一种定焦平场远心摄影镜头

1.本发明涉及光学仪器设备技术领域，更具体的说是涉及一种定焦平场远心摄影镜头。


背景技术：

2.随着工业视觉非接触测量精度要求的日益提升，对视觉非接触测量主要器件摄影镜头的要求也越来越高，不仅要求全视场成像质量接近衍射极限，还要求其为远心镜头以减少测量倍率误差，针对测试图像需要后续处理的要求，要求成像质量更高，因此场曲需要更小且全视场无渐晕。且随着视场要求的提高，镜头焦距不能过大，而现有的镜头很少能同时满足以上需求。
3.因此，如何提供一种同时满足大视场、远心、平场和无渐晕的摄影镜头是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种定焦平场远心摄影镜头，同时满足大视场、远心、平场和无渐晕，且结构简单，设计合理，易于制造。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种定焦平场远心摄影镜头，包括从物侧到像侧沿光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、光阑、第七透镜、第八透镜和第九透镜，所述第一透镜为具有正光焦度的正弯月透镜；所述第二透镜为具有负光焦度的负弯月透镜；所述第三透镜为具有负光焦度的负双胶合透镜；所述第四透镜为具有负光焦度的负弯月透镜；所述第五透镜为具有正光焦度的正弯月透镜；所述第六透镜为具有正光焦度的正弯月透镜；所述第七透镜为具有正光焦度的正双胶合透镜；所述第八透镜为具有正光焦度的正双胶合透镜；所述第九透镜为具有正光焦度的正弯月透镜。
7.优选的，所述第一透镜的焦距为f1，整个摄影镜头焦距为efl，所述第一透镜的焦距满足18.18《f1/efl《21.92；
8.所述第二透镜的焦距为f2，摄影镜头焦距为efl，所述第二透镜的焦距满足-4.06《f2/efl《-5.625；
9.所述第三透镜的焦距为f3，摄影镜头焦距为efl，所述第三透镜的焦距满足-3.12《f3/efl《-3.75；
10.所述第四透镜的焦距为f4，摄影镜头焦距为efl，所述第四透镜的焦距满足-13.75《f4/efl《-14.38；
11.所述第五透镜的焦距为f5，摄影镜头焦距为efl，所述第五透镜的焦距满足9.68《f5/efl《10.32；
12.所述第六透镜的焦距为f6，摄影镜头焦距为efl，所述第六透镜的焦距满足10《f6/efl《10.63；
13.所述第七透镜的焦距为f7，摄影镜头焦距为efl，所述第七透镜的焦距满足25《f7/efl《25.63；
14.所述第八透镜的焦距为f8，摄影镜头焦距为efl，所述第八透镜的焦距满足5.93《f8/efl《6.38；
15.所述第九透镜的焦距为f9，摄影镜头焦距为efl，所述第九透镜的焦距满足4.37《f9/efl《4.69。
16.优选的，所述第一透镜用于增大物方收集角，所述第一透镜的双面凸向物方；
17.所述第二透镜与第一透镜配合增大收集角，所述第二透镜的双面凸向物方；
18.所述第三透镜入射面s5凸向物方，胶合面s6凸向光阑面，出射面s7凸向物方，其中入射面s5和胶合面s6组成正光焦度弯月透镜，胶合面s6和出射面s7组成负光焦度弯月透镜；
19.所述第四透镜的双面凸向光阑面；
20.所述第五透镜的双面凸向光阑面；
21.所述第六透镜入射面凸向物方，出射面凸向光阑面；
22.所述第七透镜入射面s15凸向光阑面，胶合面s16凸向像方，出射面s17凸向像方，其中入射面s15和胶合面s16组成正光焦度双凸透镜，胶合面s16和出射面s17组成负光焦度弯月透镜；
23.所述第八透镜的三面凸向光阑面；
24.所述第九透镜的双面凸向光阑面。
25.优选的，所述摄影镜头全视场内物面主光线与像面的夹角小于0.1
°
。
26.优选的，所述摄影镜头像方场曲小于0.2微米。
27.优选的，所述摄影镜头像全视场无渐晕，且边缘视场角度不小于38
°
。
28.优选的，所述摄影镜头的光圈系数为2，且焦距小于20mm。
29.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种定焦平场远心摄影镜头，是一种新型的大视场摄影物镜，同时解决大视场、无渐晕、远心和平场的难题，从而可以满足各视觉测量领域的需求，而且本发明全部采用球面镜片，在现有的加工与检测工艺下完全能够实现，且结构简单，设计合理，易于制造，满足大批量生产的要求。
附图说明
30.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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
31.图1为本发明提供的一种定焦平场远心摄影镜头结构示意图。
32.其中，1、第一透镜、2、第二透镜、3、第三透镜、4、第四透镜、5、第五透镜、6、第六透镜、7、第七透镜、8、第八透镜、9、第九透镜、10、光阑。
33.图2是以上实施本发明的一种定焦平场远心摄影镜头的传递函数曲线图，图中纵坐标为光学传递函数(mtf)的值，横坐标为空间频率，由图可知，光学传递函数曲线接近衍射极限，表明该定焦平场远心摄影镜头具有优良的成像质量。
34.图3为以上实施本发明的一种定焦平场远心摄影镜头的点列图，可以看出各个视场的绝大部分光线均在艾里斑范围内。
35.图4是以上实施本发明的一种定焦平场远心摄影镜头的光扇图，图中纵坐标为光线在像面上偏离中心的距离，横坐标代表着这条光线距离孔径光阑中心的距离，可以看到该光学系统拥有不错的特性曲线。
36.图5是以上实施本发明的一种定焦平场远心摄影镜头的场曲曲线图。其纵坐标为视场，横坐标为子午光和弧矢光偏差量。
具体实施方式
37.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他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.本发明实施例公开了一种定焦平场远心摄影镜头，如图1所示，包括从物侧到像侧沿光轴依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6、光阑10、第七透镜7、第八透镜8和第九透镜9，第一透镜1为具有正光焦度的正弯月透镜；第二透镜2为具有负光焦度的负弯月透镜；第三透镜3为具有负光焦度的负双胶合透镜；第四透镜4为具有负光焦度的负弯月透镜；第五透镜5为具有正光焦度的正弯月透镜；第六透镜6为具有正光焦度的正弯月透镜；第七透镜7为具有正光焦度的正双胶合透镜；第八透镜8为具有正光焦度的正双胶合透镜；第九透镜9为具有正光焦度的正弯月透镜。
39.作为一种具体的实施方式，第一透镜1用于增大物方收集角，第一透镜1的双面凸向物方，其中入射面即s1面曲率半径为126mm
±
0.8mm，出射面即s2面曲率半径为236.25mm
±
2.1mm，第一透镜的厚度为16.8mm
±
0.2mm，即s1面中心和s2面中心之间的距离，材料的折射率/阿贝数为1.76/26.6，第一透镜出射面中心与第二透镜入射面中心间隙为23.7mm
±
0.5mm，第一透镜的焦距为f1，摄影镜头焦距为efl，第一透镜1的焦距满足18.18《f1/efl《21.92，优选焦距328.2mm。
40.作为一种具体的实施方式，第二透镜2与第一透镜1配合增大收集角，第二透镜2的双面凸向物方，其中入射面即s3面曲率半径为329.51mm
±
1.8mm，出射面即s4面曲率半径为39.54mm
±
0.35mm，第二透镜2的厚度为5mm
±
0.2mm，即s3面中心和s4面中心之间的距离，材料的折射率/阿贝数为1.57/63，第二透镜出射面中心与第三透镜入射面中心间隙为22.8mm
±
0.7mm，第二透镜2的焦距为f2，摄影镜头焦距为efl，第二透镜2的焦距满足-4.06《f2/efl《-5.625，优选焦距-79mm。
41.作为一种具体的实施方式，第三透镜3的入射面s5凸向物方，胶合面s6凸向光阑面，出射面s7凸向物方，其中s5和s6组成正光焦度弯月透镜，s6和s7组成负光焦度弯月透镜，s5面曲率半径为157.81mm
±
1.3mm，s6面曲率半径为-57mm
±
0.6mm，s5和s6组成正光焦度弯月透镜厚度为13.0mm
±
0.8mm，材料的折射率/阿贝数为1.5/66.1，s7面曲率半径为45.56mm
±
0.27mm，s6和s7组成负光焦度弯月透镜厚度为5mm
±
0.15mm，材料的折射率/阿贝数为1.76/40.1，第三透镜出射面中心与第四透镜入射面中心间隙为12.5mm
±
0.5mm，第三透镜3的焦距为f3，摄影镜头焦距为efl，第三透镜3的焦距满足-3.12《f3/efl《-3.75，优选
焦距-56.77mm。
42.作为一种具体的实施方式，第四透镜4的双面凸向光阑面，其中入射面即s8面曲率半径为-36.9mm
±
0.3mm，出射面即s9面曲率半径为-61.9mm
±
0.5mm，厚度为28mm
±
0.8mm，即s8面中心和s9面中心之间的距离，材料的折射率/阿贝数为1.81/22.7，第四透镜出射面中心与第五透镜入射面中心间隙12.8mm
±
0.3mm，第四透镜4的焦距为f4，摄影镜头焦距为efl，第四透镜4的焦距满足-13.75《f4/efl《-14.38，优选焦距-223.97mm。
43.作为一种具体的实施方式，第五透镜5的双面凸向光阑面，其中入射面即s10面曲率半径为-2000mm
±
3.8mm，出射面即s11面曲率半径为-125mm
±
0.3mm，厚度为29mm
±
0.8mm，即s10面中心和s11面中心之间的距离，材料的折射率/阿贝数为1.81/22.7，第五透镜出射面中心与第六透镜入射面中心间隙13.7mm
±
0.12mm，第五透镜5的焦距为f5，摄影镜头焦距为efl，第五透镜5的焦距满足9.68《f5/efl《10.32，优选焦距161.6mm。
44.作为一种具体的实施方式，第六透镜6的入射面凸向物方，出射面凸向光阑面，其中入射面即s12面曲率半径为232.3mm
±
0.9mm，出射面即s13面曲率半径为-318.8mm
±
0.86mm，厚度为29mm
±
0.1mm，即s12面中心和s13面中心之间的距离，材料的折射率/阿贝数为1.81/22.7，第六透镜6的焦距为f6，摄影镜头焦距为efl，第六透镜6的焦距满足10《f6/efl《10.63，优选焦距168mm。
45.作为一种具体的实施方式，光阑10距第六透镜6的出射面s13面18.96mm
±
0.2mm，距s15面17.5mm
±
0.1mm。
46.作为一种具体的实施方式，第七透镜7的入射面s15凸向光阑面，胶合面s16凸向像方，出射面s17凸向像方，其中s15和s16组成正光焦度双凸透镜，s16和s17组成负光焦度弯月透镜，s15面曲率半径为116.41mm
±
0.1mm，s16面曲率半径为-69.2mm
±
0.1mm，s15和s16组成正光焦度双凸透镜厚度为21.2mm
±
0.32mm，材料的折射率/阿贝数为1.5/81.6，s17面曲率半径为-260mm
±
0.7mm，s16和s17组成负光焦度弯月透镜厚度为11.5mm
±
0.1mm，材料的折射率/阿贝数为1.86/33.6，第七透镜出射面中心与第八透镜入射面中心间隙2mm
±
0.15mm，第七透镜7的焦距为f7，摄影镜头焦距为efl，第七透镜7的焦距满足25《f7/efl《25.63，优选焦距403.5mm。
47.作为一种具体的实施方式，第八透镜8的三面凸向光阑面，其中s18面曲率半径为65.2mm
±
0.2mm，s19面曲率半径为27.4mm
±
0.1mm，s18面中心和s19面中心之间的距离为25mm
±
0.1mm，材料的折射率/阿贝数为1.81/22.7，s20面曲率半径为-140.3mm
±
0.15mm，s19面中心和s20面中心之间的距离为29mm
±
0.08mm，材料的折射率/阿贝数为1.85/23.8，第八透镜出射面中心与第九透镜入射面中心间隙1.9mm
±
0.05mm，第八透镜8的焦距为f8，摄影镜头焦距为efl，第八透镜8的焦距满足5.93《f8/efl《6.38，优选焦距100mm。
48.作为一种具体的实施方式，第九透镜9的双面凸向光阑面，其中入射面即s21面曲率半径为32.36mm
±
0.12mm，出射面即s22面曲率半径为65.8mm
±
0.26mm，厚度为7.3mm
±
0.15mm，即s21面中心和s22面中心之间的距离，材料的折射率/阿贝数为1.81/22.7，第九透镜的焦距为f9，摄影镜头焦距为efl，第九透镜9的焦距满足4.37《f9/efl《4.69，优选焦距70.7mm。
49.上述实例其它参数如下：
50.摄影镜头焦距16.55mm，入射光波长532nm，像方f数2.
51.图2、图3、图4、图5证明了本发明优越性，可以实现对在全视场具有清晰的成像效果，且同时满足远心、平场、无渐晕。
52.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
53.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。