CN116299998B

CN116299998B - 一种长景深4p扫描枪镜头

Info

Publication number: CN116299998B
Application number: CN202310097965.6A
Authority: CN
Inventors: 柴克余
Original assignee: Hubei Huaxin Photoelectric Co ltd
Current assignee: Hubei Huaxin Photoelectric Co ltd
Priority date: 2023-01-28
Filing date: 2023-01-28
Publication date: 2023-10-20
Anticipated expiration: 2043-01-28
Also published as: CN116299998A

Abstract

本发明提供一种长景深4P扫描枪镜头，包括从物方开始沿光轴到像方的第一透镜、第二透镜、孔径光阑、第三透镜和第四透镜，第一透镜为负透镜，朝向物方一侧为凸面、朝向像方一侧为凹面，第二透镜为正透镜，朝向物方一侧为凸面、第三透镜为正透镜，朝向物方一侧为凹面、朝向像方一侧为凸面，第四透镜为正透镜，朝向物方一侧为凹面、朝向像方一侧为凸面；第一透镜的焦距为f1，镜头总焦距为f，其满足以下条件：1.4<f1/f<1.7。本发明提供的镜头使用四枚透镜，有效的减少色差以及像差，所设计的镜头孔径小，所以分辨率更高，成像清晰，性能更加优异，提高工作效率。

Description

一种长景深4P扫描枪镜头

技术领域

本发明涉及光学领域，更具体地，涉及一种长景深4P扫描枪镜头。

背景技术

扫描枪自80年代诞生以后得到迅猛发展，图片、照片、胶片以及各类图纸图形以及文稿资料都可以用扫描枪输入到计算机中，然后由计算机对这些图像信息进行处理、管理、使用、存储或输出。

然而，目前的扫描枪扫描出来的图片、照片或各类图纸图形的分辨率和清晰度都不够高，还有待提高。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种长景深4P扫描枪镜头，包括包括从物方开始沿光轴到像方的第一透镜、第二透镜、孔径光阑、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜为负透镜，朝向物方一侧为凸面、朝向像方一侧为凹面，所述第二透镜为正透镜，朝向物方一侧为凸面、第三透镜为正透镜，朝向物方一侧为凹面、朝向像方一侧为凸面，第四透镜为正透镜，朝向物方一侧为凹面、朝向像方一侧为凸面；

所述第一透镜的焦距为f1，镜头总焦距为f，其满足以下条件：

1.4<f1/f<1.7。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

可选的，所述第三透镜和所述第四透镜的综合焦距为f34，其与所述镜头总焦距为f之间满足以下条件：

0.06<f/f34<1.11。

可选的，所述第三透镜的芯厚P3与所述镜头总焦距f之间满足以下条件：

0.11<P3/f<0.15。

可选的，所述第四透镜的芯厚P4与所述镜头总焦距f之间满足以下条件：

0.16<P4/f<0.17。

可选的，从第一透镜到像面的距离是镜头光学总长TTL，其与第四透镜的芯厚P4之间满足以下条件：

0.11<P4/TTL<0.12。

可选的，所述第三透镜第一个表面的曲率半径为P3R1，其与所述镜头总焦距f之间满足以下条件：

0.33<P3R1/f<0.38。

本发明提供的一种长景深4P扫描枪镜头，使用四枚透镜，并选择合适的参数，该镜头焦大景深，能够远距离拍摄，对拍摄物体线条透视效果强，成像清晰度高，分辨率高。

附图说明

图1为本发明第一实施例的长景深4P扫描枪镜头的结构示意图；

图2为第一实施例的长景深4P扫描枪镜头的相对照度图；

图3为第一实施例的长景深4P扫描枪镜头的场曲畸变图；

图4为第一实施例的长景深4P扫描枪镜头的Ray fan图；

图5为第一实施例的长景深4P扫描枪镜头在不同频率下的MTF曲线图；

图6为本发明第二实施例的长景深4P扫描枪镜头的结构示意图；

图7为第二实施例的长景深4P扫描枪镜头的相对照度图；

图8为第二实施例的长景深4P扫描枪镜头的场曲畸变图；

图9为第二实施例的长景深4P扫描枪镜头的Ray fan图；

图10为第二实施例的长景深4P扫描枪镜头在不同频率下的MTF曲线图；

图11为本发明第三实施例的长景深4P扫描枪镜头的结构示意图；

图12为第三实施例的长景深4P扫描枪镜头的相对照度图；

图13为第三实施例的长景深4P扫描枪镜头的场曲畸变图；

图14为第三实施例的长景深4P扫描枪镜头的Ray fan图；

图15为第三实施例的长景深4P扫描枪镜头在不同频率下的MTF曲线图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。另外，本发明提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

基于背景技术中的问题，图1提供了一种长景深4P扫描枪镜头，包括从物方开始沿光轴到像方的第一透镜、第二透镜、孔径光阑、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜为负透镜，朝向物方一侧为凸面、朝向像方一侧为凹面，所述第二透镜为正透镜，朝向物方一侧为凸面、第三透镜为正透镜，朝向物方一侧为凹面、朝向像方一侧为凸面，第四透镜为正透镜，朝向物方一侧为凹面、朝向像方一侧为凸面。

可理解的是，本发明提供的一种扫描枪镜头使用四枚透镜，从物方开始，沿光轴到像方，元件排列顺序如下：第一透镜(L1)、第二透镜(L2)、孔径光阑(STOP)、第三透镜(L3)和第四透镜(L4)。

其中，第一透镜(L1)为负透镜，朝向物方一侧的为凸面、朝向像方一侧的为凹面。第二透镜(L2)为正透镜，朝向物方一侧的为凸面。第三透镜(L3)为正透镜，朝向物方一侧的为凹面、朝向像方一侧的为凸面。第四透镜(L4)为正透镜，朝向物方一侧的为凹面、朝向像方一侧的为凸面。

定义第一透镜(L1)焦距为f1，第三透镜(L3)和第四透镜(L4)综合焦距为f34，镜头总焦距为f，第三透镜(L3)的芯厚为P3，第四透镜(L4)的芯厚为P4，从第一透镜到像面的距离是镜头光学总长TTL，第三透镜第一个表面的曲率半径为P3R1。

上述的这些参数满足以下条件：

1.4<f1/f<1.7；

0.06<f/f34<1.11；

0.11<P3/f<0.15；

0.16<P4/f<0.17；

0.11<P4/TTL<0.12；

0.33<P3R1/f<0.38。

其中，第一实施例的扫描枪镜头的各镜头数据如下表1。

表1

其中，第一透镜到第四透镜的光学参数满足的条件如下表2。

表2

f＝	4	TTL＝	5.7498
				P3＝	0.5656	P4＝	0.6425
P3R1＝	-1.3911	F34＝	-37.9353

其中，L1s1为第一透镜的物面，L1s2为第一透镜的像面，L2s1为第二透镜的物面，L2s2为第二透镜的像面，L3s1为第三透镜的物面，L3s2为第三透镜的像面，L4s1为第四透镜的物面，L4s2为第四透镜的像面，第一透镜L1到第四透镜的物面和像面的圆锥系数k和非球面系数A4-A16如表3所示。

表3

图2为第一实施例的扫描枪镜头的相对照度图，其数值越高，表明相对照度越好。图3为第一实施例的扫描枪镜头的场曲和畸变示意图，其中，左边为场曲，右边为畸变，越靠近中心，成像效果越好。图4为第一实施例的扫描枪镜头的Ray fan图，数值越小，成像效果越好。图5为第一实施例的扫描枪镜头在不同频率下的MTF的曲线图，曲线越顺滑，数值越高，镜头成像效果越好。

其中，图6为第二实施例的长景深4P扫描枪镜头的结构示意图，其结构与第一实施例的结构相同，不同之处在于：其镜头数据、各透镜的圆锥系数、非球面系数以及光学参数满足的条件不同。

第二实施例的扫描枪镜头的各镜头数据如下表4。

表4

其中，第一透镜到第四透镜的光学参数满足的条件如下表5。

表5

f＝	4.1625	TTL＝	5.7214
				P3	0.4748	P4	0.6762
P3R1＝	-1.5078	F34＝	-77.5891

第一透镜L1到第四透镜的物面和像面的圆锥系数k和非球面系数A4-A16如表6所示。

表6

图7为第二实施例的扫描枪镜头的相对照度图，其数值越高，表明相对照度越好。图8为第二实施例的扫描枪镜头的场曲和畸变示意图，其中，左边为场曲，右边为畸变，越靠近中心，成像效果越好。图9为第二实施例的扫描枪镜头的Ray fan图，数值越小，成像效果越好。图10为第二实施例的扫描枪镜头在不同频率下的MTF的曲线图，曲线越顺滑，数值越高，镜头成像效果越好。

其中，图11为第三实施例的长景深4P扫描枪镜头的结构示意图，其结构与第一实施例和第二实施例的结构相同，不同之处在于：其镜头数据、各透镜的圆锥系数、非球面系数以及光学参数满足的条件不同。

第三实施例的扫描枪镜头的各镜头数据如下表7。

表7

其中，第一透镜到第四透镜的光学参数满足的条件如下表8。

表8

f＝	4.1625	TTL＝	5.7590
				P3＝	0.4748	P4＝	0.6762
P3R1＝	-1.5078	F34＝	-77.5890

第一透镜L1到第四透镜的物面和像面的圆锥系数k和非球面系数A4-A16如表9所示。

表9

表面序号

1

2

3

4

5

6

7

8

表面名称

L1 s1

L1 s2

L2 s1

L2 s2

L3 s1

L3 s2

L4 s1

L4 s2

K

-4.10E+02

-2.26E+01

1.07E+01

0.00E+00

-4.42E+00

-3.61E+00

6.97E+01

A4

9.86E-02

-1.08E-02

1.48E-02

-1.19E-02

7.72E-03

-2.91E-03

4.00E-04

9.86E-02

A6

1.21E-01

1.76E-02

-1.72E-02

1.79E-02

-1.20E-02

-3.49E-03

2.93E-03

1.21E-01

A8

1.95E-01

-8.42E-01

2.32E+00

-6.09E+00

6.17E-01

2.17E+01

-2.65E+01

1.95E-01

A10

4.46E-03

-5.29E-01

-1.38E+00

3.78E+00

0.00E+00

4.46E-03

A12

-4.06E-02

6.96E-02

4.04E-01

-8.14E-02

-1.66E+01

-4.98E+01

-1.64E+02

-4.06E-02

A14

1.28E-02

3.51E-01

3.66E-01

-5.13E-01

-6.84E-01

5.10E-01

-1.76E-01

1.28E-02

A16

-2.78E-01

9.12E-02

3.91E-02

-1.09E-02

-1.73E-02

1.08E-02

-2.21E-03

-2.78E-01

图12为第三实施例的扫描枪镜头的相对照度图，其数值越高，表明相对照度越好。图13为第三实施例的扫描枪镜头的场曲和畸变示意图，其中，左边为场曲，右边为畸变，越靠近中心，成像效果越好。图14为第三实施例的扫描枪镜头的Ray fan图，数值越小，成像效果越好。图15为第三实施例的扫描枪镜头在不同频率下的MTF的曲线图，曲线越顺滑，数值越高，镜头成像效果越好。

需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims

1.一种长景深4P扫描枪镜头，其特征在于，由从物方开始沿光轴到像方的第一透镜、第二透镜、孔径光阑、第三透镜和第四透镜组成，所述第一透镜为正透镜，朝向物方一侧为凹面、朝向像方一侧为凸面，所述第二透镜为正透镜，朝向物方一侧为凸面、第三透镜为负透镜，朝向物方一侧为凹面、朝向像方一侧为凸面，第四透镜为负透镜，朝向物方一侧为凸面、朝向像方一侧为凹面；

1.4<f1/f<1.7。

2.根据权利要求1所述的长景深4P扫描枪镜头，其特征在于，所述第三透镜和所述第四透镜的综合焦距为f34，其与所述镜头总焦距为f之间满足以下条件：

0.06<f/f34<1.11。

3.根据权利要求1所述的长景深4P扫描枪镜头，其特征在于，所述第三透镜的芯厚P3与所述镜头总焦距f之间满足以下条件：

0.11<P3/f<0.15。

4.根据权利要求1所述的长景深4P扫描枪镜头，其特征在于，所述第四透镜的芯厚P4与所述镜头总焦距f之间满足以下条件：

0.16<P4/f<0.17。

5.根据权利要求1或4所述的长景深4P扫描枪镜头，其特征在于，从第一透镜到像面的距离是镜头光学总长TTL，其与第四透镜的芯厚P4之间满足以下条件：

0.11<P4/TTL<0.12。

6.根据权利要求1所述的长景深4P扫描枪镜头，其特征在于，所述第三透镜第一个表面的曲率半径为P3R1，其与所述镜头总焦距f之间满足以下条件：

0.33<P3R1/f<0.38。