大靶面工业镜头的制作方法

1.本发明涉及成像镜头技术领域，尤其涉及一种大靶面工业镜头。


背景技术：

2.随着工业镜头应用领域的使用越来越广泛，市场上对工业镜头的需求也越多，而现有的工业镜头普遍存在靶面小、像素低、畸变大，以及较大视场时相对照度不够等不同种类或不同程度的缺陷。随着芯片技术的发展和检测水平的提高，对于大靶面、高像素、低畸变、周边相对照度较高的工业镜头的研发就更为迫切。


技术实现要素：

3.针对以上现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、畸变低、解像高，并在中心视场和边缘视场均有较高照度的大靶面工业镜头。
4.为实现上述发明目的，本发明提供一种大靶面工业镜头，沿光轴从物侧至像侧的方向，依次包括：第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜、平行平板和像面，所述第一透镜和所述第六透镜的光焦度为正，所述第一透镜为凸凹透镜，
5.光阑，所述光阑位于所述第三透镜和所述第四透镜之间；
6.所述第二透镜和所述第三透镜的光焦度相反，所述第四透镜和所述第五透镜的光焦度相反；
7.所述第二透镜的物侧面的形状为凸，所述第三透镜的像侧面的形状为凹，所述第四透镜的物侧面的形状为凹，所述第五透镜的像侧面的形状为凸，所述第六透镜为凸凸透镜；
8.所述六枚透镜均为球面透镜。
9.根据本发明的一个方面，所述第二透镜的像侧面的形状为凹或凸；
10.所述第三透镜的物侧面的形状为凸或凹；
11.所述第四透镜的像侧面的形状为凸或凹；
12.所述第五透镜的物侧面的形状为凹或凸。
13.根据本发明的一个方面，位于所述光阑的物侧的透镜组的组合焦距fa和位于所述光阑的像侧的透镜组的组合焦距fb满足以下关系式：5.2≤fa/fb≤12.8。
14.根据本发明的一个方面，所述第一透镜的物侧面的曲率半径r1和所述大靶面工业镜头的有效焦距f满足以下关系式：1.2≤r1/f≤1.8。
15.根据本发明的一个方面，所述第一透镜的有效焦距f1和所述第二透镜的有效焦距f2满足以下关系式：2.6≤f1/f2≤4.2。
16.根据本发明的一个方面，所述六枚透镜均为玻璃透镜，其中至少有三枚透镜的折射率nd满足以下关系式：1.7≤nd≤2.0。
17.根据本发明的一个方面，所述第三透镜与所述第四透镜在所述光轴上的间隔d34和所述大靶面工业镜头的光学总长ttl满足以下关系式：0≤d34/ttl≤0.3。
18.根据本发明的一个方面，所述第三透镜的有效焦距f3和所述第四透镜的有效焦距f4满足以下关系式：0.4≤f3/f4≤5.8。
19.根据本发明的一个方面，所述大靶面工业镜头的后焦长bfl和所述大靶面工业镜头的光学总长ttl满足以下关系式：0.1≤bfl/ttl≤0.6。
20.根据本发明的一个方面，所述第六透镜的有效焦距f6和所述大靶面工业镜头的有效焦距f满足以下关系式：1.0≤f6/f≤1.4。
21.根据本发明的一个方面，所述大靶面工业镜头的光学总长ttl和所述大靶面工业镜头的半像高ih满足以下关系式：0.1≤ih/ttl≤0.4。
22.根据本发明的方案，选用六枚玻璃球面透镜，合理排布各枚透镜的正负光焦度以及物侧、像侧面的凹凸形状，能够提高该镜头的整体性能，使得该工业镜头同时具有大靶面、低畸变、边缘照度高和成像质量优良的成像性能。与市场上现有的大部分工业镜头相比，本发明实施例的工业镜头结构简单、成本更低，性价比更高。
23.根据本发明的一个方案，通过将光阑的物面一侧和像面一侧的透镜组的焦距限制在合理范围内，可以减少像差，使得该镜头具有大靶面成像的同时以更低的畸变实现高质量成像，从而同时满足大靶面、低畸变、高像素的需求，畸变小于1.0％。
24.根据本发明的一个方案，通过控制第一透镜和第二透镜的有效焦距，有利于收集光线，增加通光量。第一透镜和第二透镜的物侧面均为凸面，可避免进入光学系统的光线过于发散，有利于控制光学系统的后方口径，同时有利于提高工业镜头的相对照度。
25.通过控制第三透镜和第四透镜的有效焦距及其关系，可以合理控制光线的走势，使前方光线平稳的过渡到后方，提高工业镜头的解像质量。
26.通过控制第六透镜的有效焦距f6和镜头有效焦距f的关系，使得该光学系统的后方光线平稳进入像面ima，有利于改善工业镜头的相对照度、cra等光学性能，使得其中心视场和边缘视场的照度均匀，相对照度达到80％以上，更加符合工业镜头的要求。
27.根据本发明的一个方案，通过合理控制镜头的光学总长和像高及其关系，更有利于工业镜头实现大靶面成像。其最大靶面可达16.2mm。
附图说明
28.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而言，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他的附图。
29.图1示意性表示本发明实施例一所述的大靶面工业镜头的结构示意图；
30.图2示意性表示本发明实施例一所述的大靶面工业镜头的相对照度图；
31.图3示意性表示本发明实施例二所述的大靶面工业镜头的结构示意图；
32.图4示意性表示本发明实施例二所述的大靶面工业镜头的相对照度图；
33.图5示意性表示本发明实施例三所述的大靶面工业镜头的结构示意图；
34.图6示意性表示本发明实施例三所述的大靶面工业镜头的相对照度图；
35.图7示意性表示本发明实施例四所述的大靶面工业镜头的结构示意图；
36.图8示意性表示本发明实施例四所述的大靶面工业镜头的相对照度图。
具体实施例
37.此说明书实施例的描述应与相应的附图相结合，附图应作为完整的说明书的一部分。在附图中，实施例的形状或是厚度可扩大，并以简化或是方便标示。再者，附图中各结构的部分将以分别描述进行说明，值得注意的是，图中未示出或未通过文字进行说明的元件，为所属技术领域中的普通技术人员所知的形式。
38.此处实施例的描述，有关方向和方位的任何参考，均仅是为了便于描述，而不能理解为对本发明保护范围的任何限制。以下对于优选实施例的说明会涉及到特征的组合，这些特征可能独立存在或者组合存在，本发明并不特别地限定于优选的实施例。本发明的范围由权利要求书所界定。
39.如图1所示，本发明实施例提供一种大靶面工业镜头，沿光轴从物侧至像侧的方向，依次包括：第一透镜l1、第二透镜l2、第三透镜l3、光阑sto、第四透镜l4、第五透镜l5、第六透镜l6、平行平板cg和像面ima。其中，第一透镜l1和第六透镜l6的光焦度为正。第二透镜l2和第三透镜l3的光焦度相反，即第二透镜l2的光焦度为正时，第三透镜l3的光焦度为负；第二透镜l2的光焦度为负时，第三透镜l3的光焦度为正。第四透镜l4和第五透镜l5的光焦度相反，即第四透镜l4的光焦度为正时，第五透镜l5的光焦度为负；第四透镜l4的光焦度为负时，第五透镜l5的光焦度为正。
40.本发明实施例中，第一透镜l1为凸凹透镜；第二透镜l2的物侧面的形状为凸，其像侧面的形状为凹或凸；第三透镜l3的像侧面的形状为凹，其物侧面的形状为凸或凹；第四透镜l4的物侧面的形状为凹，其像侧面的形状为凸或凹；第五透镜l5的像侧面的形状为凸，其物侧面的形状为凹或凸；第六透镜l6为凸凸透镜。本发明实施例中，该六枚透镜均为球面透镜。优选地，该六枚透镜均为玻璃透镜。
41.根据本发明实施例的上述技术方案，该镜头选用上述六枚玻璃球面透镜，合理排布各枚透镜的正负光焦度以及物侧、像侧面的凹凸形状，能够提高该镜头的整体性能，使得该工业镜头同时具有大靶面、低畸变、边缘照度高和成像质量优良的成像性能。与市场上现有的大部分工业镜头相比，本发明实施例的工业镜头结构简单、成本更低，性价比更高。
42.本发明实施例中，位于光阑sto的物侧的透镜组的组合焦距fa和位于光阑sto的像侧的透镜组的组合焦距fb满足以下关系式：5.2≤fa/fb≤12.8。其中，位于光阑sto的物侧的透镜组包含第一透镜l1、第二透镜l2和第三透镜l3，位于光阑sto的像侧的透镜组包含第四透镜l4、第五透镜l5和第六透镜l6。通过将光阑sto的物面一侧和像面一侧的透镜组的组合焦距限制在合理范围内，可以减少像差，使得该镜头具有大靶面成像的同时以更低的畸变实现高质量成像，从而同时满足大靶面、低畸变、高像素的需求，畸变小于1.0％。
43.本发明实施例中，第一透镜l1的物侧面的曲率半径r1和大靶面工业镜头的有效焦距f满足以下关系式：1.2≤r1/f≤1.8。通过控制第一枚镜片l1物侧面的曲率半径，能够有效缩短工业镜头的光学总长ttl，在镜头实现大靶面成像的同时通过降低场曲、畸变等像差来提高成像质量。
44.本发明实施例中，第一透镜l1的有效焦距f1和第二透镜l2的有效焦距f2满足以下关系式：2.6≤f1/f2≤4.2。通过控制第一透镜l1和第二透镜l2的有效焦距，有利于收集光线，增加通光量。第一透镜l1和第二透镜l2的物侧面均为凸面，可避免进入光学系统的光线过于发散，有利于控制光学系统的后方口径，同时有利于提高工业镜头的相对照度。
45.本发明实施例中，六枚透镜均为玻璃透镜，其中至少有三枚透镜的折射率nd满足以下关系式：1.7≤nd≤2.0。选择使用高折射率材料的玻璃透镜，能够进行色差校正，缩小二级光谱，可控制光学系统的位置色差和倍率色差，在镜头满足大靶面的同时实现高质量成像。
46.本发明实施例中，第三透镜l3与第四透镜l4在光轴上的间隔d34和大靶面工业镜头的光学总长ttl满足以下关系式：0≤d34/ttl≤0.3，有利于第三透镜l3和第四透镜l4附近光线的平稳过渡，从而有利于提升该工业镜头的解像力。
47.本发明实施例中，第三透镜l3的有效焦距f3和第四透镜l4的有效焦距f4满足以下关系式：0.4≤f3/f4≤5.8。通过控制第三透镜l3和第四透镜l4的有效焦距及其关系，可以合理控制光线的走势，使前方光线平稳的过渡到后方，提高工业镜头的解像质量。
48.本发明实施例中，大靶面工业镜头的后焦长bfl和大靶面工业镜头的光学总长ttl满足以下关系式：0.1≤bfl/ttl≤0.6，使得镜头后焦足够长，有利于该工业光学镜头的组装。
49.本发明实施例中，第六透镜l6的有效焦距f6和大靶面工业镜头的有效焦距f满足以下关系式：1.0≤f6/f≤1.4。通过控制第六透镜l6的有效焦距f6和镜头有效焦距f的关系，使得该光学系统的后方光线平稳进入像面ima，有利于改善工业镜头的相对照度、cra等光学性能，使得其中心视场和边缘视场的照度均匀，相对照度达到80％以上，更加符合工业镜头的要求。
50.本发明实施例中，大靶面工业镜头的光学总长ttl和大靶面工业镜头的半像高ih满足以下关系式：0.1≤ih/ttl≤0.4。通过合理控制镜头的光学总长ttl和像高，更有利于工业镜头实现大靶面成像。其最大靶面可达16.2mm。
51.综上所述，本发明实施例的大靶面工业镜头采用六枚玻璃球面透镜，具有大靶面、低畸变、边缘照度高和成像质量优良、高解像的成像性能。具体的，该工业镜头最大靶面可达16.2mm；其畸变小于1.0％，可广泛应用于停车管理、支付、工业、物流管理等领域的各类条码扫读；其中心视场和边缘视场的照度均匀，相对照度达到80％以上，更符合工业镜头的要求。与市场上现有的大部分工业镜头相比，该工业镜头结构简单、成本更低，性价比更高。
52.下面以四个实施例结合附图和表格来具体说明本发明的大靶面工业镜头。在下列各个实施例中，本发明将光阑sto记为一面，将胶合镜组的胶合面记为一面，将平行平板cg记为两面，将像面ima记为一面。
53.具体符合上述关系式的各个实施例的参数如下表1所示：
54.[0055][0056]
表1
[0057]
实施例一
[0058]
参见图1，本实施例的大靶面工业镜头各参数如下所述：
[0059]
第二透镜l2的光焦度为正，第三透镜l3的光焦度为负，第四透镜l4的光焦度为正，第五透镜l5的光焦度为负。
[0060]
第二透镜l2为凸凹透镜，第三透镜l3为凸凹透镜，第四透镜l4为凹凸透镜，第五透镜l5为凹凸透镜。
[0061]
其中，第二透镜l2和第三透镜l3胶合组成一个胶合镜组。
[0062]
本实施例的大靶面工业镜头中各透镜的相关参数，包括：表面类型、曲率半径(r值)、厚度、材料的折射率和阿贝数，如下表2所示。
[0063]
[0064][0065]
表2
[0066]
结合图1及上述表1和表2所示，本实施例的大靶面工业镜头具有大靶面、低畸变、边缘照度高和成像质量优良、高解像的成像性能。具体的，最大靶面可达16.2mm；其畸变小于1.0％，可广泛应用于停车管理、支付、工业、物流管理等领域的各类条码扫读；其中心视场和边缘视场的照度均匀，相对照度达到80％以上，如图2所示。该工业镜头结构简单、成本更低、性价比更高。
[0067]
实施例二
[0068]
参见图3，本实施例的大靶面工业镜头各参数如下所述：
[0069]
第二透镜l2的光焦度为正，第三透镜l3的光焦度为负，第四透镜l4的光焦度为正，第五透镜l5的光焦度为负。
[0070]
第二透镜l2为凸凹透镜，第三透镜l3为凸凹透镜，第四透镜l4为凹凸透镜，第五透镜l5为凹凸透镜。
[0071]
本实施例的大靶面工业镜头中各透镜的相关参数，包括：表面类型、曲率半径(r值)、厚度、材料的折射率和阿贝数，如下表3所示。
[0072]
[0073][0074]
表3
[0075]
结合图3及上述表1和表3所示，本实施例的大靶面工业镜头具有大靶面、低畸变、边缘照度高和成像质量优良、高解像的成像性能。具体的，最大靶面可达16.2mm；其畸变小于1.0％，可广泛应用于停车管理、支付、工业、物流管理等领域的各类条码扫读；其中心视场和边缘视场的照度均匀，相对照度达到80％以上，如图4所示。该工业镜头结构简单、成本更低、性价比更高。
[0076]
实施例三
[0077]
参见图5，本实施例的大靶面工业镜头各参数如下所述：
[0078]
第二透镜l2的光焦度为负，第三透镜l3的光焦度为正，第四透镜l4的光焦度为正，第五透镜l5的光焦度为负。
[0079]
第二透镜l2为凸凹透镜，第三透镜l3为凸凹透镜，第四透镜l4为凹凸透镜，第五透镜l5为凹凸透镜。
[0080]
其中，第四透镜l4和第五透镜l5胶合组成一个胶合镜组。
[0081]
本实施例的大靶面工业镜头中各透镜的相关参数，包括：表面类型、曲率半径(r值)、厚度、材料的折射率和阿贝数，如下表4所示。
[0082]
面序号表面类型r值厚度d折射率nd阿贝数vds1球面26.5932.861.6263.4s2球面183.7911.89
ꢀꢀ
s3球面13.4544.51.6931.2s4球面5.6142.73
ꢀꢀ
s5球面7.5812.091.9220.9s6球面7.611.5
ꢀꢀ
s7(sto)球面infinity2.74
ꢀꢀ
s8球面-18.8814.51.7354.7
s9球面-5.9942.051.8523.8s10球面-10.9660.1
ꢀꢀ
s11球面66.6622.741.6263.4s12球面-20.54117.64
ꢀꢀ
s13球面infinity1.61.5264.2s14球面infinity0.2
ꢀꢀ
s15(ima)球面infinity0
ꢀꢀ
[0083]
表4
[0084]
结合图5及上述表1和表4所示，本实施例的大靶面工业镜头具有大靶面、低畸变、边缘照度高和成像质量优良、高解像的成像性能。具体的，最大靶面可达16.2mm；其畸变小于1.0％，可广泛应用于停车管理、支付、工业、物流管理等领域的各类条码扫读；其中心视场和边缘视场的照度均匀，相对照度达到80％以上，如图6所示。该工业镜头结构简单、成本更低、性价比更高。
[0085]
实施例四
[0086]
参见图7，本实施例的大靶面工业镜头各参数如下所述：
[0087]
第二透镜l2的光焦度为正，第三透镜l3的光焦度为负，第四透镜l4的光焦度为负，第五透镜l5的光焦度为正。
[0088]
第二透镜l2为凸凹透镜，第三透镜l3为凸凹透镜，第四透镜l4为凹凹透镜，第五透镜l5为凸凸透镜。
[0089]
其中，第二透镜l2和第三透镜l3胶合组成一个胶合镜组，第四透镜l4和第五透镜l5胶合组成一个胶合镜组。
[0090]
本实施例的大靶面工业镜头中各透镜的相关参数，包括：表面类型、曲率半径(r值)、厚度、材料的折射率和阿贝数，如下表5所示。
[0091]
面序号表面类型r值厚度d折射率nd阿贝数vds1球面26.1422.371.5968.6s2球面125.1850.14
ꢀꢀ
s3球面7.8573.251.8840.9s4球面18.3790.91.6236.4s5球面4.0553.72
ꢀꢀ
s6(sto)球面infinity3.35
ꢀꢀ
s7球面-11.0160.821.8523.8s8球面205.563.361.5575.5s9球面-6.8512.11
ꢀꢀ
s10球面26.6743.081.8532.3s11球面-54.15310.67
ꢀꢀ
s12球面infinity1.61.5264.2s13球面infinity0.2
ꢀꢀ
s14(ima)球面infinity0
ꢀꢀ
[0092]
表5
[0093]
结合图7及上述表1和表5所示，本实施例的大靶面工业镜头具有大靶面、低畸变、边缘照度高和成像质量优良、高解像的成像性能。具体的，最大靶面可达16.2mm；其畸变小于1.0％，可广泛应用于停车管理、支付、工业、物流管理等领域的各类条码扫读；其中心视场和边缘视场的照度均匀，相对照度达到80％以上，如图8所示。该工业镜头结构简单、成本更低、性价比更高。
[0094]
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。