一种f25mm高分辨率低畸变半组移动工业镜头及其工作方法与流程

本发明涉及一种f25mm高分辨率低畸变半组移动工业镜头及其工作方法。

背景技术：

随着科技发展，工业镜头的应用更加广泛，随着对其的要求也越加严格，而目前工业镜头领域中，普遍存在着光学畸变大，成像不清，镜头体积庞大，机械作动阻塞，适应不了高温或低温下工作，抗震动、跌落效果差等缺点，已经开始满足不了现有的市场需求。

技术实现要素：

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是为了能够实现了使工业镜头实现在25mm的焦距下能成像清晰，操作简单，结构稳定且可控性强的能力并能与4:3或16:9制式2／3″高清晰度的摄像机配套使用。

本发明的具体实施方案是：一种f25mm高分辨率低畸变半组移动工业镜头，包括包括镜筒组件及设置于镜筒组件内的光学系统，所述光学系统包括由光线入射到成像面方向排布分别是前组镜片、光阑、后组镜片、补偿组镜片以及成像面；

前组镜片由负月牙型a-1、负月牙型a-2和负月牙型a-3密接的第一胶合组镜片组成；

后组镜片由双凹透镜b-1和双凸透镜b-2密接的第二胶合组镜片、双凸透镜b-3组成；

补偿组镜片由双凸透镜d-1和双凹透镜d-2密接的第三胶合组镜片组成。

进一步的，所述负月牙型a-1与第一胶合组镜片之间的空气间隔为0.10mm，所述前组镜片与后组镜片之间的空气距为6.60mm，前组镜片与可变光阑之间的空气距为2.95mm，可变光阑与后组镜片间的空气距为3.65mm，第二胶合组与双凸透镜b-3的空气间隔为0.10mm；后组镜片和补偿组镜片之间的空气间隔为0.47mm。

进一步的，所述镜筒组件包括主镜筒、用于置纳前组镜片的前组镜筒、用于置纳光阑及后组镜片的后组镜筒及用于置纳补偿组镜片的连接座，所述后组镜筒置于主镜筒内且主镜筒后内具有限位后组镜筒的凸面，所述连接座套于主镜筒后侧且经连接座锁紧螺丝固定连接于主镜筒，所述前组镜筒套于后组镜筒前侧，前组镜筒经贯穿后组镜筒的后组镜筒锥端紧定螺钉固定于后组镜筒内。

进一步的，所述前组镜片内具有限位第一胶合组镜片与负月牙型a-1的承靠阶面，所述负月牙型a-1与第一胶合组镜片之间固定有ab隔圈，所述后组镜筒内表面具有用于限位第二胶合组镜片及双凸透镜b-3的承靠阶面，所述双凸透镜b-3与第二胶合组镜片之间具有ef隔圈；所述连接座内具有用于放置第三胶合组镜片的内腔，所述连接座后侧端固定有后压圈，所述前组镜筒前侧固定有前压圈。

进一步的，所述主镜筒与后组镜筒之间螺纹连接有聚焦转轮，所述聚焦转轮与主镜筒之间的螺纹方向和聚焦转轮与后组镜筒之间的螺纹方向相反，所述聚焦转轮外侧具有聚焦环，所述聚焦转轮经聚焦环锁紧顶丝与聚焦环相联接，所述主镜筒后侧具有沿轴向设置的导钉槽，所述主镜筒上具有贯穿导钉槽与后组镜筒固定连接的主镜筒导钉，所述主镜筒与聚焦环之间具有用以限制调焦方位的插销和插槽。

进一步的，所述光阑经侧部贯穿后组镜筒的光阑锥端紧定螺钉固定于后组镜筒内，所述后组镜片外侧还套设有光阑调节环，所述光阑调节环经光阑导钉与光阑连接，所述主镜筒具有以供光阑导钉拨动的槽道。

进一步的，所述聚焦环和光阑调节环的外侧具有限位分别锁紧聚焦环和光阑调节环的锁紧钉。

本发明还包括一种f25mm高分辨率低畸变半组移动工业镜头工作方法，利用如上所述的一种f25mm高分辨率低畸变半组移动工业镜头，松开锁紧锁紧聚焦环和光阑调节环的锁紧钉，由于主镜筒及后组镜筒的反向螺纹配合，且主镜筒与后组镜筒通过主镜筒导钉限位仅能沿轴心移动，这样当旋转通过转动聚焦环时能够使前组镜筒及后组镜筒沿主镜筒轴向移动，并通过旋转光阑调节环控制光阑开度，以达到拦光目的，调整完毕后旋紧锁紧钉实现固定。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明能在-20℃～50℃的温度下进行作业，并且具有较强的抗震动、抗跌落性能，其机械结构由七件机械件构成，结构简易稳定，配合面紧凑，能有效保证成像稳定。该发明前组、后组、补偿组上部分总8片镜片，选用高折射率、低色散的光学玻璃材料，使镜头的mtf值能满足150lp/mm>0.3（如图3所示）。

通过半组移动结构来调调节焦距，拍摄物距最近能达到300mm。且在满足物距成像清晰的前提下畸变≤0.5%（如图4）,满足工业镜头畸变小的要求。

机械结构设计方面，本发明采用了螺纹配合的方式使前组镜片、光阑、后组镜片进行前后作动，此机构配合紧密，灵敏度相对较低，有利于在进行成像调节的时候聚清晰成像。镜片通过隔圈和压圈来固定，能准确的确保镜片与镜片之间的空气距。

附图说明

图1为镜头光学组件示意图；

图2为工业镜头剖面结构示意图；

图3为mtf曲线图；

图4为畸变变化曲线。

图中1、前组镜筒2、聚焦环3、聚焦环锥端紧定螺钉4、后组镜筒锥端紧定螺钉5、聚焦转轮6、主镜筒7、光阑调节环8、光阑导钉9、连接座10、连接座锁紧螺丝11、后压圈12、ef隔圈13、d-2片镜片14、d-1片镜片15、b-3片镜片16、b-2片镜片17、b-1片镜片18、后组镜筒19、光阑20、锁紧钉21、光阑锥端紧定螺钉22、a-3片镜片23、a-2片镜片24、ab隔圈25、锁紧钉26、a-1片镜片27、前压圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1～4所示，本实施例中，所述f25mm工业镜头其光路构成如图3所示，沿光线自左向右入射方向依次为前组镜片a、可变光阑c、后组镜片b、补偿组镜片d。

前组镜片a由负月牙型a-1、负月牙型a-2和负月牙型a-3密接的胶合组镜片组成。

后组镜片b由双凹透镜b-1和双凸透镜b-2密接的胶合组镜片、双凸透镜b-3组成。

补偿组镜片d由双凸透镜d-1和双凹透镜d-2密接的胶合组镜片组成。

前组镜片a由负月牙型a-1、负月牙型a-2和负月牙型a-3密接的胶合组镜片之间的空气间隔为:0.10mm。

前后组镜片之间的空气距为6.60mm。

前组镜片a与可变光阑c之间的空气距为2.95mm。

可变光阑c与后组镜片b间的空气距为3.65mm。

后组镜片b由双凹透镜b-1和双凸透镜b-2密接的胶合组、双凸透镜b-3的空气间隔为:0.10mm。

后组b和补偿组d之间的空气间隔为：0.47mm。

本实施例中，所述镜筒组件包括主镜筒、用于置纳前组镜片的前组镜筒、用于置纳光阑及后组镜片的后组镜筒及用于置纳补偿组镜片的连接座，所述后组镜筒置于主镜筒内且主镜筒后内具有限位后组镜筒的凸面，所述连接座套于主镜筒后侧且经连接座锁紧螺丝固定连接于主镜筒，所述前组镜筒套于后组镜筒前侧，前组镜筒经贯穿后组镜筒的后组镜筒锥端紧定螺钉固定于后组镜筒内。

前组镜片内具有限位第一胶合组镜片与负月牙型a-1的承靠阶面，所述负月牙型a-1与第一胶合组镜片之间固定有ab隔圈，所述后组镜筒内表面具有用于限位第二胶合组镜片及双凸透镜b-3的承靠阶面，所述双凸透镜b-3与第二胶合组镜片之间具有ef隔圈；所述连接座9内具有用于放置第三胶合组镜片的内腔，所述连接座后侧端固定有后压圈，所述前组镜筒前侧固定有前压圈。

后组镜筒与镜片承靠处，每个面都由同一台机床进行加工，以确保有效同轴度，以保证镜头成像达到目标值。加工精度严格控制，确保配合面配合紧密，能有效保证结构件稳定性。其中设计的ab隔圈25主要用于保证a-1、a-2片之间的通光和空气间隔。而设计前压圈27主要与前组镜筒1配合，用于保证前组3片镜片及ab隔圈25的装配稳定性。连接座9设计成c接口，便于与大多数款式相机连接。

所述主镜筒与后组镜筒之间螺纹连接有聚焦转轮，所述聚焦转轮与主镜筒之间的螺纹方向和聚焦转轮与后组镜筒之间的螺纹方向相反，所述聚焦转轮外侧具有聚焦环，所述聚焦转轮经聚焦环锁紧顶丝与聚焦环相联接，所述主镜筒后侧具有沿轴向设置的导钉槽，所述主镜筒上具有贯穿导钉槽与后组镜筒固定连接的主镜筒导钉，所述主镜筒与聚焦环之间具有用以限制调焦方位的插销和插槽。导钉槽和主镜筒导钉使得在旋转聚焦环2时前组镜筒及后组镜筒只做轴向运动，不做旋转。

所述光阑经侧部贯穿后组镜筒的光阑锥端紧定螺钉固定于后组镜筒内，所述后组镜片外侧还套设有光阑调节环，所述光阑调节环经光阑导钉与光阑连接，所述主镜筒具有以供光阑导钉拨动的槽道。

聚焦环5与光阑调节环7外表面设计花纹，可以大大加大旋转时手指与光阑调节环的摩擦力，便于旋转。光阑调节环7内侧涂油，起润滑作用，使手感更加良好。聚焦环5上面设计限位块，与主镜筒限位槽相配合，进行旋转限位，控制前后组镜筒行程。

所述聚焦环和光阑调节环的外侧具有限位分别锁紧聚焦环和光阑调节环的锁紧钉。

在机械结构中，为了使光阑19固定在后组镜筒18中，采用两颗光阑锥端紧定螺钉21进行锁定，防止光阑晃动移位。

前组镜头前端采用阶梯式设计，能在保证机械强度的同时，保留有利于成像的光线，拦除多余的光线。并且与镜片相配合的配合面都要求严格管控公差，使镜片能与前组镜筒1良好配合。后组镜筒外壁设计螺纹，与聚焦转轮5相配合，保证前后组镜筒18带动镜片进行前后作动，改变光学路线。

实际设计中，主镜筒表面还开设光阑限位槽，限位槽大小根据光阑开度来进行设计，能有效控制光阑开度。考虑到工业镜头的实用性，为了更直观的标示出近摄距到无穷远的变化过程，在主镜筒6上面标示出了不同物距所对应的对焦位置，同时也标注出不同光圈位置对应的相对孔径值，并在聚焦环2和光阑调节环8上面都做了相应的定位点，可根据具体使用场景，将聚焦环2和光阑调节环8调节到相应位置，并通过锁紧钉22及锁紧钉20进行位置固定。

使用时，松开锁紧锁紧聚焦环和光阑调节环的锁紧钉，由于主镜筒及后组镜筒的反向螺纹配合，且主镜筒与后组镜筒通过主镜筒导钉限位仅能沿轴心移动，这样当旋转通过转动聚焦环时能够使前组镜筒及后组镜筒沿主镜筒轴向移动，并通过旋转光阑调节环控制光阑开度，以达到拦光目的，调整完毕后旋紧锁紧钉实现固定。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。