CN210954463U - 50mm焦距高清低畸变镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种50mm焦距高清低畸变镜头，包括镜筒以及由物方到像方沿光轴方向依次间隔设置在所述镜筒内的调距镜头组和固定镜头组，通过调距镜头组相对固定镜头组前后移动实现不同物距的清晰成像。该实用新型克服了现有市面上适用于工业类检测或监控领域的镜头很少的缺点，其通过设置固定镜头组以及能相对固定镜头组前后移动的调距镜头组，实现不同物距的清晰成像，具有大靶面、工作物距超短、高分辨率、超低畸变、超清不失真、适用于工业类检测和监控领域的优点。

Description

50mm焦距高清低畸变镜头

技术领域

本实用新型涉及一种50mm焦距高清低畸变镜头，特别应用在工业镜头制造领域。

背景技术

随着时代的发展，各个领域都已经实现机器视觉的应用，大大提高了各个行业的生产效率。

镜头是机器视觉领域的眼睛，从用其检测物品的开始，就一直扮演眼睛的角色，可以获得反馈的检测情况。用机器视觉取代高难度的人工视觉，有效地保障了人类的利益和安全。在人工无法正常工作的特殊环境里，都可以采用机器视觉科技去实现。镜头将逐步取代人工作业，降低人工成本，提高工作效率。但现有市面上适用于工业类检测或监控领域的镜头很少。因此，提供一种大靶面、结构紧凑、工作物距超短、高分辨率、超低畸变、超清不失真、适用于工业类检测和监控领域的50mm焦距高清低畸变镜头己成为当务之亟。

实用新型内容

为了克服现有市面上适用于工业类检测或监控领域的镜头很少的缺点，本实用新型提供一种50mm焦距高清低畸变镜头，其通过设置固定镜头组以及能相对固定镜头组前后移动的调距镜头组，实现不同物距的清晰成像，具有大靶面 (为1.1”，最大像圆为φ18mm)、工作物距超短(可达230mm)、高分辨率、超低畸变(全视场畸变均小于0.1％)、超清不失真(高分辨率和超低畸变综合的结果)、适用于工业类检测和监控领域的优点。

本实用新型的技术方案如下：

一种50mm焦距高清低畸变镜头，包括镜筒以及由物方到像方沿光轴方向依次间隔设置在所述镜筒内的调距镜头组和固定镜头组，通过调距镜头组相对固定镜头组前后移动实现不同物距的清晰成像；物距230-270mm处第七透镜与第八透镜间的空气间隔为12-15mm，物距无穷远处第七透镜与第八透镜间的空气间隔为1.5-3mm；

所述调距镜头组包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、和第七透镜；所述固定镜头组包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的第八透镜、和第九透镜；其中，第一透镜和第二透镜为胶合镜片，第三透镜和第四透镜为胶合镜片，第五透镜和第六透镜为胶合镜片；

且所述调距镜头组和固定镜头组的各透镜满足以下的光学条件：

1.9<n1<2.0,30<V1<40，中心厚度1-2mm；

1.5<n2<1.6,60<V2<70，中心厚度5-6mm；

1.9<n3<2.0,20<V3<30，中心厚度6-7mm；

1.8<n4<1.9,20<V4<30，中心厚度1-2mm；

1.5<n5<1.6,40<V5<50，中心厚度1-2mm；

1.5<n6<1.6,60<V6<70，中心厚度4-5mm；

1.6<n7<1.7,50<V7<60，中心厚度2-3mm；

1.4<n8<1.5,70<V8<80，中心厚度2-3mm；

1.4<n9<1.5,60<V9<70，中心厚度1-2mm；

其中n1-n9分别为第一透镜到第九透镜的折射率，V1-V9分别为第一透镜到第九透镜的阿贝系数；

所述调距镜头组和固定镜头组的各透镜的曲率半径如下：

本申请的50mm焦距高清低畸变镜头通过双高斯及摄远结构综合得到的光学结构，在这个结构优势下可以更好的获得大靶面、高分辨率的镜头，且其通过优选光学条件的镜片的配合来控制镜头畸变，并采用前组调焦方式可以将工作距离做的更近，从而兼顾远处和近处的成像。该镜头大靶面(可适配1.1”及 1.1”以下的芯片，可以满足工业类检测的需求，也可以用于监控领域)，目前市面上绝大部分的工业类镜头都是2/3”、1/1.8”的靶面，少数达到1”，1.1”靶面的更是很少。且其结构紧凑、工作物距超短，聚焦物距范围在250mm到无穷远，前组移动量范围在10-12mm(请确认是否正确)，近处(物距250mm处) 清晰成像时第一透镜物方侧距离像方靶面小于76mm。该镜头具有高分辨率的解像能力，其采用超低失真设计技术，减低了畸变率，可实现在不同物距下得到超清、不失真画面，全视场畸变小于0.1％，能够更加真实地反映图像效果，有效地降低透镜的反光损失，减少眩光，增大反差，有效改善色彩还原性，提高图像的清晰度。本申请的镜头具有大靶面、工作物距超短、高分辨率、超低畸变、超清不失真、适用于工业类检测和监控领域的优点，具体性能请参见下表：

第一透镜为负月牙型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为凹面；第二透镜为正月牙型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为凹面；第三透镜为双凸型透镜，第四透镜为双凹型透镜；第五透镜为双凹型透镜，第六透镜为双凸型透镜；第七透镜为双凸型透镜，第八透镜为双凸型透镜，第九透镜为双凹型透镜。

优选的第一透镜到第九透镜保证了所述镜头大靶面、工作物距超短、高分辨率、超低畸变、超清不失真的性能。

所述第一透镜、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、第九透镜均为球面透镜。

优选的第一透镜到第九透镜能进一步提升所述镜头大靶面、工作物距超短、高分辨率、超低畸变、超清不失真的性能。

第一透镜的通光孔半径为12mm，第二透镜的通光孔半径为10mm，第三透镜的通光孔半径为9mm，第四透镜的通光孔半径为8.5mm，第五透镜的通光孔半径为7mm，第六透镜的通光孔半径为7mm，第七透镜的通光孔半径为7.2mm，第八透镜的通光孔半径为8mm，第九透镜的通光孔半径为7.5mm。

优选通光孔半径的第一透镜到第九透镜是考虑到设计中渐晕的设置。

所述第四透镜与光阑间的空气间隔为3-4mm，光阑与第五透镜间的空气间隔为5-6mm，第六透镜与第七透镜间的空气间隔为2.5-3.5mm，第八透镜与第九透镜间的空气间隔为3-4mm；第九透镜与像方靶面的间隔＞15mm。

优选的透镜间的空气间隔的设置保证了所述镜头大靶面、工作物距超短、高分辨率、超低畸变、超清不失真的性能。

第九透镜与像方靶面之间还设有窗片。

窗片是模拟芯片感光面前的分装片，加上窗片可以更好的模拟镜头的实际成像效果及光学后焦长度。

与现有技术相比，本实用新型申请具有以下优点：

1)本申请的50mm焦距高清低畸变镜头通过双高斯及摄远结构综合得到的光学结构，在这个结构优势下可以更好的获得大靶面、高分辨率的镜头，且其通过优选光学条件的镜片的配合来控制镜头畸变，并采用前组调焦方式可以将工作距离做的更近，从而兼顾远处和近处的成像，具有大靶面、工作物距超短、高分辨率、超低畸变、超清不失真、适用于工业类检测和监控领域的优点；

2)优选形状、透镜间空气间隔的第一透镜到第九透镜保证了所述镜头大靶面、工作物距超短、高分辨率、超低畸变、超清不失真的性能；

3)优选通光孔半径的第一透镜到第九透镜是考虑到设计中渐晕的设置；

4)窗片的设置可以更好的模拟镜头的实际成像效果及光学后焦长度。

附图说明

图1是本实用新型所述的50mm焦距高清低畸变镜头的光学结构图；

图2是本实用新型所述的50mm焦距高清低畸变镜头的物距250mm处的光路图；

图3是本实用新型所述的50mm焦距高清低畸变镜头的物距无穷远处的光路图；

图4是本实用新型所述的50mm焦距高清低畸变镜头的物距250mm处MTF图；

图5是本实用新型所述的50mm焦距高清低畸变镜头的物距无穷远处MTF图；

图6是本实用新型所述的50mm焦距高清低畸变镜头于-30℃低温时的MTF 图；

图7是本实用新型所述的50mm焦距高清低畸变镜头于70℃高温时的MTF图；

图8是本实用新型所述的50mm焦距高清低畸变镜头的物距250mm处的点列图(spt)；

图9是本实用新型所述的50mm焦距高清低畸变镜头的物距无穷远处的点列图(spt)；

图10是本实用新型所述的50mm焦距高清低畸变镜头的物距250mm处的场曲畸变曲线图；

图11是本实用新型所述的50mm焦距高清低畸变镜头的物距无穷远处的场曲畸变曲线图；

图12是本实用新型所述的50mm焦距高清低畸变镜头的相对照度曲线图。

标号说明：

第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9、光阑10、像方靶面11、窗片12、调距镜头组13、固定镜头组14。

具体实施方式

镜片信息：

所述第一透镜材料：成都光明玻璃H-ZLAF4LA；

所述第二透镜材料：豪雅玻璃FCD515A；

所述第三透镜材料：豪雅光玻璃FDS24A；

所述第四透镜材料：成都光明玻璃H-ZF52A；

所述第五透镜材料：成都光明玻璃H-BAF2A；

所述第六透镜材料：豪雅玻璃FCD515A；

所述第七透镜材料：成都光明玻璃H-LAK11A；

所述第八透镜材料：成都光明玻璃H-QK3LA；

所述第九透镜材料：成都光明玻璃H-QK1。

下面结合说明书附图1-12对本实用新型的技术方案进行详细说明。

如图1-12所示，本实用新型所述的一种50mm焦距高清低畸变镜头包括镜筒以及由物方到像方沿光轴方向依次间隔设置在所述镜筒内的调距镜头组13和固定镜头组14，通过调距镜头组13相对固定镜头组14前后移动实现不同物距的清晰成像；物距230-270mm处第七透镜7与第八透镜8间的空气间隔为 12-15mm，物距无穷远处第七透镜7与第八透镜8间的空气间隔为1.5-3mm；

所述调距镜头组13包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、光阑10、第五透镜5、第六透镜6、和第七透镜7；所述固定镜头组14包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的第八透镜8、和第九透镜9；其中，第一透镜1和第二透镜2为胶合镜片，第三透镜 3和第四透镜4为胶合镜片，第五透镜5和第六透镜6为胶合镜片；

且所述调距镜头组13和固定镜头组14的各透镜满足以下的光学条件：

1.9<n1<2.0,30<V1<40，中心厚度1-2mm；

1.5<n2<1.6,60<V2<70，中心厚度5-6mm；

1.9<n3<2.0,20<V3<30，中心厚度6-7mm；

1.8<n4<1.9,20<V4<30，中心厚度1-2mm；

1.5<n5<1.6,40<V5<50，中心厚度1-2mm；

1.5<n6<1.6,60<V6<70，中心厚度4-5mm；

1.6<n7<1.7,50<V7<60，中心厚度2-3mm；

1.4<n8<1.5,70<V8<80，中心厚度2-3mm；

1.4<n9<1.5,60<V9<70，中心厚度1-2mm；

其中n1-n9分别为第一透镜1到第九透镜9的折射率，V1-V9分别为第一透镜1到第九透镜9的阿贝系数；

所述调距镜头组13和固定镜头组14的各透镜的曲率半径如下：

第一透镜1为负月牙型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为凹面；第二透镜2 为正月牙型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为凹面；第三透镜3为双凸型透镜，第四透镜4为双凹型透镜；第五透镜5为双凹型透镜，第六透镜6为双凸型透镜；第七透镜7为双凸型透镜，第八透镜8为双凸型透镜，第九透镜9为双凹型透镜。

所述第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9均为球面透镜。

第一透镜1的通光孔半径为12mm，第二透镜2的通光孔半径为10mm，第三透镜3的通光孔半径为9mm，第四透镜4的通光孔半径为8.5mm，第五透镜 5的通光孔半径为7mm，第六透镜6的通光孔半径为7mm，第七透镜7的通光孔半径为7.2mm，第八透镜8的通光孔半径为8mm，第九透镜9的通光孔半径为7.5mm。

所述第四透镜4与光阑10间的空气间隔为3-4mm，光阑10与第五透镜5间的空气间隔为5-6mm，第六透镜6与第七透镜7间的空气间隔为2.5-3.5mm，第八透镜8与第九透镜9间的空气间隔为3-4mm；第九透镜9与像方靶面11的间隔＞ 15mm。

第九透镜9与像方靶面11之间还设有窗片12。

附图4-12说明：

附图4-5近处成像MTF(即物距250mm处MTF)、无穷远处成像MTF(即物距无穷远处MTF)中在160lp/mm的全视场均大于0.35。MTF指标是评定一个镜头解像力的标准，MTF高频数值越高说明镜头解像力越好，现有镜头很难做到物距250mm处且这么大靶面(1.1”)在160lp/mm全视场可以大于0.35。

附图6-7镜头低温(-30℃)MTF(即近处低温成像MTF)、镜头高温(70℃) MTF(即近处高温成像MTF)中在160lp/mm的全视场均大于0.3。所述两个指标分别说明这个镜头的低温成像性能(低温与常温共焦)、高温成像性能(高温与常温共焦)均良好，现有镜头很难做到-30℃、70℃的工作温度下还有良好的成像效果。

附图8-9物距250mm处点列图(spt)(即近处成像点列图RMS radius)、物距无穷远处点列图(spt)(即无穷远处成像点列图RMS radius)中的全视场均小于2.2um。该指标说明镜头在近处、远处均具有较小的弥散斑直径。光学镜头中弥散斑直径越小，说明该镜头成像效果越好，分辨率越高。现有镜头弥散斑均大于2.5um。

附图10-11物距250mm处场曲畸变曲线(即近处成像)、物距无穷远处场曲畸变曲线(即无穷远处成像)中的全视场畸变均小于0.1％。该指标说明镜头近处、远处成像均具有超低的畸变，即拍摄画面不变形。现有镜头畸变一般控制在0.3-0.5％之间。

附图12相对照度曲线中，镜头边缘相对照度大于60％。该指标说明镜头成像的整体画面亮度均匀性较好(大于40％即可认为镜头的画面亮度均匀性良好)，目前市面上的镜头相对照度普遍在40％-50％之间。

综上所述，由附图5-12可知，本申请的50mm焦距高清低畸变镜头具有高低温工作环境下及近远处成像效果佳、成像的整体画面亮度均匀性佳以及近远处解像力高、分辨率高、超低畸变的优点。

本实用新型所述的50mm焦距高清低畸变镜头并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本实用新型原理的任何改进或替换，均应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种50mm焦距高清低畸变镜头，其特征在于：所述镜头包括镜筒以及由物方到像方沿光轴方向依次间隔设置在所述镜筒内的调距镜头组(13)和固定镜头组(14)，通过调距镜头组(13)相对固定镜头组(14)前后移动实现不同物距的清晰成像；物距230-270mm处第七透镜(7)与第八透镜(8)间的空气间隔为12-15mm，物距无穷远处第七透镜(7)与第八透镜(8)间的空气间隔为1.5-3mm；

所述调距镜头组(13)包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、光阑(10)、第五透镜(5)、第六透镜(6)、和第七透镜(7)；所述固定镜头组(14)包括由物方到像方沿光轴方向依次设置的第八透镜(8)、和第九透镜(9)；其中，第一透镜(1)和第二透镜(2)为胶合镜片，第三透镜(3)和第四透镜(4)为胶合镜片，第五透镜(5)和第六透镜(6)为胶合镜片；

且所述调距镜头组(13)和固定镜头组(14)的各透镜满足以下的光学条件：

1.9<n1<2.0,30<V1<40，中心厚度1-2mm；

1.5<n2<1.6,60<V2<70，中心厚度5-6mm；

1.9<n3<2.0,20<V3<30，中心厚度6-7mm；

1.8<n4<1.9,20<V4<30，中心厚度1-2mm；

1.5<n5<1.6,40<V5<50，中心厚度1-2mm；

1.5<n6<1.6,60<V6<70，中心厚度4-5mm；

1.6<n7<1.7,50<V7<60，中心厚度2-3mm；

1.4<n8<1.5,70<V8<80，中心厚度2-3mm；

1.4<n9<1.5,60<V9<70，中心厚度1-2mm；

其中n1-n9分别为第一透镜(1)到第九透镜(9)的折射率，V1-V9分别为第一透镜(1)到第九透镜(9)的阿贝系数；

所述调距镜头组(13)和固定镜头组(14)的各透镜的曲率半径如下：

2.根据权利要求1所述的50mm焦距高清低畸变镜头，其特征在于：第一透镜(1)为负月牙型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为凹面；第二透镜(2)为正月牙型透镜，其物方侧为凸面、像方侧为凹面；第三透镜(3)为双凸型透镜，第四透镜(4)为双凹型透镜；第五透镜(5)为双凹型透镜，第六透镜(6)为双凸型透镜；第七透镜(7)为双凸型透镜，第八透镜(8)为双凸型透镜，第九透镜(9)为双凹型透镜。

3.根据权利要求2所述的50mm焦距高清低畸变镜头，其特征在于：所述第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)、第六透镜(6)、第七透镜(7)、第八透镜(8)、第九透镜(9)均为球面透镜。

4.根据权利要求1所述的50mm焦距高清低畸变镜头，其特征在于：第一透镜(1)的通光孔半径为12mm，第二透镜(2)的通光孔半径为10mm，第三透镜(3)的通光孔半径为9mm，第四透镜(4)的通光孔半径为8.5mm，第五透镜(5)的通光孔半径为7mm，第六透镜(6)的通光孔半径为7mm，第七透镜(7)的通光孔半径为7.2mm，第八透镜(8)的通光孔半径为8mm，第九透镜(9)的通光孔半径为7.5mm。

5.根据权利要求1所述的50mm焦距高清低畸变镜头，其特征在于：所述第四透镜(4)与光阑(10)间的空气间隔为3-4mm，光阑(10)与第五透镜(5)间的空气间隔为5-6mm，第六透镜(6)与第七透镜(7)间的空气间隔为2.5-3.5mm，第八透镜(8)与第九透镜(9)间的空气间隔为3-4mm；第九透镜(9)与像方靶面(11)的间隔＞15mm。

6.根据权利要求1所述的50mm焦距高清低畸变镜头，其特征在于：第九透镜(9)与像方靶面(11)之间还设有窗片(12)。

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