本實(shí)用新型涉及一種高分辨率低畸變光路系統(tǒng)及其光學(xué)工業(yè)鏡頭。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有市場(chǎng)上的高清工業(yè)鏡頭，存在畸變較大，視場(chǎng)邊緣不清晰的缺點(diǎn)，已經(jīng)開始不能滿足現(xiàn)有的市場(chǎng)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種高分辨率低畸變光路系統(tǒng)及其光學(xué)工業(yè)鏡頭，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且實(shí)現(xiàn)縮小近距離景物拍攝的畸變。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于：一種高分辨率低畸變光路系統(tǒng)，包括沿光線入射方向依次設(shè)置的前組鏡片、可變光闌及后組鏡片，所述前組鏡片依次由第一雙凸透鏡、負(fù)月牙型透鏡、第一雙凹透鏡、第二雙凸透鏡、第一正月牙型透鏡組成，所述后組鏡片依次由第二雙凹透鏡和第三雙凸透鏡密接的膠合組、第二正月牙型透鏡及第四雙凸透鏡組成。

進(jìn)一步地，所述第一雙凸透鏡和負(fù)月牙型透鏡之間的空氣間隔是0.10mm，所述負(fù)月牙型透鏡和第一雙凹透鏡之間的空氣間隔為3.94mm，所述第一雙凹透鏡和第二雙凸透鏡之間的空氣間隔為1.32mm，所述第二雙凸透鏡和第一正月牙型透鏡之間的空氣間隔為0.1mm。

進(jìn)一步地，所述前組鏡片和后組鏡片之間的空氣間隔為5.9mm，所述前組鏡片與可變光闌C之間的空氣間隔為3.82mm，所述可變光闌與后組鏡片之間的空氣間隔為2.09mm。

進(jìn)一步地，所述第二雙凹透鏡和第三雙凸透鏡密接的膠合組與第二正月牙型透鏡之間的空氣間隔為0.10mm，所述第二正月牙型透鏡和第四雙凸透鏡之間的空氣間隔為0.10mm。

一種高分辨率低畸變光學(xué)工業(yè)鏡頭，包括高分辨率低畸變光路系統(tǒng)，前組鏡片設(shè)置于前組鏡筒內(nèi)，所述前組鏡筒的后部螺接有安裝于主鏡筒內(nèi)并用于安裝后組鏡片的后組鏡筒，可調(diào)光闌設(shè)置于后組鏡筒內(nèi)，所述后組鏡筒上設(shè)置有調(diào)焦機(jī)構(gòu)，所述主鏡筒上設(shè)置有光闌調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，主鏡筒的后部還安裝有連接座。

進(jìn)一步地，所述第一雙凸透鏡、負(fù)月牙型透鏡、第一雙凹透鏡、第二雙凸透鏡及第一正月牙型透鏡自前往后依次設(shè)置于前組鏡筒內(nèi)，所述第二雙凸透鏡與第一正月牙型透鏡之間設(shè)置有第一隔圈，所述第一雙凹透鏡與第二雙凸透鏡之間設(shè)置有第二隔圈，所述第一雙凸透鏡與負(fù)月牙型透鏡之間設(shè)置有第三隔圈，所述前組鏡筒內(nèi)還螺接有壓置于第一雙凸透鏡前側(cè)的前壓圈。

進(jìn)一步地，所述第二雙凹透鏡和第三雙凸透鏡密接的膠合組、第二正月牙型透鏡及第四雙凸透鏡自前向后依次設(shè)置于后組鏡筒內(nèi)，所述膠合組與第二正月牙型透鏡之間設(shè)置有第四隔圈，所述第二正月牙型透鏡與第四雙凸透鏡之間設(shè)置有第五隔圈，所述后組鏡筒內(nèi)還螺接有壓置于第四雙凸透鏡后側(cè)的后壓圈。

進(jìn)一步地，所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于主鏡筒之間的調(diào)焦轉(zhuǎn)輪，所述調(diào)焦轉(zhuǎn)輪的內(nèi)圈后部與后組鏡筒的前部外圈相螺接且調(diào)焦轉(zhuǎn)輪的外圈后部與主鏡筒的前部?jī)?nèi)圈相螺接，調(diào)焦轉(zhuǎn)輪上還固定有調(diào)焦環(huán)，所述主鏡筒上徑向螺接有用于調(diào)焦轉(zhuǎn)輪鎖定的鎖緊釘。

進(jìn)一步地，所述光闌調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括套置于主鏡筒中部的光闌調(diào)節(jié)環(huán)，所述光闌調(diào)節(jié)環(huán)上徑向螺接有穿過主鏡筒伸入后組鏡筒內(nèi)的光闌導(dǎo)釘，所述光闌導(dǎo)釘與光闌相連接，所述光闌調(diào)節(jié)環(huán)上還設(shè)置有與主鏡筒相配合用于光闌調(diào)節(jié)環(huán)鎖定的第二鎖緊釘。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）該高分辨率低畸變光學(xué)工業(yè)鏡頭不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且采用整組移動(dòng)的調(diào)焦方式，近攝距可達(dá)0.1m，在更近的物距上實(shí)現(xiàn)清晰成像，實(shí)現(xiàn)縮小近距離景物拍攝的畸變小于0.5%（如圖4）以下的目的，滿足工業(yè)用鏡頭畸變小的要求，并且分辨率高于五百萬像素的高清鏡頭，可以與4:3或16:9制式2／3″高清晰度的攝像機(jī)配套使用，且鏡頭的MTF值在150lp/mm（如圖3）大于0.3；

2）在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上（如圖2），鏡頭調(diào)焦結(jié)構(gòu)采用多頭螺紋配合和限位機(jī)構(gòu)，并在鏡頭前采用端微“調(diào)焦”結(jié)構(gòu)，避免了鏡頭的極限使用。同時(shí)后端光闌調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)確保了光闌大小的可變性。設(shè)計(jì)了不同的隔圈和壓圈來保證鏡片間的空氣間隔及固定鏡片，從而完美實(shí)現(xiàn)鏡頭像質(zhì)、畸變等各方面性能。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的光路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的MTF曲線圖；

圖4為本實(shí)用新型的畸變變化曲線；

圖中：1-前組鏡筒 2-聚焦環(huán) 3-聚焦環(huán)鎖緊頂絲 4-聚焦轉(zhuǎn)輪 5-主鏡筒 6-光闌導(dǎo)釘 7-光闌調(diào)節(jié)環(huán) 8-連接座鎖緊頂絲 9-連接座 10-限位片鎖緊螺絲 11-后壓圈 12-第四雙凸透鏡 13-第二正月牙型透鏡 14-第三雙凸透鏡 15-第二雙凹透鏡 16-第四隔圈 17-第五隔圈 18-限位片 19-后組鏡筒 20-可變光闌 21-光闌鎖緊釘 22-卡環(huán) 23-第二鎖緊釘 24-第一正月牙型透鏡 25-第一隔圈 26-第二雙凸透鏡 27-鎖緊釘 28-第二隔圈 29-第一雙凹透鏡 30-負(fù)月牙型透鏡 31-第三隔圈 32-第一雙凸透鏡 33-前壓圈 A-前組鏡片 B-后組鏡片。

具體實(shí)施方式

為讓本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下，但本實(shí)用新型并不限于此。

參考圖1、圖3和圖4

一種高分辨率低畸變光路系統(tǒng)，包括沿光線入射方向依次設(shè)置的前組鏡片A、可變光闌20及后組鏡片B，所述前組鏡片依次由第一雙凸透鏡32、負(fù)月牙型透鏡30、第一雙凹透鏡29、第二雙凸透鏡26、第一正月牙型透鏡24組成，所述后組鏡片依次由第二雙凹透鏡15和第三雙凸透鏡14密接的膠合組、第二正月牙型透鏡13及第四雙凸透鏡12組成。

本實(shí)施例中，所述第一雙凸透鏡和負(fù)月牙型透鏡之間的空氣間隔是0.10mm，所述負(fù)月牙型透鏡和第一雙凹透鏡之間的空氣間隔為3.94mm，所述第一雙凹透鏡和第二雙凸透鏡之間的空氣間隔為1.32mm，所述第二雙凸透鏡和第一正月牙型透鏡之間的空氣間隔為0.1mm。

本實(shí)施例中，所述前組鏡片和后組鏡片之間的空氣間隔為5.9mm，所述前組鏡片與可變光闌C之間的空氣間隔為3.82mm，所述可變光闌與后組鏡片之間的空氣間隔為2.09mm。

本實(shí)施例中，所述第二雙凹透鏡和第三雙凸透鏡密接的膠合組與第二正月牙型透鏡之間的空氣間隔為0.10mm，所述第二正月牙型透鏡和第四雙凸透鏡之間的空氣間隔為0.10mm。

參考圖1至圖4

一種高分辨率低畸變光學(xué)工業(yè)鏡頭，包括高分辨率低畸變光路系統(tǒng)，前組鏡片設(shè)置于前組鏡筒1內(nèi)，所述前組鏡筒的后部螺接有安裝于主鏡筒5內(nèi)并用于安裝后組鏡片的后組鏡筒19，所述可調(diào)光闌20設(shè)置于后組鏡筒內(nèi)，所述后組鏡筒上設(shè)置有調(diào)焦機(jī)構(gòu)，所述主鏡筒上設(shè)置有光闌調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，主鏡筒的后部還安裝有連接座9，所述連接座經(jīng)連接座鎖緊頂絲8與主鏡筒固定連接。

本實(shí)施例中，所述第一雙凸透鏡、負(fù)月牙型透鏡、第一雙凹透鏡、第二雙凸透鏡及第一正月牙型透鏡自前往后依次設(shè)置于前組鏡筒內(nèi)，所述第二雙凸透鏡與第一正月牙型透鏡之間設(shè)置有第一隔圈25，所述第一雙凹透鏡與第二雙凸透鏡之間設(shè)置有第二隔圈28，所述第一雙凸透鏡與負(fù)月牙型透鏡之間設(shè)置有第三隔圈31，所述前組鏡筒內(nèi)還螺接有壓置于第一雙凸透鏡前側(cè)的前壓圈33。

前組鏡筒內(nèi)的各鏡片的安裝工位由同一機(jī)床加工可有效保證同心度，從而與前組鏡片配合保證前組光路的同軸度。同時(shí)第三隔圈28來保證第一雙凸透鏡與負(fù)月牙型透鏡片之間的通光和空氣距離，第二隔圈來保證第一雙凹透鏡與第二雙凸透鏡之間的通光和空氣距離，第一隔圈來保證第二雙凸透鏡與第一正月牙型透鏡片之間的通光和空氣距離。同時(shí)設(shè)計(jì)的前壓圈，保證前組鏡片的裝配穩(wěn)定性。

本實(shí)施例中，所述膠合組、第二正月牙型透鏡及第四雙凸透鏡自前向后依次設(shè)置于后組鏡筒內(nèi)，所述膠合組與第二正月牙型透鏡之間設(shè)置有第四隔圈16，所述第二正月牙型透鏡與第四雙凸透鏡之間設(shè)置有第五隔圈17，所述后組鏡筒內(nèi)還螺接有壓置于第四雙凸透鏡后側(cè)的后壓圈11。為了保證各鏡片之間的空氣間隔和通關(guān)，其間設(shè)計(jì)了第四隔圈、第五隔圈，設(shè)計(jì)后壓圈來保證后組鏡片裝配穩(wěn)定性，防止鏡片松動(dòng)或者掉出來。

本實(shí)施例中，所述調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于主鏡筒之間的調(diào)焦轉(zhuǎn)輪4，所述調(diào)焦轉(zhuǎn)輪的內(nèi)圈后部與后組鏡筒的前部外圈相螺接且調(diào)焦轉(zhuǎn)輪的外圈后部與主鏡筒的前部?jī)?nèi)圈相螺接，調(diào)焦轉(zhuǎn)輪上還固定有調(diào)焦環(huán)2，所述調(diào)焦環(huán)境經(jīng)聚焦環(huán)鎖緊頂絲3固定于調(diào)焦轉(zhuǎn)輪上，所述主鏡筒上徑向螺接有用于調(diào)焦轉(zhuǎn)輪鎖定的鎖緊釘27。

為了實(shí)現(xiàn)鏡頭近距離到∞可調(diào)，在設(shè)計(jì)中通過加入調(diào)焦機(jī)構(gòu)，采用左旋多頭牙螺紋與細(xì)牙螺紋互配合傳動(dòng)，具有調(diào)焦快速、靈活、空回小的優(yōu)點(diǎn)。具體為聚焦轉(zhuǎn)輪4分別用正反牙與后組鏡筒19和主鏡筒5相連，聚焦環(huán)2通過三個(gè)聚焦環(huán)鎖緊頂絲3來與聚焦轉(zhuǎn)輪4固定。在外力轉(zhuǎn)動(dòng)聚焦環(huán)2時(shí)帶動(dòng)聚焦轉(zhuǎn)輪4朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)與其正反牙連接的主鏡筒5和后組鏡筒19分別朝相反的方向運(yùn)動(dòng)。為了防止整個(gè)光路發(fā)生沿著光軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故在主鏡筒的后部與后組鏡筒之間設(shè)置一限位片18來限制后組鏡筒19轉(zhuǎn)動(dòng)，又因后組鏡筒20與前組鏡筒1通過螺紋連接成一起聯(lián)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，故在調(diào)節(jié)聚焦環(huán)時(shí)帶動(dòng)了整組機(jī)械及光路結(jié)構(gòu)做遠(yuǎn)離或者靠近焦平面的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了調(diào)焦的功能。

但此調(diào)焦范圍是有限的，主要是依賴聚焦環(huán)2和主鏡筒5之間的插銷和插槽限制來保證調(diào)焦范圍。在調(diào)焦機(jī)構(gòu)中，為了保證調(diào)焦的精度及鏡頭在調(diào)焦過程中的同心度，設(shè)計(jì)時(shí)要求聚焦轉(zhuǎn)輪4與主鏡筒5和后組鏡筒19之間的螺紋配合要通過研磨操作。

本實(shí)施例中，所述光闌調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括套置于主鏡筒中部的光闌調(diào)節(jié)環(huán)7，所述光闌調(diào)節(jié)環(huán)上徑向螺接有穿過主鏡筒伸入后組鏡筒內(nèi)的光闌導(dǎo)釘6，所述光闌導(dǎo)釘與光闌的撥動(dòng)桿相連接，所述光闌調(diào)節(jié)環(huán)上還設(shè)置有與主鏡筒相配合用于光闌調(diào)節(jié)環(huán)鎖定的第二鎖緊釘23。為實(shí)現(xiàn)光圈調(diào)節(jié)的功能，通過設(shè)置于后組鏡筒內(nèi)的卡環(huán)22將可變光闌20固定在后組鏡筒19上，并通過光闌鎖緊釘進(jìn)行定位，同時(shí)通過光闌導(dǎo)釘6連接光闌20和光闌調(diào)節(jié)環(huán)7，通過在后組鏡筒中開一定角度的槽來控制光闌開口的大小，以滿足不同光照條件下的使用環(huán)境。

利用膠合組正負(fù)鏡片的折射率和色散之差異，校正鏡頭的象差。同時(shí)在光路移動(dòng)上，使用整組鏡片移動(dòng)，使鏡頭分辨率高達(dá)500萬、畸變小于0.5%。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)如下：

1.焦距：f′=12mm

2.近攝距：100mm

3.畸變：≤0.5%

4.相對(duì)孔徑D/f’=1/2.4

5.視場(chǎng)角2ω：49.25°

6.分辨率：優(yōu)于500萬像素

7.光路總長(zhǎng)∑≤50.81mm

8.適用譜線范圍：450nm～650nm

9.鏡頭外形尺寸：φ35.5×41.1。

本發(fā)明中各鏡片的參數(shù)如下表：

。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。