一种变倍镜头及光学设备的制作方法

本发明涉及光学镜头技术领域，特别涉及一种变倍镜头及光学设备。

背景技术：

制造业正迎来工业4.0时代，人工智能、大数据的成果正在制造业逐步应用。如今，机器视觉大规模应用于电子、制药、包装、印刷等领域，甚至开始在自动化控制、智能交通、无人驾驶、智能识别等领域大放异彩。用机器视觉技术取代人工，可以提高生产效率、从而进一步保障产品质量。因此，配备了高精度镜头、并能够自动识别和检测图像的光学成像镜头要求变得极高。

目前现有类似功能的镜头主要是为匹配以往模拟相机而进行设计，物方分辨率低，像面支持的靶面小，视野也小，变倍比基本上为6.5x。

技术实现要素：

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种视野广且物方分辨率高的变倍镜头。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一方面，本发明提供了一种变倍镜头，包括：从物体侧依次排列的前置物镜与变焦组件，其中：

所述前置物镜为固定焦距的正光焦度透镜组，所述前置物镜的像方为无焦设计，且满足0.8<f1/d0<1.2，其中，f1为前置物镜的焦距，d0为物面到前置物镜第一个面顶点的距离；

所述变焦组件为变焦比大于4：1的物方无焦变焦组件，所述变焦组件包括具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、具有正光焦度的第三透镜组以及具有正光焦度或者负光焦度的第四透镜组；其中：

所述第一透镜组和第四透镜组为固定位置，所述第二透镜组和第三透镜组为移动组，并满足以下条件：

4≤f2t/f2w≤15；

0.8≤f21/f2w≤1.6；

0.1≤f223w/f2w≤0.4；

-0.25≤f223t/f2t≤-0.06；

f2w与f2t分别指变焦组件最小和最大的焦距，f21指变焦组件中第一透镜组的焦距，f223w与f223t分别指所述变焦组件最小和最大的焦距时对应第二透镜组、第三透镜组的组合焦距。

在一些较佳的实施例中，所述第一透镜组中至少具有一片由g线和f线满足以下条件的反常色散材料构成的正透镜：0.012<δpgf1<0.100。

在一些较佳的实施例中，所述第二透镜组中至少具有一片由g线和f线满足以下条件的反常色散材料构成的正透镜：0.012<δpgf2<0.100。

在一些较佳的实施例中，所述第四透镜组中至少具有一片由g线和f线满足以下条件的反常色散材料构成的透镜：0.012<δpgf4<0.100。

在一些较佳的实施例中，所述前置物镜与所述变焦组件之间还包括分光组件，所述分光组件用于外接同轴照明光源或者其它功能模块。

在一些较佳的实施例中，所述其它功能模块为同轴影像观测组件或投影组件。

在一些较佳的实施例中，在所述变焦组件的后侧还包括后置镜组，所述后置镜组用于调整光学放大倍率或光学总长。

另一方面，本发明还提供了一种光学设备，包括搭载有上述变倍镜头的光学设备。

本发明采用上述技术方案的优点是：

本发明提供的变倍镜头，包括从物体侧依次排列的前置物镜与变焦组件，所述前置物镜为固定焦距的正光焦度透镜组，所述前置物镜的像方为无焦设计，且满足0.8<f1/d0<1.2，其中，f1为前置物镜的焦距，d0为物面到前置物镜第一个面顶点的距离，所述变焦组件为变焦比大于4：1的物方无焦变焦组件，所述变焦组件包括具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、具有正光焦度的第三透镜组以及具有正光焦度或者负光焦度的第四透镜组，并对所述第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组的焦距进行参数限定，本发明提供的变倍镜头，采用上述光学结构及参数设定，能够在同等倍率下增大视野且可提升物方分辨率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的变倍镜头的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的变倍镜头从低倍到高倍变化时各透镜的移动轨迹图。

图3(a)为本发明实施例提供的倍率为0.7x的场曲数据图。

图3(b)为本发明实施例提供的倍率为0.7x的畸变数据图。

图3(c)为本发明实施例提供的倍率为0.7x的球差数据图。

图4(a)为本发明实施例提供的倍率为3x的场曲数据图。

图4(b)为本发明实施例提供的倍率为3x的畸变数据图。

图4(c)为本发明实施例提供的倍率为3x的球差数据图。

图5(a)为本发明实施例提供的倍率为5x的场曲示意图。

图5(b)为本发明实施例提供的倍率为5x的畸变示意图。

图5(c)为本发明实施例提供的倍率为5x的球差示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，为本发明实施例提供的一种变倍镜头的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下。

本发明提供的变倍镜头100，包括从物体侧依次排列的前置物镜110与变焦组件120。

所述前置物镜110为固定焦距的正光焦度透镜组，所述前置物镜的像方为无焦设计，且满足0.8<f1/d0<1.2，其中，f1为前置物镜的焦距，d0为物面到前置物镜第一个面顶点的距离。

可以理解，本发明提供的前置物镜110，可以由像方无焦的多种规格的物镜替代，且物镜满足固定焦距的正光焦度透镜组即可，而对具体的正光焦度透镜组结构并不限定。

所述变焦组件120为变焦比大于4：1的物方无焦变焦组件，所述变焦组件120包括具有正光焦度的第一透镜组121、具有负光焦度的第二透镜组122、具有正光焦度的第三透镜组123以及具有正光焦度或者负光焦度的第四透镜组124；其中：

所述第一透镜组121和第四透镜组124为固定位置，所述第二透镜组122和第三透镜组123为移动组，并满足以下条件：

4≤f2t/f2w≤15；

0.8≤f21/f2w≤1.6；

0.1≤f223w/f2w≤0.4；

-0.25≤f223t/f2t≤-0.06；

f2w与f2t分别指所述变焦组件120最小和最大的焦距，f21指所述变焦组件120中第一透镜组121的焦距，f223w与f223t分别指所述变焦组件120最小和最大的焦距时对应第二透镜组122、第三透镜组123的组合焦距。

请参阅图2，为本发明实施例提供的变倍镜头从低倍到高倍变化时各透镜的移动轨迹图，可以理解，由于第二透镜组122和第三透镜组123为移动组，通过移动第二透镜组122和第三透镜组123实现变倍镜头从低倍到高倍的变化。

可以理解，本发明实施例提供的第一透镜组121、第二透镜组122、第三透镜组123及第四透镜组124包括的透镜数量以及结构并没有特别要求，现有技术中采用的透镜组结构均可适用本发明。

在一些较佳的实施例中，所述第一透镜组121中至少具有一片由g线和f线满足以下条件的反常色散材料构成的正透镜：0.012<δpgf1<0.100，从而能够更好地校正光路长焦部分的色差。

在一些较佳的实施例中，所述第二透镜组中至少具有一片由g线和f线满足以下条件的反常色散材料构成的正透镜：0.012<δpgf2<0.100，从而能够更好地校正光路中间焦距的色差及平衡整个光路的色差。

在一些较佳的实施例中，所述第四透镜组中至少具有一片由g线和f线满足以下条件的反常色散材料构成的透镜：0.012<δpgf4<0.100，从而能够更好地校正光路的色差。

在一些较佳的实施例中，所述前置物镜110与所述变焦组件120之间还包括分光组件(图未示)，所述分光组件用于外接同轴照明光源或者其它功能模块。

在一些较佳的实施例中，所述其它功能模块为同轴影像观测组件或投影组件。

进一步地，所述同轴影像观测组件为一套与分光组件及前置物镜组成的影像采集系统，一般用于采集更大视野的影像，便于主镜头测量对象的定位。

进一步地，所述投影组件可以为一套与分光组件及前置物镜组成的投影模块，可以将特定的图案通过投影到主镜头的工作物面，辅助主镜头对特定对象的对焦，比如透明玻璃表面。

在一些较佳的实施例中，在所述变焦组件120的后侧还包括后置镜组(图未示)，所述后置镜组用于调整光学放大倍率或光学总长。

可以理解，在实际中上述变倍镜头并不限定于上述结构，可根据实际需要以此变倍镜头为基础进行优化改动等都应在保护范围以内。

请参阅图3(a)、图3(b)及图3(c)分别为本发明实施例提供的倍率为0.7x的场曲(场曲/mm)、畸变(畸变/％)及球差(球差/mm)数据图。

请参阅图4(a)、图4(b)及图4(c)分别为本发明实施例提供的倍率为3x的场曲(场曲/mm)、畸变(畸变/％)及球差(球差/mm)数据图。

请参阅图5(a)、图5(b)图5(c)及为本发明实施例提供的倍率为5x的场曲(场曲/mm)、畸变(畸变/％)及球差(球差/mm)数据图。

通过上述附图，可以看出本发明实施例提供的变倍镜头品质优良，畸变小。

本发明提供的变倍镜头，包括从物体侧依次排列的前置物镜与变焦组件，所述前置物镜为固定焦距的正光焦度透镜组，所述前置物镜的像方为无焦设计，且满足0.8<f1/d0<1.2，其中，f1为前置物镜的焦距，d0为物面到前置物镜第一个面顶点的距离，所述变焦组件为变焦比大于4：1的物方无焦变焦组件，所述变焦组件包括具有正光焦度的第一透镜组、具有负光焦度的第二透镜组、具有正光焦度的第三透镜组以及具有正光焦度或者负光焦度的第四透镜组，并对所述第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组的焦距进行参数限定，本发明提供的变倍镜头，采用上述光学结构及参数设定，能够在同等倍率下增大视野且可提升物方分辨率。

当然本发明的变倍镜头还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。