成像镜头的制作方法

1.本实用新型涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种成像镜头。


背景技术：

2.机器视觉是一项综合技术，包括图像处理、机械工程技术、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术(图像增强和分析算法、图像卡、i/o卡等)。一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。随着成像镜头行业的发展，各种各样的成像镜头面世，但是这些成像镜头光学解像力较差，且其成像畸变较大。可见，现有技术中的成像镜头虽然拍摄范围广，但是其成像不够细腻，成像时动态范围不高，色彩和对比度也不够好，同时其透过率偏差较大。因此，这种镜头应用领域受限，尤其在一些高精度高科技领域。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种适用于机器视觉技术的成像镜头。
4.为实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种成像镜头，包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的第一透镜组、光阑和第二透镜组，所述第一透镜组包括至少五枚透镜，所述第二透镜组包括四枚透镜，所述第一透镜组为固定组，所述第二透镜组为对焦组。
5.根据本实用新型的一个方面，所述第二透镜组具有正光焦度，从无限远向近距离成像时，其沿着光轴方向移动进行对焦。
6.根据本实用新型的一个方面，所述第一透镜组至少包括两枚负透镜和两枚正透镜，所述第二透镜组包括一枚负透镜和三枚正透镜。
7.根据本实用新型的一个方面，所述第一透镜组中，最靠近物侧和最靠近像侧的透镜均为凸凹型；
8.所述第一透镜组的两枚负透镜中，一枚为双凹型，另一枚为凸凹型。
9.根据本实用新型的一个方面，所述第二透镜组包括三枚双凸透镜和一枚双凹透镜，且具有一个胶合镜组。
10.根据本实用新型的一个方面，所述第一透镜组的焦距f1和所述成像镜头的焦距f满足以下关系式：
11.‑
20<f1/f<20。
12.根据本实用新型的一个方面，所述第二透镜组的焦距f2和所述成像镜头的焦距f满足以下关系式：
13.1<f2/f<2。
14.根据本实用新型的一个方面，所述成像镜头的总长l和焦距f满足以下关系式：
15.2<l/f<8。
16.根据本实用新型的一个方面，所述第二透镜组的胶合镜组中的一枚透镜使用低色
散玻璃材料，其折射率nd和阿贝数vd分别满足以下关系式：
17.1.40≤nd≤1.53；
18.以及
19.64≤vd≤96。
20.根据本实用新型，提出一种成像镜头，其成像更加细腻、动态成像范围更高、景深更大、色彩和对比度也很好，高低温性能较好，应用范围更广，同时加上镜头本身较小的畸变特性，使得镜头视野更广。
21.根据本实用新型的一个方案，第一透镜组作为固定组，主要起到转折光路和扩大光圈的作用，使光线在保证光圈大小的情况下，平顺地进入成像系统，进而降低系统的公差敏感度，其次多个正负透镜搭配便于矫正系统的高低温。第二透镜组作为对焦透镜组，其主要作用是在不同物距时使光学系统都能清晰成像，校正系统的单色像差，保证低畸变条件下画质的一致性，同时矫正色差保证良好的色彩还原度。并且，第一透镜组为固定组而第二透镜组为对焦组的设置，可以使得成像更加细腻，镜头具有更小的畸变特性。
22.根据本实用新型的一个方案，第一透镜组采用多个正负透镜搭配便于矫正系统的高低温；并采用多个凹凸透镜便于矫正系统的像差，降低成像系统公差敏感度，提高画面清晰度。
23.根据本实用新型的一个方案，第二透镜组采用正负镜片的光焦度搭配及胶合片的使用，有利于校正第二透镜组整群的单色像差和色差，能够降低光学系统的公差敏感度，提高光学系统的成像质量。
24.根据本实用新型的一个方案，通过合理搭配第一透镜组和整个镜头的正负光焦度及光焦度大小，能够很好的保证低畸变以及降低公差灵敏度。
25.根据本实用新型的一个方案，通过合理搭配第二透镜组和整个镜头的正负光焦度及光焦度大小，能够很好的避免不同物距下对焦性能的劣化且易于降低公差灵敏度。
26.根据本实用新型的一个方案，通过合理控制系统总长，能平衡整个镜头的体积以控制成本，保证光学系统的成像质量，使得画质对比度高。
27.根据本实用新型的一个方案，第二透镜组采用胶合透镜的其中一枚透镜采用低色散材料，有利于矫正色差，同时能够避免避免不同物距下对焦性能的劣化，易于校正高低温性能。
附图说明
28.图1示意性表示根据本实用新型的第一种实施方式的成像镜头的结构图；
29.图2示意性表示根据本实用新型的第一种实施方式的成像镜头的解析力图；
30.图3示意性表示根据本实用新型的第一种实施方式的成像镜头的畸变图；
31.图4示意性表示根据本实用新型的第一种实施方式的成像镜头的离焦曲线图；
32.图5示意性表示根据本实用新型的第二种实施方式的成像镜头的结构图；
33.图6示意性表示根据本实用新型的第二种实施方式的成像镜头的解析力图；
34.图7示意性表示根据本实用新型的第二种实施方式的成像镜头的畸变图；
35.图8示意性表示根据本实用新型的第二种实施方式的成像镜头的离焦曲线图；
36.图9示意性表示根据本实用新型的第三种实施方式的成像镜头的结构图；
37.图10示意性表示根据本实用新型的第三种实施方式的成像镜头的解析力图；
38.图11示意性表示根据本实用新型的第三种实施方式的成像镜头的畸变图；
39.图12示意性表示根据本实用新型的第三种实施方式的成像镜头的离焦曲线图；
40.图13示意性表示根据本实用新型的第四种实施方式的成像镜头的结构图；
41.图14示意性表示根据本实用新型的第四种实施方式的成像镜头的解析力图；
42.图15示意性表示根据本实用新型的第四种实施方式的成像镜头的畸变图；
43.图16示意性表示根据本实用新型的第四种实施方式的成像镜头的离焦曲线图；
44.图17示意性表示根据本实用新型的第五种实施方式的成像镜头的结构图；
45.图18示意性表示根据本实用新型的第五种实施方式的成像镜头的解析力图；
46.图19示意性表示根据本实用新型的第五种实施方式的成像镜头的畸变图；
47.图20示意性表示根据本实用新型的第五种实施方式的成像镜头的离焦曲线图。
具体实施方式
48.为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。
49.在针对本实用新型的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
50.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施方式。
51.参见图1，本实用新型的成像镜头包括沿光轴从物侧至像侧依次排列的第一透镜组1、光阑2和第二透镜组3，第一透镜组1至少包括五枚透镜，第二透镜组3包括四枚透镜，第一透镜组1为固定组，第二透镜组3为对焦组。第一透镜组1具有正光焦度或负光焦度，第二透镜组3均具有正光焦度，从无限远向近距离成像时，第二透镜组3组沿着光轴方向移动进行对焦。第二透镜组3的像侧还设有滤光/滤色片，像面4位于滤光/滤色片的像侧。第一透镜组1至少包括两枚负透镜和两枚正透镜，第二透镜组3包括一枚负透镜和三枚正透镜。第一透镜组1作为固定组，主要起到转折光路和扩大光圈的作用，使光线在保证光圈大小的情况下，平顺地进入成像系统，进而降低系统的公差敏感度，其次多个正负透镜搭配便于矫正系统的高低温。第二透镜组3作为对焦透镜组，其主要作用是在不同物距时使光学系统都能清晰成像，校正系统的单色像差，保证低畸变条件下画质的一致性，同时矫正色差保证良好的色彩还原度。
52.第一透镜组1中，最靠近物侧和最靠近像侧的透镜均为凸凹型，其中，位于物侧的透镜物侧面为凸面，位于像侧的透镜像侧面为凹面。第一透镜组1的两枚负透镜中，一枚为双凹型，另一枚为凸凹型。由此，第一透镜组1通过采用多个正负透镜搭配便于矫正系统的高低温，并采用多个凹凸透镜便于矫正系统的像差，降低成像系统公差敏感度，提高画面清
晰度。
53.本实用新型中，第二透镜组3包括三枚双凸透镜和一枚双凹透镜，且具有一个胶合镜组。如此，第二透镜组3通过采用正负镜片的光焦度搭配及胶合片的使用，有利于校正第二透镜组3整群的单色像差和色差，能够降低光学系统的公差敏感度，提高光学系统的成像质量。
54.本实用新型中，所述第一透镜组1的焦距f1和所述成像镜头的焦距f满足以下关系式：
‑
20<f1/f<20。这样，通过合理搭配第一透镜组1和整个镜头的正负光焦度及光焦度大小，能够很好的保证低畸变以及降低公差灵敏度。第二透镜组3的焦距f2和成像镜头焦距f满足以下关系式：1<f2/f<2。这样，通过合理搭配第二透镜组3和整个成像镜头的正负光焦度及光焦度大小，能够很好的避免不同物距下对焦性能的劣化且易于降低公差灵敏度。成像镜头的总长l(即第一枚镜片到像面的距离)和成像镜头焦距f满足以下关系式：2<l/f<8。这样，通过合理控制系统总长，能平衡整个镜头的体积以控制成本，保证光学系统的成像质量，使得画质对比度高。第二透镜组3的胶合镜组中的一枚透镜使用低色散玻璃材料，其折射率nd和阿贝数vd分别满足以下关系式：1.40≤nd≤1.53；64≤vd≤96。第二透镜组3采用胶合透镜的其中一枚透镜采用低色散材料，有利于矫正色差，同时能够避免避免不同物距下对焦性能的劣化，易于校正高低温性能。
55.综上所述，本实用新型通过上述设置使得成像镜头成像更加细腻、动态成像范围更高、景深更大、色彩和对比度也很好，高低温性能较好，其应用范围更广，同时加上镜头本身较小的畸变特性，使得镜头视野更广。
56.以下根据本实用新型的上述设置给出五组实施方式来具体说明本实用新型的成像镜头。以下各实施方式中，利用s1、s2、
…
、sn来表示各个透镜的面，其中胶合镜组的胶合面记为一面，光阑记为sto。各个实施方式的参数设定满足下表1：
[0057][0058]
表1
[0059]
第一种实施方式：
[0060]
参见图1，在本实施方式中，沿光轴从物侧至像侧，第一透镜组1包括依次排列的第
一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4和第五透镜l5。第二透镜组3包括第六透镜l6、第七透镜l7、第八透镜l8和第九透镜l9，其中，第六透镜l6和第七透镜l7组成胶合镜组。本实施方式的成像镜头的焦距f＝13.4mm，光圈值fno＝2.4。其他参数如下表2所示：
[0061][0062][0063]
表2
[0064]
结合图2至图4，本实施方式的成像镜头成像更加细腻、动态成像范围更高、景深更大、色彩和对比度也很好，高低温性能较好，其应用范围更广，同时加上镜头本身较小的畸变特性，使得镜头视野更广。
[0065]
第二种实施方式：
[0066]
参见图5，在本实施方式中，沿光轴从物侧至像侧，第一透镜组1包括依次排列的第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4和第五透镜l5。第二透镜组3包括第六透镜l6、第七透镜l7、第八透镜l8和第九透镜l9，其中，第六透镜l6和第七透镜l7组成胶合镜组。本实施方式的成像镜头的焦距f＝15.2mm，光圈值fno＝1.6。其他参数如下表3所示：
[0067][0068][0069]
表3
[0070]
结合图6至图8，本实施方式的成像镜头成像更加细腻、动态成像范围更高、景深更大、色彩和对比度也很好，高低温性能较好，其应用范围更广，同时加上镜头本身较小的畸变特性，使得镜头视野更广。
[0071]
第三种实施方式：
[0072]
参见图9，在本实施方式中，沿光轴从物侧至像侧，第一透镜组1包括依次排列的第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4和第五透镜l5。第二透镜组3包括第六透镜l6、第七透镜l7、第八透镜l8和第九透镜l9，其中，第六透镜l6和第七透镜l7组成胶合镜组。本实施方式的成像镜头的焦距f＝16.8mm，光圈值fno＝2.4。其他参数如下表4所示：
[0073][0074][0075]
表4
[0076]
结合图10至图12，本实施方式的成像镜头成像更加细腻、动态成像范围更高、景深更大、色彩和对比度也很好，高低温性能较好，其应用范围更广，同时加上镜头本身较小的畸变特性，使得镜头视野更广。
[0077]
第四种实施方式：
[0078]
参见图13，在本实施方式中，沿光轴从物侧至像侧，第一透镜组1包括依次排列的第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4和第五透镜l5。第二透镜组3包括第六透镜l6、第七透镜l7、第八透镜l8和第九透镜l9，其中，第六透镜l6、第七透镜l7和第八透镜l8组成胶合镜组。本实施方式的成像镜头的焦距f＝17.0mm，光圈值fno＝1.8。其他参数如下表5所示：
[0079][0080][0081]
表5
[0082]
结合图14至图16，本实施方式的成像镜头成像更加细腻、动态成像范围更高、景深更大、色彩和对比度也很好，高低温性能较好，其应用范围更广，同时加上镜头本身较小的畸变特性，使得镜头视野更广。
[0083]
第五种实施方式：
[0084]
参见图17，在本实施方式中，沿光轴从物侧至像侧，第一透镜组1包括依次排列的第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、第四透镜l4、第五透镜l5和第六透镜l6。第二透镜组3包括第七透镜l7、第八透镜l8、第九透镜l9和第十透镜l10，其中，第七透镜l7和第八透镜l8组成胶合镜组。本实施方式的成像镜头的焦距f＝8.6mm，光圈值fno＝2.0。其他参数如下表6所示：
[0085][0086][0087]
表6
[0088]
结合图18至图20，本实施方式的成像镜头成像更加细腻、动态成像范围更高、景深更大、色彩和对比度也很好，高低温性能较好，其应用范围更广，同时加上镜头本身较小的畸变特性，使得镜头视野更广。
[0089]
以上所述仅为本实用新型的一个方案而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。