一种可连续变倍的远心镜头的制作方法

文档序号:17439005发布日期:2019-04-17 04:30阅读:153来源:国知局
一种可连续变倍的远心镜头的制作方法

本发明属于光学器件技术领域,具体涉及一种可连续变倍的远心镜头。



背景技术:

远心镜头主要是为纠正传统工业镜头的视差而设计,它可以在一定的物距范围内,使得到的图像放大倍率不变。这种独特的优点使得远心镜头广泛地应用于光学检测设备、工件测量、精密定位等高精密工业需求的场合。

随着工业的不断发展,精密检测的精度逐渐提高,对准确性以及操作上的方便性也日益增加。在面对这些要求时,现有的远心镜头,存在以下不足:

1、对于定倍的远心镜头,检测视野单一,只能检测特定尺寸的工件,当应用需求变化时,需要更换不同倍率的远心镜头,并重新矫正,工序繁琐。

2、连续变倍远心镜头,往往因其远心度较差而导致同一位置的测量值与标准值存在偏差,使得检测精度下降。因此,对于连续变倍,高远心度的物方远心镜头的研发十分迫切。



技术实现要素:

本发明的目的在于:针对现有技术的不足,而提供的一种可连续变倍的远心镜头,该镜头能满足不同视野的检测要求,而且为物方远心设计,具有高远心度,从根本上提高测量的准确性。

为实现上述的目的,本发明采用以下技术方案:

一种可连续变倍的远心镜头,包括由物端到像面依次设置的具有正光焦度的第一透镜组s1、具有负光焦度的第二透镜组s2、具有正光焦度的第三透镜组s3和具有正光焦度的第四透镜组s4

其中,所述第一透镜组s1和所述第三透镜组s3均为固定设置,所述第二透镜组s2和所述第四透镜组s4均为移动设置,当镜头由低倍率变为高倍率时,所述第二透镜组s2向远离第一透镜组s1的方向移动,同时,所述第四透镜组s4也向远离第三透镜组s3的方向移动;当镜头由高倍率变为低倍率时,所述第二透镜组s2向第一透镜组s1的方向靠近,同时,所述第四透镜组s4也向第三透镜组s3的方向靠近;所述第一透镜组s1的组合焦距为fs1;所述第二透镜组s2的组合焦距为fs2;所述第三透镜组s3的组合焦距为fs3;所述第四透镜组s4的组合焦距为fs4,分别满足关系式:0.4<|fs2/fs1|<0.7,0.15<|fs3/fs1|<0.4,0.8<|fs4/fs1|<1.2。

作为本发明所述的可连续变倍的远心镜头的一种改进,所述第一透镜组s1包括由物方到像方依次设置的具有负光焦度、弯月结构的第一透镜g1;具有正光焦度、双凸结构的第二透镜g2;具有负光焦度、弯月结构的第三透镜g3;具有正光焦度、弯月结构的第四透镜g4,其中,所述第一透镜g1和所述第二透镜g2胶合形成具有正光焦度的第一胶合透镜组u1,所述第一胶合透镜组的焦距为fu1,并满足关系式:0.6<|fu1/fs1|<1。

作为本发明所述的可连续变倍的远心镜头的一种改进,所述第二透镜组s2包括由物方到像方依次设置的具有正光焦度、双凸结构的第五透镜g5;具有负光焦度、双凹结构的第六透镜g6;具有正光焦度、弯月结构的第七透镜g7,其中,所述第六透镜g6和所述第七透镜g7胶合形成具有负光焦度的第二胶合透镜组u2,所述第二胶合透镜组的焦距为fu2,并满足关系式:0.3<|fu2/fs2|<0.5。

作为本发明所述的可连续变倍的远心镜头的一种改进,所述第三透镜组s3包括由物方到像方依次设置的具有正光焦度、双凸结构的第八透镜g8;具有负光焦度、弯月结构的第九透镜g9;具有正光焦度、双凸结构的第10透镜g10;具有负光焦度、双凹结构的第十一透镜g11,其中,所述第八透镜g8和所述第九透镜g9胶合胶合形成具有正光焦度的第三胶合透镜组u3;所述第十透镜g10和所述第十一透镜g11胶合形成具有负光焦度的第四胶合透镜组u4;所述第三胶合透镜组的焦距为fu3,所述第四胶合透镜组的焦距为fu4,它们分别满足关系式:1<|fu3/fs3|<1.4、70<|fu4/fs3|<90。

作为本发明所述的可连续变倍的远心镜头的一种改进,所述第四透镜组s4包括由物方到像方依次设置的具有负光焦度、弯月结构的第十二透镜g12;具有负光焦度、双凹结构的第十三透镜g13;具有正光焦度、双凸结构的第十四透镜g14,其中,所述第十三透镜g13和所述第十四透镜g14胶合形成具有正光焦度的第五胶合透镜组u5;所述第五胶合透镜组的焦距为fu5,并满足关系式:0.3<|fu5/fs4|<0.7。

作为本发明所述的可连续变倍的远心镜头的一种改进,所述第一透镜g1、第二透镜g2、第三透镜g3、第四透镜g4、第五透镜g5、第六透镜g6、第七透镜g7、第八透镜g8、第九透镜g9、第十透镜g10、第十一透镜g11、第十二透镜g12、第十三透镜g13和第十四透镜g14均为球面镜。

作为本发明所述的可连续变倍的远心镜头的一种改进,还包括光阑,所述光阑设置于所述第二透镜组s2和所述第三透镜组s3之间。

作为本发明所述的可连续变倍的远心镜头的一种改进,所述第一透镜组s1与所述第二透镜组s2的空气间隔为d1,所述第二透镜组s2与光阑的空气间隔为d2,所述第三透镜组s3与所述第四透镜组s4的空气间隔为d3,所述第四透镜组s4与像面的空气间隔为d4,它们满足关系式:0.5<|(d1+d2)/(d3+d4)|<0.8。

作为本发明所述的可连续变倍的远心镜头的一种改进,所述光阑的孔径为圆形,所述光阑的位置在镜头变倍的过程中固定不变。

作为本发明所述的可连续变倍的远心镜头的一种改进,所述光阑的光圈范围为f8.0~f32。

本发明的有益效果在于:与现有技术相比,本发明通过多个透镜组与光阑的作用,实现了镜头高低倍率之间的转换,而且镜头切换后的光学畸变很小,能满足不同视野的检测要求,从根本上提高了测量的准确性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:

图1为本发明的结构示意图;

图2为本发明的光路图;

图3为本发明中镜头由低倍率变化为高倍率的对比图;

图4为本发明在低倍率下的畸变曲线图;

图5为本发明在高倍率下的畸变曲线图;

其中,1-光阑。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题,基本达到所述技术效果。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”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。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明作进一步详细说明,但不作为对本发明的限定。

如图1~5所示,一种可连续变倍的远心镜头,包括由物端到像面依次设置的具有正光焦度的第一透镜组s1、具有负光焦度的第二透镜组s2、具有正光焦度的第三透镜组s3和具有正光焦度的第四透镜组s4,其中,第一透镜组s1和第三透镜组s3均为固定设置,第二透镜组s2和第四透镜组s4均为移动设置,当镜头由低倍率变为高倍率时,第二透镜组s2向远离第一透镜组s1的方向移动,同时,第四透镜组s4也向远离第三透镜组s3的方向移动;当镜头由高倍率变为低倍率时,第二透镜组s2向第一透镜组s1的方向靠近,同时,第四透镜组s4也向第三透镜组s3的方向靠近;第一透镜组s1的组合焦距为fs1;第二透镜组s2的组合焦距为fs2;第三透镜组s3的组合焦距为fs3;第四透镜组s4的组合焦距为fs4,分别满足关系式:0.4<|fs2/fs1|<0.7,0.15<|fs3/fs1|<0.4,0.8<|fs4/fs1|<1.2。

优选的,第一透镜组s1包括由物方到像方依次设置的具有负光焦度、弯月结构的第一透镜g1;具有正光焦度、双凸结构的第二透镜g2;具有负光焦度、弯月结构的第三透镜g3;具有正光焦度、弯月结构的第四透镜g4,其中,第一透镜g1和第二透镜g2胶合形成具有正光焦度的第一胶合透镜组u1,第一胶合透镜组的焦距为fu1,并满足关系式:0.6<|fu1/fs1|<1。

优选的,第二透镜组s2包括由物方到像方依次设置的具有正光焦度、双凸结构的第五透镜g5;具有负光焦度、双凹结构的第六透镜g6;具有正光焦度、弯月结构的第七透镜g7,其中,第六透镜g6和第七透镜g7胶合形成具有负光焦度的第二胶合透镜组u2,第二胶合透镜组的焦距为fu2,并满足关系式:0.3<|fu2/fs2|<0.5。

优选的,第三透镜组s3包括由物方到像方依次设置的具有正光焦度、双凸结构的第八透镜g8;具有负光焦度、弯月结构的第九透镜g9;具有正光焦度、双凸结构的第10透镜g10;具有负光焦度、双凹结构的第十一透镜g11,其中,第八透镜g8和第九透镜g9胶合胶合形成具有正光焦度的第三胶合透镜组u3;第十透镜g10和第十一透镜g11胶合形成具有负光焦度的第四胶合透镜组u4;第三胶合透镜组的焦距为fu3,第四胶合透镜组的焦距为fu4,它们分别满足关系式:1<|fu3/fs3|<1.4、70<|fu4/fs3|<90。

优选的,第四透镜组s4包括由物方到像方依次设置的具有负光焦度、弯月结构的第十二透镜g12;具有负光焦度、双凹结构的第十三透镜g13;具有正光焦度、双凸结构的第十四透镜g14,其中,第十三透镜g13和第十四透镜g14胶合形成具有正光焦度的第五胶合透镜组u5;第五胶合透镜组的焦距为fu5,并满足关系式:0.3<|fu5/fs4|<0.7。

优选的,第一透镜g1、第二透镜g2、第三透镜g3、第四透镜g4、第五透镜g5、第六透镜g6、第七透镜g7、第八透镜g8、第九透镜g9、第十透镜g10、第十一透镜g11、第十二透镜g12、第十三透镜g13和第十四透镜g14均为球面镜。

优选的,还包括光阑1,光阑1设置于第二透镜组s2和第三透镜组s3之间。

优选的,第一透镜组s1与第二透镜组s2的空气间隔为d1,第二透镜组s2与光阑1的空气间隔为d2,第三透镜组s3与第四透镜组s4的空气间隔为d3,第四透镜组s4与像面的空气间隔为d4,它们满足关系式:0.5<|(d1+d2)/(d3+d4)|<0.8。

优选的,光阑1的孔径为圆形,光阑1的位置在镜头变倍的过程中固定不变。

优选的,光阑1的光圈范围为f8.0~f32。

在本实施例中,镜头的数据如下:

在本实例中,镜头的光圈为f#=8.0,第一透镜组s1的组合焦距fs1为87.32mm,第二透镜组s2的组合焦距fs2为-56.22mm,第三透镜组s3的组合焦距fs3为29.04mm,第四透镜组s4的组合焦距fs4为88.04mm,第一胶合透镜组的焦距fu1=68.55mm,第二胶合透镜组的焦距fu2=-24.31mm,第三胶合透镜组的焦距fu3=34.59mm,第四胶合透镜组的焦距fu4=-2476.94mm,第五胶合透镜组的焦距fu5=43.60mm。在低倍率的状态下,第一透镜组s1与第二透镜组s2的空气间隔d1为3.00mm,第二透镜组s2与光阑1的空气间隔d2为23.00mm,第三透镜组s3与第四透镜组s4的空气间隔d3为3.00mm,第四透镜组s4与像面的空气间隔为d4为35.57mm;在高倍率状态下,第一透镜组s1与第二透镜组s2的空气间隔d1为22.58mm,第二透镜组s2与光阑1的空气间隔为d2为3.43mm,第三透镜组s3与第四透镜组s4的空气间隔为d3为23.56mm,第四透镜组s4与像面的空气间隔为d4为15.01mm。

各个关系式:|fs2/fs1|=0.64;|fs3/fs1|=0.33;|fs4/fs1|=1.00;|(d1+d2)/(d3+d4)|=0.67;|fu1/fs1|=0.79;|fu2/fs2|=0.43;|fu3/fs3|=1.23;|fu4/fs3|=85.29;|fu5/fs4|=0.50;均满足关系式:0.4<|fs2/fs1|<0.7;0.15<|fs3/fs1|<0.4;0.8<|fs4/fs1|<1.2;0.5<|(d1+d2)/(d3+d4)|<0.8;0.6<|fu1/fs1|<1;0.3<|fu2/fs2|<0.5;1<|fu3/fs3|<1.4;70<|fu4/fs3|<90;0.3<|fu5/fs4|<0.7。

图4所示为本实施例在低倍率下的光学畸变曲线图,全视场范围内最大光学畸变低于0.025%;

图5所示为本实施例在高倍率下的光学畸变曲线图,全视场范围内最大光学畸变低于0.03%;

由图4与图5可知,本发明能适应0.5x的低倍率与1.0x的高倍率,适应性强,同时,光学畸变较小,能满足不同视野的检测需要,而且准确性高,极大地满足了工业的需要。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式,但如前所述,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施方式的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

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