CN215297806U - 一种六片式全彩色16k线扫镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种六片式全彩色16k线扫镜头，最大靶面尺寸为82mm，包括沿光轴的物面侧至像面侧依次分布的第一透镜、第一双胶合透镜组、光阑、第二双胶合透镜组和第六透镜，第一双胶合透镜组包括相连的第二透镜和第三透镜，第二透镜的像侧面与第三透镜的物侧面贴合，第一透镜、第二透镜以及第三透镜均为正弯月形透镜；第二双胶合透镜组包括相连的第四透镜和第五透镜，第四透镜的像侧面与第五透镜的物侧面贴合，第四透镜为双凹透镜，第五透镜为双凸透镜，第六透镜为负弯月形透镜；本实用新型提供的六片式全彩色16K线扫镜头具有畸变率低以及成像分辨率高的特点，能够完全匹配16K分辨率。

Description

一种六片式全彩色16k线扫镜头

技术领域

本实用新型涉及光学镜头技术领域，尤其涉及一种六片式全彩色16k线扫镜头。

背景技术

线扫镜头的水平分辨率以及数据速率远高于面扫镜头，因此线扫镜头被广泛应用于产品缺陷检测，如在印刷工业、纸张制造加工、铁路轨道检测、钢板带、玻璃带或纺织品的制造等领域中，线扫镜头常用于识别材料的缺陷以及对材料的品质进行分类。

相比于12K相机靶面，16K相机靶面能够提供更高分辨率，更大视场范围；在自动光学检测更宽幅面的流水线产品，16K相机靶面具有明显的效率优势；而现有的线扫描镜头的成像分辨率大多低于或等于12K，如授权号CN110007433A的中国专利中通过10片的变形高斯镜头，实现了最大靶面为63mm的线扫镜头；但上述镜头结构复杂，并且成像质量不高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种六片式全彩色16k线扫镜头。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种六片式全彩色16k线扫镜头，最大靶面尺寸为82mm，包括沿光轴的物面侧至像面侧依次分布的第一透镜、第一双胶合透镜组、光阑、第二双胶合透镜组和第六透镜，所述第一双胶合透镜组包括相连的第二透镜和第三透镜，所述第二透镜的像侧面与所述第三透镜的物侧面贴合，所述第一透镜、第二透镜以及所述第三透镜均为正弯月形透镜；所述第二双胶合透镜组包括相连的第四透镜和第五透镜，所述第四透镜的像侧面与所述第五透镜的物侧面贴合，所述第四透镜为双凹透镜，所述第五透镜为双凸透镜，所述第六透镜为负弯月形透镜。

进一步的，所述第一透镜为LASFN31型号的光学玻璃。

进一步的，所述第二透镜为N-FK56型号的光学玻璃，所述第三透镜为F6型号的光学玻璃。

进一步的，所述第四透镜为KZFSN5型号的光学玻璃，所述第五透镜为N-PK52型号的光学玻璃。

进一步的，所述第六透镜为N-LAF32型号的光学玻璃。

进一步的，还包括光圈，设所述六片式全彩色16k线扫镜头的焦距为f，所述光圈的直径为D，3.8＜f/D＜22。

进一步的，所述第一透镜的物侧面的曲率半径为69.077mm，所述第一透镜的像侧面的曲率半径为339.192mm。

进一步的，所述第二透镜的物侧面的曲率半径为42.305mm，所述第二透镜的像侧面的曲率半径以及第三透镜的物侧面的曲率半径为2557.638mm，所述第三透镜的像侧面的曲率半径为27.306mm。

进一步的，所述第四透镜的物侧面的曲率半径为﹣32.455mm，所述第四透镜的像侧面的曲率半径以及第五透镜的物侧面的曲率半径为155.433mm，所述第五透镜的像侧面的曲率半径为﹣44.313mm。

进一步的，所述第一透镜的物侧面的曲率半径为﹣543.477mm，所述第一透镜的像侧面的曲率半径为﹣53.864mm。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的六片式全彩色16K线扫镜头具有畸变率低以及成像分辨率高的特点，最大靶面尺寸为82mm，能够完全匹配16K分辨率，在光阑的两侧分别设置第一双胶合透镜组和第二双胶合透镜组，将色差对成像质量的影响降到最小。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的六片式全彩色16K线扫镜头的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的六片式全彩色16K线扫镜头的MTF曲线图；

图3为本实用新型实施例一的六片式全彩色16K线扫镜头的场曲图；

图4为本实用新型实施例一的六片式全彩色16K线扫镜头的畸变图；

图5为本实用新型实施例一的六片式全彩色16K线扫镜头的点扩散函数图。

标号说明：

1、第一透镜；2、第一双胶合透镜组；21、第二透镜；22、第三透镜；3、光阑；4、第二双胶合透镜组；41、第四透镜；42、第五透镜；5、第六透镜；6、光轴。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图5，一种六片式全彩色16k线扫镜头，最大靶面尺寸为82mm，包括沿光轴6的物面侧至像面侧依次分布的第一透镜1、第一双胶合透镜组2、光阑3、第二双胶合透镜组4和第六透镜5，所述第一双胶合透镜组2包括相连的第二透镜21和第三透镜22，所述第二透镜21的像侧面与所述第三透镜22的物侧面贴合，所述第一透镜1、第二透镜21以及所述第三透镜22均为正弯月形透镜；所述第二双胶合透镜组4包括相连的第四透镜41和第五透镜42，所述第四透镜41的像侧面与所述第五透镜42的物侧面贴合，所述第四透镜41为双凹透镜，所述第五透镜42为双凸透镜，所述第六透镜5为负弯月形透镜。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：最大靶面尺寸为82mm，能够完全匹配16K分辨率，在光阑3的两侧分别设置第一双胶合透镜组2和第二双胶合透镜组4，将色差对成像质量的影响降到最小。

进一步的，所述第一透镜1为LASFN31型号的光学玻璃。

进一步的，所述第二透镜21为N-FK56型号的光学玻璃，所述第三透镜22为F6型号的光学玻璃。

进一步的，所述第四透镜41为KZFSN5型号的光学玻璃，所述第五透镜42为N-PK52型号的光学玻璃。

进一步的，所述第六透镜5为N-LAF32型号的光学玻璃。

由上述描述可知，可根据实际的应用需求对第一、二、三、四、五和六透镜的材质型号进行选择。

进一步的，还包括光圈，设所述六片式全彩色16k线扫镜头的焦距为f，所述光圈的直径为D，3.8＜f/D＜22。

由上述描述可知，光圈用以控制光线透过镜头后进入感光面的光量，3.8＜f/D＜16；最大光圈(f/D＝3.8)情况下，透镜具有大的通光量，能够适应快速拍摄的需求；最小光圈(f/D＝22)情况下，透镜具有较小的通光量，但是具有接近衍射极限的成像质量，且具有较大景深；具体应用当中可以根据需求调节光圈。

进一步的，所述第一透镜1的物侧面的曲率半径为69.077mm，所述第一透镜1的像侧面的曲率半径为339.192mm。

进一步的，所述第二透镜21的物侧面的曲率半径为42.305mm，所述第二透镜21的像侧面的曲率半径以及第三透镜22的物侧面的曲率半径为2557.638mm，所述第三透镜22的像侧面的曲率半径为27.306mm。

进一步的，所述第四透镜41的物侧面的曲率半径为﹣32.455mm，所述第四透镜41的像侧面的曲率半径以及第五透镜42的物侧面的曲率半径为155.433mm，所述第五透镜42的像侧面的曲率半径为﹣44.313mm。

进一步的，所述第一透镜1的物侧面的曲率半径为﹣543.477mm，所述第一透镜1的像侧面的曲率半径为﹣53.864mm。

实施例一

请参照图1至图5，本实用新型的实施例一为：一种六片式全彩色16k线扫镜头，最大靶面尺寸为82mm，包括沿光轴6的物面侧至像面侧依次分布的第一透镜1、第一双胶合透镜组2、光阑3、第二双胶合透镜组4和第六透镜5，所述第一双胶合透镜组2包括相连的第二透镜21和第三透镜22，所述第二透镜21的像侧面与所述第三透镜22的物侧面贴合，所述第一透镜1、第二透镜21以及所述第三透镜22均为正弯月形透镜；所述第二双胶合透镜组4包括相连的第四透镜41和第五透镜42，所述第四透镜41的像侧面与所述第五透镜42的物侧面贴合，所述第四透镜41为双凹透镜，所述第五透镜42为双凸透镜，所述第六透镜5为负弯月形透镜。

需要说明的是，所述正弯月形透镜为物侧面为凸面，像侧面为凹面的透镜；所述双凹透镜为物侧面和像侧面均为凹面的透镜；所述双凸透镜为物侧面和像侧面均为凸面的透镜；所述负弯月形透镜为物侧面为凹面，像侧面为凸面的透镜。

表一本实施例中的六片式全彩色16k线扫镜头的参数表

设本六片式全彩色16k线扫镜头的像面尺寸为I，放大倍率为M，二者满足关系式：146.4<IMAG/MAG<186.3；

表一中镜面S5至镜面S7之间的间距为空气间隙L(即在所述光轴6的延伸方向上，所述第三透镜22的像面侧至所述第四透镜41的物面侧之间的距离)，所述六片式全彩色16k线扫镜头的工作距离为WD，二者满足关系式：0.1040<L/WD<0.1267。

本六片式全彩色16k线扫镜头属于定焦变倍镜头，其放大倍率与工作距离搭配如下：当放大倍率为x0.44时，其工作距离为300mm；当放大倍率为x0.56时，其工作距离为365.4mm；最佳搭配为放大倍率为x0.5时，工作距离为329mm，该情况下场曲与畸变的影响因子最小，像质最佳。

优选的，还包括光圈，设所述六片式全彩色16k线扫镜头的焦距为f，所述光圈的直径为D，3.8＜f/D＜22；具体的，光圈用以控制光线透过镜头后进入感光面的光量；最大光圈(f/D＝3.8)情况下，透镜具有大的通光量，能够适应快速拍摄的需求；最小光圈(f/D＝22)情况下，透镜具有较小的通光量，但是具有接近衍射极限的成像质量，且具有较大景深；具体应用当中可以根据需求调节光圈。

请结合图2至图5，本六片式全彩色16k线扫镜头在F数(镜头焦距与光圈有效口径的比值)为3.8，入射光波长为0.486μm、0.588μm以及0.656μm，入射视场高度为25㎜、40㎜、60㎜以及80㎜的情况下实验数据；

如图2所示，全视场高度在130lp/mm时的MTF值皆大于0.3，尽管于大视场高度80mm的情况下，子午面上的MTF值在0.3的分辨率仍在90lp/mm以上；比较各MTF曲线与衍射极限下的拟合直线，不难看出，本六片式全彩色16k线扫镜头具有优异的成像品质。

如图2与图3所示，不同波长于最大视场高度80mm下的场曲与畸变数值不同，波长为0.486um时，子午方向偏移量为0.03mm，弧矢方向偏移量为-0.002mm，畸变百分比为0.006％；波长为0.587um时，子午方向偏移量为-0.0078mm，弧矢方向偏移量为-0.095mm，畸变百分比接近于0；波长为0.656um时，子午方向偏移量为0.08mm，弧矢方向偏移量为-0.02mm，畸变百分比为-0.002％。可见最大视场高度80mm时多数场曲值变化控制在0.01以内，同时成像畸变百分比小于0.002％。

如图5所示，于0mm、25mm、40mm、60mm视场高度下，成像的弥散斑RMS半径值均控制在3mm左右。如此，该线扫镜头便于像元尺寸为5um的情况下，实现低畸变，像面大小达82mm情况下的16k成像。

综上所述，本实用新型提供的六片式全彩色16K线扫镜头具有畸变率低以及成像分辨率高的特点，能够完全匹配16K分辨率，最大靶面达82mm，高分辨率>130lp/mm，成像畸变率<1％。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种六片式全彩色16k线扫镜头，其特征在于，最大靶面尺寸为82mm，包括沿光轴的物面侧至像面侧依次分布的第一透镜、第一双胶合透镜组、光阑、第二双胶合透镜组和第六透镜，所述第一双胶合透镜组包括相连的第二透镜和第三透镜，所述第二透镜的像侧面与所述第三透镜的物侧面贴合，所述第一透镜、第二透镜以及所述第三透镜均为正弯月形透镜；所述第二双胶合透镜组包括相连的第四透镜和第五透镜，所述第四透镜的像侧面与所述第五透镜的物侧面贴合，所述第四透镜为双凹透镜，所述第五透镜为双凸透镜，所述第六透镜为负弯月形透镜。

2.根据权利要求1所述的六片式全彩色16k线扫镜头，其特征在于，所述第一透镜为LASFN31型号的光学玻璃。

3.根据权利要求1所述的六片式全彩色16k线扫镜头，其特征在于，所述第二透镜为N-FK56型号的光学玻璃，所述第三透镜为F6型号的光学玻璃。

4.根据权利要求1所述的六片式全彩色16k线扫镜头，其特征在于，所述第四透镜为KZFSN5型号的光学玻璃，所述第五透镜为N-PK52型号的光学玻璃。

5.根据权利要求1所述的六片式全彩色16k线扫镜头，其特征在于，所述第六透镜为N-LAF32型号的光学玻璃。

6.根据权利要求1所述的六片式全彩色16k线扫镜头，其特征在于，还包括光圈，设所述六片式全彩色16k线扫镜头的焦距为f，所述光圈的直径为D，3.8＜f/D＜22。

7.根据权利要求1所述的六片式全彩色16k线扫镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的曲率半径为69.077mm，所述第一透镜的像侧面的曲率半径为339.192mm。

8.根据权利要求1所述的六片式全彩色16k线扫镜头，其特征在于，所述第二透镜的物侧面的曲率半径为42.305mm，所述第二透镜的像侧面的曲率半径以及第三透镜的物侧面的曲率半径为2557.638mm，所述第三透镜的像侧面的曲率半径为27.306mm。

9.根据权利要求1所述的六片式全彩色16k线扫镜头，其特征在于，所述第四透镜的物侧面的曲率半径为﹣32.455mm，所述第四透镜的像侧面的曲率半径以及第五透镜的物侧面的曲率半径为155.433mm，所述第五透镜的像侧面的曲率半径为﹣44.313mm。

10.根据权利要求1所述的六片式全彩色16k线扫镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面的曲率半径为﹣543.477mm，所述第一透镜的像侧面的曲率半径为﹣53.864mm。

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