本發明涉及一種f16mm高清低畸變半組移動工業鏡頭。

背景技術：

工業鏡頭作為將成像目標在圖像傳感器的光敏面上元器件是機器視覺系統設計的重要環節。但是現有市場上的f16mm工業鏡頭，由于存在視場邊緣不清晰，畸變較大，工藝性能差，材質成本高等缺點，已經開始不能滿足現有的市場需求。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種f16mm高清低畸變半組移動工業鏡頭，不僅結構簡單，而且可以對近距離景物的拍攝達到畸變小于1.1%。

本發明的技術方案在于：一種f16mm高清低畸變半組移動工業鏡頭，包括鏡頭結構和設置于鏡頭結構內的光路系統，所述鏡頭結構包括主鏡筒，所述主鏡筒內設置有前組鏡筒和連接于前組鏡筒后側的后組鏡筒，所述主鏡筒的后端設置有用于與攝像機相連接的連接座，所述光路系統由沿光線入射方向依次安裝于前組鏡筒內的前組鏡片、安裝于后組鏡筒內的可變光闌及安裝于后組鏡筒和連接座內的后組鏡片組成，所述前組鏡片由第一負月牙型透鏡、第一雙凸透鏡及第二雙凸透鏡和第一雙凹透鏡密接的第一膠合組組成；所述后組鏡片由第二雙凹透鏡和第三雙凸透鏡密接的第二膠合組、第四雙凸透鏡及正月牙型透鏡和第二負月牙型透鏡密接的第三膠合組組成，所述主鏡筒上設置有光闌調節機構，所述后座鏡筒上還設置有微調焦機構。

進一步地，所述前組鏡片與可變光闌之間的空氣間隔為4.03mm；所述可變光闌與后組鏡片之間的空氣間隔為2.36mm；所述前組鏡片與后組鏡片之間的空氣間隔為6.39mm。

進一步地，所述第一負月牙型透鏡與第一雙凸透鏡之間的空氣間隔為12.45mm；所述第一雙凸透鏡與第一膠合組之間的空氣間隔為0.17mm。

進一步地，所述第二膠合組與第四雙凸透鏡之間的空氣間隔為0.15mm；所述第四雙凸透鏡第三膠合組之間的空氣間隔為1.05~2.85mm。

進一步地，所述前組鏡筒自前向后呈階梯狀逐漸縮小，所述第一負月牙型透鏡與第一雙凸透鏡之間設置有第一隔圈，所述第一雙凸透鏡與第一膠合組的第一雙凹透鏡之間設置有第二隔圈，所述前組鏡筒內還螺接有壓置于第一負月牙型透鏡前側周部的前壓圈。

進一步地，所述后組鏡筒螺接于前組鏡筒的后側，所述可變光闌設置于后組鏡筒的前部內腔中，所述后組鏡筒的后部內腔自前向后呈階梯狀逐漸增大，且第二膠合組和第四雙凸透鏡安裝于后組鏡筒的后部內腔中，所述第二膠合組和第四雙凸透鏡之間設置有第三隔圈，所述后組鏡筒的后端還螺接有壓置于第四雙凸透鏡后側周部的中部壓圈。

進一步地，所述可變光闌經卡環定位于后組鏡筒的前部內腔中，并經徑向穿入后組鏡筒內的光闌鎖緊釘固定于后組鏡筒的前部內腔中。

進一步地，所述連接座自前向后呈階梯狀逐漸縮小，且連接座套置于主鏡筒后端并經徑向穿過連接座的連接座鎖緊頂絲與主鏡筒固定連接，所述連接座內設置有用于安裝第三膠合組的腔室，連接座的后端螺接有壓置于第二負月牙型透鏡的后側周部的后壓圈。

進一步地，所述微調焦機構包括設置于主鏡筒與后組鏡筒之間的聚焦轉輪，聚焦轉輪的后部分別經正反牙與后組鏡筒和主鏡筒相連，聚焦轉輪的前部經聚焦環鎖緊頂絲固定有位于前組鏡筒與主鏡筒之間的聚焦環，所述主鏡筒的后部沿軸向設置有導向槽，所述導向槽內設置有與后組鏡筒固定連接的限位釘，所述主鏡筒的前部還設置有用于聚焦轉輪鎖定的第一鎖緊釘。

進一步地，所述光闌調節機構包括套置于主鏡筒中部的光闌調節環，所述光闌調節環上徑向螺接有穿過主鏡筒伸入后組鏡筒內的光闌導釘，所述光闌導釘與光闌的光闌撥桿相連接，所述后組鏡筒上設置有用于控制可調光闌開口的通光槽，所述光闌調節環上還設置有與主鏡筒相配合用于光闌調節環鎖定的第二鎖緊釘。

與現有技術相比較，本發明具有以下優點：

3. 在結構設計上（如圖2），鏡頭調焦結構采用多頭螺紋配合和限位機構，并在鏡頭后采用端微“調焦”結構，避免了鏡頭的極限使用；同時后端光闌調節機構確保了光闌大小的可變性。設計了不同的隔圈和壓圈來保證鏡片間的空氣間隔及固定鏡片，從而完美實現鏡頭像質、畸變等各方面性能。

2. 采用半組移動的調焦方式，近攝距可達0.2m；在更近的物距上實現清晰成像，且畸變在1.1%（如圖5）以下，滿足工業用鏡頭畸變小的要求；

1. 前、后兩組九片鏡片的材料為高折射率、低色散的光學玻璃材料，使鏡頭的MTF值在150lp/mm（如圖4）大于0.3，使鏡頭的分辨率高達500萬像素，能適應現有的工業用高清晰度視頻攝像的要求；

附圖說明

圖1為本發明的光路系統的結構示意圖；

圖2為本發明的工業鏡頭的結構示意圖一；

圖3為本發明的工業鏡頭的結構示意圖二；

圖4為本發明的MTF曲線圖；

圖5為本發明的畸變變化曲線；

圖6為本發明的鏡片參數表；

1-前組鏡筒 2-聚焦環 3-聚焦環鎖緊頂絲 4-聚焦轉輪 5-主鏡筒 6-光闌導釘 7-光闌調節環 8-連接座鎖緊頂絲 9-連接座 10-中部壓圈 11-后壓圈 12-第二負月牙型透鏡 13-正月牙型透鏡 14-第四雙凸透鏡 15-第三雙凸透鏡 16-第二雙凹透鏡 17-第三隔圈 18-后組鏡筒 19-可變光闌 20-光闌鎖緊釘 21-卡環 22-第一雙凹透鏡 23-第二雙凸透鏡 24-第二鎖緊釘 25-第二隔圈 26-第一雙凸透鏡 27-第一鎖緊釘 28-第一隔圈 29-第一負月牙型透鏡 30-前壓圈 31-限位釘 32-導向槽 33-光闌撥桿 A-前組鏡片 B-后組鏡片。

具體實施方式

為讓本發明的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合附圖，作詳細說明如下，但本發明并不限于此。

參考圖1至圖6

一種f16mm高清低畸變半組移動工業鏡頭，包括鏡頭結構和設置于鏡頭結構內的光路系統，所述鏡頭結構包括主鏡筒5，所述主鏡筒內設置有前組鏡筒1和連接于前組鏡筒后側的后組鏡筒18，所述主鏡筒的后端設置有用于與攝像機相連接的連接座9，所述光路系統由沿光線入射方向依次安裝于前組鏡筒內的前組鏡片A、安裝于后組鏡筒內的可變光闌19及安裝于后組鏡筒和連接座內的后組鏡片B組成，所述前組鏡片由第一負月牙型透鏡29、第一雙凸透鏡26及第二雙凸透鏡23和第一雙凹透鏡22密接的第一膠合組組成；所述后組鏡片由第二雙凹透鏡16和第三雙凸透鏡15密接的第二膠合組、第四雙凸透鏡14及正月牙型透鏡13和第二負月牙型透鏡12密接的第三膠合組組成，所述主鏡筒上設置有光闌調節機構，以便實現光圈調節的功能。所述后座鏡筒上還設置有微調焦機構，以便實現鏡頭近距離到∞可調。

本實施例中，前組鏡筒由同一機床加工，可有效保證同心度，從而與前組鏡片配合保證前組光路的同軸度。

本實施例中，所述前組鏡片與可變光闌之間的空氣間隔為4.03mm；所述可變光闌與后組鏡片之間的空氣間隔為2.36mm；所述前組鏡片與后組鏡片之間的空氣間隔為6.39mm。

本實施例中，所述第一負月牙型透鏡與第一雙凸透鏡之間的空氣間隔為12.45mm；所述第一雙凸透鏡與第一膠合組之間的空氣間隔為0.17mm。

本實施例中，所述第二膠合組與第四雙凸透鏡之間的空氣間隔為0.15mm；所述第四雙凸透鏡第三膠合組之間的空氣間隔為1.05~2.85mm。

本實施例中，所述前組鏡筒自前向后呈階梯狀逐漸縮小，所述第一負月牙型透鏡與第一雙凸透鏡之間設置有第一隔圈28，從而保證保證第一負月牙型透鏡與第一雙凸透鏡之間的通光和空氣距離。所述第一雙凸透鏡與第一膠合組的第一雙凹透鏡之間設置有第二隔圈25，從而保證第一雙凸透鏡與第二雙凸透鏡片之間的通光和空氣距離。所述前組鏡筒內還螺接有壓置于第一負月牙型透鏡前側周部的前壓圈30，保證前組鏡片的裝配穩定性。

本實施例中，所述后組鏡筒螺接于前組鏡筒的后側，所述可變光闌設置于后組鏡筒的前部內腔中，所述后組鏡筒的后部內腔自前向后呈階梯狀逐漸增大，且第二膠合組和第四雙凸透鏡安裝于后組鏡筒的后部內腔中，所述第二膠合組和第四雙凸透鏡之間設置有第三隔圈17，以便保證各鏡片之間的空氣間隔和通光。所述后組鏡筒的后端還螺接有壓置于第四雙凸透鏡后側周部的中部壓圈10，以便保證后組鏡片裝配穩定性，防止鏡片松動或者掉出來。

本實施例中，所述連接座自前向后呈階梯狀逐漸縮小，且連接座套置于主鏡筒后端并經三個徑向穿過連接座的連接座鎖緊頂絲8與主鏡筒固定連接，從而也限定了主鏡筒的運動，這樣在調焦過程中實現半組光路變化來達到像質的清晰。所述連接座內設置有用于安裝第三膠合組的腔室，連接座的后端螺接有壓置于第二負月牙型透鏡后側周部的后壓圈11，以便保證鏡片裝配穩定性，防止鏡片松動。為了實現半組移動，設計了連接座放置第三膠合組并且與攝像機對接。

本實施例中，所述微調焦機構包括設置于主鏡筒與后組鏡筒之間的聚焦轉輪4，聚焦轉輪的后部分別經正反牙與后組鏡筒和主鏡筒相連，即采用左旋多頭牙螺紋與細牙螺紋互配合傳動，具有調焦快速、靈活、空回小的優點。聚焦轉輪的后部內圈與后組鏡筒的前部外圈相螺接，聚焦轉輪的后部外圈與主鏡筒的前部內圈相螺接，所述聚焦轉輪后部內圈的螺紋與聚焦轉輪后部外圈的螺牙旋向相反。聚焦轉輪的前部經三個聚焦環鎖緊頂絲3固定有位于前組鏡筒與主鏡筒之間的聚焦環2，在外力轉動聚焦環2時帶動聚焦轉輪4朝一個方向轉動，此時與其正反牙連接的主鏡筒5和后組鏡筒18分別朝相反的方向運動。為了防止整個光路發生沿著光軸的旋轉運動，所述主鏡筒的后部沿軸向設置有導向槽32，所述導向槽內設置有與后組鏡筒固定連接的限位釘31，所述主鏡筒的前部還設置有用于聚焦轉輪鎖定的第一鎖緊釘27。

又因后組鏡筒18與前組鏡筒1通過螺紋連接成一起聯動的結構，故在調節聚焦環時帶動了整組機械及光路結構做遠離或者靠近焦平面的運動，從而實現了調焦的功能。但此調焦范圍是有限的，主要是依賴主鏡筒5與限位釘31之間相互配合的限位槽來限制調焦范圍。在調焦機構中，為了保證調焦的精度及鏡頭在調焦過程中的同心度，設計時要求聚焦轉輪4與主鏡筒5和后組鏡筒18之間的螺紋配合要通過研磨操作。

本實施例中，所述可變光闌經卡環21定位于后組鏡筒的前部內腔中，并經徑向穿入后組鏡筒內的光闌鎖緊釘20固定于后組鏡筒的前部內腔中。

本實施例中，所述光闌調節機構包括套置于主鏡筒中部的光闌調節環7，所述光闌調節環上徑向螺接有穿過主鏡筒伸入后組鏡筒內的光闌導釘6，所述光闌導釘與光闌的光闌撥桿33相連接，所述后組鏡筒上設置有用于控制可調光闌開口大小的通光槽，以滿足不同光照條件下的使用環境。所述光闌調節環上還設置有與主鏡筒相配合用于光闌調節環鎖定的第二鎖緊釘24。

本實施例中，為了更直觀的標示出近攝距到無窮遠的變化過程，在主鏡筒5上面標示出了不同物距所對應的對焦位置，同時也標注出不同光圈位置對應的相對孔徑值。在聚焦環2和光闌調節環7上面都做了相應的定位點，便于查看。

本發明實現的技術指標如下：1）焦距：f′=16mm；2）近攝距：200mm；3）畸變：≤1.1%；4）相對孔徑D/f’=1/1.8；5）視場角2ω：37.94°；6）分辨率：優于500萬像素；7）光路總長∑≤54.83mm；8）適用譜線范圍：450nm～650nm9）鏡頭外形尺寸：φ35.5×47.5。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，對于本領域的普通技術人員而言，根據本發明的教導，設計出不同形式的f16mm高清低畸變半組移動工業鏡頭并不需要創造性的勞動，在不脫離本發明的原理和精神的情況下凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化、修改、替換和變型，皆應屬本發明的涵蓋范圍。