CN113640972B - 一种小型化高解像力定焦光学系统及图像拾取装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种小型化高解像力定焦光学系及统图像拾取装置，小型化高解像力定焦光学系统包括镜头；镜头从物侧向像侧沿镜头的主光轴依次设置的光焦度为负的第一镜片群G1、光焦度为正的第二镜片群G2；第一镜片群G1从物侧向像侧依次包括正镜片L1、负镜片L2、负镜片L3、正镜片L4，负镜片L3物体侧的面为凸面或凹面；第二镜片群G2从物侧向像侧依次包括光焦度为正的第一胶合镜片组B1和光焦度为正的第二胶合镜片组B2；第一胶合镜片组B1与第二胶合镜片组B2的中间至少有一枚正镜片L7。通过第一镜片群G1和第二镜片群G2实现光学系统的组成，控制不同镜片群组的光焦度，对焦的过程中第一镜片群G1相对成像面的位置不变，实现小体积与高解像力并存。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种小型化高解像力定焦光学系统及图像拾取装置。
背景技术
现今摄像设备对于镜头的解像力要求越来越高，为了获得更大画角以及更好图像，用于监控人脸识别以及机器视觉自动化判断的芯片尺寸更大。但是在对应较大尺寸的传感器时，镜头的体积往往会变得比较大，成本过高，摄像机内不一定能够提供足够的安装空间。且当前用于机器视觉处理的工业相机正向高像素化发展，在市场上存在着各种各样使用条件要求的模块，在这其中一些制造设备、基板检查设备等由于安装空间的限制，需要使用在近距离也能有良好的画像能力的镜头。
发明内容
本发明目的在于提供一种小型化高解像力定焦光学系统及图像拾取装置，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：
本发明提供了一种小型化高解像力定焦光学系统，所述小型化高解像力定焦光学系统包括镜头；所述镜头从物侧向像侧沿所述镜头的主光轴依次设置的光焦度为负的第一镜片群G1、光焦度为正的第二镜片群G2；其中，所述第一镜片群G1从物侧向像侧依次包括正镜片L1、负镜片L2、负镜片L3、正镜片L4，所述负镜片L3物体侧的面为凸面或凹面；所述第二镜片群G2从物侧向像侧依次包括光焦度为正的第一胶合镜片组B1和光焦度为正的第二胶合镜片组B2；所述第一胶合镜片组B1与所述第二胶合镜片组B2的中间至少有一枚正镜片L7。
本发明的有益效果是：
结构简单化，通过第一镜片群G1和第二镜片群G2实现光学系统的组成，控制不同镜片群组的光焦度，对焦的过程中第一镜片群G1相对成像面的位置不变，实现小体积与高解像力并存。第二镜片群G2中通过多枚镜片胶合，改善色收差，减小调焦群组的体积。镜头的光学可动部分移动量小，减少摄像机振动时产生的影响。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一胶合镜片组B1包括第一镜片L5，所述第一镜片L5为所述第一胶合镜片组B1的最物体侧镜片，所述第一镜片L5为负镜片；所述第二胶合镜片组B2包括第二镜片L9，所述第二镜片L9为所述第二胶合镜片组B2的最像面侧镜片，所述第二镜片L9为第二负镜片。
第一胶合镜片组B1的最物体侧的镜片为负镜片时，胶合镜片组B2的最像面侧的镜片也为负镜片。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一胶合镜片组B1还包括第二镜片L6，所述第二镜片L6为正镜片；所述第二胶合镜片组B2包括第一镜片L8，所述第一镜片L8为正镜片。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一胶合镜片组B1包括第一镜片L55，所述第一镜片L55为所述第一胶合镜片组B1的最物体侧的镜片，所述第一镜片L55为正镜片；
所述第二胶合镜片组B2包括第二镜片L99，所述第二镜片L99为所述第二胶合镜片组B2的最像面侧的镜片，所述第二镜片L99为正镜片。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一胶合镜片组B1还包括第二镜片L66，所述第二镜片L66为负镜片；所述第二胶合镜片组B2包括第一镜片L88，所述第一镜片L88为负镜片。
作为上述技术方案的进一步改进，所述镜头包括有效光阑St，所述有效光阑St设置于所述第一镜片群G1和所述第二镜片群G2之间。
为了限制光束或限制视场(成像范围)大小，设置有有效光阑St可用于对光束进行整形优化，提高光束质量。
作为上述技术方案的进一步改进，所述有效光阑St相对成像面IMG固定或可移动，根据镜头的实际需要，设置有效光阑St。
作为上述技术方案的进一步改进，所述镜头满足以下条件式：
(1)1.625＜f2/EFL＜1.875；
(2)1.5＜f2/TL2；
(3)0.58＜nd3/(nd1+nd2)＜0.65；
(4)56＜vd2＜76；
其中：
f2：所述第二镜片群G2的合成焦点距离；
EFL：所述镜头在无穷远对焦时的焦点距离；
TL2：所述第二镜片群G2物体侧面顶点到像面侧面顶点间光轴上距离；
nd1：所述第一胶合镜片组B1中正镜片的折射率；nd2：所述第二胶合镜片组B2中正镜片的折射率；nd3：所述第一胶合镜片组B1与所述第二胶合镜片组B2中间的正镜片L7的折射率；vd2：所述第二镜片群G2中所有正镜片阿贝数的平均值。
作为上述技术方案的进一步改进，(5)0.25＜TL34/TL1；TL1：所述第一镜片群G1物体侧面顶点到像面侧面顶点间光轴上距离；TL34：所述镜片L3与所述镜片L4光轴上的间隔。
本发明还提供了一种图像拾取装置，包括上述中任一项的所述小型化高解像力定焦光学系统和固态图像拾取元件，所述固态图像拾取元件被配置为接收由所述小型化高解像力定焦光学系统形成的图像的光。
该图像拾取装置中具有小型化高解像力的定焦光学系统。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；
图1是本发明所提供的一种小型化高解像力定焦光学系统，其一实施例的方案一的结构示意图；
图2是本发明所提供的一种小型化高解像力定焦光学系统，其一实施例的方案二的结构示意图；
图3是示出图1的实施方式的具体实施例的纵向像差的图；
图4是示出图2的实施方式的具体实施例的纵向像差的图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。
在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1至图4，本发明的一种小型化高解像力定焦光学系统及图像拾取装作出如下实施例：
图1是一种小型化高解像力定焦光学系统的一种实施方式的图，所述小型化高解像力定焦光学系统包括镜头，其中所述镜头从物侧向像侧沿所述镜头的主光轴依次设置的光焦度为负的第一镜片群G1、有效光阑St、光焦度为正的第二镜片群G2；其中，所述第一镜片群G1从物侧向像侧依次包括正镜片L1、负镜片L2、负镜片L3、正镜片L4，所述负镜片L3物体侧的面为凸面或凹面；所述第二镜片群G2从物侧向像侧依次包括光焦度为正的第一胶合镜片组B1和光焦度为正的第二胶合镜片组B2；所述第一胶合镜片组B1与所述第二胶合镜片组B2的中间至少有一枚正镜片L7。所述镜头包括有效光阑St，所述有效光阑St设置于所述第一镜片群G1和所述第二镜片群G2之间。
为了限制光束或限制视场(成像范围)大小，设置有有效光阑St可用于对光束进行整形优化，提高光束质量。并且所述有效光阑St相对成像面IMG固定或可移动，根据镜头的实际需要，设置有效光阑St。
其中，所述第一胶合镜片组B1包括第一镜片L5和所述第二镜片L6为正镜片，所述第一镜片L5为所述第一胶合镜片组B1的最物体侧镜片，所述第一镜片L5为负镜片，所述第二镜片L6为正镜片；所述第二胶合镜片组B2包括第二镜片L9，所述第一镜片L8和第二镜片L9为所述第二胶合镜片组B2的最像面侧镜片，所述第二镜片L9为负镜片，所述第一镜片L8为正镜片。
图1中的镜头满足以下条件式：
(1)1.625＜f2/EFL＜1.875；
(2)1.5＜f2/TL2；
(3)0.58＜nd3/(nd1+nd2)＜0.65；
(4)56＜vd2＜76；
(5)0.25＜TL34/TL1；
其中：
f2：所述第二镜片群G2的合成焦点距离；
EFL：所述镜头在无穷远对焦时的焦点距离；
TL2：所述第二镜片群G2物体侧面顶点到像面侧面顶点间光轴上距离；
nd1：所述第一胶合镜片组B1中正镜片的折射率；
nd2：所述第二胶合镜片组B2中正镜片的折射率；
nd3：所述第一胶合镜片组B1与所述第二胶合镜片组B2中间的正镜片L7的折射率；
vd2：所述第二镜片群G2中所有正镜片阿贝数的平均值。
TL1：所述第一镜片群G1物体侧面顶点到像面侧面顶点间光轴上距离；
TL34：所述镜片L3与所述镜片L4光轴上的间隔。
参照图2，本发明另一种实施方式的图，其中所述第一胶合镜片组B1包括第一镜片L55和第二镜片L66，所述第一镜片L55为所述第一胶合镜片组B1的最物体侧的镜片，所述第一镜片L55为正镜片，所述第二镜片L66为负镜片；
所述第二胶合镜片组B2包括第二镜片L99和第一镜片L88，所述第二镜片L99为所述第二胶合镜片组B2的最像面侧的镜片，所述第二镜片L99为正镜片，所述第一镜片L88为负镜片。结构简单化，通过第一镜片群G1和第二镜片群G2实现光学系统的组成，控制不同镜片群组的光焦度，对焦的过程中第一镜片群G1相对成像面的位置不变，实现小体积与高解像力并存。第二镜片群G2中通过多枚镜片胶合，改善色收差，减小调焦群组的体积。镜头的光学可动部分移动量小，减少摄像机振动时产生的影响。
下面是列举图1所示实施方式的小型化高解像力定焦光学系统的具体实施例。
| 面 | 曲率半径(mm) | 间隔(mm) | 折射率 | 阿贝数 |
| S1 | 20.69648 | 2.540365 | 1.883 | 40.8054 |
| S2 | 66.43175 | 0.2 | ||
| S3 | 14.19849 | 0.7 | 1.507786 | 77.8261 |
| S4 | 6.137377 | 2.430037 | ||
| S5 | 40.07641 | 0.7 | 1.95906 | 17.4713 |
| S6 | 7.221418 | 6.815757 | ||
| S7 | 23.9092 | 1.575056 | 1.958964 | 17.6171 |
| S8 | -44.1218 | 2.860772 | ||
| S9 | (光阑) | 6.593351 | ||
| S10 | -63.9216 | 0.7 | 1.956639 | 22.0794 |
| S11 | 19.56815 | 2.449411 | 1.496997 | 81.6084 |
| S12 | -13.0776 | 0.2 | ||
| S13 | 35.66206 | 1.928139 | 1.883 | 40.8054 |
| S14 | -33.6086 | 0.2 | ||
| S15 | 17.41931 | 2.738023 | 1.500247 | 80.4133 |
| S16 | -17.0985 | 0.7 | 1.773825 | 23.5496 |
| S17 | -601.726 | 12.40927 | ||
| S18 | 无穷大 | - | - | - |
图3中示出关于图1所示实施方式的实施例的小型化高解像力定焦光学系统的像差图。由这些像差图明显可知，图1所示实施方式的实施例小型化高解像力定焦光学系统的像差均被良好地校正，性能良好。其中间隔距离是指两个面在主光轴上的间隔。
下面是列举图2所示实施方式的小型化高解像力定焦光学系统的具体实施例。
| 面 | 曲率半径(mm) | 间隔(mm) | 折射率 | 阿贝数 |
| S1 | 17.332 | 3.86 | 1.6968 | 55.5 |
| S2 | 104.232 | 0.20 | ||
| S3 | 16.561 | 0.70 | 1.5935 | 67.0 |
| S4 | 6.478 | 3.25 | ||
| S5 | -49.962 | 0.70 | 1.9591 | 17.5 |
| S6 | 8.461 | 4.80 | ||
| S7 | 22.690 | 3.40 | 1.9459 | 18.0 |
| S8 | -29.115 | 6.98 | ||
| S9 | (光阑) | 5.12 | ||
| S10 | -55.031 | 2.40 | 1.4970 | 81.6 |
| S11 | -6.977 | 0.70 | 1.9229 | 20.9 |
| S12 | -11.541 | 0.20 | ||
| S13 | 56.580 | 1.81 | 1.8348 | 42.7 |
| S14 | -31.460 | 0.20 | ||
| S15 | 16.198 | 0.70 | 1.7283 | 28.3 |
| S16 | 8.851 | 2.66 | 1.4970 | 81.6 |
| S17 | 234.499 | 13.06 | ||
| S18 | 无穷大 | - | - | - |
图4中示出关于图2所示实施方式的实施例的小型化高解像力定焦光学系统的像差图。由这些像差图明显可知，图2所示实施方式的实施例小型化高解像力定焦光学系统的像差均被良好地校正，性能良好。
本发明还提供了一种图像拾取装置，包括上述中任一项的所述小型化高解像力定焦光学系统和固态图像拾取元件，所述固态图像拾取元件被配置为接收由所述小型化高解像力定焦光学系统形成的图像的光。该图像拾取装置中具有小型化高解像力的定焦光学系统。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (5)
1.一种小型化高解像力定焦光学系统，其特征在于，所述小型化高解像力定焦光学系统包括镜头；
所述镜头从物侧向像侧沿所述镜头的主光轴依次设置的光焦度为负的第一镜片群G1、光焦度为正的第二镜片群G2；所述第一镜片群G1从物侧向像侧依次包括正镜片L1、负镜片L2、负镜片L3、正镜片L4，所述负镜片L3物体侧的面为凸面或凹面；所述第二镜片群G2从物侧向像侧依次包括光焦度为正的第一胶合镜片组B1和光焦度为正的第二胶合镜片组B2，所述镜头包括有效光阑St，所述有效光阑St设置于所述第一镜片群G1和所述第二镜片群G2之间；
所述第一胶合镜片组B1与所述第二胶合镜片组B2的中间有一枚正镜片L7；
其中：所述第一胶合镜片组B1包括第一镜片L5，所述第一镜片L5为所述第一胶合镜片组B1的最靠物体侧的镜片，所述第一镜片L5为负镜片，所述第二胶合镜片组B2包括第二镜片L9，所述第二镜片L9为所述第二胶合镜片组B2的最靠像面侧的镜片，所述第二镜片L9为负镜片，所述第一胶合镜片组B1还包括第二镜片L6，所述第二镜片L6为正镜片，所述第二胶合镜片组B2还包括第一镜片L8，所述第一镜片L8为正镜片；或
所述第一胶合镜片组B1包括第一镜片L55，所述第一镜片L55为所述第一胶合镜片组B1的最靠物体侧的镜片，所述第一镜片L55为正镜片，所述第二胶合镜片组B2包括第二镜片L99，所述第二镜片L99为所述第二胶合镜片组B2的最靠像面侧的镜片，所述第二镜片L99为正镜片，所述第一胶合镜片组B1还包括第二镜片L66，所述第二镜片L66为负镜片；所述第二胶合镜片组B2还包括第一镜片L88，所述第一镜片L88为负镜片；
所述定焦光学系统中具有光学屈折力的部件仅为上述九片镜片。
2.根据权利要求1所述的一种小型化高解像力定焦光学系统，其特征在于：
所述镜头包括成像面IMG，所述有效光阑St相对所述成像面IMG固定或可移动。
3.根据权利要求1所述的一种小型化高解像力定焦光学系统，其特征在于：
所述镜头满足以下条件式：
（1）1.625＜f2/EFL＜1.875；
（2）1.5＜f2/TL2；
（3）0.58＜nd3/（nd1+nd2）＜0.65；
（4）56＜vd2＜76；
其中：
f2：所述第二镜片群G2的合成焦点距离；
EFL：所述镜头在无穷远对焦时的焦点距离；
TL2：所述第二镜片群G2物体侧面顶点到像面侧面顶点间光轴上距离；
nd1：所述第一胶合镜片组B1中正镜片的折射率；
nd2：所述第二胶合镜片组B2中正镜片的折射率；
nd3：所述第一胶合镜片组B1与所述第二胶合镜片组B2中间的正镜片L7的折射率；
vd2：所述第二镜片群G2中所有正镜片阿贝数的平均值。
4.根据权利要求3所述的一种小型化高解像力定焦光学系统，其特征在于：
（5）0.25＜TL34/TL1；
TL1：所述第一镜片群G1物体侧面顶点到像面侧面顶点间光轴上距离；
TL34：所述镜片L3与所述镜片L4光轴上的间隔。
5.一种图像拾取装置，包括权利要求1至4中任一项的所述小型化高解像力定焦光学系统和固态图像拾取元件，所述固态图像拾取元件被配置为接收由所述小型化高解像力定焦光学系统形成的图像的光。
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