CN108681036A - 35mm大靶面机器视觉线扫镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了35mm大靶面机器视觉线扫镜头,包括具有正光焦度、弯月结构的第一透镜G1,具有正光焦度、弯月结构的第二透镜G2,具有负光焦度、弯月结构的第三透镜G3,具有负光焦度、弯月结构的第四透镜G4,具有正光焦度、弯月结构的第五透镜G5和具有正光焦度、平凸或弯月结构的第六透镜G6;第二透镜G2与第三透镜G3组成第一胶合透镜B1,第四透镜G4与第五透镜G5组成第二胶合透镜B2,满足以下关系式:2≤|fB2/fB1|≤4;光学系统的焦距为f’,光学系统的靶面半像高为y’,满足关系式:|y’/f’|≥0.4。本发明具有解析度高、畸变率低的特点,且随着放大倍率的变化,成像表现好。
Description
技术领域
本发明涉及机器视觉镜头技术领域,具体涉及一种35mm大靶面机器视觉线扫镜头。
背景技术
机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置,分CMOS和CCD两种)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,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的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。因此,机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。
目前,线扫描镜头是许多机器视觉系统的重要组成部件,而通过镜头清晰、准确地获取真实的图像是后续图像分析处理的基础。目前国内市场上的线扫镜头在成像清晰度、畸变率方面的表现差强人意,高精度、高品质产品仍多以国外品牌为主。
发明内容
本发明的目的在于:针对现有技术的不足,而提供一种35mm大靶面机器视觉线扫镜头,在使用大靶面时拥有较高的解析度和较低的畸变,不同于传统镜头的解析度会随着放大倍率的改变而产生很大的变动,该镜头在可用放大倍率内有比较稳定的成像表现。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
35mm大靶面机器视觉线扫镜头,包括机械系统及安装于所述机械系统内部的光学系统,所述光学系统由物方到像方依次包括具有正光焦度、弯月结构的第一透镜G1,具有正光焦度、弯月结构的第二透镜G2,具有负光焦度、弯月结构的第三透镜G3,具有负光焦度、弯月结构的第四透镜G4,具有正光焦度、弯月结构的第五透镜G5和具有正光焦度、平凸或弯月结构的第六透镜G6;所述第二透镜G2与所述第三透镜G3组成第一胶合透镜B1,所述第四透镜G4与所述第五透镜G5组成第二胶合透镜B2,其满足以下关系式:2≤|fB2/fB1|≤4;所述光学系统的焦距为f’,所述光学系统的靶面半像高为y’,满足关系式:|y’/f’|≥0.4。
作为本发明所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头的一种改进,所述光学系统的焦距为f’与第一透镜焦距f1之间满足关系式:0.8≤|f1/f’|≤1.2。
作为本发明所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头的一种改进,所述光学系统的焦距为f’与第六透镜焦距f6之间满足关系式:0.7≤|f6/f’|≤1.2。
作为本发明所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头的一种改进,所述第二透镜的折射率为n2,阿贝数为v2,其满足关系式:1.5≤n2≤1.7;60≤v2≤70。
作为本发明所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头的一种改进,所述第三透镜的折射率为n3,阿贝数为v3,其满足关系式:1.55≤n3≤1.75;30≤v3≤40。
所述第四透镜的折射率为n4,阿贝数为v4,其满足关系式:1.55≤n4≤1.75;30≤v4≤40。
作为本发明所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头的一种改进,所述第五透镜的折射率为n5,阿贝数为v5,其满足关系式:1.6≤n5≤1.8;50≤v5≤60。
作为本发明所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头的一种改进,所述第一透镜G1到所述第六透镜G6均为玻璃球面透镜。
作为本发明所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头的一种改进,还包括光阑,所述光阑设置于所述第三透镜G3和所述第四透镜G4之间,所述光阑的孔径为圆孔,光阑的光圈在F2.8~F32范围内可调。
本发明的有益效果在于:本发明在使用大靶面时具备较高的解析度和较低的畸变,不同于传统镜头的解析度会随着放大倍率的改变而产生很大的变动,该镜头在可用放大倍率内有比较稳定的成像表现。所述光学系统的标称放大倍率为0.10X,可用放大倍率为0.04X~0.33X。在可用放大倍率范围内,通过改变镜头的物距,并调节后截距可清晰成像。其中,在标称放大倍率下,全视场畸变小于0.05%。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本发明的一部分,本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明中光学系统的光路图;
图3为本发明的光学系统的MTF曲线图;
图4为本发明的光学系统的场曲曲线图;
图5为本发明的光学系统的畸变曲线图。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题,基本达到所述技术效果。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明,但不作为对本发明的限定。
如图1~5所示,35mm大靶面机器视觉线扫镜头,包括机械系统及安装于机械系统内部的光学系统,光学系统由物方到像方依次包括具有正光焦度、弯月结构的第一透镜G1,具有正光焦度、弯月结构的第二透镜G2,具有负光焦度、弯月结构的第三透镜G3,具有负光焦度、弯月结构的第四透镜G4,具有正光焦度、弯月结构的第五透镜G5和具有正光焦度、平凸或弯月结构的第六透镜G6;第二透镜G2与第三透镜G3组成第一胶合透镜B1,第四透镜G4与第五透镜G5组成第二胶合透镜B2,其满足以下关系式:2≤|fB2/fB1|≤4;光学系统的焦距为f’,光学系统的靶面半像高为y’,满足关系式:|y’/f’|≥0.4。
优选地,光学系统的焦距为f’与第一透镜焦距f1之间满足关系式:0.8≤|f1/f’|≤1.2。
优选地,光学系统的焦距为f’与第六透镜焦距f6之间满足关系式:0.7≤|f6/f’|≤1.2。
优选地,第二透镜的折射率为n2,阿贝数为v2,其满足关系式:1.5≤n2≤1.7;60≤v2≤70。
优选地,第三透镜的折射率为n3,阿贝数为v3,其满足关系式:1.55≤n3≤1.75;30≤v3≤40。
优选地,第四透镜的折射率为n4,阿贝数为v4,其满足关系式:1.55≤n4≤1.75;30≤v4≤40。
第五透镜的折射率为n5,阿贝数为v5,其满足关系式:1.6≤n5≤1.8;50≤v5≤60。
优选地,第一透镜G1到第六透镜G6均为玻璃球面透镜。
本发明还包括光阑100,光阑100设置于第三透镜G3和第四透镜G4之间,光阑100的孔径为圆孔,光阑100的光圈在F2.8~F32范围内可调。
在本实施例中,光学系统数据如下
f1(mm) | fB1(mm) | fB2(mm) | f6(mm) | f’(mm) | y’(mm) |
35.505 | -55.518 | -116.464 | 32.636 | 35 | 15 |
|f1/f’| | |fB2/fB1| | |f6/f’| | |y’/f’| |
1.014 | 2.1 | 0.932 | 0.429 |
工作距离(mm) | 物方视场(mm) | 放大倍率(mm) |
895 | 750 | 0.04X |
370 | 300 | 0.10X |
130 | 90 | 0.33X |
在本实施例中,光学系统的焦距为35mm,放大倍率为0.04X~0.33X,光圈为F2.8~F32,靶面大小为30mm。在标称放大倍率下,畸变小于0.05%。如图3所示,本实施例的光学系统在40lp/mm时全视场的MTF值>0.3,0.8视场MTF值>0.4,可匹配像元尺寸12.5μm以上的成像芯片。如图4所示,本实施例的像面大小为30mm,整个视场的像点均在像面位置0.3mm的范围以内,说明本实施例的光学系统有较小的像面弯曲。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式,但如前所述,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施方式的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述发明构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.35mm大靶面机器视觉线扫镜头,其特征在于:包括机械系统及安装于所述机械系统内部的光学系统,所述光学系统由物方到像方依次包括具有正光焦度、弯月结构的第一透镜G1,具有正光焦度、弯月结构的第二透镜G2,具有负光焦度、弯月结构的第三透镜G3,具有负光焦度、弯月结构的第四透镜G4,具有正光焦度、弯月结构的第五透镜G5和具有正光焦度、平凸或弯月结构的第六透镜G6;所述第二透镜G2与所述第三透镜G3组成第一胶合透镜B1,所述第四透镜G4与所述第五透镜G5组成第二胶合透镜B2,其满足以下关系式:2≤|fB2/fB1|≤4;所述光学系统的焦距为f’,所述光学系统的靶面半像高为y’,满足关系式:|y’/f’|≥0.4。
2.根据权利要求1所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头,其特征在于:所述光学系统的焦距为f’与第一透镜焦距f1之间满足关系式:0.8≤|f1/f’|≤1.2。
3.根据权利要求1所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头,其特征在于:所述光学系统的焦距为f’与第六透镜焦距f6之间满足关系式:0.7≤|f6/f’|≤1.2。
4.根据权利要求1所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头,其特征在于:所述第二透镜的折射率为n2,阿贝数为v2,其满足关系式:1.5≤n2≤1.7;60≤v2≤70。
5.根据权利要求1所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头,其特征在于:所述第三透镜的折射率为n3,阿贝数为v3,其满足关系式:1.55≤n3≤1.75;30≤v3≤40。
6.根据权利要求1所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头,其特征在于:所述第四透镜的折射率为n4,阿贝数为v4,其满足关系式:1.55≤n4≤1.75;30≤v4≤40。
7.根据权利要求1所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头,其特征在于:所述第五透镜的折射率为n5,阿贝数为v5,其满足关系式:1.6≤n5≤1.8;50≤v5≤60。
8.根据权利要求1所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头,其特征在于:所述第一透镜G1到所述第六透镜G6均为玻璃球面透镜。
9.根据权利要求1所述的35mm大靶面机器视觉线扫镜头,其特征在于:还包括光阑,所述光阑设置于所述第三透镜G3和所述第四透镜G4之间,所述光阑的孔径为圆孔,光阑的光圈在F2.8~F32范围内可调。
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