CN107065153B - 一种广角高清机器视觉镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种广角高清机器视觉镜头，包括调焦组和固定组，所述调焦组包括沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜和具有负光焦度的第三透镜，所述固定组包括沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜、具有正光焦度的第八透镜和具有负光焦度的第九透镜。该镜头采用分组调焦的方式，保证了0.1mm到无穷远物距下成像质量效果好，且畸变小于1％；光学系统边缘光线相对照度在70％以上；支持视场角大于70°；在‑40～70℃环境下使用保证解像力满足成像要求。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜头技术领域，尤其涉及一种广角高清机器视觉镜头。
背景技术
机器视觉镜头被广泛应用于生产制造、质量检测、物流、医学、科学研究等领域。随着中国制造2025战略的开展，工业自动化快速发展，而机器视觉镜头作为自动化机器的“眼睛”占据着重要地位。
机器视觉镜头一般用于在固定位置监控、检测特定范围内的目标，这要求镜头有占用空间小、视场范围大、畸变低、像质高等特点。传统机器视觉镜头采用双高斯型结构，这种结构在视场角超过45°时便难以保证边缘视场的成像质量。
发明内容
本发明提供一种广角高清机器视觉镜头，解决了传统镜头视场角范围小、成像质量较差、以及畸变高的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
一种广角高清机器视觉镜头，包括调焦组和固定组，当工作距离改变时，调焦组相对固定组前后移动来进行对焦，从而寻找最佳像面；
所述调焦组包括沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜和具有负光焦度的第三透镜，所述固定组包括沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜、具有正光焦度的第八透镜和具有负光焦度的第九透镜；所述调焦组与整个镜头满足如下条件式：
0.8≤∣ft/f∣≤1.2，其中，ft为调焦组的组合焦距，f为整个镜头的焦距。
进一步地，所述第五透镜与第六透镜胶合形成第一胶合透镜,所述第八透镜与第九透镜组合形成第二胶合透镜，所述第八透镜与第九透镜满足如下条件式：∣Nd8-Nd9∣≥0.25；∣Vd8-Vd9∣≥30，其中，Nd8、Nd9分别为第八透镜和第九透镜的折射率，Vd8、Vd9分别为第八透镜和第九透镜的阿贝数。
优选地，所述第八透镜的材料为氟冕系列或重磷冕系列玻璃材料，所述第九透镜的材料为高折射率的重火石系列玻璃材料。
优选地，所述第四透镜与第五透镜之间设置有光阑。
优选地，所述第一透镜包括第一物端表面和第一像端表面，所述第二透镜包括第二物端表面和第二像端表面，所述第三透镜包括第三物端表面和第三像端表面，所述第四透镜包括第四物端表面和第四像端表面，所述第一胶合透镜包括第五物端表面、第一胶合面和第六像端表面，所述第七透镜包括第七物端表面和第七像端表面，所述第二胶合透镜包括第八物端表面、第二胶合面和第九像端表面，上述所有物端表面、像端表面和胶合面均为球面。
优选地，所述第一物端表面、第二物端表面、第四物端表面、第四像端表面、第五物端表面、第七物端表面、第七像端表面、第八物端表面和第九像端表面均为凸面；所述第一像端表面、第二像端表面、第三物端表面、第三像端表面和第六像端表面均为凹面。
本发明提供一种广角高清机器视觉镜头，包括调焦组和固定组，所述调焦组包括沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜和具有负光焦度的第三透镜，所述固定组包括沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜、具有正光焦度的第八透镜和具有负光焦度的第九透镜；所述调焦组与整个镜头满足如下条件式：0.8≤∣ft/f∣≤1.2，其中，ft为调焦组的组合焦距，f为整个镜头的焦距。该镜头采用全玻璃球面镜片，确保光学性能的同时保证材料低成本、镜片易加工。设计采用分组调焦的方式，保证了0.1mm到无穷远物距下成像质量效果好，且畸变小于1％；光学系统边缘光线相对照度在70％以上；支持视场角大于70°；在-40～70℃环境下使用保证解像力满足成像要求。
附图说明
图1是本发明一种广角高清机器视觉镜头的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
如图1所示，一种广角高清机器视觉镜头，包括调焦组和固定组，当工作距离改变时，调焦组相对固定组前后移动来进行对焦，从而寻找最佳像面；
所述调焦组包括沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第一透镜G1、具有负光焦度的第二透镜G2和具有负光焦度的第三透镜G3，所述固定组包括沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第四透镜G4、具有正光焦度的第五透镜G5、具有负光焦度的第六透镜G6、具有正光焦度的第七透镜G7、具有正光焦度的第八透镜G8和具有负光焦度的第九透镜G9；所述调焦组与整个镜头满足如下条件式：
0.8≤∣ft/f∣≤1.2，其中，ft为调焦组的组合焦距，f为整个镜头的焦距；具体地，整个镜头的焦距f＝8mm，调焦组的组合焦距ft＝-8.1mm，“-”代表光焦度为负；∣ft/f∣的比值可以选择0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.05、1.1、1.15和1.2中的一个。
所述第五透镜G5与第六透镜G6胶合形成第一胶合透镜U1,所述第八透镜G8与第九透镜G9组合形成第二胶合透镜U2，所述第八透镜G8与第九透镜G9满足如下条件式：∣Nd8-Nd9∣≥0.25；∣Vd8-Vd9∣≥30，其中，Nd8、Nd9分别为第八透镜G8和第九透镜G9的折射率，Vd8、Vd9分别为第八透镜和第九透镜的阿贝数。
所述第八透镜G8的材料为氟冕系列或重磷冕系列玻璃材料，所述第九透镜G9的材料为高折射率的重火石系列玻璃材料。
所述第四透镜与第五透镜之间设置有光阑。
所述第一透镜G1包括第一物端表面S1和第一像端表面S2，所述第二透镜G2包括第二物端表面S3和第二像端表面S4，所述第三透镜G3包括第三物端表面S5和第三像端表面S6，所述第四透镜G4包括第四物端表面S7和第四像端表面S8，所述第一胶合透镜U1包括第五物端表面S10、第一胶合面S11和第六像端表面S12，所述第七透镜G7包括第七物端表面S13和第七像端表面S14，所述第二胶合透镜U2包括第八物端表面S15、第二胶合面S16和第九像端表面S17，上述所有物端表面、像端表面和胶合面均为球面。
所述第一物端表面S1、第二物端表面S3、第四物端表面S7、第四像端表面S8、第五物端表面S10、第七物端表面S13、第七像端表面S14、第八物端表面S15和第九像端表面S17均为凸面；所述第一像端表面S2、第二像端表面S4、第三物端表面S5、第三像端表面S6和第六像端表面S12均为凹面。
本实施例中，镜头各个透镜从物方向像方的各个表面的物理参数：
其中，D为对应透镜的光学表面到下一光学表面的距离(在光轴上的距离)；Nd代表对应d光(波长为587纳米)的折射率，R为曲面半径，“-”表示方向为负。
在本实施例中，整个镜头相对孔径FNO为1:2.8，视场角FOV为70°。当物距为0.3m时，调焦组与固定组的间隔距离为5.2mm，当物距从无穷远至0.1mm之间移动时，调焦组与固定组间隔距离范围为5.05mm-5.6mm。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种广角高清机器视觉镜头，其特征在于：包括调焦组和固定组，当工作距离改变时，调焦组相对固定组前后移动来进行对焦，从而寻找最佳像面；
所述调焦组包括沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第一透镜、具有负光焦度的第二透镜和具有负光焦度的第三透镜，所述固定组包括沿光轴从物方到像方依次排列的具有正光焦度的第四透镜、具有正光焦度的第五透镜、具有负光焦度的第六透镜、具有正光焦度的第七透镜、具有正光焦度的第八透镜和具有负光焦度的第九透镜；所述调焦组与整个镜头满足如下条件式：
0.8≤∣ft/f∣≤1.2，其中，ft为调焦组的组合焦距，f为整个镜头的焦距。
2.根据权利要求1所述的一种广角高清机器视觉镜头，其特征在于：所述第五透镜与第六透镜胶合形成第一胶合透镜,所述第八透镜与第九透镜组合形成第二胶合透镜，所述第八透镜与第九透镜满足如下条件式：∣Nd8-Nd9∣≥0.25；∣Vd8-Vd9∣≥30，其中，Nd8、Nd9分别为第八透镜和第九透镜的折射率，Vd8、Vd9分别为第八透镜和第九透镜的阿贝数。
3.根据权利要求2所述的一种广角高清机器视觉镜头，其特征在于：所述第八透镜的材料为氟冕系列或重磷冕系列玻璃材料，所述第九透镜的材料为高折射率的重火石系列玻璃材料。
4.根据权利要求1所述的一种广角高清机器视觉镜头，其特征在于：所述第四透镜与第五透镜之间设置有光阑。
5.根据权利要求2所述的一种广角高清机器视觉镜头，其特征在于：所述第一透镜包括第一物端表面和第一像端表面，所述第二透镜包括第二物端表面和第二像端表面，所述第三透镜包括第三物端表面和第三像端表面，所述第四透镜包括第四物端表面和第四像端表面，所述第一胶合透镜包括第五物端表面、第一胶合面和第六像端表面，所述第七透镜包括第七物端表面和第七像端表面，所述第二胶合透镜包括第八物端表面、第二胶合面和第九像端表面，上述所有物端表面、像端表面和胶合面均为球面。
6.根据权利要求5所述的一种广角高清机器视觉镜头，其特征在于：所述第一物端表面、第二物端表面、第四物端表面、第四像端表面、第五物端表面、第七物端表面、第七像端表面、第八物端表面和第九像端表面均为凸面；所述第一像端表面、第二像端表面、第三物端表面、第三像端表面和第六像端表面均为凹面。
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