CN211454085U - 1.1英寸大靶面16mm焦距高清低畸变工业用镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种1.1英寸大靶面16mm焦距高清低畸变工业用镜头，所述镜头的光学系统沿光线自左向右入射方向依次包括光焦度为负的前组镜片A及光焦度为正的后组镜片B；所述前组镜片A由正月牙型透镜A1、负月牙型透镜A2、双凹型透镜A3、双凹型透镜A4和双凸型透镜A5密接的第一胶合组、正月牙型透镜A6构成；后组镜片B由正月牙型透镜B1和负月牙型透镜B2密接的第二胶合组、双凸型透镜B3、双凸型透镜B4、负月牙透镜B5构成，该镜头采用半组移动式调焦结构，其近摄距可达80mm物距且具有大靶面、高分辨率、低畸变等特点，可为机器视觉系统提供优于1200万像素的高分辨率清晰成像，该工业用镜头可搭配1.1英寸、1/1.2英寸、2/3英寸等主流芯片。

Description

1.1英寸大靶面16mm焦距高清低畸变工业用镜头

技术领域

本实用新型涉及一种1.1英寸大靶面16mm焦距高清低畸变工业用镜头。

背景技术

随着工业镜头的不断迭代发展，其2/3英寸等小靶面工业用镜头已无法满足大型机械制造、显示器制造等行业检测。其需要1.1英寸或更大靶面的芯片以满足大型制造业。另外，随着Sony、Aptina、OmniVision等芯片制造厂商不断地竞争，对自家的百万级像素高分辨率CMOS图像传感器提出更高的要求。因此进一步的提升镜头性能标准已经成为了行业趋势。

实用新型内容

本实用新型对上述问题进行了改进，即本实用新型要解决的技术问题是现有的镜头性能标准无法满足百万级像素高分辨率CMOS图像传感器提出的要求。

本实用新型的具体实施方案是：一种1.1英寸大靶面16mm焦距高清低畸变工业用镜头，所述镜头的光学系统沿光线自左向右入射方向依次包括光焦度为负的前组镜片A及光焦度为正的后组镜片B；

所述前组镜片A由沿入射光线从左至右依次排布的正月牙型透镜A1、负月牙型透镜A2、双凹型透镜A3、双凹型透镜A4和双凸型透镜A5密接的第一胶合组、正月牙型透镜A6构成；

所述后组镜片B由沿入射光线从左至右依次排布的正月牙型透镜B1和负月牙型透镜B2密接的第二胶合组、双凸型透镜B3、双凸型透镜B4、负月牙透镜B5构成；

前组镜片A及后组镜片之间设置有光阑C。

进一步的，所述前组镜片A中正月牙型透镜A1与负月牙型透镜A2之间的空气间隔为:0.10mm；

所述后组镜片B中负月牙型透镜A2与双凹型透镜A3之间的空气间隔为:5.6mm；

所述前组镜片A中双凹型透镜A3与第一胶合组之间的空气间隔为:3.1mm；

所述前组镜片A中第一胶合组与正月牙型透镜A6之间的空气间隔为:0.1mm；

所述前组镜片A与后组镜片B之间的空气间隔变化量为：13.7mm至16.7mm；

所述前组镜片A与可变光阑C之间的空气间隔为:6.0mm；

所述可变光阑C与后组镜片B之间的空气间隔变化量为：7.7mm至10.7mm；

所述后组镜片B中第二胶合组与双凸型透镜B3之间的空气间隔为:0.10mm；

所述后组镜片B中双凸型透镜B3与双凸型透镜B4之间的空气间隔为:0.10mm；

所述后组镜片B中双凸型透镜B4与负月牙透镜B5之间的空气间隔为:0.10mm。

进一步的，所述镜头还包括固定于光学系统外部的镜头组件，所述镜头组件包括主镜筒，所述主镜筒的内腔沿光线入射方向依次设置有前组镜筒与后组镜筒，所述前组镜筒的内表面具有多级用于限位前组镜片A各个透镜的阶面，所述前组镜筒内沿光线入射方向依次固定有前压圈、正月牙型透镜A1、隔圈A、负月牙型透镜A2、双凹型透镜A3、双凹型透镜A4和双凸型透镜A5密接的第一胶合组、隔圈B、正月牙型透镜A6；

所述后组镜筒内沿光线入射方向依次固定有正月牙型透镜B1和负月牙型透镜B2密接的第二胶合组、隔圈C、双凸型透镜B3、隔圈D、双凸型透镜B4、隔圈E、负月牙透镜B5及后压圈；

所述光阑C经紧定螺钉固定于光阑套筒内，所述光阑套筒位于主镜筒内且与前组镜筒螺纹连接，所述光阑套筒又经光阑导钉连接有套于主镜筒外部的光阑调节环，所述主镜筒的后端固定连接有连接座，所述连接座经贯穿连接座表面插入主镜筒内的锥端紧定螺钉固定主镜筒上，所述光阑调节环限位于连接座与主镜筒外周凸起凸部之间，所述后组镜筒侧壁具有两个对称式环形直导槽以限位光阑套筒移动距离，所述光阑调节环上还螺纹连接有抵顶主镜筒的光阑锁紧钉。

进一步的，所述主镜筒与后组镜筒之间螺纹连接有聚焦转轮，所述聚焦转轮与主镜筒之间的螺纹方向和聚焦转轮与后组镜筒之间的螺纹方向相反，所述聚焦转轮经聚焦环锥端紧定螺钉与聚焦环相连接，所述主镜筒外部具有螺纹配合用于顶紧聚焦转轮的聚焦转轮锁紧钉。

进一步的，所述前组镜筒的前端呈喇叭状，所述主镜筒内还具有限制后组镜筒移动距离的主镜筒限位钉。

进一步的，所述隔圈A、隔圈B内壁均为斜面从而减少了入射光线的折射面。

进一步的，接座外侧具有能与摄像头对接的外螺纹。

进一步的，所述镜头的光学系统沿光线自左向右入射方向依次包括光焦度为负的前组镜片A及光焦度为正的后组镜片B；

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型镜头采用半组移动式调焦结构，其近摄距可达80mm物距且具有大靶面、高分辨率、低畸变等特点，可为机器视觉系统提供优于1200万像素的高分辨率清晰成像，该工业用镜头可搭配1.1英寸、1/1.2英寸、2/3英寸等主流芯片。

附图说明

图1为本实用新型调焦光路结构示意图。

图2为本实用新型调焦光路变焦后结构示意图

图3为本实用新型镜头结构总图。

图4为本实用新型实施例MTF曲线图。

1、前组镜筒 2、聚焦环 3、M1.6*2锥端紧定螺钉 4、聚焦转轮 5、后组镜筒 6、主镜筒 7、光阑导钉 8、光阑调节环 9、对称式环形直导槽 10、M1.6*3.5导钉 11、M1.6*2锥端紧定螺钉 12、连接座 13、隔圈E 14、后压圈 15、透镜B5 16、透镜B4 17、透镜B3 18、透镜B219、透镜B1 20、隔圈D 21、隔圈C 22、光阑套筒 23、可变光阑 24、M1.6*2锥端紧定螺钉 25、对称式环形直导槽 26、光阑锁紧钉 27、M1.6*4.5导钉 28、A6片 29、聚焦转轮锁紧钉 30、隔圈B 31、透镜A5 32、透镜A4 33、透镜A3 34、透镜A2 35、隔圈A 36、前压圈 37、透镜A138、Sensor。

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1~4所示，本实用新型的具体实施方案是：一种1.1英寸大靶面16mm焦距高清低畸变工业用镜头，所述镜头的光学系统沿光线自左向右入射方向依次包括光焦度为负的前组镜片A及光焦度为正的后组镜片B；

所述前组镜片A由沿入射光线从左至右依次排布的正月牙型透镜A1、负月牙型透镜A2、双凹型透镜A3、双凹型透镜A4和双凸型透镜A5密接的第一胶合组、正月牙型透镜A6构成；

所述后组镜片B由沿入射光线从左至右依次排布的正月牙型透镜B1和负月牙型透镜B2密接的第二胶合组、双凸型透镜B3、双凸型透镜B4、负月牙透镜B5构成；

前组镜片A及后组镜片之间设置有光阑C。

进一步的，所述前组镜片A中正月牙型透镜A1与负月牙型透镜A2之间的空气间隔为:0.10mm；

所述后组镜片B中负月牙型透镜A2与双凹型透镜A3之间的空气间隔为:5.6mm；

所述前组镜片A中双凹型透镜A3与第一胶合组之间的空气间隔为:3.1mm；

所述前组镜片A中第一胶合组与正月牙型透镜A6之间的空气间隔为:0.1mm；

所述前组镜片A与后组镜片B之间的空气间隔变化量为：13.7mm至16.7mm；

所述前组镜片A与可变光阑C之间的空气间隔为:6.0mm；

所述可变光阑C与后组镜片B之间的空气间隔变化量为：7.7mm至10.7mm；

所述后组镜片B中第二胶合组与双凸型透镜B3之间的空气间隔为:0.10mm；

所述后组镜片B中双凸型透镜B3与双凸型透镜B4之间的空气间隔为:0.10mm；

所述后组镜片B中双凸型透镜B4与负月牙透镜B5之间的空气间隔为:0.10mm。

该工业用镜头可搭配1.1英寸、1/1.2英寸、2/3英寸等主流芯片。

本实施例中，各镜片的参数如下表所示：

本实施例中镜头外壳结构设计如图4所示：该镜头采用半组移动式调焦结构，为了达到80mm近摄距，在该镜头结构前端采用了8头螺牙结构设计；为了保证光阑作动时不影响半组移动调焦，在该镜头结构中部设计了光阑套筒来承载光阑；为了保证移动调焦的3mm行程及避免前后组镜筒调焦时沿光轴发生圆周转动，在该镜头结构后端采用了对称式环形直导槽限位滑块调节机构来加以限位；为了保证调焦时对物距的精确性，其调节行程限位采用了凸块和凹槽配合限位结构；为了保证各零部件装配及镜片配合的同心度和一致性，该镜头结构设计对孔轴配合面、内外径尺寸、螺牙配合均进行了严格的公差管控，使各机械结构配合更加紧密稳定,保证其了前后机械件配合的同轴度和镜片装配光轴的一致性，从而达到光学设计要求。

本实用新型实现的技术指标如下：

①焦距：f´=16mm

②近摄距：M.O.D=80mm

③畸变：≤-0.09%

④相对孔径：D/f´=1/2.8

⑤视场角：2ω=58°

⑥分辨率：优于1200万像素

⑦光路总长：∑≤68.0±0.1mm

⑧适用谱线范围：450nm～650nm

⑨镜头外形尺寸：φ39mm×61mm

该光路设计中通过合理选配前、后组十一片九组的光学玻璃材料，并合理的分配了前、后组的光焦度，完善地校正了镜头的各种象差、高低温，使镜头的分辨率高达1200万像素，其镜头的MTF值在150lp/mm≥0.45（如图1），达到工业检测对镜头高分辨率的要求。

本实施例中，所述镜头还包括固定于光学系统外部的镜头组件，所述镜头组件包括主镜筒，所述主镜筒的内腔沿光线入射方向依次设置有前组镜筒与后组镜筒，所述前组镜筒的内表面具有多级用于限位前组镜片A各个透镜的阶面，所述前组镜筒内沿光线入射方向依次固定有前压圈、正月牙型透镜A1、隔圈A、负月牙型透镜A2、双凹型透镜A3、双凹型透镜A4和双凸型透镜A5密接的第一胶合组、隔圈B、正月牙型透镜A6；

所述后组镜筒内沿光线入射方向依次固定有正月牙型透镜B1和负月牙型透镜B2密接的第二胶合组、隔圈C、双凸型透镜B3、隔圈D、双凸型透镜B4、隔圈E、负月牙透镜B5及后压圈；

各个镜头组件具体结构如下：

前组镜筒：该机械件主要用于装配前组6片5组镜片以及隔圈A、隔圈B和前压圈。镜筒内壁一体式的加工设计，有效的保证了各镜片承靠面的平面度以及机械件内径与镜片装配的同轴度。其中隔圈A、隔圈B与前组镜片承靠处设计为不倒角接触，有效的保证A1片与A2片、第一胶合组与A5之间的空气间隔，提高了前组6片镜片装配光轴的同轴度；其两个隔圈内壁均采用了斜面设计，可有效的减少了入射光线的折射面，从而阻挡了无效光线的折射，消除了杂光对镜头整体成像质量的影响。而设计前压圈与前组镜筒配合，用于保证前组前组6片5组镜片的装配同轴度和稳定性。

后组镜筒：该机械件主要用于装配后组5片4组镜片以及隔圈C、隔圈D、隔圈E和后压圈。同样其中设计的三个隔圈用于保证后组4组镜片之间的空气间隙并起到阻挡了无效光线的折射的作用，消除了杂光对镜头整体成像质量的影响。而设计后压圈与后组镜筒配合，用于保证后组5片4组镜片的装配同轴度和稳定性。为了防止镜头调焦时光路系统更加稳定，在后组镜筒侧壁设计了两个对称式环形直导槽限位滑块调节机构并通过2颗M1.6*4.5导钉，将光阑套筒锁附限位在后组镜筒两侧限位槽中，光阑套筒通过螺牙与前组镜筒进行紧固连接，从而保证了前后组光路调焦时的同轴度；

连接座：该机械件设计了精确的垂直度与同轴度，连接座内孔与主镜筒外轴通过承靠面配合并用3颗M1.6*2锥端紧定螺钉进行锁附固定，从而实现了机械结构设计半组移动的调焦方式。连接座外侧还设计了的1-32UNF外螺纹可与市面上主流的工业相机相匹配使用。同时考虑到镜头整体的美观性，其外观设计还采用了铜镀铬的工艺，使其外观更加美观大气。

光阑套筒及可变光阑：为实现镜头光圈调节功能，采用一体式可变光阑，用2颗M1.6*2锥端紧定螺钉将可变光阑锁附在光阑套筒内部，一体式可变光阑设计不仅简化了其安装工艺流程还提升了镜头整体的稳定性。同时为了满足光学设计对不同光圈大小的要求，可变光阑通过用光阑导钉锁附在光阑调节环上并嵌入光阑末端摇柄环型槽中，从而通光转动光阑调节环来带动光阑导钉与光阑摇柄形成联动，并通过不同的光阑开合角度来满足镜头的使用环境；为了避免光阑超出使用范围，在主镜筒上还设计了一个42°的角度限位槽，用以限制光阑开合的极限使用。

主镜筒：为了防止镜头调焦时光路系统沿光轴发生圆周转动，在主镜筒侧壁对称式环形直导槽限位滑块调节机构并通过2颗M1.6*3.5导钉，将后组镜筒锁附限位在主镜筒两侧限位槽中，从而限制了镜头调焦时光路系统沿光轴发生旋转；为了加强镜头的实用性，在主镜筒外表面还设计了不同光圈位置对应的相对孔径值标识。其作用主要在于：在不同的应用场景下将调节光阑调节环调节到所需光圈孔径位置并通过光阑锁紧钉将光阑调节环紧固锁紧以达到使用目的。

聚焦转轮：为了使镜头调焦更加精细稳定，设计了聚焦转轮。该聚焦转轮内螺纹采用了左旋8头螺牙微调焦结构、外牙采用单牙螺纹进行配合传动，其设计可使调焦更加稳定、更加细腻。其作用主要在于：聚焦转轮的8头螺纹牙与后组镜筒8头螺纹牙配合作动，又聚焦转轮通过3颗M1.6*2锥端紧定螺钉与聚焦环连接形成一体式联动设计。从而通过顺、逆时针旋转聚焦环来带动聚焦转轮联动，使得后组镜筒做前后水平移动，达到调焦目的。又为防止后组镜筒调焦时沿光轴发生旋转，在主镜筒外壁两侧及后组镜筒外壁两侧分别设计了对称式环形直导槽限位滑块调节机构，使得调焦时后组镜筒沿直导槽作直线运动并保证了其调焦行程，同时配备了聚焦转轮锁紧钉，用于固定聚焦位置。

聚焦环：为了保证手动调焦时对物距精确性的要求，其调节行程限位采用了凸块和凹槽配合限位结构；具体实现在聚焦环上增设了123°的限位槽，主镜筒上增设了一个15°的限位块来保证该镜头结构的调焦行程。同时为了保证调焦的精度，在聚焦环上还增设镭射小白点工艺，用以配合主镜筒上不同物距所对应的对焦位置的使用。

光阑调节环：为了保证光圈开合的精度，同上再光阑调节环也增设镭射小白点工艺，用以配合主镜筒上不同的光圈位置和相对孔径值。同时为了固定光圈大小，还配备了光阑锁紧钉，用于固定光圈位置。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种1.1英寸大靶面16mm焦距高清低畸变工业用镜头，其特征在于，所述镜头的光学系统沿光线自左向右入射方向依次包括光焦度为负的前组镜片A及光焦度为正的后组镜片B；

所述前组镜片A由沿入射光线从左至右依次排布的正月牙型透镜A1、负月牙型透镜A2、双凹型透镜A3、双凹型透镜A4和双凸型透镜A5密接的第一胶合组、正月牙型透镜A6构成；

所述后组镜片B由沿入射光线从左至右依次排布的正月牙型透镜B1和负月牙型透镜B2密接的第二胶合组、双凸型透镜B3、双凸型透镜B4、负月牙透镜B5构成；

前组镜片A及后组镜片之间设置有光阑C。

2.根据权利要求1所述的一种1.1英寸大靶面16mm焦距高清低畸变工业用镜头，其特征在于，所述前组镜片A中正月牙型透镜A1与负月牙型透镜A2之间的空气间隔为:0.10mm；

所述后组镜片B中负月牙型透镜A2与双凹型透镜A3之间的空气间隔为:5.6mm；

所述前组镜片A中双凹型透镜A3与第一胶合组之间的空气间隔为:3.1mm；

所述前组镜片A中第一胶合组与正月牙型透镜A6之间的空气间隔为:0.1mm；

所述前组镜片A与后组镜片B之间的空气间隔变化量为：13.7mm至16.7mm；

所述前组镜片A与可变光阑C之间的空气间隔为:6.0mm；

所述可变光阑C与后组镜片B之间的空气间隔变化量为：7.7mm至10.7mm；

所述后组镜片B中第二胶合组与双凸型透镜B3之间的空气间隔为:0.10mm；

所述后组镜片B中双凸型透镜B3与双凸型透镜B4之间的空气间隔为:0.10mm；

所述后组镜片B中双凸型透镜B4与负月牙透镜B5之间的空气间隔为:0.10mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种1.1英寸大靶面16mm焦距高清低畸变工业用镜头，其特征在于，所述镜头还包括固定于光学系统外部的镜头组件，所述镜头组件包括主镜筒，所述主镜筒的内腔沿光线入射方向依次设置有前组镜筒与后组镜筒，所述前组镜筒的内表面具有多级用于限位前组镜片A各个透镜的阶面，所述前组镜筒内沿光线入射方向依次固定有前压圈、正月牙型透镜A1、隔圈A、负月牙型透镜A2、双凹型透镜A3、双凹型透镜A4和双凸型透镜A5密接的第一胶合组、隔圈B、正月牙型透镜A6；

所述后组镜筒内沿光线入射方向依次固定有正月牙型透镜B1和负月牙型透镜B2密接的第二胶合组、隔圈C、双凸型透镜B3、隔圈D、双凸型透镜B4、隔圈E、负月牙透镜B5及后压圈；

所述光阑C经紧定螺钉固定于光阑套筒内，所述光阑套筒位于主镜筒内且与前组镜筒螺纹连接，所述光阑套筒又经光阑导钉连接有套于主镜筒外部的光阑调节环，所述主镜筒的后端固定连接有连接座，所述连接座经贯穿连接座表面插入主镜筒内的锥端紧定螺钉固定主镜筒上，所述光阑调节环限位于连接座与主镜筒外周凸起凸部之间，所述后组镜筒侧壁具有两个对称式环形直导槽以限位光阑套筒移动距离，所述光阑调节环上还螺纹连接有抵顶主镜筒的光阑锁紧钉。

4.根据权利要求3所述的一种1.1英寸大靶面16mm焦距高清低畸变工业用镜头，其特征在于，所述主镜筒与后组镜筒之间螺纹连接有聚焦转轮，所述聚焦转轮与主镜筒之间的螺纹方向和聚焦转轮与后组镜筒之间的螺纹方向相反，所述聚焦转轮经聚焦环锥端紧定螺钉与聚焦环相连接，所述主镜筒外部具有螺纹配合用于顶紧聚焦转轮的聚焦转轮锁紧钉。

5.根据权利要求4所述的一种1.1英寸大靶面16mm焦距高清低畸变工业用镜头，其特征在于，所述前组镜筒的前端呈喇叭状，所述主镜筒内还具有限制后组镜筒移动距离的主镜筒限位钉。

6.根据权利要求3所述的一种1.1英寸大靶面16mm焦距高清低畸变工业用镜头，其特征在于，所述隔圈A、隔圈B内壁均为斜面从而减少了入射光线的折射面。

7.根据权利要求3所述的一种1.1英寸大靶面16mm焦距高清低畸变工业用镜头，其特征在于，接座外侧具有能与摄像头对接的外螺纹。

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