一种大工作距物方远心镜头的制作方法

1.本实用新型涉及光学镜头技术领域，尤其涉及一种大工作距物方远心镜头。


背景技术：

2.随着工业自动化的发展，行业对远心镜头的精度、体积、景深、畸变等参数要求越来越高。随着自动化产线完成的精度、难度越来越高，对远心镜头的工作距离要求越来越长、分辨率要求越来越高。本发明解决的问题是保证物方远心镜头高分辨率，低成本的同时，提高镜头工作距离，控制物方远心镜头的畸变和远心度；随着各行业的快速发展，远心镜头主要是为了解决普通镜头的透视效果，被广泛应用于外观检测、尺寸测量等行业，降低或消除由人为操作带来的误差，提高产线效率。而检测水平的提高和广泛应用，对远心镜头远心度、工作距离等提出更高的要求。现有远心镜头在拥有长工作距离的同时，会选择性牺牲分辨率或远心度等镜头参数，影响镜头性能及测试结果，对测试结果的准确性产生影响，并且现有物方远心镜头工作距离多为60mm、110mm，而生产过程中需要在被测物与镜头之间进行一些操作，或由于测试空间、相机固定位置等问题，目前工作距离已无法满足行业需求；对此本实用新型提供一种大工作距物方远心镜头来解决上述问题。


技术实现要素：

3.根据以上技术问题，本实用新型提供一种大工作距物方远心镜头，其特征在于包括十片球面透镜，沿光线由左向右入射，依次通过的透镜如下：第一片透镜为双凸透镜，具有正光焦度，使后面小镜片可顺利接收进入的光；第二片透镜为双凸透镜，具有正光焦度；第三片透镜为双凹透镜，具有负光焦度；第四片透镜为双凸透镜，具有正光焦度；第五片透镜为双凹透镜，具有负光焦度；中间放置孔径光阑；第六片透镜是凸凹透镜，具有正光焦度；第七片透镜为双凹透镜，具有负光焦度；第八片透镜为双凹透镜，具有负光焦度；第九片透镜为凹凸透镜，具有正光焦度；第十片透镜为双凸透镜，具有正光焦度。
4.进一步的，所述第一片透镜的双凸透镜第一面的曲率半径为73.390mm
±
5％，第二面的曲率半径为249.730mm
±
5％；第二片透镜的双凸透镜第一面的曲率半径为41.094mm
±
5％，第二面的曲率半径为94.177mm
±
5％；第三片透镜的双凹透镜第一面的曲率半径为74.622mm
±
5％，第二面的曲率半径为50.525mm
±
5％；第四片透镜的双凸透镜第一面的曲率半径为66.003mm
±
5％，第二面的曲率半径为 82.743mm
±
5％；第五片透镜的双凹透镜第一面的曲率半径为71.768mm
±
5％，第二面的曲率半径为65.811mm
±
5％；第六片透镜的凸凹透镜第一面的曲率半径为 24.819mm
±
5％，第二面的曲率半径为45.332mm
±
5％；第七片透镜的双凹透镜第一面的曲率半径为27.250mm
±
5％，第二面的曲率半径为126.933mm
±
5％；第八片透镜的凸凹透镜第一面的曲率半径为55.051mm
±
5％，第二面的曲率半径为 48.369mm
±
5％；第九片透镜的凹凸透镜第一面的曲率半径为320.760mm
±
5％，第二面的曲率半径为32.302mm
±
5％；第十片透镜的凸凹透镜第一面的曲率半径为 40.318mm
±
5％，第二面的曲率半径为125.795mm
±
5％。
5.进一步的，所述第一片透镜双凸透镜的中心厚度为7.949mm
±
5％；第二片透镜双凸透镜的中心厚度为8.528mm
±
5％；第三片透镜双凹透镜的中心厚度为 8.684mm
±
5％；第四片透镜双凸透镜的中心厚度为5.461mm
±
5％；第五片透镜双凹透镜的中心厚度为5.002mm
±
5％；第六片透镜凸凹透镜的中心厚度为4.594mm
ꢀ±
5％；第七片透镜双凹透镜的中心厚度为4.856mm
±
5％；第八片透镜双凹透镜的中心厚度为5.152mm
±
5％；第九片透镜凹凸透镜的中心厚度为7.328mm
±
5％；第十片透镜双凸透镜的中心厚度为6.220mm
±
5％。
6.进一步的，所述第一片透镜双凸透镜与物体的空气间隔在光轴上的距离为 220mm；第一片透镜双凸透镜和第二片透镜双凸透镜的空气间隔在光轴上的距离为11.135mm
±
5％；第二片透镜双凸透镜和第三片透镜双凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为3.000mm
±
5％；第三片透镜双凹透镜和第四片透镜双凸透镜的空气间隔在光轴上的距离为18.211mm
±
5％；第四片透镜双凸透镜和第五片透镜双凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为3.000mm
±
5％；第五片透镜双凹透镜到光阑的空气间隔在光轴上的距离为27.452mm
±
5％；光阑和第六片透镜凸凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为29.666mm
±
5％；第六片透镜凸凹透镜和第七片透镜双凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为8.987mm
±
5％；第七片透镜双凹透镜和第八片透镜双凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为15.224mm
±
5％；第八片透镜双凹透镜和第九片透镜凸凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为8.201mm
±
5％；第九片透镜凸凹透镜和第十片透镜双凸透镜的空气间隔在光轴上的距离为3.921mm
±
5％。
7.进一步的，所述第一片透镜双凸透镜的折射率和阿贝数为1.61/56.7
±
5％；第二片透镜双凸透镜的折射率和阿贝数为1.50/81.6
±
5％；第三片透镜双凹透镜的折射率和阿贝数为1.85/23.8
±
5％；第四片透镜双凸透镜的折射率和阿贝数为 1.96/17.5
±
5％；第五片透镜双凹透镜的折射率和阿贝数为1.85/23.8
±
5％；第六片透镜凸凹透镜的折射率和阿贝数为1.53/60.5
±
5％；第七片透镜双凹透镜的折射率和阿贝数为1.72/29.5
±
5％；第八片透镜凸凹透镜的折射率和阿贝数为 1.62/35.9
±
5％；第九片透镜凹凸透镜的折射率和阿贝数为1.64/60.2
±
5％；第十片透镜双凸透镜的折射率和阿贝数为1.64/60.2
±
5％。
8.进一步的，所述物方远心镜头工作距离为220mmm，工作f数为11，工作波段为450nm-685nm。
9.本实用新型的有益效果为：本实用新型通过将远心镜头由10片球面镜组成，对镜片的材质进行控制，达到了节约成本的作用；通过采用工作距离为220mm，能满足部分市场对物方远心镜头工作距离需求。本实用新型通过使mtf接近衍射极限，最大程度的提高了现有光圈下，镜头的分辨率；本实用新通过设计畸变接近零，保证相机接受图像与被测物保持最大程度的一致性；并且在设计过程中，降低设计的远心度，保证镜头倍率在各视野的一致性；本实用新保证长工作距离的情况下，使分辨率接近衍射极限，远心度控制在0.03
°
一下，畸变控制在0.005％以内。
附图说明
10.图1为本实用新型组成结构示意图；
11.图2为本实用新型光学弥散斑图；
12.图3为本实用新型调制传递函数mtf图；
13.图4为本实用新型场曲和像散图及由畸变图。
14.如图，g1-第一片透镜、g2-第二片透镜、g3-第三片透镜、g4-第四片透镜、 g5-第五片透镜、g6-第六片透镜、g7-第七片透镜、g8-第八片透镜、g9-第就片透镜、g10-第十片透镜。
具体实施方式
15.实施例1
16.本实用新型提供一种大工作距物方远心镜头，其特征在于包括十片球面透镜，沿光线由左向右入射，依次通过的透镜如下：第一片透镜g1为双凸透镜，具有正光焦度，使后面小镜片可顺利接收进入的光；第二片透镜g2为双凸透镜，具有正光焦度；第三片透镜g3为双凹透镜，具有负光焦度；第四片透镜g4为双凸透镜，具有正光焦度；第五片透镜g5为双凹透镜，具有负光焦度；中间放置孔径光阑；第六片透镜g6是凸凹透镜，具有正光焦度；第七片透镜g7为双凹透镜，具有负光焦度；第八片透镜g8为双凹透镜，具有负光焦度；第九片透镜g9为凹凸透镜，具有正光焦度；第十片透镜g10为双凸透镜，具有正光焦度。
17.进一步的，所述第一片透镜g1的双凸透镜第一面的曲率半径为73.390mm
ꢀ±
5％，第二面的曲率半径为249.730mm
±
5％；第二片透镜g2的双凸透镜第一面的曲率半径为41.094mm
±
5％，第二面的曲率半径为94.177mm
±
5％；第三片透镜 g3的双凹透镜第一面的曲率半径为74.622mm
±
5％，第二面的曲率半径为 50.525mm
±
5％；第四片透镜g4的双凸透镜第一面的曲率半径为66.003mm
±
5％，第二面的曲率半径为82.743mm
±
5％；第五片透镜g5的双凹透镜第一面的曲率半径为71.768mm
±
5％，第二面的曲率半径为65.811mm
±
5％；第六片透镜g6的凸凹透镜第一面的曲率半径为24.819mm
±
5％，第二面的曲率半径为45.332mm
±
5％；第七片透镜g7的双凹透镜第一面的曲率半径为27.250mm
±
5％，第二面的曲率半径为126.933mm
±
5％；第八片透镜g8的凸凹透镜第一面的曲率半径为55.051mm
ꢀ±
5％，第二面的曲率半径为48.369mm
±
5％；第九片透镜g9的凹凸透镜第一面的曲率半径为320.760mm
±
5％，第二面的曲率半径为32.302mm
±
5％；第十片透镜 g10的凸凹透镜第一面的曲率半径为40.318mm
±
5％，第二面的曲率半径为 125.795mm
±
5％。
18.进一步的，所述第一片透镜g1双凸透镜的中心厚度为7.949mm
±
5％；第二片透镜g2双凸透镜的中心厚度为8.528mm
±
5％；第三片透镜g3双凹透镜的中心厚度为8.684mm
±
5％；第四片透镜g4双凸透镜的中心厚度为5.461mm
±
5％；第五片透镜g5双凹透镜的中心厚度为5.002mm
±
5％；第六片透镜g6凸凹透镜的中心厚度为4.594mm
±
5％；第七片透镜g7双凹透镜的中心厚度为4.856mm
±
5％；第八片透镜g8双凹透镜的中心厚度为5.152mm
±
5％；第九片透镜g9凹凸透镜的中心厚度为7.328mm
±
5％；第十片透镜g10双凸透镜的中心厚度为6.220mm
±
5％。
19.进一步的，所述第一片透镜g1双凸透镜与物体的空气间隔在光轴上的距离为220mm；第一片透镜g1双凸透镜和第二片透镜g2双凸透镜的空气间隔在光轴上的距离为11.135mm
±
5％；第二片透镜g2双凸透镜和第三片透镜g3双凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为3.000mm
±
5％；第三片透镜g3双凹透镜和第四片透镜g4双凸透镜的空气间隔在光轴上的距离为18.211mm
±
5％；第四片透镜g4 双凸透镜和第五片透镜g5双凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为3.000mm
±
5％；第五片透镜g5双凹透镜到光阑的空气间隔在光轴上的距离为27.452mm
±
5％；光阑和第六片透镜g6凸凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为
29.666mm
±
5％；第六片透镜g6凸凹透镜和第七片透镜g7双凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为 8.987mm
±
5％；第七片透镜g7双凹透镜和第八片透镜g8双凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为15.224mm
±
5％；第八片透镜g8双凹透镜和第九片透镜g9凸凹透镜的空气间隔在光轴上的距离为8.201mm
±
5％；第九片透镜g9凸凹透镜和第十片透镜g10双凸透镜的空气间隔在光轴上的距离为3.921mm
±
5％。
20.进一步的，所述第一片透镜g1双凸透镜的折射率和阿贝数为1.61/56.7
±ꢀ
5％；第二片透镜g2双凸透镜的折射率和阿贝数为1.50/81.6
±
5％；第三片透镜 g3双凹透镜的折射率和阿贝数为1.85/23.8
±
5％；第四片透镜g4双凸透镜的折射率和阿贝数为1.96/17.5
±
5％；第五片透镜g5双凹透镜的折射率和阿贝数为 1.85/23.8
±
5％；第六片透镜g6凸凹透镜的折射率和阿贝数为1.53/60.5
±
5％；第七片透镜g7双凹透镜的折射率和阿贝数为1.72/29.5
±
5％；第八片透镜g8凸凹透镜的折射率和阿贝数为1.62/35.9
±
5％；第九片透镜g9凹凸透镜的折射率和阿贝数为1.64/60.2
±
5％；第十片透镜g10双凸透镜的折射率和阿贝数为 1.64/60.2
±
5％。
21.进一步的，所述物方远心镜头工作距离为220mmm，工作f数为11，工作波段为450nm-685nm。
22.实施例2
23.本实用新型由附图2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，中心视场时，艾里斑半径为4.343μm，均方根半径为1.658μm；边缘视场时，艾里斑半径为9.941μm，均方根半径为1.935μm，轴上和轴外点能量集中度和象差矫正都非常好，达到了理想分辨率。
24.实施例3
25.本实用新型由附图3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，不同视场下mtf有子午和弧矢两个分量。如图所示，整个mtf曲线紧凑，可以看出镜头有很高的对比度和分辨率。
26.实施例4
27.由附图4中左侧的场曲和像散图可知：纵坐标为视场，横坐标单位为微米；由附图4中右侧的畸变图可知：纵坐标为视场，横坐标为畸变值。如图4可知，镜头在全视场内畸变值小于0.0024％，镜头拥有极低的畸变值。
28.综上所述：本实用新型设计的物方远心镜头拥有较大的工作距离，较高的分辨率，极低的畸变率，较小的远心度。
29.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本实用新型提到的各个部件为现有领域常见技术，本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。