成像镜头

技术领域

本发明涉及光学器件领域，尤其涉及一种成像镜头。

背景技术

机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单来说是指用机器人代替人眼来做测量和判断，将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标特征，例如位置、尺寸和外观等，再根据预设条件输出结构，实现自动识别、判断、测量等功能。因此，用于机器视觉的成像系统对像素、画面均匀度、畸变、亮度、色彩还原度等要求非常高。

但目前市面上的机器视觉镜头光学放大倍率小，成像画面较小，并且畸变较大、亮度不均匀。这样的机器视觉镜头成像不够细腻，成像时动态范围不高，色彩和对比度也不够好，同时其透过率偏差较大。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种低畸变、画质均匀的成像镜头。

为实现上述目的，本发明提供一种成像镜头，包括沿物侧至像侧依次设置的具有正光焦度的第一透镜组、光阑和具有正光焦度的第二透镜组，所述第一透镜组为固定组，所述第二透镜组为可沿光轴移动的对焦透镜组；

所述第一透镜组至少包括两枚正光焦度透镜和两枚负光焦度透镜，并且沿物侧至像侧方向，所述第一透镜组的第一枚透镜为正光焦度透镜，第二枚透镜为负光焦度透镜。

根据本发明的一个方面，沿物侧至像侧方向，所述第一透镜组的第一枚透镜为凸-凸透镜或者凸-凹透镜；

第二枚透镜为凹-凹透镜、凸-凹透镜或者平-凹透镜。

根据本发明的一个方面，所述第一透镜组中包括至少一个双胶合透镜。

根据本发明的一个方面，所述第一透镜组中至少一个双胶合透镜的胶合面为凸面或平面。

根据本发明的一个方面，沿物侧至像侧方向，所述第一透镜组内的双胶合透镜为具有正光焦度的透镜和具有负光焦度的透镜组成或者为具有负光焦度的透镜和具有正光焦度的透镜组成。

根据本发明的一个方面，所述第二透镜组包括至少两枚正光焦度透镜和一枚负光焦度透镜，并且第二透镜组中最靠近像侧的透镜为正光焦度透镜。

根据本发明的一个方面，沿物侧至像侧方向，所述第二透镜组中的第一枚透镜为凸-凸透镜、凹-凸透镜或者平-凸透镜。

根据本发明的一个方面，所述第二透镜组中包括至少一个双胶合透镜组，所述双胶合透镜组为具有正光焦度的透镜与具有负光焦度的透镜组合而成。

根据本发明的一个方面，沿物侧至像侧方向，所述第二透镜组中的双胶合透镜中负光焦度透镜为凹-凹透镜、凹-凸透镜或者凹-平透镜。

根据本发明的一个方面，所述第一透镜组(的焦距为f

根据本发明的一个方面，所述第一透镜组内的至少一枚双胶合透镜的焦距f1与所述第一透镜组的焦距为f

根据本发明的一个方面，所述第二透镜组的焦距为f

根据本发明的一个方面，沿物侧至像侧方向，所述第二透镜组中第一枚正光焦度透镜的折射率为ND，阿贝数为VD，满足：50≤VD≤96,1.43≤ND≤1.70。

根据本发明的一个方面，所述成像镜头从无限物体向近距离物体成像时的光学全长为TTL，所述成像镜头的焦距为f，满足：3.0≤TTL/f≤4.0。

本发明成像镜头，按照上述方式设置本发明的第一透镜组，第一透镜组作为固定组，通过靠近物侧前两枚透镜正负光焦度的搭配，使得本发明的成像镜头同拥有了对大角度光线收束的能力。而双胶合透镜的设置，对校正成像系统的畸变、慧差及色差，同时对成像系统的公差敏感度具有矫正效果，从而可以保证光学系统拥有接近衍射极限的像质和像面的一致性。

本发明的成像镜头，按照上述限定设置本发明的第二透镜组，可以通过正负光焦度的搭配以及双胶合透镜组的设置，有利于校正第二透镜组内部的球差、像散、慧差和畸变。第二透镜组内部像差的校正有利于减小第一透镜组对像差的负担比例，能够更好地降低对焦群组的公差敏感度，从而极大的保证光学系统拥有良好的像面一致性，全面提升光学系统的成像品质。本发明的成像镜头，采用改进的双高斯结构及类似反远摄的结构，能够很好的校正畸变，收束管线，消除暗角，减小球差。

本发明的成像镜头，第一透镜组的焦距为f

本发明的成像镜头，第一透镜组内的至少一枚双胶合透镜的焦距f1与第一透镜组G1的焦距为f

本发明的成像镜头，第二透镜组的焦距为f

本发明的成像镜头，沿物侧至像侧方向，第二透镜组中第一枚正光焦度透镜的折射率为ND，阿贝数为VD，满足：50≤VD≤96,1.43≤ND≤1.70。如此设置第二透镜组中第一枚正光焦度透镜的折射率和阿贝数，能够有效地校正成像系统的色差，提高成像系统的成像质量。同时，该透镜也承担了系统大部分对非常温状态成像系统像面稳定性矫正的压力，有利于确保非常温状态下成像系统像面的稳定性。

附图说明

图1示意性表示根据本发明实施例1的成像镜头的结构示意图；

图2示意性表示根据本发明实施例1的成像镜头最佳工作物距对焦时的MTF图；

图3示意性表示根据本发明实施例1的成像镜头最佳工作物距低温状态下的MTF离焦图；

图4示意性表示根据本发明实施例1的成像镜头最佳工作物距低高温状态下的MTF离焦图；

图5示意性表示根据本发明实施例1的成像镜头的光学畸变图；

图6示意性表示根据本发明实施例2的成像镜头的结构示意图；

图7示意性表示根据本发明实施例2的成像镜头最佳工作物距对焦时的MTF图；

图8示意性表示根据本发明实施例2的成像镜头最佳工作物距低温状态下的MTF离焦图；

图9示意性表示根据本发明实施例2的成像镜头最佳工作物距低高温状态下的MTF离焦图；

图10示意性表示根据本发明实施例2的成像镜头的光学畸变图；

图11示意性表示根据本发明实施例3的成像镜头的结构示意图；

图12示意性表示根据本发明实施例3的成像镜头最佳工作物距对焦时的MTF图；

图13示意性表示根据本发明实施例3的成像镜头最佳工作物距低温状态下的MTF离焦图；

图14示意性表示根据本发明实施例3的成像镜头最佳工作物距低高温状态下的MTF离焦图；

图15示意性表示根据本发明实施例3的成像镜头的光学畸变图；

图16示意性表示根据本发明实施例4的成像镜头的结构示意图；

图17示意性表示根据本发明实施例4的成像镜头最佳工作物距对焦时的MTF图；

图18示意性表示根据本发明实施例4的成像镜头最佳工作物距低温状态下的MTF离焦图；

图19示意性表示根据本发明实施例4的成像镜头最佳工作物距低高温状态下的MTF离焦图；

图20示意性表示根据本发明实施例4的成像镜头的光学畸变图；

图21示意性表示根据本发明实施例5的成像镜头的结构示意图；

图22示意性表示根据本发明实施例5的成像镜头最佳工作物距对焦时的MTF图；

图23示意性表示根据本发明实施例5的成像镜头最佳工作物距低温状态下的MTF离焦图；

图24示意性表示根据本发明实施例5的成像镜头最佳工作物距低高温状态下的MTF离焦图；

图25示意性表示根据本发明实施例5的成像镜头的光学畸变图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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方式，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。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

参照图1所示，本发明提供一种成像镜头，包括沿物侧至像侧依次设置的具有正光焦度的第一透镜组G1、光阑和具有正光焦度的第二透镜组G2。其中，第一透明组G1为固定组，第二透镜组为我内对焦透镜组，从无限远物体向近距离物体成像时第二透明组G2沿着光轴移动。本发明的成像镜头，通过具有正光焦度的第一透镜组G1搭配具有正光焦度的第二镜头组G2，使得本发明的成像镜头有利于减小畸变。

在本发明中，第一透镜组G1至少包括两枚正光焦度透镜和两枚负光焦度透镜，并且沿物侧至像侧方向，第一透镜组G1的第一枚透镜为正光焦度透镜，第二枚透镜为负光焦度透镜。根据本发明的一种实施方式，沿物侧至像侧方向，第一透镜组G1的第一枚透镜为凸-凸透镜或者凸-凹透镜；第二枚透镜为凹-凹透镜、凸-凹透镜或者平-凹透镜。此外，在本发明中，第一透镜组G1中包括至少一个双胶合透镜，并且至少一个双胶合透镜的胶合面为凸面或平面。沿物侧至像侧方向，双胶合透镜为具有正光焦度的透镜和具有负光焦度的透镜组成或者为具有负光焦度的透镜和具有正光焦度的透镜组成。

本发明成像镜头，按照上述方式设置本发明的第一透镜组G1，第一透镜组G1作为固定组，通过靠近物侧前两枚透镜正负光焦度的搭配，使得本发明的成像镜头同拥有了对大角度光线收束的能力。而双胶合透镜的设置，对校正成像系统的畸变、慧差及色差，同时对成像系统的公差敏感度具有矫正效果，从而可以保证光学系统拥有接近衍射极限的像质和像面的一致性。

在本发明的成像镜头中，第二透镜组G2包括至少两枚正光焦度透镜和一枚负光焦度透镜，并且第二透镜组G2中最靠近像侧的透镜为正光焦度透镜。沿物侧至像侧方向，第二透镜组G2中的第一枚透镜为凸-凸透镜、凹-凸透镜或者平-凸透镜。第二透镜组G2中包括至少一个双胶合透镜组，双胶合透镜组为具有正光焦度的透镜与具有负光焦度的透镜组合而成。根据本发明的一种实施方式，沿物侧至像侧方向，第二透镜组G2中的双胶合透镜中负光焦度透镜可以为凹-凹透镜、凹-凸透镜或者凹-平透镜。

本发明的成像镜头，按照上述限定设置本发明的第二透镜组G2，可以通过正负光焦度的搭配以及双胶合透镜组的设置，有利于校正第二透镜组G2内部的球差、像散、慧差和畸变。第二透镜组G2内部像差的校正有利于减小第一透镜组G1对像差的负担比例，能够更好地降低对焦群组的公差敏感度，从而极大的保证光学系统拥有良好的像面一致性，全面提升光学系统的成像品质。本发明的成像镜头，采用改进的双高斯结构及类似反远摄的结构，能够很好的校正畸变，收束管线，消除暗角，减小球差。

本发明的成像镜头，第一透镜组G1的焦距为f

本发明的成像镜头，第一透镜组G1内的至少一枚双胶合透镜的焦距f1与第一透镜组G1的焦距为f

本发明的成像镜头，第二透镜组G2的焦距为f

本发明的成像镜头，沿物侧至像侧方向，第二透镜组G2中第一枚正光焦度透镜的折射率为ND，阿贝数为VD，满足：50≤VD≤96,1.43≤ND≤1.70。如此设置第二透镜组中第一枚正光焦度透镜的折射率和阿贝数，能够有效地校正成像系统的色差，提高成像系统的成像质量。同时，该透镜也承担了系统大部分对非常温状态成像系统像面稳定性矫正的压力，有利于确保非常温状态下成像系统像面的稳定性。

本发明的成像镜头，成像镜头从无限物体向近距离物体成像时的光学全长为TTL，成像镜头的焦距为f，满足：3.0≤TTL/f≤4.0。

综上，本发明的成像镜头按照以上限定进行设置，能够实现低畸变、大景深、画质均匀、色彩还原度好、对比度高、分辨率高达1200万像素以上，同时兼具高温、低温等异常状态下画面像质稳定性好的特性。

以下根据本发明的上述设置给出五组具体实施方式来具体说明根据本发明的成像镜头。

五组实施方式数据如下表1中数据：

表1

实施方式一：

图1是示意性表示根据本发明的实施方式一的成像镜头结构图。

实施方式一中的光学系统总长TTL＝50.9mm，系统焦距f＝16mm，系统成像物距范围为0.1m-inf，系统画幅Y＝12mm，F数FNO＝2.8。

以下表2列出本实施方式的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数：

表2

结合图1所示，在本实施方式，第一透镜组G1中包括5片透镜(L1-L5)，其中透镜L4和透镜L5透镜双胶合透镜。第二透镜组G2中包括4片透镜(L6-L9)，其中透镜L7和透镜L8为双胶合透镜，透镜L6和透镜L9为正光焦度透镜。

图2-5分别示意性表示根据本发明实施例1的成像镜头最佳工作物距对焦时的MTF图、最佳工作物距低温状态下的MTF离焦图、最佳工作物距低高温状态下的MTF离焦图以及光学畸变图。结合附图可以得知，按照本发明实施例1得到的成像镜头，能够实现低畸变、大景深、画质均匀、色彩还原度好、对比度高、分辨率高达1200万像素以上，同时兼具高温、低温等异常状态下画面像质稳定性好的特性。

实施方式二：

图6是示意性表示根据本发明的实施方式二的成像镜头结构图。

实施方式二中的光学系统总长TTL＝59mm，系统焦距f＝16mm，系统成像物距范围为0.1m-inf，系统画幅Y＝14mm，F数FNO＝2.4。

以下表3列出本实施方式的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数：

表3

结合图6所示，在本实施方式，第一透镜组G1中包括5片透镜(L1-L5)，其中透镜L4和透镜L5透镜双胶合透镜。第二透镜组G2中包括4片透镜(L6-L9)，其中透镜L7和透镜L8为双胶合透镜，透镜L6和透镜L9为正光焦度透镜。

图7-10分别示意性表示根据本发明实施例2的成像镜头最佳工作物距对焦时的MTF图、最佳工作物距低温状态下的MTF离焦图、最佳工作物距低高温状态下的MTF离焦图以及光学畸变图。结合附图可以得知，按照本发明实施例2得到的成像镜头，能够实现低畸变、大景深、画质均匀、色彩还原度好、对比度高、分辨率高达1200万像素以上，同时兼具高温、低温等异常状态下画面像质稳定性好的特性。

实施方式三：

图11是示意性表示根据本发明的实施方式三的成像镜头结构图。

实施方式三中的光学系统总长TTL＝54mm，系统焦距f＝16mm，系统成像物距范围为0.1m-inf，系统画幅Y＝14mm，F数FNO＝2.5。

以下表4列出本实施方式的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数：

表4

结合图11所示，在本实施方式，第一透镜组G1中包括5片透镜(L1-L5)，其中透镜L4和透镜L5透镜双胶合透镜。第二透镜组G2中包括3片透镜(L6-L8)，其中透镜L6和透镜L7为双胶合透镜，透镜L8为正光焦度透镜。

图12-15分别示意性表示根据本发明实施例3的成像镜头最佳工作物距对焦时的MTF图、最佳工作物距低温状态下的MTF离焦图、最佳工作物距低高温状态下的MTF离焦图以及光学畸变图。结合附图可以得知，按照本发明实施例3得到的成像镜头，能够实现低畸变、大景深、画质均匀、色彩还原度好、对比度高、分辨率高达1200万像素以上，同时兼具高温、低温等异常状态下画面像质稳定性好的特性。

实施方式四：

图11是示意性表示根据本发明的实施方式四的成像镜头结构图。

实施方式四中的光学系统总长TTL＝60mm，系统焦距f＝15mm，系统成像物距范围为0.1m-inf，系统画幅Y＝12mm，F数FNO＝2.6。

以下表5列出本实施方式的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数：

表5

结合图16所示，在本实施方式，第一透镜组G1中包括5片透镜(L1-L5)，其中透镜L1和透镜L2、透镜L4和透镜L5透镜双胶合透镜。第二透镜组G2中包括4片透镜(L6-L9)，其中透镜L7和透镜L8为双胶合透镜，透镜L6和透镜L9为正光焦度透镜。

图17-20分别示意性表示根据本发明实施例4的成像镜头最佳工作物距对焦时的MTF图、最佳工作物距低温状态下的MTF离焦图、最佳工作物距低高温状态下的MTF离焦图以及光学畸变图。结合附图可以得知，按照本发明实施例4得到的成像镜头，能够实现低畸变、大景深、画质均匀、色彩还原度好、对比度高、分辨率高达1200万像素以上，同时兼具高温、低温等异常状态下画面像质稳定性好的特性。

实施方式五：

图21是示意性表示根据本发明的实施方式五的成像镜头结构图。

实施方式五中的光学系统总长TTL＝58mm，系统焦距f＝17mm，系统成像物距范围为0.1m-inf，系统画幅Y＝12mm，F数FNO＝2.86。

以下表6列出本实施方式的各透镜的相关参数，包括表面类型、曲率半径、厚度、材料的折射率、阿贝数：

表6

结合图21所示，在本实施方式，第一透镜组G1中包括5片透镜(L1-L5)，其中透镜L4和透镜L5透镜双胶合透镜。第二透镜组G2中包括4片透镜(L6-L9)，其中透镜L7和透镜L8为双胶合透镜，透镜L6和透镜L9为正光焦度透镜。

图22-25分别示意性表示根据本发明实施例5的成像镜头最佳工作物距对焦时的MTF图、最佳工作物距低温状态下的MTF离焦图、最佳工作物距低高温状态下的MTF离焦图以及光学畸变图。结合附图可以得知，按照本发明实施例5得到的成像镜头，能够实现低畸变、大景深、画质均匀、色彩还原度好、对比度高、分辨率高达1200万像素以上，同时兼具高温、低温等异常状态下画面像质稳定性好的特性。

以上所述仅为本发明的一个实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。