镜之间，所述第二隔圈设置在第三透镜与第四透镜之间；

所述第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜为第三镜组，所述第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜和第十透镜沿光轴从物方至像方依次排列安装在镜筒的内部，所述第八透镜与第九透镜之间设置有第三隔圈，所述第九透镜和第十透镜之间设置有第四隔圈，所述第十透镜压圈设置在第十透镜的边侧与镜筒一端内壁之间；

所述45°棱镜为可折转方向的反射镜组，且°棱镜设置在镜筒的端部一侧。

进一步的，所述第五透镜和第六透镜之间设置有光阑。

进一步的，所述第一透镜和第二透镜的空气间隔为4.1mm，所述第二透镜和第三透镜的空气间隔为6.7mm，所述第三透镜和第四透镜的空气间隔为 0.2mm，所述第四透镜和第五透镜的空气间隔为0.9mm，所述第五透镜和光阑之间的空气间隔为6.8mm，所述光阑和第六透镜的空气间隔为2mm，所述第六透镜和第七透镜的空气间隔为0.2mm，所述第七透镜和第八透镜的空气间隔为1.3mm，所述第八透镜和第九透镜的空气间隔为0.2mm，所述第九透镜和第十透镜的空气间隔为0.2mm。

进一步的，镜头后端为45°棱镜或平面透镜。

进一步的，镜头调焦镜组位于前组镜筒，为便于调焦轻松、顺畅且精度高，镜筒上设置有压力角小的凸轮槽。

进一步的，所述第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜之间的空气间隔由镜筒保证，并通过硅胶固定。

与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：该实用新型，采用三组十片镜头，不仅有效校正了光学系统中的像差，使中心视场和边缘视场均具有优异的成像质量；而且，还实现了大相对孔径和较大视场角，镜头F 数为F/1.6，对角视场2ω为49.5°；由于采用像方远心结构，系统具有畸变小，最大畸变小于0.56％；相对照度高，边缘相对照度大于98.5％，可满足高端工业用镜头的品质要求；所有镜片均选用热膨系数小的玻璃材质，并避免采用胶合镜组，即使在具有高低温要求的工业环境下，仍具有优良的成像质量；根据实际工业用途，镜头可灵活实现0°成像或90°折转成像。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型光学系统结构图；

图2为本实用新型光学镜头光机结构图；

图3为本实用新型光学系统MTF曲线图；

图4为本实用新型光学系统畸变网格图；

图5为本实用新型光学系统相对照度图；

图中：1、镜筒；2、第一透镜压圈；3、第一透镜；4、第一隔圈；5、调焦带动钉；6、调焦镜框；7、第二透镜；8、第三透镜压圈；9、第三透镜； 10、第二隔圈；11、第四透镜；12、第五透镜；13、第六透镜；14、第七透镜；15、第八透镜；16、第九透镜；17、第十透镜；18、45°棱镜；19、第十透镜压圈；20、第四隔圈；21、第三隔圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种大相对孔径及高分辨率低畸变光学工业镜头，包括镜筒1、第一透镜压圈2、第一透镜3、第一隔圈4、调焦带动钉5、调焦镜框6、第二透镜7、第三透镜压圈8、第三透镜9、第二隔圈10、第四透镜11、第五透镜12、第六透镜13、第七透镜14、第八透镜15、第九透镜16、第十透镜17、45°棱镜18、第十透镜压圈19、第四隔圈20和第三隔圈21，第一透镜3和第二透镜7为第一镜组，第一透镜3和第二透镜7沿光轴从物方至像方依次排列安装在调焦镜框6内，调焦镜框6设置在镜筒1的一端端部，且调焦带动钉5垂直贯穿镜筒1的端部侧壁，且调焦带动钉5的底端端部与调焦镜框6的外侧相切，第一透镜压圈2 设置在第一透镜3边侧与调焦镜框6的内壁之间，第一透镜3与第二透镜7 直接设置有第一隔圈4；

第三透镜9、第四透镜11和第五透镜12为第二镜组，且第三透镜9、第四透镜11和第五透镜12沿光轴从物方至像方依次排列安装在镜筒1的内部，第三透镜压圈8设置在调焦镜框6与第三透镜9之间，第二隔圈10设置在第三透镜9与第四透镜11之间；

第六透镜13、第七透镜14、第八透镜15、第九透镜16和第十透镜17 为第三镜组，第六透镜13、第七透镜14、第八透镜15、第九透镜16和第十透镜17沿光轴从物方至像方依次排列安装在镜筒1的内部，第八透镜15与第九透镜16之间设置有第三隔圈21，第九透镜16和第十透镜17之间设置有第四隔圈20，第十透镜压圈19设置在第十透镜17的边侧与镜筒1一端内壁之间，第五透镜12和第六透镜13之间设置有光阑；

45°棱镜18为可折转方向的反射镜组，且45°棱镜18设置在镜筒1的端部一侧，第一透镜3和第二透镜7的空气间隔为4.1mm，第二透镜7和第三透镜9的空气间隔为6.7mm，第三透镜9和第四透镜11的空气间隔为0.2mm，第四透镜11和第五透镜12的空气间隔为0.9mm，第五透镜12和光阑之间的空气间隔为6.8mm，光阑和第六透镜13的空气间隔为2mm，第六透镜13和第七透镜14的空气间隔为0.2mm，第七透镜14和第八透镜15的空气间隔为 1.3mm，第八透镜15和第九透镜16的空气间隔为0.2mm，第九透镜16和第十透镜17的空气间隔为0.2mm，镜头结构后端为45°棱镜18或平面透镜，可根据实际工业成像光路要求灵活设计，因而，在光机结构设计时考虑独立设计，镜头调焦镜组位于前组镜筒，为便于调焦轻松、顺畅且精度高，镜筒 1上设置有压力角小的凸轮槽，第四透镜11、第五透镜12、第六透镜13、第七透镜14、第八透镜15之间的空气间隔由镜筒1保证，并通过硅胶固定，镜头结构由前组镜筒和后组镜筒组成，前组镜筒和后组镜筒内的各镜片的安装工位分别在一次装卡中完成加工，可有效保证前组镜筒内各镜片的同心度和后组镜筒内各镜片的同心度要求。

本发明实现的技术指标如下：

1、焦距：f＝13mm

2、最近成像距离：100mm

3、相对孔径D/f＝1/1.6

4、视场角2ω＝49.5

5、分辨率：优于500万像素

6、畸变：≤0.56％

7、边缘相对照度：≥98.5％

8、光学筒长(不包含棱镜)：≤64mm

9、实用谱线范围：450nm～650nm

10、镜头外形尺寸(不包含棱镜部分)：Φ41×66(mm)

基于上述，本装置沿光线入射方向依次设置第一镜组、第二镜组、光阑、第三镜组及可折转方向的反射镜组，第一镜组为调焦镜组，由沿光轴从物方至像方依次排列的第一透镜3和第二透镜7组成，第二镜组由沿光轴从物方至像方依次排列的第三透镜9、第四透镜11和第五透镜12组成；第三镜组，由沿光轴从物方至像方依次排列的第六透镜13、第七透镜14、第八透镜15、第九透镜16和第十透镜17组成；可折转方向的反射镜组由45°棱镜18组成，第一透镜3为具有负的光焦度并凸向物方的凸凹透镜，第二透镜7为具有负的光焦度并凸向物方的凸凹透镜，第三透镜9为具有正的光焦度并凸向物方的双凸透镜，第四透镜11为具有正的光焦度并凸向物方的凸凹透镜，第五透镜12为具有负的光焦度并凸向物方的凸凹透镜，第六透镜13为具有正的光焦度并凸向像方的凹凸透镜，第七透镜14为具有负光焦度的双凹透镜，第八透镜15为具有正的光焦度并凸向像方的平凸透镜，第九透镜16为具有正光焦度的双凸透镜，第十透镜17为具有正光焦度的凸平透镜，可折转方向的反射镜组45°棱镜18，当不需要折转方向时，可采用平面透镜替换，第一透镜3、第二透镜7、第三透镜9、第四透镜11、第五透镜12、第六透镜13、第七透镜14、第八透镜15、第九透镜16、第十透镜17均为球面玻璃透镜。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种大相对孔径及高分辨率低畸变光学工业镜头，包括镜筒(1)、第一透镜压圈(2)、第一透镜(3)、第一隔圈(4)、调焦带动钉(5)、调焦镜框(6)、第二透镜(7)、第三透镜压圈(8)、第三透镜(9)、第二隔圈(10)、第四透镜(11)、第五透镜(12)、第六透镜(13)、第七透镜(14)、第八透镜(15)、第九透镜(16)、第十透镜(17)、45°棱镜(18)、第十透镜压圈(19)、第四隔圈(20)和第三隔圈(21)，其特征在于：所述第一透镜(3)和第二透镜(7)为第一镜组，所述第一透镜(3)和第二透镜(7)沿光轴从物方至像方依次排列安装在调焦镜框(6)内，所述调焦镜框(6)设置在镜筒(1)的一端端部，且调焦带动钉(5)垂直贯穿镜筒(1)的端部侧壁，且调焦带动钉(5)的底端端部与调焦镜框(6)的外侧相切，所述第一透镜压圈(2)设置在第一透镜(3)边侧与调焦镜框(6)的内壁之间，所述第一透镜(3)与第二透镜(7)直接设置有第一隔圈(4)；

所述第三透镜(9)、第四透镜(11)和第五透镜(12)为第二镜组，且第三透镜(9)、第四透镜(11)和第五透镜(12)沿光轴从物方至像方依次排列安装在镜筒(1)的内部，所述第三透镜压圈(8)设置在调焦镜框(6)与第三透镜(9)之间，所述第二隔圈(10)设置在第三透镜(9)与第四透镜(11)之间；

所述第六透镜(13)、第七透镜(14)、第八透镜(15)、第九透镜(16)和第十透镜(17)为第三镜组，所述第六透镜(13)、第七透镜(14)、第八透镜(15)、第九透镜(16)和第十透镜(17)沿光轴从物方至像方依次排列安装在镜筒(1)的内部，所述第八透镜(15)与第九透镜(16)之间设置有第三隔圈(21)，所述第九透镜(16)和第十透镜(17)之间设置有第四隔圈(20)，所述第十透镜压圈(19)设置在第十透镜(17)的边侧与镜筒(1)一端内壁之间；

所述45°棱镜(18)为可折转方向的反射镜组，且45°棱镜(18)设置在镜筒(1)的端部一侧。

2.根据权利要求1所述的一种大相对孔径及高分辨率低畸变光学工业镜头，其特征在于：所述第五透镜(12)和第六透镜(13)之间设置有光阑。

3.根据权利要求1所述的一种大相对孔径及高分辨率低畸变光学工业镜头，其特征在于：所述第一透镜(3)和第二透镜(7)的空气间隔为4.1mm，所述第二透镜(7)和第三透镜(9)的空气间隔为6.7mm，所述第三透镜(9)和第四透镜(11)的空气间隔为0.2mm，所述第四透镜(11)和第五透镜(12)的空气间隔为0.9mm，所述第五透镜(12)和光阑之间的空气间隔为6.8mm，光阑和第六透镜(13)的空气间隔为2mm，所述第六透镜(13)和第七透镜(14)的空气间隔为0.2mm，所述第七透镜(14)和第八透镜(15)的空气间隔为1.3mm，所述第八透镜(15)和第九透镜(16)的空气间隔为0.2mm，所述第九透镜(16)和第十透镜(17)的空气间隔为0.2mm。

4.根据权利要求1所述的一种大相对孔径及高分辨率低畸变光学工业镜头，其特征在于：镜头后端为45°棱镜(18)或平面透镜。

5.根据权利要求1所述的一种大相对孔径及高分辨率低畸变光学工业镜头，其特征在于：镜筒(1)上设置有压力角小的凸轮槽。

6.根据权利要求1所述的一种大相对孔径及高分辨率低畸变光学工业镜头，其特征在于：所述第四透镜(11)、第五透镜(12)、第六透镜(13)、第七透镜(14)、第八透镜(15)之间的空气间隔由镜筒(1)保证，并通过硅胶固定。

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