CN107797258A - 一种光学成像镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学成像镜头,包括两个单透镜和两个双胶合透镜,第三单透镜与第四单透镜之间的空气间隔距离满足:0.15>D3/EFL>0.08,第一单透镜与第二单透镜及第三单透镜与第二单透镜之间满足:(V1‑V2)>22,(V3‑V2)>22,其中V1、V2和V3三个透镜的阿贝数,第一单透镜和第四单透镜的镜面曲率分别满足:1.1≤∣R11/R12∣≤0.9,1.1≤∣R41/R42∣≤0.9,优点在于采用特定的透镜组合和特定的透镜面型,能够使组合后的光学透镜在物面和像面都倾斜的情况下,在像面有一个清晰的成像,且具有接近500万像素的高分辨率和较低的畸变。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学镜头,尤其是涉及一种可用于机器视觉***的光学成像镜头。
背景技术
机器视觉***是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置,分CMOS和CCD两种)代替人眼来做测量和判断,将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理***,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号;然后由图像***对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作,而机器视觉***中的一个关键部件就是光学成像镜头。
近年来。随着微电子工业的迅猛发展,高分辨率,高处理速度的机器视觉***不断诞生,这对与之配套的光学成像镜头提出了新的要求。目前大多数机器视觉***的光学成像镜头的正常使用条件是物面像面均与镜头的光轴成90度夹角。但在一些特殊的场合,为了避免不必要的物体表面的反射杂散光进入成像***,需要采用特定的结构设计,使镜头与物面保持一定的倾角,此时要在像面上得到清晰成像,则物面和像面满足下列条件:tanθ=tanθ'×β,其中θ为物面与镜头光轴的夹角,θ’为像平面与镜头光轴的夹角,均取锐角,β为相应轴上点的垂轴放大倍率,即光学成像镜头需要放大的倍数。而对于上述的使用场合,正常使用条件下的普通的光学成像镜头就会产生倍率畸变,从而影响成像质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高分辨率且像面上成像清晰、低畸变的适用于物像面都倾斜的机器视觉***的光学成像镜头。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种光学成像镜头,包括两个单透镜和两个双胶合透镜,从物方开始依次为第一单透镜、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜和第六单透镜,所述的第一双胶合透镜由第二单透镜和第三单透镜胶合而成,所述的第二双胶合透镜由第四单透镜和第五单透镜胶合而成,所述的第一单透镜、所述的第二单透镜、所述的第五单透镜和所述的第六单透镜均为双凸型正透镜,所述的第三单透镜和所述的第四单透镜为双凹型负透镜,所述的第三单透镜与所述的第四单透镜之间的空气间隔距离D3满足下列条件:0.15>D3/EFL>0.08,其中EFL是有效焦距,所述的第一单透镜与第二单透镜之间满足下列关系:(V1-V2)>22,所述的第三单透镜与第二单透镜之间满足下列关系:(V3-V2)>22,其中V1、V2和V3分别为第一单透镜、第二单透镜和第三单透镜的阿贝数,所述的第一单透镜的镜面曲率满足下列条件:1.1≤∣R11/R12∣≤0.9,所述的第四单透镜的镜面曲率满足下列条件:1.1≤∣R41/R42∣≤0.9,其中R11和R12为第一单透镜的物侧镜面和像侧镜面的曲率半径,R41和R42为第四单透镜的物侧镜面和像侧镜面的曲率半径。
所述的第三单透镜与所述的第四单透镜之间设置有光阑。
所述的光阑可以是可变光阑。
所述的第一单透镜之前设置有滤光片。
所述的第二单透镜的材料为冕玻璃,所述的第三单透镜的材料为重火石玻璃。
所述的第四单透镜的材料为重火石玻璃,所述的第五单透镜的材料为镧火石玻璃。
若定义光学成像镜头的焦距为f,光学成像镜头的入瞳直径为EPD,则满足下列条件:1.7<f/EPD≤2.0。
与现有技术相比,本发明的优点在于特定的透镜组合和特定的透镜面型,能够使组合后的光学透镜在物面和像面都倾斜的情况下,在像面有一个清晰的成像,且具有接近500万像素的高分辨率和较低的畸变。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的光学成像镜头的结构示意图;
图2为本发明实施例一的示例1提供的光学成像镜头的光学传函MTF示意图;
图3为本发明实施例一的示例1提供的光学成像镜头的场曲及畸变示意图;
图4为本发明实施例一的示例2提供的光学成像镜头的光学传函MTF示意图;
图5为本发明实施例一的示例2提供的光学成像镜头的场曲及畸变示意图;
图6为本发明实施例一的示例3提供的光学成像镜头的光学传函MTF示意图;
图7为本发明实施例一的示例3提供的光学成像镜头的场曲及畸变示意图;
图8为本发明实施例二提供的光学成像镜头的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一
本发明实施例一提供了一种如图1所示的光学成像镜头,包括两个单透镜和两个双胶合透镜,从物方开始依次为第一单透镜L1、第一双胶合透镜G11、第二双胶合透镜G12和第六单透镜L6,第一双胶合透镜G11由第二单透镜L2和第三单透镜L3胶合而成,第二双胶合透镜G12由第四单透镜L4和第五单透镜L5胶合而成;第一单透镜L1具有正光焦度,为双凸结构,用以提供镜头所需的部分屈光率,减小镜头总长度;第二单透镜L2具有正光焦度,为双凸结构;第三单透镜L3具有负光焦度,为双凹结构,与第二单透镜L2胶合,可补正第一单透镜L1和第二单透镜L2产生的像差;第四单透镜L4具有负光焦度,为双凹结构;第五单透镜L5具有正光焦度,为双凸结构,与第四单透镜L4胶合,用以补正***像差;第六单透镜L6具有正光焦度,为双凸结构;第一单透镜L1之前设置有滤光片L7,第三单透镜L3与第四单透镜L4之间设置有可变光阑L8;为了减小镜头场曲,第三单透镜L3与第四单透镜L4之间的空气间隔距离D3满足下列条件:0.15>D3/EFL>0.08,其中EFL是有效焦距,为了校正色差,同时提高***成像质量,第二单透镜L2的材料可以选择冕玻璃,第三单透镜L3的材料可以选择重火石玻璃,但第一单透镜L1与第二单透镜L2之间必须满足下列关系:(V1-V2)>22,第三单透镜L3与第二单透镜L2之间必须满足下列关系:(V3-V2)>22,其中V1、V2和V3分别为第一单透镜L1、第二单透镜L2和第三单透镜L3的阿贝数;在上述的情况下,第四单透镜L4的材料相应选择重火石玻璃,第五单透镜L5的材料选择镧火石玻璃。为了保证光学成像镜头的像差,第一单透镜L1的镜面曲率满足下列条件:1.1≤∣R11/R12∣≤0.9,第四单透镜L4的镜面曲率满足下列条件:1.1≤∣R41/R42∣≤0.9,其中R11和R12为第一单透镜L1的物侧镜面和像侧镜面的曲率半径,R41和R42为第四单透镜L4的物侧镜面和像侧镜面的曲率半径。若光学成像镜头的焦距为f,光学成像镜头的入瞳直径为EPD,则光学成像镜头满足下列条件:1.7≤f/EPD≤2.0;因此具有大光圈的特性,在不依赖景深的条件下也可以对倾斜物面进行清晰成像。
在本发明实施例一的示例1中提供了如图1所示的光学成像镜头,各项参数指标如下:
(1)焦距:44.21mm;
(2)像方F#=1.9;
(3)光学总长(TTL)=94mm;
(4)近轴放大倍率:-0.5.
本发明的拍摄镜头的物面和像面在满足下列条件时可以清晰成像:
tanθ=tanθ'×β
其中θ’为像平面与镜头光轴的夹角,θ为物面与镜头光轴的夹角,均取锐角,β为相应轴上点的垂轴放大倍率。θ’和θ可以容许±1°的公差。在满足关系式2≥f/EPD≥1.7时镜头都可以正常成像。
具体扫描镜头参数如下表所示,MTF见图2和畸变见图3:
曲率半径mm | 厚度mm | 材料 | |
L1第一面 | 68.206 | 5.007 | H‐ZF6 |
L1第二面 | ‐68.206 | 1.482 | 空气 |
L2第一面 | 17.662 | 7.279 | H‐K9L |
L2第二面 | ‐29.857 | 0 | 空气 |
L3第一面 | ‐29.867 | 3.194 | H‐ZF6 |
L3第二面 | 13.488 | 4.391 | 空气 |
L4第一面 | ‐15.873 | 1.548 | H‐ZF10 |
L4第二面 | 15.873 | 0 | 空气 |
L5第一面 | 15.873 | 12.233 | H‐LAF3B |
L5第二面 | ‐23.034 | 0.35 | 空气 |
L6第一面 | 105.413 | 4.348 | H‐LAF3B |
L6第二面 | ‐51.497 |
在本发明实施例一的示例2中提供了如图1所示的光学成像镜头,各项参数指标如下:
(1)焦距:42.56mm;
(2)像方F#=1.9;
(3)光学总长(TTL)=81mm;
(4)近轴放大倍率:-0.5.
本发明的拍摄镜头的物面和像面在满足下列条件时可以清晰成像:
tanθ=tanθ'×β
其中θ’为像平面与镜头光轴的夹角,θ为物面与镜头光轴的夹角,均取锐角,β为相应轴上点的垂轴放大倍率。θ’和θ可以容许±1°的公差。在满足关系式2≥f/EPD≥1.7时镜头都可以正常成像。
具体扫描镜头参数如下表所示,MTF见图4和畸变见图5:
曲率半径mm | 厚度mm | 材料 | |
L1第一面 | 65.411 | 3.197 | H‐ZF5 |
L1第二面 | ‐65.411 | 3.180 | 空气 |
L2第一面 | 18.039 | 8.979 | BAK4 |
L2第二面 | ‐25.367 | 0 | 空气 |
L3第一面 | ‐25.367 | 2.524 | N‐SF56 |
L3第二面 | 14.345 | 5.737 | 空气 |
L4第一面 | ‐13.784 | 2.154 | SK3 |
L4第二面 | 13.784 | 0 | 空气 |
L5第一面 | 13.784 | 5.641 | H‐ZK7 |
L5第二面 | ‐15.807 | 0.2 | 空气 |
L6第一面 | 414.43 | 1 | H‐ZF52A |
L6第二面 | ‐48.724 |
在本发明实施例一的示例3中提供了如图1所示的光学成像镜头,各项参数指标如下:
(1)焦距:44.41mm;
(2)像方F#=1.9;
(3)光学总长(TTL)=87.4mm;
(4)近轴放大倍率:-0.56.
本发明的拍摄镜头的物面和像面在满足下列条件时可以清晰成像:
tanθ=tanθ'×β
其中θ’为像平面与镜头光轴的夹角,θ为物面与镜头光轴的夹角,均取锐角,β为相应轴上点的垂轴放大倍率。θ’和θ可以容许±1°的公差。在满足关系式2≥f/EPD≥1.7时镜头都可以正常成像。
具体扫描镜头参数如下表所示,MTF见图6和畸变见图7:
曲率半径mm | 厚度mm | 材料 | |
L1第一面 | 68.206 | 5.007 | H‐ZF6 |
L1第二面 | ‐65.411 | 1.482 | 空气 |
L2第一面 | 21.982 | 5.094 | ZK3 |
L2第二面 | ‐32.753 | 0 | 空气 |
L3第一面 | ‐32.753 | 9.852 | ZF5 |
L3第二面 | 13.808 | 4.391 | 空气 |
L4第一面 | ‐14.574 | 1.944 | ZF8 |
L4第二面 | 14.574 | 0 | 空气 |
L5第一面 | 14.574 | 7.773 | N‐BALF4 |
L5第二面 | ‐19.235 | 0.68 | 空气 |
L6第一面 | 108.315 | 3.427 | H‐LAF3B |
L6第二面 | ‐52.196 |
实施例二
本发明实施例二提供了提供了一种如图8所示的光学成像镜头的集成结构,包括一个前压盖1、密封橡胶圈2、装配橡胶圈3、锁紧环4、镜筒5和后压圈6,图1所示的光学成像镜头设置在镜筒5内,前压盖1和后压圈6分别设置在图1所示的光学成像镜头的两端并与镜筒5连接。
以上所述仅为本发明的示例性的设计而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种光学成像镜头,其特征在于包括两个单透镜和两个双胶合透镜,从物方开始依次为第一单透镜、第一双胶合透镜、第二双胶合透镜和第六单透镜,所述的第一双胶合透镜由第二单透镜和第三单透镜胶合而成,所述的第二双胶合透镜由第四单透镜和第五单透镜胶合而成,所述的第一单透镜、所述的第二单透镜、所述的第五单透镜和所述的第六单透镜均为双凸型正透镜,所述的第三单透镜和所述的第四单透镜为双凹型负透镜,所述的第三单透镜与所述的第四单透镜之间的空气间隔距离D3满足下列条件:0.15>D3/EFL>0.08,其中EFL是有效焦距,所述的第一单透镜与第二单透镜之间满足下列关系:(V1-V2)>22,所述的第三单透镜与第二单透镜之间满足下列关系:(V3-V2)>22,其中V1、V2和V3分别为第一单透镜、第二单透镜和第三单透镜的阿贝数,所述的第一单透镜的镜面曲率满足下列条件:1.1≤∣R11/R12∣≤0.9,所述的第四单透镜的镜面曲率满足下列条件:1.1≤∣R41/R42∣≤0.9,其中R11和R12为第一单透镜的物侧镜面和像侧镜面的曲率半径,R41和R42为第四单透镜的物侧镜面和像侧镜面的曲率半径。
2.如权利要求1所述的一种光学成像镜头,其特征在于所述的第三单透镜与所述的第四单透镜之间设置有光阑。
3.如权利要求2所述的一种光学成像镜头,其特征在于所述的光阑为可变光阑。
4.如权利要求1所述的一种光学成像镜头,其特征在于所述的第一单透镜之前设置有滤光片。
5.如权利要求1所述的一种光学成像镜头,其特征在于所述的第二单透镜的材料为冕玻璃,所述的第三单透镜的材料为重火石玻璃。
6.如权利要求5所述的一种光学成像镜头,其特征在于所述的第四单透镜的材料为重火石玻璃,所述的第五单透镜的材料为镧火石玻璃。
7.如权利要求2或3所述的一种光学成像镜头,其特征在于若定义光学成像镜头的焦距为f,光学成像镜头的入瞳直径为EPD,则满足下列条件:1.7≤f/EPD≤2.0。
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