CN117950173A

CN117950173A - 工业镜头

Info

Publication number: CN117950173A
Application number: CN202311848266.7A
Authority: CN
Inventors: 黄健新; 高博; 李伟娜; 何晓源; 赖晗
Original assignee: Zhongshan Liantuo Optical Co ltd
Current assignee: Zhongshan Liantuo Optical Co ltd
Priority date: 2023-12-29
Filing date: 2023-12-29
Publication date: 2024-04-30

Abstract

本发明公开了一种工业镜头，具有光焦度的透镜群的数量为2个，沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一透镜群；具有正光焦度的第二透镜群；对焦时，第一透镜群相对第二透镜群在光轴方向上移动，第二透镜群相对成像面在光轴方向上移动。本发明提供的工业镜头，通过控制第一透镜群与工业镜头、第一透镜群与第二透镜群的焦距比，能够提高工业镜头的成像质量，在针对不同物距对焦时，第一透镜群相对第二透镜群在光轴方向上移动，第二透镜群相对成像面在光轴方向上移动，能够使工业镜头在宽工作距离内清晰成像，提高工业镜头的适用范围，能够适配4/3"英寸的芯片，具有大靶面、低畸变以及高解析力的优点。

Description

工业镜头

技术领域

本发明涉及成像镜头技术领域，特别是涉及一种工业镜头。

背景技术

工业镜头是一种专门用于工业环境的光学镜头，其主要用途是在机器视觉、过程控制和自动化领域中捕捉图像并进行分析，换句话说，工业镜头可作为机器的眼睛，工业系统所处理的所有图像信息均要通过镜头获得，镜头的质量可以直接影响到视觉系统的整体性能。

工业镜头的设计通常比普通光学镜头更加复杂，其需要满足更高的要求。随着工业自动化的快速发展，对于工业镜头的需求量也越来越大。现有工业镜头在像面尺寸、畸变、画面质量以及工作距离方面总存在不同程度的不足，因此，具有更大的靶面、更小的畸变、更高的分辨率以及更宽的工作距离的工业镜头的需求越来越大。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种工业镜头，至少具有大靶面、低畸变、高解析力以及宽工作距离的优点。

本发明提供了一种工业镜头，具有光焦度的透镜群的数量为2个，沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一透镜群以及具有正光焦度的第二透镜群；对焦时，所述第一透镜群相对第二透镜群在光轴方向上移动，所述第二透镜群相对成像面在光轴方向上移动，所述工业镜头满足条件式：-3.0<f_Q1/f<-1.6；-2.3<f_Q1/f_Q2<-1.2；其中，f_Q1表示所述第一透镜群的有效焦距，f_Q2表示所述第二透镜群的有效焦距，f表示所述工业镜头的有效焦距。

本发明提供的工业镜头，通过控制第一透镜群与工业镜头、第一透镜群与第二透镜群的焦距比，能够提高工业镜头的成像质量，在针对不同物距对焦时，第一透镜群相对第二透镜群在光轴方向上移动，第二透镜群相对成像面在光轴方向上移动，能够使工业镜头在宽工作距离内清晰成像，提高工业镜头的适用范围，能够适配4/3"英寸的芯片，具有大靶面、低畸变以及高解析力的优点。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的工业镜头的结构示意图；

图2为本发明第一实施例中工业镜头在物距为800mm时的F-Tanθ畸变曲线图；

图3为本发明第一实施例中工业镜头在物距为800mm时的MTF曲线图；

图4为本发明第一实施例中工业镜头在物距为1200mm时的F-Tanθ畸变曲线图；

图5为本发明第一实施例中工业镜头在物距为1200mm时的MTF曲线图；

图6为本发明第一实施例中工业镜头在物距为200mm时的F-Tanθ畸变曲线图；

图7为本发明第一实施例中工业镜头在物距为200mm时的MTF曲线图；

图8为本发明第二实施例提供的工业镜头的结构示意图；

图9为本发明第二实施例中工业镜头在物距为800mm时的F-Tanθ畸变曲线图；

图10为本发明第二实施例中工业镜头在物距为800mm时的MTF曲线图；

图11为本发明第二实施例中工业镜头在物距为1200mm时的F-Tanθ畸变曲线图；

图12为本发明第二实施例中工业镜头在物距为1200mm时的MTF曲线图；

图13为本发明第二实施例中工业镜头在物距为200mm时的F-Tanθ畸变曲线图；

图14为本发明第二实施例中工业镜头在物距为200mm时的MTF曲线图；

图15为本发明第三实施例提供的工业镜头的结构示意图；

图16为本发明第三实施例中工业镜头在物距为800mm时的F-Tanθ畸变曲线图；

图17为本发明第三实施例中工业镜头在物距为800mm时的MTF曲线图；

图18为本发明第三实施例中工业镜头在物距为1200mm时的F-Tanθ畸变曲线图；

图19为本发明第三实施例中工业镜头在物距为1200mm时的MTF曲线图；

图20为本发明第三实施例中工业镜头在物距为200mm时的F-Tanθ畸变曲线图；

图21为本发明第三实施例中工业镜头在物距为200mm时的MTF曲线图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。

本发明提出一种工业镜头，具有光焦度的透镜群的数量为2个，沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一透镜群，具有正光焦度的第二透镜群；对焦时，第一透镜群相对第二透镜群在光轴方向上移动，第二透镜群相对成像面在光轴方向上移动。工业镜头满足条件式：

-3.0<f_Q1/f<-1.6；

-2.3<f_Q1/f_Q2<-1.2；

其中，f_Q1表示第一透镜群的有效焦距，f_Q2表示第二透镜群的有效焦距，f表示工业镜头的有效焦距。

相较现有技术，本发明提供的工业镜头，通过控制第一透镜群与工业镜头、第一透镜群与第二透镜群的焦距比，能够提高工业镜头的成像质量，在针对不同物距对焦时，第一透镜群相对第二透镜群在光轴方向上移动，第二透镜群相对成像面在光轴方向上移动，能够使工业镜头在宽工作距离内清晰成像，提高工业镜头的适用范围，能够适配4/3"英寸的芯片，具有大靶面、低畸变以及高解析力的优点。

进一步地，工业镜头在针对不同物距时，可以先保持第二透镜群不动，移动第一透镜群，待其与第二透镜群的位置调整到位后，再同时移动第一透镜群和第二透镜群，待第二透镜群与成像面的位置调整到位后实现对焦。或者，先保持第一透镜群不动，移动第二透镜群，待其与成像面的位置调整到位后，再移动第一透镜群，待第一透镜群与第二透镜群的位置调整到位后实现对焦。或者，动态移动第一透镜群和第二透镜群，使第一透镜群与第二透镜群的位置以及第二透镜群与成像面的位置调整到位实现对焦。上述仅是列出了几种调整手法，第一透镜群和第二透镜群的具体移动方式可根据镜筒结构进行选择，在此不做限定，只要能够调整第一透镜群与第二透镜群之间的距离、以及第二透镜群与成像面之间的距离即可。

在一些实施方式中，工业镜头还包括一光阑。优选地，光阑为可变光阑。可变光阑用于在不同物距以及不同环境下限制进光量，以改变成像的亮度，改善工业镜头的成像性能和质量。优选地，可变光阑位于第一透镜群和第二透镜群之间，能够合理分配第一透镜群和第二透镜群所起的作用，例如，通过第一透镜群接收大视场角的光线，使镜头具有更大的视场角，通过第二透镜群矫正像差，并且有利于简化工业镜头的结构以提高成像质量。优选地，对焦时，可变光阑可在光轴方向上与第二透镜群同步移动，能够更好地满足工业镜头在不同物距下的需求。

在一些实施方式中，上述工业镜头还包括一滤光片，滤光片包括物侧面和像侧面。滤光片可为红外截止滤光片，用于滤除干扰光，防止干扰光到达工业镜头的成像面而影响正常成像。优选地，滤光片位于第二透镜群和成像面之间，能够提高工业镜头的成像质量。优选地，对焦时，滤光片可在光轴方向上与第二透镜群同步移动，能够更好满足工业镜头在不同物距下的需求。

在一些实施方式中，工业镜头在针对不同物距时，调整第一透镜群与第二透镜群之间的距离，以及第二透镜群与成像面之间的距离，使得成像画面清晰；根据环境光照情况调整可变光阑的孔径以调整通光量，使工业镜头达到最优的成像画面以提高成像质量。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：

-38<f×IH/f_Q1<-19；

其中，IH表示工业镜头的最大视场角所对应的真实像高，f表示工业镜头的有效焦距，f_Q1表示第一透镜群的有效焦距。满足上述条件式，通过合理控制f×IH/f_Q1的值，有利于获得更大的有效焦距，同时有利于获得更大的成像面积，适用更高像素的芯片。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：

40<f×IH/f_Q2<51；

其中，IH表示工业镜头的最大视场角所对应的真实像高，f表示工业镜头的有效焦距，f_Q2表示第二透镜群的有效焦距。满足上述条件式，通过合理控制f×IH/f_Q2的值，有利于获得更大的有效焦距，同时有利于获得更大的成像面积，适用更高像素的芯片。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：

1.6<IH/FNO<7.5；

其中，IH表示工业镜头的最大视场角所对应的真实像高，FNO表示工业镜头的光圈值。满足上述条件式，能够使镜头能够具有大像面与大光圈的均衡特性，能够增加进入镜头的光通量，减少光线不足对成像画面的影响，使镜头在光照情况不足的场景下也具有良好的成像效果，满足明暗环境不同的成像需求。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：

1.15<f_Q2/f<1.45；

其中，f_Q2表示第二透镜群的有效焦距，f表示工业镜头的有效焦距。满足上述条件式，通过控制第二透镜群与工业镜头的焦距比值，能够提高工业镜头的像面尺寸，使工业镜头具有大靶面的特性。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：

2.4<TTL/IH<3.1；

其中，TTL表示工业镜头的光学总长，IH表示工业镜头的最大视场角所对应的真实像高。满足上述条件式，能够实现工业镜头的大靶面成像，在同等像素尺寸下提升像素点尺寸，能够提升芯片对光线的接收效率，从而实现高像素成像，提升成像画面质量。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：

5.1<TTL/f<6.3；

其中，TTL表示工业镜头的光学总长，f表示工业镜头的有效焦距。满足上述条件式，能够使镜头内具有足够的空间，便于第一透镜群和第二透镜群在光轴方向上移动，以实现在不同物距时均可精确对焦。

在一些实施方式中，第一透镜群沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜以及具有正光焦度的第六透镜。通过合理的光焦度分配，使镜头结构紧凑的同时拥有大视场角、小畸变以及高像素成像的特点，更好的满足工业镜头的需求。

优选地，第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第三透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面；第五透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；第六透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面。通过特定的表面形状搭配，能够进一步提高工业镜头的成像质量。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式中的一者或几者：

5.7<f₁/f<7.5；

-1.6<f₂/f<-1.2；

-1.5<f₃/f<-1.1；

2.3<f₄/f<3.6；

-1.6<f₅/f<-0.9；

0.7<f₆/f<1.2；

其中，f₁表示第一透镜的有效焦距，f₂表示第二透镜的有效焦距，f₃表示第三透镜的有效焦距，f₄表示第四透镜的有效焦距，f₅表示第五透镜的有效焦距，f₆表示第六透镜的有效焦距，f表示工业镜头的有效焦距。满足上述条件式，可以使第一透镜具有合适的正光焦度，能够有效地汇聚光线，可以压缩工业镜头的光学总长；可以使第二透镜具有合适的负光焦度，有利于平衡工业镜头的各类像差，提升成像质量；可以使第三透镜具有适当的负光焦度，有利于平衡工业镜头的各类色差，提升成像质量；可以使第四透镜具有适当的正光焦度，有利于增大工业镜头的成像面积，同时可以提升工业镜头的成像品质；可以使第五透镜具有适当的负光焦度，有利于平衡工业镜头的像散，提升成像品质；可以使第六透镜具有适当的正光焦度，汇聚光线的同时降低光线偏折角度，让光线走势平稳过渡，同时平衡工业镜头的各类像差，提升工业镜头的成像品质。满足上述条件式中的一者或几者，能够降低工业镜头的畸变，提高工业镜头的成像质量。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：-4.1<f₁/f_Q1<-1.9；其中，f₁表示第一透镜的有效焦距，f_Q1表示第一透镜群的有效焦距。满足上述条件式，能够使第一透镜具有适当的光焦度占比，可以起到汇聚光线的作用，有利于实现小型化。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：0.45<f₂/f_Q1<0.85；其中，f₂表示第二透镜的有效焦距，f_Q1表示第一透镜群的有效焦距。满足上述条件式，能够使第二透镜具有适当的光焦度占比，可以平缓前方光线的走势，提高解像能力。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：0.4<f₃/f_Q1<0.85；其中，f₃表示第三透镜的有效焦距，f_Q1表示第一透镜群的有效焦距。满足上述条件式，能够使第三透镜具有适当的光焦度占比，有助于平衡工业镜头的各类像差。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：-1.8<f₄/f_Q1<-0.8；其中，f₄表示第四透镜的有效焦距，f_Q1表示第一透镜群的有效焦距。满足上述条件式，能够使第四透镜具有适当的光焦度占比，对光线进一步汇聚以减少工业镜头的后端口径，有利于实现小型化。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：0.3<f₅/f_Q1<0.85；其中，f₅表示第五透镜的有效焦距，f_Q1表示第一透镜群的有效焦距。满足上述条件式，能够使第五透镜具有适当的光焦度占比，有助于降低工业镜头的敏感程度。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：-0.65<f₆/f_Q1<-0.25；其中，f₆表示第六透镜的有效焦距，f_Q1表示第一透镜群的有效焦距。满足上述条件式，能够使第六透镜具有适当的光焦度占比，有利于光线顺利进入后方光学系统。

在一些实施方式中，第五透镜和第六透镜组成光焦度为正的胶合透镜。用以分担工业镜头的色差矫正，提高工业镜头的解像，同时可使工业镜头的结构紧凑，有利于实现工业镜头的小型化。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：4.5<f₅₆/f<7.3；其中，f₅₆表示第五透镜和第六透镜的组合焦距，f表示工业镜头的有效焦距。满足上述条件式，有助于控制第五透镜和第六透镜之间的光线走势，有利于像差的相互矫正，同时使镜头结构紧凑，有利于小型化。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：-4.1<f₅₆/f_Q1<-1.8；其中，f₅₆表示第五透镜和第六透镜的组合焦距，f_Q1表示第一透镜群的有效焦距。满足上述条件式，可以优化第五透镜和第六透镜的光焦度，有利于提高成像质量。

在一些实施方式中，第二透镜群沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第七透镜、具有正光焦度的第八透镜、具有负光焦度的第九透镜、具有正光焦度的第十透镜、具有负光焦度的第十一透镜、具有正光焦度的第十二透镜以及具有负光焦度的第十三透镜。通过合理的光焦度分配，使镜头结构紧凑的同时拥有大视场角、小畸变以及高像素成像的特点，更好的满足工业镜头的需求。

优选地，第七透镜的像侧面为凸面；第八透镜的物侧面和像侧面均为凸面；第九透镜的物侧面和像侧面均为凹面；第十透镜的物侧面和像侧面均为凸面；第十一透镜的物侧面和像侧面均为凹面；第十二透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；第十三透镜的物侧面为凹面，其像侧面为凸面。通过特定的表面形状搭配，能够进一步提高工业镜头的成像质量。

1.2<f₇/f<1.8；

0.45<f₈/f<0.95；

-0.65<f₉/f<-0.45；

0.9<f₁₀/f<1.3；

-1.1<f₁₁/f<-0.8；

0.9<f₁₂/f<1.25；

-1.7<f₁₃/f<-1.1；

其中，f₇表示第七透镜的有效焦距，f₈表示第八透镜的有效焦距，f₉表示第九透镜的有效焦距，f₁₀表示第十透镜的有效焦距，f₁₁表示第十一透镜的有效焦距，f₁₂表示第十二透镜的有效焦距，f₁₃表示第十三透镜的有效焦距，f表示工业镜头的有效焦距。满足上述条件式，可以使第七透镜具有适当的正光焦度，有效汇聚工业镜头前端的光线；可以使第八透镜具有适当的正光焦度，进一步汇聚工业镜头前端的光线；可以使第九透镜具有适当的负光焦度，降低工业镜头的偏心敏感度；可以使第十透镜具有适当的正光焦度，降低光线偏折角度；可以使第十一透镜具有适当的负光焦度，平衡前端透镜产生的各类像差；可以使第十二透镜具有适当的正光焦度，平衡工业镜头的各类像差，提升成像品质；可以使第十三透镜具有适当的负光焦度，增大工业镜头的成像面积。满足上述条件式中的一者或几者，能够降低工业镜头的畸变，提高工业镜头的成像质量。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：1<f₇/f_Q2<1.3；其中，f₇表示第七透镜的有效焦距，f_Q2表示第二透镜群的有效焦距。可以使第七透镜具有适当的正光焦度，有效汇聚工业镜头前端的光线。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：0.35<f₈/f_Q2<0.7；其中，f₈表示第八透镜的有效焦距，f_Q2表示第二透镜群的有效焦距。满足上述条件式，可以使第八透镜具有适当的正光焦度，进一步汇聚工业镜头前端的光线。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：-0.55<f₉/f_Q2<-0.3；其中，f₉表示第九透镜的有效焦距，f_Q2表示第二透镜群的有效焦距。满足上述条件式，可以使第九透镜具有适当的负光焦度，降低工业镜头的偏心敏感度。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：0.65<f₁₀/f_Q2<1.05；其中，f₁₀表示第十透镜的有效焦距，f_Q2表示第二透镜群的有效焦距。满足上述条件式，可以使第十透镜具有适当的正光焦度，降低光线偏折角度。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：-0.85<f₁₁/f_Q2<-0.6；其中，f₁₁表示第十一透镜的有效焦距，f_Q2表示第二透镜群的有效焦距。满足上述条件式，可以使第十一透镜具有适当的负光焦度，平衡前端透镜产生的各类像差。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：0.7<f₁₂/f_Q2<0.9；其中，f₁₂表示第十二透镜的有效焦距，f_Q2表示第二透镜群的有效焦距。满足上述条件式，可以使第十二透镜具有适当的正光焦度，平衡工业镜头的各类像差，提升成像品质。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：-1.3<f₁₃/f_Q2<-0.7；其中，f₁₃表示第十三透镜的有效焦距，f_Q2表示第二透镜群的有效焦距。满足上述条件式，可以使第十三透镜具有适当的负光焦度，增大工业镜头的成像面积。

在一些实施方式中，第八透镜和第九透镜组成胶合透镜。用以分担工业镜头的色差矫正，提高工业镜头的解像，同时可使工业镜头的结构紧凑，有利于实现工业镜头的小型化。

在一些实施方式中，第十透镜和第十一透镜组成光焦度为负的胶合透镜。用以分担工业镜头的色差矫正，提高工业镜头的解像，同时可使工业镜头的结构紧凑，有利于实现工业镜头的小型化。

在一些实施方式中，第十二透镜和第十三透镜组成光焦度为正的胶合透镜。用以分担工业镜头的色差矫正，提高工业镜头的解像，同时可使工业镜头的结构紧凑，有利于实现工业镜头的小型化。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：10<|f₈₉/f|<18；其中，f₈₉表示第八透镜和第九透镜的组合焦距，f表示工业镜头的有效焦距。满足上述条件式，有助于控制第八透镜和第九透镜之间的光线走势，有利于像差的相互矫正，同时使镜头结构紧凑，有利于小型化。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：-19<f₁₀₁₁/f<-7.5；其中，f₁₀₁₁表示第十透镜和第十一透镜的组合焦距，f表示工业镜头的有效焦距。满足上述条件式，有助于控制第十透镜和第十一透镜之间的光线走势，有利于像差的相互矫正，同时使镜头结构紧凑，有利于小型化。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：4<f₁₂₁₃/f<8.6；其中，f₁₂₁₃表示第十二透镜和第十三透镜的组合焦距，f表示工业镜头的有效焦距。满足上述条件式，有助于控制第十二透镜和第十三透镜之间的光线走势，有利于像差的相互矫正，同时使镜头结构紧凑，有利于小型化。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：8<|f₈₉/f_Q2|<13；其中，f₈₉表示第八透镜和第九透镜的组合焦距，f_Q2表示第二透镜群的有效焦距。满足上述条件式，可以优化第八透镜和第九透镜的光焦度，有利于提高成像质量。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：-14<f₁₀₁₁/f_Q2<-6；其中，f₁₀₁₁表示第十透镜和第十一透镜的组合焦距，f_Q2表示第二透镜群的有效焦距。满足上述条件式，可以优化第十透镜和第十一透镜的光焦度，有利于提高成像质量。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：2.9<f₁₂₁₃/f_Q2<6.3；其中，f₁₂₁₃表示第十二透镜和第十三透镜的组合焦距，f_Q2表示第二透镜群的有效焦距。满足上述条件式，可以优化第十二透镜和第十三透镜的光焦度，有利于提高成像质量。

在一些实施方式中，第一透镜至第十三透镜均采用玻璃球面透镜。能够有效抑制工业镜头后焦随温度变化而出现的偏移，以提高工业镜头的温度稳定性，并且能够进一步提高工业镜头的成像能力。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：0.01<β<0.15；其中，β表示工业镜头在不同物距下所对应的放大率。满足上述条件式，能够使得工业镜头具有一定范围的放大率，提高其适用范围，在不同物距情况下均可正常使用。优选地，0.02<β<0.12。β＝IH/D3，D3表示工业镜头在不同物距下所对应的最大物面尺寸，IH表示工业镜头在最大视场角下对应的真实像高，β表示工业镜头在不同物距下所对应的放大率。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：24<D0/D4<240；其中，D0表示物距，即物面至工业镜头第一片透镜在光轴方向上的距离，D4为第一透镜群和第二透镜群之间在光轴方向上的距离。满足上述条件式，能够确保第一透镜群与物面之间的距离在合适的工作区间，提高工业镜头的成像质量。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：10<D0/D5<105；其中，D0表示物距，即物面至工业镜头第一片透镜在光轴方向上的距离，D5为第二透镜群和成像面之间在光轴方向上的距离。满足上述条件式，能够确保第二透镜群与成像面之间的距离在合适的工作区间，提高工业镜头的成像质量。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：0.2<D4/D5<0.65；其中，D4为第一透镜群和第二透镜群之间在光轴方向上的距离；D5为第二透镜群和成像面之间在光轴方向上的距离。满足上述条件式，能够确保第一透镜群与第二透镜群之间的距离在合适的工作区间，提高工业镜头的成像质量。

在一些实施方式中，工业镜头满足以下条件式：80°<FOV<100°，4<FNO<16；其中，FOV表示工业镜头的最大视场角，FNO表示工业镜头的光圈值。满足上述条件式，能够提高工业镜头的适用范围，使工业镜头具有大视场的特性，并且在不同照明环境下均可良好成像。

下面分多个实施例对本发明进行进一步的说明。在各个实施例中，工业镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径、材料选择部分有所不同，具体不同可参见各实施例的参数表。下述实施例仅为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受下述实施例的限制，其他的任何未背离本发明创新点所作的改变、替代、组合或简化，都应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

第一实施例

请参阅图1，所示为本发明第一实施例中提供的工业镜头100的结构示意图，工业镜头100沿光轴从物侧到成像面S27依次包括：第一透镜群Q1、光阑ST、第二透镜群Q2、滤光片G1和保护玻璃G2；其中，第一透镜群Q1包括第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4、第五透镜L5以及第六透镜L6，第二透镜群Q2包括第七透镜L7、第八透镜L8、第九透镜L9、第十透镜L10、第十一透镜L11、第十二透镜L12以及第十三透镜L13。

第一透镜L1具有正光焦度，其物侧面S1为凸面，其像侧面S2为凹面；第二透镜L2具有负光焦度，其物侧面S3为凸面，其像侧面S4均为凹面；第三透镜L3具有负光焦度，其物侧面S5为凸面，其像侧面S6为凹面；第四透镜L4具有正光焦度，其物侧面S7和像侧面S8均为凸面；第五透镜L5具有负光焦度，其物侧面S9为凸面，其像侧面为凹面，第六透镜L6具有正光焦度，其物侧面为凸面，其像侧面S11为凹面，第五透镜L5和第六透镜L6组成光焦度为正的胶合透镜，第五透镜L5的像侧面和第六透镜的物侧面组成胶合面S10；第七透镜L7具有正光焦度，其物侧面S12和像侧面S13均为凸面；第八透镜L8具有正光焦度，其物侧面S14和像侧面均为凸面，第九透镜L9具有负光焦度，其物侧面和像侧面S16均为凹面，第八透镜L8和第九透镜L9组成光焦度为负的胶合透镜，第八透镜L8的像侧面和第九透镜L9的物侧面组成胶合面S15；第十透镜L10具有正光焦度，其物侧面S17和像侧面均为凸面，第十一透镜L11具有负光焦度，其物侧面和像侧面S19均为凹面，第十透镜L10和第十一透镜L11组成光焦度为负的胶合透镜，第十透镜L10的像侧面和第十一透镜L11的物侧面组成胶合面S18；第十二透镜L12具有正光焦度，其物侧面S20为凹面，其像侧面为凸面，第十三透镜L13具有负光焦度，其物侧面为凹面，其像侧面S22为凸面，第十二透镜L12和第十三透镜L13组成光焦度为正的胶合透镜，第十二透镜L12的像侧面和第十三透镜L13的物侧面组成胶合面S21；滤光片G1的物侧面为S23，像侧面为S24；保护玻璃G2的物侧面为S25，像侧面为S26。

在本实施例中，第一透镜至第十三透镜均采用玻璃球面透镜。能够有效抑制工业镜头后焦随温度变化而出现的偏移，以提高工业镜头的温度稳定性，并且能够进一步提高工业镜头的成像能力。

本发明第一实施例提供的工业镜头100中各个透镜的相关参数如表1所示。

表1

本发明第一实施例提供的工业镜头100在不同物距时对焦后的相关参数如表2所示。

表2

D0(mm)	D1(mm)	D2(mm)	TTL(mm)	D3(mm)	IH(mm)	β
							800	3.34	9.91	164.74	1776	60	0.03
1200	3.50	9.58	164.57	2626	60	0.02
							200	2.22	12.60	166.32	499	60	0.12

其中，D0为物距，即物面至第一透镜L1物侧面S1在光轴方向上的距离，D1为第六透镜L6像侧面S11与光阑ST在光轴方向上的距离，D2为滤光片G1像侧面S24与保护玻璃G2物侧面S25在光轴方向上的距离，TTL为工业镜头100的光学总长。D3为工业镜头100在不同物距下所对应的最大物面尺寸，IH为工业镜头100在最大视场角下对应的真实像高，β为工业镜头100在不同物距下所对应的放大率，β＝IH/D3。

在本实施例中，工业镜头100的结构示意图、物距为800mm时的F-Tanθ畸变曲线图与MTF曲线图、物距为1200mm时的F-Tanθ畸变曲线图与MTF曲线图、物距为200mm时的F-Tanθ畸变曲线图与MTF曲线图分别如图1至图7所示。图1中工业镜头100的结构对应物距为800mm时，物距为1200mm以及物距为200mm时适应性调整D0、D1和D2的尺寸。可以理解的是，上述仅列出工业镜头100在几个不同物距时的具体例子，本实施例所提出的工业镜头100在物距为200mm至物距为1200mm的范围内均可清晰成像。

图2示出了本实施例工业镜头100在物距为800mm时的光学F-Tanθ畸变曲线图，其表示成像面上不同像高处的畸变，图中横轴表示畸变百分比，纵轴表示半像高(单位：mm)。从图中可以看出光学畸变控制在±2％以内，说明工业镜头100的畸变得到良好的矫正。

图3示出了本实施例工业镜头100在物距为800mm时的MTF(调制传递函数)曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，MTF值在全视场内均在0.35以上，在0～45lp/mm的范围内，MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有较好的成像品质和较好的细节分辨能力。

图4示出了本实施例工业镜头100在物距为1200mm时的光学F-Tanθ畸变曲线图，其表示成像面上不同像高处的畸变，图中横轴表示畸变百分比，纵轴表示半像高(单位：mm)。从图中可以看出光学畸变控制在±2％以内，说明工业镜头100的畸变得到良好的矫正。

图5示出了本实施例工业镜头100在物距为1200mm时的MTF(调制传递函数)曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，MTF值在全视场内均在0.3以上，在0～45lp/mm的范围内，MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有较好的成像品质和较好的细节分辨能力。

图6示出了本实施例工业镜头100在物距为200mm时的光学F-Tanθ畸变曲线图，其表示成像面上不同像高处的畸变，图中横轴表示畸变百分比，纵轴表示半像高(单位：mm)。从图中可以看出光学畸变控制在±3％以内，说明工业镜头100的畸变得到良好的矫正。

图7示出了本实施例工业镜头100在物距为200mm时的MTF(调制传递函数)曲线图，其表示各视场下不同空间频率的镜头成像调制度，横轴表示空间频率(单位：lp/mm)，纵轴表示MTF值。从图中可以看出，MTF值在全视场内均在0.4以上，在0～22lp/mm的范围内，MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有较好的成像品质和较好的细节分辨能力。

第二实施例

本发明第二实施例提供的工业镜头200与第一实施例中的工业镜头100的结构大抵相同，不同之处在于第七透镜L7的物侧面S12为凹面，第八透镜L8和第九透镜L9组成光焦度为正的胶合透镜，以及各透镜的曲率半径等参数不同。

本发明第二实施例提供的工业镜头200中各个透镜的相关参数如表3所示。

表3

本发明第二实施例提供的工业镜头200在不同物距时对焦后的相关参数如表4所示。

表4

D0(mm)	D1(mm)	D2(mm)	TTL(mm)	D3(mm)	IH(mm)	β
							800	2.69	11.29	157.27	1772	60	0.03
1200	2.85	10.93	157.07	2616	60	0.02
							200	1.84	13.85	158.97	510	60	0.12

其中，D0为物距，即物面至第一透镜L1物侧面S1在光轴方向上的距离；D1为第六透镜L6像侧面S11与光阑ST在光轴方向上的距离；D2为滤光片G1像侧面S24与保护玻璃G2物侧面S25在光轴方向上的距离；TTL为工业镜头200的光学总长。D3为工业镜头200在不同物距下所对应的最大物面尺寸，IH为工业镜头200在最大视场角下所对应的真实像高，β为工业镜头200在不同物距下所对应的放大率，β＝IH/D3。

在本实施例中，工业镜头200的结构示意图、物距为800mm时的F-Tanθ畸变曲线图与MTF曲线图、物距为1200mm时的F-Tanθ畸变曲线图与MTF曲线图、物距为200mm时的F-Tanθ畸变曲线图与MTF曲线图分别如图8至图14所示。图8中工业镜头200的结构对应物距为800mm时，物距为1200mm以及物距为200mm时适应性调整D0、D1和D2的尺寸。可以理解的是，上述仅列出工业镜头200在几个不同物距时的具体例子，本实施例所提出的工业镜头200在物距为200mm至物距为1200mm的范围内均可清晰成像。

在物距为800mm时，从图9中可以看出，工业镜头200的F-Tanθ畸变控制在±2％以内，说明工业镜头200的畸变得到良好的矫正；从图10中可以看出，MTF值在全视场内均在0.3以上，在0～45lp/mm的范围内，MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有较好的成像品质和较好的细节分辨能力。

在物距为1200mm时，从图11中可以看出，工业镜头200的F-Tanθ畸变控制在±2％以内，说明工业镜头200的畸变得到良好的矫正；从图12中可以看出，MTF值在全视场内均在0.3以上，在0～45lp/mm的范围内，MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有较好的成像品质和较好的细节分辨能力。

在物距为200mm时，从图13中可以看出，工业镜头200的F-Tanθ畸变控制在±3％以内，说明工业镜头200的畸变得到良好的矫正；从图14中可以看出，MTF值在全视场内均在0.3以上，在0～22lp/mm的范围内，MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有较好的成像品质和较好的细节分辨能力。

第三实施例

本发明第三实施例提供的工业镜头300与第一实施例中的工业镜头100的结构大抵相同，不同之处在于各透镜的曲率半径等参数不同。

本发明第三实施例提供的工业镜头300中各个透镜的相关参数如表5所示。

表5

本发明第三实施例提供的工业镜头300在不同物距时对焦后的相关参数如表6所示。

表6

D0(mm)	D1(mm)	D2(mm)	TTL(mm)	D3(mm)	IH	β
							800	3.36	9.35	166.49	1770	60	0.03
1200	3.53	8.99	166.30	2618	60	0.02
							200	2.31	12.28	168.37	496	60	0.12

其中，D0为物距，即物面至第一透镜L1物侧面S1在光轴方向上的距离，D1为第六透镜L6像侧面S11与光阑ST在光轴方向上的距离，D2为滤光片G1像侧面S24与保护玻璃G2物侧面S25在光轴方向上的距离，TTL为工业镜头300的光学总长。D3为工业镜头300在不同物距下所对应的最大物面尺寸，IH为工业镜头300在最大视场角下所对应的真实像高，β为工业镜头200在不同物距下所对应的放大率，β＝IH/D3。

在本实施例中，工业镜头300的结构示意图、物距为800mm时的F-Tanθ畸变曲线图与MTF曲线图、物距为1200mm时的F-Tanθ畸变曲线图与MTF曲线图、物距为200mm时的F-Tanθ畸变曲线图与MTF曲线图分别如图15至图21所示。图15中工业镜头300的结构对应物距为800mm时，物距为1200mm以及物距为200mm时适应性调整D0、D1和D2的尺寸。可以理解的是，上述仅列出工业镜头300在几个不同物距时的具体例子，本实施例所提出的工业镜头300在物距为200mm至物距为1200mm的范围内均可清晰成像。

在物距为800mm时，从图16中可以看出，工业镜头300的F-Tanθ畸变控制在±2％以内，说明工业镜头300的畸变得到良好的矫正；从图17中可以看出，MTF值在全视场内均在0.3以上，在0～45lp/mm的范围内，MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有较好的成像品质和较好的细节分辨能力。

在物距为1200mm时，从图18中可以看出，工业镜头300的F-Tanθ畸变控制在±2％以内，说明工业镜头300的畸变得到良好的矫正；从图19中可以看出，MTF值在全视场内均在0.3以上，在0～45lp/mm的范围内，MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有较好的成像品质和较好的细节分辨能力。

在物距为200mm时，从图20中可以看出，工业镜头300的F-Tanθ畸变控制在±3％以内，说明工业镜头300的畸变得到良好的矫正；从图21中可以看出，MTF值在全视场内均在0.3以上，在0～22lp/mm的范围内，MTF曲线均匀平滑下降，在低频和高频情况下都具有较好的成像品质和较好的细节分辨能力。

表7和表8是上述三个实施例在不同物距下对应的光学特性，主要包括工业镜头的物距D0、有效焦距f、光圈数FNO、光学总长TTL、最大视场角FOV及其对应的真实像高IH、放大率β，以及与上述条件式对应的数值。

表7

表8

综上所述，本发明提供的工业镜头，通过控制第一透镜群与工业镜头、第一透镜群与第二透镜群的焦距比，能够提高工业镜头的成像质量，在针对不同物距对焦时，第一透镜群相对第二透镜群在光轴方向上移动，第二透镜群相对成像面在光轴方向上移动，能够使工业镜头在宽工作距离内清晰成像，提高工业镜头的适用范围，能够适配4/3"英寸的芯片，具有大靶面、低畸变以及高解析力的优点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种工业镜头，其特征在于，具有光焦度的透镜群的数量为2个，沿光轴从物侧到成像面依次包括：

具有负光焦度的第一透镜群；

具有正光焦度的第二透镜群；

对焦时，所述第一透镜群相对所述第二透镜群在光轴方向上移动，所述第二透镜群相对成像面在光轴方向上移动；

所述工业镜头满足条件式：

-3.0<f_Q1/f<-1.6；

-2.3<f_Q1/f_Q2<-1.2；

其中，f_Q1表示所述第一透镜群的有效焦距，f_Q2表示所述第二透镜群的有效焦距，f表示所述工业镜头的有效焦距。

2.根据权利要求1所述的工业镜头，其特征在于，所述工业镜头满足以下条件式：

-38<f×IH/f_Q1<-19；

其中，IH表示所述工业镜头的最大视场角所对应的真实像高，f表示所述工业镜头的有效焦距，f_Q1表示所述第一透镜群的有效焦距。

3.根据权利要求1所述的工业镜头，其特征在于，所述工业镜头满足以下条件式：

40<f×IH/f_Q2<51；

其中，IH表示所述工业镜头的最大视场角所对应的真实像高，f表示所述工业镜头的有效焦距，f_Q2表示所述第二透镜群的有效焦距。

4.根据权利要求1所述的工业镜头，其特征在于，所述工业镜头满足以下条件式：

1.6<IH/FNO<7.5；

其中，IH表示所述工业镜头的最大视场角所对应的真实像高，FNO表示所述工业镜头的光圈值。

5.根据权利要求1所述的工业镜头，其特征在于，所述工业镜头满足以下条件式：

1.15<f_Q2/f<1.45；

其中，f_Q2表示所述第二透镜群的有效焦距，f表示所述工业镜头的有效焦距。

6.根据权利要求1所述的工业镜头，其特征在于，所述工业镜头满足以下条件式：

2.4<TTL/IH<3.1；

其中，TTL表示所述工业镜头的光学总长，IH表示所述工业镜头的最大视场角所对应的真实像高。

7.根据权利要求1至6任一所述的工业镜头，其特征在于，所述第一透镜群沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜、具有负光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜以及具有正光焦度的第六透镜。

8.根据权利要求7所述的工业镜头，其特征在于，所述工业镜头满足以下条件式中的一者或几者：

5.7<f₁/f<7.5；

-1.6<f₂/f<-1.2；

-1.5<f₃/f<-1.1；

2.3<f₄/f<3.6；

-1.6<f₅/f<-0.9；

0.7<f₆/f<1.2；

其中，f₁表示所述第一透镜的有效焦距，f₂表示所述第二透镜的有效焦距，f₃表示所述第三透镜的有效焦距，f₄表示所述第四透镜的有效焦距，f₅表示所述第五透镜的有效焦距，f₆表示所述第六透镜的有效焦距，f表示所述工业镜头的有效焦距。

9.根据权利要求1至6任一所述的工业镜头，其特征在于，所述第二透镜群沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有正光焦度的第七透镜、具有正光焦度的第八透镜、具有负光焦度的第九透镜、具有正光焦度的第十透镜、具有负光焦度的第十一透镜、具有正光焦度的第十二透镜以及具有负光焦度的第十三透镜。

10.根据权利要求9所述的工业镜头，其特征在于，所述工业镜头满足以下条件式中的一者或几者：

1.2<f₇/f<1.8；

0.45<f₈/f<0.95；

-0.65<f₉/f<-0.45；

0.9<f₁₀/f<1.3；

-1.1<f₁₁/f<-0.8；

0.9<f₁₂/f<1.25；

-1.7<f₁₃/f<-1.1；

其中，f₇表示所述第七透镜的有效焦距，f₈表示所述第八透镜的有效焦距，f₉表示所述第九透镜的有效焦距，f₁₀表示所述第十透镜的有效焦距，f₁₁表示所述第十一透镜的有效焦距，f₁₂表示所述第十二透镜的有效焦距，f₁₃表示所述第十三透镜的有效焦距，f表示所述工业镜头的有效焦距。