CN218068422U - 一种大像面线扫镜头 - Google Patents

Abstract

本专利涉及线扫镜头领域，具体而言，涉及一种大像面线扫镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第七透镜；所述第一透镜至第七透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；所述第二透镜的像侧面与第三透镜的物侧面相互胶合组成第一胶合组，所述第四透镜的像侧面与第五透镜的物侧面相互胶合组成第二胶合组，且符合下列条件式：0.5<∣fg1/f∣<1.5，2<∣fg2/f∣<3，通过对胶合组的焦距进行管控，各个镜片相互配合对整体光学成像系统的成像质量进行优化，使得全视场传递函数图像大于0.25，具有较高的解析度。

Description

一种大像面线扫镜头

技术领域

本专利涉及线扫镜头领域，具体而言，涉及一种大像面线扫镜头。

背景技术

随着工业自动化的发展，机器视觉广泛应用于各个领域，其中线扫镜头与线阵相机配合使用，获取的图像更加清晰、准确，为后续的图像分析处理提供良好的基础，所以广泛应用于各种精密检测的场景中，但是现有的线扫镜头为了达到更高的像素，镜片结构较为复杂，同时解像力不足，中心到边缘的分辨率不一致，导致中心清晰边缘模糊，影响测量精度。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种大像面线扫镜头，能解决镜片结构复杂，以及解像力不足等技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种大像面线扫镜头，其特征在于，包括从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第七透镜；所述第一透镜至第七透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；

所述第一透镜具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第二透镜具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第三透镜具有负屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第四透镜具有负屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

所述第五透镜具有正屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

所述第六透镜具有负屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凹面；

所述第七透镜具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第二透镜的像侧面与第三透镜的物侧面相互胶合组成第一胶合组，所述第四透镜的像侧面与第五透镜的物侧面相互胶合组成第二胶合组，

还包括光阑，所述光阑位于第三透镜和第四透镜之间；

且符合下列条件式：

0.5<∣fg1/f∣<1.5，2<∣fg2/f∣<3，

其中fg1为第一胶合组的焦距，fg2为第二胶合组的焦距，f为镜头焦距。

进一步的，所述第六透镜的像侧面与第七透镜的物侧面相互胶合组成第三胶合组。

进一步的，符合下列条件式，Vd₇-Vd₆＞14，其中Vd₆为第六透镜的阿贝数，Vd₇为第七透镜的阿贝数。

进一步的，符合下列条件式，Vd₂-Vd₃＞40，其中Vd₂为第二透镜的阿贝数，Vd₃为第三透镜的阿贝数。

进一步的，符合下列条件式，Nd₁＞1.6，其中Nd₁为第一透镜的折射率。

进一步的，符合下列条件式，0.5<∣f1/f∣<1.1，其中f1为第一透镜的焦距。

进一步的，符合下列条件式，0.5<∣f2/f∣<1.1，其中f2为第二透镜的焦距。

进一步的，符合下列条件式，Nd₅>1.85，其中Nd₅为第一透镜的折射率。

本实用新型的有益效果是：

本方案中，采用前三后四的光学结构，光阑手术前后光线，同时光阑的两侧采用胶合镜片组，整体结构采用类似双高速对称结构，能够更好的消除像差，通过对胶合组的焦距进行管控，各个镜片相互配合对整体光学成像系统的成像质量进行优化，使得全视场传递函数图像大于0.25，具有较高的解析度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1本实用新型实施例1所述的大像面线扫镜头结构示意图；

图2本实用新型实施例1所述的大像面线扫镜头MTF vs Field曲线图；

图3本实用新型实施例1所述的大像面线扫镜头相对照度曲线图；

图4本实用新型实施例1所述的大像面线扫镜头畸变曲线图；

图5本实用新型实施例2所述的大像面线扫镜头结构示意图；

图6本实用新型实施例2所述的大像面线扫镜头MTF vs Field曲线图；

图7本实用新型实施例2所述的大像面线扫镜头相对照度曲线图；

图8本实用新型实施例2所述的大像面线扫镜头畸变曲线图；

图9本实用新型实施例3所述的大像面线扫镜头结构示意图；

图10本实用新型实施例3所述的大像面线扫镜头MTF vs Field曲线图；

图11本实用新型实施例3所述的大像面线扫镜头相对照度曲线图；

图12本实用新型实施例3所述的大像面线扫镜头畸变曲线图。

主要元件符号说明

1、第一透镜；2、第二透镜；3、第三透镜；4、第四透镜；5、第五透镜；6、第六透镜；7、第七透镜；8、光阑；9、成像面。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

请参照图1-12，本实用新型提供一种大像面线扫镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜1至第七透镜7；第一透镜1至第七透镜7各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；还包括光阑8，光阑8位于第三透镜3和第四透镜4之间。采用前三后四的光学结构，光阑8收束前后光线，减小前后镜片组口径，光阑8也可以根据需求设置在其他位置。

请参照图1，本实用新型所述的大像面线扫镜头的第一透镜1具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第二透镜2具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第三透镜3具有负屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第四透镜4具有负屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

第五透镜5具有正屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

第六透镜6具有负屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凹面；

第七透镜7具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凸面。

其中，第二透镜2的像侧面与第三透镜3的物侧面相互胶合组成第一胶合组；第四透镜4的像侧面与第五透镜5的物侧面相互胶合组成第二胶合组；光阑8的前后采用胶合透镜组，类似双高斯对称结构，更好的消除像差，提升系统性能。第六透镜6的像侧面与第七透镜7的物侧面相互胶合组成第三胶合组。

且符合下列条件式：

0.5<∣fg1/f∣<1.5，2<∣fg2/f∣<3，其中fg1为第一胶合组的焦距，fg2为第二胶合组的焦距，f为镜头焦距。通过对胶合组的焦距进行管控，可以有效减小公差敏感度，也可以残留部分色差以平衡光学系统的色差；胶合组的透镜可以降低镜片因在组立的过程中产生的倾斜或者偏芯等公差敏感度问题，保证镜头具有较好的成像效果。

优选的，符合下列条件式，Vd2-Vd3＞40，其中Vd2为第二透镜2的阿贝数，Vd3为第三透镜3的阿贝数。

优选的，符合下列条件式，Vd7-Vd6＞14，其中Vd6为第六透镜6的阿贝数，Vd7为第七透镜7的阿贝数。通过对第一胶合组和第三胶合组镜片的阿贝数进行管控，有助于消除色差影响，校正畸变，减小场曲，同时校正彗差。

优选的，符合下列条件式，Nd1＞1.6，0.5<∣f1/f∣<1.1，其中Nd1为第一透镜1的折射率、f1为第一透镜1的焦距。通过对第一透镜1折射率和焦距的控制，有效提高分辨率，更好的管控畸变。

优选的，符合下列条件式，0.5<∣f2/f∣<1.1，其中f2为第二透镜2的焦距。第二透镜2采用低色散材料，其折射率与温度系数成反比，即折射率随温度的升高而降低，实现无热化，有效的校正温漂，可靠性高，满足高低温环境使用。

优选的，符合下列条件式，Nd5>1.85，其中Nd5为第一透镜1的折射率。具有正光焦度的第五透镜5在前，具有负光焦度的第六透镜6在后，可以将经第五透镜5的光线进一步平缓过渡至第六透镜6，有利于减小后方光线光程。可通过具有正光焦度的第七透镜7收束光线，减小镜头后端口径/尺寸。

下面将以具体实施例对本实用新型的长波红外镜头进行详细说明。

实施例一

请参照图1-4，本实用新型提供一种大像面线扫镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜1至第七透镜7；第一透镜1至第七透镜7各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；

第一透镜1具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第二透镜2具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第三透镜3具有负屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第四透镜4具有负屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

第五透镜5具有正屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

第六透镜6具有负屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凹面；

第七透镜7具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凸面。

本实施例中，光阑8设置在第三透镜3和第四透镜4之间，第二透镜2的像侧面与第三透镜3的物侧面相互胶合组成第一胶合组；第四透镜4的像侧面与第五透镜5的物侧面相互胶合组成第二胶合组；光阑8的前后采用胶合透镜组，类似双高斯对称结构，更好的消除像差，提升系统性能。第六透镜6的像侧面与第七透镜7的物侧面相互胶合组成第三胶合组。

本具体实施例的详细光学数据与表1所示。

表1：实施例一的详细光学数据

表面		曲率半径	厚度	材料	折射率	色散系数	焦距
								0	被摄物面	Infinity	992.500
1	第一透镜1	42.50	11.60	玻璃	1.80	34.97	81.54
								2		105.89	0.22
3	第二透镜2	28.15	8.40	玻璃	1.59	68.34	64.04
								4	第三透镜3	91.88	1.82	玻璃	1.73	28.32	-32.54
5		18.68	12.37
								6	STO	Infinity	12.25
7	第四透镜4	-19.27	1.83	玻璃	1.81	25.46	-52.09
								8	第五透镜5	-36.76	3.99	玻璃	1.90	31.31	78.25
9		-25.57	0.20
								10	第六透镜6	-410.72	2.06	玻璃	1.85	23.78	-96.15
11	第七透镜7	102.72	10.82	玻璃	1.72	37.99	41.58
								12		-40.93	61.91
13	成像面9	Infinity

本实用新型所述的大像面线扫镜头的镜头焦距为90mm，像面大小为66mm，视场角大小为37.5°。

本实用新型所述的大像面线扫镜头的镜片结构图请参照附图1。可见光在常温下不同焦距的MTF vs Field曲线图请参照附图2，由附图2可以看出本实用新型所述的大像面线扫镜头的空间评论达到125 lp/mm时，全视角MTF均大于0.26，可匹配3.5μm 16K相机，具有较高的解析度。本实用新型所述的大像面线扫镜头的相对照度曲线图请参照附图3，由附图3可以看出，本实用新型所述的大像面线扫镜头在最大视场下，RI＞78%，相对照度高，中心到边缘的画面均匀性好。本实用新型所述的大像面线扫镜头的畸变曲线图请参照附图4，由附图4可以看出，本实用新型所述的大像面线扫镜头光学畸变小于0.01%，测量精度高，具有较高的工作效率。本实用新型所述的大像面线扫镜头采用七片近似双高斯对称式结构，整体结构简单，稳定性及量产性高。本实用新型所述的大像面线扫镜头的像面大小为66mm，工作距离宽，采用整组对焦方式，从700mm-1300mm均可达到相应的成像要求。

实施例二

请参照图5-8，本实用新型提供一种大像面线扫镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜1至第七透镜7；第一透镜1至第七透镜7各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；

第一透镜1具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第二透镜2具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第三透镜3具有负屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第四透镜4具有负屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

第五透镜5具有正屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

第六透镜6具有负屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凹面；

第七透镜7具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凸面。

本实施例中，光阑8设置在第三透镜3和第四透镜4之间，第二透镜2的像侧面与第三透镜3的物侧面相互胶合组成第一胶合组；第四透镜4的像侧面与第五透镜5的物侧面相互胶合组成第二胶合组；光阑8的前后采用胶合透镜组，类似双高斯对称结构，更好的消除像差，提升系统性能。第六透镜6的像侧面与第七透镜7的物侧面相互胶合组成第三胶合组。

本具体实施例的详细光学数据与表2所示。

表2：实施例二的详细光学数据

表面		曲率半径	厚度	材料	折射率	色散系数	焦距
								0	被摄物面	Infinity	992.500
1	第一透镜1	42.61	11.96	玻璃	1.83	37.21	83.02
								2		95.88	0.83
3	第二透镜2	29.27	7.60	玻璃	1.59	68.28	72.53
								4	第三透镜3	79.96	1.95	玻璃	1.73	28.32	-36.80
5		19.76	10.07
								6	STO	Infinity	15.07
7	第四透镜4	-17.55	1.87	玻璃	1.81	25.46	-59.23
								8	第五透镜5	-28.98	3.81	玻璃	1.88	37.22	94.89
9		-22.88	0.12
								10	第六透镜6	-389.16	2.07	玻璃	1.85	23.78	-112.91
11	第七透镜7	128.32	10.21	玻璃	1.72	37.99	44.55
								12		-41.87	62.01
13	成像面9	Infinity

实用新型所述的大像面线扫镜头的镜头焦距为90mm，像面大小为66mm，视场角大小为37.5°。

本实用新型所述的大像面线扫镜头的镜片结构图请参照附图5。可见光在常温下不同焦距的MTF vs Field曲线图请参照附图6，由附图6可以看出本实用新型所述的大像面线扫镜头的空间评论达到125 lp/mm时，全视角MTF均大于0.28，可匹配3.5μm 16K相机，具有较高的解析度。本实用新型所述的大像面线扫镜头的相对照度曲线图请参照附图7，由附图7可以看出，本实用新型所述的大像面线扫镜头在最大视场下，RI＞79%，相对照度高，中心到边缘的画面均匀性好。本实用新型所述的大像面线扫镜头的畸变曲线图请参照附图8，由附图8可以看出，本实用新型所述的大像面线扫镜头光学畸变小于0.02%，测量精度高，具有较高的工作效率。本实用新型所述的大像面线扫镜头采用七片近似双高斯对称式结构，整体结构简单，稳定性及量产性高。本实用新型所述的大像面线扫镜头的像面大小为66mm，工作距离宽，采用整组对焦方式，从700mm-1300mm均可达到相应的成像要求。

实施例三

请参照图9-12，本实用新型提供一种大像面线扫镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜1至第七透镜7；第一透镜1至第七透镜7各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；

第一透镜1具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第二透镜2具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第三透镜3具有负屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第四透镜4具有负屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

第五透镜5具有正屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

第六透镜6具有负屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凹面；

第七透镜7具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凸面。

本实施例中，光阑8设置在第三透镜3和第四透镜4之间，第二透镜2的像侧面与第三透镜3的物侧面相互胶合组成第一胶合组；第四透镜4的像侧面与第五透镜5的物侧面相互胶合组成第二胶合组；光阑8的前后采用胶合透镜组，类似双高斯对称结构，更好的消除像差，提升系统性能。第六透镜6的像侧面与第七透镜7的物侧面相互胶合组成第三胶合组。

本具体实施例的详细光学数据与表3所示。

表3：实施例三的详细光学数据

表面		曲率半径	厚度	材料	折射率	色散系数	焦距
								0	被摄物面	Infinity	992.500
1	第一透镜1	40.97	12.38	玻璃	1.80	34.97	70.95
								2		125.31	0.15
3	第二透镜2	31.23	8.12	玻璃	1.50	81.61	72.54
								4	第三透镜3	201.41	1.88	玻璃	1.73	28.32	-33.29
5		21.46	13.22
								6	STO	Infinity	11.81
7	第四透镜4	-17.17	1.72	玻璃	1.81	25.46	-41.49
								8	第五透镜5	-36.63	4.88	玻璃	1.90	31.31	59.73
9		-23.26	0.14
								10	第六透镜6	-1239.89	1.88	玻璃	1.85	23.78	-107.81
11	第七透镜7	99.41	10.06	玻璃	1.72	37.99	44.15
								12		-45.37	62.42
13	成像面9	Infinity

本实用新型所述的大像面线扫镜头的镜头焦距为90mm，像面大小为66mm，视场角大小为37.5°。

本实用新型所述的大像面线扫镜头的镜片结构图请参照附图9。可见光在常温下不同焦距的MTF vs Field曲线图请参照附图10，由附图10可以看出本实用新型所述的大像面线扫镜头的空间评论达到125 lp/mm时，全视角MTF均大于0.29，可匹配3.5μm 16K相机，具有较高的解析度。本实用新型所述的大像面线扫镜头的相对照度曲线图请参照附图11，由附图11可以看出，本实用新型所述的大像面线扫镜头在最大视场下，RI＞78%，相对照度高，中心到边缘的画面均匀性好。本实用新型所述的大像面线扫镜头的畸变曲线图请参照附图12，由附图12可以看出，本实用新型所述的大像面线扫镜头光学畸变小于0.01%，测量精度高，具有较高的工作效率。本实用新型所述的大像面线扫镜头采用七片近似双高斯对称式结构，整体结构简单，稳定性及量产性高。本实用新型所述的大像面线扫镜头的像面大小为66mm，工作距离宽，采用整组对焦方式，从700mm-1300mm均可达到相应的成像要求。

表4为本实用新型三个实施例的相关重要参数的数值：

表4：各实施例的相关重要参数

	实施例一	实施例二	实施例三
				f1/f	0.91	0.92	0.79
f2/f	0.71	0.81	0.81
				fg1	-90.70	-98.00	-76.00
fg2	-224.90	-221.00	-238.00
				fg1/f	-1.01	-1.09	-0.84
fg2/f	-2.50	-2.46	-2.64
				f	90	90	90
Image	66mm	66mm	66mm
				FOV	37.2°	37.2°	37.2°

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种大像面线扫镜头，其特征在于，包括从物侧至像侧沿一光轴依次包括第一透镜至第七透镜；所述第一透镜至第七透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；

所述第一透镜具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第二透镜具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第三透镜具有负屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凹面；

所述第四透镜具有负屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

所述第五透镜具有正屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凸面；

所述第六透镜具有负屈光度，物侧面为凹面，像侧面为凹面；

所述第七透镜具有正屈光度，物侧面为凸面，像侧面为凸面；

所述第二透镜的像侧面与第三透镜的物侧面相互胶合组成第一胶合组，所述第四透镜的像侧面与第五透镜的物侧面相互胶合组成第二胶合组，

还包括光阑，所述光阑位于第三透镜和第四透镜之间；

且符合下列条件式：

0.5<∣fg1/f∣<1.5，2<∣fg2/f∣<3，

其中fg1为第一胶合组的焦距，fg2为第二胶合组的焦距，f为镜头焦距。

2.根据权利要求1所述的大像面线扫镜头，其特征在于：所述第六透镜的像侧面与第七透镜的物侧面相互胶合组成第三胶合组。

3.根据权利要求2所述的大像面线扫镜头，其特征在于：符合下列条件式，Vd₇-Vd₆＞14，其中Vd₆为第六透镜的阿贝数，Vd₇为第七透镜的阿贝数。

4.根据权利要求1所述的大像面线扫镜头，其特征在于：符合下列条件式，Vd₂-Vd₃＞40，其中Vd₂为第二透镜的阿贝数，Vd₃为第三透镜的阿贝数。

5.根据权利要求1所述的大像面线扫镜头，其特征在于：符合下列条件式，Nd₁＞1.6，其中Nd₁为第一透镜的折射率。

6.根据权利要求1所述的大像面线扫镜头，其特征在于：符合下列条件式，0.5<∣f1/f∣<1.1，其中f1为第一透镜的焦距。

7.根据权利要求1所述的大像面线扫镜头，其特征在于：符合下列条件式，0.5<∣f2/f∣<1.1，其中f2为第二透镜的焦距。

8.根据权利要求1所述的大像面线扫镜头，其特征在于：符合下列条件式，Nd₅>1.85，其中Nd₅为第一透镜的折射率。

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