CN221303691U - 一种镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开一种镜头。在一具体实施方式中，该镜头包括：从物侧到像侧依次设置的第一物镜组、光阑以及第二物镜组。该实施方式在结构上采用的是以光阑为中心前后透镜呈对称分布的光学结构，并且将第二组物镜组的其中两个折射率和色散反差较大的第二双凹透镜和第三双凸透镜胶合成双胶合透镜，因此本实用新型不仅可以很好的消除色差，还可以消除慧差，并具有非常优越的高清晰度和双远心效果。第一物镜组中的第一双凸透镜、正弯月透镜和第一双凹透镜和第二物镜组中的双胶合透镜以及第二双凸透镜的组合是透镜组的最优的方案，能够在保证性能的基础上最大程度的接近衍射极限，且镜头仅采用六个透镜，结构紧凑且简单，镜头长度短。

Description

一种镜头

技术领域

本实用新型涉及光学装置领域。更具体地，涉及一种镜头。

背景技术

目前，随着机器视觉系统在精密检测领域的广泛应用，图像传感器分辨率越来越高，普通工业镜头已经无法满足检测需求。市面上现有远心镜头存在以下缺陷：远心镜头所使用的物镜数量较多，现有的常规光学性能较好的双远心镜头的镜片数大多超过8片，导致镜头体积过大，装配难度大，结构复杂成本较高，容易受到公差和环境温度等因素的影响。因此现有技术缺少一种结构简单紧凑，分辨率高，低畸变的大倍率双远心的镜头。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单紧凑，分辨率高，低畸变的大倍率双远心的镜头，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

本实用新型第一方面提供一种镜头，包括：

从物侧到像侧依次设置的第一物镜组、光阑以及第二物镜组；

所述第一物镜组包括从物侧到像侧依次设置的第一双凸透镜、凹面背向所述第一双凸透镜的正弯月透镜和第一双凹透镜

所述第二物镜组包括从物侧到像侧依次设置的双胶合透镜和第二双凸透镜，所述双胶合透镜由从物侧到像侧依次设置的第二双凹透镜和第三双凸透镜胶合而成。

可选的，所述镜头整体结构是以光阑(2)为中心呈对称分布的光学结构。

可选的，α₁的取值范围为10mm～100mm；

α₂的取值范围为10mm～250mm；

α₃的取值范围为-5mm～-50mm；

其中，α₁为所述第一双凸透镜的焦距；α₂为所述正弯月透镜的焦距；α₃为所述第一双凹透镜的焦距。

可选的，α₄的取值范围为10mm～80mm；

α₅的取值范围为20mm～100mm；

其中，α₄为双胶合透镜的焦距；α₅为第二双凸透镜的焦距。

可选的，所述第二双凹透镜的朝向第三双凸透镜的凹面与第三双凸透镜的朝向第二双凹透镜的凸面匹配。

可选的，所述双胶合透镜与所述第二双凸透镜之间的距离分别大于所述第一双凸透镜于正弯月透镜之间的距离以及正弯月透镜和第一双凹透镜之间的距离。

可选的，所述镜头的物方远心度小于0.05°，所述镜头的像方远心度小于0.22°。

可选的，所述镜头从物侧到像侧的长度小于95mm。

可选的，所述镜头的设计波长为435nm-656nm。

可选的，所述镜头还包括分光装置，所述分光装置设置在所述第一物镜组与光阑之间或设置在光阑与第二物镜组之间。

可选的，所述分光装置包括半透半反镜。

本实用新型的有益效果如下：

在本实用新型中第一物镜组中的第一双凸透镜、正弯月透镜和第一双凹透镜和第二物镜组中的第二双凹透镜、第三双凸透镜以及第二双凸透镜在结构上采用的是以光阑为中心前后透镜呈对称分布的光学结构，而为了消除色差，本实用新型将第二组物镜组的其中两个折射率和色散反差较大的第二双凹透镜和第三双凸透镜胶合成双胶合透镜，因此本实用新型不仅可以很好的消除色差，还可以很好的消除慧差，并在各个透镜的作用下，具有非常优越的高清晰度和双远心效果。

在本实用新型中第一物镜组中的第一双凸透镜、正弯月透镜和第一双凹透镜和第二物镜组中的双胶合透镜以及第二双凸透镜的组合是透镜组的最优的方案，能够在保证性能的基础上最大程度的接近衍射极限。

本实用新型仅采用六个透镜，结构紧凑且简单，镜头长度短。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本实用新型一个实施例提供的一种镜头的结构示意图。

图2示出本实用新型一个实施例提供的一种镜头的光路的结构示意图。

图3示出本实用新型一个实施例提供的一种镜头的各个视场对应像面上传递函数MTF曲线图。

图4示出本实用新型本申请公开的一种镜头的畸变曲线图。

附图标号说明

1、第一物镜组；11、第一双凸透镜；12、正弯月透镜；13、第一双凹透镜；2、光阑；3、第二物镜组；31、双胶合透镜；311、第二双凹透镜；312、第三双凸透镜；32、第二双凸透镜。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型一个实施例提供了一种镜头，包括：

从物侧到像侧依次设置的第一物镜组1、光阑2以及第二物镜组3；

所述第一物镜组1包括从物侧到像侧依次设置的第一双凸透镜11、凹面背向所述第一双凸透镜11的正弯月透镜12和第一双凹透镜13；

所述第二物镜组3包括从物侧到像侧依次设置的双胶合透镜31和第二双凸透镜32，所述双胶合透镜31由从物侧到像侧依次设置的第二双凹透镜311和第三双凸透镜312胶合而成。

所述镜头整体结构是以光阑2为中心呈对称分布的光学结构。

在本实用新型中第一物镜组1中的第一双凸透镜11、正弯月透镜12和第一双凹透镜13和第二物镜组3中的第二双凹透镜311、第三双凸透镜312以及第二双凸透镜32在结构上采用的是以光阑2为中心前后透镜呈对称分布的光学结构，而为了消除色差，本实用新型将第二物镜组的其中两个折射率和色散反差较大的第二双凹透镜311和第三双凸透镜312胶合成双胶合透镜31，因此本实用新型不仅可以很好的消除色差，还可以很好的消除慧差，并在各个透镜的作用下，具有非常优越的高清晰度和双远心效果。

在本实用新型中第一物镜组1中的第一双凸透镜11、正弯月透镜12和第一双凹透镜13和第二物镜组3中的双胶合透镜31以及第二双凸透镜32的组合是透镜组的最优的方案，能够在保证性能的基础上最大程度的接近衍射极限。

本实用新型通过将第二双凹透镜311和第三双凸透镜312胶合成一个透镜，整个镜头结构上仅采用六个透镜，结构紧凑且简单，镜头长度短。且采用胶合的形式可有效消除色差，减小组装误差。

在一种可能的实现方式中，α1的取值范围为10mm～100mm；

α₂的取值范围为10mm～250mm；

α₃的取值范围为-5mm～-50mm；

其中，α₁为所述第一双凸透镜11的焦距；α₂为所述正弯月透镜12的焦距；α₃为所述第一双凹透镜13的焦距。

在一种可能的实现方式中，α₄的取值范围为10mm～80mm；

α₅的取值范围为20mm～100mm；

其中，α₄为双胶合透镜31的焦距；α₅为第二双凸透镜32的焦距。

在一种可能的实现方式中，所述第二双凹透镜311的朝向第三双凸透镜312的凹面与第三双凸透镜312的朝向第二双凹透镜311的凸面匹配。

在一种可能的实现方式中，所述双胶合透镜31与所述第二双凸透镜32之间的距离分别大于所述第一双凸透镜11与正弯月透镜12之间的距离以及正弯月透镜12和第一双凹透镜13之间的距离。

在一种可能的实现方式中，所述镜头的物方远心度小于0.05°，所述镜头的像方远心度小于0.22°。

在一种可能的实现方式中，所述镜头从物侧到像侧的长度小于95mm。

在一种可能的实现方式中，所述镜头的设计波长为435nm-656nm，常规光学设计时常采用三个典型波长进行设计：F光波长(486.1nm)、d光波长(587.6nm)、C光波长(656.3nm)，在这个波长范围内的光成像质量都满足该设计光学特性。镜头根据图像传感器对可见光光谱响应度不同，其对于绿光响应度较高，对于蓝光响应度低特性，因此本实施例中设置了6个典型波长，分别是650nm、610nm、555nm、510nm、470nm、435nm，并分配不同权重，提高光线利用率的同时可以实现更好的像差优化，镜头与相机的适配度有所改善。

在一种可能的实现方式中，所述镜头还包括分光装置，所述分光装置设置在所述第一物镜组1与光阑2之间或设置在光阑2与第二物镜组3之间。

在一种可能的实现方式中，所述分光装置包括半透半反镜。

在一个具体示例中，如图1所示，本实用新型申请公开了一种镜头的光路结构图。所述镜头包括从物侧到像侧依次设置的第一物镜组1、光阑2以及第二物镜组3；所述第一物镜组1包括从物侧到像侧依次设置的第一双凸透镜11、凹面背向所述第一双凸透镜11的正弯月透镜12和第一双凹透镜13；所述第二物镜组3包括从物侧到像侧依次设置的双胶合透镜31和第二双凸透镜32，所述双胶合透镜31由从物侧到像侧依次设置的第二双凹透镜311和第三双凸透镜312胶合而成。其中，光阑2安装在第一物镜组1和第二物镜组3之间，如此设置能够使光学系统的光焦度分配更为合理，在保证放大倍率、消除色差的同时能够降低系统的公差敏感度，有效保证镜头具有高放大倍率的同时使光阑2两侧的重量分配更加合理，整个结构精简，镜片数量少，具有超高的分辨率，超低的畸变，远心度好，并且便于拓展光路，系统的光学畸变较小。

在本实施例中，第一双凸透镜11的焦距为24.5mm；正弯月透镜12的焦距为21.2mm，第一双凹透镜13的焦距为-7.4mm，双胶合透镜31的焦距为22.8mm，第二双凸透镜32的焦距为64.6mm.其中双胶合透镜31中的第二双凹透镜311的焦距为-52.1mm，第三双凸透镜312的焦距为19.5mm。

在另一实施例中，第一双凸透镜11与正弯月透镜12之间的距离范围为0.9mm-2mm，正弯月透镜12与第一双凹透镜13之间的距离为1mm-3mm，第一双凹透镜13与双胶合透镜31之间的距离为6mm-8mm，双胶合透镜31与第二双凸透镜32之间的距离为48-50mm。具体如表1所示：

表1

通过上述设计可知，本实用新型本结构光学性能可以轻易达到超高分辨率和超低畸变，同时满足非常优秀的双远心性能。本实用新型技术指标如下：像方视场为Φ18mm，放大倍率为1.94X，有效孔径为F7，像方远心度<0.076°，物方远心度<0.05°，光学畸变<0.05％，130lp/mm>0.3，符合高分辨率超低畸变远心镜头要求。

图3为本实用新型公开的一种镜头的各个视场对应像面上传递函数MTF曲线图，从图3中可知，边缘视场的调制传递函数MTF大于0.3@1301p/mm，接近衍射极限，曲线平滑紧凑，说明镜头成像清晰、均匀，系统在全视场下具有很好的成像质量。

如图4为本实用新型本申请公开的一种镜头的畸变曲线图，从图4中可知，图中横坐标为相对于像面的畸变值(单位％)，纵坐标表示成像视场，分光成像系统的畸变像差已得到了充分的校正，畸变得到了小于0.05％。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。

还需要说明的是，在本实用新型的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种镜头，其特征在于，包括：

从物侧到像侧依次设置的第一物镜组(1)、光阑(2)以及第二物镜组(3)；

所述第一物镜组(1)包括从物侧到像侧依次设置的第一双凸透镜(11)、凹面背向所述第一双凸透镜(11)的正弯月透镜(12)和第一双凹透镜(13)；

所述第二物镜组(3)包括从物侧到像侧依次设置的双胶合透镜(31)和第二双凸透镜(32)，所述双胶合透镜(31)由从物侧到像侧依次设置的第二双凹透镜(311)和第三双凸透镜(312)胶合而成。

2.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述镜头整体结构是以光阑(2)为中心呈对称分布的光学结构。

3.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，

α₁的取值范围为10mm～100mm；

α₂的取值范围为10mm～250mm；

α₃的取值范围为-5mm～-50mm；

其中，α₁为所述第一双凸透镜(11)的焦距；α₂为所述正弯月透镜(12)的焦距；α₃为所述第一双凹透镜(13)的焦距；

α₄的取值范围为10mm～80mm；

α₅的取值范围为20mm～100mm；

其中，α₄为双胶合透镜(31)的焦距；α₅为第二双凸透镜(32)的焦距。

4.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，

所述第二双凹透镜(311)的朝向第三双凸透镜(312)的凹面与第三双凸透镜(312)的朝向第二双凹透镜(311)的凸面匹配。

5.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，

所述双胶合透镜(31)与所述第二双凸透镜(32)之间的距离分别大于所述第一双凸透镜(11)于正弯月透镜(12)之间的距离以及正弯月透镜(12)和第一双凹透镜(13)之间的距离。

6.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，

所述镜头的物方远心度小于0.05°，所述镜头的像方远心度小于0.22°。

7.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述镜头从物侧到像侧的长度小于95mm。

8.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述镜头的设计波长为435nm-656nm。

9.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述镜头还包括分光装置，所述分光装置设置在所述第一物镜组(1)与光阑(2)之间或设置在光阑(2)与第二物镜组(3)之间。

10.根据权利要求9所述的镜头，其特征在于，所述分光装置包括半透半反镜。