一种经济型定倍镜头的制作方法

1.本发明涉及机器视觉镜头技术领域，尤其涉及一种经济型定倍镜头。


背景技术：

2.随着现代工业自动化、智能化的不断升级，对机器视觉系统的要求也在不断提高，尤其是对在线实时检测、动态识别、应用的兼容性等方面的要求越来越高，这意味着机器视觉光学镜头在结构紧凑小巧的情况下，分辨率要尽量提升，而工作距离变宽，同时尽可能地扩大景深以满足检测需求。
3.然而，目前市面上这类紧凑经济型的光学镜头多为监控镜头，这些镜头的性能指标良莠不齐，畸变大，倍率低，不能满足工业应用的需求。
4.因此，对于小光圈、高分辨率、高倍率、低畸变、紧凑经济型的光学镜头的研发就更为迫切。
5.以上信息作为背景信息给出只是为了辅助理解本公开，并没有确定或者承认任意上述内容是否可用作相对于本公开的现有技术。


技术实现要素：

6.本发明提供一种经济型定倍镜头，以解决现有技术的不足。
7.为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
8.一种经济型定倍镜头，包括由物面到像面依次设置的前组透镜组s1、光阑t、中组透镜组s2和后组透镜组s3；其中，
9.所述前组透镜组s1和所述后组透镜组s3具有正光焦度；
10.所述中组透镜组s2具有负光焦度；
11.所述镜头的焦距为f，所述前组透镜组s1的焦距为f
s1
，所述中组透镜组s2的焦距为f
s2
，所述后组透镜组s3的焦距为f
s3
，所述f
s1
、f
s2
和f
s3
分别与所述f满足以下关系式：
12.0.70《|f
s1
/f|《0.90，0.45《|f
s2
/f|《0.65，0.85《|f
s3
/f|《1.10。
13.进一步地，所述经济型定倍镜头中，所述前组透镜组s1包括由物面到像面依次设置的第一透镜g1、第二透镜g2、第三透镜g3和第四透镜g4；
14.所述第一透镜g1具有正光焦度，且为双凸结构；
15.所述第二透镜g2和所述第三透镜g3具有正光焦度；
16.所述第四透镜g4具有负光焦度；
17.所述第三透镜g3和所述第四透镜g4胶合成具有负光焦度的第一胶合透镜u1；
18.所述中组透镜组s2包括具有负光焦度且为弯月结构的第五透镜g5；
19.所述后组透镜组s3包括具有正光焦度且为双凸结构的第六透镜g6。
20.进一步地，所述经济型定倍镜头中，所述第一透镜g1的前表面顶点到所述第六透镜g6的后表面顶点的距离l与所述f满足以下关系式：
21.|l/f|》1.00。
22.进一步地，所述经济型定倍镜头中，所述第六透镜g6的后表面顶点到像面的光学后截距bfl与所述f满足以下关系式：
23.|bfl/f|＜1.00。
24.进一步地，所述经济型定倍镜头中，所述镜头的半像高y’与所述f满足以下关系式：
25.|y’/f|＜0.35。
26.进一步地，所述经济型定倍镜头中，所述第一透镜g1的焦距为f
g1
，所述f
g1
与所述f满足以下关系式：
27.1.40＜|f
g1
/f|＜1.95。
28.进一步地，所述经济型定倍镜头中，所述第二透镜g2的焦距为f
g2
，所述f
g2
与所述f满足以下关系式：
29.1.20＜|f
g2
/f|＜1.65。
30.进一步地，所述经济型定倍镜头中，所述第一胶合透镜u1的焦距为f
u1
，所述f
u1
与所述f满足以下关系式：
31.1.00＜|f
u1
/f|＜5.00。
32.进一步地，所述经济型定倍镜头中，所述第一透镜g1、第二透镜g2、第三透镜g3、第四透镜g4、第五透镜g5和第六透镜g6均为球面镜。
33.进一步地，所述经济型定倍镜头中，所述第二透镜g2为弯月结构，所述第三透镜g3为双凸结构，所述第四透镜g4为双凹结构；
34.或，所述第二透镜g2为弯月结构，所述第三透镜g3为弯月结构，所述第四透镜g4为弯月结构；
35.或，所述第二透镜g2为双凸结构，所述第三透镜g3为双凸结构，所述第四透镜g4为双凹结构。
36.与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
37.本发明实施例提供的一种经济型定倍镜头，通过由物面到像面依次设置前组透镜组、光阑、中组透镜组和后组透镜组这些光学元件，并合理配置各透镜组的光焦度以及镜头与各透镜组之间的焦距关系式，使得最终形成的镜头不仅具有紧凑经济的特点，而且还能保证成像分辨率高、倍率高、光圈小和畸变低，从而能够满足工业应用的需求，具有非常值得采纳与推广的价值。
附图说明
38.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。
39.图1是本发明实施例提供的一种经济型定倍镜头的结构示意图；
40.图2是本发明实施例提供的一种经济型定倍镜头的光学畸变曲线图；
41.图3是本发明实施例提供的一种经济型定倍镜头的另一结构示意图；
42.图4是本发明实施例提供的一种经济型定倍镜头的另一结构示意图。
具体实施方式
43.为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
44.在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
45.此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。
46.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
47.实施例一
48.有鉴于上述现有的经济型高清镜头存在的缺陷，本技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以希望创设能够解决现有技术中缺陷的技术，使得经济型高清镜头更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
49.请参考图1，本发明实施例提供一种经济型定倍镜头，包括由物面到像面依次设置的前组透镜组s1、光阑t、中组透镜组s2和后组透镜组s3；其中，
50.所述前组透镜组s1和所述后组透镜组s3具有正光焦度；
51.所述中组透镜组s2具有负光焦度；
52.所述镜头的焦距为f，所述前组透镜组s1的焦距为f
s1
，所述中组透镜组s2的焦距为f
s2
，所述后组透镜组s3的焦距为f
s3
，所述f
s1
、f
s2
和f
s3
分别与所述f满足以下关系式：
53.0.70《|f
s1
/f|《0.90，0.45《|f
s2
/f|《0.65，0.85《|f
s3
/f|《1.10。
54.需要说明的是，通过上述结构可实现焦距为24mm的经济型高清镜头，其像方f数为2.4，最大成像面为φ14.0mm，分辨率可达120lp/mm，即对应的最大成像芯片时，其像素可达到五百四十万像素，光学放大倍率为1.2x。该镜头的全视场最大光学畸变低于0.45％，具体如图2所示,图2是该镜头的光学畸变曲线图。
55.请再次参考图1，在本实施例中，所述前组透镜组s1包括由物面到像面依次设置的第一透镜g1、第二透镜g2、第三透镜g3和第四透镜g4；
56.所述第一透镜g1具有正光焦度，且为双凸结构；
57.所述第二透镜g2和所述第三透镜g3具有正光焦度；
58.所述第四透镜g4具有负光焦度；
59.所述第三透镜g3和所述第四透镜g4胶合成具有负光焦度的第一胶合透镜u1；
60.所述中组透镜组s2包括具有负光焦度且为弯月结构的第五透镜g5；
61.所述后组透镜组s3包括具有正光焦度且为双凸结构的第六透镜g6。
62.优选地，所述第一透镜g1的前表面顶点到所述第六透镜g6的后表面顶点的距离l与所述f满足以下关系式：
63.|l/f|》1.00。
64.优选地，所述第六透镜g6的后表面顶点到像面的光学后截距bfl与所述f满足以下关系式：
65.|bfl/f|＜1.00。
66.优选地，所述镜头的半像高y’与所述f满足以下关系式：
67.|y’/f|＜0.35。
68.优选地，所述第一透镜g1的焦距为f
g1
，所述f
g1
与所述f满足以下关系式：
69.1.40＜|f
g1
/f|＜1.95。
70.优选地，所述第二透镜g2的焦距为f
g2
，所述f
g2
与所述f满足以下关系式：
71.1.20＜|f
g2
/f|＜1.65。
72.优选地，所述第一胶合透镜u1的焦距为f
u1
，所述f
u1
与所述f满足以下关系式：
73.1.00＜|f
u1
/f|＜5.00。
74.优选地，所述第一透镜g1、第二透镜g2、第三透镜g3、第四透镜g4、第五透镜g5和第六透镜g6均为球面镜。
75.在本实施例中，对于所述第二透镜g2、第三透镜g3、第四透镜g4的具体结构可以有不同的配搭，接下来对每一种搭配进行一一介绍：
76.在第一种实施方式中，如图1所示，所述第二透镜g2为弯月结构，所述第三透镜g3为双凸结构，所述第四透镜g4为双凹结构；
77.示例性地，此时，该镜头中的各光学元件的具体数据比如可以如下表1所示：
78.表1：
79.表面半径(mm)厚度(mm)折射率g1前表面33.41.61.5g1后表面-43.70.1 g2前表面13.31.71.5g2后表面73.60.1 u1前表面10.11.91.5u1胶合面-151.32.81.7u1后表面8.60.5 光阑平面14.3 g5前表面-6.20.81.5g5后表面-65.23.1 g6前表面84.61.91.6g6后表面-18.218.1 像面平面
ꢀꢀ
80.在本实施方式中，所述镜头的焦距，即所述f为24mm，最大光圈为f#＝2.4所述前组透镜组s1的焦距f
s1
＝19.78mm，中组透镜组s2的焦距f
s2
＝-13.90mm，后组透镜组s3的焦距f
s3
＝22.02mm，第一透镜g1的前表面顶点到第六透镜g6的后表面顶点的距离l＝29.33mm，光学后截距bfl＝18.11mm，半像高y’＝7.0mm，第一透镜g1的焦距f
g1
＝38.11mm，第二透镜g2的焦距f
g2
＝32.14mm，第一胶合透镜u1的焦距f
u1
＝-43.88mm。
81.各个关系式具体为：|f
s1
/f|＝0.82；|f
s2
/f|＝0.58；|f
s3
/f|＝0.92；|l/f|＝1.22；|bfl/f|＝0.75；|y’/f|＝0.29；|f
g1
/f|＝1.59；|f
g2
/f|＝1.34；|f
u1
/f|＝1.83；
82.可以看到，上述结果是分别满足以下关系式的：0.70《|f
s1
/f|《0.90；0.45《|f
s2
/f|《0.65；0.85《|f
s3
/f|《1.10；|l/f|》1.00；|bfl/f|＜1.00；|y’/f|＜0.35；1.40＜|f
g1
/f|＜1.95；1.20＜|f
g2
/f|＜1.65；1.00＜|f
u1
/f|＜5.00。
83.在第二种实施方式中，如图3所示，所述第二透镜g2为弯月结构，所述第三透镜g3为弯月结构，所述第四透镜g4为弯月结构；
84.示例性地，此时，该镜头中的各光学元件的具体数据比如可以如下表2所示：
85.表2：
86.g6前表面70.11.91.6g6后表面-20.217.4 像面平面
ꢀꢀ
95.在本实施方式中，所述镜头的焦距，即所述f为24mm，最大光圈为f#＝2.4所述前组透镜组s1的焦距f
s1
＝19.49mm，中组透镜组s2的焦距f
s2
＝-13.46mm，后组透镜组s3的焦距f
s3
＝23.10mm，第一透镜g1的前表面顶点到第六透镜g6的后表面顶点的距离l＝29.97mm，光学后截距bfl＝17.47mm，半像高y’＝7.0mm，第一透镜g1的焦距f
g1
＝45.27mm，第二透镜g2的焦距f
g2
＝38.22mm，第一胶合透镜u1的焦距f
u1
＝-118.29mm。
96.各个关系式具体为：|f
s1
/f|＝0.81；|f
s2
/f|＝0.56；|f
s3
/f|＝0.96；|l/f|＝1.25；|bfl/f|＝0.73；|y’/f|＝0.29；|f
g1
/f|＝1.89；|f
g2
/f|＝1.59；|f
u1
/f|＝4.93；
97.可以看到，上述结果是分别满足以下关系式的：0.70《|f
s1
/f|《0.90；0.45《|f
s2
/f|《0.65；0.85《|f
s3
/f|《1.10；|l/f|》1.00；|bfl/f|＜1.00；|y’/f|＜0.35；1.40＜|f
g1
/f|＜1.95；1.20＜|f
g2
/f|＜1.65；1.00＜|f
u1
/f|＜5.00。
98.尽管本文中较多的使用了前组透镜组、光阑、中组透镜组和后组透镜组等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
99.本发明实施例提供的一种经济型定倍镜头，通过由物面到像面依次设置前组透镜组、光阑、中组透镜组和后组透镜组这些光学元件，并合理配置各透镜组的光焦度以及镜头与各透镜组之间的焦距关系式，使得最终形成的镜头不仅具有紧凑经济的特点，而且还能保证成像分辨率高、倍率高、光圈小和畸变低，从而能够满足工业应用的需求，具有非常值得采纳与推广的价值。
100.综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本技术意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本技术提出，并且在本技术的示例性实施例的精神和范围内。
101.此外，本技术中的某些术语已被用于描述本技术的实施例。例如，“一个实施例”，“实施例”和/或“一些实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本技术的至少一个实施例中。因此，可以强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对“实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”的两个或更多个引用不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在本技术的一个或多个实施例中适当地组合。
102.应当理解，在本技术的实施例的前述描述中，为了帮助理解一个特征，出于简化本技术的目的，本技术将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中。然而，这并不是说这些特征的组合是必须的，本领域技术人员在阅读本技术的时候完全有可能将其中一部分特征提取出来作为单独的实施例来理解。也就是说，本技术中的实施例也可以理解为多个次级实施例的整合。而每个次级实施例的内容在于少于单个前述公开实施例的所有特征的时候也是成立的。
103.本文引用的每个专利，专利申请，专利申请的出版物和其他材料，例如文章，书籍，说明书，出版物，文件，物品等，可以通过引用结合于此。用于所有目的的全部内容，除了与其相关的任何起诉文件历史，可能与本文件不一致或相冲突的任何相同的，或者任何可能
对权利要求的最宽范围具有限制性影响的任何相同的起诉文件历史。现在或以后与本文件相关联。举例来说，如果在与任何所包含的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用与本文档相关的术语、描述、定义和/或之间存在任何不一致或冲突时，使用本文件中的术语为准。
104.最后，应理解，本文公开的申请的实施方案是对本技术的实施方案的原理的说明。其他修改后的实施例也在本技术的范围内。因此，本技术披露的实施例仅仅作为示例而非限制。本领域技术人员可以根据本技术中的实施例采取替代配置来实现本技术中的申请。因此，本技术的实施例不限于申请中被精确地描述过的实施例。