f25mm高分辨率低畸变半组移动工业镜头的制作方法

1.本发明涉及一种f25mm高分辨率低畸变半组移动工业镜头。


背景技术：

2.随着工业自动化的发展，高分辨率的镜头能很好的满足不同应用场景的需求，在工业检测的应用场景下，能更好的进行工业检测。另外随着芯片行业的发展，工业检测会有更高的要求，未来高性能、小型化、低畸变同时降低成本是未来镜头行业的发展趋势。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术的不足，本发明提供一种f25mm高分辨率低畸变半组移动工业镜头, 其可实现150mm短物距且具有低畸变。
4.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种f25mm高分辨率低畸变半组移动工业镜头，所述镜头的光学系统由沿光轴由左至右侧依次设置的前镜片组、光阑和后镜片组组成；所述前镜片组由依次设置的正弯月透镜a、正弯月透镜b、正弯月透镜c组成，正弯月透镜b、正弯月透镜c密接构成第一胶合组；所述后镜片组由依次设置的双凹透镜a、双凸透镜a、双凸透镜b、双凸透镜c、双凹透镜b组成，双凹透镜a、双凸透镜a密接构成第二胶合组，双凸透镜c、双凹透镜b密接构成第三胶合组。
5.进一步的，所述正弯月透镜a与第一胶合组之间的空气间隔为0.1mm，前镜片组与光阑c之间的空气间隔为2.63 mm，光阑c与后镜片组b之间的空气间隔为4.7mm，第二胶合组与双凸透镜b之间的空气间隔为0.1mm，双凸透镜b与第三胶合组之间的空气间隔变化量为0.73mm-12.69mm，第三胶合组与成像面之间的空气间隔为9.5mm。
6.进一步的，所述正弯月透镜a物侧面、像侧面的曲率半径分别为18.2 mm、33.5 mm，所述正弯月透镜b物侧面、像侧面的曲率半径分别为12.89 mm、66.76 mm，所述正弯月透镜c物侧面、像侧面的曲率半径分别为66.73 mm、7.45 mm，所述双凹透镜a物侧面、像侧面的曲率半径分别为-6.39mm、28.31mm，所述双凸透镜a物侧面、像侧面的曲率半径分别为28.31mm、-8.9mm，所述双凸透镜b物侧面、像侧面的曲率半径分别为349.9mm、-19.5mm，所述双凸透镜c物侧面、像侧面的曲率半径分别为40.33mm、-19.23mm，所述双凹透镜b物侧面、像侧面的曲率半径分别为-19.23mm、-80.99mm。
7.进一步的，所述正弯月透镜a折射率为1.95，所述正弯月透镜b折射率为1.8，所述正弯月透镜c折射率为1.76，所述双凹透镜a折射率为1.52，所述双凸透镜a折射率为1.59，所述双凸透镜b折射率为1.59，所述双凸透镜c折射率为1.88，所述双凹透镜b折射率为1.90。
8.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：整体镜头结构小，重量轻，能很好的各类产品场景下的需求，比如物流检测、工业检测、尺寸测量等工业领域方面的应用。其结构设计如图4所示：其设计减小了整体外观尺寸，结构采用多头螺牙结构，主镜筒上限位块与聚焦环上限位槽进行控制行程，对各配合组件之间的配合公差做了严格的控制，一体化
设计，有利于提高镜头稳定性，提高镜头的核心竞争力,与现有镜头对比，能更好的提供优于1000万像素的分辨率，保证拍摄时的高清成像。
9.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
10.图1为本镜头的mtf曲线图；图2为本镜头的畸变变化曲线图；图3为本镜头的光学系统构造图；图4为本镜头的整体结构剖面图；图5为本镜头的整体结构爆炸图；图中：1-前组镜筒；2-聚焦环；3-聚焦环锥端紧定螺钉；4-聚焦转轮；5-前组镜筒沉头螺钉；6-主镜筒；7-光阑导钉；8-光阑调节环；9-连接法兰；10-连接法兰沉头螺钉；11-后压圈；12-双凹透镜b；13-双凸透镜c；14-双凸透镜b；15-双凸透镜a；16-后组镜筒压圈；17-第二隔圈；18-后组镜筒；19-双凹透镜a；20-后组镜筒导钉；21-光阑调节环锁紧钉；22-光阑；23-正弯月透镜c；24-后组镜筒锁紧钉；25-正弯月透镜b；26-第一隔圈；27-正弯月透镜a；28-前压圈。
具体实施方式
11.为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
12.如图1-5所示，一种f25mm高分辨率低畸变半组移动工业镜头，所述镜头的光学系统由沿光轴由左至右侧依次设置的前镜片组、光阑22和后镜片组组成；所述前镜片组由依次设置的正弯月透镜a27、正弯月透镜b25、正弯月透镜c23组成，正弯月透镜b、正弯月透镜c密接构成第一胶合组；所述后镜片组由依次设置的双凹透镜a19、双凸透镜a15、双凸透镜b14、双凸透镜c13、双凹透镜b12组成，双凹透镜a、双凸透镜a密接构成第二胶合组，双凸透镜c、双凹透镜b密接构成第三胶合组。
13.在本实施例中，所述正弯月透镜a与第一胶合组之间的空气间隔为0.1mm，前镜片组与光阑c之间的空气间隔为2.63 mm，光阑c与后镜片组b之间的空气间隔为4.7mm，第二胶合组与双凸透镜b之间的空气间隔为0.1mm，双凸透镜b与第三胶合组之间的空气间隔变化量为0.73mm-12.69mm，第三胶合组与成像面之间的空气间隔为9.5mm。
14.各镜片具体参数如下：
本镜头实现的技术指标如下：（焦距：f
′
=25mm；近摄距：m.o.d=150mm；畸变：≤-0.61%；相对孔径：d/f
′
=1/2.8；视场角：2ω=24.8
°
；分辨率：优于1000万像素；光路总长：∑≤29.95
±
0.1mm；适用谱线范围：400nm～700nm；镜头接口类型：c-mount。
15.在本实施例中，所述镜头的光学系统安装在镜筒内，所述镜筒包括主镜筒6，所述主镜筒内沿光线入射方向依次设置前组镜筒1和后组镜筒18，前组镜筒内依次固定有前压圈28、正弯月透镜a、第一隔圈26、正弯月透镜b和正弯月透镜c密接的第一胶合组；前压圈与前组镜筒通过螺牙进行连接；所述前组镜筒内位于第一胶合组后的后侧还设有光阑，所述光阑利用嵌入式的结构设计，把光阑嵌入前组镜筒，做出一体式设计，让整体的结构总长有所减小；后组镜筒套在前组镜筒的后侧并与前组镜筒固定连接，所述后组镜筒内沿光线入射方向依次固定有正弯月透镜a和双凸透镜a密接的第二胶合组、第二隔圈17、双凸透镜b、后组镜筒压圈16；所述主镜筒后侧固定有连接法兰9，所述连接法兰内固定有后组镜片组b中的双凸透镜c和双凹透镜b密接的第三胶合组，所述第三胶合组后侧有与连接法兰内螺纹连接固定限位第三胶合组的后压圈11；所述主镜筒上设置有与后组镜筒相配合并用于调焦的微调焦机构，主镜筒上还设置有光阑调节机构。
16.在本实施例中，所述微调焦机构包括套置于后组镜筒前部与主镜筒的前部之间的调焦转轮，所述调焦转轮的内圈与后组镜筒外圈相连接，调焦转轮的外圈与主镜筒相连接，调焦转轮的前部套置有位于主镜筒前侧的聚焦环2，所述聚焦环与调焦转轮固定连接，所述主镜筒后部设置有限位滑槽，所述后组镜筒的后部设置有与限位滑槽滑动配合的后组镜筒导钉20。
17.在本实施例中，所述前组镜筒的前端部与主镜筒之间配合形成用于安装聚焦环的环形凹部，所述聚焦环经锥端紧定螺钉3与聚焦转轮4固定连接，所述主镜筒的外部有径向螺接有用于锁定聚焦转轮的锁紧钉，所述主镜筒的前部径向螺接有用于锁定后组镜筒的锁紧钉24。
18.在本实施例中，为了实现光圈调节功能，所述光阑调节机构包括套置于主镜筒上的光阑调节环8，所述光阑调节环上径向连接有光阑导钉7，所述光阑导钉穿过主镜筒及前
组镜筒与光阑c相连接，所述后组镜筒外周设置有弧形的光阑限位槽，以便后组镜筒在滑动过程中不会与光阑c干涉，镜筒上开了一定角度的槽来控制光阑开口的大小，主镜筒外周也设置有弧形光阑限位槽，所述光阑导钉穿过主镜筒及后组镜筒的光阑限位槽与光阑c相连接；所述光阑调节环上还径向螺接有用于锁定光阑调节环的锁紧钉21。
19.在本实施例中，所述光阑c设置为手动光阑，为了减少机械整体的空间，采用嵌入式设计，将整个光阑c与前组镜筒做成一体化的设计，与前组镜筒形成一体，为了满足不同环境线下的光阑开合大小，设计了光阑转盘，以及依靠主镜筒的限位槽进行控制转动角度，同时镜头后组部分是有采用u型限位块机构，保证光学作动行程，满足机械设计要求。
20.在本实施例中，主镜筒与后组镜筒之间螺纹连接有聚焦转轮，所述聚焦转轮与主镜筒之间的螺纹方向和聚焦转轮与后组镜筒之间的螺纹方向相反，聚焦转轮的前部套置有位于主镜筒前侧的聚焦环，所述聚焦环与聚焦转轮经锥端螺钉固定连接。调焦机构采用了25头多头螺牙进行传动作用来实现半组移动调焦，这样使调焦能实现转动120
°
以内，走较长行程的作用，更顺畅、更稳定的调整镜头的工作物距成像。为了控制其调焦角度，在聚焦环上设计了槽与主镜筒上的限位块来进行配合。
21.在本实施例中，主镜筒上表面有8mm长度限位导槽，所述后组镜筒的后部设置有2颗与限位滑槽配合的导钉，将后组镜筒锁附在主镜筒的限位槽中，当旋转聚焦环时25头多头螺牙进行传动作用，带动前、后组镜筒进行水平移动，以达到半组调焦要求；为了使前组镜筒和后组镜筒能进行联动，将前组镜筒与后组镜筒通过螺纹装配后，并用3颗沉头螺钉5锁附固定。
22.在本实施例中，所述前组镜筒的安装腔室前部螺接用于与正弯月透镜a的前侧周部相抵接的前压圈，前组镜筒内位于正弯月透镜a与正弯月透镜b之间设置有第一隔圈，第一隔圈承靠于正弯月透镜b上。
23.为了实现半组移动，设计了连接法兰，通过3颗沉头螺钉与主镜筒进行固定从而也限定了主镜筒的运动，该连接法兰采用铜材质，并利用车铣复合机一次成型，有效的保证装配公差和同轴度；再利用了主镜筒的限位槽和聚焦转轮的调焦机构，采用左旋多头牙螺纹配合传动，以多头螺牙带动前组镜筒和后组镜筒，从而控制前组a和后组b的运动，这样在调焦过程中实现半组光路变化来达到像质的清晰。
24.在本实施例中，所述后组镜筒的后部腔室设置有用于与正弯月透镜a的前侧周部相抵接的环形凹部，后组镜筒内位于双凸透镜a与双凸透镜b之间设置有第二隔圈，第二隔圈承靠在双凸透镜a上，后组镜筒的后端还螺接有与双凸透镜b的后侧外周部相抵接的后组镜筒压圈；所述连接法兰内固定有后镜片组b中的双凸透镜c和双凹透镜b密接的第三胶合组，所述第三胶合组后侧有与连接法兰内固定连接限位第三胶合组的后压圈。
25.本镜头使用半组移动方式，实现150mm近摄距高分辨率聚焦，从而达到1000万像素，是由于通过计算机辅助光学设计，很好的校正镜头的像差，使镜头的mtf值在150lp/mm＞0.5（如图1），处于工业镜头一流的高分辨率成像要求。
26.本镜头在更近的物距上实现清晰成像，且畸变≤-0.2%（如图2），满足工业镜头畸变小的要求。
27.本镜头在结构设计上（如图4），镜头外形尺寸设计为φ29
×
45.4，镜头调焦采用多头螺牙结构和主镜筒限位块的机构，后端采用光阑调节机构更方便的对光阑开合的控制，
整体结构设计中为了确保镜片之间的空气距，使用了隔圈和压圈来保证，从而更好的保证镜头像质、畸变等各方面性能。
28.本镜头前组镜筒一体化的设计，带动后组镜筒进行半组移动，保证了整体光路同轴度；设计第一个隔圈保证了正弯月透镜a 和正弯月透镜b与正弯月透镜c密接的第一胶合组之间的空气间隔、设计前压圈保证3片镜片装配的稳定性，前组镜筒中部做出多级台阶为了更好的消除杂光对镜头成像的影响。
29.本镜头的后组镜筒中通过设置第二隔圈保证正弯月透镜a和双凸透镜a密接的第三胶合组与双凸透镜b之间的空气间隔，通过后组镜筒压圈与后组镜的配合，更好的保证镜片的装配，防止振动过程的松动。
30.上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。