一种高清低畸变工业用镜头及其工作方法与流程

本发明涉及一种高清低畸变工业用镜头及其工作方法。

背景技术：

随着工业检测的快速发展，越来越多机器视觉检测替代人工进行检测，从而提高了产品检测效率以及品质的一致性；特别对于：位置定位、条码识别、字符检测、尺寸测量有着更高的要求；目前市场上8mm短焦距镜头普遍存在边缘像质差、畸变高等问题，已无法满足工业检测的对成像和畸变的高要求标准。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种高清低畸变工业用镜头及其工作方法，结构合理、操作简便，能校正光路系统的象差、畸变。

本发明的技术方案是：一种高清低畸变工业用镜头，包括镜筒以及设置在镜筒内的光学系统，所述光学系统包括沿光线入射方向自左向右依次设置的光焦度为负的前镜组A、光焦度为正的后镜组B及位于前镜组A与后镜组B之间的可变光阑，所述前镜组A包含自左向右依次设置的第一负月牙透镜、第一正月牙透镜、第二负月牙透镜、第一双凹透镜、第一双凸透镜和第三负月牙透镜，所述第一双凸透镜和第三负月牙透镜组成第一胶合组；所述后镜组B包含自左向右依次设置的第二双凹透镜、第二双凸透镜、第二正月牙透镜和第三双凸透镜，所述第二双凹透镜与第二双凸透镜组成第二胶合组。

进一步的，沿光线入射方向，所述前镜组A与后镜组B之间的空气间隔为9.8mm；前镜组A与可变光阑之间的空气间隔为5.5mm；可变光阑与后镜组B之间的空气间隔为4.3mm。

进一步的，沿光线入射方向，所述前镜组A中，第一负月牙透镜与第一正月牙透镜之间的空气间隔为2.8mm，第一正月牙透镜与第二负月牙透镜之间的空气间隔为0.1mm，第二负月牙透镜与第一双凹透镜之间的空气间隔为3.8mm，第一双凹透镜与第一胶合组之间的空气距离为7.3~8.9mm；所述后镜组B中，第二胶合组与第二正月牙透镜之间的空气间隔为0.1mm，第二正月牙透镜与第三双凸透镜之间的空气间隔为0.1mm。

进一步的，沿光线入射方向，所述镜筒包括前镜筒、中镜筒、后镜筒。

进一步的，在后镜筒前端设置有用以调焦的CAM槽，在CAM槽内穿设有固定于前镜筒后端的调焦导钉，在后镜筒前端套设有调焦环，在调焦环上设置有用以与调焦导钉配合的长方形直槽。

进一步的，所述前镜筒包括用以固定第一负月牙透镜的镜筒A和用以固定第一正月牙透镜、第二负月牙透镜、第一双凹透镜的镜筒B。

进一步的，在调焦环前端设置有用以避免调焦环脱落的挡圈。

进一步的，在挡圈上设置有用以将挡圈固定在后镜座前端的锁紧螺钉。

进一步的，在后镜筒上设置有用以调节可变光阑的光阑调节槽，在后镜筒外周套设有与光阑调节槽配合的光阑调节环，在光阑调节环上固定有与光阑调节槽配合的光阑导钉，在光阑调节环后端设置有连接座。

本发明提供的另一种技术方案是，一种高清低畸变工业用镜头的工作方法，包括所述的高清低畸变工业用镜头：（1）当光线入射时，光路顺序进入前镜组A、可变光阑以及后镜组B后进行成像，当光线经过前镜组A时承载前镜组A的前镜筒和中镜筒内径合理有效的拦截了多余光线的进入，达到了消除杂光的目的，当光线经过可变光阑时通过调节光阑内径大小以达到调节镜头光圈目的，当光线经过后镜组B时光线有效的透过第二胶合组使得镜头在成像靶面上呈现出更好的像质；（2）当需要对镜头进行调焦时，转动调焦环，调焦环转动通过长方形直槽带动调焦导钉转动，进而带动前镜筒转动进行调焦，CAM槽能对调焦导钉进行导向和调焦限制行程；（3）当需要对可变光阑进行调节时，转动光阑调节环，光阑调节环转动带动光阑导钉转动，进而带动可变光阑转动，光阑调节槽能对光阑导钉进行导向和限制行程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构合理、操作简便，能校正光路系统的象差、畸变。

为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例光学系统的结构示意图；

图3为本发明实施例CAM槽的结构示意图；

图4为本发明实施例光阑调节槽的结构示意图；

图5为本发明实施例MTF曲线图；

图6为本发明实施例畸变变化曲线图；

图中：100-镜筒；110-前镜筒；111-镜筒A；112-镜筒B；120-中镜筒；130-后镜筒；131-CAM槽；132-调焦导钉；133-光阑调节槽；140-调焦环；141-长方形直槽；150-挡圈；151-锁紧螺钉；160-光阑调节环；161-光阑导钉；170-连接座；200-光学系统；210-前镜组A；211-第一负月牙透镜；212-第一正月牙透镜；213-第二负月牙透镜；214-第一双凹透镜；215-第一双凸透镜；216-第三负月牙透镜；220-后镜组B；221-第二双凹透镜；222-第二双凸透镜；223-第二正月牙透镜；224-第三双凸透镜；230-可变光阑。

具体实施方式

如图1~6所示，一种高清低畸变工业用镜头，包括镜筒100以及设置在镜筒内的光学系统200，所述光学系统200包括沿光线入射方向自左向右依次设置的光焦度为负的前镜组A210、光焦度为正的后镜组B220及位于前镜组A210与后镜组B220之间的可变光阑230，所述前镜组A210包含自左向右依次设置的第一负月牙透镜211、第一正月牙透镜212、第二负月牙透镜213、第一双凹透镜214、第一双凸透镜215和第三负月牙透镜216，所述第一双凸透镜215和第三负月牙透镜216组成第一胶合组；所述后镜组B220包含自左向右依次设置的第二双凹透镜221、第二双凸透镜222、第二正月牙透镜223和第三双凸透镜224，所述第二双凹透镜221与第二双凸透镜222组成第二胶合组。

本实施例中，沿光线入射方向，所述前镜组A210与后镜组B220之间的空气间隔为9.8mm；前镜组A210与可变光阑230之间的空气间隔为5.5mm；可变光阑230与后镜组B220之间的空气间隔为4.3mm。

本实施例中，沿光线入射方向，所述前镜组A210中，第一负月牙透镜211与第一正月牙透镜212之间的空气间隔为2.8mm，第一正月牙透镜212与第二负月牙透镜213之间的空气间隔为0.1mm，第二负月牙透镜213与第一双凹透镜214之间的空气间隔为3.8mm，第一双凹透镜214与第一胶合组之间的空气距离为7.3~8.9mm；所述后镜组B220中，第二胶合组与第二正月牙透镜223之间的空气间隔为0.1mm，第二正月牙透镜223与第三双凸透镜224之间的空气间隔为0.1mm。

本实施例中，沿光线入射方向，所述镜筒100包括前镜筒110、中镜筒120、后镜筒130。

本实施例中，在后镜筒130前端设置有用以调焦的CAM槽131，在CAM槽131内穿设有固定于前镜筒110后端的调焦导钉132，在后镜筒130前端套设有调焦环140，在调焦环140上设置有用以与调焦导钉132配合的长方形直槽141。

本实施例中，所述前镜筒110包括用以固定第一负月牙透镜211的镜筒A111和用以固定第一正月牙透镜212、第二负月牙透镜213、第一双凹透镜214的镜筒B112。

本实施例中，在调焦环140前端设置有用以避免调焦环140脱落的挡圈150。

本实施例中，在挡圈150上设置有用以将挡圈150固定在后镜座前端的锁紧螺钉151。

本实施例中，在后镜筒130上设置有用以调节可变光阑230的光阑调节槽133，在后镜筒130外周套设有与光阑调节槽133配合的光阑调节环160，在光阑调节环160上固定有与光阑调节槽133配合的光阑导钉161，在光阑调节环160后端设置有连接座170。

表1、具体镜片参数如下表

本实施例中，此光学系统实现的技术指标如下：

（1）焦距：f´=8mm；（2）相对孔径：D/f´=1/2.4；（3）成像范围：200mm-Inf；（4）分辨率：≥5MP；（5）光学畸变：≤-0.5%；（6）光路总长：∑≤60.5±0.1mm；（7）接口：C-Mount；（8）光圈/聚焦方式：手动。

一种高清低畸变工业用镜头的工作方法，包括所述的高清低畸变工业用镜头：（1）当光线入射时，光路顺序进入前镜组A210、可变光阑230以及后镜组B220后进行成像，当光线经过前镜组A210时承载前镜组A210的前镜筒110和中镜筒120内径合理有效的拦截了多余光线的进入，达到了消除杂光的目的，当光线经过可变光阑230时，通过调节可变光阑230内径大小以达到调节镜头光圈目的，当光线经过后镜组B220时，光线有效的透过第二胶合组使得镜头在成像靶面上呈现出更好的像质；（2）当需要对镜头进行调焦时，转动调焦环140，调焦环140转动通过长方形直槽141带动调焦导钉132转动，进而带动前镜筒110转动进行调焦，CAM槽131能对调焦导钉132进行导向和调焦限制行程；（3）当需要对可变光阑230进行调节时，转动光阑调节环160，光阑调节环160转动带动光阑导钉161转动，进而带动可变光阑230转动，光阑调节槽133能对光阑导钉161进行导向和限制行程。

上述操作流程及软硬件配置，仅作为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。