本发明涉及光学器件领域，特别是涉及一种长工作距离的高倍率双侧远心镜头。
背景技术：
随着工业4.0时代的到来，机器视觉行业也随之高速发展。光学镜头作为机器视觉的核心部件，镜头的成像质量至关重要。远心镜头具有区别于普通镜头的优越特性：低畸变、恒放大倍率等，因此在机器视觉非接触测量领域中应用广泛，常采用特殊设计的远心镜头来避免传统镜头的透视畸变。但是现有远心镜头都是以低倍率为主，部分高倍率的镜头工作距离较短，镜头尺寸偏大，数值孔径较小。目前的双远心镜头无法在保证长工作距离和高倍率前提下，拥有较好的远心度和较低的畸变。
技术实现要素：
为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种长工作距离的高倍率双侧远心镜头。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种长工作距离的高倍率双侧远心镜头，包括光阑、具有正光焦度的前透镜组以及具有负光焦度的后透镜组，所述前透镜组、光阑和后透镜组沿光线入射方向依次设置，且所述前透镜组的后焦点和所述后透镜组的前焦点重合。
进一步，所述前透镜组从物方到像方依次包括：具有正光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜和具有负光焦度的第三透镜，所述第二透镜和第三透镜组成胶合透镜。
进一步，所述第一透镜的靠近物方的曲面的曲率半径为46.69～51.16mm，所述第一透镜的靠近像方的曲面的曲率半径为：-56.56～-51.18mm；
所述第二透镜的靠近物方的曲面的曲率半径为：30.87～34.11mm，所述第二透镜的靠近像方的曲面的曲率半径为-42.17～-38.15mm；
所述第三透镜的靠近物方的曲面的曲率半径为：-42.17～-38.15mm，所述第三透镜的靠近像方的曲面的曲率半径为38.94～43.04mm。
进一步，所述第一透镜的厚度为4.09～4.52mm，所述第二透镜的厚度为4.51～4.99mm，所述第三透镜的厚度为2.14～2.36mm；
所述第一透镜与第二透镜之间的间隙为0.19～0.21mm，所述第三透镜与光阑之间的距离为49.00～54.16mm。
进一步，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜中，至少一个透镜的色散系数大于80。
进一步，所述后透镜组从物方到像方依次包括：具有正光焦度的第四透镜、具有负光焦度的第五透镜和具有正光焦度的第六透镜，所述第四透镜和第五透镜组成胶合透镜。
进一步，所述第四透镜的靠近物方的曲面的曲率半径为：20.31～22.45mm，所述第四透镜的靠近像方的曲面的曲率半径为37.06～40.96mm；
所述第五透镜的靠近物方的曲面的曲率半径为：37.06～40.96mm，所述第五透镜的靠近像方的曲面的曲率半径为8.42～9.30mm；
所述第六透镜的靠近物方的曲面的曲率半径为：-48.67～-44.03mm，所述第六透镜的靠近像方的曲面的曲率半径为-14.55～-13.17mm。
进一步，所述第四透镜的厚度为1.09～1.21mm，所述第五透镜的厚度为1.24～1.37mm，所述第六透镜的厚度为2.14～2.36mm；
所述第五透镜与第六透镜之间的间隙为19.19～21.21mm，所述第六透镜与成像面之间的距离为16.45～18.19mm。
进一步，所述第四透镜、第五透镜和第六透镜中，至少一个透镜的折射率大于1.8。
本发明的有益效果是：本发明的长工作距离的高倍率双侧远心镜头，依次包括具有正光焦度的前透镜组、光阑以及具有负光焦度的后透镜组，且前透镜组的后焦点和后透镜组的前焦点重合，可以实现长工作距离、高远心度和低畸变。
附图说明
图1是本发明的长工作距离的高倍率双侧远心镜头的结构示意图；
图2是本发明具体实施例中的场曲示意图；
图3是本发明具体实施例中的畸变示意图；
图4是本发明具体实施例中不同像高对应的光线像差图。
具体实施方式
参照图1，本发明提供了一种长工作距离的高倍率双侧远心镜头，包括光阑100、具有正光焦度的前透镜组L1以及具有负光焦度的后透镜组L2，所述前透镜组L1、光阑100和后透镜组L2沿光线入射方向依次设置，且所述前透镜组L1的后焦点和所述后透镜组L2的前焦点重合。
本方案中，前透镜组L1的后焦点和后透镜组L2的前焦点重合，形成一个开普勒望远镜结构形式，使得物方主光线和像方主光线均平行于光轴，形成双远心光路。另外，具有正光焦度的前透镜组L1和具有负光焦度的后透镜组L2沿光阑100两侧设置，可以消除畸变。
进一步作为优选的实施方式，所述前透镜组L1从物方到像方依次包括：具有正光焦度的第一透镜G1、具有正光焦度的第二透镜G2和具有负光焦度的第三透镜G3，所述第二透镜G2和第三透镜G3组成胶合透镜。
进一步作为优选的实施方式，所述第一透镜G1的靠近物方的曲面的曲率半径为46.69～51.16mm；所述第一透镜G1的靠近像方的曲面的曲率半径为：-56.56～-51.18mm；
所述第二透镜G2的靠近物方的曲面的曲率半径为：30.87～34.11mm，所述第二透镜G2的靠近像方的曲面的曲率半径为-42.17～-38.15mm；
所述第三透镜G3的靠近物方的曲面的曲率半径为：-42.17～-38.15mm；所述第三透镜G3的靠近像方的曲面的曲率半径为38.94～43.04mm。
进一步作为优选的实施方式，所述第一透镜G1的厚度为4.09～4.52mm，所述第二透镜G2的厚度为4.51～4.99mm，所述第三透镜G3的厚度为2.14～2.36mm；
所述第一透镜G1与第二透镜G2之间的间隙为0.19～0.21mm，所述第三透镜G3与光阑100之间的距离为49.00～54.16mm。
进一步作为优选的实施方式，所述第一透镜G1、第二透镜G2和第三透镜G3中，至少一个透镜的色散系数大于80。
优选的，本实施例中，第一透镜G1的靠近物方的曲面的曲率半径为优选为49.15mm，第一透镜G1的靠近像方的曲面的曲率半径优选为-53.87mm，第一透镜G1的厚度为4.30mm，对应的，第一透镜G1的有效焦距为39.21mm。
第二透镜G2的靠近物方的曲面的曲率半径为优选为32.49mm，第二透镜G2的靠近像方的曲面的曲率半径优选为-40.16mm，第二透镜G2的厚度为4.75mm，对应的，第二透镜G2的有效焦距为41.493mm。
第三透镜G3的靠近物方的曲面的曲率半径为优选为21.38mm，第三透镜G3的靠近像方的曲面的曲率半径优选为39.01mm，第三透镜G3的厚度为2.25mm，对应的，第三透镜G3的有效焦距为-24.861mm。
相应的，第二透镜G2和第三透镜G3组成的胶合透镜的有效焦距为-71.408毫米。
本实施例中，所述第一透镜G1与第二透镜G2之间的间隙优选为0.2mm，所述第三透镜G3与光阑100之间的距离优选为51.58mm。
进一步作为优选的实施方式，所述后透镜组L2从物方到像方依次包括：具有正光焦度的第四透镜G4、具有负光焦度的第五透镜和具有正光焦度的第六透镜G6，所述第四透镜G4和第五透镜G5组成胶合透镜。
进一步作为优选的实施方式，所述第四透镜G4的靠近物方的曲面的曲率半径为：20.31～22.45mm，本实施例优选为21.38mm；所述第四透镜G4的靠近像方的曲面的曲率半径为37.06～40.96mm，本实施例优选为39.01mm；
所述第五透镜G5的靠近物方的曲面的曲率半径为：37.06～40.96mm，本实施例优选为39.01mm；所述第五透镜G5的靠近像方的曲面的曲率半径为8.42～9.30mm，本实施例优选为8.86mm；
所述第六透镜G6的靠近物方的曲面的曲率半径为：-48.67～-44.03mm，本实施例优选为-46.35mm；所述第六透镜G6的靠近像方的曲面的曲率半径为-14.55～-13.17mm，本实施例优选为-13.86mm。
进一步作为优选的实施方式，所述第四透镜G4的厚度为1.09～1.21mm，所述第五透镜G5的厚度为1.24～1.37mm，所述第六透镜G6的厚度为2.14～2.36mm；
所述第五透镜G5与第六透镜G6之间的间隙为19.19～21.21mm，所述第六透镜G6与成像面200之间的距离为16.45～18.19mm。
进一步作为优选的实施方式，所述第四透镜G4、第五透镜G5和第六透镜G6中，至少一个透镜的折射率大于1.8。
优选的，本实施例中，第四透镜G4的靠近物方的曲面的曲率半径为优选为21.38mm，第四透镜G4的靠近像方的曲面的曲率半径优选为39.01mm，第四透镜G4的厚度为1.15mm，对应的，第四透镜G4的有效焦距为54.308mm。
第五透镜G5的靠近物方的曲面的曲率半径为优选为39.01mm，第五透镜G5的靠近像方的曲面的曲率半径优选为8.86mm，第五透镜G5的厚度为1.30mm，对应的，第五透镜G5的有效焦距为-16.811mm。
第六透镜G6的靠近物方的曲面的曲率半径为优选为-46.35mm，第六透镜G6的靠近像方的曲面的曲率半径优选为-13.86mm，第六透镜G6的厚度为2.25mm，对应的，第六透镜G6的有效焦距为39.664mm。
相应的，第二透镜G2和第三透镜G3组成的胶合透镜的有效焦距为-25.951毫米。
本实施例中，所述第五透镜G5与第六透镜G6之间的间隙优选为20.2mm，所述第六透镜G6与成像面200之间的距离为17.32mm。
本实施例的镜头结构对应的场曲示意图如图2所示，图2中，横坐标表示场曲大小，单位为mm，纵坐标表示像高。本镜头结构对应的畸变示意图如图3所示，图3中，横坐标表示畸变大小，单位为百分比，纵坐标表示像高。本镜头结构在不同像高情况对应的光线像差图如图4所示，其中，横坐标表示归一化的入瞳坐标，纵坐标表示像差大小，图4中共有6组光线像差图组合，其中每组组合中，左图为子午像差，右图为弧矢像差，图中IMA表示不同的像高值。由图2～图4可以看出，本镜头结构像差校正良好，畸变低，可以实现较好的成像效果。
本实施例中，透镜之间的间隙，是指两个透镜的相邻两曲面在光轴上的距离。透镜与光阑之间的距离，是指透镜的曲面与光阑在光轴上的最短距离，即透镜中靠近光阑的那个曲面与光阑在光轴上的距离。
本实施例中，各个透镜的厚度与透镜曲面的曲率和厚度有关，还与各透镜的距离有关，在不同的镜片曲率和厚度下，具有不同焦距。本实施例通过限定第一透镜G1～第六透镜G6之间的曲率半径、厚度，以及各个部件之间的距离，可以实现工作长距离，而且镜头尺寸小，为安装其它工装夹具和光源等提供了额外的空间，而且还具有足够的数值孔径，可充分利用高分辨率的相机，使本镜头完美匹配通用的测量系统。另外，本镜头还可以提供高远心度和低畸变，满足使用需求。
总的来说，本发明的前透镜组L1和后透镜组L2组成对称结构，可以消除镜头的畸变，满足本镜头低畸变的要求。另外，采用本发明的透镜结构以及参数限定，可以在保证长工作距离的前提下，保证本发明的低畸变。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。