一种定焦线扫镜头的制作方法

本发明属于镜头的技术领域，具体涉及一种定焦线扫镜头。

背景技术：

随着中国制造2025战略的开展，工业自动化快速发展，机器视觉已经广泛应用于生产制造、质量检测、物流、医学、科学研究等领域，对目标件进行测量、判断和检测缺陷等，来减小或者是消除人为操作时的误判，提高测量精度和稳定性。而镜头作为机器视觉的“眼睛”占据着重要地位，在电子产品制造如液晶屏缺陷检测、手机触摸屏线路等应用场景中，对线扫镜头的要求越来越高。

其中，中国专利文献公开了一种线阵镜头(公开号：cn207216112u，包括：沿光轴从物侧至像侧依次排列的前透镜组，光阑以及后透镜组；所述前透镜组由沿光轴从物侧至像侧依次排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜组成；所述后透镜组由沿光轴从物侧至像侧依次排列的第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜、第十二透镜、第十三透镜和第十四透镜组成；所述第四透镜和所述第五透镜构成胶合镜片组；所述后透镜组中至少包括两个胶合镜片组。上述的方案在一定程度上能减少色差，但是这种方案至少还存在以下缺陷：第一，结构复杂；第二，光学畸变大、分辨率低、靶面小。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种定焦线扫镜头，采用线扫镜头及整组对焦方式，能满足高分辨率、大靶面、低畸变的应用需求，其像素值可以达到12k像素，满足高端产品需求，同时其通光孔径也可灵活调节。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种定焦线扫镜头，包括机械系统及安装于所述机械系统内部的光学系统，所述光学系统由物方到像方依次包括具有正光焦度及弯月结构的第一透镜g1、具有正光焦度及弯月结构的第二透镜g2；具有正光焦度及弯月结构的第三透镜g3、具有正光焦度及弯月结构的第四透镜g4、具有负光焦度及弯月结构的第五透镜g5、具有负光焦度及双凹结构的第六透镜g6、具有正光焦度及双凸结构的第七透镜g7、具有正光焦度及弯月结构的第八透镜g8、具有正光焦度及弯月结构的第九透镜g9、以及具有正光焦度及弯月结构的第十透镜g10，所述第四透镜g4与所述第五透镜g5组合形成第一胶合透镜组u1，所述第六透镜g6与所述第七透镜g7组合形成第二胶合透镜组u2，所述第一胶合透镜组u1和所述第二胶合透镜组u2均具有负光焦度，所述光学系统的焦距为f，它与所述第一胶合透镜组u1的焦距fu1及所述第二胶合透镜组u2的焦距fu2，同时满足关系式：0.4<|fu1/f|<0.8；0.4<|fu2/f|<0.8。

作为本发明所述的一种定焦线扫镜头的一种改进，所述第一透镜g1、所述第二透镜g2、所述第三透镜g3、所述第四透镜g4、所述第五透镜g5、所述第六透镜g6、所述第七透镜g7、所述第八透镜g8、所述第九透镜g9及所述第十透镜g10均为球面镜。

作为本发明所述的一种定焦线扫镜头的一种改进，所述第一透镜g1的前表面顶点到所述第八透镜g8的后表面顶点的距离为l，它与所述光学系统的焦距f满足关系式：0.6＜|l/f|＜1.1。

作为本发明所述的一种定焦线扫镜头的一种改进，所述光学系统的光学后截距为bfl，它与所述光学系统的焦距f满足关系式：0.5＜|bfl/f|＜1.0。

作为本发明所述的一种定焦线扫镜头的一种改进，所述光学系统的半像高为y’，它与所述光学系统的焦距f满足关系式：0.2＜|y’/f|＜0.4。

作为本发明所述的一种定焦线扫镜头的一种改进，所述第一透镜g1的折射率为n1，所述第二透镜g2的折射率为n2，同时满足关系式：1.45＜n1＜1.6；1.45＜n2＜1.6。

作为本发明所述的一种定焦线扫镜头的一种改进，所述第三透镜g3的折射率为n3，所述第八透镜g8的折射率为n8，均满足关系式：1.75＜n3＜1.95；1.75＜n8＜1.95。

作为本发明所述的一种定焦线扫镜头的一种改进，所述第九透镜g9的折射率为n9，所述第十透镜g10的折射率为n10，均满足关系式：1.45＜n9＜1.6；1.45＜n10＜1.6。

作为本发明所述的一种定焦线扫镜头的一种改进，所述第四透镜g4的焦距为fg4，所述第五透镜g5的焦距为fg5，所述第四透镜g4的焦距fg4与所述第一胶合透镜组u1的焦距fu1满足关系式：1.5＜|fg4/fu1|＜2.0；所述第五透镜g5的焦距fg5与所述第一胶合透镜组u1的焦距fu1满足关系式：0.4＜|fg5/fu1|＜0.7。

作为本发明所述的一种定焦线扫镜头的一种改进，所述第六透镜g6的焦距为fg6，所述第七透镜g7的焦距为fg7，所述第六透镜g6的焦距fg6与所述第二胶合透镜组u2的焦距fu2满足关系式：0.3＜|fg6/fu2|＜0.6；所述第七透镜g7的焦距fg7与所述第二胶合透镜组u2的焦距fu2满足关系式：0.6＜|fg7/fu2|＜1.0。

本发明的有益效果在于，本发明包括机械系统及安装于所述机械系统内部的光学系统，所述光学系统由物方到像方依次包括具有正光焦度及弯月结构的第一透镜g1、具有正光焦度及弯月结构的第二透镜g2；具有正光焦度及弯月结构的第三透镜g3、具有正光焦度及弯月结构的第四透镜g4、具有负光焦度及弯月结构的第五透镜g5、具有负光焦度及双凹结构的第六透镜g6、具有正光焦度及双凸结构的第七透镜g7、具有正光焦度及弯月结构的第八透镜g8、具有正光焦度及弯月结构的第九透镜g9、以及具有正光焦度及弯月结构的第十透镜g10，所述第四透镜g4与所述第五透镜g5组合形成第一胶合透镜组u1，所述第六透镜g6与所述第七透镜g7组合形成第二胶合透镜组u2，所述第一胶合透镜组u1和所述第二胶合透镜组u2均具有负光焦度，所述光学系统的焦距为f，它与所述第一胶合透镜组u1的焦距fu1及所述第二胶合透镜组u2的焦距fu2，同时满足关系式：0.4<|fu1/f|<0.8；0.4<|fu2/f|<0.8。上述结构实现了焦距为98mm的大光圈低畸变定焦线扫镜头的光学系统，像方f数为3.2，最大靶面为其分辨率可达100lp/mm，即对应的最大成像芯片时，其像素可达到12k像素，全视场最大光学畸变低于0.025％。本发明采用线扫镜头及整组对焦方式，能满足高分辨率、大靶面、低畸变的应用需求，其像素值可以达到12k像素，满足高端产品需求，同时其通光孔径也可灵活调节。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的光路图；

图3为本发明的传递函数图；

图4为本发明的光学畸变曲线图。

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技术问题，基本达到技术效果。

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1～4所示，一种定焦线扫镜头，包括机械系统及安装于机械系统内部的光学系统，光学系统由物方到像方依次包括具有正光焦度及弯月结构的第一透镜g1、具有正光焦度及弯月结构的第二透镜g2；具有正光焦度及弯月结构的第三透镜g3、具有正光焦度及弯月结构的第四透镜g4、具有负光焦度及弯月结构的第五透镜g5、具有负光焦度及双凹结构的第六透镜g6、具有正光焦度及双凸结构的第七透镜g7、具有正光焦度及弯月结构的第八透镜g8、具有正光焦度及弯月结构的第九透镜g9、以及具有正光焦度及弯月结构的第十透镜g10，第四透镜g4与第五透镜g5组合形成第一胶合透镜组u1，第六透镜g6与第七透镜g7组合形成第二胶合透镜组u2，第一胶合透镜组u1和第二胶合透镜组u2均具有负光焦度，光学系统的焦距为f，它与第一胶合透镜组u1的焦距fu1及第二胶合透镜组u2的焦距fu2，同时满足关系式：0.4<|fu1/f|<0.8；0.4<|fu2/f|<0.8。

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及第十透镜g10均为球面镜。

优选的，第一透镜g1的前表面顶点到第八透镜g8的后表面顶点的距离为l，它与光学系统的焦距f满足关系式：0.6＜|l/f|＜1.1。

优选的，光学系统的光学后截距为bfl，它与光学系统的焦距f满足关系式：0.5＜|bfl/f|＜1.0。

优选的，光学系统的半像高为y’，它与光学系统的焦距f满足关系式：0.2＜|y’/f|＜0.4。

优选的，第一透镜g1的折射率为n1，第二透镜g2的折射率为n2，同时满足关系式：1.45＜n1＜1.6；1.45＜n2＜1.6。

优选的，第三透镜g3的折射率为n3，第八透镜g8的折射率为n8，均满足关系式：1.75＜n3＜1.95；1.75＜n8＜1.95。

优选的，第九透镜g9的折射率为n9，第十透镜g10的折射率为n10，均满足关系式：1.45＜n9＜1.6；1.45＜n10＜1.6。

优选的，第四透镜g4的焦距为fg4，第五透镜g5的焦距为fg5，第四透镜g4的焦距fg4与第一胶合透镜组u1的焦距fu1满足关系式：1.5＜|fg4/fu1|＜2.0；第五透镜g5的焦距fg5与第一胶合透镜组u1的焦距fu1满足关系式：0.4＜|fg5/fu1|＜0.7。

优选的，第六透镜g6的焦距为fg6，第七透镜g7的焦距为fg7，第六透镜g6的焦距fg6与第二胶合透镜组u2的焦距fu2满足关系式：0.3＜|fg6/fu2|＜0.6；第七透镜g7的焦距fg7与第二胶合透镜组u2的焦距fu2满足关系式：0.6＜|fg7/fu2|＜1.0。

在本实例中，光学系统数据如下：

在本实例中，光学系统的焦距f为98mm，最大光圈为f#＝3.2，第一胶合透镜组u1的焦距fu1＝-51.57mm，第二胶合透镜组u2的焦距fu2＝-68.16mm，第一透镜g1的前表面顶点到第十透镜g10的后表面顶点的距离l＝75.64mm，光学后截距bfl＝74.81mm，半像高y’＝31.5mm。

各个关系式：|fu1/f|＝0.53；|fu2/f|＝0.70；|l/f|＝0.77；

|bfl/f|＝0.76；|y’/f|＝0.32

满足关系式：0.4<|fu1/f|<0.8、0.4<|fu2/f|<0.8、0.6＜|l/f|＜1.1。

0.5＜|bfl/f|＜1.0、0.2＜|y’/f|＜0.4。

图3所示为本实施例的传递函数曲线图，全视场在100lp/mm的mtf值>0.3，理论分辨精度可达5微米，实现光学系统的高分辨成像。

图4所示为本实施例的光学畸变曲线图，全视场范围内最大光学畸变低于0.025％。

通过上述结构实现了焦距为98mm的大光圈低畸变定焦线扫镜头的光学系统，像方f数为3.2，最大靶面为其分辨率可达100lp/mm，即对应的最大成像芯片时，其像素可达到12k像素，全视场最大光学畸变低于0.025％。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。