本发明涉及一种光学镜头，尤其涉及一种大孔径广角低畸变镜头。
背景技术
近几年，机器视觉工业镜头(以下简称fa镜头)迅速发展，在机器视觉系统中，用光学镜头来代替人眼进行检测、监测，通过将摄取的目标的光学图像聚焦在图像传感器的光敏面阵上，以得到被检测目标的特征，简单说，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统处理的所有图像信息，均通过光学镜头得到，所以，镜头质量的好坏，直接影响到机器视觉系统的整体性能。
目前，传统的fa镜头，光圈在f2.4左右，视场角120左右，光圈小，视野范围小，而大孔径、广角、低畸变的性能，意味着对镜头的品质要求更高，显然传统镜头已经不能满足。
技术实现要素：
本发明的一个目的在于解决上述问题，提供一种大孔径、低畸变的广角镜头。
为实现上述发明目的，本发明提供一种广角镜头，包括：沿光轴从物侧至像侧依次排列的十三片透镜，分别为：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜和第十三透镜；
还包括光阑，所述光阑位于所述第九透镜和所述第十透镜之间；
所述第六透镜和所述第七透镜构成胶合镜片组；
所述第十透镜和所述第十一透镜构成胶合镜片组。
根据本发明的一个方面，还包括位于所述第一透镜物侧的玻璃保护球罩。
根据本发明的一个方面，所述广角镜头中的十三片透镜均为球面透镜。
根据本发明的一个方面，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第五透镜、所述第七透镜和所述第十一透镜为负光焦度透镜；
所述第四透镜、所述第六透镜、所述第八透镜、所述第九透镜、所述第十透镜、所述第十二透镜和所述第十三透镜为正光焦度透镜。
根据本发明的一个方面，所述第一透镜至所述第十一透镜组成第一透镜组，所述第十二透镜和所述第十三透镜组成第二透镜组；
所述第一透镜组的焦距fa和所述第二透镜组的焦距fb与所述广角镜头的焦距f分别满足关系式：2.8<|fa/f|<11.2，2.2<|fb/f|<3.0。
根据本发明的一个方面，所述第一透镜的光学有效径sd2与所述第一透镜像侧面的r值r1_2满足关系式：1.8<sd2/r1_2<2.0。
根据本发明的一个方面，沿光轴从物侧至像侧，所述第一透镜、所述第二透镜和所述第三透镜为凸-凹透镜；并且，
所述第一透镜的焦距f1、所述第二透镜的焦距f2和所述第三透镜的焦距f3与所述广角镜头的焦距f分别满足关系式：6.2<|f1/f|<8.8，8.8<|f2/f|<14.6，6.3<|f3/f|<7.7。
根据本发明的一个方面，所述第六透镜和所述第七透镜构成的胶合镜片组的焦距f(6,7)、所述第十透镜和所述第十一透镜构成的胶合镜片组的焦距f(10,11)与所述广角镜头的焦距f分别满足关系式：4.0<|f(6,7)/f|<4.8，3.1<|f(10,11)/f|<3.7。
根据本发明的一个方面，所述第十透镜的阿贝数vd10和所述第十一透镜的阿贝数vd11分别满足：70.0<vd10<95.2，17.0<vd11<25.0。
根据本发明的一个方面，所述第六透镜采用重氟材料构成，所述第十透镜采用低色散材料构成；并且，
所述第六透镜的折射率nd6和所述第十透镜的折射率nd10分别满足：1.7<nd6<1.9，1.4<nd10<1.6。
根据本发明的一个方面，沿光轴从物侧至像侧，所述第九透镜为具有正光焦度的凹-凸透镜或者平-凸透镜，所述第十透镜为具有正光焦度的双凸透镜；并且，
所述第九透镜的焦距f9和所述第十透镜的焦距f10与所述广角镜头的焦距f分别满足关系式：5.7<|f9/f|<7.1，3.3<|f10/f|<4.0。
根据本发明的一个方面，沿光轴从物侧至像侧，所述第十二透镜为双凸透镜，所述第十三透镜为双凸透镜或者平-凸透镜；并且，
所述第十二透镜的焦距f12和所述第十三透镜的焦距f13与所述广角镜头的焦距分别满足关系式：3.5<|f12/f|<4.70，3.6<|f13/f|<9.0。
根据本发明的一个方面，所述广角镜头的光圈数f满足：f≤2.0。
根据本发明的一个方案，第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜和第十一透镜共同组成第一透镜组，第十二透镜和第十三透镜组成第二透镜组；并且，第一透镜组的焦距fa和第二透镜组的焦距fb与广角镜头的焦距f分别满足关系式：2.8<|fa/f|<11.2，2.2<|fb/f|<3.0。如此设置，使得从第十一透镜和第十二透镜之间分组，光焦度分配更加合理，能够有效减小系统总长及降低前组的公差敏感性。
根据本发明的一个方案，第一透镜的光学有效径sd2与第一透镜像侧面的r值r1_2满足关系式：1.8<sd2/r1_2<2.0。如此设置，能够满足广角镜头的广角范围成像要求，同时第一透镜的畸变像差贡献量最大，对系统畸变有校正作用。
根据本发明的一个方案，第一透镜、第二透镜和第三透镜为凸-凹透镜；并且，第一透镜的焦距f1、第二透镜的焦距f2和第三透镜的焦距f3与广角镜头的焦距f分别满足关系式：6.2<|f1/f|<8.8，8.8<|f2/f|<14.6，6.3<|f3/f|<7.7。如此设置，使得光焦度得到合理分配，起到汇聚大视场角光线的作用，并有效校正轴外像差。
根据本发明的一个方案，第六透镜和第七透镜构成的胶合镜片组的焦距f(6,7)、第十透镜和第十一透镜构成的胶合镜片组的焦距f(10,11)与广角镜头的焦距f分别满足关系式：4.0<|f(6,7)/f|<4.8，3.1<|f(10,11)/f|<3.7。在本发明中，第六透镜和第七透镜以及第十透镜和第十一透镜组成的胶合镜片能够降低单镜片的公差敏感度，更重要的是具有有效校正系统的像散、场曲、色差等像差的作用。
根据本发明的一个方案，第十透镜的阿贝数vd10和第十一透镜的阿贝数vd11分别满足：70.0<vd10<95.2，17.0<vd11<25.0。在本发明中，利用阿贝数的差异，将色散系数差异较大的两枚镜片组合成胶合镜片，将校正色差的效率有效提高。
根据本发明的一个方案，第六透镜采用重氟材料构成，第十透镜采用低色散材料构成；并且，第六透镜的折射率nd6和第十透镜的折射率nd10分别满足：1.7<nd6<1.9，1.4<nd10<1.6。如此设置，主要目的是利用这两枚镜片光焦度比较大，及两种材料特殊的折射率温度特性，解决极端工作温度环境下的温度漂移问题，在-40℃-80℃工作温度范围内，清晰成像，使镜头在不同温度环境下，保持解像的高度一致性。
根据本发明的一个方案，沿光轴从物侧至像侧，第九透镜为具有正光焦度的凹-凸透镜或者平-凸透镜，第十透镜为具有正光焦度的双凸透镜；并且，第九透镜的焦距f9和第十透镜的焦距f10与广角镜头的焦距f分别满足关系式：5.7<|f9/f|<7.1，3.3<|f10/f|<4.0。如此设置，使得光阑前后采用两枚双凸镜片，主光线高度高，在满足大孔径要求，具有足够的通光量的同时，光学系统无渐晕，相对照度可高达85％，实景拍摄视场边缘不会出现暗角。
根据本发明的一个方案，沿光轴从物侧至像侧，第十二透镜为双凸透镜，第十三透镜为双凸透镜或者平-凸透镜；并且，第十二透镜的焦距f12和第十三透镜的焦距f13与广角镜头的焦距分别满足关系式：3.5<|f12/f|<4.70，3.6<|f13/f|<9.0。在本发明中，镜头最后两枚透镜用正光焦度镜片，其目的在于使前面光学系统的发散光线会聚在像面上，使到达像面的光线具有较小的主光线角，满足不同ccd的使用要求，避免偏色现象的发生。
根据本发明的一个方案，广角镜头的光圈数f满足：f≤2.0。这样使得镜头具有通光量高的特点。
附图说明
图1示意性表示根据本发明的实施方式1的广角镜头的结构布置图；
图2示意性表示根据本发明的是实施方式1的像差图；
图3示意性表示根据本发明的是实施方式1的畸变图；
图4示意性表示根据本发明的是实施方式1的垂轴色差图；
图5示意性表示根据本发明的实施方式2的广角镜头的结构布置图；
图6示意性表示根据本发明的是实施方式2的像差图；
图7示意性表示根据本发明的是实施方式2的畸变图；
图8示意性表示根据本发明的是实施方式2的垂轴色差图；
图9示意性表示根据本发明的实施方式3的广角镜头的结构布置图；
图10示意性表示根据本发明的是实施方式3的像差图；
图11示意性表示根据本发明的是实施方式3的畸变图；
图12示意性表示根据本发明的是实施方式3的垂轴色差图；
图13示意性表示根据本发明的实施方式4的广角镜头的结构布置图；
图14示意性表示根据本发明的是实施方式4的像差图；
图15示意性表示根据本发明的是实施方式4的畸变图；
图16示意性表示根据本发明的是实施方式4的垂轴色差图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，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的附图。
在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
本发明提供一种广角镜头，根据本发明的广角镜头包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的十三片透镜，十三片透镜分别为：第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜10、第十一透镜11、第十二透镜12和第十三透镜13。还包括光阑s，光阑s位于第九透镜9和第十透镜10之间。
在本发明中，第六透镜6和第七透镜7构成胶合镜片组。第十透镜10和第十一透镜11构成胶合镜片组。
在本发明中，广角镜头还包括位于第一透镜1物侧的玻璃保护球罩14。广角镜头中的十三片透镜均为球面透镜。
在本发明中，第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第五透镜5、第七透镜7和第十一透镜11为负光焦度透镜；
第四透镜4、第六透镜6、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜10、第十二透镜12和第十三透镜13为正光焦度透镜。
根据本发明的上述设置，采用1个玻璃保护球罩及13个玻璃透镜，视场角可达到182以上，可见光分辨率可达到千万像素，具有良好的市场前景，开拓了工业镜头应用的新领域。
在本发明中，第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9、第十透镜10和第十一透镜11共同组成第一透镜组a，第十二透镜12和第十三透镜13组成第二透镜组b；并且，第一透镜组a的焦距fa和第二透镜组b的焦距fb与广角镜头的焦距f分别满足关系式：2.8<|fa/f|<11.2，2.2<|fb/f|<3.0。如此设置，使得从第十一透镜11和第十二透镜12之间分组，光焦度分配更加合理，能够有效减小系统总长及降低前组的公差敏感性。
在本发明中，第一透镜1的光学有效径sd2与第一透镜1像侧面的r值r1_2满足关系式：1.8<sd2/r1_2<2.0。如此设置，能够满足广角镜头的广角范围成像要求，同时第一透镜的畸变像差贡献量最大，对系统畸变有校正作用。
在本发明中，沿光轴从物侧至像侧，第一透镜1、第二透镜2和第三透镜3为凸-凹透镜；并且，第一透镜1的焦距f1、第二透镜2的焦距f2和第三透镜3的焦距f3与广角镜头的焦距f分别满足关系式：6.2<|f1/f|<8.8，8.8<|f2/f|<14.6，6.3<|f3/f|<7.7。如此设置，使得光焦度得到合理分配，起到汇聚大视场角光线的作用，并有效校正轴外像差。
在本发明中，第六透镜6和第七透镜7构成的胶合镜片组的焦距f(6,7)、第十透镜10和第十一透镜11构成的胶合镜片组的焦距f(10,11)与广角镜头的焦距f分别满足关系式：4.0<|f(6,7)/f|<4.8，3.1<|f(10,11)/f|<3.7。在本发明中，第六透镜和第七透镜以及第十透镜和第十一透镜组成的胶合镜片能够降低单镜片的公差敏感度，更重要的是具有有效校正系统的像散、场曲、色差等像差的作用。
在本发明中，第十透镜10的阿贝数vd10和第十一透镜11的阿贝数vd11分别满足：70.0<vd10<95.2，17.0<vd11<25.0。在本发明中，利用阿贝数的差异，将色散系数差异较大的两枚镜片组合成胶合镜片，将校正色差的效率有效提高。
在本发明中，第六透镜6采用重氟材料构成，第十透镜10采用低色散材料构成；并且，第六透镜6的折射率nd6和第十透镜10的折射率nd10分别满足：1.7<nd6<1.9，1.4<nd10<1.6。如此设置，主要目的是利用这两枚镜片光焦度比较大，及两种材料特殊的折射率温度特性，解决极端工作温度环境下的温度漂移问题，在-40℃-80℃工作温度范围内，清晰成像，使镜头在不同温度环境下，保持解像的高度一致性。
在本发明中，沿光轴从物侧至像侧，第九透镜9为具有正光焦度的凹-凸透镜或者平-凸透镜，第十透镜10为具有正光焦度的双凸透镜；并且，第九透镜9的焦距f9和第十透镜10的焦距f10与广角镜头的焦距f分别满足关系式：5.7<|f9/f|<7.1，3.3<|f10/f|<4.0。如此设置，使得光阑前后采用两枚双凸镜片，主光线高度高，在满足大孔径要求，具有足够的通光量的同时，光学系统无渐晕，相对照度可高达85％，实景拍摄视场边缘不会出现暗角。
在本发明中，沿光轴从物侧至像侧，第十二透镜12为双凸透镜，第十三透镜13为双凸透镜或者平-凸透镜；并且，第十二透镜12的焦距f12和第十三透镜13的焦距f13与广角镜头的焦距分别满足关系式：3.5<|f12/f|<4.70，3.6<|f13/f|<9.0。在本发明中，镜头最后两枚透镜用正光焦度镜片，其目的在于使前面光学系统的发散光线会聚在像面上，使到达像面的光线具有较小的主光线角，满足不同ccd的使用要求，避免偏色现象的发生。
在本发明中，广角镜头的光圈数f满足：f≤2.0。这样使得镜头具有通光量高的特点。
此外，在本发明中，广角镜头整体(第一透镜组a和第二透镜组b)线性移动，引起后焦(第十三透镜13到广角镜头的像面的距离)移动，通过移动后焦，来实现对不同物距对焦的目的。
以下根据本发明的上述设置给出四组具体实施方式来具体说明根据本发明的广角镜头。
四组实施方式数据如下表1中数据：
表1
实施方式一：
图1示意性表示根据本发明的实施方式1的广角镜头的结构布置图。
根据表1中实施方式1给出的数据，本实施方式的广角镜头中的各参数如下：
fa＝12.99；fb＝10.35；f1＝-40.21；f2＝-40.55；f3＝-30.91；f4＝41.13；f5＝-11.55；f6＝12.39；f7＝-35.35；f8＝37.85；f9＝26.8；f10＝15.45；f11＝-7.12；f12＝21.09；f13＝16.55；sd2＝32.09。
根据本实施方式的广角镜头，其镜头系统参数为：物距为342mm,光学镜头的总长为84.88mm,镜头焦距4.57mm,光圈为2.0，对角方向视场角为182°。
在本实施方式中，各个透镜表面类型、表面曲率半径、厚度、材料等参数如下表2中数据：
表2
图2、图3、图4示意性表示根据本发明的是实施方式1的像差图、畸变图、垂轴色差图。
由图2和图4能够看出，根据本发明的实施方式1的广角镜头，各项像差得到了充分的校正。而由图3能够看出，根据本发明的实施方式1的广角镜头可以实现f-θ<2.5％的畸变性能，减少失真，便于图像处理。
实施方式二：
图5示意性表示根据本发明的实施方式2的广角镜头的结构布置图。
根据表1中实施方式2给出的数据，本实施方式的广角镜头中的各参数如下：
fa＝29.63；fb＝13.56；f1＝-34.56；f2＝-51.3；f3＝-34.83；f4＝44.89；f5＝-11.51；f6＝12.34；f7＝-34.97；f8＝46.43；f9＝30.658；f10＝17.49；f11＝-7.92；f12＝20.16；f13＝34.62；sd2＝29.30。
根据本实施方式的广角镜头，其镜头系统参数为：物距为342mm,光学镜头的总长为83.76mm，镜头焦距4.56mm，光圈为1.9，对角方向视场角为182°。
在本实施方式中，各个透镜表面类型、表面曲率半径、厚度、材料等参数如下表3中数据：
表3
图6、图7、图8示意性表示根据本发明的是实施方式2的像差图、畸变图、垂轴色差图。
由图6和图8能够看出，根据本发明的实施方式2的广角镜头，各项像差得到了充分的校正。而由图7能够看出，根据本发明的实施方式2的广角镜头可以实现f-θ<2.5％的畸变性能，减少失真，便于图像处理。
实施方式三：
图9示意性表示根据本发明的实施方式3的广角镜头的结构布置图。
根据表1中实施方式3给出的数据，本实施方式的广角镜头中的各参数如下：
fa＝26.805；fb＝13.118；f1＝-32.39；f2＝-54.13；f3＝-34.63；f4＝45.84；f5＝-11.73；f6＝11.29；f7＝-27.32；f8＝46.97；f9＝26.31；f10＝16.56；f11＝-7.21；f12＝19.08；f13＝35.38；sd2＝26.15。
根据本实施方式的广角镜头，其镜头系统参数为：物距为342mm,光学镜头的总长为80,镜头焦距4.58mm,光圈为2.0，对角方向视场角为182°。
在本实施方式中，各个透镜表面类型、表面曲率半径、厚度、材料等参数如下表4中数据：
表4
图10、图11、图12示意性表示根据本发明的是实施方式3的像差图、畸变图、垂轴色差图。
由图10和图12能够看出，根据本发明的实施方式3的广角镜头，各项像差得到了充分的校正。而由图11能够看出，根据本发明的实施方式3的广角镜头可以实现f-θ<2.5％的畸变性能，减少失真，便于图像处理。
实施方式四：
图13示意性表示根据本发明的实施方式4的广角镜头的结构布置图。
根据表1中实施方式4给出的数据，本实施方式的广角镜头中的各参数如下：
fa＝51.34；fb＝12.38；f1＝-28.70；f2＝-66.57；f3＝-29.13；f4＝40.77；f5＝-11.17；f6＝10.53；f7＝-27.28；f8＝46.961；f9＝26.22；f10＝16.66；f11＝-7.04；f12＝16.26；f13＝41.21；sd2＝25.11。
根据本实施方式的广角镜头，其镜头系统参数为：物距为342mm,光学镜头的总长为79.5mm,镜头焦距4.58mm,光圈为2.0，对角方向视场角为182°。
在本实施方式中，各个透镜表面类型、表面曲率半径、厚度、材料等参数如下表5中数据：
表5
图14、图15、图16示意性表示根据本发明的是实施方式4的像差图、畸变图、垂轴色差图。
由图14和图16能够看出，根据本发明的实施方式4的广角镜头，各项像差得到了充分的校正。而由图15能够看出，根据本发明的实施方式4的广角镜头可以实现f-θ<2.5％的畸变性能，减少失真，便于图像处理。
以上所述仅为本发明的一个方案而已，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。