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CN112285888B - 一种大光圈fa镜头 - Google Patents

一种大光圈fa镜头 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大光圈FA镜头,属于光学设计技术领域,沿着光路依次包括第一片透镜、第二片透镜、第三片透镜、孔径光阑、第四片透镜、第五片透镜、第六片透镜和第七片透镜;其中:第一片透镜为平凸透镜,第二片透镜为凸凹透镜,第三片透镜为凸凹透镜,第四片透镜为双凹透镜,第五片透镜为双凸透镜,第六片透镜为平凸透镜,第七片透镜为平凸透镜;在所述第三片透镜和第四片透镜之间设置有孔径光阑,所述第四片透镜和第五片透镜相互胶合;所述第四片透镜和第五片透镜的焦点在同一直线上。通过采用上述技术方案,本发明增大了光圈,提高光线通量的性能,同时通过多透镜的合理搭配,尽可能提高对比度和分辨率,以提高低照度环境下成像质量。

Description

一种大光圈FA镜头
技术领域
本发明属于光学设计技术领域,具体涉及一种大光圈FA镜头。
背景技术
大光圈FA镜头在机器视觉和科研研究应用越来越广泛,随着高灵敏的低照相机的的发展,对大光圈FA镜头的性能的要求也越来越高。对于大光圈FA镜头来说,满足低照度环境下的清晰成像,需要通过减小镜头本身的F值(提高光通量),来更大的发挥低照相机的功能作用。定焦镜头主要应用在视野较小的情况下,就如工业制造业的流水线、固定的物体的表面检测、形状检测,缺陷检测等,应用范围广,应用量大。大光圈更适应了低照度环境和高速相机拍摄。低照度条件下大光圈镜头增大通光量,更大的发挥低照相机的功能,拍摄出更加清晰的图像。大光圈FA镜头在与高速相机的应用中,可以在很短的时间内完成对高速目标的快速、多次采样,当以常规速度放映时,所记录目标的变化过程就清晰。
现有的FA镜头光圈F值大多为2.0以上,对比度和分辨率做的也相对较低,已经难以满足市场对于低照度环境的测量和工业制造中高速流水线作业的需求。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题,提供一种大光圈FA镜头,通过增大光圈,提高光线通量的性能,同时尽可能提高对比度和分辨率,以提高低照度环境下成像质量。
本发明的目的是提供一种大光圈FA镜头,沿着光路依次包括七片透镜;其中:
第一片透镜(1)为平凸透镜,第二片透镜(2)为凸凹透镜,第三片透镜(3)为凸凹透镜,第四片透镜(4)为双凹透镜,第五片透镜(5)为双凸透镜,第六片透镜(6)为平凸透镜,第七片透镜(7)为平凸透镜;在所述第三片透镜(3)和第四片透镜(4)之间设置有孔径光阑,所述第四片透镜(4)和第五片透镜(5)相互胶合;其中:
所述第一片透镜(1)的入光面曲率半径为45.317±5%mm,出光面的曲率半径为无穷大;中心厚度为5.528±5%mm;所述第一片透镜(1)的折射率为1.80,所述第一片透镜(1)的阿贝数为45.5±5%;
所述第二片透镜(2)的入光面曲率半径为22.325±5%mm,出光面的曲率半径为49.315±5%mm;中心厚度为5.672±5%mm;所述第二片透镜(2)的折射率为1.80,所述第二片透镜(2)的阿贝数为45.5±5%;
所述第三片透镜(3)的入光面曲率半径为189.485±5%mm,出光面的曲率半径为13.641±5%mm;中心厚度为4.715±5%mm;所述第三片透镜(3)的折射率为1.71,所述第三片透镜(3)的阿贝数为29.5±5%;
所述第四片透镜(4)的入光面曲率半径为-22.227±5%mm,出光面的曲率半径为50.437±5%mm;中心厚度为2.900±5%mm;所述第四片透镜(4)的折射率为1.69,所述第四片透镜(4)的阿贝数为31.2±5%;
所述第五片透镜(5)的入光面曲率半径为50.437±5%mm,出光面的曲率半径为-20.500±5%mm;中心厚度为5.005±5%mm;所述第五片透镜(5)的折射率为1.71,所述第五片透镜(5)的阿贝数为53.58±5%;
所述第六片透镜(6)的入光面曲率半径为无穷大,出光面的曲率半径为-14.647±5%mm;中心厚度为5.557±5%mm;所述第六片透镜(6)的折射率为1.71,所述第六片透镜(6)的阿贝数为53.58±5%;
所述第七片透镜(7)的入光面曲率半径为44.634±5%mm,出光面的曲率半径为无穷大;中心厚度为6.896±5%mm;所述第七片透镜(7)的折射率为1.71,所述第七片透镜(7)的阿贝数为53.58±5%;
所述第一片透镜(1)和第二片透镜(2)之间空气间隔在光轴上的距离为2.700±5%mm;所述第二片透镜(2)和第三片透镜(3)之间空气间隔在光轴上的距离为1.500±5%mm;所述第三片透镜(3)与孔径光阑的空气间隔在光轴上的距离为5.926±5%mm;所述孔径光阑与第四片透镜(4)之间空气间隔在光轴上的距离为5.115±5%mm;所述第五片透镜(5)和第六片透镜(6)之间空气间隔在光轴上的距离为0.186±5%mm;所述六片透镜(6)和第七片透镜(7)之间空气间隔在光轴上的距离为0.548±5%mm。
优选地,所述第四片透镜(4)和第五片透镜(5)的焦点在同一直线上。
优选地,所述第四片透镜(4)和第五片透镜(5)为不同玻璃材质。
优选地,所述第四片透镜(4)和第五片透镜(5)之间的中间点涂有光敏胶。
优选地,所述第四片透镜(4)和第五片透镜(5)为同轴关系。
本发明具有的优点和积极效果是:
本发明通过增大光圈,提高光线通量的性能,同时通过多透镜的合理搭配,尽可能提高对比度和分辨率,以提高低照度环境下成像质量;
双胶合透镜胶合组1的两片透镜视由两片不同的玻璃材质制成,且正透镜和负透镜所产生的正负球差和正负色差相互补偿,矫正了透镜的球差和色差;最后两片透镜(第六片透镜和第七片透镜)是由一块透镜分裂而成,增加了优化变量的自由度,使的镜头在分辨率和相对照度方面的到很大提升。
附图说明
图1为本发明优选实施例的光路图;
图2为本发明优选实施例的光学弥散斑图;
图3为本发明优选实施例的调制函数MTF图;
图4为本发明优选实施例的相对照度图;
图5为本发明优选实施例的场曲和像散图;
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
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,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的技术方案,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。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,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,因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1。
一种大光圈FA镜头,沿着光路依次包括第一片透镜1、第二片透镜2、第三片透镜3、孔径光阑、第四片透镜4、第五片透镜5、第六片透镜6和第七片透镜7:第一片透镜为平凸透镜,第二片透镜为凸凹透镜,第三片透镜为凸凹透镜,中间放置孔径光阑;第四片透镜为双凹透镜和第五片透镜为双凸透镜双胶合作为胶合组A,第六片透镜为平凸透镜,第七片透镜为平凸透镜。
胶合组A由两透镜组合而成,两片透镜的焦点子在同一直线上。
胶合组A的两片透镜之间的中间点涂有光敏胶。
胶合组A的两片凸凹透镜是同轴的。
对于组成光路的各透镜做进一步说明:
组成大光圈镜头光路的各透镜的曲率半径:A-1平凸透镜的第一面的曲率半径为45.317±5%,第二面的曲率半径为无穷大;A-2凸凹透镜的第一面的曲率半径为22.325±5%,第二面的曲率半径为49.315±5%;A-3凸凹透镜的第一面的曲率半径为189.485±5%,第二面的曲率半径为13.641±5%;B-4双凹透镜的第一面的曲率半径为-22.227±5%,第二面的曲率半径为50.437±5%;B-5双凸透镜的第一面的曲率半径为50.437±5%,第二面的曲率半径为-20.500±5%;B-6平凸透镜的第一面的曲率半径为无穷大,第二面的曲率半径为-14.647±5%;B-7平凸透镜的第一面的曲率半径为44.634±5%,第二面的曲率半径为无穷大。所有曲率半径单位为毫米。
组成大光圈的镜头的各透镜的中心厚度:A-1平凸透镜的中心厚度为5.528±5%;A-2凸凹透镜的中心厚度为5.672±5%;A-3凸凹透镜的中心厚度为4.715±5%;B-4双凹透镜的中心厚度为2.900±5%;B-5双凸透镜的中心厚度为5.005±5%;B-6平凸透镜的中心厚度为5.557±5%;B-7凸凹透镜的中心厚度为6.896±5%。所有透镜的中心厚度单位为毫米。
组成大光圈的镜头光路的物体与透镜,透镜与透镜,透镜与孔径光阑和透镜与像面之间的空气间隔距离:物体与A-1平凸透镜的空气间隔在光轴上的距离为300±5%;A-1凸凹透镜与A-2凸凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为2.700±5%;A-2凸凹透镜与A-3凸凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为1.500±5%;A-3凸凹透镜与孔径光阑C的空气间隔在光轴上的距离为5.926±5%;孔径光阑C与B-4双凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为5.115±5%;B-4双凹透镜与B-5双凸透镜为双胶合,没有空气间隔;B-5双凸透镜与B-6凸凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为0.186±5%;B-6凸凹透镜与B-7凸凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为0.548±5%。所有空气间隔在光轴上的距离单位为毫米。
组成大光圈的镜头光路的各透镜的折射率和阿贝数:
A-1平凸透镜的折射率为1.80;阿贝数为45.5±5%;
A-2凸凹透镜的折射率为1.80,阿贝数为45.5±5%;
A-3凸凹透镜的折射率为1.71,阿贝数为29.5±5%;
B-4双凹透镜的折射率为1.69,阿贝数为31.2±5%;
B-5双凸透镜的折射率为1.71,阿贝数为53.58±5%;
B-6平凸透镜的折射率为1.71,阿贝数为53.58±5%;
B-7平凸透镜的折射率为1.71,阿贝数为53.58±5%。
上述优选实施例中:所述第四片透镜4和第五片透镜5为不同玻璃材质。大光圈FA镜头的最近工作距离为300mm,入瞳直径35.71mm,工作波段486-656nm,从物面到像面的距离是378mm。
请参阅图2,由光学弥散斑图可知:其中OBJ为物方视场,IMA为像方视场,单位都是毫米。RMS RADIUS表示弥散斑的均方根半径,GEO RADIUS表示艾里斑半径,单位都是微米。如图所示,中心视场的艾里斑半径3.220μm,均方根半径为2.309μm;1/2视场的艾里斑半径5.267μm,均方根半径为2.412μm;2/3视场的艾里斑半径6.133μm,均方根半径为2.516μm;边缘视场的艾里斑半径7.378μm,均方根半径为2.651μm,都达到了设计要求标准,轴上和轴外点的能量集中度和像差矫正都非常好,达到了理想分辨率。
请参阅图3,由调制函数MTF图可知:横坐标为空间分辨率,单位为线对/毫米,纵坐标为对比度,值域为0-1,TS表示不同视场下MTF的子午和弧矢分量。如图所示,各视场MTF值在70线对/毫米出对比度均大于0.6,且整个MTF曲线相对紧凑,可以看出镜头在对比度和分辨率方面表现很好。
请参阅图4,由相对照度图可知:横坐标为Y视场角度,从中心市场到边缘市场,纵坐标为相对照度,值域为0-1,下面Wavelength表示通过镜头光路的中心波长0.585μm。如图所示,在0.5视场以内,相对照度与1接近重合,表示中心视场物体发出的光线几乎没有损失;在边缘视场,相对照度仍然保持在0.97以上,可以看出镜头在相对照度上表线很好。
请参阅图5,由场曲和像散图可知:纵坐标为视场,横坐标单位为微米。
由畸变图可知:纵坐标为视场,横坐标为畸变值。如图可知,镜头在全视场内畸变值小于0.02%,镜头拥有极低的畸变值。
综上所述:本发明设计的FA镜头拥有很高的对比度和分辨率,拥有极低的畸变率.。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改,等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种大光圈FA镜头,其特征在于,沿着光路依次包括七片透镜;其中:
第一片透镜(1)为平凸透镜,第二片透镜(2)为凸凹透镜,第三片透镜(3)为凸凹透镜,第四片透镜(4)为双凹透镜,第五片透镜(5)为双凸透镜,第六片透镜(6)为平凸透镜,第七片透镜(7)为平凸透镜;在所述第三片透镜(3)和第四片透镜(4)之间设置有孔径光阑,所述第四片透镜(4)和第五片透镜(5)相互胶合;其中:
所述第一片透镜(1)的入光面曲率半径为45.317±5%mm,出光面的曲率半径为无穷大;中心厚度为5.528±5%mm;所述第一片透镜(1)的折射率为1.80,所述第一片透镜(1)的阿贝数为45.5±5%;
所述第二片透镜(2)的入光面曲率半径为22.325±5%mm,出光面的曲率半径为49.315±5%mm;中心厚度为5.672±5%mm;所述第二片透镜(2)的折射率为1.80,所述第二片透镜(2)的阿贝数为45.5±5%;
所述第三片透镜(3)的入光面曲率半径为189.485±5%mm,出光面的曲率半径为13.641±5%mm;中心厚度为4.715±5%mm;所述第三片透镜(3)的折射率为1.71,所述第三片透镜(3)的阿贝数为29.5±5%;
所述第四片透镜(4)的入光面曲率半径为-22.227±5%mm,出光面的曲率半径为50.437±5%mm;中心厚度为2.900±5%mm;所述第四片透镜(4)的折射率为1.69,所述第四片透镜(4)的阿贝数为31.2±5%;
所述第五片透镜(5)的入光面曲率半径为50.437±5%mm,出光面的曲率半径为-20.500±5%mm;中心厚度为5.005±5%mm;所述第五片透镜(5)的折射率为1.71,所述第五片透镜(5)的阿贝数为53.58±5%;
所述第六片透镜(6)的入光面曲率半径为无穷大,出光面的曲率半径为-14.647±5%mm;中心厚度为5.557±5%mm;所述第六片透镜(6)的折射率为1.71,所述第六片透镜(6)的阿贝数为53.58±5%;
所述第七片透镜(7)的入光面曲率半径为44.634±5%mm,出光面的曲率半径为无穷大;中心厚度为6.896±5%mm;所述第七片透镜(7)的折射率为1.71,所述第七片透镜(7)的阿贝数为53.58±5%;
所述第一片透镜(1)和第二片透镜(2)之间空气间隔在光轴上的距离为2.700±5%mm;所述第二片透镜(2)和第三片透镜(3)之间空气间隔在光轴上的距离为1.500 ±5%mm;所述第三片透镜(3)与孔径光阑的空气间隔在光轴上的距离为5.926±5%mm;所述孔径光阑与第四片透镜(4)之间空气间隔在光轴上的距离为5.115±5%mm;所述第五片透镜(5)和第六片透镜(6)之间空气间隔在光轴上的距离为0.186±5%mm;所述六片透镜(6)和第七片透镜(7)之间空气间隔在光轴上的距离为0.548±5%mm。
2.根据权利要求1所述的大光圈FA镜头,其特征在于,所述第四片透镜(4)和第五片透镜(5)的焦点在同一直线上。
3.根据权利要求1所述的大光圈FA镜头,其特征在于,所述第四片透镜(4)和第五片透镜(5)为不同玻璃材质。
4.根据权利要求1所述的大光圈FA镜头,其特征在于,所述第四片透镜(4)和第五片透镜(5)之间的中间点涂有光敏胶。
5.根据权利要求1所述的大光圈FA镜头,其特征在于,所述第四片透镜(4)和第五片透镜(5)为同轴关系。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN109164558B (zh) * 2018-10-11 2023-11-28 佛山科学技术学院 一种小型化物像双侧远心光学系统
CN110007443B (zh) * 2019-05-09 2024-02-13 珠海博明视觉科技有限公司 一种12k线扫描镜头

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