CN213843661U

CN213843661U - 一种高分辨率低畸变光学镜头

Info

Publication number: CN213843661U
Application number: CN202023217036.5U
Authority: CN
Inventors: 曾振煌; 林佳敏; 卢盛林
Original assignee: Guangdong OPT Machine Vision Co Ltd
Current assignee: Guangdong OPT Machine Vision Co Ltd
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2021-07-30
Anticipated expiration: 2030-12-28

Abstract

本实用新型公开一种高分辨率低畸变光学镜头，包括光学模组，光学模组由物方到像方依次设置具有正光焦度的调焦组S1和具有负光焦度的固定组S2；调焦组S1包括具有正光焦度的前组T1、光阑、具有正光焦度的后组T2；光学模组的焦距为f，调焦组S1的焦距为f_S1，固定组S2的焦距为f_S2，其满足关系式：0.80<|f_S1/f|<1.20，7.00<|f_S2/f|<9.00。通过上述结构实现了焦距为50mm的低畸变光学镜头的光学模组，像方F数为4.5，最高分辨率可达160lp/mm，可匹配3.2μm像元芯片，对应的全画幅芯片时，其像素可达到九千万像素，全视场最大光学畸变低于0.16％。

Description

一种高分辨率低畸变光学镜头

技术领域

本实用新型属于光学成像技术领域，具体涉及一种高分辨率低畸变光学镜头。

背景技术

随着工业镜头的不断迭代发展，小靶面工业镜头已无法满足大型机械制造、纺织、印刷、显示器制造等行业检测。其需要更大靶面的芯片以满足大型制造业。同时，随着检测精度的不断提高，高分辨率相机的应用越来越广泛，相应地也就对镜头分辨率提出了更高的要求，因此提高镜头解析度、改善图像画质、降低畸变，才是提升镜头性能的永恒目标。然而目前市面上能够匹配大靶面的光学镜头较少，且在高分辨率和低畸变方面有所不足，尤其是在工业应用下的近距离成像有所欠缺。

因此，亟需研发一款高像素、大靶面、低畸变的光学镜头。

实用新型内容

鉴于相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种高分辨率低畸变光学镜头，其最高分辨率可达160lp/mm，可匹配3.2μm像元芯片，最大靶面尺寸为全画幅，同时具有低畸变性能。

为了实现上述目的，本申请提供一种高分辨率低畸变光学镜头，包括光学模组，所述光学模组由物方到像方依次设置具有正光焦度的调焦组S1和具有负光焦度的固定组S2；其中，所述调焦组S1包括具有正光焦度的前组T1、光阑、具有正光焦度的后组T2；

所述前组T1包括具有负光焦度及弯月结构的第一透镜G1、具有负光焦度及弯月结构的第二透镜G2、具有正光焦度及弯月结构的第三透镜G3、具有正光焦度及双凸结构的第四透镜G4和具有正光焦度及弯月结构的第五透镜G5；其中，第二透镜G2和第三透镜G3胶合成具有负光焦度的第一胶合透镜组U1；

所述后组T2包括具有负光焦度及双凹结构的第六透镜G6、具有正光焦度及双凸结构的第七透镜G7、具有正光焦度及双凸结构的第八透镜G8和具有负光焦度及弯月结构的第九透镜G9；其中，第六透镜G6和第七透镜G7胶合成具有负光焦度的第二胶合透镜组U2；第八透镜G8和第九透镜G9胶合成具有正光焦度的第三胶合透镜组U3；

所述固定组S2包括具有正光焦度及双凸结构的第十透镜G10、具有负光焦度及双凹结构的第十一透镜G11和具有正光焦度及弯月结构的第十二透镜G12；其中，第十透镜G10、第十一透镜G11和第十二透镜G12胶合成具有负光焦度的第四胶合透镜组U4；

所述光学模组的焦距为f，所述调焦组S1的焦距为f_S1，所述固定组S2的焦距为f_S2，其满足关系式：0.80<|f_S1/f|<1.20，7.00<|f_S2/f|<9.00。

进一步地，所述光学模组的第一透镜G1的前表面顶点到第十二透镜G12后表面顶点的距离L与光学模组的焦距f满足关系式：|L/f|>1.80。

进一步地，所述光学模组的光学后截距BFL与光学模组的焦距f满足关系式：|BFL/f|＜1.10；所述光学模组的半像高y’与光学模组的焦距f满足关系式：|y’/f|＜0.50。

进一步地，所述前组T1的焦距为f_T1，所述后组T2的焦距为f_T2，其中，焦距f_T1、焦距f_T2与光学模组的焦距f的比值分别满足关系式：1.50＜|f_T1/f|＜1.90，1.50＜|f_T2/f|＜1.90。

进一步地，所述第一透镜G1的焦距为f_G1，其焦距f_G1与光学模组的焦距f的比值满足关系式：1.10＜|f_G1/f|＜1.50；所述第四透镜G4的焦距为f_G4，其焦距f_G4与光学模组的焦距f的比值满足关系式：1.10＜|f_G4/f|＜1.50；所述第五透镜G5的焦距为f_G5，其焦距f_G5与光学模组的焦距f的比值满足关系式：2.20＜|f_G5/f|＜2.60。

进一步地，所述第一胶合透镜组U1的焦距为f_U1，其焦距f_U1和光学模组的焦距f的比值满足关系式：2.20＜|f_U1/f|＜2.60。

进一步地，所述第二胶合透镜组U2的焦距为f_U2，其焦距f_U2和光学模组的焦距f的比值满足关系式：1.00＜|f_U2/f|＜1.40。

进一步地，所述第三胶合透镜组U3的焦距为f_U3，其焦距f_U3和光学模组的焦距f的比值满足关系式：0.80＜|f_U3/f|＜1.20。

进一步地，所述光学模组的物距改变时，所述固定组S2与像面相对位置不变，通过改变所述调焦组S1与所述固定组S2之间的空气间隔D_t来使成像清晰，其中，空气间隔D_t与光学模组的焦距f的比值满足关系式：|D_t/f|＜0.45。

进一步地，所述光学模组的各个透镜均为球面镜，所述光学模组的光阑孔径为圆孔，光阑的光圈在F4.5～F32范围内可调。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：本申请一种高分辨率低畸变光学镜头，包括光学模组，所述光学模组由物方到像方依次设置具有正光焦度的调焦组S1和具有负光焦度的固定组S2；其中，所述调焦组S1包括具有正光焦度的前组T1、光阑、具有正光焦度的后组T2；所述光学模组的焦距为f，所述调焦组S1的焦距为f_S1，所述固定组S2的焦距为f_S2，其满足关系式：0.80<|f_S1/f|<1.20，7.00<|f_S2/f|<9.00。本申请通过上述结构实现了焦距为50mm的低畸变光学镜头的光学模组，像方F数为4.5，最大成像面为

最高分辨率可达160lp/mm，可匹配3.2μm像元芯片，对应的全画幅芯片时，其像素可达到九千万像素，全视场最大光学畸变低于0.16％；采用浮动对焦方式，其通光孔径也可灵活调节。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本申请中光学模组的结构示意图。

图2是本申请中光学模组的光学畸变曲线图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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申请中的具体含义。

本申请的描述中，应当理解，本申请中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

如图1所示，本实施例一种高分辨率低畸变光学镜头，包括光学模组，所述光学模组由物方到像方依次设置具有正光焦度的调焦组S1和具有负光焦度的固定组S2；其中，所述调焦组S1包括具有正光焦度的前组T1、光阑、具有正光焦度的后组T2；

优选地，所述光学模组的第一透镜G1的前表面顶点到第十二透镜G12后表面顶点的距离L与光学模组的焦距f满足关系式：|L/f|>1.80。

优选地，所述光学模组的光学后截距BFL与光学模组的焦距f满足关系式：|BFL/f|＜1.10；所述光学模组的半像高y’与光学模组的焦距f满足关系式：|y’/f|＜0.50。

优选地，所述前组T1的焦距为f_T1，所述后组T2的焦距为f_T2，其中，焦距f_T1、焦距f_T2与光学模组的焦距f的比值分别满足关系式：1.50＜|f_T1/f|＜1.90，1.50＜|f_T2/f|＜1.90。

优选地，所述第一透镜G1的焦距为f_G1，其焦距f_G1与光学模组的焦距f的比值满足关系式：1.10＜|f_G1/f|＜1.50；所述第四透镜G4的焦距为f_G4，其焦距f_G4与光学模组的焦距f的比值满足关系式：1.10＜|f_G4/f|＜1.50；所述第五透镜G5的焦距为f_G5，其焦距f_G5与光学模组的焦距f的比值满足关系式：2.20＜|f_G5/f|＜2.60。

优选地，所述第一胶合透镜组U1的焦距为f_U1，其焦距f_U1和光学模组的焦距f的比值满足关系式：2.20＜|f_U1/f|＜2.60。

优选地，所述第二胶合透镜组U2的焦距为f_U2，其焦距f_U2和光学模组的焦距f的比值满足关系式：1.00＜|f_U2/f|＜1.40。

优选地，所述第三胶合透镜组U3的焦距为f_U3，其焦距f_U3和光学模组的焦距f的比值满足关系式：0.80＜|f_U3/f|＜1.20。

优选地，所述光学模组的物距改变时，所述固定组S2与像面相对位置不变，通过改变所述调焦组S1与所述固定组S2之间的空气间隔D_t来使成像清晰，其中，空气间隔D_t与光学模组的焦距f的比值满足关系式：|D_t/f|＜0.45。

优选地，所述光学模组的各个透镜均为球面镜，所述光学模组的光阑孔径为圆孔，光阑的光圈在F4.5～F32范围内可调。

在本实例中，光学模组数据如下：

在本实例中，光学模组的焦距f为50mm，最大光圈为F#＝4.5，调焦组S1的焦距f_S1＝50.04mm，固定组S2的焦距f_S2＝-410.73mm，第一透镜G1的前表面顶点到第十二透镜G12的后表面顶点的距离L＝118mm，光学后截距BFL＝45.7mm，半像高y’＝22.0mm，前组T1的焦距f_T1＝80.45mm，后组T2的焦距f_T2＝89.45mm，第一透镜G1的焦距f_G1＝-65.78mm，第一胶合透镜组的焦距f_U1＝-122.6mm，第四透镜G4的焦距f_G4＝64.96mm，第五透镜G5的焦距f_G5＝120.61mm，第二胶合透镜组的焦距f_U2＝-61.58mm，第三胶合透镜组的焦距f_U3＝47.86mm，空气间隔D_t＝18.5mm。

各个关系式：

|f_S1/f|＝1.00；|f_S2/f|＝8.21；|L/f|＝2.36；

|BFL/f|＝0.91；|y’/f|＝0.44；|f_T1/f|＝1.60；|f_T2/f|＝1.78；

|f_G1/f|＝1.31；|f_U1/f|＝2.45；|f_G4/f|＝1.29；|f_G5/f|＝2.41；

|f_U2/f|＝1.23；|f_U3/f|＝0.95；|D_t/f|＝0.37；

满足关系式：

0.80<|f_S1/f|<1.20；7.00<|f_S2/f|<9.00；|L/f|>1.80；

|BFL/f|＜1.10；|y’/f|＜0.50；1.50＜|f_T1/f|＜1.90；1.50＜|f_T2/f|＜1.90；

1.10＜|f_G1/f|＜1.50；2.20＜|f_U1/f|＜2.60；

1.10＜|f_G4/f|＜1.50；2.20＜|f_G5/f|＜2.60

1.00＜|f_U2/f|＜1.40；0.80＜|f_U3/f|＜1.20；|D_t/f|＜0.45。

图2所示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0.16％。

本申请通过上述结构实现了焦距为50mm的低畸变光学镜头的光学系统，像方F数为4.5，最大成像面为

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

1.一种高分辨率低畸变光学镜头，其特征在于：包括光学模组，所述光学模组由物方到像方依次设置具有正光焦度的调焦组S1和具有负光焦度的固定组S2；其中，所述调焦组S1包括具有正光焦度的前组T1、光阑、具有正光焦度的后组T2；

2.根据权利要求1所述的高分辨率低畸变光学镜头，其特征在于：所述光学模组的第一透镜G1的前表面顶点到第十二透镜G12后表面顶点的距离L与光学模组的焦距f满足关系式：|L/f|>1.80。

3.根据权利要求1所述的高分辨率低畸变光学镜头，其特征在于：所述光学模组的光学后截距BFL与光学模组的焦距f满足关系式：|BFL/f|＜1.10；所述光学模组的半像高y’与光学模组的焦距f满足关系式：|y’/f|＜0.50。

4.根据权利要求1所述的高分辨率低畸变光学镜头，其特征在于：所述前组T1的焦距为f_T1，所述后组T2的焦距为f_T2，其中，焦距f_T1、焦距f_T2与光学模组的焦距f的比值分别满足关系式：1.50＜|f_T1/f|＜1.90，1.50＜|f_T2/f|＜1.90。

5.根据权利要求1所述的高分辨率低畸变光学镜头，其特征在于：所述第一透镜G1的焦距为f_G1，其焦距f_G1与光学模组的焦距f的比值满足关系式：1.10＜|f_G1/f|＜1.50；所述第四透镜G4的焦距为f_G4，其焦距f_G4与光学模组的焦距f的比值满足关系式：1.10＜|f_G4/f|＜1.50；所述第五透镜G5的焦距为f_G5，其焦距f_G5与光学模组的焦距f的比值满足关系式：2.20＜|f_G5/f|＜2.60。

6.根据权利要求1所述的高分辨率低畸变光学镜头，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和光学模组的焦距f的比值满足关系式：2.20＜|f_U1/f|＜2.60。

7.根据权利要求1所述的高分辨率低畸变光学镜头，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和光学模组的焦距f的比值满足关系式：1.00＜|f_U2/f|＜1.40。

8.根据权利要求1所述的高分辨率低畸变光学镜头，其特征在于：所述第三胶合透镜组U3的焦距为f_U3，其焦距f_U3和光学模组的焦距f的比值满足关系式：0.80＜|f_U3/f|＜1.20。

9.根据权利要求1所述的高分辨率低畸变光学镜头，其特征在于：所述光学模组的物距改变时，所述固定组S2与像面相对位置不变，通过改变所述调焦组S1与所述固定组S2之间的空气间隔D_t来使成像清晰，其中，空气间隔D_t与光学模组的焦距f的比值满足关系式：|D_t/f|＜0.45。

10.根据权利要求1所述的高分辨率低畸变光学镜头，其特征在于：所述光学模组的各个透镜均为球面镜，所述光学模组的光阑孔径为圆孔，光阑的光圈在F4.5～F32范围内可调。