CN210803854U - 一种f接口大靶面连续变倍镜头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种F接口大靶面连续变倍镜头,所述连续变倍镜头从物面起到像面依次设有光焦度为负的前固定组A、光焦度为正的变倍组B、孔径光阑C、光焦度为正的补偿组D和光焦度为负的后固定组E;所述前固定组A包括双凸透镜A1与双凹透镜A2密接的第一胶合组;变倍组B包括双凹透镜B1与双凸透镜B2密接的第二胶合组、双凸透镜B3与负弯月透镜B4密接的第三胶合组;补偿组D包括负弯月透镜D1与双凸透镜D2密接的第四胶合组;后固定组E包括平凹透镜E1、双凸透镜E2与双凹透镜E3密接的第五胶合组。本实用新型提供的F接口大靶面连续变倍镜头能配合1.75英寸以下的图像传感器使用。
Description
技术领域
本实用新型属于光学镜头技术领域,尤其是涉及一种F接口大靶面连续变倍镜头。
背景技术
连续变倍镜头是指放大倍率在一定范围内连续可调的镜头。随着机器视觉和工业自动化的不断发展,连续变倍镜头得到了越来越广泛的运用。
目前市场上的连续变倍镜头有以下两种类型:
1、工作距离保持不变的连续变倍镜头。这类镜头主流的变倍范围为0.7~4.5x,匹配图像传感器像面大都小于1/2英寸,观察视野较小;由于工作距离固定,观察时无需反复调节物距,使用起来较方便,但对于高度差异很大的物体通用性较差。如公开号为CN110208933A的中国专利公开了一种大变倍比高分辨率大视野连续变倍镜头,包括从物侧到像侧沿光轴依次设置的前固定物镜、前固定光学组件、高倍光阑、变倍光学组件、低倍光阑、补偿光学组件和后固定光学组件,前固定物镜的焦距和前固定光学组件的焦距均为正,变倍光学组件的焦距为负且沿光轴相对于前固定光学组件移动,补偿光学组件的焦距为正且沿光轴相对于后固定光学组件移动,后固定光学组件的焦距为负;高倍光阑设于前固定光学组件上固定不动,低倍光阑设于补偿光学组件上随补偿光学组件同步移动。
2、工作距离变化的连续变倍镜头,这类镜头常用作微距观察,匹配图像传感器像面可达到1英寸,但市场上几乎没有能够匹配1.75英寸的图像传感器的连续变倍镜头。如公开号为CN203658655U的中国专利文献公开了一种五十倍高清变倍镜头,沿光轴方向自前而后依次包括前固定组、变倍组、补偿组和后固定组。其中前固定组包括前保护玻璃、负正双胶合透镜组和负正双胶合透镜组;变倍组包括正负正三胶合透镜组和单个双凹负透镜;补偿组包括平凹负透镜、平凸正透镜和正负双胶合透镜组;后固定组包括平凹负透镜、凸凹负透镜和双凸正透镜,前述所有透镜共同一光轴。变倍组和补偿组沿光轴方向左右移动使镜头的焦距在15mm~750mm范围内连续变动实现变焦。
同时,目前市场上的连续变倍镜头大都只能匹配C接口或CS接口的工业相机,很少有镜头能够匹配F接口的工业相机。因此亟待开发一款能够匹配F接口工业相机和1.75英寸大靶面图像传感器的连续变倍镜头来填补市场空缺。
实用新型内容
针对现有连续变倍镜头兼容靶面尺寸较小的问题,本实用新型提供了一种F接口大靶面连续变倍镜头,达到能够适配1.75英寸以下的图像传感器的目的。
本实用新型的技术方案为:
一种F接口大靶面连续变倍镜头,从物面起到像面依次包括具有负光焦度的前固定组A,具有正光焦度的变倍组B,孔径光阑C,具有正光焦度的补偿组D,具有负光焦度的后固定组E;所述前固定组A包括双凸透镜A1与双凹透镜A2密接的第一胶合组;变倍组B包括双凹透镜B1与双凸透镜B2密接的第二胶合组、双凸透镜B3与负弯月透镜B4密接的第三胶合组;补偿组D包括负弯月透镜D1与双凸透镜D2密接的第四胶合组;后固定组E包括平凹透镜E1、双凸透镜E2与双凹透镜E3密接的第五胶合组。
进一步的,所述连续变倍镜头的固定组和图像传感器的位置固定,变倍组和补偿组的位置可调;当连续变倍镜头从低倍率向高倍率变倍时,变倍组B向固定组A靠近,补偿组D向孔径光阑C靠近。在变倍过程中孔径光阑C的位置固定,且口径保持不变。
进一步的,所述前固定组A、变倍组B、补偿组D、后固定组E的焦距分别与连续变倍镜头的焦距满足以下条件式:
10.0<|f1/f|<100.0;
0.5<|f2/f|<5.0;
0.6<|f3/f|<6.0;
1.0<|f4/f|<10.0;
其中,f为所述连续变倍镜头放大倍率为0.25x时的总焦距,f1为所述前固定组A的焦距,f2为所述变倍组B的焦距,f3为所述补偿组D的焦距,f4为所述后固定组E的焦距。
进一步优选的,所述前固定组A、变倍组B、补偿组D、后固定组E的焦距分别与连续变倍镜头的焦距满足以下条件式:
17.4<|f1/f|<46.0;
1.1<|f2/f|<1.4;
1.2<|f3/f|<1.4;
1.7<|f4/f|<2.7;
其中,f为所述连续变倍镜头放大倍率为0.25x时的总焦距,f1为所述前固定组A的焦距,f2为所述变倍组B的焦距,f3为所述补偿组D的焦距,f4为所述后固定组E的焦距。在此范围内连续变倍镜头的MTF曲线更接近衍射极限,点列图尺寸更小。
进一步的,所述连续变倍镜头的透镜焦距、曲率半径和折射率满足以下条件:
A1 | 50<f1<150 | 150<R1<450 | -200<R2<-100 | 1.6<n1<1.9 |
A2 | -150<f2<-50 | -200<R3<-100 | 50<R4<120 | 1.4<n2<1.6 |
B1 | -30<f3<-10 | -50<R5<-10 | 15<R6<1000 | 1.7<n3<2 |
B2 | 10<f4<30 | 15<R7<1000 | -50<R8<-20 | 1.8<n4<2 |
B3 | 15<f5<45 | 50<R9<100 | -50<R10<-10 | 1.6<n5<1.8 |
B4 | -60<f6<-20 | -50<R11<-10 | -200<R12<-100 | 1.8<n6<2 |
D1 | -60<f7<-20 | 50<R13<100 | 10<R14<40 | 1.7<n7<2 |
D2 | 15<f8<45 | 10<R15<40 | -300<R16<-100 | 1.6<n8<1.8 |
E1 | -60<f9<-20 | R17>100/R17<-100 | 10<R18<40 | 1.5<n9<1.7 |
E2 | 10<f10<30 | 20<R19<50 | -30<R20<-10 | 1.8<n10<2 |
E3 | -30<f11<-10 | -30<R21<-10 | 50<R22<150 | 1.7<n11<1.9 |
其中,“f”为焦距,“n”为折射率,“R”为曲率半径,“-”号表示方向为负;f1至f11分别对应于所述A1至E3的焦距;n1至n11分别对应于所述A1至E3的折射率;R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15、R17、R19、R21分别对应于所述A1至E3靠近物方一面的曲率半径,R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16、R18、R20、R22分别对应于所述A1至E3远离物方一面的曲率半径。
进一步优选的,所述连续变倍镜头的透镜焦距、曲率半径和折射率满足以下条件:
其中,“f”为焦距,“n”为折射率,“R”为曲率半径,“-”号表示方向为负;f1至f11分别对应于所述A1至E3的焦距;n1至n11分别对应于所述A1至E3的折射率;R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15、R17、R19、R21分别对应于所述A1至E3靠近物方一面的曲率半径,R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16、R18、R20、R22分别对应于所述A1至E3远离物方一面的曲率半径。
进一步的,所述连续变倍镜头的焦距范围为55~70mm,工作距离为80~260mm。
进一步的,所述连续变倍镜头可实现0.25~1x连续变倍,匹配1.75英寸图像传感器,光学后焦大于40mm,可匹配F接口工业相机。
与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:
本实用新型提供的F接口大靶面连续变倍镜头采用四组式结构,通过变倍组和补偿组的移动达到0.25~1x的变倍范围;每组使用镜片数量少于4片,能够以较少的镜片数达到较好的成像质量以及较大的靶面目的,能配合1.75英寸以下的图像传感器使用。
附图说明
图1为实施例1中连续变倍镜头在0.25~1x时的成像系统示意图;
图2为实施例1中连续变倍镜头放大倍率为0.25x时的MTF曲线图;
图3为实施例1中连续变倍镜头放大倍率为0.5x时的MTF曲线图;
图4为实施例1中连续变倍镜头放大倍率为0.75x时的MTF曲线图;
图5为实施例1中连续变倍镜头放大倍率为1x时的MTF曲线图;
图6为实施例1中连续变倍镜头放大倍率为0.25x时的点列图;
图7为实施例1中连续变倍镜头放大倍率为0.5x时的点列图;
图8为实施例1中连续变倍镜头放大倍率为0.75x时的点列图;
图9为实施例1中连续变倍镜头放大倍率为1x时的点列图。
图10为实施例2中连续变倍镜头在0.25~1x时的成像系统示意图;
图11为实施例2中连续变倍镜头放大倍率为0.25x时的MTF曲线图;
图12为实施例2中连续变倍镜头放大倍率为0.5x时的MTF曲线图;
图13为实施例2中连续变倍镜头放大倍率为0.75x时的MTF曲线图;
图14为实施例2中连续变倍镜头放大倍率为1x时的MTF曲线图;
图15为实施例2中连续变倍镜头放大倍率为0.25x时的点列图;
图16为实施例2中连续变倍镜头放大倍率为0.5x时的点列图;
图17为实施例2中连续变倍镜头放大倍率为0.75x时的点列图;
图18为实施例2中连续变倍镜头放大倍率为1x时的点列图。
图19为实施例3中连续变倍镜头在0.25~1x时的成像系统示意图;
图20为实施例3中连续变倍镜头放大倍率为0.25x时的MTF曲线图;
图21为实施例3中连续变倍镜头放大倍率为0.5x时的MTF曲线图;
图22为实施例3中连续变倍镜头放大倍率为0.75x时的MTF曲线图;
图23为实施例3中连续变倍镜头放大倍率为1x时的MTF曲线图;
图24为实施例3中连续变倍镜头放大倍率为0.25x时的点列图;
图25为实施例3中连续变倍镜头放大倍率为0.5x时的点列图;
图26为实施例3中连续变倍镜头放大倍率为0.75x时的点列图;
图27为实施例3中连续变倍镜头放大倍率为1x时的点列图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1所示,一种F接口大靶面连续变倍镜头,从物面起到像面依次包括具有负光焦度的前固定组A,具有正光焦度的变倍组B,孔径光阑C,具有正光焦度的补偿组D,具有负光焦度的后固定组E。前固定组A包括双凸透镜A1与双凹透镜A2密接的第一胶合组;变倍组B包括双凹透镜B1与双凸透镜B2密接的第二胶合组、双凸透镜B3与负弯月透镜B4密接的第三胶合组;补偿组D包括负弯月透镜D1与双凸透镜D2密接的第四胶合组;后固定组E包括平凹透镜E1、双凸透镜E2与双凹透镜E3密接的第五胶合组。其中,连续变倍镜头的固定组和图像传感器的位置固定,变倍组和补偿组的位置可调。当连续变倍镜头从低倍率向高倍率变倍时,变倍组B向固定组A靠近,补偿组D向孔径光阑C靠近。在变倍过程中孔径光阑C的位置固定,且口径保持不变。
实施例1
如图1所示,在本实施例中,连续变倍镜头的透镜的各个参数如表1所示。
表1实施例1中连续变倍镜头的透镜参数
在放大倍率为0.25x的情况下,所述连续变倍镜头的焦距为68.5mm,在放大倍率为1x的情况下,所述连续变倍镜头的焦距为61.4mm。
这里取低倍为0.25x,中倍为0.5x,高倍为0.75x,最大倍率为1x为例来分析像差。
不同放大倍率下的MTF曲线如图2~5所示,整体而言,所有放大倍率的MTF曲线都比较平滑。如图2所示,放大倍率为0.25x时连续变倍镜头的MTF在140lp/mm处基本大于0.3。如图3所示,放大倍率为0.5x时连续变倍镜头的MTF在140lp/mm处基本大于0.3。如图4所示,放大倍率为0.75x时连续变倍镜头的MTF在140lp/mm处大于0.2。如图5所示,放大倍率为1x时连续变倍镜头的MTF在140lp/mm处基本大于0.2。
不同放大倍率下的点列图如图6~9所示,其中,图6为放大倍率为0.25x时的点列图,图7为放大倍率为0.5x时的点列图,图8为放大倍率为0.75x时的点列图,图9为放大倍率为1x时的点列图。放大倍率为0.25x和0.5x时连续变倍镜头的点列图较放大倍率为0.75x和1x时的更好,整体而言,点列图尺寸较小,RMS直径基本控制在7.2μm以内,满足图像传感器分辨率要求。
实施例2
如图10所示,在本实施例中,连续变倍镜头的透镜的各个参数如表2所示。
表2实施例2中连续变倍镜头的透镜参数
在放大倍率为0.25x的情况下,所述连续变倍镜头的焦距为66.1mm,在放大倍率为1x的情况下,所述连续变倍镜头的焦距为58.2mm。
这里取低倍为0.25x,中倍为0.5x,高倍为0.75x,最大倍率为1x为例来分析像差。
不同放大倍率下的MTF曲线如图11~14所示,整体而言,所有放大倍率的MTF曲线都比较平滑。如图11所示,放大倍率为0.25x时连续变倍镜头的MTF在140lp/mm处基本大于0.15。如图12所示,放大倍率为0.5x时连续变倍镜头的MTF在140lp/mm处基本大于0.2。如图13所示,放大倍率为0.75x时连续变倍镜头的MTF在140lp/mm处基本大于0.2。如图14所示,放大倍率为1x时连续变倍镜头的MTF在140lp/mm处基本大于0.1。
不同放大倍率下的点列图如图15~18所示,其中,图15为放大倍率为0.25x时的点列图,图16为放大倍率为0.5x时的点列图,图17为放大倍率为0.75x时的点列图,图18为放大倍率为1x时的点列图。
实施例3
如图19所示,在本实施例中,连续变倍镜头的透镜的各个参数如表3所示。
表3实施例3中连续变倍镜头的透镜参数
在放大倍率为0.25x的情况下,所述连续变倍镜头的焦距为66.5mm,在放大倍率为1x的情况下,所述连续变倍镜头的焦距为58.1mm。
这里取低倍为0.25x,中倍为0.5x,高倍为0.75x,最大倍率为1x为例来分析像差。
不同放大倍率下的MTF曲线如图20~23所示,整体而言,所有放大倍率的MTF曲线都比较平滑。如图20所示,放大倍率为0.25x时连续变倍镜头的MTF在140lp/mm处基本大于0.25。如图21所示,放大倍率为0.5x时连续变倍镜头的MTF在140lp/mm处基本大于0.2。如图22所示,放大倍率为0.75x时连续变倍镜头的MTF在140lp/mm处基本大于0.2。如图23所示,放大倍率为1x时连续变倍镜头的MTF在140lp/mm处基本大于0.1。
不同放大倍率下的点列图如图24~27所示,其中,图24为放大倍率为0.25x时的点列图,图25为放大倍率为0.5x时的点列图,图26为放大倍率为0.75x时的点列图,图27为放大倍率为1x时的点列图。
以上所述的实施例对本实用新型的技术方案和有益效果进行了详细说明,应理解的是以上所述仅为本实用新型的具体实施例,并不用于限制本实用新型,凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种F接口大靶面连续变倍镜头,其特征在于,所述连续变倍镜头从物面起到像面依次设有光焦度为负的前固定组A、光焦度为正的变倍组B、孔径光阑C、光焦度为正的补偿组D和光焦度为负的后固定组E;所述前固定组A包括双凸透镜A1与双凹透镜A2密接的第一胶合组;变倍组B包括双凹透镜B1与双凸透镜B2密接的第二胶合组、双凸透镜B3与负弯月透镜B4密接的第三胶合组;补偿组D包括负弯月透镜D1与双凸透镜D2密接的第四胶合组;后固定组E包括平凹透镜E1、双凸透镜E2与双凹透镜E3密接的第五胶合组。
2.根据权利要求1所述的F接口大靶面连续变倍镜头,其特征在于,所述固定组、孔径光阑和图像传感器的位置固定,所述变倍组和补偿组的位置可调;当连续变倍镜头从低倍率向高倍率变倍时,变倍组B向固定组A靠近,补偿组D向孔径光阑C靠近,在变倍过程中孔径光阑C的口径保持不变。
3.根据权利要求1所述的F接口大靶面连续变倍镜头,其特征在于,所述前固定组A、变倍组B、补偿组D、后固定组E的焦距分别与连续变倍镜头的焦距满足以下条件式:
10.0<|f1/f|<100.0;
0.5<|f2/f|<5.0;
0.6<|f3/f|<6.0;
1.0<|f4/f|<10.0;
其中,f为所述连续变倍镜头放大倍率为0.25x时的总焦距,f1为所述前固定组A的焦距,f2为所述变倍组B的焦距,f3为所述补偿组D的焦距,f4为所述后固定组E的焦距。
4.根据权利要求1所述的F接口大靶面连续变倍镜头,其特征在于,所述前固定组A、变倍组B、补偿组D、后固定组E的焦距分别与连续变倍镜头的焦距满足以下条件式:
17.4<|f1/f|<46.0;
1.1<|f2/f|<1.4;
1.2<|f3/f|<1.4;
1.7<|f4/f|<2.7;
其中,f为所述连续变倍镜头放大倍率为0.25x时的总焦距,f1为所述前固定组A的焦距,f2为所述变倍组B的焦距,f3为所述补偿组D的焦距,f4为所述后固定组E的焦距。
5.根据权利要求1-4任一所述的F接口大靶面连续变倍镜头,其特征在于,所述连续变倍镜头的透镜焦距、曲率半径和折射率满足以下条件:
其中,“f”为焦距,“n”为折射率,“R”为曲率半径,“-”号表示方向为负;f1至f11分别对应于所述A1至E3的焦距;n1至n11分别对应于所述A1至E3的折射率;R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15、R17、R19、R21分别对应于所述A1至E3靠近物方一面的曲率半径,R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16、R18、R20、R22分别对应于所述A1至E3远离物方一面的曲率半径。
6.根据权利要求1-4任一所述的F接口大靶面连续变倍镜头,其特征在于,所述连续变倍镜头的透镜焦距、曲率半径和折射率满足以下条件:
其中,“f”为焦距,“n”为折射率,“R”为曲率半径,“-”号表示方向为负;f1至f11分别对应于所述A1至E3的焦距;n1至n11分别对应于所述A1至E3的折射率;R1、R3、R5、R7、R9、R11、R13、R15、R17、R19、R21分别对应于所述A1至E3靠近物方一面的曲率半径,R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16、R18、R20、R22分别对应于所述A1至E3远离物方一面的曲率半径。
7.根据权利要求1所述的F接口大靶面连续变倍镜头,其特征在于,所述连续变倍镜头的放大倍率为0.25~1x。
8.根据权利要求1所述的F接口大靶面连续变倍镜头,其特征在于,所述连续变倍镜头的焦距范围为55~70mm,工作距离为80~260mm。
9.根据权利要求1所述的F接口大靶面连续变倍镜头,其特征在于,所述连续变倍镜头光学后焦大于40mm,可匹配F接口工业相机。
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CN201921921063.5U CN210803854U (zh) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | 一种f接口大靶面连续变倍镜头 |
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CN201921921063.5U Active CN210803854U (zh) | 2019-11-08 | 2019-11-08 | 一种f接口大靶面连续变倍镜头 |
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Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
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