一种低畸变广角镜头的制作方法

本发明属于镜头的
技术领域：
，具体涉及一种低畸变广角镜头。
背景技术：
：在工业自动化的背景下，机器视觉系统发展迅速，广泛应用测量、判断、检测缺陷、食品包装、智能物流、医学诊断等众多领域。而镜头作为机器视觉系统的核心，其成像的质量是机器视觉系统成败的关键因素。其中，广角镜头视角大，视野宽阔，可用于检查高密度印刷电路板的封装状态、确认大尺寸金属板上的纹丝等表面状态、检测片状薄膜的微细损伤和检查液晶显示屏的像素缺失等用途。随着技术发展，对广角镜头的畸变、分辨率等要求更加严格，国内现有的广角机器视觉镜头普遍存在像素低、畸变大、视场角小等不同种类或不同程度的不足，因此对于畸变广角镜头的研发就更为迫切。技术实现要素：本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种低畸变广角镜头，具有畸变低的特点，全视场光学畸变低于0.7％，能有效减少图像的失真程度；并采用浮动对焦方式，物面的距离宽，能够满足物面距离光学系统100mm以上的物体的成像要求和不同的应用需求，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：一种低畸变广角镜头，该镜头的光学系统包括沿光轴从物面到像面s5依次排列的前透镜组s1、中透镜组s2、光阑s4和调焦组s3；所述前透镜组s1包括沿光轴从物面到像面s5依次排列的具有正光焦度及弯月结构的第一透镜g1、具有负光焦度及弯月结构的第二透镜g2和具有负光焦度及弯月结构的第三透镜g3；所述中透镜组s2包括沿光轴从物面到像面s5依次排列的具有负光焦度及双凹结构的第四透镜g4、具有正光焦度及双凸结构的第五透镜g5、具有负光焦度及弯月结构的第六透镜g6和具有正光焦度及弯月结构的第七透镜g7；所述调焦组s3包括沿光轴从物面到像面s5依次排列的具有正光焦度及双凸结构的第八透镜g8、具有负光焦度及弯月结构的第九透镜g9、具有负光焦度及双凹结构的第十透镜g10、具有正光焦度及双凸结构的第十一透镜g11、具有正光焦度及双凸结构的第十二透镜g12和具有负光焦度及弯月结构的第十三透镜g13；所述光学系统的焦距为f，所述前透镜组s1的焦距为f1，所述中透镜组s2的焦距为f2，所述调焦组s3的焦距为f3，分别满足关系式：0.70<|f1/f|<1.60，1.8<|f2/f|<4.0，2.0<|f3/f|<5.0。作为本发明所述的一种低畸变广角镜头的一种改进，所述光阑s4到像面s5的距离为d，所述d与所述f的比值满足关系式：|d/f|＜4.0。作为本发明所述的一种低畸变广角镜头的一种改进，所述光学系统的半像高为y′，所述y′与所述f的比值满足关系式：|y′/f|＜1.3。作为本发明所述的一种低畸变广角镜头的一种改进，所述第一透镜g1的折射率n1满足关系式：1.7<n1<2.0，所述第二透镜g2的折射率n2满足关系式：1.7<n2<2.0，所述第三透镜g3的折射率n3满足关系式：1.7<n3<2.0。作为本发明所述的一种低畸变广角镜头的一种改进，所述第四透镜g4与所述第五透镜g5组成第一胶合透镜u1，所述第一胶合透镜u1的焦距为fu1，所述fu1与所述f2的比值满足关系式：1.5＜|fu1/f2|＜3.0。作为本发明所述的一种低畸变广角镜头的一种改进，所述第六透镜g6与所述第七透镜g7组成第二胶合透镜u2，所述第二胶合透镜u2的焦距为fu2，所述fu2与所述f2的比值满足关系式：1.5＜|fu2/f2|＜3.0。作为本发明所述的一种低畸变广角镜头的一种改进，所述第八透镜g8和所述第九透镜g9组成第三胶合透镜u3，所述第三胶合透镜u3的焦距为fu3，所述fu3与所述f3的比值满足关系式：0.5＜|fu3/f3|＜1.0。作为本发明所述的一种低畸变广角镜头的一种改进，所述第十透镜g10的折射率n10和所述第十三透镜g13的折射率n13同时满足关系式：1.75<n10<2.1，1.75<n13<2.1。作为本发明所述的一种低畸变广角镜头的一种改进，所述第十一透镜g11的折射率n11和所述第十二透镜g12的折射率n12同时满足关系式：1.5<n11<1.8，1.5<n12<1.8。作为本发明所述的一种低畸变广角镜头的一种改进，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、所述第十透镜g10、所述第十一透镜g11、所述第十二透镜g12和所述第十三透镜g13均为球面镜。本发明的有益效果在于，镜头的光学系统包括沿光轴从物面到像面s5依次排列的前透镜组s1、中透镜组s2、光阑s4和调焦组s3，前透镜组s1的焦距f1、中透镜组s2的焦距f2、调焦组s3的焦距f3分别与光学系统的焦距f满足关系式：0.70<|f1/f|<1.60，1.8<|f2/f|<4.0，2.0<|f3/f|<5.0，上述的光学结构能够实现机器视觉镜头的低畸变的技术效果，光学系统全视场的光学畸变低于0.7％；并且，上述的光学结构使得光学系统的工作距离宽，采用浮动对焦方式，从100mm～∞均可达到相应的成像要求，能满足不同场景的应用需求；上述的光学结构中前透镜组s1的第一透镜g1、第二透镜g2和第三透镜g3均为弯月结构，采用正-负-负的光焦度分配模式能有效地减小主光线在第一透镜g1、第二透镜g2和第三透镜g3的各光学面上的入射角度，有利于校正轴外像差，减小畸变；光阑s4位于中透镜组s2和调焦组s3之间，且光阑s4前后都留有足够的空气间隔，使光学系统的通光孔径可灵活调节。附图说明图1为本发明的结构示意图。图2为本发明的光学畸变曲线图。其中，g1-第一透镜，g2-第二透镜，g3-第三透镜，g4-第四透镜，g5-第五透镜，g6-第六透镜，g7-第七透镜，g8-第八透镜，g9-第九透镜，g10-第十透镜，g11-第十一透镜，g12-第十二透镜，g13-第十三透镜，u1-第一胶合透镜，u2-第二胶合透镜，u3-第三胶合透镜，s1-前透镜组，s2-中透镜组，s3-调焦组，s4-光阑，s5-像面。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，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所示，一种低畸变广角镜头，该镜头的光学系统包括沿光轴从物面到像面s5依次排列的前透镜组s1、中透镜组s2、光阑s4和调焦组s3；所述前透镜组s1包括沿光轴从物面到像面s5依次排列的具有正光焦度及弯月结构的第一透镜g1、具有负光焦度及弯月结构的第二透镜g2和具有负光焦度及弯月结构的第三透镜g3，正-负-负的光焦度分配模式有效地减小主光线在第一透镜g1、第二透镜g2和第三透镜g3的各光学面上的入射角度，有利于校正轴外像差，减小畸变；所述中透镜组s2包括沿光轴从物面到像面s5依次排列的具有负光焦度及双凹结构的第四透镜g4、具有正光焦度及双凸结构的第五透镜g5、具有负光焦度及弯月结构的第六透镜g6和具有正光焦度及弯月结构的第七透镜g7；所述调焦组s3包括沿光轴从物面到像面s5依次排列的具有正光焦度及双凸结构的第八透镜g8、具有负光焦度及弯月结构的第九透镜g9、具有负光焦度及双凹结构的第十透镜g10、具有正光焦度及双凸结构的第十一透镜g11、具有正光焦度及双凸结构的第十二透镜g12和具有负光焦度及弯月结构的第十三透镜g13；所述光学系统的焦距为f，所述前透镜组s1的焦距为f1，所述中透镜组s2的焦距为f2，所述调焦组s3的焦距为f3，分别满足关系式：0.70<|f1/f|<1.60，1.8<|f2/f|<4.0，2.0<|f3/f|<5.0，上述的关系式使得光学系统实现了低畸变的技术效果，并且，沿光轴从物面到像面s5的方向，前透镜组s1的焦距、中透镜组s2的焦距和调焦组s3的焦距依次增大，使得光学系统从100mm～∞均可达到相应的成像要求。优选地，为了使光学系统的通光孔径可灵活调节，所述光阑s4到像面s5的距离为d，所述d与所述f的比值满足关系式：|d/f|＜4.0。优选地，为了更好地调节光学系统的成像范围，所述光学系统的半像高为y′，所述y′与所述f的比值满足关系式：|y′/f|＜1.3。优选地，为了改善光线入射透镜后的折射效果，所述第一透镜g1的折射率n1满足关系式：1.7<n1<2.0，所述第二透镜g2的折射率n2满足关系式：1.7<n2<2.0，所述第三透镜g3的折射率n3满足关系式：1.7<n3<2.0。优选地，所述第四透镜g4与所述第五透镜g5组成第一胶合透镜u1，所述第一胶合透镜u1的焦距为fu1，所述fu1与所述f2的比值满足关系式：1.5＜|fu1/f2|＜3.0。优选地，所述第六透镜g6与所述第七透镜g7组成第二胶合透镜u2，所述第二胶合透镜u2的焦距为fu2，所述fu2与所述f2的比值满足关系式：1.5＜|fu2/f2|＜3.0。优选地，所述第八透镜g8和所述第九透镜g9组成第三胶合透镜u3，所述第三胶合透镜u3的焦距为fu3，所述fu3与所述f3的比值满足关系式：0.5＜|fu3/f3|＜1.0。优选地，所述第十透镜g10的折射率n10和所述第十三透镜g13的折射率n13同时满足关系式：1.75<n10<2.1，1.75<n13<2.1。优选地，所述第十一透镜g11的折射率n11和所述第十二透镜g12的折射率n12同时满足关系式：1.5<n11<1.8，1.5<n12<1.8。优选地，为了方便透镜的制造，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、所述第十透镜g10、所述第十一透镜g11、所述第十二透镜g12和所述第十三透镜g13均为球面镜。具体光学系统数据如下：表面半径(mm)厚度(mm)折射率g1前表面29.96.61.9g1后表面58.40.1g2前表面20.71.21.9g2后表面10.85.9g3前表面166.71.01.9g3后表面10.54.3u1前表面-47.8215.61.8u1胶合面10.010.01.8u1后表面-21.06.3u2前表面18.41.01.8u2胶合面7.72.61.8u2后表面38.41.9光阑∞2.4u3前表面47.82.11.6u3胶合面-7.10.81.8u3后表面-11.21.9g10前表面-9.60.82.0g10后表面30.50.7g11前表面17.35.11.5g11后表面-9.70.1g12前表面52.03.81.7g12后表面-14.51.2g13前表面-9.50.92.0g13后表面-16.112.4像面∞实施例中光学系统的焦距f为8.5mm，最大光圈为f#＝2.4，前透镜组s1的焦距f1＝-10.11mm，中透镜组s2的焦距f2＝17.20mm，调焦组s3的焦距f3＝23.06mm，第一胶合透镜u1的焦距fu1＝32.10mm，第二胶合透镜u2的焦距fu2＝36.35mm，第三胶合透镜u3的焦距fu3＝19.01mm，光阑s4到像面s5的距离d＝32.68mm，半像高y’＝8.8mm。各个关系式：|f1/f|＝1.19；|f2/f|＝2.02；|f3/f|＝2.71；|d/f|＝3.85；|y’/f|＝1.03；|fu1/f2|＝1.87；|fu2/f2|＝2.11；|fu3/f3|＝0.82。满足关系式：0.70<|f1/f|<1.60；1.8<|f2/f|<4.0；2.0<|f3/f|<5.0；|d/f|＜4.0；|y’/f|＜1.3；1.5＜|fu1/f2|、|fu2/f2|＜3.0；0.5＜|fu3/f3|＜1.0。图2所示为光学畸变曲线图，全视场范围内最大光学畸变低于1.0％，并且，全视场的光学畸变平均低于0.7％。上述光学结构能够满足100mm～∞的成像要求，能满足不同场景的应用需求，同时其通光孔径也可灵活调节。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。当前第1页12