CN216485762U - 双远心快速聚焦中继镜头及其快速聚焦装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双远心快速聚焦中继镜头及其快速聚焦装置。包括镜筒和固定安装在镜筒中的镜片组，所述镜片组为双远心结构；所述镜片组包括由前到后沿光轴方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、液体透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；所述液体透镜可根据加在其上的电压情况调整自身焦距，以使得双远心快速聚焦中继镜头的物面与成像镜头的像面相重合。本实用新型采用一枚液体透镜来改变该中继镜头的物面位置，从而快速调整中继镜头的物面，使之与成像镜头的像面重合，并且该中继镜头设计成双远心结构，以避免在聚焦时，由于镜头的焦距发生变化而造成物像放大倍率的变化，能实现快速对焦，对焦效率高，成本低。

Description

双远心快速聚焦中继镜头及其快速聚焦装置

技术领域

本实用新型涉及光学镜头领域，特别为一种双远心快速聚焦中继镜头及其快速聚焦装置。

背景技术

在光学成像领域，如何快速实现自动对焦是所有成像系统都会面对的一个问题，特别是工业相机中长焦镜头在近工作距离工作时工作面的变化，及虹膜识别中需要快速对聚焦。目前市场现有主流的做法有：

1、在相机芯片端加装VCM马达，镜头不动，通过改变芯片相对于镜头的距离实现自动对焦，这种属于可自动对焦的相机。

2、在镜头内部通过马达驱动镜组沿光轴做线性运动，改变镜组和芯片之间的距离，这种是属于可自动对焦的光学镜头。

3、在相机和镜头固定端加装线性电动平台如VCM马达，通过马达驱动镜头整体运动，改变对焦的位置，这种属于外加平台的对焦方式。

上述三种对焦方式都有移动部件，且所移动部件都比较重、且容易晃动，同时移动速度也慢，且需要来回移动以达到最佳聚焦效果。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：克服以上缺点提供一种双远心快速聚焦中继镜头及其快速聚焦装置，该中继镜头采用一枚液体透镜来改变该中继镜头的物面位置，从而快速调整中继镜头的物面，使之与成像镜头的像面重合，并且该中继镜头设计成双远心结构，以避免在聚焦时，由于镜头的焦距发生变化而造成物像放大倍率的变化，能实现快速对焦，对焦效率高，成本低，且可以搭配标准定义接口的相机和镜头使用，大大拓展了应用范围。

本实用新型通过如下技术方案实现：

方案一：

一种双远心快速聚焦中继镜头，用于连接在成像镜头和相机之间，其特征在于：包括镜筒和固定安装在镜筒中的镜片组，所述镜片组为双远心结构；

所述镜片组包括由前到后沿光轴方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、液体透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜和第七透镜；

所述第一透镜为具有正光焦度的双凸透镜，第二透镜为具有正光焦度的弯月透镜，第三透镜为具有负光焦度的双凹透镜，第四透镜为具有负光焦度的弯月透镜，第五透镜为具有正光焦度的弯月透镜，第六透镜为具有正光焦度的弯月透镜，第七透镜为具有正光焦度的双凸透镜；

所述液体透镜可根据加在其上的电压情况调整自身焦距，以使得双远心快速聚焦中继镜头的物面与成像镜头的像面相重合。

优选地，所述液体透镜焦距变化范围为170mm-1345mm。

为了便于与成像镜头和相机相连接，所述镜筒的前端设有与成像镜头螺纹连接的内螺纹，所述镜筒的后端设有与相机螺纹连接的外螺纹。

优选地，所述第一透镜的折射率Nd1为1.6-1.7，阿贝常数Vd1为45-50；所述第二透镜的折射率Nd2为1.78-1.88，阿贝常数Vd2为40-45；所述第三透镜的折射率Nd3为1.9-2.1，阿贝常数Vd3为20-30；所述第四透镜的折射率Nd4 为1.9-2.0，阿贝常数Vd4为15-20；所述第五透镜的折射率Nd5为1.55-1.65，阿贝常数Vd5为65-70；所述第六透镜的折射率Nd6为1.55-1.65，阿贝常数Vd6 为65-70；所述第七透镜的折射率Nd7为1.7-1.8，阿贝常数Vd7为25-30。

为了消除系统球差，所述镜片组中的各透镜至少有一片为非球面镜片以消除球差。

方案二：

一种快速聚焦装置，其特征在于：包括方案一所述的双远心快速聚焦中继镜头、固定连接在双远心快速聚焦中继镜头前端的成像镜头、以及固定连接在双远心快速聚焦中继镜头后端的相机；

所述相机包括与镜筒相连接的镜头座、设置在镜头座中且光电感应面与所述双远心快速聚焦中继镜头的焦面相重合的成像传感器、与成像传感器相连接的处理模块、以及分别与处理模块和液体透镜相连接的电压驱动模块；

所述处理模块能根据成像传感器采集到图像的清晰度情况控制电压驱动模块工作，以输出液体透镜改变不同焦距所需的电压。

较之前技术而言，本实用新型的有益效果为：

1.本实用新型的一种双远心快速聚焦中继镜头及其快速聚焦装置，该中继镜头设计成双远心结构，以避免在聚焦时，由于镜头的焦距发生变化而造成物像放大倍率的变化。并且采用一枚液体透镜来改变该中继镜头的物面位置。在成像镜头由于温度或工作距离变化，成像镜头的像面位置随之变化时，相机通过控制加在液体透镜上的电压，而改变液体透镜的焦距，从而快速调整中继镜头的物面，使之与成像镜头的像面重合，然后经中继镜头成像的相机的成像传感器上。可以快速一次的完成快速对焦，对焦效率高，成本低，且可以搭配标准定义接口的相机和镜头使用，大大拓展了应用范围。

2.本实用新型可应用于安防监控相机，工业机器视觉相机，机器人视觉、 AI、识别等领域，以达到快速对焦的目的。根据不同的相机接口和成像镜头接口，可以设计不同焦距和直径的透镜元件，以及相应适配的镜筒结构。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一中镜片组结构示意图；

图3为本实用新型实施例二的结构示意图。

标号说明：1-镜筒、11-内螺纹、12-外螺纹、2-成像镜头、3-相机、31-镜头座、32-成像传感器、L-镜片组、L1-第一透镜、L2-第二透镜、L3-第三透镜、 L4-第四透镜、L5-第五透镜、L6-第六透镜、L7-第七透镜、L8-液体透镜。

具体实施方式

下面结合附图说明对本实用新型做详细说明：

实施例一：

如图1-3所示，一种双远心快速聚焦中继镜头，用于连接在成像镜头2和相机3之间，主要包括镜筒1和固定安装在镜筒1中的镜片组L，所述镜片组L 为双远心结构；

所述镜片组L包括由前到后沿光轴方向依次设置的第一透镜L1、第二透镜 L2、第三透镜L3、液体透镜L8、第四透镜L4、第五透镜L5、第六透镜L6和第七透镜L7；

所述第一透镜L1为具有正光焦度的双凸透镜，第二透镜L2为具有正光焦度的弯月透镜，第三透镜L3为具有负光焦度的双凹透镜，第四透镜L4为具有负光焦度的弯月透镜，第五透镜L5为具有正光焦度的弯月透镜，第六透镜L6 为具有正光焦度的弯月透镜，第七透镜L7为具有正光焦度的双凸透镜；

所述液体透镜L8可根据加在其上的电压情况调整自身焦距，以使得双远心快速聚焦中继镜头的物面与成像镜头2的像面相重合。

优选地，所述液体透镜L8焦距变化范围为170mm-1345mm。

为了便于与成像镜头和相机相连接，所述镜筒1的前端设有与成像镜头2 螺纹连接的内螺纹11，所述镜筒1的后端设有与相机3螺纹连接的外螺纹12。常用的接口螺纹有M12x0.5,CS接口，C接口等。

优选地，所述第一透镜L1的折射率Nd1为1.6-1.7，阿贝常数Vd1为45-50；所述第二透镜L2的折射率Nd2为1.78-1.88，阿贝常数Vd2为40-45；所述第三透镜L3的折射率Nd3为1.9-2.1，阿贝常数Vd3为20-30；所述第四透镜L4 的折射率Nd4为1.9-2.0，阿贝常数Vd4为15-20；所述第五透镜L5的折射率 Nd5为1.55-1.65，阿贝常数Vd5为65-70；所述第六透镜L6的折射率Nd6为 1.55-1.65，阿贝常数Vd6为65-70；所述第七透镜L7的折射率Nd7为1.7-1.8，阿贝常数Vd7为25-30。

为了消除系统球差，所述镜片组L中的各透镜至少有一片为非球面镜片以消除球差。

各透镜元件全采用光学玻璃或光学塑料材质制造。其中光学系统的光学倍率为1X，光学总长为161mm。

双远心中继镜头各参数如下表：

实施例二：

一种快速聚焦装置，主要包括实施例一所述的双远心快速聚焦中继镜头、固定连接在双远心快速聚焦中继镜头前端的成像镜头2、以及固定连接在双远心快速聚焦中继镜头后端的相机3；

所述相机3包括与镜筒1相连接的镜头座31、设置在镜头座31中且光电感应面与所述双远心快速聚焦中继镜头的焦面相重合的成像传感器32、与成像传感器32相连接的处理模块、以及分别与处理模块和液体透镜L8相连接的电压驱动模块；

所述处理模块能根据成像传感器32采集到图像的清晰度情况控制电压驱动模块工作，以输出液体透镜L8改变不同焦距所需的电压。

本实施例的工作原理和过程如下：

由于成像镜头2的景深都是一定有限的，当成像镜头2要对焦不同物距的物体成像时，其成像面(或叫焦平面)的位置会不同，这时通过控制输入液体透镜L8的电压来改变液体透镜的焦距，从面改变整个双远心中继镜头的对焦物平面，使中继承镜头的物平面与成像镜头2的成像面重合；这样成像镜头成在成像面的图像信息经中继镜成像到成像传感器的光电感应面上。

所述相机3的处理模块具有自动对焦算法，能根据传感器采集到图像的清晰度情况计算，并给出驱动液体透镜改变不同焦距所需的电压。

尽管本实用新型采用具体实施例及其替代方式对本实用新型进行示意和说明，但应当理解，只要不背离本实用新型的精神范围内的各种变化和修改均可实施。因此，应当理解除了受随附的权利要求及其等同条件的限制外，本实用新型不受任何意义上的限制。

Claims (6)

1.一种双远心快速聚焦中继镜头，用于连接在成像镜头(2)和相机(3)之间，其特征在于：包括镜筒(1)和固定安装在镜筒(1)中的镜片组(L)，所述镜片组(L)为双远心结构；

所述镜片组(L)包括由前到后沿光轴方向依次设置的第一透镜(L1)、第二透镜(L2)、第三透镜(L3)、液体透镜(L8)、第四透镜(L4)、第五透镜(L5)、第六透镜(L6)和第七透镜(L7)；

所述第一透镜(L1)为具有正光焦度的双凸透镜，第二透镜(L2)为具有正光焦度的弯月透镜，第三透镜(L3)为具有负光焦度的双凹透镜，第四透镜(L4)为具有负光焦度的弯月透镜，第五透镜(L5)为具有正光焦度的弯月透镜，第六透镜(L6)为具有正光焦度的弯月透镜，第七透镜(L7)为具有正光焦度的双凸透镜；

所述液体透镜(L8)可根据加在其上的电压情况调整自身焦距，以使得双远心快速聚焦中继镜头的物面与成像镜头(2)的像面相重合。

2.根据权利要求1所述的双远心快速聚焦中继镜头，其特征在于：所述液体透镜(L8)焦距变化范围为170mm-1345mm。

3.根据权利要求1所述的双远心快速聚焦中继镜头，其特征在于：所述镜筒(1)的前端设有与成像镜头(2)螺纹连接的内螺纹(11)，所述镜筒(1)的后端设有与相机(3)螺纹连接的外螺纹(12)。

4.根据权利要求1所述的双远心快速聚焦中继镜头，其特征在于：所述第一透镜(L1)的折射率Nd1为1.6-1.7，阿贝常数Vd1为45-50；所述第二透镜(L2)的折射率Nd2为1.78-1.88，阿贝常数Vd2为40-45；所述第三透镜(L3) 的折射率Nd3为1.9-2.1，阿贝常数Vd3为20-30；所述第四透镜(L4)的折射率Nd4为1.9-2.0，阿贝常数Vd4为15-20；所述第五透镜(L5)的折射率Nd5为1.55-1.65，阿贝常数Vd5为65-70；所述第六透镜(L6)的折射率Nd6为1.55-1.65，阿贝常数Vd6为65-70；所述第七透镜(L7)的折射率Nd7为1.7-1.8，阿贝常数Vd7为25-30。

5.根据权利要求1所述的双远心快速聚焦中继镜头，其特征在于：所述镜片组(L)中的各透镜至少有一片为非球面镜片以消除球差。

6.一种快速聚焦装置，其特征在于：包括权利要求1-5任意一项所述的双远心快速聚焦中继镜头、固定连接在双远心快速聚焦中继镜头前端的成像镜头(2)、以及固定连接在双远心快速聚焦中继镜头后端的相机(3)；

所述相机(3)包括与镜筒(1)相连接的镜头座(31)、设置在镜头座(31)中且光电感应面与所述双远心快速聚焦中继镜头的焦面相重合的成像传感器(32)、与成像传感器(32)相连接的处理模块、以及分别与处理模块和液体透镜(L8)相连接的电压驱动模块；

所述处理模块能根据成像传感器(32)采集到图像的清晰度情况控制电压驱动模块工作，以输出液体透镜(L8)改变不同焦距所需的电压。

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