一种宽工作距广角线扫镜头的制作方法

1.本发明涉及光学镜头技术领域，具体而言，涉及一种宽工作距广角线扫镜头。


背景技术：

2.机器视觉需求与日俱增，特别是在电子制造、外观检测、票据检测和尺寸测量等众多行业中，扫机器视觉镜头作为机器视觉中的重要部件，对其光学畸变、工作距离、视野大小等的要求也相应越来越高。
3.现有的线扫镜头，无法兼顾大靶面及低畸变，常常为了把靶面做大，而使其畸变也很大，无法清晰还原物体；且现有的线扫镜头，其工作距较窄，会导致使用场景受限制，不同物距下，成像质量差异也大；此外，现有的线扫镜头，不做无热化设计，使用温度范围受限，在高低温环境下无法使用。目前市面上还没有一款可同时兼顾大靶面、大视野、低畸变、高画质的线扫镜头。
4.鉴于此，本技术发明人发明了一种宽工作距广角线扫镜头。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种兼顾大靶面、大视野、低畸变、高画质的宽工作距广角线扫镜头。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种宽工作距广角线扫镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜，所述第一透镜至第透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；所述第一透镜具负屈光度，且第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜具正屈光度，且第二透镜的物侧面为凸面；所述第三透镜具负屈光度，且第三透镜的像侧面为凹面；所述第四透镜具正屈光度，且第四透镜的像侧面为凸面；所述第五透镜具正屈光度，且第五透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第六透镜具负屈光度，且第六透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第七透镜具正屈光度，且第七透镜的像侧面为凸面；所述第八透镜具正屈光度，且第八透镜的像侧面为凸面；所述第九透镜具负屈光度，且第九透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；该镜头满足：bfl/ttl≥0.28，其中，bfl为镜头的光学后焦，ttl为镜头的光学总长。
7.进一步地，该镜头满足：1＜|fg1/f|＜1.5，2.5＜| fg2/f|＜4，其中，fg1为第一透镜至第四透镜的组合焦距，fg2为第五透镜至第九透镜的组合焦距，f为镜头的焦距。
8.进一步地，该镜头满足：0.5＜|bfl/f|＜1.12，其中，f为镜头的焦距。
9.进一步地，该镜头满足：0.6＜|y/f|＜1.2，其中，y为镜头的像高，f为镜头的焦距。
10.进一步地，该镜头满足：0.44＜|f2/f|＜1，0.3＜|f7/f|＜0.65，0.45＜|f9/f|＜0.86，其中，f2、f7、f9分别为所述第二透镜、第七透镜、第九透镜的焦距。
11.进一步地，该镜头满足：0.8＜nd2/nd8＜1.3，其中，nd2、nd8分别为所述第二透镜、第八透镜的折射率。
12.进一步地，该镜头满足：1.85＜nd2，1.8＜nd8＜2.06，其中，nd2、nd8分别为所述第二透镜、第八透镜的折射率。
13.进一步地，所述第三透镜的像侧面与第四透镜的物侧面相互胶合，所述第五透镜的像侧面与第六透镜的物侧面相互胶合，并满足：∣vd4-vd3∣＞30，∣vd5-vd6∣＞30，其中，vd3、vd4、vd5、vd6分别所述第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的色散系数。
14.进一步地，该镜头满足：dn4/dt＜0，dn5/dt＜0，其中，dn4/dt、dn5/dt分别为所述第四透镜、第五透镜的折射率温度系数。
15.采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明线扫镜头将焦距减小，扩大了视野范围，实现大视野和大靶面，同时对光学畸变管控，实现大靶面和低畸变同时兼顾；且本发明线扫镜头在实现宽工作距的同时获得高解像，兼顾宽工作距和高像素，同时在相同物距下，比同类线扫镜头拥有更广的视野；此外，本发明线扫镜头采用无热化设计，在高低温环境依然清晰成像。
附图说明
16.图1为本发明线扫镜头的结构图；图2为本发明实施例1中镜头在可见光下的场曲及畸变图；图3为本发明实施例1中镜头在可见光下的分辨率曲线图；图4为本发明实施例2中镜头在可见光下的场曲及畸变图；图5为本发明实施例2中镜头在可见光下的分辨率曲线图；图6为本发明实施例3中镜头在可见光下的场曲及畸变图；图7为本发明实施例3中镜头在可见光下的分辨率曲线图。
17.附图标记说明：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；11、保护片。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.这里所说的「一透镜具有正屈光率(或负屈光率)」，是指所述透镜以高斯光学理论计算出来的近轴屈光率为正(或为负)。所说的「透镜的物侧面(或像侧面)」定义为成像光线通过透镜表面的特定范围。透镜的面形凹凸判断可依该领域中通常知识者的判断方式，即通过曲率半径(简写为r值)的正负号来判断透镜面形的凹凸。r值可常见被使用于光学设计软件中，例如zemax或codev。r值亦常见于光学设计软件的透镜资料表(lens data sheet)中。以物侧面来说，当r值为正时，判定为物侧面为凸面；当r值为负时，判定物侧面为凹面。
反之，以像侧面来说，当r值为正时，判定像侧面为凹面；当r值为负时，判定像侧面为凸面。
20.参照图1所示，本发明公开了一种宽工作距广角线扫镜头，包括从物侧至像侧沿一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、光阑10、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9，所述第一透镜1至第透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；所述第一透镜1具负屈光度，且第一透镜1的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜2具正屈光度，且第二透镜2的物侧面为凸面；所述第三透镜3具负屈光度，且第三透镜3的像侧面为凹面；所述第四透镜4具正屈光度，且第四透镜4的像侧面为凸面；所述第五透镜5具正屈光度，且第五透镜5的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第六透镜6具负屈光度，且第六透镜6的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第七透镜7具正屈光度，且第七透镜7的像侧面为凸面；所述第八透镜8具正屈光度，且第八透镜8的像侧面为凸面；所述第九透镜9具负屈光度，且第九透镜9的物侧面为凹面，像侧面为凹面；该镜头满足：bfl/ttl≥0.28，其中，bfl为镜头的光学后焦，ttl为镜头的光学总长。满足上述关系式，便于控制镜头的光学后焦，有利于减轻镜头整体重量与成本，有利于减小cra（主光线角度），提升分辨率，提高相对照度。
21.该镜头满足：1＜|fg1/f|＜1.5，2.5＜| fg2/f|＜4，其中，fg1为第一透镜1至第四透镜4的组合焦距，fg2为第五透镜5至第九透镜9的组合焦距，f为镜头的焦距。
22.该镜头满足：0.5＜|bfl/f|＜1.12，其中，f为镜头的焦距。
23.该镜头满足：0.6＜|y/f|＜1.2，其中，y为镜头的像高，f为镜头的焦距。
24.该镜头满足：0.44＜|f2/f|＜1，0.3＜|f7/f|＜0.65，0.45＜|f9/f|＜0.86，其中，f2、f7、f9分别为所述第二透镜2、第七透镜7、第九透镜9的焦距。
25.该镜头满足：0.8＜nd2/nd8＜1.3，其中，nd2、nd8分别为所述第二透镜2、第八透镜8的折射率。其中：1.85＜nd2，1.8＜nd8＜2.06。满足上述关系式，实现镜头的高分辨率。
26.所述第三透镜3的像侧面与第四透镜4的物侧面相互胶合，所述第五透镜5的像侧面与第六透镜6的物侧面相互胶合，同时满足：∣vd4-vd3∣＞30，∣vd5-vd6∣＞30，其中，vd3、vd4、vd5、vd6分别所述第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6的色散系数。胶合透镜高低色散系数配合，有利于消除系统色差，优化系统统像差，提高像质。
27.该镜头满足：dn4/dt＜0，dn5/dt＜0，其中，dn4/dt、dn5/dt分别为所述第四透镜4、第五透镜5的折射率温度系数。满足上述关系式，镜头在低温-40摄氏度至高温80摄氏度的环境中，均可满足高分辨率输出，实现无热化设计。
28.该镜头工作物距范围为130mm～1200mm，当物距发生变化时，第一透镜1到第九透镜9整组进行调焦。
29.该镜头的最大像面可以支持到64mm靶面，最大视野达到1700mm以上，目前市面上的同规格镜头，在畸变大的同时，最大靶面也只能做到60mm、最大视野还不到1600mm，本技术镜头可同时兼顾大靶面、大视野、低畸变及高画质。下面将以具体实施例对本发明的宽工作距广角线扫镜头进行详细说明。
30.实施例1本发明公开了一种宽工作距广角线扫镜头，包括从物侧至像侧沿一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、光阑10、第五透镜5、第六透镜6、第七透镜7、第八透镜8、第九透镜9，所述第一透镜1至第透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；所述第一透镜1具负屈光度，且第一透镜1的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜2具正屈光度，且第二透镜2的物侧面为凸面；所述第三透镜3具负屈光度，且第三透镜3的像侧面为凹面；所述第四透镜4具正屈光度，且第四透镜4的像侧面为凸面；所述第五透镜5具正屈光度，且第五透镜5的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第六透镜6具负屈光度，且第六透镜6的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第七透镜7具正屈光度，且第七透镜7的像侧面为凸面；所述第八透镜8具正屈光度，且第八透镜8的像侧面为凸面；所述第九透镜9具负屈光度，且第九透镜9的物侧面为凹面，像侧面为凹面。
31.本具体实施例的详细光学数据如表1-1所示。
32.表1-1 实施例1的详细光学数据本实施例中的部分参数数据如表1-2所示。
33.表1-2实施例1的部分参数数据
镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图2，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变《|-0.4%|，畸变小，控制了广角畸变，提升图像质量。
34.镜头在可见光下的分辨率曲线图请参阅图3，横坐标视场角度，单位为度。纵坐标为mtf数值，单位为无量刚，从图中可以看出，17线对时，整体mtf在0.85左右，35线对时，整体mtf在0.7左右。71线对时，整体mtf在0.4左右。
35.本实施例中，镜头的最大靶面为64mm，最大视野为1701mm，同时兼顾了大靶面、大视野、低畸变及高画质。
36.实施例2本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
37.本具体实施例的详细光学数据如表2-1所示。
38.表2-1实施例2的详细光学数据
本实施例中的部分参数数据如表2-2所示。
39.表2-2实施例2的部分参数数据镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图4，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变《|-0.4%|，畸变小，控制了广角畸变，提升图像质量。
40.镜头在可见光下的分辨率曲线图请参阅图5，横坐标视场角度，单位为度。纵坐标为mtf数值，单位为无量刚，从图中可以看出，17线对时，整体mtf在0.85左右，35线对时，整体mtf在0.7左右。71线对时，整体mtf在0.4左右。
41.本实施例中，镜头的最大靶面为64mm，最大视野为1700mm，同时兼顾了大靶面、大视野、低畸变及高画质。
42.实施例3本实施例与实施例1相比，主要在于各透镜表面的曲率半径、透镜厚度等光学参数有所不同。
43.本具体实施例的详细光学数据如表3-1所示。
44.表3-1实施例3的详细光学数据
本实施例中的部分参数数据如表3-2所示。
45.表3-2实施例3的部分参数数据镜头在可见光下的场曲及畸变图请参阅图6，从图中可以看出，各个波长的场曲基本重合，色差较小，同时系统的光学畸变《|-0.4%|，畸变小，控制了广角畸变，提升图像质量。
46.镜头在可见光下的分辨率曲线图请参阅图7，横坐标视场角度，单位为度。纵坐标为mtf数值，单位为无量刚，从图中可以看出，17线对时，整体mtf在0.85左右，35线对时，整体mtf在0.7左右。71线对时，整体mtf在0.4左右。
47.本实施例中，镜头的最大靶面为64mm，最大视野为1705mm，同时兼顾了大靶面、大视野、低畸变及高画质。
48.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围
为准。

技术特征：
1.一种宽工作距广角线扫镜头，其特征在于：包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜，所述第一透镜至第透镜各自包括一朝向物侧且使成像光线通过的物侧面以及一朝向像侧且使成像光线通过的像侧面；所述第一透镜具负屈光度，且第一透镜的物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第二透镜具正屈光度，且第二透镜的物侧面为凸面；所述第三透镜具负屈光度，且第三透镜的像侧面为凹面；所述第四透镜具正屈光度，且第四透镜的像侧面为凸面；所述第五透镜具正屈光度，且第五透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第六透镜具负屈光度，且第六透镜的物侧面为凹面，像侧面为凸面；所述第七透镜具正屈光度，且第七透镜的像侧面为凸面；所述第八透镜具正屈光度，且第八透镜的像侧面为凸面；所述第九透镜具负屈光度，且第九透镜的物侧面为凹面，像侧面为凹面；该镜头满足：bfl/ttl≥0.28，其中，bfl为镜头的光学后焦，ttl为镜头的光学总长。2.如权利要求1所述的一种宽工作距广角线扫镜头，其特征在于：该镜头满足：1＜|fg1/f|＜1.5，2.5＜| fg2/f|＜4，其中，fg1为第一透镜至第四透镜的组合焦距，fg2为第五透镜至第九透镜的组合焦距，f为镜头的焦距。3.如权利要求1所述的一种宽工作距广角线扫镜头，其特征在于：该镜头满足：0.5＜|bfl/f|＜1.12，其中，f为镜头的焦距。4.如权利要求1所述的一种宽工作距广角线扫镜头，其特征在于：该镜头满足：0.6＜|y/f|＜1.2，其中，y为镜头的像高，f为镜头的焦距。5.如权利要求1所述的一种宽工作距广角线扫镜头，其特征在于：该镜头满足：0.44＜|f2/f|＜1，0.3＜|f7/f|＜0.65，0.45＜|f9/f|＜0.86，其中，f2、f7、f9分别为所述第二透镜、第七透镜、第九透镜的焦距。6.如权利要求1所述的一种宽工作距广角线扫镜头，其特征在于：该镜头满足：0.8＜nd2/nd8＜1.3，其中，nd2、nd8分别为所述第二透镜、第八透镜的折射率。7.如权利要求1或6所述的一种宽工作距广角线扫镜头，其特征在于：该镜头满足：1.85＜nd2，1.8＜nd8＜2.06，其中，nd2、nd8分别为所述第二透镜、第八透镜的折射率。8.如权利要求1所述的一种宽工作距广角线扫镜头，其特征在于：所述第三透镜的像侧面与第四透镜的物侧面相互胶合，所述第五透镜的像侧面与第六透镜的物侧面相互胶合，并满足：∣vd4-vd3∣＞30，∣vd5-vd6∣＞30，其中，vd3、vd4、vd5、vd6分别所述第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的色散系数。9.如权利要求1所述的一种宽工作距广角线扫镜头，其特征在于：该镜头满足：dn4/dt＜0，dn5/dt＜0，其中，dn4/dt、dn5/dt分别为所述第四透镜、第五透镜的折射率温度系数。

技术总结
本发明公开了一种宽工作距广角线扫镜头，包括从物侧至像侧沿一光轴依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、光阑、第五透镜、第六透镜、第七透镜、第八透镜、第九透镜，所述第一透镜具负屈光度，所述第二透镜具正屈光度，所述第三透镜具负屈光度，所述第四透镜具正屈光度，所述第五透镜具正屈光度，所述第六透镜具负屈光度，所述第七透镜具正屈光度，所述第八透镜具正屈光度，所述第九透镜具负屈光度。本发明线扫镜头将焦距减小，扩大了视野范围，实现大视野、大靶面、低畸变；且本发明线扫镜头在实现宽工作距的同时获得高解像，兼顾宽工作距和高像素；此外，本发明线扫镜头采用无热化设计，在高低温环境依然清晰成像。在高低温环境依然清晰成像。在高低温环境依然清晰成像。


技术研发人员：上官秋和 徐金龙 苏炳坤 张军光
受保护的技术使用者：厦门力鼎光电股份有限公司
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/9