CN212302039U

CN212302039U - 一种高分辨光学镜头

Info

Publication number: CN212302039U
Application number: CN202020861579.1U
Authority: CN
Inventors: 林佳敏; 曾振煌; 卢盛林
Original assignee: Guangdong OPT Machine Vision Co Ltd
Current assignee: Guangdong OPT Machine Vision Co Ltd
Priority date: 2020-05-21
Filing date: 2020-05-21
Publication date: 2021-01-05
Anticipated expiration: 2030-05-21

Abstract

本实用新型属于光学成像的技术领域，具体涉及一种高分辨光学镜头，包括光学装置，所述光学装置由物方到像方依次设置具有正光焦度的前组S1、光阑、具有负光焦度的中组S2及具有正光焦度的后组S3，所述光学装置的焦距为f，所述前组S1的焦距为f_S1，所述中组S2的焦距为f_S2，所述后组S3的焦距为f_S3，分别满足关系式：0.50<|f_S1/f|<0.90，0.10<|f_S2/f|<0.45，0.20<|f_S3/f|<0.60。本实用新型具有较高分辨率，最高分辨率可达230lp/mm，可匹配2.2μm像元芯片，满足低畸变、高分辨率光学镜头的需求。

Description

一种高分辨光学镜头

技术领域

本实用新型属于光学成像的技术领域，具体涉及一种高分辨光学镜头。

背景技术

工业是社会发展进步的命脉，智能制造是工业发展进步的趋势，机器视觉作为智能制造的“眼睛”，其性能至关重要。在各行各业诸多领域，机器视觉应用越来越广泛，如:玻璃划伤检测、尺寸测量、轮廓测量、电路基板定位、条码识别等应用。机器视觉中，光学镜头直接影响到视觉精度，光学镜头的光学畸变、分辨率越高，整个机器视觉系统的检测精度就越高。与此同时，相机芯片的像元趋向小型化，小像元高像素芯片不断涌现。

然而国内现有的工业镜头普遍是针对大像元芯片设计，小靶面高像素的光学镜头少。并且大部分镜头结构复杂，在较近的工作距离上无法实现清晰成像，无法满足高标准的应用需求，因此对于小像元高像素、低畸变的光学镜头的研发就更为迫切。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种高分辨光学镜头，具有较高分辨率，最高分辨率可达230lp/mm，可匹配2.2μm像元芯片，满足低畸变、高分辨率光学镜头的需求。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高分辨光学镜头，包括光学装置，所述光学装置由物方到像方依次设置具有正光焦度的前组S1、光阑、具有负光焦度的中组S2及具有正光焦度的后组S3，所述光学装置的焦距为f，所述前组S1的焦距为f_S1，所述中组S2的焦距为f_S2，所述后组S3的焦距为f_S3，分别满足关系式：0.50<|f_S1/f|<0.90，0.10<|f_S2/f|<0.45，0.20<|f_S3/f|<0.60。

作为本实用新型所述的一种高分辨光学镜头的一种改进，所述前组S1包括具有正光焦度及双凸结构的第一透镜G1、具有负光焦度及弯月结构的第二透镜G2、具有正光焦度及双凸结构的第三透镜G3、以及具有负光焦度及双凹结构的第四透镜G4，所述第一透镜G1和所述第二透镜G2胶合成具有正光焦度的第一胶合透镜组U1，所述第三透镜G3和所述第四透镜G4胶合成具有负光焦度的第二胶合透镜组U2。

作为本实用新型所述的一种高分辨光学镜头的一种改进，所述中组S2包括具有负光焦度及双凹结构的第五透镜G5。

作为本实用新型所述的一种高分辨光学镜头的一种改进，所述后组S3包括具有正光焦度及弯月结构的第六透镜G6、以及具有正光焦度及弯月结构的第七透镜G7。

作为本实用新型所述的一种高分辨光学镜头的一种改进，所述第一透镜G1、所述第二透镜G2、所述第三透镜G3、所述第四透镜G4、所述第五透镜G5、所述第六透镜G6及所述第七透镜G7均为球面镜。

作为本实用新型所述的一种高分辨光学镜头的一种改进，所述第一透镜G1的前表面顶点到所述第七透镜G7的后表面顶点的距离L与所述光学装置的焦距f，满足关系式：|L/f|>0.65。

作为本实用新型所述的一种高分辨光学镜头的一种改进，所述光学装置的半像高y’与所述光学装置的焦距f，满足关系式：|y’/f|＜0.20。

作为本实用新型所述的一种高分辨光学镜头的一种改进，所述第一胶合透镜组U1的焦距为f_U1，其焦距f_U1和所述光学装置的焦距f的比值，满足关系式：0.55＜|f_U1/f|＜0.90。

作为本实用新型所述的一种高分辨光学镜头的一种改进，所述第二胶合透镜组U2的焦距为f_U2，其焦距f_U2和所述光学装置的焦距f的比值，满足关系式：8.00＜|f_U2/f|＜10.00。

作为本实用新型所述的一种高分辨光学镜头的一种改进，所述第六透镜G6的焦距为f_G6，其焦距f_G6与所述光学装置的焦距f的比值，满足关系式：0.90＜|f_G6/f|＜1.20；所述第七透镜G7的焦距为f_G7，其焦距f_G7与所述光学装置的焦距f的比值，满足关系式：0.50＜|f_G7/f|＜0.80。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型包括光学装置，所述光学装置由物方到像方依次设置具有正光焦度的前组S1、光阑、具有负光焦度的中组S2及具有正光焦度的后组S3，所述光学装置的焦距为f，所述前组S1的焦距为f_S1，所述中组S2的焦距为f_S2，所述后组S3的焦距为f_S3，分别满足关系式：0.50<|f_S1/f|<0.90，0.10<|f_S2/f|<0.45，0.20<|f_S3/f|<0.60。通过上述结构实现了焦距为50mm的低畸变工业镜头的光学装置，像方F数为2.8，最大成像面为φ11mm，最高分辨率可达230lp/mm，可匹配2.2μm像元芯片，对应的2/3″芯片时，其像素可达到一千二百万像素，全视场最大光学畸变低于0.18％；采用整组对焦方式，其通光孔径也可灵活调节。

附图说明

图1为本实用新型的光学装置的结构示意图。

图2为本实用新型的光学装置的光学畸变曲线图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

如图1～2所示，一种高分辨光学镜头，包括光学装置，光学装置由物方到像方依次设置具有正光焦度的前组S1、光阑、具有负光焦度的中组S2及具有正光焦度的后组S3，光学装置的焦距为f，前组S1的焦距为f_S1，中组S2的焦距为f_S2，后组S3的焦距为f_S3，分别满足关系式：0.50<|f_S1/f|<0.90，0.10<|f_S2/f|<0.45，0.20<|f_S3/f|<0.60。

优选的，前组S1包括具有正光焦度及双凸结构的第一透镜G1、具有负光焦度及弯月结构的第二透镜G2、具有正光焦度及双凸结构的第三透镜G3、以及具有负光焦度及双凹结构的第四透镜G4，第一透镜G1和第二透镜G2胶合成具有正光焦度的第一胶合透镜组U1，第三透镜G3和第四透镜G4胶合成具有负光焦度的第二胶合透镜组U2。

优选的，中组S2包括具有负光焦度及双凹结构的第五透镜G5。

优选的，后组S3包括具有正光焦度及弯月结构的第六透镜G6、以及具有正光焦度及弯月结构的第七透镜G7。

优选的，第一透镜G1、第二透镜G2、第三透镜G3、第四透镜G4、第五透镜G5、第六透镜G6及第七透镜G7均为球面镜。

优选的，第一透镜G1的前表面顶点到第七透镜G7的后表面顶点的距离L与光学装置的焦距f，满足关系式：|L/f|>0.65。

优选的，光学装置的半像高y’与光学装置的焦距f，满足关系式：|y’/f|＜0.20。

优选的，第一胶合透镜组U1的焦距为f_U1，其焦距f_U1和光学装置的焦距f的比值，满足关系式：0.55＜|f_U1/f|＜0.90。

优选的，第二胶合透镜组U2的焦距为f_U2，其焦距f_U2和光学装置的焦距f的比值，满足关系式：8.00＜|f_U2/f|＜10.00。

优选的，第六透镜G6的焦距为f_G6，其焦距f_G6与光学装置的焦距f的比值，满足关系式：0.90＜|f_G6/f|＜1.20；第七透镜G7的焦距为f_G7，其焦距f_G7与光学装置的焦距f的比值，满足关系式：0.50＜|f_G7/f|＜0.80。

光学装置的光阑孔径为圆孔，光阑的光圈在F2.8～F16范围内可调。

在本实例中，光学装置数据如下：

在本实例中，光学装置的焦距f为50mm，最大光圈为F#＝2.8，前组S1的焦距f_S1＝36.1mm，中组S2的焦距f_S2＝-14.1mm，后组S3的焦距f_S3＝19.3mm，第一透镜G1的前表面顶点到第七透镜G7的后表面顶点的距离L＝37.5mm，光学后截距BFL＝19.1mm，半像高y’＝5.5mm，第一胶合透镜组的焦距f_U1＝39.8mm，第二胶合透镜组的焦距f_U2＝-456.0mm，第六透镜G6的焦距f_G6＝51.3mm，第七透镜组的焦距f_G7＝31.5mm。

各个关系式：

|f_S1/f|＝0.72；|f_S2/f|＝0.28；|f_S3/f|＝0.38；

|L/f|＝0.75；|BFL/f|＝0.38；|y’/f|＝0.11；

|f_U1/f|＝0.79；|f_U2/f|＝9.12；

|f_G6/f|＝1.02；|f_G7/f|＝0.63。

满足关系式：

0.50<|f_S1/f|<0.90，0.10<|f_S2/f|<0.45，0.20<|f_S3/f|<0.60；

|L/f|>0.65；|BFL/f|＜0.45；|y’/f|＜0.20；

0.55＜|f_U1/f|＜0.90；8.00＜|f_U2/f|＜10.00；

0.90＜|f_G6/f|＜1.20；0.50＜|f_G7/f|＜0.80。

图2为本实施例的光学畸变曲线图，全视场范围内最大光学畸变低于0.18％；

通过上述结构实现了焦距为50mm的低畸变工业镜头的光学装置，像方F数为2.8，最大成像面为φ11mm，最高分辨率可达230lp/mm，可匹配2.2μm像元芯片，对应的2/3″芯片时，其像素可达到一千二百万像素，全视场最大光学畸变低于0.18％；采用整组对焦方式，其通光孔径也可灵活调节。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims

1.一种高分辨光学镜头，其特征在于：包括光学装置，所述光学装置由物方到像方依次设置具有正光焦度的前组S1、光阑、具有负光焦度的中组S2及具有正光焦度的后组S3，所述光学装置的焦距为f，所述前组S1的焦距为f_S1，所述中组S2的焦距为f_S2，所述后组S3的焦距为f_S3，分别满足关系式：0.50<|f_S1/f|<0.90，0.10<|f_S2/f|<0.45，0.20<|f_S3/f|<0.60。

2.如权利要求1所述的一种高分辨光学镜头，其特征在于：所述前组S1包括具有正光焦度及双凸结构的第一透镜G1、具有负光焦度及弯月结构的第二透镜G2、具有正光焦度及双凸结构的第三透镜G3、以及具有负光焦度及双凹结构的第四透镜G4，所述第一透镜G1和所述第二透镜G2胶合成具有正光焦度的第一胶合透镜组U1，所述第三透镜G3和所述第四透镜G4胶合成具有负光焦度的第二胶合透镜组U2。

3.如权利要求2所述的一种高分辨光学镜头，其特征在于：所述中组S2包括具有负光焦度及双凹结构的第五透镜G5。

4.如权利要求3所述的一种高分辨光学镜头，其特征在于：所述后组S3包括具有正光焦度及弯月结构的第六透镜G6、以及具有正光焦度及弯月结构的第七透镜G7。

5.如权利要求4所述的一种高分辨光学镜头，其特征在于：所述第一透镜G1、所述第二透镜G2、所述第三透镜G3、所述第四透镜G4、所述第五透镜G5、所述第六透镜G6及所述第七透镜G7均为球面镜。

6.如权利要求4所述的一种高分辨光学镜头，其特征在于：所述第一透镜G1的前表面顶点到所述第七透镜G7的后表面顶点的距离L与所述光学装置的焦距f，满足关系式：|L/f|>0.65。

7.如权利要求1所述的一种高分辨光学镜头，其特征在于：所述光学装置的半像高y’与所述光学装置的焦距f，满足关系式：|y’/f|＜0.20。

8.如权利要求2所述的一种高分辨光学镜头，其特征在于：所述第一胶合透镜组U1的焦距为f_U1，其焦距f_U1和所述光学装置的焦距f的比值，满足关系式：0.55＜|f_U1/f|＜0.90。

9.如权利要求2所述的一种高分辨光学镜头，其特征在于：所述第二胶合透镜组U2的焦距为f_U2，其焦距f_U2和所述光学装置的焦距f的比值，满足关系式：8.00＜|f_U2/f|＜10.00。

10.如权利要求4所述的一种高分辨光学镜头，其特征在于：所述第六透镜G6的焦距为f_G6，其焦距f_G6与所述光学装置的焦距f的比值，满足关系式：0.90＜|f_G6/f|＜1.20；所述第七透镜G7的焦距为f_G7，其焦距f_G7与所述光学装置的焦距f的比值，满足关系式：0.50＜|f_G7/f|＜0.80。